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DE10343494B4 - Magnetisch navigierbare Einrichtung für den Einsatz auf dem Gebiet der medizinischen Endoskopie - Google Patents

Magnetisch navigierbare Einrichtung für den Einsatz auf dem Gebiet der medizinischen Endoskopie Download PDF

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DE10343494B4
DE10343494B4 DE10343494A DE10343494A DE10343494B4 DE 10343494 B4 DE10343494 B4 DE 10343494B4 DE 10343494 A DE10343494 A DE 10343494A DE 10343494 A DE10343494 A DE 10343494A DE 10343494 B4 DE10343494 B4 DE 10343494B4
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magnetic
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Abstract

Magnetisch navigierbare Einrichtung (10) für den Einsatz auf dem Gebiet der medizinischen Endoskopie
– mit wenigstens einem zugeordneten Magnetelement (11), das in der Hauptausdehnungsrichtung eine größere Ausdehnung als senkrecht dazu aufweist,
– sowie mit einer zentralen, in die Hauptausdehnungsrichtung weisenden Achse (L),
dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Magnetelement (11) so asymmetrisch bezüglich der Achse (L) der Einrichtung (10) angeordnet und/oder ausgebildet ist, dass sich die Einrichtung (10) mit dem mindestens einen Magnetelement (11) bei Zusammenwirken der Schwerkraft (M·g), eventueller Kräfte aufgrund zu überwindender mechanischer Widerstände und einer diese Kraft/Kräfte kompensierenden Magnetkraft (Fy) so um ihre Achse (L) dreht, dass das mindestens eine Magnetelement (11) die Oben-Position entgegen der Schwerkraft einnimmt.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine magnetisch navigierbare Einrichtung für den Einsatz auf dem Gebiet der medizinischen Endoskopie mit wenigstens einem zugeordneten Magnetelement, das in einer Hauptausdehnungsrichtung eine größere Ausdehnung als senkrecht dazu aufweist. Der Einrichtung ist eine zentrale Achse zuordenbar, die in diese Hauptausdehnungsrichtung weist. Eine derartige magnetisch navigierbare Einrichtung ist der DE 101 42 253 C1 zu entnehmen.
  • In der Medizin werden sondenartige Einrichtung wie Endoskope oder Katheter vorgesehen, die über Schnitte oder Körperöffnungen in einen Probanden eingeführt werden und in Längsrichtung von außen verschiebbar und damit in einer Dimension navigierbar sind. Mit Lichtleitern ist eine optische Inspektion möglich, wobei eine Endoskopiespitze und damit die Blickrichtung durch Steuerdrähte schwenkbar sein kann. Es lassen sich so Einrichtungen insbesondere zur Biopsie ausbilden. Die hierbei verwendeten sondenartigen Einrichtungen sind jedoch insbesondere an Verzweigungen nur beschränkt navigierbar, so dass eine berührungslose Kraftausübung von außen eine Erweiterung des Anwendungsbereichs mit sich bringen könnte. Eine solche Kraftausübung kann magnetisch hervorgerufen werden.
  • Aus der Veröffentlichung "IEEE Transactions on Magnetics", Vol. 32, No. 2, März 1966, Seiten 320 bis 328 sowie der US 5,125,888 A ist ein Magnetspulensystem zu einer solchen berührungslosen magnetischen Sondensteuerung zu entnehmen. Mit den Spulen des Systems sind variable Feldrichtungen und Feldgradienten zu erzeugen, um eine magnetische Sondeneinrichtung wie z.B. einen Katheter mit magnetischem Material oder magnetische Implantate zu Therapiezwecken in einem zu untersuchenden, beispielsweise menschlichen Körper zu führen bzw. zu bewegen.
  • In der WO 96/03795 A1 ist ein Verfahren mit zusätzlichen Pulsspulen beschrieben, mit denen eine magnetische Sondeneinrichtung durch genau definierte Strompulse unter Computerkontrolle schrittweise zu bewegen ist.
  • Es sind auch sogenannte Videokapseln wie z.B. aus der Zeitschrift "Gastrointestinal Endoscopy", Vol. 54, No. 1, 2001, Seiten 79 bis 83 bekannt, die zu einer Inspektion des Verdauungstraktes dienen. Hierbei geschieht jedoch die Fortbewegung der Videokapsel durch die natürliche Darmbewegung; d.h. die Fortbewegung und die Blickrichtung der Kapsel sind rein zufällig.
