用於在工作區內導引磁性物體的線圈裝置的製作方法

2023-05-28 22:44:46 1

專利名稱：用於在工作區內導引磁性物體的線圈裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於在工作區內非接觸式導引磁性物體(特別是膠囊內窺鏡)的線圈裝置。
背景技術：
在醫學領域中，越來越廣泛地使用內窺鏡和導管來對患者內臟進行診斷或治療。 將這些器械通過身體開口或切口置入體內並從外部加以導引，使其沿縱向移動，為此需要設置與器械的機械連接。然而當器械向前運動進入人體時，通常會在彎曲處或分叉部位產生某種形式的導航困難，使得器械操作者有時必須通過多次嘗試才能將器械送到預期方向上，並且需要找到為器械提供支承力的人體組織以便進行下一步導航。這個過程對操作者而言很費時且給患者帶來疼痛。在最糟糕的情況下甚至不能排除以下可能，即根本不能以預期方向進行導引或者出現組織穿孔的危險。此外在進行內窺鏡檢查時，如能使裝備有攝像機的內窺鏡頂端按一定方向進行旋轉，以便(例如)對某段胃腸道上的黏膜進行徹底觀察，這將是十分有利的。現有的導管式內窺鏡只能有條件地做到這一點，其原因在於導管尖端只能在有限範圍內運動。除此以外，普通導管式內窺鏡還具有很難或根本無法接觸到一定距離以外的內臟器官這一缺點。藉助於胃腸道的自然蠕動來運動的被動式膠囊內窺鏡沒有導管式內窺鏡的上述缺點，然而同樣也是不可導航的，亦即，不能針對胃腸道中的特定部位進行觀察。因此需要採用磁導航或導引系統，以便對包含磁偶極矩的膠囊內窺鏡進行無導管或無線式導引。在下文中，無導管或無線式導引也被稱為「非接觸式」導引。DE 103 40 925 B3和WO 2006/092421A1各描述了一種電磁線圈裝置，這種電磁
線圈裝置由14個單個線圈構成，用於對膠囊內窺鏡、視頻膠囊或其他類型的探針進行導航。此處的膠囊配有磁性元件，例如永磁體或鐵磁體。電磁線圈裝置產生複數個沿直角坐標系的軸x、y、z的磁場分量Bx、By、Bz以及複數個梯度磁場，以便實現對膠囊內窺鏡的非接觸式導引。這個裝置所應用的原理如下磁性元件(即包含磁偶極矩m的元件)試圖平行於磁場8(這個磁場由磁場分量氏#義構成)的方向朝直角坐標系各軸定向。由於磁性元件與膠囊內窺鏡固定相連，因而也可藉此來影響膠囊內窺鏡的定向。此外，由梯度磁場
等引發的作用力F = G · m通過一個包括這些梯度場的梯度矩陣G作用於磁偶極矩m，公式如下
'BBx /dx dBJdy dBx/dz、F = G-m= dBy /dx dBy /dy dBy /dz -m
JBzZdx dBz /dy dBz/dzy其中，作用力F和磁矩m(類似於磁場B)均為具有相應χ軸、y軸和ζ軸分量的三維矢量。根據麥克斯韋方程組rotH = 0和divB = 0，以及根據B = μ C1 · H，3x3梯度矩陣G對稱且無跡，亦即，這個梯度矩陣包含有包括δΒχ/δγ(=δΒγ/δχ), δΒχ/δζ(=δΒζ/δχ), aBy/3z(=aBz/3y)和三個對角元素中的兩個(例
如和在內的五個獨立梯度場。通過對電磁線圈裝置中的單個線圈進行針對性控制，可對磁場B和梯度場進行任意調節。藉此一方面可使磁性物體發生旋轉，從而在電磁線圈裝置內部的工作區內對其進行任意定向。另一方面可在磁性物體上施加作用力F，使其除了旋轉運動外還能進行平移運動。為此需實現八個準靜止磁自由度，即磁場分量Bx、By、Bz以及梯度矩陣G的三項對角元素中的兩項(例如3Βχ/3χ和SBy/3y)和次對角元素中的三個(例如 δΒχ/δγ, δΒζ/δχ, 3Bz/3y)。DE 103 40 925 B3和WO 2006/09M21A1所描述的系統的缺點在於，由於需要設
