DE102011078501B4 - Method and device for controlling an endoscope capsule - Google Patents

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Abstract

Verfahren zur Steuerung einer Endoskopkapsel (2) in einem mit einer Flüssigkeit (6) gefüllten Hohlraum (4), bei dem durch ein von einem Spulensystem (8) erzeugtes Magnetfeld Kräfte auf die Endoskopkapsel (2) ausgeübt werden, mit folgenden Schritten: – mittels eines Bedienelements (18) eines 2D-Eingabegerätes (16) wird ausgehend von einer Grundstellung des Bedienelements (18) eine erste Kraft (F1) in einer in einer Ebene liegenden ersten Richtung (R1) verändert, wobei die erste Kraft (F1) in der Grundstellung Null ist, – dieser ersten Kraft (F1) ist eine auf dieser Ebene senkrecht stehende in der Grundstellung vorgegebene zweite Kraft (F2) in einer zweiten Richtung (R2) überlagert, – nach Veränderung der ersten Kraft (F1) wird eine aus der ersten Kraft (F1) und zweiten Kraft (F2) resultierende Kraft (FR) gespeichert, – die gespeicherte resultierende Kraft (FR) wird als vorgegebene zweite Kraft (F2) in einer erneuten Grundstellung des Bedienelements (18) verwendet.Method for controlling an endoscope capsule (2) in a cavity (4) filled with a liquid (6), in which forces are exerted on the endoscope capsule (2) by a magnetic field generated by a coil system (8), with the following steps: of a control element (18) of a 2D input device (16), starting from a basic position of the control element (18), a first force (F1) is changed in a first direction (R1) lying in one plane, the first force (F1) in the Basic position is zero, - this first force (F1) is superimposed on a second force (F2) in the basic position, which is perpendicular to this plane, in a second direction (R2), - after changing the first force (F1), one of the first becomes Force (F1) and second force (F2) resultant force (FR) stored, - the stored resultant force (FR) is used as a predetermined second force (F2) in a new basic position of the control element (18).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur Steuerung einer Endoskopkapsel in einem mit einer Flüssigkeit gefüllten Hohlraum.The invention relates to a method and a device for controlling an endoscope capsule in a cavity filled with a liquid.

Zur optischen Untersuchung der Innenoberfläche eines mit einer Flüssigkeit gefüllten Hohlraumes, beispielsweise des Magens oder des Darmtraktes eines Patienten werden Endoskopkapseln verwendet, die in den Hohlraum eingeführt werden und dann ohne feste Verbindung nach außen im Hohlraum frei manövrierbar sind. Die Ansteuerung der Endoskopkapsel erfolgt durch von einem Spulensystem erzeugte Magnetfelder. Mittels der Magnetfelder wird auf die Endoskopkapsel eine Kraft ausgeübt, so dass die Endoskopkapsel in eine gewünschte Richtung bewegt werden kann. Ein Spulensystem und ein Verfahren zur berührungslosen Navigation einer derartigen Endoskopkapsel ist beispielsweise aus der DE 10 2009 060 514 A1 bekannt. Mit Hilfe einer oder mehrerer vorzugsweise an den Stirnseiten der Endoskopkapsel angeordneten Kameras können Bilder der im Gesichtsfeld der Kamera befindlichen Innenoberfläche des Hohlraumes erzeugt werden. Um Bilder von einem bestimmten Bereich der Innenoberfläche des Hohlraumes anzufertigen, muss die Endoskopkapsel in eine dafür bestimmte Position gebracht und gehalten werden, was jedoch in der Praxis durch die Schwerkraft der Kapsel, deren Trägheit sowie durch die Strömungsgegebenheiten innerhalb des Hohlraumes sich als schwierig gestaltet.For the optical examination of the inner surface of a cavity filled with a liquid, for example the stomach or the intestinal tract of a patient, endoscope capsules are used, which are introduced into the cavity and then freely maneuverable outward in the cavity without a fixed connection. The control of the endoscope capsule is effected by magnetic fields generated by a coil system. By means of the magnetic fields, a force is exerted on the endoscope capsule so that the endoscope capsule can be moved in a desired direction. A coil system and a method for contactless navigation of such an endoscope capsule, for example, from DE 10 2009 060 514 A1 known. With the aid of one or more cameras preferably arranged on the end faces of the endoscope capsule, images of the inner surface of the cavity located in the field of view of the camera can be generated. In order to take pictures of a particular area of the interior surface of the cavity, the endoscope capsule must be placed and held in a proper position, which in practice is made difficult by the gravity of the capsule, its inertia, and the flow conditions within the cavity.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Steuerung einer Endoskopkapsel in einem mit einer Flüssigkeit gefüllten Hohlraum vorzuschlagen, bei dem die Manövrierbarkeit der Endoskopkapsel erleichtert wird. Außerdem liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine Einrichtung zum Durchführen des Verfahrens anzugeben.It is therefore an object of the present invention to provide a method for controlling an endoscope capsule in a cavity filled with a liquid, in which the maneuverability of the endoscope capsule is facilitated. In addition, the invention is based on the object to provide a device for carrying out the method.

Hinsichtlich des Verfahrens wird die Aufgabe gemäß der Erfindung gelöst mit den Merkmalen des Patentanspruches 1. Demnach umfasst das Verfahren zur Steuerung einer Endoskopkapsel in einem mit einer Flüssigkeit gefüllten Hohlraum, bei dem durch ein von einem Spulensystem erzeugtes Magnetfeld Kräfte auf die Endoskopkapsel ausgeübt werden, die folgenden Schritte:

  • – mittels eines Bedienelements eines 2D-Eingabegerätes wird ausgehend von einer Grundstellung des Bedienelements eine erste Kraft in einer in einer Ebene liegenden ersten Richtung verändert, wobei die erste Kraft in der Grundstellung Null ist,
  • – dieser ersten Kraft ist eine auf dieser Ebene senkrecht stehende, in der Grundstellung vorgegebene zweite Kraft in einer zweiten Richtung überlagert,
  • – nach Veränderung der ersten Kraft wird eine aus der ersten Kraft und zweiten Kraft resultierende Kraft gespeichert,
  • – die gespeicherte resultierende Kraft wird als vorgegebene zweite Kraft in einer erneuten Grundstellung des Bedienelements verwendet.
With regard to the method, the object is achieved according to the invention with the features of claim 1. Accordingly, the method comprises controlling an endoscope capsule in a liquid-filled cavity in which forces are exerted on the endoscope capsule by a magnetic field generated by a coil system following steps:
  • By means of an operating element of a 2D input device, starting from a basic position of the operating element, a first force is changed in a first direction lying in a plane, wherein the first force in the basic position is zero,
  • - This first force is superimposed on this plane perpendicular, predetermined in the basic position second force in a second direction,
  • After changing the first force, a force resulting from the first force and second force is stored,
  • - The stored resulting force is used as a predetermined second force in a renewed home position of the control.

Es wird also durch ein von einem Spulensystem erzeugtes Magnetfeld eine auf die Endoskopkapsel wirkende erste Kraft in einer in einer Ebene liegenden ersten Richtung und eine auf dieser Ebene senkrecht stehende zweite Kraft in einer zweiten Richtung ausgeübt, wobei zumindest die erste Kraft durch Bedienung eines Bedienelements eines 2D-Eingabegerätes verändert werden kann. Durch Bedienung des Bedienelements in der 2D-Bedienebene wird die erste Kraft in entsprechender Weise in der Ebene verändert, es wird also sowohl deren Betrag als auch die in der Ebene liegende erste Richtung durch das Bedienelement vorgegeben.Thus, a first force acting on the endoscope capsule in a first direction lying in a plane and a second force perpendicular to this plane is exerted in a second direction by a magnetic field generated by a coil system, wherein at least the first force by operating a control element of a 2D input device can be changed. By operating the control element in the 2D operating plane, the first force is changed in a corresponding manner in the plane, so it is both their amount and the lying in the plane first direction specified by the control.