  • In der eingangs genannten DE 101 42 253 C1 ist eine entsprechende, weitgehend zylinderförmige Videokapsel mit somit ausgeprägter Ausdehnung in Richtung einer Längsachse offenbart. Diese Kapsel ist mit einem Stabmagneten sowie mit Video- und anderen Interventionsvorrichtungen ausgestattet. Auf den Stabmagneten soll ein externes, nicht näher beschriebenes Magnetspulensystem Kräfte zur Navigation ausüben. Ein freischwebender, sogenannter Helikoptermodus mit externer Steuerung durch eine 6D-Maus, eine Rückmeldung der Kraft über die Maus sowie eine Positionsrückmeldung durch einen Transponder sind angesprochen. Der Stabmagnet der bekannten Videokapsel erstreckt sich zentral längs der Achse, so dass der gemeinsame Schwerpunkt der Videokapsel und des Stabmagneten auf dieser Achse liegt. Damit ist jedoch der Rotationsfreiheitsgrad um die Längsachse magnetisch nicht steuerbar. Die Folge davon ist, dass eine vorgegebene Position, beispielsweise die Position "oben", auf einem übermittelten Videobild nicht mit der entsprechenden Position "oben" in einem Koordinatensystem der Videokapsel übereinstimmt.
  • Mit der nicht-vorveröffentlichten DE 103 36 734 A1 mit älterem Zeitrang ist eine magnetisch navigierbare Einrichtung für den Einsatz auf dem Gebiet der medizinischen Endoskopie vorgeschlagen, die ein permanentmagnetisches Element mit in der Hauptausdehnungsrichtung größerer Ausdehnung als senkrecht dazu sowie eine zentrale, in diese Hauptausdehnungsrichtung weisende Achse aufweist. Das permanentmagnetische Element ist zwar asymmetrisch bzgl. dieser Achse innerhalb einer Kapselhülle dargestellt; irgendwelche Merkmale, wie eine Navigation mit diesem Element erfolgen kann, sind jedoch nicht offenbart.
  • Auf dem Gebiet der Magnetschwebebahn sind Magnetelemente bekannt, die an der Unterseite eines Fahrzeugaufbaus bzw. Wagenkastens und damit asymmetrisch bzgl. dieses Kastens angeordnet sind (vgl. DE 30 04 704 C2 ).
    •
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die magnetisch navigierbare Einrichtung mit den eingangs genannten Merkmalen dahingehend auszugestalten, dass eine eindeutige Erkennbarkeit der Drehposition um die Längsachse der Einrichtung gegeben ist.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den in Anspruch 1 angegebenen Maßnahmen gelöst. Dementsprechend soll die magnetisch navigierbare Einrichtung mit den eingangs genannten Merkmalen dahingehend ausgestaltet sein, dass ihr mindestens ein Magnetelement so asymmetrisch bzgl. der Achse der Einrichtung angeordnet und/oder ausgebildet ist, dass sich die Einrichtung mit dem mindestens einen Magnetelement bei Zusammenwirken der Schwerkraft, eventueller Kräfte aufgrund zu überwindender mechanischer Widerstände und einer diese Kraft/Kräfte kompensierenden Magnetkraft so um ihre Achse dreht, dass das mindestens eine Magnetelement die Oben-Position entgegen der Schwerkraft einnimmt.