置14個單獨受控線圈，數量眾多的線圈和實施為功率放大器的控制單元使得系統在製造和安裝上成本相對較高。

發明內容
因此，本發明的目的是提供一種成本較低的磁導引系統，這種磁導引系統由一線圈裝置和複數個分配給各線圈的控制單元構成。本發明用來達成上述目的的解決方案是一種根據權利要求1所述的線圈裝置、一種根據權利要求13所述的線圈裝置或一種根據權利要求16所述的線圈裝置。本發明的改進方案由從屬權利要求定義。本發明的線圈裝置用於在一工作區內導引一包含一磁偶極矩的磁性物體，為所述工作區規定一包含三個軸的直角坐標系，所述三個軸包括一水平第一軸、一水平第二軸和一豎直第三軸。所述線圈裝置包含複數個用於產生一磁場的複數個分量和複數個梯度場的單個線圈，其中，所述梯度場已通過本文開篇所述的梯度矩陣G得到說明。此外還設有複數個特別是實施為相應功率放大器的控制單元。本發明第一實施方式的目的是以較少的單個線圈來使一磁性物體沿任一空間方向運動，為此，單個線圈的結構和布置方式如下所述複數個單個線圈包括複數個第一單個線圈，其中，從每個第一單個線圈的縱軸方向觀察，所述工作區均位於該第一單個線圈的周邊內。此處和下文中所稱的單個線圈的縱軸指的是線圈繞組所包圍的軸。其中，所述繞組構成線圈的周邊。下文中，單個線圈的寬度是指繞組在縱軸方向上的寬度。根據本發明，所述直角坐標系的一個以上軸分配有至少一個由兩個第一單個線圈構成的第一線圈對，所述兩個第一單個線圈沿相應的軸布置在所述工作區的相對兩側且所述兩個第一單個線圈各自所在的平面大體平行。為了儘量減少線圈數目，所述直角坐標系的一個以上軸沒有分配第一線圈對，而是分配有單個第一單個線圈或者沒有分配任何第一單個線圈，其中，「沒有分配任何第一單個線圈」這種情況是指沿該軸未設置任何第一單個線圈或由第一單個線圈所構成的線圈對。在用一個第一單個線圈取代線圈對的情況下，工作區至少部分地被這單個第一單個線圈的周邊包圍，亦即，該周邊的寬度至少部分覆蓋工作區。除所述第一單個線圈外還設有複數個第二單個線圈，其中，從每個第二單個線圈的縱軸方向觀察，所述工作區均位於該第二單個線圈的周邊外。其中，所述直角坐標系的一個以上軸各分配有至少一個由兩個第二單個線圈構成的第二線圈對，所述第二單個線圈基本上處於一共同平面內且沿相應的軸布置在所述工作區的相對兩側。此處和下文中所稱的共同平面是指穿過線圈對中的第二線圈的周邊的平面。因此，第二線圈對中的第二單個線圈是呈翼狀布置在工作區周圍。本發明線圈裝置的上述實施方式的優點是用單個第一單個線圈取代至少一個由兩個第一單個線圈構成的線圈對，以此來減少所用單個線圈的數目。根據一種特別優選的實施方案，還可以用一共用控制單元控制至少兩個單個線圈，以此來進一步減少所用控制單元的數目。本發明第一實施方式的一種特殊設計方案包括正好十一個單個線圈。其中，設有兩個第一線圈對，其中一個第一線圈對分配給所述第一軸，另一個第一線圈對分配給所述第三軸。而所述第二軸分配有單個第一單個線圈。此外還設有一第二線圈對，該線圈對分配給所述第一軸且布置在由所述第一軸和第三軸所定義的平面內。此外還設有兩個第二線圈對，這兩個第二線圈對分配給所述第三軸且布置在大體相垂直的平面內，其中一個平面由所述第一軸和第三軸定義，另一平面由所述第二軸和第三軸定義。通過這種方式，作為所述線圈裝置的施力對象的磁性物體僅需十一個線圈就能在工作區內進行任意定向，且能對該磁性物體施加任意作用力。根據一種同樣能對所述磁性物體任意定向和施力的替代性實施方案，所述線圈裝置包括與上述實施方式相同的第一線圈對和第一單個線圈。此外也同樣設有一第二線圈對，該線圈對分配給所述第一軸且布置在由所述第一軸和第三軸所定義的平面內。同樣設有一分配給所述第三軸且布置在由所述第一軸和第三軸所定義的平面內的第二線圈對。