DE102006014045A1 - Method and device for the remote control of a locating coils having working capsule - Google Patents

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Abstract

Bei einem Verfahren zur drahtlosen Fernsteuerung einer mindestens drei zueinander orthogonale Ortungsspulen (124) aufweisenden Arbeitskapsel (110) in einem Patienten, wobei ein von den Ortungsspulen (124) empfangbares erstes Magnetfeld (120) erzeugt wird, eine elektromagnetische Ortungseinrichtung (112) anhand des von den Ortungsspulen (124) empfangenen ersten Magnetfeldes (120) Position (116) und Orientierung (118) der Arbeitskapsel (110) relativ (114) zu einem mehrere, insbesondere vierzehn, Erregerspulen (102a-n) aufweisenden Magnetspulensystem (100) außerhalb des Patienten ermittelt, das Magnetspulensystem (100) anhand Position (116) und Orientierung (118) ein Navigationsmagnetfeld (111) zur Kraftausübung (122) auf die Arbeitskapsel (110) erzeugt, wird ein zweites, von mindestens einer der Ortungsspulen (124) empfangbares Magnetfeld (8) zur Fernsteuerung der Arbeitskapsel (110) erzeugt. Eine entsprechende Einrichtung umfasst eine Einrichtung (112) zum Erzeugen eines ersten Magnetfeldes (120), ein Magnetspulensystem (100) außerhalb des Patienten, eine elektromagnetische Ortungseinrichtung (112) und eine Einrichtung (128) zur Erzeugung eines zweiten, von mindestens einer der Ortungsspulen (124) empfangbaren Magnetfeldes (8) zur Fernsteuerung der Arbeitskapsel (110).In a method for wireless remote control of a working capsule (110) having at least three mutually orthogonal locating coils (124) in a patient, a first magnetic field (120) that can be received by the locating coils (124) being generated, an electromagnetic locating device (112) based on the from the first magnetic field (120) received by the locating coils (124), position (116) and orientation (118) of the working capsule (110) relative (114) to a magnetic coil system (100) outside the patient, which has several, in particular fourteen, excitation coils (102a-n) determined, the magnetic coil system (100) based on position (116) and orientation (118) generates a navigation magnetic field (111) for exerting force (122) on the working capsule (110), a second magnetic field (124) that can be received by at least one of the locating coils (124) is generated ( 8) generated for remote control of the working capsule (110). A corresponding device comprises a device (112) for generating a first magnetic field (120), a magnetic coil system (100) outside the patient, an electromagnetic locating device (112) and a device (128) for generating a second, of at least one of the locating coils ( 124) receivable magnetic field (8) for remote control of the working capsule (110).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur drahtlosen Fernsteuerung einer mindestens drei zueinander orthogonale Ortungsspulen aufweisenden Arbeitskapsel eines Magnetspulensystems.The The invention relates to a method and a device for wireless Remote control of at least three mutually orthogonal locating coils having Working capsule of a magnet coil system.

In der Medizin ist es häufig notwendig, im Inneren eines in der Regel lebenden Menschen oder Tieres als Patienten eine medizinische Maßnahme auszuführen, die z. B. eine Diagnose oder Behandlung sein kann. Zielgebiet einer derartigen medizinischen Maßnahme ist oft ein Hohlorgan im betreffenden Patienten, insbesondere dessen Gastrointestinaltrakt. Über lange Zeit wurden die medizinischen Maßnahmen mit Hilfe von Katheterendoskopen durchgeführt, welche nicht- oder minimalinvasiv von außerhalb des Patienten in diesen eingeführt wurden. Herkömmliche Katheterendoskope weisen hierbei verschiedene Nachteile auf, z. B. verursachen sie beim Patienten Schmerzen oder können entfernt liegende innere Organe nur schwer oder gar nicht erreichen.In It is common in medicine necessary, inside a normally living human or animal as a patient to perform a medical procedure, the z. B. may be a diagnosis or treatment. Target area of a such medical measure is often a hollow organ in the patient concerned, in particular its Gastrointestinal tract. about For a long time the medical measures were carried out with the help of catheter endoscopes, which non- or minimally invasive from outside the patient in these introduced were. conventional Catheter endoscopes here have several disadvantages, for. B. cause pain in the patient or can be removed lying internal organs difficult or impossible to reach.

Zur katheterfreien bzw. kabellosen Endoskopie sind deshalb z.B. Videokapseln der Fa. Given Imaging bekannt, welche der Patient schluckt. Die Videokapsel bewegt sich aufgrund der Peristaltik durch den Verdauungstrakt des Patienten und nimmt hierbei eine Reihe von Videobildern auf. Diese werden nach außerhalb des Patienten per Funk übertragen. Der Patient kann sich während des mehrere Stunden dauernden Kapselaufenthaltes im Körper frei bewegen, da er entsprechende Empfangsantennen und einen Rekorder zur Aufzeichnung der Videobilder am Körper mit sich führt. Ausrichtung der Kapsel und damit Blickrichtung der Videobilder sowie Verweildauer im Körper des Patienten sind hierbei zufällig bzw. nicht beeinflussbar. Außer der Bildaufnahme hat die Kapsel keine aktive Funktionalität. Diagnosefunktionen, wie gezielte Betrachtung, Reinigung, Biop sie sind ebenso wenig möglich wie gezielte Behandlungen im Inneren des Patienten, z. B. Medikamentengabe. Für eine vollständige Diagnose ist dies inakzeptabel bzw. nicht zufrieden stellend.to Catheter-free or wireless endoscopy are therefore, e.g. video capsules The company Given Imaging known which the patient swallows. The Video capsule moves through the digestive tract due to peristalsis patient and takes a series of video images. These are going to outside transmitted to the patient by radio. Of the Patient can relax during of the capsule stay lasting several hours in the body move, since he has corresponding receiving antennas and a recorder to record the video images on the body with it. alignment the capsule and thus viewing direction of the video images and residence in the body of the patient are random or not influenceable. Except Image capture, the capsule has no active functionality. Diagnostic functions, like targeted viewing, cleaning, biop they are just as impossible as targeted treatments inside the patient, eg. B. medication. For one full Diagnosis, this is unacceptable or unsatisfactory.

Neuerdings ist es deshalb, z. B. aus der DE 103 40 925 B3 oder der noch nicht veröffentlichten Patentanmeldung DE 10 2005 01 04 89.4 bekannt, mit Hilfe eines Magnetspulensystems magnetische Körper durch Hohlorgane eines Patienten mittels magnetischer, berührungsfreier Kraftübertragung zu bewegen. Die Kraftausübung erfolgt hierbei also gezielt, berührungslos und von außen kontrolliert.Recently, it is therefore, for. B. from the DE 103 40 925 B3 or the not yet published patent application DE 10 2005 01 04 89.4 known to move using a magnetic coil system magnetic body through hollow organs of a patient by means of magnetic, non-contact power transmission. The exercise of force is thus targeted, non-contact and controlled from the outside.

Ein magnetischer Körper ist hierbei z.B. eine einen Dauermagneten enthaltende Arbeitskapsel, auch Endokapsel oder Endoroboter genannt. Die Arbeitskapseln weisen Funktionalitäten eines herkömmlichen Endoskops auf, z.B. Videoaufnahme, Biopsie oder Clips. Mit einer derartigen Arbeitskapsel kann so eine medizinische Maßnahme autark, d.h. kabellos bzw. katheterfrei durchgeführt werden, es besteht also keinerlei Kabel- oder mechanische Verbindung von der Arbeitskapsel nach außen. Während der medizinischen Maßnahme befindet sich der Patient zumindest zeitweise ganz oder teilweise innerhalb des Magnetspulensystems.One magnetic body here is e.g. a working magnet containing a permanent magnet, too Endocapsule or Endoroboter called. The working capsules have functionalities of a usual Endoscopes on, e.g. Video recording, biopsy or clips. With a Such work capsule can thus be a medical measure self-sufficient, i.e. be carried out wirelessly or catheter-free, so it exists no cable or mechanical connection from the working capsule to the outside. During the medical measure the patient is at least partially or completely within the magnetic coil system.