  • Bei der erfindungsgemäßen Anordnung des Magnetelements bezüglich der navigierbaren Einrichtung wird davon ausgegangen, dass sich in einem lokalen Magnetfeld das wenigstens eine Magnetelement mit seiner ausgeprägten Ausdehnung und damit die gesamte Einrichtung in Richtung der Feldlinien des lokalen Magnetfeldes ausrichtet. Gemäß der Erfindung soll das Magnetelement asymmetrisch bezüglich einer Achse angebracht sein, die durch das Zentrum der Einrichtung (ohne Magnetelement) verläuft und die in die Ausdehnungsrichtung des Magnetelements weist. Im Allgemeinen handelt es sich bei dieser Achse um die Längsachse der Einrichtung, obwohl die Gestalt der Einrichtung an sich beliebig ist. Die asymmetrische Anordnung des Magnetelements bzgl. dieser Achse hat zur Folge, dass auch die durch Magnetfeldgradienten erzeugte Magnetkraft etwa im Schwerpunkt des Magnetelementes angreift und damit kein Schweben senkrecht nach oben wirkt. Die Schwerkraft greift dabei am Massenschwerpunkt an, der mehr zur Längsachse der Einrichtung hin verlagert ist. Im Zusammenwirken des Kräftepaares von Schwerkraft und kompensierender Magnetkraft dreht sich dann eine freischwebende Einrichtung so, dass das Magnetelement oder die Zusammenfassung aller Magnetelemente oder Elementteile die Position "oben", d.h. entgegen der Schwerkraft, einnimmt. Es entsteht so eine von Lage und Ausrichtung unabhängige feste Zuordnung der Einrichtung nach "oben". Vorteilhaft wird damit die Navigation der Einrichtung nach Sicht über einen Videobildschirm erleichtert, z.B. wenn sie eine Videokamera enthält, da die Ausrichtung "oben" des übermittelten Videobildes mit der Richtung "oben" auf dem Videoschirm zusammenfällt. Eine entsprechende magnetisch navigierbare Einrichtung ist besonders auf dem Gebiet der medizinischen Technik, insbesondere der Endoskopie, einsetzbar.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Einrichtung gehen aus den abhängigen Ansprüchen hervor.
  • So kann die Einrichtung vorteilhaft eine Trägerstruktur enthalten, auf deren Außenseite das Magnetelement angeordnet ist. Ein entsprechender Aufbau lässt sich einfach erstellen. Meistens stellt nämlich die Einrichtung selbst wie z.B. eine Videokapsel eine solche Trägerstruktur dar.
  • Bevorzugt weist die Trägerstruktur eine bezüglich der Längsachse zumindest weitgehend rotationssymmetrische, insbesondere zumindest weitgehend zylinderförmige Gestalt auf.
  • Das mindestens eine Magnetelement kann vorteilhaft als ein halbschalenförmiges oder sattelförmiges oder stabförmiges Element ausgebildet sein. Es lässt sich vorfertigen und außen auf der Einrichtung anbringen oder in diese integrieren.
  • Vorteilhaft kann die Querausdehnung des mindestens einen Magnetelements höchstens gleich seiner halben Längsausdehnung gewählt sein. Entsprechende Ausdehnungsverhältnisse erleichtern eine sichere Bewegung der mit dem Element versehenen Einrichtung in einem Magnetfeld. Bevorzugt wird mindestens ein Magnetelement gewählt, dessen Masse zwischen dem 0,2fachen und dem 4fachen der Einrichtung ohne Magnetelement beträgt. Entsprechende Gewichtsverhältnisse erleichtern die Navigierbarkeit der Einrichtung in dem Magnetfeld.
  • Vorteilhaft ist die Einrichtung mit kurzgeschlossenen Leiterschleifen aus elektrisch gut leitendem Material versehen. Mit solchen Leiterschleifen ist eine Wirbelstromdämpfung von Oszillationen der Richtung der Längsachse um die Gleichgewichtsrichtung der in einem Magnetfeld schwebend gehaltenen Einrichtung zu erreichen.
    •
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung noch weiter erläutert, in der bevorzugte Ausführungsformen von erfindungsgemäßen magnetisch navigierbaren Einrichtungen veranschaulicht sind. Dabei zeigen jeweils schematisch
  • deren 1 eine Anlage zur berührungsfreien Bewegung und Fixierung/Halterung einer solchen Einrichtung,
  • deren 2 die Ausrichtung einer solchen Einrichtung in einem Magnetfeld,
  • deren 3 in 3a und 3b eine als eine Videokamera ausgebildete Einrichtung im Querschnitt bzw. in Längsaufsicht,
  • deren 4 in 4a und 4b eine weitere Ausführungsform einer Einrichtung in 3 entsprechender Darstellung
    sowie
  • deren 5 eine Einrichtung mit kurzgeschlossenen Leiterschleifen.