但與上述實施方式的不同之處在於，進一步還設有一第二線圈對，該第二線圈對分配給所述第一軸且布置在由所述第一軸和第二軸所定義的平面內。根據上述兩個特殊實施例的一種特別優選的實施方案，控制所述線圈所用的控制單元的最低數目為八個。其中，在線圈裝置工作過程中，第一單個線圈全部由單獨的控制單元控制，第二線圈對則分別由一共用控制單元控制。本發明第二實施方式的目的是在工作區內對一磁性物體進行任意定向，且在所述磁性物體的磁偶極矩的方向與所述豎軸所定義的平面內對所述磁性物體僅施加磁力。這個實施方案尤其適用於應用膠囊內窺鏡進行胃篩查的領域，例如公開案WO 2007/077922A1 中有相關描述。其中，患者喝完水後，膠囊內窺鏡在患者胃裡的水中運動。根據本發明第二實施方式的一種設計方案，所述線圈裝置包括正好九個單個線圈。其中，設有兩個第一線圈對，其中一個第一線圈對分配給所述第一軸，另一個第一線圈對分配給所述第三軸。此外還設有單個第一單個線圈，該第一單個線圈分配給所述第二軸。 所述線圈裝置進一步還包含兩個第二線圈對，這兩個第二線圈對分配給所述第三軸且布置在大體相垂直的平面內，其中一個平面由所述第一軸和第三軸定義，另一平面由所述第二軸和第三軸定義。根據上述設有九個線圈的實施方式的一種替代性實施方案，設有相同的第一線圈對、相同的單個第一單個線圈以及相同的第二線圈對，該第二線圈對分配給所述第三軸且布置在由所述第一軸和第三軸所定義的平面內。但與上述實施方式的不同之處在於，此處還設有一第二線圈對，該第二線圈對分配給所述第一軸且布置在由所述第一軸和第二軸所定義的平面內。根據本發明第二實施方式的上述設計方案的一種特別優選的實施方案，採用正好七個控制單元，其中，第一單個線圈可全部由單獨的控制單元控制，第二線圈對可分別由一共用控制單元控制。本發明線圈裝置的第三實施方式的目的是在工作區內對一磁性物體進行任意定向，且在所述磁性物體的縱軸方向上對該磁性物體僅施加磁力。其中，所述物體的磁偶極矩垂直於該物體的縱軸。在膠囊內窺鏡的應用領域，這個實施方案尤其適用於對膠囊內窺鏡進行軟管導航使其穿過患者的小腸和/或大腸。根據這個第三實施方式的一種設計方案，所述線圈裝置包括正好八個單個線圈。 其中，設有一分配給所述第三軸的第一線圈對，以及一分配給所述第一軸且布置在由所述第一軸和第三軸所定義的平面內的第二線圈對。此外還設有另外兩個第二線圈對，這兩個第二線圈對分配給所述第三軸且布置在大體相垂直的平面內，其中一個平面由所述第一軸和第三軸定義，另一平面由所述第二軸和第三軸定義。根據本發明第三實施方式的另一實施方案，所述由八個單個線圈構成的線圈裝置包括一分配給所述第一軸的第一線圈對、一分配給所述第一軸且布置在由所述第一軸和第三軸所定義的平面內的第二線圈對，以及另一第二線圈對，該第二線圈對分配給所述第一軸且布置在由所述第一軸和第二軸所定義的平面內。此外還設有另一第二線圈對，該第二線圈對分配給所述第三軸且布置在由所述第一軸和第三軸所定義的平面內。在第三實施方式的上述兩種實施方案中，可以設置正好七個控制單元，其中，第二單個線圈可全部由單獨的控制單元控制，第一線圈對中的兩個第一單個線圈可由一共用控制單元控制。作為替代方案，可將控制單元的數目減至六個，此時，分配給所述第一軸且布置在由所述第一軸和第三軸所定義的平面內的第二線圈對中的第二單個線圈可由一共用控制單元控制。此外，第一線圈對中的兩個第一單個線圈同樣可由一共用控制單元控制。在這個實施方式中，線圈裝置中的其餘單個線圈可全部由單獨的控制單元控制。本發明線圈裝置的第四實施方式的目的是在工作區內對所述磁性物體進行任意定向，且在所述磁性物體的縱軸方向上僅施加磁力。