5 der Zeichnungen zeigt ein entsprechendes, aus der DE 103 40 925 B3 bekanntes Magnetspulensystem 100, das im Folgenden kurz beschrieben wird. Für eine weiterführende, ausführlichere Beschreibung des Magnetspulensystems 100 bzw. dessen Funktionsweise wird auf die DE 103 40 925 B3 verwiesen. Das Magnetspulensystem 100 umfasst vierzehn Erregerspulen 102a–n, von denen in 5 nur die Erregerspulen 102a–c, 102e, und 102g–n sichtbar sind. Die sechs Erregerspulen 102a–f sind dabei rechteckig ausgeführt und bilden die Kanten eines Quaders. Die verbleibenden acht Erregerspulen 102g–n bilden zusammen die Mantelfläche eines in den eben beschriebenen Quader eingebetteten Zylinders. 5 the drawings shows a corresponding, from the DE 103 40 925 B3 known magnetic coil system 100 , which is briefly described below. For a further, more detailed description of the magnetic coil system 100 or its functioning is on the DE 103 40 925 B3 directed. The magnet coil system 100 includes fourteen excitation coils 102 -N, of which in 5 only the excitation coils 102 c, 102e , and 102g -N are visible. The six excitation coils 102 -F are rectangular and form the edges of a cuboid. The remaining eight excitation coils 102g -N together form the lateral surface of a cylinder embedded in the cuboid just described.

Jede einzelne der Erregerspulen 102a–n ist über eine Versorgungsleitung 104a–n an einer Leistungsversorgung 106 angeschlossen. In 5 sind der Übersichtlichkeit halber nur die Versorgungsleitungen 104a–c und 104e dargestellt. Über die Leistungsversorgung 106 wird jeder der Erregerspulen 102a–n unabhängig voneinander eine bestimmte Stromstärke mit bestimmtem zeitlichem Verlauf, natürlich im Rahmen der Leistungsfähigkeit der Leistungsversorgung 106, eingeprägt.Each one of the exciting coils 102 -N is over a supply line 104a -N on a power supply 106 connected. In 5 For clarity, only the supply lines 104a -C and 104e shown. About the power supply 106 each one of the excitation coils 102 -N independently of each other a certain current with a certain time course, of course, within the performance of the power supply 106 , impressed.

Jede der Erregerspulen 102a–n erzeugt somit für sich ein Magnetfeld. Im Innenraum 108 des Magnetspulensystems 100 kann damit eine nahezu beliebige magnetische Feldverteilung bezüglich Stärke, Richtung und Geometrie erzeugt werden. In diesem Innenraum 108 befindet sich ein nicht dargestellter Patient und in dessen Körperinneren eine Arbeitskapsel 110, welche ein nicht dargestelltes magnetisches Element, z. B. einen Dauermagneten, enthält.Each of the excitation coils 102 In this way, -n generates a magnetic field for itself. In the interior 108 of the magnetic coil system 100 Thus, almost any magnetic field distribution in terms of strength, direction and geometry can be generated. In this interior 108 there is a patient, not shown, and in the interior of the body, a work capsule 110 , which is an unillustrated magnetic element, for. B. contains a permanent magnet.

Dem Magnetspulensystem 100 ist eine Ortungsvorrichtung 112 zugeordnet, welche Lage und Orientierung der Arbeitskapsel 110 in einem dem Magnetspulensystem 100 zugeordneten Koordinatensystem 114 erfasst. Die Lage bzw. der Ort 116 der Arbeitskapsel 110, bzw. die Lage des geometrischen Mittelpunkts dieser, ist in 5 durch die gestrichelten Linien angedeutet. Die Orientierung 118 der Arbeitskapsel 110 ist in 5 durch einen Pfeil dargestellt und wird von der Ortungsvorrichtung 112 in Bezug auf das Koordinatensystem 114 erfasst. Die Arbeitskapsel kann hierbei eine beliebige, z. B. längliche oder rotationssymmetrische, geometrische Form aufweisen. Die Orientierung entspräche dann z. B. der Richtung des Einheitsvektors in Längsrichtung der Arbeitskapsel 110. Die gesamte Lage der Arbeitskapsel 110, also insbesondere die Schwerpunktskoordinaten und die Längsachsenrichtung, ist somit im Koordinatensystem 114 vollständig beschrieben und bekannt.The magnetic coil system 100 is a location device 112 assigned, which position and orientation of the work capsule 110 in a magnetic coil system 100 assigned coordinate system 114 detected. The location or the place 116 the work capsule 110 , or the position of the geometric center of this, is in 5 indicated by the dashed lines. The orientation 118 the work capsule 110 is in 5 represented by an arrow and is from the location device 112 in terms of the coordinate system 114 detected. The working capsule can be any, z. B. elongated or rotationally symmetrical, geometric shape exhibit. The orientation would then correspond z. B. the direction of the unit vector in the longitudinal direction of the working capsule 110 , The entire situation of the work capsule 110 , ie in particular the center of gravity coordinates and the longitudinal axis direction, is thus in the coordinate system 114 fully described and known.

Die Ortungsvorrichtung 112 ist eine elektromagnetische Ortungsvorrichtung. Hierfür beinhaltet die Arbeitskapsel 110 drei (dargestellt) bis sechs zueinander orthogonale Ortungsspulen 124. Diese arbeiten mit einer Trägerfrequenz von z.B. 12 kHz beim "Aurora"-System der Fa. NDI.The location device 112 is an electromagnetic location device. For this includes the work capsule 110 three (shown) to six mutually orthogonal locating coils 124 , These work with a carrier frequency of eg 12 kHz in the "Aurora" system from NDI.

Die Ortungsvorrichtung 112 erzeugt mit Hilfe einer integrierten Spulenanordnung 125 ein elektromagnetisches Feld, insbesondere am Kapselort, dargestellt durch die Feldlinien 120. Die Arbeitkapsel nimmt das Feld durch die Ortungsspulen 124 auf und sendet die empfangene Feldstärke zurück an die Ortungsvorrichtung 120. Diese errechnet aus der von der Arbeitskapsel übermittelten, empfangenen Feldstärke den Ort 116 und die Orientierung 118.The location device 112 generated by means of an integrated coil arrangement 125 an electromagnetic field, in particular at the capsule location, represented by the field lines 120 , The working capsule takes the field through the locating coils 124 and sends the received field strength back to the location device 120 , It calculates the location from the received field strength transmitted by the working capsule 116 and the orientation 118 ,

Die Ortungsvorrichtung 112 übermittelt Ort 116 und Orientierung 118 der Arbeitskapsel 110 an die Leistungsversorgung 106. Diese bestromt daraufhin die Erregerspulen 102a–n derart, dass sich am Ort der Arbeitskapsel 110 ein nicht dargestelltes Navigationsmagnetfeld 111 einstellt. Dieses Magnetfeld ist so ausgelegt, dass es mit dem Dauermagneten in der Arbeitskapsel 110 derart wechselwirkt, dass eine erwünschte Kraft 122 und/oder ein gewünschtes, nicht dargestelltes Drehmoment an der Arbeitskapsel 110 angreift. Auf diese Art wird die Arbeitskapsel 110 im Patienten bewegt, ausgerichtet und/oder rotiert.The location device 112 transmitted place 116 and orientation 118 the work capsule 110 to the power supply 106 , This then energizes the excitation coils 102 -N such that at the place of work capsule 110 an unillustrated navigation magnetic field 111 established. This magnetic field is designed to work with the permanent magnet in the working capsule 110 interacts such that a desired force 122 and / or a desired, not shown torque on the working capsule 110 attacks. In this way, the working capsule 110 moved, aligned and / or rotated in the patient.

Die gesamte Energie, welche die Arbeitskapsel selbst während der Durchführung der medizinischen Maßnahme benötigt, wird z.B. über nicht dargestellte Batterien oder Kondensatoren im Inneren der Arbeitskapsel oder durch drahtlose Energieübertragung (nicht dargestellt) zur Kapsel bereitgestellt. Letztere ist besonders günstig für leistungsintensive medizinische Maßnahmen, wie z.B. Hohlorganausleuchtung, Biopsienahme, thermische Koagulation oder Laserapplikationen. Die induktive Energieeinkopplung in die Arbeitskapsel 110 benötigt eine nicht dargestellte Induktionsspule in der Kapsel und arbeitet mit Frequenzen von ca. 500 Hz bis ca. 500 kHz. Die Größe der Arbeitskapsel ist z.B. für den Einsatz im oberen Magen-Darm-Trakt einschließlich Dünndarm begrenzt auf ca. 25 mm Länge und ca. 10 mm Durchmesser; bei reinem Einsatz im Dickdarm etwas mehr. Hierdurch ist der Raum für Einbauten generell begrenzt.The total energy required by the working capsule itself during the implementation of the medical procedure is provided, for example, via batteries (not shown) or capacitors inside the working capsule or by wireless energy transmission (not shown) to the capsule. The latter is particularly favorable for performance-intensive medical measures, such as hollow organ illumination, biopsy collection, thermal coagulation or laser applications. The inductive energy coupling into the working capsule 110 requires an induction coil, not shown in the capsule and operates at frequencies of about 500 Hz to about 500 kHz. The size of the working capsule is limited eg for use in the upper gastrointestinal tract including the small intestine to about 25 mm in length and about 10 mm in diameter; with pure use in the large intestine a little more. As a result, the space for installations is generally limited.