  • Dabei sind in den Figuren sich entsprechende Teile jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
  • Eine erfindungsgemäße Einrichtung weist prinzipiell eine nicht-magnetische Trägerstruktur für mindestens ein mit dieser starr verbundenes oder in diese integriertes Magnetelement auf. Die Gestalt der Trägerstruktur ist an sich beliebig und hängt im Allgemeinen vom jeweiligen Anwendungsfall ab. Beispielsweise hat die Trägerstruktur, wie für das Ausführungsbeispiel der 1 angenommen, eine langgestreckte Gestalt in Richtung einer Längsachse. Das mit ihr verbundene Magnetelement muss hingegen eine in einer Richtung gestreckte Form haben. Die entsprechende ausgeprägte Ausdehnung des Elementes kann bevorzugt in Richtung der Längsachse der Trägerstruktur weisen. Die Einrichtung lässt sich berührungslos in einem Arbeitsvolumen bewegen und dort stabil halten. Dabei sind die Ausrichtung sowie die Größe und die Richtung der Kräfte auf diese Einrichtung magnetisch und ohne mechanische Verbindung von außen vorgebbar. Insbesondere in Anwendungen der Medizin kann so eine ein Magnetelement und eine es tragende Trägerstruktur umfassende Einrichtung ein Katheter oder ein Endoskop mit Magnetelement oder eine kleine Fernsehkamera mit Beleuchtung und Sender sein, die Videobilder aus dem Körperinneren wie z.B. dem Verdauungstrakt oder der Lunge sendet und durch Magnetkräfte bewegt wird. Neben der Anwendung auf dem Gebiet der medizinischen Technik, insbesondere der Endoskopie, ist ebenso gut ein Einsatz einer erfindungsgemäßen Einrichtung auch auf anderen Gebieten wie z.B. in kontaminierten Räumen möglich. So können mit entsprechenden Einrichtungen auch andere, insbesondere unzugängliche Objekte beispielsweise intern inspiziert werden, wobei die Einrichtungen selbstverständlich auch mit anderer oder zusätzlicher Funktionalität ausgestattet sein können.
  • Mit Hilfe eines besonderen Magnetspulensystems kann die Einrichtung in allen drei lateralen Freiheitsgraden und in Blickrichtung in zwei rotatorischen Freiheitsgraden durch magnetische Kräfte von außen gesteuert werden. Das Magnetspulensystem kann so ausgestaltet sein, dass ein Zugang zu dem von ihm eingeschlossenen Arbeitsvolumen erlaubt wird, um z.B. zu behandelnde Personen in dem Arbeitsvolumen zu positionieren. Einzelheiten eines Ausführungsbeispieles eines besonders geeigneten Magnetspulensystems sind Gegenstand der nicht vorveröffentlichten DE-Anmeldung 103 40 925.4 vom 05.09.2003 mit dem Titel „Magnetspulensystem zur berührungsfreien Bewegung eines magnetischen Elements in einem Arbeitsraum".
  • 1 zeigt in Form eines Blockdiagramms ein Ausführungsbeispiel einer Anlage 22 zu einer entsprechenden berührungslosen Navigation und Fixierung einer Einrichtung 10 mit Trägerstruktur und Magnetelement 11 in einem Probanden oder Untersuchungsobjekt 23, z.B. einem Menschen. Der Proband befin det sich dabei in einem Arbeitsraum A, der von vierzehn Einzelspulen eines in der Figur nicht näher ausgeführten Magnetspulensystems 2 umgeben ist. Bei der Einrichtung 10 kann es sich insbesondere um eine Sonde wie z.B. eine Videokapsel gemäß der genannten DE 101 42 253 C1 mit zugeordnetem Magnetelement 11 handeln.
  • Das in der Figur nicht näher ausgeführte Magnetspulensystem 2 hat beispielsweise eine etwa würfelförmige Außenkontur. Die entsprechenden sechs Würfelflächen sind mit F3a, F3b, F4a, F4b, F5a und F5b bezeichnet. Dem Würfel sei ein rechtwinkliges x, y, z-Koordinatensystem zugeordnet. Die orthogonal zur z-Richtung liegenden Flächen F4a und F4b seien dabei als stirnseitigen Flächen angesehen, während dann die zur x-Achse und zur y-Achse orthogonalen Flächenpaare F3a, F3b bzw. F5a, F5b als seitliche Flächenpaare betrachtet werden können. Die Flächenpaare umschließen den drei-dimensional ausgeprägten Innen- oder Arbeitsraum A.