Zur Aufnahme von Bildern der Innenoberfläche des Hohlraums ist es von Vorteil, mit der Endoskopkapsel eine Position einzunehmen, in der die Endoskopkapsel die Innenoberfläche des Hohlraums berührt, da diese dann eine stabile Lage aufweist. Es sollte also stets eine Kraft auf die Endoskopkapsel ausgeübt werden, die diese in Richtung der Innenoberfläche drückt. Diese Kraft muss dabei so bemessen sein, dass sie die gewünschte Bewegung, vorzugweise entlang der Innenoberfläche des Hohlraums nicht behindert. Eine derartige Funktion übt erfindungsgemäß die zweite Kraft aus. In einer Grundstellung des Bedienelements wirkt auf die Endoskopkapsel lediglich die zweite Kraft, die einen vorgegebenen Wert aufweist. Diese zweite Kraft drückt zunächst die Endoskopkapsel an die Innenoberfläche des Hohlraums, beispielsweise an die Magenwand. Die erste Kraft hingegen ist in der Grundstellung des Bedienelements Null. Die Endoskopkapsel befindet sich somit in einer für eine anschließende Untersuchung dienenden stabilen Ausgangsposition. Davon ausgehend kann nun mittels des Bedienelements die erste Kraft verändert werden, wodurch eine Bewegung der Endoskopkapsel entlang der Innenoberfläche des Hohlraums erzielt wird.For taking pictures of the inner surface of the cavity, it is advantageous to take a position with the endoscope capsule, in which the endoscope capsule touches the inner surface of the cavity, since this then has a stable position. It should therefore always be exerted a force on the endoscope capsule, which presses them in the direction of the inner surface. This force must be such that it does not hinder the desired movement, preferably along the inner surface of the cavity. Such a function exerts the second force according to the invention. In a basic position of the operating element acts on the endoscope capsule only the second force having a predetermined value. This second force first presses the endoscope capsule against the inner surface of the cavity, for example against the stomach wall. The first force, however, is zero in the basic position of the control element. The endoscope capsule is thus in a stable initial position serving for a subsequent examination. Based on this, the first force can now be changed by means of the operating element, whereby a movement of the endoscope capsule along the inner surface of the cavity is achieved.

Ist die Endoskopkapsel in eine bestimmte Position bewegt worden, beispielsweise an eine Stelle der Magenwand, die eine zu untersuchende Veränderung aufweist, wird nach der Veränderung der ersten Kraft eine aus der ersten Kraft und zweiten Kraft resultierende Kraft gespeichert. Dieser Speichervorgang wird durch den Bediener ausgelöst. Die gespeicherte resultierende Kraft wird dann als vorgegebene zweite Kraft in einer erneuten Grundstellung des Bedienelements verwendet. Dies bedeutet, dass die aktuelle Position der Endoskopkapsel eine erneute Ausgangsposition darstellt, in der die Endoskopkapsel durch die aktuelle resultierende Kraft, die nun die neue zweite Kraft darstellt, an die Innenoberfläche des Hohlraums, also die Magenwand gedrückt wird. Ausgehend von dieser Ausgangsposition kann nun die Endoskopkapsel um diese Position bewegt werden. Besondere Vorteile bietet dieses Verfahren, wenn die erneute Ausgangsposition durch Bedienung des Bedienelements in eine Endstellung erzielt wurde. Eine weitergehende Bewegung der Endoskopkapsel in derselben Richtung wäre dann nicht mehr möglich, da eine weitere Erhöhung der Kraft unmöglich wäre. Wird nun in einer derartigen Position die resultierende Kraft gemäß dem Verfahren gespeichert und als vorgegebene zweite Kraft in einer erneuten Grundstellung des Bedienelements verwendet, kann um diese Position durch erneute Bedienung des Bedienelements in die entsprechende Richtung die Endoskopkapsel weiter in dieselbe Richtung bewegt werden. Mit dem Verfahren wird somit ein größerer Aktionsradius der Endoskopkapsel ermöglicht.If the endoscope capsule has been moved into a specific position, for example to a location of the stomach wall which has a change to be examined, a force resulting from the first force and the second force is stored after the change of the first force. This saving process is triggered by the operator. The stored resultant force is then used as a predetermined second force in a new home position of the control. This means that the current position of the endoscope capsule represents a new starting position in which the endoscope capsule is replaced by the current resulting force, which now represents the new second force, is pressed against the inner surface of the cavity, so the stomach wall. Starting from this starting position, the endoscope capsule can now be moved around this position. This method offers particular advantages when the new starting position has been achieved by operating the operating element in an end position. A further movement of the endoscope capsule in the same direction would then no longer be possible, since a further increase of the force would be impossible. If, in such a position, the resulting force is stored according to the method and used as a predetermined second force in a renewed basic position of the operating element, the endoscope capsule can be moved further in the same direction by re-operating the operating element in the corresponding direction. The method thus enables a larger range of action of the endoscope capsule.

Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens kann ein Benutzer die Endoskopkapsel sehr gezielt in einem Arbeitsraum platzieren und die Endoskopkapsel anschließend in dieser Position halten. Dieser Zustand ist sehr nützlich, um einerseits Sensoren, die in der Endoskopkapsel integriert sind gezielt an einer Stelle des Arbeitsraums zu halten, um Messungen durchzuführen oder beispielsweise Bildmaterial zu sammeln.With the aid of the method according to the invention, a user can very selectively place the endoscope capsule in a working space and subsequently hold the endoscope capsule in this position. This state is very useful, on the one hand, to keep sensors that are integrated in the endoscope capsule in a specific location of the working space in order to carry out measurements or, for example, to collect image material.

Bei einer besonders einfachen Ausgestaltung des Verfahrens bleibt bei Veränderung der ersten Kraft die zweite Kraft konstant. Die zweite Kraft und somit deren erzeugende Magnetfelder müssen somit im Verlaufe des Verfahrens nicht geändert werden.In a particularly simple embodiment of the method, the second force remains constant when the first force is changed. The second force and thus the generating magnetic fields thus need not be changed in the course of the process.

Eine verbesserte Manövrierbarkeit der Endoskopkapsel ergibt sich, wenn in Abhängigkeit der ersten Kraft zugleich auch die zweite Kraft automatisch verändert wird. Somit ist also die erste Kraft als auch die zweite Kraft aneinander gekoppelt und somit nicht unabhängig voneinander veränderbar. Dies bedeutet, dass bei einer Veränderung der ersten Kraft auch immer die zweite Kraft in einem bestimmten Abhängigkeitsverhältnis automatisch verändert wird.An improved maneuverability of the endoscope capsule results when the second force is automatically changed at the same time as a function of the first force. Thus, therefore, the first force and the second force is coupled to each other and thus not independently variable. This means that with a change of the first force always the second force is automatically changed in a certain dependency ratio.

Durch die Abhängigkeit der zweiten Kraft von der ersten Kraft kann die Manövrierbarkeit der Endoskopkapsel verbessert werden, so dass diese beispielsweise durch einen Bediener leichter in eine gewünschte Position gebracht werden kann. Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens kann also ein Bediener oder ein Steuerungssystem die Endoskopkapsel sehr gezielt in einem Hohlraum insbesondere an dessen Innoberfläche navigieren. Dies trifft besonders auf Hohlräume mit konkav gekrümmten Innenoberflächen zu, wie z. B. den Magen. Die Endoskopkapsel wird durch Ausübung einer ersten Kraft in einer ersten Richtung, die beliebig in einer Ebene liegt, in diese erste Richtung in Bewegung versetzt. Die auf der Ebene senkrecht stehende zweite Kraft drückt dabei die Endoskopkapsel in Richtung der Innenoberfläche des Körperhohlraums und stabilisiert diese somit. Aus einer derart stabilen Position können dann mittels der in der Endoskopkapsel eingebauten Kamera aussagekräftige Bilder der Innenoberfläche des Hohlraums angefertigt werden.By the dependence of the second force of the first force, the maneuverability of the endoscope capsule can be improved so that it can be easily brought into a desired position, for example by an operator. With the aid of the method according to the invention, therefore, an operator or a control system can very selectively navigate the endoscope capsule in a cavity, in particular on its inner surface. This is especially true for cavities with concavely curved inner surfaces, such. B. the stomach. The endoscope capsule is set in motion in this first direction by exerting a first force in a first direction which lies arbitrarily in a plane. The second force perpendicular to the plane presses the endoscope capsule in the direction of the inner surface of the body cavity and thus stabilizes it. From such a stable position meaningful images of the inner surface of the cavity can then be made by means of the camera built into the endoscope capsule.

