优化单元控制电磁铁组的电流以产生用于移动GI系统中的体内装置的需要的操纵磁场模式(MMP)。优化单元可计算将体内装置从当前位置和/或取向操纵至新的位置和/或取向的磁力和磁场。优化单元可求解关于磁力的磁力优化问题以便确定适于产生需要的MMP的电流。优化单元可额外地或可选地求解关于由电磁铁将消耗的电功率的最小电功率优化问题以便重新计算或调节电流。优化单元可当符合与每一类型优化目标关联的约束组或从每一类型优化目标推导的约束组时求解优化问题中的一个或多个。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术通常涉及磁场中磁铁的操纵，更具体的说，涉及一种基于磁场的操纵系统、 用于操纵可吞下的体内装置的方法和基于其电功率被提供至操纵系统的优化方法。
技术介绍
体内测量系统和其它类型的体内系统(例如用于执行外科手术和雷类似手术的体 内装置)在本领域中是已知的。可穿过胃肠（"GI"）系统(嘴至肛门）或其它身体器官/系统的 一些体内装置/体内系统可包括用于对GI系统的内部成像(例如，捕获GI系统的内部图像） 的成像传感器或成像器。体内装置可包括一个或多个成像器。其它体内装置能可选地或额 外地包括用于在GI系统中给药的药物容器和器件。其它体内装置可包括用于执行体内手术 等的器件。自主体内装置是通过消化系统施加的蠕动力被推动通过GI系统而穿过GI系统的 装置。自主体内装置也可时断时续地"间歇地"在肠道中移动。 通过使用蠕动力将装置在体内移动具有缺点。例如，体内装置可被不受控制地卡 在GI系统的某处长达未知的时间段;装置可能在一个方向上捕获图像，同时可能在临床上 更关注的附近区域不被充分成像或根本不成像等。 存在用于磁性地操纵体内装置的磁性操纵系统。可通过将磁铁结合到装置中来磁 性地操纵装置。这种操纵系统可被设计成将体内感测装置从一个空间位置磁性地移动至另 一个空间位置并且变换其空间取向（例如滚动角、俯仰角和/或偏转角）。 常规磁性操纵系统具有缺点。例如，一些系统被允许过于稳健以便能够提供较大 的磁场产生电流同时允许操纵系统消耗过量的电功率。常规磁性操纵系统相对于被输出至 GI系统的各个区域的磁场和磁力的优化是不加区别的。 例如，假设磁性操纵系统可通过使用电流的各种组产生用于操纵装置的操纵磁场 模式（"MMP"），其中每一个电流被提供至电磁铁，将有益的是，能够选择电流组使得通过这 些电流产生MMP将导致尽可能与期望的磁力接近的磁力并且如果需要导致尽可能小的总电 功率。
技术实现思路
优化单元可控制操纵电磁铁的电流以便产生可将体内装置在GI系统中移动的操 纵磁场模式(MMP)。控制器(例如，运动控制器)可计算期望的磁力和/或期望的磁场的值，该 值可取决于例如GI系统中的装置的位置/取向（当前或预期/目标)和可选地取决于GI系统 中的装置的速度/速率。控制器能将可表示例如第一磁场细节组的数据或包括或表示用于 移动体内装置的第一磁场、第一磁力和第一磁扭矩的数据输出（并且传输例如至优化单 元）。优化单元可接收表示第一磁场细节组的数据并且它可将需要的磁力或需要的磁场(例 如通过控制器计算的磁力/磁场或由其推导或以其它方式与其相关联的磁场)选择为优化 目标。优化单元可求解优化目标以获得电磁铁的电流的最佳配置或最佳组或为电磁铁获得 电流的最佳配置或最佳组使得将这些电流提供至操纵电磁铁导致与期望的磁力尽可能接 近的磁力。优化单元可获得电流的最佳组使得与优化目标相关联或符合来自优化目标的预 定的或预选的约束组。 优化单元可额外地或可选地将最小电功率(电磁铁消耗的功率)选择为最佳目标。 优化单元可求解最小功率优化目标以为电磁铁获得电流的最佳配置或最佳组使得由这些 电流将被提供至其的电磁铁所消耗的所得总功率将会最小。优化单元可获得电流的最佳组 使得符合与最低电功率优化目标相关联或由最低电功率优化目标推导的预定的约束组。