  • Für eine aktive Positionsregelung der Einrichtung 10 mit Magnetelement 11 umfasst die Anlage drei an sich bekannte Mittel zur Detektion der Ist-Position des Magnetelementes 11 und somit der Einrichtung 10 in dem Arbeitsraum A. Beispielsweise sind solche drei Positionsmesser 24x , 24y und 24z , mit denen die Lage des Elementes 11 in der jeweiligen Koordinatenrichtung ermittelt wird. Die entsprechenden Messwerte werden einer Regelungseinrichtung 25 zugeführt, die Teil von Mitteln zur Einstellung einer Soll-Position des Magnetelementes ist. Hierzu umfasst die Regelungseinrichtung drei Regelkreise für die x-, y- und z-Position, die aus der Regelabweichung von Ist- und Soll-Position Gegenkräfte in x-, y- und z-Richtung auf das Magnetelement 11 veranlassen. Der Regelungseinrichtung 25 ist eine Umsetzereinrichtung 26 nachgeordnet. Diese Umsetzereinrichtung 26 steuert vierzehn Netzteile PA1 bis PA14, mit denen die Ströme I1 bis I14 in den vierzehn Einzelspulen des Magnetspulensystems erzeugt werden. In dem Spulensystem wird auf das Magnetelement 11 eine definierte Feld richtung und Magnetkraft F = grad (m·B)[m = Vektor des magnetischen Moments des Elements, B des Feldes] erzeugt. Hier werden aus der Positionsregelung abgeleitete Verstellkräfte in den drei Koordinatenrichtungen in Magnetfelder und -gradienten sowie weitere Spulenströme umgesetzt, die diese Kräfte auf das Magnetelement ausüben. Abweichungen in der Soll-Position wird so entgegengewirkt und die Lage des Elementes stabilisiert. Als Folge davon stellen sich bei freiem Schweben die Gewichtskraft als auch eventuell weitere Kräfte zur Überwindung mechanischer Widerstände ein. Mit einem Gerät 27 zur Einstellung der Orientierung, Soll-Position und Bewegungsrichtung des Magnetelementes 11 bzw. der Einrichtung 10, z.B. in Form eines Joysticks mit Steuerknüppel 27a, oder einer 6D-Maus, werden die Polarwinkel/-koordinaten θ und φ der Orientierung die Polarwinkel/-koordinaten θ und φ der Orientierung und/oder die Soll-Position und/oder die Bewegungsrichtung in den drei Raumkoordinaten vorgegeben. Hierzu liefert das Einstellgerät 27 die Soll-Positionen x, y und z und vergleicht sie in jeweils zugeordneten Komparatoren 30x bzw. 30y bzw. 30z mit der Ist-Position, die sich aus den Messsignalen der Positionsmesser 24x , 24y und 24z ergibt. Die Differenzwerte werden als Regelabweichungen an die Regelungseinrichtung 25 weitergeleitet. Dort werden sie verstärkt, regeltechnisch weiterverarbeitet und der Umsetzereinrichtung 26 zugeführt. Aus den so zugeführten Werten werden dort mittels mathematischer Verfahren Stromwerte für die vierzehn Spulennetzgeräte PA1 bis PA14 errechnet, mit denen geänderte Feldgradienten und damit Magnetkräfte Fx, Fy und Fz auf das Magnetelement 11 erzeugt werden. Diese Kräfte wirken der Regelabweichung des Elementes in seiner Position x, y und z entgegen. Außerdem gibt das Einstellgerät 27 an die Umsetzereinrichtung 26 die Soll-Richtungen mittels der Polarwinkel θ und φ im Raum weiter, die dort in Ströme für die drei Feldkomponenten Bx, By und Bz umgesetzt und über die Netzteile PA1 bis PA14 an das Spulensystem 2 entsprechend weitergeleitet werden.
  • In 1 ist ferner eine Vorrichtung angedeutet, mit der das Videosignal einer als Videokapsel ausgebildeten Einrichtung 10, die mit einem Magnetelement 11 ausgestattet ist, empfangen wird. Hierzu enthält die Vorrichtung einen Videoempfänger 28 sowie einen Monitor 29.