Zur Ausführung der beabsichtigten Aufgaben benötigt die Kapsel Steuersignale von außerhalb des Patienten, z.B. zum Auslösen einer Biopsienahme, zur Aufnahme von Videobildern, zur gezielten Medikamentengabe usw. Eine Fernsteuerung reicht hierbei von einfachen Befehlen, wie "Biopsiezange ausfahren", z.B. mittels Übertragung eines zweistelligen Nummerncodes, bis zur Übertragung von modifiziertem Programmcode in die Kapsel, z.B. für eine geänderte Bildvorverarbeitung bei Videoaufnahmen. Je nachdem wird ein nieder- oder hochfrequentes Trägersignal für die Fernsteuerung mit niedriger oder hoher Bandbreite zur Datenübertragung benötigt.to execution the intended tasks required the capsule control signals from outside of the patient, e.g. to trigger a Biopsie Take, for recording video images, targeted Medication, etc. A remote control ranges from simple Commands, such as "biopsy forceps extend ", e.g. by transmission a two-digit number code, until the transmission of modified Program code in the capsule, e.g. for a modified image preprocessing for video recordings. Depending on whether a low or high frequency carrier signal for the Remote control with low or high bandwidth for data transmission needed.

In 5 ist zur Kommunikation in der Kapsel 110 eine nicht dargestellte Empfängerspule, und außerhalb des Patienten eine Fernsteuereinheit 126 vorgesehen, die an eine Kapselsteuerung 128 für die Kapselfunktionen angeschlossen ist. Die Fernsteuereinheit 126 dient zum Senden der Steuerbefehle zur Kapsel, aber auch optional zum Empfang von Rückmeldesignalen, z.B. zur Bestätigung eines von der Arbeitskapsel 110 empfangenen Befehls. Die Kommunikation entlang des Pfeils 130 verläuft also immer zur Kapsel hin und optional auch von dieser zurück.In 5 is for communication in the capsule 110 a receiver coil, not shown, and a remote control unit outside the patient 126 provided to a capsule control 128 is connected for the capsule functions. The remote control unit 126 serves to send the control commands to the capsule, but also optionally to receive feedback signals, eg to confirm one of the working capsule 110 received command. The communication along the arrow 130 So always goes to the capsule and optionally also from this back.

Weiterhin wird zur Datenübertragung von der Arbeitskapsel 110 nach außen ein hochfrequentes Trägersignal im Bereich 430 MHz benutzt, um z.B. Sensordaten oder Live-Videobilder aus dem Patienteninneren zu übertragen. Hierzu ist eine zusätzliche, nicht dargestellte Sendespule im Kapselinneren vorgesehen.Furthermore, for data transmission from the working capsule 110 used externally a high-frequency carrier signal in the range 430 MHz, for example, to transmit sensor data or live video images from the patient's interior. For this purpose, an additional, not shown, transmitting coil is provided in the capsule interior.

Neben dem Magnetspulensystem für die Kraftausübung auf die Kapsel sind also etliche weitere Spulenanordnungen bzw. Systeme innerhalb und außerhalb der Kapsel nötig bzw. bei vollem Systemausbau und maximaler Kapselfunktionalität vorhanden. Je mehr Einzelspulen aber nötig sind, umso aufwändiger, voluminöser und teurer wird das Gesamtsystem.Next the magnetic coil system for the exercise of power On the capsule so are several more coil arrangements or Systems inside and outside the capsule needed or with full system configuration and maximum capsule functionality available. The more single coils but necessary are, more elaborate, voluminous and the overall system becomes more expensive.

Insbesondere in der Arbeitskapsel 110 ist der Einbauraum äußerst begrenzt, durch die Vielzahl notwendiger Spulen bzw. Kommunikationskomponenten steht also sehr wenig Platz für die eigentlichen medizinischen Komponenten zur Verfügung. Dieser Platz wird jedoch benötigt, um z.B. eine Kapsel mit möglichst großem Funktionsumfang zu bauen, die dann für die verschiedensten medizinischen Zwecke universell einsetzbar ist.Especially in the work capsule 110 the installation space is extremely limited, so there is very little space for the actual medical components available due to the large number of required coils or communication components. However, this space is needed, for example, to build a capsule with the widest possible range of functions, which can then be universally used for a variety of medical purposes.

Aus der nicht veröffentlichten Patentanmeldung DE 10 2005 01 23 87.2 ist es bekannt, mittels eines gemeinsamen bzw. einzigen extrakorporalen Spulensystems die Kraftausübung auf und die Positionsbestimmung der Kapsel gemeinsam zu realisieren. Kapselseitig ist eine Kombination beider Teilaufgaben nicht sinnvoll, da der Permanentmagnet durch eine mit Energie zu versorgende Spule ersetzt werden müsste. Diese Energie könnte in der Kapsel weder gespeichert noch zugeführt werden. Die Ohmschen Verluste in der Kapsel wären zu hoch.From the unpublished patent application DE 10 2005 01 23 87.2 It is known to realize by means of a common or single extracorporeal coil system, the exercise of force and the position of the capsule together. On the capsule side, a combination of both subtasks does not make sense, since the permanent magnet would have to be replaced by a coil to be supplied with energy. This energy could be in the capsule the stored still be supplied. Ohmic losses in the capsule would be too high.

Aus der nicht veröffentlichten Patentanmeldung DE 10 2005 05 37 59.6 ist es bekannt, mittels eines gemeinsamen bzw. einzigen extrakorporalen Spulensystems die Kraftausübung auf und die drahtlose Energieübertragung zur Kapsel gemeinsam zu realisieren. Auch hier ist wegen der gleichen Gründe wie oben eine kapselseitige Kombination nicht sinnvoll.From the unpublished patent application DE 10 2005 05 37 59.6 It is known, by means of a common or single extracorporeal coil system to realize the exercise of force and wireless energy transfer to the capsule together. Again, because of the same reasons as above, a capsule-side combination does not make sense.

Aus der US 2004 0215083 A1 ist eine sowohl senderseitige als auch kapselseitige Kombination von induktiver Energieeinkopplung und Fernsteuerung der Kapsel bekannt.From the US 2004 0215083 A1 is a both transmitter-side and capsule-side combination of inductive energy coupling and remote control of the capsule known.

Eine Kombination von induktiver Energieeinkopplung und Positionserkennung ist dagegen aus der US 2004 0225184 A1 bekannt.A combination of inductive energy coupling and position detection is on the other hand US 2004 0225184 A1 known.

Alle bekannten Maßnahmen reduzieren die Einzelmodule bzw. Bauteile, und damit die Kosten und den Aufwand des Gesamtsystems aus Magnetspulensystem und Endoskopiekapsel. Dennoch verbleibt ein immer noch aufwändiges und teures System.All known measures reduce the individual modules or components, and thus the costs and the expense of the entire system of magnet coil system and endoscopy capsule. Nevertheless, a still complex and expensive system remains.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, das Gesamtsystem weiter zu vereinfachen bzw. Komponenten und damit Platzbedarf einzusparen.task The present invention is to further simplify the overall system or components and thus save space.

Hinsichtlich des Verfahrens wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 1.Regarding of the method, the object is achieved by a method according to claim 1.

Die Erfindung nutzt hierbei folgende Erkenntnis: Zur Positionsbestimmung mit dem elektromagnetischen Ortungssystem beinhaltet die Kapsel mindestens drei orthogonal zueinander ausgerichtete Empfangsspulen bzw. Ortungsspulen. Diese sind in der Regel zum Empfang von Feldern von z.B. 12 kHz ausgelegt. Der empfang von Wechselfeldern in diesem oder einem leicht veränderten Frequenzbereich, von z.B. 15 kHz ist also möglich.The Invention uses the following knowledge: For position determination with the electromagnetic location system includes the capsule at least three orthogonal receiving coils or locating coils. These are usually for receiving fields from e.g. 12 kHz designed. The receipt of alternating fields in this or a slightly different one Frequency range, from e.g. 15 kHz is possible.

Die benötigten Fernsteuersignale für die Kapsel sind in der Regel niederfrequent. Derartige Signale liegen im Bereich einer Trägerfrequenz von maximal ca. 10 kHz. Dies ist für die meisten Fernsteueraufgaben ausreichend, da die zu übertragende Informationsmenge eher gering ist, verglichen z.B. mit einer Bildübertragung eines Kamerasignals. Der oben erwähnte Frequenzbereich des Ortungssystems genügt also für gewöhnliche Fernsteueraufgaben.The required Remote control signals for the capsule are usually low frequency. Such signals are in the range of a carrier frequency of a maximum of about 10 kHz. This is for most remote control tasks sufficient, since the amount of information to be transmitted rather low compared to e.g. with an image transmission of a camera signal. The above mentioned Frequency range of the location system is sufficient for ordinary remote control tasks.