Um von dieser Position ausgehend eine weitere Bewegung entlang der konkav gekrümmten Innenoberfläche des Hohlraumes zu gewährleisten, wird die erste Kraft in der ersten Richtung vergrößert und gleichzeitig die zweite Kraft in der zweiten Richtung vermindert, so dass Bilder von weiteren Bereichen der Innenoberfläche erzeugt werden können. Insbesondere kann man die Endoskopkapsel stabil an einer Steigung oder Neigung der Innenoberfläche halten, wenn die resultierende Kraft so eingestellt ist, dass sie orthogonal auf der berührten Innenoberfläche steht. Dies macht dieses Verfahren besonders geeignet für konkav gekrümmte Innenoberflächen von Hohlorganen, da diese stabilen Positionen für die Untersuchung unerlässlich sind.In order to ensure further movement along the concavely curved inner surface of the cavity starting from this position, the first force in the first direction is increased and at the same time the second force in the second direction is reduced, so that images of further regions of the inner surface can be produced. In particular, the endoscope capsule can be held stably at a slope or inclination of the inner surface when the resultant force is adjusted to be orthogonal to the contacted inner surface. This makes this method particularly suitable for concavely curved inner surfaces of hollow organs, since these stable positions are essential for examination.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung hängt die zweite Kraft linear von dem Betrag der ersten Kraft ab. Dies bedeutet also, dass beispielsweise bei einer Verdopplung der ersten Kraft die zweite Kraft im gleichen Ausmaß verändert wird.In a preferred embodiment of the invention, the second force depends linearly on the amount of the first force. This means that, for example, when the first force is doubled, the second force is changed to the same extent.

Es ist aber auch möglich, die zweite Kraft nichtlinear von dem Betrag der ersten Kraft abhängen zu lassen, so dass dadurch an ein bestimmtes Organ insbesondere an dessen Innenoberfläche angepasste Bewegungen ermöglicht werden.However, it is also possible for the second force to be non-linearly dependent on the magnitude of the first force, thereby allowing movements adapted to a particular organ, in particular on its inner surface.

Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Betrag der auf die Endoskopkapsel ausgeübten resultierenden Kraft konstant ist. Dies bedeutet also, dass die aus erster Kraft und zweiter Kraft gebildete Summe einen Vektor erzeugt, dessen Endpunkt auf einer Kugeloberfläche liegt.Another preferred embodiment of the invention provides that the amount of force exerted on the endoscope capsule is constant. This means, therefore, that the sum formed from the first force and the second force produces a vector whose end point lies on a spherical surface.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der Betrag der zweiten Kraft in einem Extremfall Null. In diesem Extremfall wirkt auf die Endoskopkapsel dann lediglich die in der Ebene liegende erste Kraft.In a further preferred embodiment of the invention, the amount of the second force in an extreme case is zero. In this extreme case, only the in-plane first force acts on the endoscope capsule.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung hängt der Betrag der zweiten Kraft von einem Neigungswinkel des magnetischen Körpers zu der Ebene ab. Bevorzugt ist dabei die auf die Endoskopkapsel ausgeübte resultierende Kraft in einem Winkelbereich von 90° plus einen Neigungswinkel drehbar, wobei sich der Neigungswinkel aus der Lage der Endoskopkapsel zu der Ebene ergibt.In a further preferred embodiment of the invention, the amount of the second force depends on an angle of inclination of the magnetic body to the plane. Preferably, the force exerted on the endoscope capsule resulting force is rotatable in an angular range of 90 ° plus an inclination angle, wherein the inclination angle results from the position of the endoscope capsule to the plane.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung umfasst die zweite Kraft auch negative Werte. Dies bedeutet also, dass die Richtung der zweiten Kraft umkehrbar ist und somit eine Bewegung der Endoskopkapsel auch entlang steil ansteigender Innenoberflächen möglich ist.In a further preferred embodiment of the invention, the second force also includes negative values. This means that the direction of the second force is reversible and thus a movement of the endoscope capsule is also possible along steeply rising inner surfaces.

Eine weitere Verbesserung der Manövrierbarkeit der Endoskopkapsel wird erreicht, wenn das vom Spulensystem erzeugte Magnetfeld die Auftriebskraft der Endoskopkapsel und deren Schwerkraft kompensiert.A further improvement of the maneuverability of the endoscope capsule is achieved when the magnetic field generated by the coil system compensates for the buoyancy force of the endoscope capsule and its gravity.

Ebenso wird die Manövrierbarkeit der Endoskopkapsel verbessert, wenn das vom Spulensystem erzeugte Magnetfeld durch Strömungseigenschaften der Endoskopkapsel hervorgerufene Kräfte kompensiert.Likewise, the maneuverability of the endoscope capsule is improved if the magnetic field generated by the coil system compensates for forces caused by flow characteristics of the endoscope capsule.

Eine besonders intuitive Steuerung der Endoskopkapsel ergibt sich, wenn das 2D-Eingabegerät ein Joystick und das Bedienelement ein Steuerhebel des Joysticks ist. Hierbei ist es vorteilhaft, wenn das 2D-Eingabegerät ein weiteres Bedienelement, wie einen Knopf zur Verfügung stellt, mit dem der Bediener den Speichervorgang der aktuellen resultierenden Kraft auslösen kann. Findet die Steuerung mittels eines Steuerhebels eines Joysticks statt, der ohne Gegendruck automatisch in eine Grundstellung zurückkehrt, so ist es weiterhin vorteilhaft, wenn die resultierende Kraft keine Änderung erfahren kann, bevor der Steuerhebel nicht in diese Grundstellung zurückgeführt wurde. Auf diese Weise repräsentiert die Grundstellung des Bedienelements die ursprünglich gespeicherte resultierende Kraft, so dass der Bediener diesen Zustand immer leicht wiederherstellen kann.A particularly intuitive control of the endoscope capsule results when the 2D input device is a joystick and the operating element is a control lever of the joystick. In this case, it is advantageous if the 2D input device provides another operating element, such as a button, with which the operator can trigger the storage process of the current resulting force. If the control takes place by means of a control lever of a joystick, which automatically returns to a basic position without back pressure, it is furthermore advantageous if the resulting force can not undergo any change before the control lever has been returned to this basic position. In this way, the basic position of the operating element represents the originally stored resultant force, so that the operator can always easily restore this state.

Hinsichtlich der Einrichtung wird die Aufgabe gelöst durch eine Einrichtung gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 14. Demnach umfasst diese eine in einen mit einer Flüssigkeit gefüllten Hohlraum einführbare Endoskopkapsel, ein Spulensystem zur Erzeugung eines Magnetfeldes, ein Steuerungssystem, in dem eine Software zum Durchführen des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche implementiert ist und ein ein Bedienelement aufweisendes 2D-Eingabegerät, das mit dem Steuerungssystem verbunden ist.With regard to the device, the object is achieved by a device according to the features of claim 14. Accordingly, this includes an insertable into a cavity filled with a liquid endoscope capsule, a coil system for generating a magnetic field, a control system in which a software for performing the method according to one of the preceding claims is implemented and a control having 2D input device, which is connected to the control system.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Ausführungsbeispiele der Zeichnungen verwiesen.For further explanation of the invention reference is made to the embodiments of the drawings.