  • Vorteilhaft kann die Anlage 2 auch dahingehend ausgebildet sein, dass die in der Umsetzereinrichtung 26 berechnete Kraft auf das Magnetelement 11 über Stellglieder in dem Einstellgerät 27 eine proportionale Kraftwirkung auf den Joystick 27a des Geräts ausübt. Damit lässt sich z.B. ein unerwünschter mechanischer Widerstand auf das Element 11 für einen Bediener des Einstellgeräts, beispielsweise einen untersuchenden Arzt, fühlbar machen.
  • In weiterer Ausgestaltung der Anlage kann vorteilhaft aus einer Positionsmessung durch Differenzierung die Geschwindigkeit der Einrichtung 10 mit ihrem Magnetelement 11 erfasst und in den Regelkreis eingespeist werden mit dem Ziel, diese zu begrenzen. Damit lassen sich beispielsweise Schäden durch einen Aufprall der Einrichtung auf Wände, z.B. im Körperinneren des Probanden 23 ausschließen.
  • Einzelheiten von Ausgestaltungsmöglichkeiten einer Einrichtung 10 mit Magnetelement 11 gehen aus den 2 bis 5 hervor. Dabei sei angenommen, dass es sich bei der Einrichtung um eine zylindrische Videokapsel oder -kamera gemäß der DE 101 42 253 C1 mit einer stirnseitigen Linse 12 handelt, auf deren Außenseite ein langgestrecktes Magnetelement 11 angebracht ist. Die Kapsel stellt somit eine Trägerstruktur für das Magnetelement dar. Dieses Element besteht entweder aus Permanentmagnetmaterial hoher Remanenz wie z.B. NdBFe oder SmCo oder aus weichmagnetischem Material hoher Sättigungsmagnetisierung wie Reineisen, Silizium-Eisen oder Eisen-Kobalt, das im Feld des umgebenden Spulensystems möglichst weitgehend magnetisiert wird. Gemäß 2 richtet sich die Längsachse L der Einrichtung entlang der Richtung des lokalen Magnetfel des der Induktion B aus. Da erfindungsgemäß das Magnetelement 11 asymmetrisch zur Längsachse L der Einrichtung 10 angebracht sein soll, dreht sich die Einrichtung in einem durch ein x, y, z- Koordinatensystem aufgespannten Arbeitsraum im Zusammenwirken mit der Schwerkraft M·g und der kompensierenden Magnetkraft Fy = m·dB/dy so, dass das Magnetelement 11 nach oben zu liegen kommt. Dabei sind B und m die Vektoren des Magnetfeldes bzw. des magnetischen Momentes und M die Gesamtmasse der Einrichtung 10 mit Magnetelement 111 sowie g die Erdbeschleunigung. Es entsteht so eine feste Zuordnung der Einrichtung 10 nach „oben", d.h. entgegen der Schwerkraft weisenden Achsen der Koordinatensysteme der Einrichtung und des Magnetsystems.
  • Die 3a und 3b zeigen einen Querschnitt bzw. eine Seitenansicht einer langgestreckten, zylinderförmigen Videokamera bzw. Einrichtung 10, die als Trägerstruktur für ein halbschalenförmiges Magnetelement 11 dient. Aus der Seitenansicht der 3b geht die sattelförmige Gestalt dieses Elementes näher hervor.
  • Die konkrete Form des Magnetelementes 11 ist unkritisch und hängt vom jeweiligen Anwendungsfall ab. Sie muss jedoch in einer Richtung, insbesondere der Längsrichtung L der Einrichtung 10 eine größere Ausdehnung als in den anderen Richtungen haben, um eine eindeutige Navigation in einem Magnetfeld zu ermöglichen. Insbesondere bei Anwendungen der Biopsie ist im Allgemeinen eine scharfkantige Ausbildung zu vermeiden, d.h. eine formmäßige Angleichung oder Integration an oder in die jeweilige Einrichtung anzustreben.
  • Eine Ausbildung eines Magnetelements 11 in angenäherter Stabform ist den 4a und 4b in 3a, 3b entsprechender Darstellung zu entnehmen.
  • Vorteilhaft sollte bei einer konkreten Ausführungsform eines Magnetelements 11 dessen Querabmessung die halbe Längenabmes sung nicht überschreiten und sollte die Magnetmasse etwa das 0,2- bis 4fache der Masse der Einrichtung 10 ohne das Magnetelement ausmachen. Dann ist eine gute Navigierbarkeit des Elementes und damit der mit ihr verbundenen Einrichtung 10 zu gewährleisten.