Daher können also die Fernsteuersignale in Form des zweiten Magnetfeldes auch von den Ortungsspulen empfangen werden. Eine separate Empfangsspule für die Fernsteuerung in der Kapsel ist überflüssig und es verbleibt mehr Platz für die restlichen Einbauten. Das Gesamtsystem wird dadurch einfacher und kostengünstiger. Komponenten werden eingespart.Therefore can So the remote control signals in the form of the second magnetic field also be received by the locator coils. A separate receiver coil for the Remote control in the capsule is superfluous and there is more room for the remaining fixtures. The overall system will be easier and cheaper. Components are saved.

In der Regel sind die Ortungsspulen symmetrisch ausgeführt. Da sie außerdem orthogonal zueinander sind, decken sie den kompletten dreidimensionalen Empfangsbereich für elektromagnetische Felder bezüglich der Feldorientierung ab. Das zweite Magnetfeld kann also in beliebiger Richtung erzeugt werden.In As a rule, the locating coils are symmetrical. There she as well are orthogonal to each other, they cover the entire three-dimensional Reception area for with respect to electromagnetic fields the field orientation. The second magnetic field can therefore be in any Direction be generated.

Es kann jedoch auch sein, dass aufgrund der Spulengeometrie die Ortungsspulen doch eine Vorzugsrichtung für das zweite Magnetfeld aufweisen.It However, it may also be that due to the coil geometry, the locating coils but a preferred direction for have the second magnetic field.

Position und Orientierung der Arbeitskapsel müssen ohnehin für die Navigation, also Kraftausübung auf die Arbeitskapsel bekannt sein. Die relative Position und Orientierung der Ortungsspulen im ortsfesten Koordinatensystem sind also bekannt. Natürlich muss die Lage der Ortungsspulen in der Kapsel bekannt sein. Im einfachsten Fall sind daher die Ortungsspulen starr in der Kapsel eingebaut.position and orientation of the working capsule anyway for navigation, So exercise of power be known on the work capsule. The relative position and orientation the locating coils in the stationary coordinate system are known. Naturally the location of the locator coils in the capsule must be known. In the simplest Case, therefore, the locating coils are rigidly installed in the capsule.

Damit ist die augenblickliche Orientierung der Ortungsspulen im Magnetspulensystem bekannt. Das zweite Magnetfeld kann dann stets so erzeugt werden, dass es in die bezüglich der Vorzugsrichtung der Ortungsspulen bestmöglich ausgerichtet ist, also in diese bestmöglich einkoppelt, z.B. genau entlang der Spulenachse einer bestimmten Ortungsspule ausgerichtet ist. Bei gegebener Feldstärke des Fernsteuerfeldes ist so die in derjenigen Ortungsspule empfangene Leistung und damit die Signalqualität maximal.In order to is the instantaneous orientation of the locator coils in the magnet coil system known. The second magnetic field can then always be generated in this way that it is in the respects the preferred direction of the locating coils is optimally aligned, ie in this best possible coupled, e.g. exactly along the coil axis of a particular Positioning coil is aligned. Given the field strength of the Remote control field is so received in those tracking coil Performance and thus the signal quality maximum.

Erstes und zweites Magnetfeld können in voneinander unterschiedlichen ersten und zweiten Frequenzbereichen erzeugt werden. Die Frequenzbereiche können dann insbesondere nicht überlappend ausgeführt werden, so dass Ortung und Fernsteuerung gesonderten Frequenzbereichen zugeordnet sind. Eine gegenseitige Störung ist so ausgeschlossen.first and second magnetic field in mutually different first and second frequency ranges be generated. In particular, the frequency ranges can not overlap accomplished be, so that location and remote control separate frequency ranges assigned. A mutual interference is thus excluded.

Der Frequenzbereich von 500 Hz bis 500 kHz eignet sich hierbei besonders zur Übertragung durch menschliches Körpergewebe zur Kapsel bei den gegebenen Abständen von ca. 20 bis 60 cm zwischen den Sendern für erstes und zweites Magnetfeld und der Arbeitskapsel.Of the Frequency range from 500 Hz to 500 kHz is particularly suitable here for transmission human body tissue to the capsule at the given intervals of about 20 to 60 cm between the broadcasters for first and second magnetic field and the working capsule.

Durch die Unterscheidung der Frequenzbereiche für die ersten und zweiten magnetischen Felder zur Ortung und zur Fernsteuerung beeinflussen sich diese gegenseitig kaum. Z.B. kann das zweite Magnetfeld zur Fernsteuerung hochfrequent und das erste zur Ortung niederfrequent gewählt werden.By the distinction of the frequency ranges for the first and second magnetic Fields for locating and remote control affect them hardly ever For example, can the second magnetic field for remote control high-frequency and the first to be chosen low-frequency locating.

Erstes und zweites Magnetfeld können daher überlagert werden. Dies führt dazu, dass während der Ortung gleichzeitig eine Fernsteuerung der Kapsel stattfindet. Somit ist eine ständige Kontrolle der Kapselfunktionen, also eine Steuerung zu jedem beliebigen Zeitpunkt, möglich.first and second magnetic field therefore superimposed become. this leads to to that during the location simultaneously remote control of the capsule takes place. Thus, a permanent one Control of the capsule functions, so a control to any Time, possible.

Hierbei kann z.B. das Fernsteuersignal, also das zweite Magnetfeld z.B. amplitudenmoduliert auf das Ortungssignal, also das erste Magnetfeld aufmoduliert werden.in this connection can e.g. the remote control signal, that is the second magnetic field e.g. amplitude modulated to the locating signal, so the first magnetic field be modulated.

Alternativ kann das zweite Magnetfeld im zeitlichen Multiplex zum ersten Magnetfeld erzeugt werden. Erstes und zweites Feld werden also zeitlich im Wechsel, und nicht gleichzeitig erzeugt. Hierdurch steht sowohl für die Positionsbestimmung als auch für die Fernsteuerung die jeweils maximale Leistung des übertragenen ersten bzw. zweiten Feldes zur Verfügung, was eine störungsfreie Signalübertragung ermöglicht.alternative the second magnetic field can be temporally multiplexed to the first magnetic field be generated. First and second field are thus temporally in Change, and not generated at the same time. This stands both for the Positioning as well for the remote control the maximum power of the transmitted first or second field available, resulting in a trouble-free signal transmission allows.

Während der Fernsteuerung findet dann keine Ortung statt. Dies stört jedoch nicht, wenn z.B. währenddessen die Kapsel im Patienten ohne Kraftausübung ruht. Durch entsprechend kurze zeitliche Abstände zwischen zwei Fernsteuerungen kann so dennoch eine quasi kontinuierliche Ortung erfolgen. Die Arbeitskapsel kann dann so benutzt werden, dass diese lediglich im ruhenden Zustand aktiv gesteuerte medizinische Maßnahmen durchführt. Da die Kapselbewegung sowieso eher langsam geschieht, z.B. mit einer Geschwindigkeit von 1 cm pro Minute, ist eine nicht dauerhafte Ortung ausreichend, da die Kapsel ihren Aufenthaltsort nicht sprunghaft ändert.During the Remote control will then take place no location. This bothers, however not if e.g. Meanwhile the capsule rests in the patient without applying force. By accordingly short time intervals between two remote controls can so still a quasi-continuous Location. The working capsule can then be used so that these only actively controlled in the resting state medical activities performs. Since the capsule movement is rather slow anyway, e.g. with a Speed of 1 cm per minute, is a non-permanent location sufficient because the capsule does not change its location abruptly.

Da die Ortungsspulen zu Ihrer Funktion kaum Energie aus einem externen Magnetfeld aufnehmen müssen, um die Positionserkennung durchzuführen, können diese klein im Verhältnis zur Kapselgröße ausgelegt werden und benötigen somit kaum Platz in der Kapsel.There the locating coils to your function hardly energy from an external Need to record magnetic field, To perform the position detection, these can be small in relation to Capsule size designed be and need thus hardly any space in the capsule.

Erstes und zweites Magnetfeld können von einem einzigen bzw. gemeinsamen Spulensystem erzeugt werden. So sinkt auch außerhalb der Kapsel die Komplexität des Gesamtsystems im Gegensatz zu getrennten Spulen für Ortung und Fernsteuerung mit den oben bereits genannten Vorteilen. Eine entsprechende Halterung und eine Kühlung für das gemeinsame Spulensystem braucht somit nur einmal vorgesehen zu werden.first and second magnetic field be generated by a single or common coil system. So it sinks outside too the capsule the complexity of the overall system as opposed to separate coils for locating and remote control with the advantages already mentioned above. A corresponding bracket and a cooling for the common coil system thus needs to be provided only once.

