(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気的に案内されるカプセル内視鏡用のコイルシステム（８）であって、
１つの平坦平面（２２）を区画する患者ベッド（２）と、
患者ベッド（２）の下側に配置され、平坦平面（２２）に垂直の法線方向（ｙ）を有する中心コイル（１０）と、
患者ベッド（２）の下側に配置され、平坦平面（２２）に関して中心コイル（１０）を中心に交差線（２０）の形で配置された４つのコイル対（１２）とを備え、
コイル対（１２）がそれぞれ２つの個別コイル（１４a、１４ｂ）を有し、それらの個別コイルの法線方向（ｚ、ｘ）が平坦平面（２２）と平行にかつ互いに９０°ずれて向けられているコイルシステム。
【請求項２】
個別コイル（１４a、１４ｂ）の、平坦平面（２２）に最も近い部分（２４）が平坦平面（２２）と平行である請求項１記載のコイルシステム。
【請求項３】
中心コイル（１０）および個別コイル（１４a、１４ｂ）のうちの一方または両方が矩形（１８）の形状を有する請求項１または２記載のコイルシステム。
【請求項４】
コイル対（１２）の一方の個別コイル（１４ｂ）が他方の個別コイル（１４ａ）に挿入される請求項１から３の１つに記載のコイルシステム。
【請求項５】
すべてのコイル対（１２）が同じ方向（ｚ、ｘ）を有する請求項１から４の１つに記載のコイルシステム。
【請求項６】
中心コイル（１０）および個別コイル（１４a、１４ｂ）のうちの一方または両方がレーストラック形コイルである請求項１から５の１つに記載のコイルシステム。
【請求項７】
レーストラック形コイルが帯巻線である請求項６記載のコイルシステム。
【請求項８】
帯巻線の冷却が帯巻線の一方または両方の側面で行われる請求項７記載のコイルシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気的に案内されるカプセル内視鏡を患者体内で移動可能にするコイルシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気的に案内されるカプセル内視鏡（ＭＧＣＥ）では種々の医療的課題を解決することのできる内視鏡カプセルが患者の体内に導入される。カプセルは、外部磁界の印加によりカプセルに対し力もしくは回転トルクを及ぼすことのできる磁気部材を有する。適切な力を及ぼすことによりカプセルは患者の体内を無接触状態で移動することができ、そこで相応の医療的な任務を果たすことができる。
【０００３】
カプセルに力を及ぼすための外部磁界は患者の体外に配置されたいわゆる案内磁石（ガイダンスマグネット）により作られる。これに相応するコイルシステムは例えば特許文献１により知られている。
【０００４】
本発明は、ＭＧＣＥの特殊な用途、すなわち差し当たり患者の食道および胃、また場合によっては十二指腸にカプセル内視鏡が到達できるようにした食道・胃・十二指腸（ドイツ語：ＯＥＧＤ／英語：ＥＧＤ）内視鏡の用途に関する。
【０００５】
この種のＯＥＧＤ検査では胃のたとえば半分以上が水で満たされる。カプセルの体積は約２−３ｃｍ3である。約２−３ｇの質量の内視鏡カプセルは、水の比重に近い比重、有利には水よりごく小さい比重を有するようにに形成される。内視鏡カプセルは従って胃の中で水に浮かび、その際その浮力と協働してたとえば−０．１ｇの有効質量を示す。カプセルの内蔵物は、カプセル縦軸上のカプセルの重心が若干カプセル中心点より離れるように配置される。長延に形成されたカプセルはそれゆえ水中で外部力の作用なしに垂直になり、その先端に取り付けられたカメラは静止状態では下向きとなる。
【０００６】
適当な案内磁石によりカプセルは浮力に対抗して胃の中で水表面から下方に引っ張られ、水平走行および傾動することができる。ＭＧＣＥのこの種の特殊な用途では、カプセルを患者の全腸管内を移動させる必要のある場合と比べてごく僅かな力をカプセルに及ぼさせるだけで良い。
【０００７】
上述の一般的なコイルシステムと比較してこのようなＯＥＧＤ用途ではそれ故いわゆるＯＥＧＤ案内磁石（英語：ＥＧＤガイダンスマグネット）が使用されるが、これは特許文献１に記載のものより著しく簡単に構成可能である。特許文献２からはたとえば内視鏡カプセルの無接触案内用のコイル装置が知られている。相応する磁石システムではさらにたとえば特許文献３に記載のコイル冷却の構想が参考になる。
【０００８】
さらに特許文献４から代替的なＥＧＤガイダンスマグネットが知られている。この磁石システムは３つのコイルからなり、これらは共同していわゆるブロック磁石を形成する。このブロック磁石は患者のベッドの下に取り付けられ、二次元方向に機械的にこのベッドの下で走行可能にされる。代替的に患者ベッドがブロック磁石に対して二次元的に走行可能にすることもできる。患者ベッドの上側に配置された患者への応対はブロック磁石により阻害されることはない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】独国特許第１０３４０９２５号明細書