Es zeigen jeweils in einer schematischen Prinzipskizze:Each shows in a schematic schematic diagram:

1 eine eine Innenoberfläche eines Hohlraums berührende Endoskopkapsel in einer Ausgangssituation, 1 an endoscope capsule touching an inner surface of a cavity in an initial situation,

2 eine Endoskopkapsel, auf die eine erste und zweite Kraft ausgeübt wird, 2 an endoscope capsule on which a first and second force is exerted

3 eine eine untere Magenwand berührende Endoskopkapsel, mit unterschiedlichen ersten und zweiten Kräften, 3 an endoscope capsule contacting a lower stomach wall, having different first and second forces,

4 eine eine schräge Magenwand berührende Endoskopkapsel, mit unterschiedlichen resultierenden Kräften, 4 an endoscope capsule touching a sloping stomach wall, with different resulting forces,

5 eine eine untere Magenwand berührende Endoskopkapsel, mit unterschiedlichen ersten und zweiten Kräften, 5 an endoscope capsule contacting a lower stomach wall, having different first and second forces,

In 1 ist eine Endoskopkapsel 2 dargestellt, die zur Untersuchung eines Hohlraumes 4, im gezeigten Beispiel der Magen eines Patienten, welcher mit einer Flüssigkeit 6 gefüllt ist, eingebracht wurde. Um die Endoskopkapsel 2 innerhalb des Hohlraumes 4 zu manövrieren, können mit einem außerhalb des Hohlraumes 4 angeordneten Spulensystem 8 Magnetfelder erzeugt werden, die auf die Endoskopkapsel Kräfte ausüben. Die Endoskopkapsel 2 berührt in dieser Ausgangssituation mit einer ihrer Stirnseiten die Innenoberfläche 10 des Hohlraumes 4, wobei die Längsachse 12 der Endoskopkapsel 2 gegenüber der Innenoberfläche 10 um den Neigungswinkel φ geneigt ist. Bei der Innenoberfläche 10 handelt es sich in diesem Fall um die untere Magenwand, die vereinfacht als ebene Fläche dargestellt ist. Um von der Innenoberfläche 10 des Hohlraumes 4 Bilder anfertigen zu können, umfasst die Endoskopkapsel 2 jeweils an ihren Stirnseiten eine Kamera 14, die in Richtung der Innenoberfläche 10 des Hohlraums 4 gerichtet ist, wobei die optische Achse der Kamera der Längsachse 12 der Endoskopkapsel 2 entspricht.In 1 is an endoscope capsule 2 shown for examining a cavity 4 In the example shown, the stomach of a patient, which with a liquid 6 filled, was introduced. To the endoscope capsule 2 inside the cavity 4 to maneuver, can with one outside the cavity 4 arranged coil system 8th Magnetic fields are generated, which exert forces on the endoscope capsule. The endoscope capsule 2 touched in this initial situation with one of its end faces the inner surface 10 of the cavity 4 , where the longitudinal axis 12 the endoscope capsule 2 opposite the inner surface 10 is inclined by the inclination angle φ. At the inner surface 10 In this case, it is the lower stomach wall, which is simplified as a flat surface. To move from the inside surface 10 of the cavity 4 To make pictures, includes the endoscope capsule 2 each at their front ends a camera 14 pointing towards the inner surface 10 of the cavity 4 is directed, wherein the optical axis of the camera of the longitudinal axis 12 the endoscope capsule 2 equivalent.

Für die Manövrierung umfasst die Untersuchungseinrichtung ferner ein 2D-Eingabegerät 16, in diesem Fall einen Joystick, welches ein Bedienelement 18, in diesem Fall einen Steuerhebel, aufweist. Das 2D-Eingabegerät 16 ist an ein Steuerungssystem 20 angeschlossen, in dem eine Software zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens implementiert ist. Mit dem Steuerungssystem 20 werden die von dem 2D-Eingabegerät erzeugten Bedienimpulse ausgewertet und das Spulensystem 8 derart angesteuert, dass es Magnetfelder erzeugt, die auf die Endoskopkapsel 2 entsprechende Kräfte ausüben.For the maneuvering, the examination device further comprises a 2D input device 16 , in this case a joystick, which is a control 18 , in this case a control lever has. The 2D input device 16 is connected to a control system 20 connected, in which a software for carrying out the method according to the invention is implemented. With the control system 20 the operating pulses generated by the 2D input device are evaluated and the coil system 8th controlled such that it generates magnetic fields that are on the endoscope capsule 2 exercise appropriate forces.

Um die Endoskopkapsel 2 sicher in die in 1 dargestellte und für eine Untersuchung günstige Ausgangsposition an der Innenoberfläche 10 des Hohlraumes 4 zu bringen und diese zu halten, wird seitens des Steuerungssystems 20 eine zweite Kraft F2 auf die Endoskopkapsel 2 ausgeübt. Das Bedienelement 18 befindet sich dabei in seiner Grundstellung. Es wurde also seitens des Bedieners noch keine Eingabe gemacht. Die zweite Kraft F2 erstreckt sich dabei in eine zweite Richtung R2, die wiederum senkrecht zur Innenoberfläche 10 des Hohlraums 4 gerichtet ist. Somit wird die Endoskopkapsel 2 auf die Innenoberfläche 10 gedrückt und in die stabile Ausgangsposition gebracht. Da auf die Endoskopkapsel 2 in dieser Situation keine weiteren Kräfte wirken entspricht somit die resultierende Kraft FR der zweiten Kraft F2.To the endoscope capsule 2 sure in the in 1 illustrated and favorable for an investigation starting position on the inner surface 10 of the cavity 4 to bring and maintain this is on the part of the control system 20 a second force F 2 on the endoscope capsule 2 exercised. The operating element 18 is in this case in his Initial position. There was no input from the operator. The second force F 2 extends in a second direction R 2 , which in turn is perpendicular to the inner surface 10 of the cavity 4 is directed. Thus, the endoscope capsule 2 on the inner surface 10 pressed and brought into the stable starting position. There on the endoscope capsule 2 In this situation, no further forces act corresponding to the resultant force F R of the second force F 2 .

In dem Ausführungsbeispiel fallen sowohl der Schwerpunkt der Endoskopkapsel 2 als auch deren magnetischer Mittelpunkt in einem Punkt U zusammen, so dass veranschaulicht dargestellt auch die auf die Endoskopkapsel 2 wirkenden Kräfte ihren Ursprung in U haben. In der Praxis fallen jedoch Schwerpunkt und magnetischer Mittelpunkt auseinander.In the embodiment, both the center of gravity of the endoscope capsule fall 2 as well as their magnetic center point in a point U together, so that illustrated also illustrated on the endoscope capsule 2 acting forces have their origin in U. In practice, however, focus and magnetic center diverge.

Um ausgehend von der in 1 dargestellten Ausgangsposition die Innenoberfläche 10 mit der Endoskopkapsel 2 zu untersuchen, muss diese nun entlang der Innenoberfläche 10 bewegt werden. Dazu bedient der Bediener das Eingabeelement 18 des 2D-Eingabegerätes 16 beispielsweise in Pfeilrichtung 22 nach vorne.To start from the in 1 illustrated starting position the inner surface 10 with the endoscope capsule 2 To investigate, this must now be along the inner surface 10 to be moved. To do this, the operator operates the input element 18 of the 2D input device 16 for example in the direction of the arrow 22 Forward.

Eine Situation der auf die Endoskopkapsel einwirkenden Kräfte bei einer derartigen Bewegung des Eingabeelements 18 ist in 2 dargestellt.A situation of forces acting on the endoscope capsule upon such movement of the input member 18 is in 2 shown.

Durch die Bewegung des Eingabeelements 18 in der Eingabeebene des 2D-Eingabegerätes 16 wird mit Hilfe des Steuerungssystems 20 und des Spulensystems 8 ein Magnetfeld erzeugt, das auf die Endoskopkapsel 2 eine veränderbare erste Kraft F1 in einer ersten Richtung R1 ausübt, die in einer Ebene E liegt, die senkrecht auf der zweiten Kraft F2 steht. Somit ist die Bewegung des Eingabeelements 18 unmittelbar mit der Veränderung der ersten Kraft F1 verknüpft. Die Bewegung des Bedienelements 18 in der Eingabeebene gibt dabei die Richtung der ersten Kraft F1 in der Ebene E vor. In der Grundstellung ist die erste Kraft F1 Null, mit dem Maß der Auslenkung aus der Grundstellung wird der Betrag der ersten Kraft F1 bestimmt.By the movement of the input element 18 in the input level of the 2D input device 16 is using the control system 20 and the coil system 8th a magnetic field is generated on the endoscope capsule 2 a variable first force F 1 in a first direction R 1 exerts, which lies in a plane E, which is perpendicular to the second force F 2 . Thus, the movement of the input element 18 directly linked to the change of the first force F 1 . The movement of the operating element 18 In the input plane, the direction of the first force F 1 in the plane E is given. In the initial position, the first force F 1 is zero, with the amount of deflection from the home position, the amount of the first force F 1 is determined.