Die Spulenkörper des Spulensystems werden so zur Ortung und Fernsteuerung gemeinsam genutzt. Auch eine gemeinsame Ansteuerung erfolgt hierbei. Dies reduziert den Aufwand des Gesamtsystems.The bobbins of the coil system are thus shared for location and remote control. A common control is done here. This reduces the effort of the overall system.

Insbesondere kann die gemeinsame Spulenanordnung das Magnetsystem zur Kraftausübung auf die Kapsel sein. Somit ist neben diesem überhaupt keine weitere externe Komponente für Ortung und Fernsteuerung vorzusehen. Das Gesamtsystem wird weiter vereinfacht. Das Magnetspulensystem übernimmt also drei Aufgaben, nämlich die Kapselnavigation, also Kraftausübung anhand der Navigationsmagnetfelder, die Ortung der Kapsel und die Fernsteuerung, also Übertragung von Steuersignalen zur Kapsel, jeweils wie oben beschrieben, im zeitlichen Wechsel oder gleichzeitig.Especially the common coil arrangement, the magnetic system for applying force to the Be capsule. Thus, in addition to this is no further external Component for Locate and remote control provided. The whole system will continue simplified. The magnetic coil system thus assumes three tasks, namely the capsule navigation, ie power exerted on the basis of the navigation magnetic fields, the location of the capsule and the remote control, so transmission of control signals to the capsule, each as described above, in temporal change or simultaneously.

Um die Erregerspulen der gemeinsamen Spulenanordnung bzw. des Magnetspulensystems besonders gut zur Erzeugung der ersten und zweiten magnetischen Felder ansteuern zu können, können diese Erregerspulen mehrere Anzapfungen aufweisen und über verschieden Anzapfungen betrieben werden. Somit kann eine Erregerspule in verschiedenen Betriebsarten betrieben werden, um jeweils günstige Voraussetzung für die spezielle Felder zeugung zu haben, z.B. bestimmte Impedanz, Windungszahl oder Widerstand.Around the excitation coils of the common coil assembly and the magnetic coil system especially good for generating the first and second magnetic fields to be able to can this Excitation coils have multiple taps and different taps operate. Thus, an exciter coil in different Operating modes are operated in each case favorable condition for the special Fields to have witnessed, e.g. certain impedance, number of turns or Resistance.

Zur Erzeugung von erstem und zweitem Magnetfeld können aus der gemeinsamen Spulenanordnung oder dem Magnetspulensystem auch jeweils andere Teilspulen verwendet werden, die hierfür besser geeignet sind als andere. Die Felderzeugung für erstes und zweites Magnetfeld ist so jeweils optimiert.to First and second magnetic field generation may be from the common coil arrangement or the magnet coil system also used in each case other partial coils be that for that are more suitable than others. The field generation for first and second magnetic field is optimized in each case.

In machen Fällen kann es vorteilhaft sein, nicht nur Fernsteuerbefehle vom Magnetspulensystem zur Kapsel zu übertragen, sondern auch Rückmeldungen von der Kapsel nach außen zu senden. Dies ist im einfachsten Fall eine Rückmeldung, dass der Fernsteuerbefehl empfangen wurde, z.B. ein sogenanntes Acknowledge-Signal. Es können aber auch einfache Sensordaten, z.B. ein Temperatur- oder pH-Wert oder sonstige Informationen von der Kapsel gesendet werden. In diesem Fall kann das Rückmeldesignal vom gemeinsamen Spulensystem bzw. dem Magnetspulensystem empfangen werden. Die betreffenden Sendespulen für erstes und zweites Magnetfeld arbeiten dann gleichfalls als Empfangsantenne. Eine separate Empfangsantenne wird überflüssig. Das Rückmeldesignal kann dann über ein Filter im Spulensystem aus diesem ausgekoppelt und zur Weiterverarbeitung weitergeleitet werden, z.B. an die oben genannte Kapselsteuerung.In make cases It may be advantageous, not just remote commands from the solenoid system to transfer to the capsule, but also feedback from the capsule to the outside to send. In the simplest case, this is a response that the remote control command has been received, e.g. a so-called acknowledge signal. But it can also simple sensor data, e.g. a temperature or pH or otherwise Information will be sent from the capsule. In this case can the acknowledgment signal received from the common coil system or the magnetic coil system become. The respective transmission coils for first and second magnetic field then also work as a receiving antenna. A separate receiving antenna becomes superfluous. The Feedback signal can then over a filter in the coil system out of this decoupled and for further processing forwarded, e.g. to the above capsule control.

Da das Ortungssignal und das Fernsteuersignal also erstes und zweites Magnetfeld, in der Kapsel jeweils am gleichen Bauteil, nämlich der Ortungsspule empfangen werden, kann das kombinierte elektrische Ausgangssignal der Ortungsspule in getrennte, jeweils dem ersten und zweiten Magnetfeld korrelierte elektrische Signale aufgeteilt werden. Dies kann z.B. bei Aufmodulation durch Bandpassfilter für verschiedene Trägerfrequenzen oder ähnliches geschehen. Die kapselseitigen Komponenten für Ortung und Fernsteuerung können dann jeweils mit den bereits getrennten Fernsteuer- und Ortungssignalen versorgt werden. So müssen diese Anordnungen nicht modifi ziert werden gegenüber der Lösung mit getrennten Empfangsantennen.Since the locating signal and the remote control signal so first and second magnetic field, are received in the capsule respectively on the same component, namely the locating coil, the combined electrical output signal of the locating coil can be divided into separate, each correlated to the first and second magnetic field electrical signals. This can be done for example at modulation on bandpass filter for different carrier frequencies or the like. The capsule-side components for location and remote control can then each be supplied with the already separate remote control and location signals. So these arrangements need not be modifi ed against the solution with separate receiving antennas.

Insbesondere wird das von der Ortungsspule kommende gemeinsame elektrische Signal vor der Aufteilung vorverstärkt.Especially becomes the common electrical signal coming from the locator coil pre-amplified before splitting.

Hinsichtlich der Einrichtung wird die Aufgabe der Erfindung gelöst durch eine Einrichtung gemäß Patentanspruch 13.Regarding The device is achieved by the object of the invention a device according to claim 13th

Die sich aus der erfindungsgemäßen Einrichtung ergebenden Vorteile wurden bereits im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erläutert.The from the device according to the invention resulting advantages have already been in connection with the inventive method explained.

Für eine weitere Beschreibung der Erfindung wird auf die Ausführungsbeispiele der Zeichnungen verwiesen. Es zeigen, jeweils in einer schematischen Prinzipskizze:For another Description of the invention is directed to the embodiments of the drawings. They show, in each case in a schematic outline sketch:

1 ein Magnetspulensystem zur magnetischen Navigation und Fernsteuerung einer Arbeitskapsel, 1 a magnetic coil system for magnetic navigation and remote control of a working capsule,

2 Spulenströme einer Erregerspule aus 1 zur Navigation und Fernsteuerung (a) getrennt, (b) aufeinander aufmoduliert und (c) im Zeitmultiplex, 2 Coil currents of an excitation coil from 1 for navigation and remote control (a) separated, (b) modulated on each other and (c) in time division,

3 eine alternative Ansteuerung des Magnetspulensystems im Detail, 3 an alternative control of the magnetic coil system in detail,

4 die Arbeitskapsel im Detail, 4 the work capsule in detail,

5 ein Magnetspulensystem zur Bewegung eines magnetischen Körpers in einem Patienten gemäß Stand der Technik. 5 a magnetic coil system for moving a magnetic body in a patient according to the prior art.

1 zeigt nochmals das bekannte Magnetspulensystem 100 aus 5 gemäß Stand der Technik, jedoch erfindungsgemäß modifiziert. Eine Kraftsteuerung 2 empfängt von der Ortungseinrichtung 112 aktuelle Positionsdaten 4 der Arbeitskapsel 110 im Koordinatensystem 114 sowie von einer nicht dargestellten Bedieneinrichtung Solldaten für eine neue Position und Geschwindigkeit der Arbeitskapsel 110. Die Positionsdaten 4 sind Ort 116 und Orientierung 118 der Arbeitskapsel 110 im Koordinatensystem 114, wie im Zusammenhang mit 5 ausführlich erläutert. 1 again shows the known magnetic coil system 100 out 5 according to the prior art, but modified according to the invention. A force control 2 receives from the locator 112 current position data 4 the work capsule 110 in the coordinate system 114 and from a control device, not shown, setpoint data for a new position and speed of the working capsule 110 , The position data 4 are place 116 and orientation 118 the work capsule 110 in the coordinate system 114 as related to 5 explained in detail.