  • Wie aus 5 hervorgeht, können zusätzlich kurzgeschlossene Leiterschleifen 13i aus elektrisch gut leitenden Metallen wie Aluminium oder Kupfer zu einer Wirbelstromdämpfung und zu einer Dämpfung von Winkeloszillationen eines in einem Magnetfeld schwebenden Magnetelements 11 und damit auch der Einrichtung 10 vorgesehen sein. So kann z.B. ein leitender Käfig 13 an der Außenseite der Einrichtung angeordnet werden. Dieser Käfig umfasst parallel zur Längsachse L verlaufende drahtförmige Leitungsteile 13i , wobei auch das Magnetelement 11 ein weiteres Leitungsteil des Käfigs darstellen kann. Diese Leitungsteile sind über stirnseitigen Kurzschlussringen 14a und 14b miteinander elektrisch verbunden. Es sind aber auch einzelne, gegeneinander winkelversetzte Schleifen möglich, die sich entlang der Längsachse L der Einrichtung erstrecken können.
  • Gemäß einer konkreten Ausgestaltung einer Einrichtung 10 nach der Erfindung gemäß den 3a, 3b kann diese folgende Daten aufweisen:
    • – Gewicht Videokapsel mit Batterien 4 g
    • – Magnetfeld an der Einrichtung 50 bis 75 mT
    • – Magnets Element 11 FeSi 0,2·1·2,5 cm3, Gewicht 4 g
    • – Feldgradient nach oben (entgegen der Schwerkraft) 80 mT/m oder als Version mit Permanentmagneten
    • – NdBFe mit Br ist 1,2 T, 0,2·1,1·2,5 cm3, Gewicht 4 g
    • – Feldgradient nach oben 130 mT/m.
  • Bei den vorstehenden Ausführungsbeispielen wurde davon ausgegangen, dass nur ein in Längsrichtung ausgedehntes Magnetelement 11 vorgesehen wird. Selbstverständlich kann sich ein solches Element auch aus mehreren Teilelementen zusammenset zen oder es können mehrere diskrete Magnetelemente verwendet werden.

Claims (8)

  1. Magnetisch navigierbare Einrichtung (10) für den Einsatz auf dem Gebiet der medizinischen Endoskopie – mit wenigstens einem zugeordneten Magnetelement (11), das in der Hauptausdehnungsrichtung eine größere Ausdehnung als senkrecht dazu aufweist, – sowie mit einer zentralen, in die Hauptausdehnungsrichtung weisenden Achse (L), dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Magnetelement (11) so asymmetrisch bezüglich der Achse (L) der Einrichtung (10) angeordnet und/oder ausgebildet ist, dass sich die Einrichtung (10) mit dem mindestens einen Magnetelement (11) bei Zusammenwirken der Schwerkraft (M·g), eventueller Kräfte aufgrund zu überwindender mechanischer Widerstände und einer diese Kraft/Kräfte kompensierenden Magnetkraft (Fy) so um ihre Achse (L) dreht, dass das mindestens eine Magnetelement (11) die Oben-Position entgegen der Schwerkraft einnimmt.
  2. Einrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Trägerstruktur vorgesehen ist, auf deren Außenseite das mindestens eine Magnetelement (11) angeordnet ist.
  3. Einrichtung (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerstruktur eine bezüglich der Längsachse (L) der Einrichtung (10) zumindest weitgehend rotationssymmetrische Gestalt aufweist.
  4. Einrichtung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Magnetelement (11) halbschalenförmig oder sattelförmig oder stabförmig ausgebildet ist.
  5. Einrichtung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Querabmessung des mindestens einen Magnetelementes (11) höchstens gleich seiner halben Längsausdehnung gewählt ist.
  6. Einrichtung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Masse des mindestens einen Magnetelementes (11) zwischen dem 0,2fachen und dem 4fachen der Einrichtung (10) ohne Magnetelement (11) beträgt.
  7. Einrichtung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zur Wirbelstromdämpfung mit kurzgeschlossenen Leiterschleifen (13i, 14a, 14b) aus elektrisch gut leitendem Material vorgesehen sind.
  8. Einrichtung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Ausbildung als eine Videokapsel.
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