Da in diesem Beispiel die zweite Kraft F2 von der ersten Kraft F1 abhängt, wird mit Veränderung der ersten Kraft F1 durch die Bedienung des Bedienelements 18 auch gleichzeitig die zweite Kraft F2 automatisch durch das Steuerungssystem 20 verändert. Es wäre aber auch möglich, dass die auf die Endoskopkapsel 2 wirkende zweite Kraft F2 konstant bleibt, auch wenn die erste Kraft F1 durch entsprechende Bedienung des Bedienelements 18 verändert wird.Since, in this example, the second force F 2 depends on the first force F 1 , changing the first force F 1 by operating the operating element 18 also simultaneously the second force F 2 automatically by the control system 20 changed. It would also be possible that the on the endoscope capsule 2 acting second force F 2 remains constant, even if the first force F 1 by appropriate operation of the control 18 is changed.

In diesem Ausführungsbeispiel hängt die zweite Kraft F2 indirekt proportional von der ersten Kraft F1 ab, so dass bei einer Erhöhung der ersten Kraft F1 die zweite Kraft F2 vermindert wird. Der Betrag der zweiten Kraft F2 hängt dabei derart von dem Betrag der ersten Kraft F1 ab, dass der Betrag der resultierenden Kraft FR, also der Summe aus F1 und F2 konstant ist. Somit liegt das Pfeilende des Kraftvektors der resultierenden Kraft FR bei einer beliebigen Veränderung von F1 stets auf einer Kugel K. Es wäre allerdings auch denkbar, dass sich die erste Kraft F1 und die zweite Kraft F2 derart ändern, dass der Betrag der resultierenden Kraft FR unterschiedlich ist. Insgesamt wird durch die auf die Endoskopkapsel 2 wirkenden Kräfte F1 und F2 und somit der resultierenden Kraft FR eine Bewegung der Endoskopkapsel 2 in der Zeichenebene nach links, aus Sicht der Endoskopkapsel nach vorne bewirkt. Durch die Kraft F2 wird die Endoskopkapsel 2 auch bei einer derartigen Bewegung weiterhin auf die Innenoberfläche 10 des Hohlraums 4, also der Magenwand gedrückt, wodurch gewährleistet wird, dass sie stets eine stabile Position für die Aufnahme von Bildern der Magenwand aufweist. Die Veränderung der beiden Kräfte F1 und F2 führt zu einer Rotation des Vektors der resultierenden Kraft FR um den Punkt U, wie es in 3 dargestellt ist. Der Vektor der resultierenden Kraft FR dreht sich also um den Punkt U um einen Winkel α, während das Ende des Vektors von FR auf einer Kugel liegt. Diese Kugel hat als Radius den Betrag von der resultierenden Kraft FR und seinen Mittelpunkt in U.In this embodiment, the second force F 2 is indirectly proportional to the first force F 1 , so that when increasing the first force F 1, the second force F 2 is reduced. The amount of the second force F 2 depends on the amount of the first force F 1 such that the magnitude of the resultant force F R , that is the sum of F 1 and F 2, is constant. Thus, the arrow end of the force vector of the resultant force F R always at a change of F 1 is on a ball K. It would also be conceivable that the first force F 1 and the second force F 2 change such that the amount of resulting force F R is different. Overall, by the on the endoscope capsule 2 acting forces F 1 and F 2 and thus the resulting force F R movement of the endoscope capsule 2 in the drawing plane to the left, from the point of view of the endoscope capsule to the front causes. By force F 2 , the endoscope capsule 2 even with such a movement continues on the inner surface 10 of the cavity 4 Thus, the stomach wall is pressed, thereby ensuring that it always has a stable position for taking pictures of the stomach wall. The change of the two forces F 1 and F 2 results in a rotation of the vector of the resultant force F R around the point U, as shown in FIG 3 is shown. The vector of the resulting force F R thus rotates about the point U by an angle α, while the end of the vector of F R is on a ball. This sphere has as radius the magnitude of the resultant force F R and its center in U.

Mit einer derartigen Veränderung sowohl der ersten Kraft F1 als auch der zweiten Kraft F2 wird eine besonders gute Manövrierung der Endoskopkapsel 2 erreicht. Gegenüber einer frei beweglichen Endoskopkapsel 2, bei der sämtliche auf sie wirkenden translatorischen Kräfte unabhängig voneinander steuerbar sind und daher die Endoskopkapsel 2 beispielsweise nur durch besonderes Geschick des Bedieners in einer bestimmten Position zu halten ist, wird durch die Abhängigkeit der ersten und zweiten Kraft eine Bedienung erleichtert, da über das 2D-Eingabegerät 16 und dessen Bedienelement 18 lediglich Eingaben in der 2D-Eingabeebene erfolgen müssen und dadurch gleichzeitig eine Steuerung der ersten Kraft F1 und zweiten Kraft F2, also von Kräften in drei möglichen Richtungen erfolgt. Ein weiteres Bedienelement zur unabhängigen Ansteuerung der zweiten Kraft F2 ist somit entbehrlich. Gegenüber einer Steuerung, bei der die zweite Kraft F2 konstant und somit unveränderbar ist und lediglich die darauf senkrecht stehende erste Kraft F1 veränderbar ist, bietet das Verfahren einen wesentlich erweiterten Einsatzradius der Endoskopkapsel 2. Insbesondere bei stark konkav gekrümmten Innenoberflächen 10 eines Körperhohlraumes 4, würde eine konstante zweite Kraft F2 die Endoskopkapsel 2 ständig in Richtung des tiefsten Punktes der Innenoberfläche 10 bewegen. Auch bei einer starken ersten Kraft F1 könnte die Endoskopkapsel 2 dann nicht sehr weit von diesem Punkt wegbewegt werden. Dies gelingt erst, wenn bei Zunahme der ersten Kraft F1 auch gleichzeitig die zweite Kraft F2 vermindert wird. Wenn die zweite Kraft F2 sogar negative Werte umfassen kann, also deren Richtung auch umkehrbar ist, so kann die Endoskopkapsel 2 sogar entlang der vollumfänglichen Innenoberfläche 10 des Hohlraumes 4 manövriert werden.With such a change of both the first force F 1 and the second force F 2 is a particularly good maneuvering of the endoscope capsule 2 reached. Opposite a freely movable endoscope capsule 2 in which all acting on them translational forces are independently controllable and therefore the endoscope capsule 2 For example, to hold only by special skill of the operator in a particular position, the operation of the first and second force is facilitated by the 2D input device 16 and its operating element 18 only inputs must be made in the 2D input plane and thereby simultaneously a control of the first force F 1 and second force F 2 , that is done by forces in three possible directions. Another control element for independent control of the second force F 2 is thus unnecessary. Compared to a control in which the second force F 2 is constant and thus unchangeable and only the perpendicular thereto first force F 1 is variable, the method offers a much wider operating radius of the endoscope capsule 2 , Especially with strongly concave curved inner surfaces 10 a body cavity 4 , a constant second force F 2 would be the endoscope capsule 2 constantly in the direction of the lowest point of the inner surface 10 move. Even with a strong first force F 1 could endoscope capsule 2 then not be moved very far from this point. This only succeeds if, as the first force F 1 increases , the second force F 2 is simultaneously reduced. If the second force F 2 can even include negative values, ie their direction is also reversible, the endoscope capsule can 2 even along the full circumference of the inner surface 10 of the cavity 4 be maneuvered.

Bei der in 1 dargestellten Ausgangsposition beträgt der Winkel α = 0°. Es können nun verschiedene Maximalwinkel für α vorteilhaft sein, was jeweils einer bestimmten Abhängigkeit der zweiten Kraft F2 von der ersten Kraft F1 und einem bestimmten Wertebereich der zweiten Kraft F2 entspricht. Die Winkelbereiche für α sind in 3 näher dargestellt. Bei der in 1 dargestellten Ausgangssituation, bei der die resultierende Kraft FR der zweiten Kraft F2 entspricht und diese senkrecht auf der Innenoberfläche 10 steht, weist α einen Wert von 0° auf. Der Vektor der resultierenden Kraft FR befindet sich dabei in einer Position P1. Wenn α in einem Bereich von ±90° einstellbar ist, was bedeutet, dass der Betrag der zweiten Kraft F2 in diesen Extremfällen Null ist, es existiert also in den Extremfällen bei α = –90° sowie α = 90° keine zweite Kraft F2 mehr, so kann die Endoskopkapsel 2 auch Steigungen und Neigungen entlang gleiten. In 3 befindet sich ein entsprechender Vektor der resultierenden Kraft bei α = 90° in der Position P2.At the in 1 shown starting position, the angle α = 0 °. Different maximum angles for α can now be advantageous, which corresponds in each case to a specific dependence of the second force F 2 on the first force F 1 and a specific value range of the second force F 2 . The angle ranges for α are in 3 shown in more detail. At the in 1 illustrated initial situation in which the resultant force F R of the second force F 2 corresponds and this perpendicular to the inner surface 10 stands, α has a value of 0 °. The vector of the resulting force F R is located in a position P 1 . If α is adjustable in a range of ± 90 °, which means that the magnitude of the second force F 2 is zero in these extreme cases, there is no second force F in the extreme cases at α = -90 ° and α = 90 ° 2 more, so the endoscope capsule 2 also glide along slopes and slopes. In 3 there is a corresponding vector of the resulting force at α = 90 ° in the position P 2 .