Da die Lage der Ortungsspulen 124 in der Arbeitskapsel 110 fest und damit wie beschrieben im Koordinatensystem 114 bekannt ist, liefern die Positionsdaten 4 der Auswerte- und Steuereinheit 2 ebenso Position und Orientierung der Ortungsspulen 124.Because the location of the locating coils 124 in the work capsule 110 fixed and thus as described in the coordinate system 114 is known deliver the position data 4 the evaluation and control unit 2 as well position and orientation of the locating coils 124 ,

Die Kapselsteuerung 128, die für die Steuerung der Kapselfunktionen zuständig ist, sendet, angedeutet durch den Pfeil 6, ein Steuersignal, das die Arbeitskapsel 110 erreichen soll, an die Ortungseinrichtung 112. Diese sendet über die Spulenanordnung 125, die gemäß Stand der Technik nur zur Erzeugung des Ortungssignals dient, in Form des Feldes 8 das Steuersignal an die Kapsel 110. Das Feld 8 stellt somit das erfindungsgemäße zweite Magnetfeld dar. Das Feld 8, welches die Ortungsspulen 124 durchsetzt, von diesen empfangen, und in der Arbeitskapsel 110 als Fernsteuerbefehl dekodiert.The capsule control 128 , which is responsible for the control of the capsule functions, sends, indicated by the arrow 6 , a control signal that the working capsule 110 should reach the locating device 112 , This sends via the coil arrangement 125 , which according to the prior art only serves to generate the locating signal, in the form of the field 8th the control signal to the capsule 110 , The field 8th thus represents the second magnetic field according to the invention. The field 8th which the locating coils 124 interspersed, received by these, and in the working capsule 110 decoded as a remote control command.

Die Ortungsvorrichtung 112 berechnet aus den Positionsdaten 4 den Ströme IA(t) in der Spulenanordnung 125.The location device 112 calculated from the position data 4 the currents I A (t) in the coil arrangement 125 ,

Die Ströme IA(t) bis IN(t) erzeugen am Ort der Ortungsspulen 124 eine magnetische Feldstärke zur Ortung und Fernsteuerung der Kapsel 110.The currents I A (t) to I N (t) generate at the location of the locating coils 124 a magnetic field strength for locating and remote control of the capsule 110 ,

2a zeigt zwei zeitliche Stromverläufe Iort(t) und Ist(t), deren Summe die Stromstärke IA(t) in der Spulenanordnung 125 von 1 ist. Iort(t) ist hierbei ein beispielhafter zeitlicher Stromstärkeverlauf zur Ortung der Arbeitskapsel 110 gemäß Stand der Technik. Die Frequenz f1 von Iort(t) liegt hierbei im Bereich von 0–50 Hz. Ist(t) zeigt einen zeitlichen Stromverlauf für IA(t) zur Übertragung eines Fernsteuerbefehls zu den Ortungsspulen 124. Die Arbeitsfrequenz f2 von ISt(t) beträgt hierbei ca. 10 kHz. 2a shows two temporal currents I location (t) and I st (t), the sum of the current intensity I A (t) in the coil assembly 125 from 1 is. I location (t) here is an exemplary temporal current intensity profile for locating the work capsule 110 according to the prior art. The frequency f 1 of ort I (t) here is within the range of 0-50 Hz. I st (t) shows a time current curve for I A (t) for transmitting a remote control command to the tracking coils 124 , The operating frequency f 2 of I St (t) is approximately 10 kHz.

Für die tatsächliche Bestromung der Spulenanordnung 125 sind in den 2b und 2c zwei Alternativen dargestellt. 2a zeigt eine Stromverteilung IA(t), in welcher die Ströme Iort(t) und Ist(t) aus 2a überlagert sind, angedeutet durch den Mischer bzw. Summierer 12.For the actual energization of the coil arrangement 125 are in the 2 B and 2c presented two alternatives. 2a shows a current distribution I A (t) in which the currents I location (t) and I st (t) from 2a are superimposed, indicated by the mixer or summer 12 ,

Die Bestromung bzw. Beschaltung der Spulenanordnung 125 erfolgt hierbei über die Anzapfungen 18a und 18b, die an dieser endseitig angeordnet sind, d. h. die gesamte Spulenanordnung 125 wird vom Strom IA(t) durchflossen. In 1 sind die Anzapfungen 18a, b und c, wie unten beschrieben, nur beispielhaft für die Spulenanordnung 125 dargestellt.The energization or wiring of the coil assembly 125 This is done via the taps 18a and 18b , which are arranged at this end, ie the entire coil assembly 125 is traversed by the current I A (t). In 1 are the taps 18a , b and c, as described below, only by way of example for the coil arrangement 125 shown.

Bei einer derartigen Bestromung findet in 1 die Ortung, der Arbeitskapsel 110 sowie die Fernsteuerung der Arbeitskapsel 110 gleichzeitig statt, da auch beide Strommuster Iort(t) und Ist(t) gleichzeitig in der entsprechenden Spulenanordnung 125 fließen.In such an energizing finds in 1 the location, the work capsule 110 as well as the remote control of the work capsule 110 occur simultaneously, as well as both current patterns I location (t) and I st (t) simultaneously in the corresponding coil arrangement 125 flow.

2c zeigt im Gegensatz einen Zeitverlauf des Stromes IA(t), bei welchem die Ströme Iort(t) und Ist(t) aus 2c shows in contrast a time course of the current I A (t), in which the currents I location (t) and I st (t) off

2a im Zeitmultiplex als Strom IA(t) auf die Spulenanordnung 125 geschaltet werden. 2a in time division as current I A (t) on the coil arrangement 125 be switched.

Vom Zeitpunkt t1 bis t2 fließt dort der Strom Iort(t), zwischen t2 und t3 der Strom Istt(t), zwischen t3 und t4 wiederum Iort(t) usw. Ortung der Arbeitskapsel 110 findet somit nur in den Zeiträumen t1 bis t2, t3 bis t4 und nach t5 statt. In den Zeiträumen von t2 bis t3 und t4 bis t5 dagegen findet keine Ortung der Arbeitskapsel 110, dafür deren Fernsteuerung statt, welche zu den erstgenannten Zeiträumen eben dann nicht stattfindet.From time t1 to t2 there flows the current I location (t), between t2 and t3 the current I st t (t), between t3 and t4 again I location (t), etc. locating the working capsule 110 thus takes place only in the periods t1 to t2, t3 to t4 and after t5. In the periods from t2 to t3 and t4 to t5, however, no locating the working capsule 110 , but their remote control takes place, which then does not take place for the first-mentioned periods.

Die Bestromung bzw. Beschaltung der Spulenanordnung 125 erfolgt nun, wie oben beschrieben, nur für den Strom Iort(t) über die Anzapfungen 18a und 18b. Die Bestromung mit Ist(t) erfolgt jeweils über die Anzapfungen 18a und 18c. Die Anzapfung 18c ist hierbei etwa mittig in der Spulenanordnung 125 angeordnet. Nur ein Teil der Windungen der Spulenanordnung 125 wird also vom Strom Ist(t) durchflossen. Die Spulenanordnung 125 weist dann eine geeignetere Induktivität bzw. Widerstand für dieses Strommuster auf.The energization or wiring of the coil assembly 125 takes place now, as described above, only for the current I place (t) on the taps 18a and 18b , The current supply with I st (t) takes place via the taps 18a and 18c , The tap 18c is here approximately in the middle in the coil arrangement 125 arranged. Only part of the turns of the coil assembly 125 Thus, the current I st (t) is traversed. The coil arrangement 125 then has a more suitable inductance or resistance for this current pattern.

Durch die unterschiedlichen Frequenzbereiche der Ströme Iort(t) und Ist(t) beeinflussen sich Ortung und Fernsteuerung zur Kapsel 110 nicht gegenseitig.Due to the different frequency ranges of the currents I location (t) and I st (t), localization and remote control influence the capsule 110 not each other.

Optional kann die Kapsel Rückmeldesignale, angedeutet durch die Pfeile 22a, b, an das Magnetspulensystem 100 oder die Spulenanordnung 125 senden. Die Signale werden dann von den entsprechenden Spulen, aufgefangen und an die Kapselsteuerung 128 geleitet. Dort ist ein Filter 20 integriert, das die empfangenen Rückmeldesignale ausleitet und entlang der Pfeils 22a oder 22b an die Kapselsteuerung 128 zur Weiterverarbeitung weiterleitet. Die Empfängerspule 124 arbeitet dann gleichzeitig als Sendespule.Optionally, the capsule feedback signals, indicated by the arrows 22a , b, to the magnet coil system 100 or the coil assembly 125 send. The signals are then collected by the corresponding coils, and sent to the capsule control 128 directed. There is a filter 20 integrated, which derives the received feedback signals and along the arrow 22a or 22b to the capsule control 128 for further processing. The receiver coil 124 then works simultaneously as a transmission coil.