其中，所述磁性物體中的磁性元件的磁偶極矩優選沿所述磁性物體的縱軸定向，這會帶來一定局限性與上述實施方式不同，所述磁性物體(例如膠囊)無法繞其縱軸旋轉。這個實施方式優選應用於膠囊內窺鏡的應用領域，特別是對膠囊進行「軟管導航」使其穿過小腸或大腸。根據本發明第四實施方式的第一實施方案，僅設有由第一單個線圈構成的第一線圈對，其中，至少一個第一線圈對中的第一單個線圈可由一共用控制單元控制。這個實施方案可完全棄用呈翼狀布置的第二線圈對，而且通過用一共用控制單元控制至少一個第一線圈對，還能達到減少功率放大器數量的目的。根據一種特別優選的實施方案，設有六個第一單個線圈，其中，每個軸各分配有一個由兩個第一單個線圈構成的第一線圈對。這個實施方案優選包括正好五個控制單元，其中，其中一個第一線圈對中的兩個第一單個線圈可由一共用控制單元控制，其餘的第一單個線圈可由單獨的控制單元控制。根據本發明線圈裝置的第四實施方式的另一實施方案，同樣僅設有第一單個線圈，但所述直角坐標系的一個以上軸沒有分配第一線圈對，而是各分配有單個第一單個線圈，其中，所述工作區至少部分被任一單個第一單個線圈的周邊包圍。其中，第一單個線圈優選可全部由單獨的控制單元控制。根據一種優選實施方案，所述線圈裝置包括正好五個第一單個線圈，也就是設有兩個第二線圈對和單個第一單個線圈，後者用於取代一個第一線圈對。根據本發明線圈裝置上述各實施方式的一種優選設計方案，所述單個線圈至少部分包括複數個環形線圈和/或複數個鞍形線圈。所述單個線圈同樣可以至少部分包括複數個扁平線圈，特別是縱向寬度大於線圈厚度的扁平線圈，其中，寬度優選是厚度的至少十倍。102008004871. 2-35號德國專利申請案中所描述的線圈實施方式的任何一種實施方案均可應用於本發明的線圈裝置。該德國專利申請案所揭示的全部內容均構成本發明的內容。如前所述，本發明的線圈裝置優選應用於磁性膠囊內窺鏡領域。根據一種優選實施方案，所述線圈裝置包含一檢查臺，需要檢查的患者在所述線圈裝置工作期間躺在這個檢查臺上，其中，所述檢查臺以某種方式布置，使得位於該檢查臺上的患者的縱軸基本上沿所述直角坐標系的第二軸的方向延伸。


下面藉助附圖對本發明的實施例進行詳細說明，其中圖1為設有八個功率放大器的12線圈系統的示意圖，該系統建立在申請人先前專利申請案的基礎上；圖2為本發明第一實施方式中設有八個功率放大器的11線圈系統的示意圖；圖3和圖4為設有七個功率放大器的10線圈系統的示意圖，該系統建立在申請人先前專利申請案的基礎上；圖5為本發明第二實施方式中設有七個功率放大器的9線圈系統；圖6和圖7為本發明第三實施方式中設有六或七個功率放大器的8線圈系統；圖8和圖9為本發明第四實施方式中設有五個功率放大器的6線圈系統或5線圈系統；圖10為圖3所示線圈系統的一個具體實施例的透視圖；以及圖11為流經圖10所示線圈系統中一線圈對的電流示意圖，該線圈對由線圈9和線圈10構成。
具體實施例方式在描述各實施方式之前，先對本發明線圈裝置所導引的物體的磁偶極矩與本發明線圈系統的電流或相應產生的磁場之間的關係予以闡述。所述磁性物體優選為一包含磁性元件(例如永磁體)且定位在患者(未圖示)體內的膠囊內窺鏡，這種定位例如通過患者吞服膠囊而實現。這種膠囊通常包括用於攝製患者內臟圖像的攝像機，以及用於將所攝製的圖像發送給帶相應接收器的處理單元的發送模塊。所述磁偶極矩在下文中稱為m ；它表示一個三維矢量。其中，該偶極矩例如由永磁體產生且可在膠囊內沿膠囊縱軸定向，必要時也可垂直於膠囊縱軸定向。永磁體與膠囊內窺鏡固定相連，因此，本發明線圈裝置在永磁體上所產生的作用力和轉矩會直接傳遞到膠囊內窺鏡上。概而言之，線圈系統中設有η個線圈，電流I1至In在這些線圈中流動。磁矩m或線圈電流矢量I的矢量表達式如下
權利要求