【特許文献２】独国特許出願公開第１０２００８００４８７１号明細書
【特許文献３】独国特許出願公開第１０２００７００７８０１号明細書
【特許文献４】国際公開第２００６／０１４０１１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の課題は、磁気的に案内されるカプセル内視鏡用のさらに改良されたコイルシステムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この課題は、本発明によれば、磁気的に案内されるカプセル内視鏡用のコイルシステムであって、
１つの平坦平面を区画する患者ベッドと、
患者ベッドの下側に配置され、平坦平面に垂直の法線方向を有する中心コイルと、
患者ベッドの下側に配置され、平坦平面に関して中心コイルを中心に交差線の形で配置された４つのコイル対とを備え、
コイル対がそれぞれ２つの個別コイルを有し、それらの個別コイルの法線方向が平坦平面と平行にかつ互いに９０°ずれて向けられているコイルシステムにより解決される（請求項１）。
このシステムは磁気的に案内されるカプセル内視鏡用の磁界発生に用いられる。このコイルシステムは以下の部材を有するが、この場合全部材は患者ベッドの下方にすなわち下側に配置され、ベッドの上側に患者が横臥できるようにされている。患者ベッドの板はこの場合‐通常は水平方向である‐１つの平坦平面(Planebene)を区画するが、板自体は必ずしも平坦である必要はない。この平坦平面はたとえば患者ベッドの外側の長手エッジを介して区画することもできる。
本発明の有利な実施形態は次の通りである。
・個別コイルの、平坦平面に最も近い部分が平坦平面と平行である（請求項２）。
・中心コイルおよび個別コイルのうちの一方または両方が矩形の形状を有する（請求項３）。
・コイル対の一方の個別コイルが他方の個別コイルに挿入される（請求項４）。
・すべてのコイル対が同じ方向を有する（請求項５）。
・中心コイルおよび個別コイルのうちの一方または両方がレーストラック形コイルである（請求項６）。
・レーストラック形コイルが帯巻線である（請求項７）。
・帯巻線の冷却が帯巻線の一方または両方の側面で行われる（請求項８）。
【００１２】
コイルシステムは、平坦平面に垂直である法線（垂線）方向を有する中心コイルを含む。換言すれば中心コイルは患者ベッドの下側に平行に配置されている。コイルシステムはさらに同様にベッドの下側に配置された４つのコイル対を有し、これらは中心コイルの周りに交差状に配置されている。各コイル対は２つの個別コイルを有し、これらの個別コイルの法線（垂線）方向は平坦平面と平行であり、付加的に互いに９０°ずれて向けられている。換言すればコイル対は中心コイルに対しそれぞれ垂直方向に交差する個別コイルからなる。中心コイルおよび１つのコイル対は従って対毎に互いに直交しており、従って磁界の全空間方向をカバーする。患者ベッドの上側および側面にはコイルは設けられない。
【００１３】
説明のため直交デカルト座標系（ｘ、ｙ、ｚ）を仮定する。患者ベッドはその水平の平坦平面で座標系の（ｘ、ｙ）面にある。ｙ方向は患者ベッドに対し垂直、すなわち面法線を形成する。中心コイルはｙ方向に定められている、すなわちコイルにより形成された平面の面法線はｙ方向を示す。コイル対の個別コイルは相応してそれぞれｘおよびｙ方向に定められている。
【００１４】
本発明は従ってコイルの幾何学的形状および配置の着想もしくは構想にある。磁石、すなわち全コイルシステムが完全に患者ベッドの下側に配置されもしくは「隠されている」ので、患者に対して施すべき検査もしくは手術中における患者への最大限の応対が可能になる。本発明のコイルシステムは公知のシステムの１０または１２個のコイル数に対して９個のコイルしか有さない。上述のブロック磁石の公知の構想とは逆にコイルシステムは固定的に配置され、すなわちガイダンスマグネットは機械的に可動の部材を含まない。
【００１５】
患者を取り囲む必要のあるシステムの９０Ａ、１０ｋＷに比較して勿論より大きい最大電流および出力である約３５０Ａ、４０ｋＷの増幅器をコイル用に使用しなければならない。
【００１６】
コイル対の各個別コイルは、平坦平面に最も近くに置かれた、すなわち平坦平面に最も近くにある部分を有する。本発明の有利な実施形態ではこの部分は平坦平面に平行である。個別コイルは従って少なくとも１つの平坦な部分を有し、これはできるだけ患者ベッドの近くに配置され、従ってできるだけ強い磁界を患者の範囲に発生できる。残りのコイル部分は平坦平面つまり患者ベッドから離れており、その磁界成分は患者ベッドの上側では背景に押しやられている。
【００１７】
別の有利な実施形態では、中心コイルおよび／または個別コイルはエッジ部分が丸められた矩形の形状を有する。コイルの巻線はすなわち近似的に矩形を描く曲線に沿って設けられるか、もしくは巻線によって限定された面がほぼ矩形である。特に個別コイルは平坦平面もしくは患者ベッドに最も近くに配置され、これと平行になる側面もしくは部分を有する。この部分にこれと垂直になる矩形の２つの側面が続くが、これらは矩形では９０°の角度のため９０°ずれた磁界成分を発生する。矩形の第４の側面は平坦平面からできるだけ遠く離されているので、第１の部分によって作られた磁界は実質的に殆ど減衰しない。