Alternativ kann auch eine externe Antenne 24 vorhanden sein, die die Rückmeldesignale entlang des Pfeils 26 auffängt und zur Kapselsteuerung 128 leitet.Alternatively, an external antenna can also be used 24 be present, the feedback signals along the arrow 26 fields and capsule control 128 passes.

3 zeigt nochmals die Ansteuerung der Spulenanordnung 125 im Detail bzw. in einer Ausführungsalternative. Jeder der nicht dargestellten Einzelspulen im Spulensystem 125 ist hierbei ein Leistungsverstärker 30a–n vorgeschaltet, der die eigentlichen jeweiligen Spulenströme IA(t) erzeugt. 3 again shows the control of the coil assembly 125 in detail or in an alternative embodiment. Each of the unillustrated individual coils in the coil system 125 Here is a power amplifier 30a Upstream, which generates the actual respective coil currents I A (t).

Die Ansteuerung der Leistungsverstärker 30a–n erfolgt hierbei jeweils durch die Ortungsvorrichtung 112 und die Kapselsteuerung 128 für die Fernsteuerung. Anders als in 1 werden also die Navigations- und Fernsteuersignale nicht in der Kapselsteuerung 128 vermischt. Die Ausgangssignale beider Einheiten werden daher durch getrennte Signalleitungen 32a, b jeweils über Vorverstärker 34 zu Kombinierern bzw. Mischern 36 geführt. Erst dort werden die Signale gemäß den Alternativen in 2 gemischt oder gemultiplext und dann zu den Leistungsverstärkern 30a–n geführt.The control of the power amplifier 30a In this case, -n takes place in each case by the locating device 112 and the capsule control 128 for remote control. Unlike in 1 Thus, the navigation and remote control signals are not in the capsule control 128 mixed. The output signals of both units are therefore separated by separate signal lines 32a , b each via preamplifier 34 to combiners or mixers 36 guided. Only there are the signals according to the alternatives in 2 mixed or multiplexed and then to the power amplifiers 30a -N guided.

4 zeigt die Arbeitskapsel 110 im Detail. Die Ortungsspulen 124 empfangen das magnetische Feld 120 zur Ortung und das Feld 8 zur Fernsteuerung, in 4 durch einen einzigen Pfeil als Gesamtfeld verdeutlicht, entweder gleichzeitig oder im zeitlichen Multiplex, wie oben erläutert. Das magnetische Gesamtfeld wird in diesem Ausführungsbeispiel von den Ortungsspulen 124 in ein elektrisches Signal 38 konvertiert, das zu einem Zirkulator 40 weitergeleitet wird, gelangt so auf einen Signalteiler 42 und wird gleichermaßen an zwei Bandpassfilter 44a, b weitergeleitet. 4 shows the work capsule 110 in detail. The locating coils 124 receive the magnetic field 120 to the location and the field 8th for remote control, in 4 indicated by a single arrow as a whole field, either simultaneously or in temporal multiplex, as explained above. The total magnetic field is in this embodiment of the locating coils 124 in an electrical signal 38 that converts to a circulator 40 is forwarded, so passes to a signal divider 42 and equally applies to two bandpass filters 44a , b forwarded.

Das Bandpassfilter 44a extrahiert aus dem Signal 38 das mit dem Feld 120 zur Ortung korrelierte Ortungssignal 46. Das Bandpassfilter 44b dagegen extrahiert entsprechend das Fernsteuersignal 48, das mit dem Feld 8 zur Fernsteuerung korreliert ist. Über Vorverstärker 50 werden beide Signale jeweils auf die Positionserkennung 52 und die Funktionssteuerung 54 der Kapsel 110 geführt und dort weiterverarbeitet.The bandpass filter 44a extracted from the signal 38 that with the field 120 for locating correlated locating signal 46 , The bandpass filter 44b on the other hand, the remote control signal accordingly extracts 48 that with the field 8th is correlated to the remote control. About preamp 50 Both signals are each to the position detection 52 and the function control 54 the capsule 110 managed and processed there.

Die Funktionssteuerung 54 bedient die nicht dargestellten Kapseleinbauten, wie z.B. Biopsiezange, Medikamentenreservoir, Videokamera oder Beleuchtung.The function control 54 operates the capsule fixtures, not shown, such as biopsy forceps, drug reservoir, video camera or lighting.

Die Positionserkennung 52 detektiert die von den Ortungsspulen 124 empfangene Feldstärke des Feldes 120.The position detection 52 detects the from the locating coils 124 received field strength of the field 120 ,

Von der Rücksendeeinheit 56 werden z.B. Rückmeldungen der Kapseleinbauten, wie "Licht ist an" oder "Kamera läuft" nach außerhalb des nicht dargestellten Patienten gesendet. Rückmeldungen können auch von der Positionserkennung 52 kommen. Z.B. wird eine, die in der Kapsel gemessene Feldstärke repräsentierende Zahl von der Kapsel nach außen gesendet.From the return unit 56 For example, feedback from the capsule internals, such as "light is on" or "camera is running", is sent outside the patient, not shown. Feedback can also be from the position detection 52 come. For example, a number representing the field strength measured in the capsule is sent out from the capsule.

Die Rücksendeeinheit 56 überträgt hierzu einen entsprechenden Befehl in Form eines Rückmeldesignals 58 zu einem Mischer 60 zur Aufmodulation auf ein Trägersignal 61 eines Oszillators 62. Über den Zirkulator 40 gelangt das resultierende Rücksendesignal zur Spulenanordnung 124, die es als elektromagnetisches Feld auf dem in 1 gezeigten Weg 22a oder 22c oder 26 zurück zur Kapselsteuerung 128 bzw. Ortungsvorrichtung 112.The return unit 56 transmits a corresponding command in the form of a feedback signal 58 to a mixer 60 for modulation on a carrier signal 61 an oscillator 62 , About the circulator 40 the resulting return signal reaches the coil arrangement 124 which it uses as an electromagnetic field on the in 1 shown way 22a or 22c or 26 back to capsule control 128 or location device 112 ,

Claims (19)