1.一種線圈裝置，用於在一位於一直角坐標系中的工作區內非接觸式導引一磁性物體，特別是一膠囊內窺鏡，所述磁性物體包含一磁偶極矩(m)，所述直角坐標系包含三個軸 (X，y，ζ)，即一水平第一軸(X)、一水平第二軸(Z)和一豎直第三軸(y)，其中，所述線圈裝置包括複數個單個線圈(1，2，…，12)和一個以上控制單元，所述單個線圈用於產生一磁場 ⑶的分量(Bx，By, Bz)以及用於產生梯度磁場，所述控制單元用於控制所述單個線圈(1， 2，-,12)的供電，其中所述複數個單個線圈(1，2，…，12)包括複數個第一單個線圈(1，2，…，6)，其中，從每個所述第一單個線圈(1，2，…，6)的縱軸方向觀察，所述工作區均位於該第一單個線圈 (1,2,…，6)的周邊內；所述軸(x，y，z)中的一個以上分配有至少一個由兩個第一單個線圈(1，2，…，6)構成的第一線圈對，所述兩個第一單個線圈沿相應的軸(x，y，z)布置在所述工作區的相對兩側且所述兩個第一單個線圈各自所在的平面大體平行；所述軸(χ，y，ζ)中的一個以上沒有分配第一線圈對，而是分配有單個第一單個線圈 (5')或者沒有分配任何第一單個線圈(5')，其中，所述工作區至少部分被任一所述第一單個線圈(1，2，…，6)的周邊包圍；所述複數個單個線圈包括複數個第二單個線圈(7，8，···，12)，其中，從每個所述第二單個線圈(7，8，…，12)的縱軸方向觀察，所述工作區均位於第二單個線圈的周邊外；所述軸(x，y，z)中的一個以上分配有至少一個由兩個第二單個線圈(7，8，…，12)構成的第二線圈對，所述兩個第二單個線圈基本上處於一個共同的平面內且沿相應的軸(X， 1, ζ)布置在所述工作區的相對兩側。
2.根據權利要求1所述的線圈裝置，其中，至少兩個單個線圈(1，2，…，12)能由一共用控制單元控制。
3.根據權利要求1或2所述的線圈裝置，其包括正好十一個單個線圈(1，2，…，12)， 其中設有兩個第一線圈對(1，2，3，4)，其中一個第一線圈對(1，2)分配給所述第一軸(X)， 另一個第一線圈對(3，4)分配給所述第三軸(y)；設有單個第一單個線圈(5')，其分配給所述第二軸(ζ)；設有一第二線圈對(11，12)，其分配給所述第一軸(χ)且布置在由所述第一軸和第三軸(x，y)所定義的一平面內；設有兩個第二線圈對(7，8，9，10)，其分配給所述第三軸(y)且布置在大體相垂直的平面內，其中一個平面由所述第一軸和第三軸(χ，y)定義，另一平面由所述第二軸和第三軸 (z, y)定義。
4.根據權利要求1所述的線圈裝置，其包括正好十一個單個線圈(1，2，…，12)，其中 設有兩個第一線圈對(1，2，3，4)，其中一個第一線圈對(1，2)分配給所述第一軸(X)，另一個第一線圈對(3，4)分配給所述第三軸(y)；設有單個第一單個線圈(5')，其分配給所述第二軸(ζ)；設有一第二線圈對(11，12)，其分配給所述第一軸(χ)且布置在由所述第一軸和第三軸(x，y)所定義的一平面內；設有一第二線圈對(7，8)，其分配給所述第一軸(χ)且布置在由所述第一軸和第二軸(x, ζ)所定義的一平面內；設有一第二線圈對(9，10)，其分配給所述第三軸(y)且布置在由所述第一軸和第三軸 (x，y)所定義的一平面內。
5.根據權利要求3或4所述的線圈裝置，其包括正好八個控制單元，其中 所述第一單個線圈(1，2，…，6)能全部由單獨的控制單元控制；所述第二線圈對(7，8，…，1 能分別由一共用控制單元控制。