【００１８】
中心コイルを矩形または正方形に形成する場合には、特に４つのコイル対が中心コイルの各隅に交差状に配置することができる。個別コイルはそのため矩形状の中心コイルの各側面に平行に向けられる。
【００１９】
本発明の別の有利な実施形態においては、コイル対のそれぞれ一方の個別コイルがそれぞれ他方の個別コイルに挿入される。コイル対の製作はこれにより巻線のオーバークロスが不要となるので特に簡単になる。
【００２０】
本発明のさらに別の有利な実施形態ではすべてのコイル対が同じ方向を有する。ｙ方向に向けられた中心コイルの上述の定義により、たとえば４つのコイル対の第１のコイルはすべてｘ方向に、４つのコイル対の第２のコイルはすべてｚ方向に向けられる。それによって極めて対称的な配置が生じる。
【００２１】
別の有利な実施形態では中心コイルおよび／または個別コイルはレーストラック形コイルである。レーストラック形コイルは平坦であり、たとえばアルミニウムまたは銅帯巻線として形成することができる。
【００２２】
有利な変形例ではそれ故レーストラック形コイルは１つの帯巻線を有する。
【００２３】
有利な実施形態では帯巻線の冷却は帯巻線の一方または両方の側面で行われる。一側冷却では冷却は帯巻線の一方の側面で行われるので、作業空間に最大限近づくコイル装置のコンパクトなデザインが生じる。
【００２４】
本発明をより詳細に説明するため図に示した実施例を参照する。図面はいずれも概略原理図である。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】図１は本発明によるコイルシステムを備えた患者ベッドの平面図である。
【図２】図２は図１のコイルシステムを矢印ＩＩの方向に見た図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
図１および２は患者ベッド２をそれぞれ図中の矢印ＩおよびＩＩの方向に見たものであり、ベッドの上側４では図示しない患者の体内を磁気的に案内されるカプセル内視鏡（ＭＧＣＥ）が走行するようになっている。図示しないカプセルに力を及ぼすために患者ベッド２の下側６にコイルシステム８が位置固定されている。患者ベッドつまりそのベッド板は１つの平坦平面２２を形成している。
【００２７】
コイルシステム８は中心コイル１０と４つのコイル対１２を有し、コイル対はそれぞれ第１の個別コイル１４ａと第２の個別コイル１４ｂからなる。個別コイル１４ｂはこの場合それぞれ個別コイル１４ａに挿入されている。中心コイル１０は座標系１６の方位に関してＨｙコイル、すなわちその法線方向がｙ方向を示すコイルである。個別コイル１４ａはＨｚコイルであり、個別コイル１４ｂはＨｘコイルである。
【００２８】
代替的な図示しない実施例ではコイル１４ａがコイル１４ｂに挿入される。この実施例では全個別コイル１４a、ｂ並びに中心コイル１０はそれぞれ矩形状であり、これは特に図１では中心コイル１０に対して、図２では２つの個別コイル１４ｂに対して見ることができる。図２ではこの矩形は個別コイル１４ｂに対する矩形線１８でシンボル化されている。
【００２９】
全コイルはいわゆるレーストラック形コイルとして形成され、すなわちコイルは平坦でアルミニウムまたは銅帯巻線で形成されている。以下に示すコイルの寸法は銅巻線（これは必ずしも帯巻線とする必要はない）に関するもので、これは冷却を含む仮想充填率が８５％のものである。中心コイル１０のｘおよびｙ方向の外径はそれぞれ約６０ｃｍである。巻層の幅はｙ方向に約１０ｃｍ、ｘおよびｚ方向に約７．５ｃｍである。
【００３０】
個別コイル１４ａ、ｂは約２５ｃｍから９ｃｍの巻線断面を有し、個別コイル１４ａの外径はこの場合ｙ方向に約８０から１００ｃｍ、ｘ方向に約８０ｃｍである。個別コイル１４ｂの外径はｙ方向に６０から８０ｃｍであり、ｚ方向に約８０ｃｍである。
【００３１】
図１から明らかなように、コイル対１２は交差線（十字線）２０に示すように平坦平面２２に関して中心コイル１０を中心に交差状にグループ化されている。交差線２０はこの場合中心コイル１０の各隅（エッジ）に当たっている。患者ベッド２の範囲では個別コイル１４ａ、ｂのそれぞれベッドに最も近い、すなわち最上部がそれぞれ中心コイル１０の一方の側面と平行になっている。
【００３２】
図１、２からはまた、中心コイル１０が平坦平面２２に対して平行になっていること並びに個別コイル１４ａ、ｂの患者ベッドに最も近い上部２４がそれぞれ平坦平面２２と平行になっていることが見て取れる。
【符号の説明】
【００３３】
２          患者ベッド
８          コイルシステム
１０        中心コイル
１２        コイル対
１４ａ、ｂ  個別コイル
１６        座標系
【図１】
0005506930.tif 000002
【図２】
0005506930.tif 000003