Verfahren zur drahtlosen Fernsteuerung einer mindestens drei zueinander orthogonale Ortungsspulen (124) aufweisenden Arbeitskapsel (110) in einem Patienten, wobei: – ein von den Ortungsspulen (124) empfangbares erstes Magnetfeld (120) erzeugt wird, – eine elektromagnetische Ortungseinrichtung (112) anhand des von den Ortungsspulen (124) empfangenen ersten Magnetfeldes (120) Position (116) und Orientierung (118) der Arbeitskapsel (110) relativ (114) zu einem mehrere, insbesondere vierzehn, Erregerspulen (102a–n) aufweisenden Magnetspulensystem (100) außerhalb des Patienten ermittelt, – das Magnetspulensystem (100) anhand Position (116) und Orientierung (118) ein Navigationsmagnetfeld (111) zur Kraftausübung (122) auf die Arbeitskapsel (110) erzeugt, bei dem: – ein zweites, von mindestens einer der Ortungsspulen (124) empfangbares Magnetfeld (8) zur Fernsteuerung der Arbeitskapsel (110) erzeugt wird.Method for the wireless remote control of at least three mutually orthogonal locating coils ( 124 ) working capsule ( 110 ) in a patient, wherein: - one of the locating coils ( 124 ) receivable first magnetic field ( 120 ), - an electromagnetic locating device ( 112 ) on the basis of the positioning coils ( 124 ) received first magnetic field ( 120 ) Position ( 116 ) and orientation ( 118 ) of the working capsule ( 110 ) relative ( 114 ) to a plurality, in particular fourteen, exciter coils ( 102 N-magnetic coil system ( 100 ) outside the patient, - the magnet coil system ( 100 ) by position ( 116 ) and orientation ( 118 ) a navigation magnetic field ( 111 ) to exercise power ( 122 ) on the working capsule ( 110 ), in which: - a second, of at least one of the locating coils ( 124 ) Receivable magnetic field ( 8th ) for remote control of the working capsule ( 110 ) is produced. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Ortungsspulen (124) eine Vorzugsrichtung für das zweite Magnetfeld (8) aufweisen, bei dem das zweite Magnetfeld (8) anhand Position (116) und/oder Orientierung (118) in vorgebbarer Orientierung bezüglich der Vorzugsrichtung erzeugt wird.Method according to claim 1, wherein the locating coils ( 124 ) a preferred direction for the second magnetic field ( 8th ), in which the second magnetic field ( 8th ) by position ( 116 ) and / or orientation ( 118 ) is generated in a predeterminable orientation with respect to the preferred direction. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem erstes (120) und zweites (8) Magnetfeld in voneinander unterschiedlichen ersten (f1) und zweiten (f2) Frequenzbereichen erzeugt werden.Method according to Claim 1 or 2, in which the first ( 120 ) and second ( 8th ) Magnetic field in mutually different first (f 1 ) and second (f 2 ) frequency ranges are generated. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, bei dem erstes (120) und zweites (8) Magnetfeld einander überlagert (12) werden.Method according to claim 1, 2 or 3, wherein the first ( 120 ) and second ( 8th Magnetic field superimposed on each other ( 12 ) become. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, bei dem erstes (120) und zweites (8) Magnetfeld im zeitlichen Multiplex (t1–t5) erzeugt werden.Method according to claim 1, 2 or 3, wherein the first ( 120 ) and second ( 8th ) Magnetic field in time multiplex (t 1 -t 5 ) are generated. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem erstes (120) und zweites (8) Magnetfeld von einem gemeinsamen Spulensystem (125) erzeugt werden.Method according to one of the preceding claims, in which the first ( 120 ) and second ( 8th ) Magnetic field from a common coil system ( 125 ) be generated. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem erstes (120) und zweites (8) Magnetfeld vom Magnetspulensystem (100) erzeugt werden.Method according to claim 6, wherein the first ( 120 ) and second ( 8th ) Magnetic field from the magnetic coil system ( 100 ) be generated. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, wobei die Erregerspulen des Spulensystems (100, 125) mehrere Anzapfungen (18a–c) aufweisen, bei dem das Spulensystem (125) erstes (120) und zweites (8) Magnetfeld über verschiedene Anzapfungen (18a–c) erzeugt.Method according to claim 6 or 7, wherein the exciter coils of the coil system ( 100 . 125 ) several taps ( 18a C), in which the coil system ( 125 ) first ( 120 ) and second ( 8th ) Magnetic field over different taps ( 18a -C) is generated. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, bei dem nur ein Teil der Erregerspulen des Spulensystems (100, 125) zur Erzeugung des zweiten Magnetfeldes (8) verwendet werden.Method according to one of claims 6 to 8, wherein only a part of the excitation coils of the coil system ( 100 . 125 ) for generating the second magnetic field ( 8th ) be used. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, bei dem ein Rückmeldesignal (58) von der Arbeitskapsel (110) vom Spulensystem (125) empfangen und über ein Filter (20) aus dem Spulensystem (125) zur Weiterverarbeitung ausgeleitet wird.Method according to one of Claims 6 to 9, in which a feedback signal ( 58 ) of the working capsule ( 110 ) from the coil system ( 125 ) and via a filter ( 20 ) from the coil system ( 125 ) is discharged for further processing. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das von der Ortungsspule (124) empfangene erste (120) und zweite (8) Magnetfeld als elektrisches Signal (38) in der Arbeitskapsel (110) in getrennte, jeweils mit dem ersten (120) und zweiten (8) Magnetfeld korrelierte elektrische Signale (46, 48) aufgeteilt wird.Method according to one of the preceding claims, in which that of the locating coil ( 124 ) received first ( 120 ) and second ( 8th ) Magnetic field as electrical signal ( 38 ) in the working capsule ( 110 ) in separate, each with the first ( 120 ) and second ( 8th ) Magnetic field correlated electrical signals ( 46 . 48 ) is divided. Verfahren nach Anspruch 11, bei dem das elektrische Signal (38, 46, 48) in der Arbeitskapsel vor und/oder nach der Aufteilung vorverstärkt wird.Method according to Claim 11, in which the electrical signal ( 38 . 46 . 48 ) is pre-reinforced in the working capsule before and / or after the division. Einrichtung zur drahtlosen Fernsteuerung einer mindestens drei zueinander orthogonale Ortungsspulen (124) aufweisenden Arbeitskapsel (110) in einem Patienten, – mit einer Einrichtung (112) zum Erzeugen eines von den Ortungsspulen (124) empfangbaren ersten Magnetfeldes (120), – mit einem mehrere, insbesondere vierzehn, Erregerspulen (102a–n) aufweisenden Magnetspulensystem (100) außerhalb des Patienten, – mit einer elektromagnetischen Ortungseinrichtung (112) zur Ermittlung von Position (116) und Orientierung (118) der Arbeitskapsel (110) relativ (114) zum Magnetspulensystem (100) anhand des von den Ortungsspulen (124) empfangenen ersten Magnetfeldes (120), – wobei das Magnetspulensystem (100) anhand Position (116) und Orientierung (118) ein Navigationsmagnetfeld (111) zur Kraftausübung (122) auf die Arbeitskapsel (110) erzeugt, – mit einer Einrichtung (128) zur Erzeugung eines zweiten, von mindestens einer der Ortungsspulen (124) empfangbaren Magnetfeldes (8) zur Fernsteuerung der Arbeitskapsel (110).Device for the wireless remote control of at least three mutually orthogonal locating coils ( 124 ) working capsule ( 110 ) in a patient, - with a device ( 112 ) for generating one of the locating coils ( 124 ) receivable first magnetic field ( 120 ), - with a plurality, in particular fourteen, exciter coils ( 102 N-magnetic coil system ( 100 ) outside the patient, - with an electromagnetic locating device ( 112 ) for determining position ( 116 ) and orientation ( 118 ) of the working capsule ( 110 ) relative ( 114 ) to the magnet coil system ( 100 ) on the basis of the positioning coils ( 124 ) received first magnetic field ( 120 ), - wherein the magnetic coil system ( 100 ) by position ( 116 ) and orientation ( 118 ) a navigation magnetic field ( 111 ) to exercise power ( 122 ) on the working capsule ( 110 ), - with a device ( 128 ) for generating a second, at least one of the locating coils ( 124 ) receivable magnetic field ( 8th ) for remote control of the working capsule ( 110 ). Einrichtung nach Anspruch 13, bei der die Einrichtungen zur Erzeugung von erstem (120) und zweitem Magnetfeld (8) eine gemeinsame Spulenanordnung (125) aufweisen.Device according to Claim 13, in which the means for generating first ( 120 ) and second magnetic field ( 8th ) a common coil arrangement ( 125 ) exhibit. Einrichtung nach Anspruch 14, bei der die gemeinsame Spulenanordnung (125) das Magnetspulensystem (100) ist.Device according to Claim 14, in which the common coil arrangement ( 125 ) the magnetic coil system ( 100 ). Einrichtung nach Anspruche 14 oder 15, bei der mindestens eine der Einzelspulen der gemeinsamen Spulenanordnung (100, 125) mehrere Anzapfungen (18a–c) aufweist.Device according to Claim 14 or 15, in which at least one of the individual coils of the common coil arrangement ( 100 . 125 ) several taps ( 18a -C). Einrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 16, mit einer Empfangseinrichtung (100, 125, 24) zum Empfang eines von der Arbeitskapsel (110) gesendeten elektromagnetischen Rückmeldesignals (58).Device according to one of Claims 13 to 16, having a receiving device ( 100 . 125 . 24 ) to receive one from the working capsule ( 110 ) transmitted electromagnetic feedback signal ( 58 ). Einrichtung nach Anspruch 17, bei dem die Empfangseinrichtung (100, 125, 24) ein Filter (20) im Magnetspulensystem (100) und/oder der Einrichtung (125) zur Erzeugung von erstem (120) und/oder zweitem Magnetfeld (8), zum Ausleiten des Rückmeldesignals (58) enthält.Device according to Claim 17, in which the receiving device ( 100 . 125 . 24 ) a filter ( 20 ) in the magnet coil system ( 100 ) and / or the institution ( 125 ) for the production of the first ( 120 ) and / or second magnetic field ( 8th ), for deriving the acknowledgment signal ( 58 ) contains. Einrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 18, bei der die Arbeitskapsel (110) einen Signalteiler (42) und ein Filter (44a, b) zur Aufteilung des von den Ortungsspulen (124) empfangenen ersten (120) und zweiten (8) Magnetfeldes in getrennte, jeweils mit dem ersten (120) und zweiten (8) Magnetfeldern korrelierte elektrische Signale (46, 48), enthält.Device according to one of Claims 13 to 18, in which the working capsule ( 110 ) a signal divider ( 42 ) and a filter ( 44a , b) for splitting the locating coils ( 124 ) received first ( 120 ) and second ( 8th ) Magnetic field in separate, each with the first ( 120 ) and second ( 8th ) Magnetic fields correlated electrical signals ( 46 . 48 ) contains.
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