6.根據權利要求1或2所述的線圈裝置，其包括正好九個單個線圈(1，2，…，12)，其中設有兩個第一線圈對(1，2，3，4)，其中一個第一線圈對(1，幻分配給所述第一軸(X)， 另一個第一線圈對(3，4)分配給所述第三軸(y)；設有單第一單個線圈(5')，其分配給所述第二軸(ζ)；設有兩個第二線圈對(7，8，9，10)，其分配給所述第三軸(y)且布置在大體相垂直的平面內，其中一個平面由所述第一軸和第三軸(X，y)定義，另一平面由所述第二軸和第三軸 (z, y)定義。
7.根據權利要求1或2所述的線圈裝置，其包括正好九個單個線圈(1，2，…，12)，其中設有兩個第一線圈對(1，2，3，4)，其中一個第一線圈對(1，幻分配給所述第一軸(X)， 另一個第一線圈對(3，4)分配給所述第三軸(y)；設有單個第一單個線圈(5')，其分配給所述第二軸(ζ)；設有一第二線圈對(7，8)，其分配給所述第一軸(χ)且布置在由所述第一軸和第二軸 (x, ζ)所定義的一平面內；設有一第二線圈對(9，10)，其分配給所述第三軸(y)且布置在由所述第一軸和第三軸 (x，y)所定義的一平面內。
8.根據權利要求6或7所述的線圈裝置，其包括正好七個控制單元，其中 所述第一單個線圈(1，2，…，6)能全部由單獨的控制單元控制；所述第二線圈對(7，8，…，1 能分別由一共用控制單元控制。
9.根據權利要求1或2所述的線圈裝置，其包括正好八個單個線圈(1，2，…，12)，其中設有一第一線圈對(3，4)，其分配給所述第三軸(y)；設有一第二線圈對(11，12)，其分配給所述第一軸(χ)且布置在由所述第一軸和第三軸(x，y)所定義的一平面內；設有兩個第二線圈對(7，8，9，10)，其分配給所述第三軸(y)且布置在大體相垂直的平面內，其中一個平面由所述第一軸和第三軸(χ，y)定義，另一平面由所述第二軸和第三軸 (z, y)定義。
10.根據權利要求1或2所述的線圈裝置，其包括正好八個單個線圈(1，2，…，12)，其中設有一第一線圈對(1，2)，其分配給所述第一軸(y)；設有一第二線圈對(11，12)，其分配給所述第一軸(χ)且布置在由所述第一軸和第三軸(x，y)所定義的一平面內；設有一第二線圈對(7，8)，其分配給所述第一軸(χ)且布置在由所述第一軸和第二軸 (x, ζ)所定義的一平面內；設有一第二線圈對(9，10)，其分配給所述第三軸(y)且布置在由所述第一軸和第三軸 (x，y)所定義的一平面內。
11.根據權利要求9或10所述的線圈裝置，其包括正好七個控制單元，其中，所述第二單個線圈(7，8，…，12)能全部由單獨的控制單元控制，所述第一線圈對中的兩個第一單個線圈(1，2;3，4)能由一共用控制單元控制。
12.根據權利要求9或10所述的線圈裝置，其包括正好六個控制單元，其中，所述分配給所述第一軸(χ)且布置在由所述第一軸和第三軸(x，y)所定義的一平面內的第二線圈對(11，12)中的第二單個線圈能由一共用控制單元控制；所述第一線圈對中的兩個第一單個線圈(1，2 ;3，4)能由一共用控制單元控制；其餘的單個線圈(7，8，9，10)能由單獨的控制單元控制。
13.—種線圈裝置，用於在一位於一直角坐標系中的工作區內非接觸式導引一磁性物體，特別是一膠囊內窺鏡，所述磁性物體包含一磁偶極矩(m)，所述直角坐標系包含三個軸 (X，y，ζ)，即一水平第一軸(χ)、一水平第二軸(ζ)和一豎直第三軸(y)，其中，所述線圈裝置包括複數個單個線圈(1，2，…，12)和一個以上控制單元，所述單個線圈用於產生一磁場 ⑶的分量(Bx，By, Bz)以及用於產生梯度磁場，所述控制單元用於控制所述單個線圈(1， 2，-,12)的供電，其中所述複數個單個線圈(1，2，…，12)包括複數個第一單個線圈(1，2，…，6)，其中，從每個所述第一單個線圈(1，2，…，6)的縱軸的方向觀察，所述工作區均位於該第一單個線圈 (1,2,…，6)的周邊內；所述軸(x，y，z)中的一個以上分配有至少一個由兩個第一單個線圈(1，2，…，6)構成的第一線圈對，所述兩個第一單個線圈沿相應的軸(x，y，z)布置在所述工作區的相對兩側且所述兩個第一單個線圈各自所在的平面大體平行；至少一個第一線圈對(5，6)中的第一單個線圈(1，2，···，6)能由一共用控制單元控制。