Hängt der Betrag der zweiten Kraft F2 zusätzlich von dem Neigungswinkel φ der Endoskopkapsel von der Ebene E ab und ist somit ein Bereich von α = –(90° + φ) bis α = 90° + φ einstellbar ist, so ist dies insbesondere vorteilhaft für die Magnetkapselendoskopie, bei der eine Endoskopkapsel 2 mit zwei Kameras 14 an den jeweiligen Stirnseiten benutzt wird, wie es im Ausführungsbeispiel der Fall ist. Typischerweise ist das in der Endoskopkapsel 2 befindliche magnetische Element so ausgerichtet, dass wenn φ = 0° ist, die Längsachse 12 der Endoskopkapsel 2 parallel zur Innenoberfläche 10 liegt und bei φ = –45° die Sicht der unteren Kamera um 45° erhöht ist. Wird α nun auf den Bereich von α = –(90° + φ) bis α = 90° + φ begrenzt, so kann man mit α im negativen Bereich –(90° + φ) die Endoskopkapsel 2 entlang der Innenoberfläche 10 des Hohlraums 4 vorwärts bewegen und schneller Steigungen und Neigungen entlang gleiten. Gleiches gilt für α im positiven Bereich, wobei die Endoskopkapsel 2 hier bei einer in einer Position P3 befindlichen resultierenden Kraft FR, die um den Winkel α = 90° + φ gegenüber der Innenoberfläche 10 gedreht ist auch direkt zielgerichtet entlang der Längsachse 12 und somit der optischen Achse der Kamera 14 entlang bewegt werden kann. Letzteres ist besonders gut, um anatomisch interessante Stellen direkt anzufahren ohne an der Innenoberfläche 10, also der Organwand entlang gleiten zu müssen oder um anatomische Engstellen gezielt zu durchfahren. Ein Vektor mit einer resultierenden Kraft FR, die um α = 90° + φ gedreht ist, ist in 3a in einer Position P4 dargestellt.If the magnitude of the second force F 2 additionally depends on the inclination angle φ of the endoscope capsule from the plane E, and thus a range from α = - (90 ° + φ) to α = 90 ° + φ is adjustable, this is particularly advantageous for magnetic capsule endoscopy, in which an endoscope capsule 2 with two cameras 14 is used at the respective end faces, as is the case in the embodiment. Typically this is in the endoscope capsule 2 located magnetic element aligned so that when φ = 0 °, the longitudinal axis 12 the endoscope capsule 2 parallel to the inner surface 10 and at φ = -45 ° the view of the lower camera is increased by 45 °. If α is now limited to the range from α = - (90 ° + φ) to α = 90 ° + φ, then with α in the negative range - (90 ° + φ) the endoscope capsule 2 along the inner surface 10 of the cavity 4 move forward and glide along slopes and slopes faster. The same applies to α in the positive range, whereby the endoscope capsule 2 here at a position P 3 located in a resulting force F R , by the angle α = 90 ° + φ with respect to the inner surface 10 rotated is also directly targeted along the longitudinal axis 12 and thus the optical axis of the camera 14 can be moved along. The latter is particularly good for directly approaching anatomically interesting sites without on the inner surface 10 So you have to slide along the organ wall or to drive through anatomical bottlenecks. A vector with a resultant force F R , rotated by α = 90 ° + φ, is in 3a shown in a position P 4 .

Wird der Winkel α interaktiv durch einen Bediener mittels des 2D-Eingabergeätes 16 beeinflusst, so sieht eine vorteilhafte Ausgestaltung vor, dass durch eine Bewegung des Bedienelements 18 des 2D-Eingabegerätes zunächst nur die Winkel α im Bereich von α = 90° und α = –90° einstellbar sind. Erfolgt dann eine weitere Bewegung des Eingabeelements 18, beispielsweise in eine Endstellung, so wird die erste Kraft F1 und damit die zweite Kraft F2 sprunghaft verändert, so dass die resultierende Kraft FR einen Winkel α = 90° + φ bzw. α = –(90° + φ) aufweist. Durch den hierdurch ausgegrenzten Bereich der Kräfte bzw. des Winkels α kann die äußerst nützliche Funktion der zielgerichteten Bewegung leichter genutzt werden.The angle α becomes interactive by an operator using the 2D input device 16 influenced, so provides an advantageous embodiment, that by a movement of the operating element 18 of the 2D input device initially only the angle α in the range of α = 90 ° and α = -90 ° are adjustable. Then there is another movement of the input element 18 , For example, in an end position, the first force F 1 and thus the second force F 2 is changed abruptly, so that the resultant force F R has an angle α = 90 ° + φ or α = - (90 ° + φ) , By thus excluding the range of forces or the angle α, the extremely useful function of the targeted movement can be used more easily.

Umfasst α einen Winkelbereich von 360° sind Bewegungen in alle Richtungen möglich, allerdings erfolgt die Steuerung der einzelnen Kräfte und damit der Winkel α der resultierenden Kraft bei interaktiver Steuerung den Bediener nicht so intuitiv.If α covers an angle range of 360 °, movements in all directions are possible, but the control of the individual forces and thus the angle α of the resulting force in interactive control does not make the operator so intuitive.

In 4 ist eine Situation dargestellt, bei der die Endoskopkapsel eine Position einnimmt, wenn sie mit einer resultierenden Kraft FR beaufschlagt wurde, wie sie in 2 dargestellt ist. Die Bewegung der Endoskopkapsel endet an einer Stelle, an der die Innenoberfläche 10 eine bestimmte Steilheit aufweist und an der die resultierende Kraft FR die Endoskopkapsel gegen die Innenoberfläche 10 drückt. Entdeckt der Bediener in einer solchen Position eine besonders intensiv zu untersuchende Stelle der Innenoberfläche 10, beispielsweise verändertes Gewebe, so kann er durch ein weiteres Bedienelement, beispielsweise durch einen Knopf die aktuelle resultierende Kraft FR speichern und das Bedienelement 18 in die Grundstellung zurückbewegen. Die gespeicherte resultierende Kraft FR wird dann als vorgegebene neue zweite Kraft F2neu in einer erneuten Grundstellung des Bedienelements verwendet. Die in 4 dargestellte Situation zeigt somit eine erneute Ausgangsposition der Endoskopkapsel 2, in der diese durch die zweite Kraft F2neu auf die Innenoberfläche 10 gedrückt wird. Ausgehend von dieser Ausgangsposition kann nun wieder durch Auslenkung des Bedienelements 18 aus der Grundstellung eine erste Kraft F1neu auf die Endoskopkapsel 2 ausgeübt werden, die nun auf F2neu senkrecht steht. Es ergeben sich durch die neue Wahl der Ausgangsposition auch neue Bewegungsmöglichkeiten der Endoskopkapsel, da mit Hilfe des Bedienelements eine Rotation des Vektors der resultierenden Kraft in einem nun auf die neue Ausgangsposition bezogenen Wertebereich möglich ist. Beispielsweise kann nun die resultierende Kraft in einem Bereich bewegt werden, der durch die in den Positionen P5 und P6 begrenzt ist. Somit ist nun eine Untersuchung des Gebietes rund um die Stelle der Innenoberfläche 10 des Hohlraums 4 mit dem veränderten Gewebe möglich.In 4 is shown a situation in which the endoscope capsule takes a position when it was subjected to a resultant force F R , as in 2 is shown. The movement of the endoscope capsule ends at a point at which the inner surface 10 has a certain slope and at the resulting force F R the endoscope capsule against the inner surface 10 suppressed. In such a position, the operator discovers an area of the inner surface that is to be intensively examined 10 For example, changed tissue, so he can save by another control element, such as a button, the current resulting force F R and the control 18 move back to the basic position. The stored resultant force F R is then used as a predetermined new second force F 2new in a renewed home position of the operating element. In the 4 illustrated situation thus shows a new starting position of the endoscope capsule 2 in which these by the second force F 2new on the inner surface 10 is pressed. Starting from this starting position can now again by deflection of the control 18 from the initial position a first force F 1new on the endoscope capsule 2 be exercised, which is now perpendicular to F 2new . The new selection of the starting position also results in new possibilities of movement of the endoscope capsule, since with the aid of the operating element a rotation of the vector of the resulting force in a value range now related to the new starting position is possible. For example, now the resultant force can be moved in a range bounded by those in the positions P 5 and P 6 . Thus, now is an investigation of the area around the point of the inner surface 10 of the cavity 4 possible with the altered tissue.

Besondere Vorteile bietet dieses Verfahren, wenn die erneute Ausgangsposition durch Bedienung des Bedienelements 18 in eine Endstellung erzielt wurde. Eine weitergehende Bewegung der Endoskopkapsel 2 in derselben Richtung wäre dann nicht mehr möglich. Wird nun in einer derartigen Position die resultierende Kraft FR gemäß dem Verfahren gespeichert und als vorgegebene zweite Kraft F2 in einer erneuten Grundstellung des Bedienelements verwendet, kann um diese Position durch erneute Bedienung des Bedienelements 18 in die entsprechende Richtung die Endoskopkapsel 2 weiter in dieselbe Richtung bewegt werden. Mit dem Verfahren wird somit ein größerer Aktionsradius der Endoskopkapsel ermöglicht.Special advantages of this method, when the new starting position by operation of the operating element 18 was achieved in a final position. A further movement of the endoscope capsule 2 in the same direction would then no longer possible. If, in such a position, the resultant force F R is stored according to the method and used as a predetermined second force F 2 in a renewed basic position of the operating element, this position can be re-operated by re-operating the operating element 18 in the appropriate direction the endoscope capsule 2 be moved in the same direction. The method thus enables a larger range of action of the endoscope capsule.

Bei den oben gezeigten Beispielen erfolgte eine Veränderung der ersten Kraft F1 lediglich in der Zeichenebene der 1. In 5 ist eine Situation dargestellt, bei der die auf die Endoskopkapsel 2 wirkende erste Kraft F1 senkrecht zu der Zeichenebene der 1–3 verändert wird, auf die Endoskopkapsel 2 also eine erste Kraft F1 ausgeübt wird, die diese aus Kapselsicht betrachtet nach links bzw. rechts bewegt. In der Ausgangssituation entspricht die resultierende Kraft FR wieder zunächst der zweiten Kraft F2. Durch eine Veränderung der ersten Kraft F1 und der damit verbundenen Veränderung der zweiten Kraft F2 wird die resultierende Kraft FR um einen Winkel β gegenüber der Innenoberfläche 10 gedreht. Bevorzugt eignen sich Winkel β aus einem Bereich von β = 90° bis β = –90°. Bei derartigen Winkeln β befindet sich der Vektor der resultierenden Kraft FR in den Positionen P5, P6.In the examples shown above, a change of the first force F 1 was only in the plane of the 1 , In 5 is a situation in which the on the endoscope capsule 2 acting first force F 1 perpendicular to the plane of the drawing 1 - 3 is changed to the endoscope capsule 2 Thus, a first force F 1 is exercised, which moves this viewed from the capsule view to the left or right. In the initial situation, the resulting force F R again corresponds first to the second force F 2 . By a change in the first force F 1 and the associated change in the second force F 2 , the resultant force F R is at an angle β relative to the inner surface 10 turned. Preferably, angles β are from a range of β = 90 ° to β = -90 °. At such angles β, the vector of the resultant force F R is in the positions P5, P6.

Die Veränderungen der ersten Kraft F1 in der gesamten Ebene E mit der davon abhängigen zweiten Kraft F2 und somit die Drehung der resultierenden Kraft FR um den Winkel α als auch um den Winkel β sind beliebig miteinander kombinierbar, so dass sich das Ende des resultierenden Vektors FR auf einer Kugel K bewegt.The changes of the first force F 1 in the entire plane E with the second force F 2 dependent thereon and thus the rotation of the resultant force F R by the angle α as well as the angle β can be combined with one another as desired, so that the end of the resulting vector F R on a ball K moves.

Im oben gezeigten Ausführungsbeispiel erfolgte bei der Erzeugung der magnetischen Kräfte keine Berücksichtigung von Auftrieb, Schwerkraft und Strömungsverhalten. Dies kann jedoch noch zusätzlich geschehen. Das oben beschriebene Verfahren funktioniert ideal, wenn die Endoskopkapsel 2 dieselbe Dichte aufweist, wie die Flüssigkeit 6, in der sie bewegt wird. Ist dies nicht der Fall, so kann dies bei der Erzeugung der auf die Endoskopkapsel wirkenden Kräfte berücksichtigt werden.In the embodiment shown above, no account was taken of buoyancy, gravity and flow behavior in the generation of the magnetic forces. However, this can happen in addition. The procedure described above works great when the endoscope capsule 2 has the same density as the liquid 6 in which she is moved. If this is not the case, this can be taken into account when generating the forces acting on the endoscope capsule.

Des Weiteren weist die Endoskopkapsel 2 bestimmte Strömungseigenschaften auf, die von der Art der Endoskopkapsel 2 und der Flüssigkeit 6 abhängen. In einer vorteilhaften Ausgestaltung werden daher die auf die Endoskopkapsel 2 wirkenden Kräfte derart berechnet, dass dieser Einfluss bereinigt wird.Furthermore, the endoscope capsule 2 certain flow characteristics based on the type of endoscope capsule 2 and the liquid 6 depend. In an advantageous embodiment, therefore, the on the endoscope capsule 2 acting forces calculated in such a way that this influence is adjusted.

In dem Ausführungsbeispiel wurden die auf die Endoskopkapsel 2 wirkenden Kräfte mit Hilfe eines 2D-Eingabegerätes 16 verändert. Das Verfahren ist aber auch vollautomatisch mittels des Steuerungssystems 20 durchführbar.In the embodiment, the on the endoscope capsule 2 acting forces using a 2D input device 16 changed. The method is also fully automatic by means of the control system 20 feasible.

Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens kann ein Bediener oder ein intelligentes Steuerungssystem 20 eine Endoskopkapsel 2 sehr gezielt in einem Hohlraum 4 navigieren. Dabei trifft dies besonders auf Hohlräume 4 mit konkav gekrümmten Innenoberflächen 10, wie z. B. den Magen, zu. Die Endoskopkapsel 2 wird in Bewegung versetzt, indem durch eine Veränderung der ersten Kraft F1 und einer damit verbundenen Veränderung der zweiten Kraft F2 die resultierende Kraft FR um einen Winkel α und/oder β derart gedreht wird, bis die Reibung der Endoskopkapsel an der Innenoberfläche 10 des Hohlraums 4 gering genug wird, so dass sich die Endoskopkapsel 2 in die gewünschte Richtung bewegt. Somit können Hindernisse, Steigungen, Neigungen oder anatomische Engstellungen überwunden werden. Insbesondere kann man die Endoskopkapsel 2 stabil an einer Steigung oder Neigung halten, wenn die resultierende Kraft FR so eingestellt ist, dass sie orthogonal auf der durch die Endoskopkapsel 2 berührten Innenoberfläche 10 steht. Dies macht dieses Verfahren besonders geeignet für konkav gekrümmte Innenoberflächen 10 von Hohlorganen 4, da diese stabilen Positionen für die Untersuchung unerlässlich sind. Durch eine Rückrotation der resultierenden Kraft FR in Richtung ihrer Ausgangsposition kann man zusätzlich durch steigende Reibung der Endoskopkapsel 2 an der Innenoberfläche 10 einen Bremseffekt erzeugen. Außerdem kann die Endoskopkapsel 2 parallel zu ihrer Längsachse 12 bewegt werden, d. h. weg von der berührten Innenoberfläche 10 und somit zielgerichtet auf eine anatomische Stelle zu. Durch das erfindungsgemäße Verfahren lassen sich einerseits schwer zugängliche Bereiche im menschlichen Magen erreichen und andererseits bestmögliche Kamerawinkel einstellen, die für Aufnahmen mit Hilfe der Endoskopkapsel optimal sind und eine vollständige Erfassung der Magenwand ermöglichen.With the aid of the method according to the invention, an operator or an intelligent control system 20 an endoscope capsule 2 very targeted in a cavity 4 navigate. This is particularly true of cavities 4 with concavely curved inner surfaces 10 , such as As the stomach, too. The endoscope capsule 2 is set in motion by the resultant force F R by an angle α and / or β is rotated by a change of the first force F 1 and an associated change of the second force F 2 until the friction of the endoscope capsule on the inner surface 10 of the cavity 4 low enough, so that the endoscope capsule 2 moved in the desired direction. Thus, obstacles, inclines, inclines or anatomical bottlenecks can be overcome. In particular, you can use the endoscope capsule 2 hold stably on a slope when the resultant force F R is adjusted to be orthogonal to that through the endoscope capsule 2 touched inside surface 10 stands. This makes this method particularly suitable for concavely curved inner surfaces 10 of hollow organs 4 because these stable positions are essential for the investigation. By a reverse rotation of the resulting force F R in the direction of its initial position can be additionally by increasing friction of the endoscope capsule 2 on the inner surface 10 create a braking effect. In addition, the endoscope capsule 2 parallel to its longitudinal axis 12 be moved, ie away from the touched inner surface 10 and thus targeted to an anatomical site. On the one hand, the method according to the invention makes it possible to achieve areas in the human stomach which are difficult to access and, on the other hand, to set the best possible camera angles which are optimal for taking pictures with the aid of the endoscope capsule and allow complete detection of the stomach wall.