14.根據權利要求13所述的線圈裝置，其包括正好六個第一單個線圈(1，2，…，6)，其中，每個軸(χ，ι, ζ)各分配有一第一線圈對。
15.根據權利要求14所述的線圈裝置，其包括正好五個控制單元，其中，一第一線圈對中的兩個第一單個線圈(1，2，3，4)能由一共用控制單元控制，其餘的第一單個線圈(5，6) 能由單獨的控制單元控制。
16.一種線圈裝置，用於在一位於一直角坐標系中的工作區內非接觸式導引一磁性物體，特別是一膠囊內窺鏡，所述磁性物體包含一磁偶極矩(m)，所述直角坐標系包含三個軸 (X，y，z)，即一水平第一軸(X)、一水平第二軸(Z)和一豎直第三軸(y)，其中，所述線圈裝置包括複數個單個線圈(1，2，…，12)和複數個控制單元，所述單個線圈用於產生一磁場(B) 的分量(Bx，By，Bz)以及用於產生梯度磁場，所述控制單元用於控制所述單個線圈的供電，其中所述複數個單個線圈(1，2，…，12)僅包括複數個第一單個線圈(1，2，…，6)，其中，從每個所述第一單個線圈(1，2，…，6)的縱軸的方向觀察，所述工作區均位於該第一單個線圈(1，2，…，6)的周邊內；所述軸(x，y，z)中的一個以上分配有至少一個由兩個第一單個線圈(1，2，…，6)構成的第一線圈對，所述兩個第一單個線圈沿相應的軸(x，y，z)布置在所述工作區的相對兩側且所述兩個第一單個線圈各自所在的平面大體平行；所述軸(χ，y，ζ)中的一個以上沒有分配第一線圈對，而是分配有單個第一單個線圈 (5')，其中，所述工作區至少部分被任一所述第一單個線圈(1，2，…，6)的周邊包圍。
17.根據權利要求16所述的線圈裝置，其中，所述第一單個線圈(1，2，···，6)能全部由單獨的控制單元控制。
18.根據權利要求16或17所述的線圈裝置，其包括正好五個第一單個線圈(1，2，3，4， 5')。
19.根據上述任一項權利要求所述的線圈裝置，其中，所述控制單元包括複數個功率放大器。
20.根據上述任一項權利要求所述的線圈裝置，其中，所述單個線圈(1，2，…，12)至少部分包括複數個環形線圈和/或複數個鞍形線圈。
21.根據上述任一項權利要求所述的線圈裝置，其中，所述單個線圈(1，2，…，12)至少部分包括複數個扁平線圈，特別是縱向寬度大於線圈厚度的扁平線圈，其中，所述寬度優選至少為所述厚度的五倍。
22.根據上述任一項權利要求所述的線圈裝置，其包括一檢查臺，需要檢查的患者在所述線圈裝置工作期間躺在所述檢查臺上，其中，所述檢查臺經布置使得位於所述檢查臺上的患者縱軸基本上沿所述第二軸(ζ)的方向延伸。
全文摘要
本發明涉及一種用於在一工作區內導引一磁性物體(特別是膠囊內窺鏡)的線圈裝置。本發明的裝置可以針對不同磁性物體的導航要求，用數目較少的單個線圈以及用於控制這些線圈的控制單元配置出適用的線圈裝置。本發明線圈系統的優選實施方案包括十一個單個線圈結合八個功率放大器，九個單個線圈結合七個功率放大器，八個單個線圈結合六個或七個功率放大器，六個單個線圈結合五個功率放大器，以及五個單個線圈結合五個功率放大器。特定而言，藉助本發明線圈裝置的特定實施方案可對患者的胃部或者大腸和小腸進行檢查。
文檔編號A61B19/00GK102355866SQ201080012332
公開日2012年2月15日 申請日期2010年2月12日 優先權日2009年3月16日
發明者約翰內斯·賴因施克 申請人:西門子公司