Claims (15)

Verfahren zur Steuerung einer Endoskopkapsel (2) in einem mit einer Flüssigkeit (6) gefüllten Hohlraum (4), bei dem durch ein von einem Spulensystem (8) erzeugtes Magnetfeld Kräfte auf die Endoskopkapsel (2) ausgeübt werden, mit folgenden Schritten: – mittels eines Bedienelements (18) eines 2D-Eingabegerätes (16) wird ausgehend von einer Grundstellung des Bedienelements (18) eine erste Kraft (F1) in einer in einer Ebene liegenden ersten Richtung (R1) verändert, wobei die erste Kraft (F1) in der Grundstellung Null ist, – dieser ersten Kraft (F1) ist eine auf dieser Ebene senkrecht stehende in der Grundstellung vorgegebene zweite Kraft (F2) in einer zweiten Richtung (R2) überlagert, – nach Veränderung der ersten Kraft (F1) wird eine aus der ersten Kraft (F1) und zweiten Kraft (F2) resultierende Kraft (FR) gespeichert, – die gespeicherte resultierende Kraft (FR) wird als vorgegebene zweite Kraft (F2) in einer erneuten Grundstellung des Bedienelements (18) verwendet.Method for controlling an endoscope capsule ( 2 ) in one with a liquid ( 6 ) filled cavity ( 4 ), in which by one of a coil system ( 8th ) generated magnetic field forces on the endoscope capsule ( 2 ), with the following steps: - by means of an operating element ( 18 ) of a 2D input device ( 16 ) is based on a basic position of the operating element ( 18 ) a first force (F 1 ) in a first direction (R 1 ) lying in a plane, wherein the first force (F 1 ) is zero in the basic position, - this first force (F 1 ) is a second force (F 2 ) in a second direction (R 2 ) superimposed, - after changing the first force (F 1 ) from the first force (F 1 ) and second force (F 2 ) resulting force (F R ) is stored, - the stored resulting force (F R ) is given as a predetermined second force (F 2 ) in a renewed initial position of the operating element ( 18 ) used. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem bei Veränderung der ersten Kraft (F1) die zweite Kraft (F2) konstant bleibt.Method according to Claim 1, in which the second force (F 2 ) remains constant when the first force (F 1 ) is changed. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem in Abhängigkeit der ersten Kraft (F1) zugleich auch die zweite Kraft (F2) automatisch verändert wird.Method according to Claim 1, in which the second force (F 2 ) is also automatically changed as a function of the first force (F 1 ). Verfahren nach Anspruch 3, bei dem die zweite Kraft (F2) linear von dem Betrag der ersten Kraft (F1) abhängt.Method according to Claim 3, in which the second force (F 2 ) depends linearly on the magnitude of the first force (F 1 ). Verfahren nach Anspruch 3, bei dem die zweite Kraft (F2) nichtlinear von dem Betrag der ersten Kraft (F1) abhängt.The method of claim 3, wherein the second force (F 2 ) depends non-linearly on the amount of the first force (F 1 ). Verfahren nach Anspruch 3, bei dem der Betrag der auf die Endoskopkapsel (2) ausgeübten resultierenden Kraft (FR) konstant ist.The method of claim 3, wherein the amount of the endoscope capsule ( 2 ) resulting force (F R ) is constant. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, bei dem der Betrag der zweiten Kraft (F2) in einem Extremfall Null ist.Method according to one of claims 3 to 5, wherein the amount of the second force (F 2 ) is zero in an extreme case. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 7, bei dem der Betrag der zweiten Kraft (F2) von einem Neigungswinkel (φ) der Endoskopkapsel (2) zu der Ebene (E) abhängt.Method according to one of claims 3 to 7, wherein the amount of the second force (F 2 ) of an inclination angle (φ) of the endoscope capsule ( 2 ) depends on the plane (E). Verfahren nach Anspruch 8, bei dem die auf die Endoskopkapsel (2) ausgeübte resultierende Kraft (FR) in einem Winkelbereich von 90° plus einen Neigungswinkel (φ) drehbar ist, wobei sich der Neigungswinkel (φ) aus der Lage der Endoskopkapsel (2) zu der Ebene (E) ergibt.The method of claim 8, wherein the endoscope capsule ( 2 ) Exerted resultant force (F R) is rotatable in an angular range of 90 ° (plus an angle of inclination φ), wherein the inclination angle (φ) from the position of the capsule endoscope ( 2 ) to the plane (E). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die zweite Kraft (F2) auch negative Werte umfassen kann.Method according to one of the preceding claims, in which the second force (F 2 ) can also comprise negative values. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das vom Spulensystem (8) erzeugte Magnetfeld die Auftriebskraft der Endoskopkapsel (2) und deren Schwerkraft kompensiert.Method according to one of the preceding claims, in which that of the coil system ( 8th ) generated magnetic field the buoyancy force of the endoscope capsule ( 2 ) and their gravity compensated. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das vom Spulensystem (8) erzeugte Magnetfeld durch Strömungseigenschaften der Endoskopkapsel (2) hervorgerufene Kräfte kompensiert.Method according to one of the preceding claims, in which that of the coil system ( 8th ) generated by flow characteristics of the endoscope capsule ( 2 ) compensated forces. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das 2D-Eingabegerät (16) ein Joystick und das Bedienelement (18) ein Steuerhebel des Joysticks ist.Method according to one of the preceding claims, in which the 2D input device ( 16 ) a joystick and the operating element ( 18 ) is a control lever of the joystick. Einrichtung umfassend eine in einen mit einer Flüssigkeit (6) gefüllten Hohlraum (4) einführbare Endoskopkapsel (2), ein Spulensystem (8) zur Erzeugung eines Magnetfeldes, ein Steuerungssystem (20), in dem eine Software zum Durchführen des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche implementiert ist und ein ein Bedienelement (18) aufweisendes 2D-Eingabegerät (16), das mit dem Steuerungssystem (20) verbunden ist.Device comprising one in one with a liquid ( 6 ) filled cavity ( 4 ) insertable endoscope capsule ( 2 ), a coil system ( 8th ) for generating a magnetic field, a control system ( 20 ) in which a software for carrying out the method according to one of the preceding claims is implemented and a control element ( 18 ) 2D input device ( 16 ) connected to the control system ( 20 ) connected is. Einrichtung nach Anspruch 14, bei dem das 2D-Eingabegerät (16) ein Joystick und das Bedienelement (18) ein Steuerhebel des Joysticks ist.Device according to Claim 14, in which the 2D input device ( 16 ) a joystick and the operating element ( 18 ) is a control lever of the joystick.
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