需 要的磁力和与任何优化目标一起使用的约束组可取决于GI系统/道中的操纵装置的当前位 置和/或取向和/或速度/速率，或根据GI系统/道中的操纵的装置的当前位置和/或取向和/ 或速度/速率而设定。【附图说明】 在附图中说明各种示例性实施例，其意图是这些示例不是限制性的。将理解的是， 为了说明的简单化和清楚起见，在下面引用附图中示出的元件不一定按比例绘制。在被认 为合适的地方，参考标号也可在图中重复以指示相同的、相应的或类似的元件。在附图中： 图1说明了根据示例性实施例的环形电磁铁组件/设置； 图IA示出了根据示例性实施例的电功率优化系统的高级框图；图2描绘了根据示例性实施例的操纵电磁铁系统； 图3A是根据示例性实施例的磁性操纵系统的框图； 图3B是根据示例性实施例的磁性操纵控制系统的框图；图4是根据示例性实施例的体内系统的框图； 图5示出了根据示例性实施例的磁性操纵方法； 图6示出了根据另一个示例性实施例的磁性操纵方法； 图7示出了根据另一个示例性实施例的磁性操纵方法； 图8示出了根据另一个示例性实施例的磁性操纵方法； 图9示出了根据另一个示例性实施例的磁性操纵方法。【具体实施方式】 如下描述提供了示例性实施例的各种细节。但是，该描述并不旨在限制权利要求 的范围而是解释本专利技术的各种原理和其的实施方式。 磁性操纵系统可包括例如用于控制体内装置在期望的方向和/或以期望的速度移 动的运动控制器和用于为符合受到相关约束组的优化目标的电磁铁组选择或计算电流的 最佳组的优化单元。计算电磁铁的电流涉及需要使用约束求解偏微分方程组和求解方程。 优化单元可例如在使用线性系统的方程时输出解(例如以为电磁铁或用于电磁铁的电流组 或电流配置或表示这种电流的数据的形式）。 假设电磁铁是无芯（它不包括"磁"芯）的，由这种电磁铁产生的磁场(B)与通过/进 入电磁铁的电流呈线性关系。因为磁力(F)和磁扭矩(T)与产生磁力和磁扭矩的磁场呈线性 关系，所以磁力和磁扭矩与电流也呈线性关系。由于电流和磁场B、磁力F和磁扭矩T之间的 线性关系，所以有益的是(例如为简单起见），在磁操纵系统中通过求解线性方程组来计算 用于操纵电磁铁的电流。然而，因为操纵电磁铁可包含铁芯，所以"线性"电流被补偿用于由 芯导致的去线性化效应。（通过"线性电流"是指例如不存在磁芯时维持电流和磁场/磁力/ 磁扭矩之间的线性关系的电磁铁的电流。通过"实际电流"在此是指纳入或补偿由于电磁铁 的芯导致的非线性的线性电流的描述）。因此，当本专利技术的电磁铁被"实际电流"驱动(供应） 时，电磁铁电流的重新计算(例如按比例缩小电流或按比例降低电流)在线性域/空间中进 行。即，如果需要的话，实际电流可迭代地被转换回线性电流并重新计算(例如通过使用按 比例缩小因子按比例缩小），产生的电流值可被转换回（不同的或新的)实际电流。 -些实施例被下面描述为包括或使用八个电磁铁。然而，也可使用其它数量的电 磁铁，例如小于八个电磁铁(例如四个电磁铁等），或多于八个电磁铁(例如九个电磁铁、十 个电磁铁等）。 图1说明了根据专利技术的示例性实施例的环形设置的电磁铁系统100。一般而言，N个 电磁铁可被环形设置并且形成平面(例如如图1说明的XY平面），例如，使得每一个电磁铁可 在圆的相对侧具有成对的、共辄的电磁铁。举例来说，N=8，即电磁铁系统100可包括八个电 磁铁(表示为110、120、130、140、150、160、170和180)，其形成圆102或环形外切于圆102。环 形电磁铁系统100可形成或位于与在Z轴的方向具有法线的笛卡尔X-Y平面相重合的平面 上。 电磁铁110-180可在功能上被分为四对共辄的电磁铁，其中每一对可包括第一电 磁铁和可与第一电磁铁相对设置的第二电磁铁。电磁铁系统100的电磁铁可与坐标原点104 的距离相等并且在圆102上等间距地隔开，任何两个相邻的电磁铁分离的角度相同。本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于在体内移动体内装置的方法，其包括：在用于产生操纵磁场特性以在体内移动装置并包括N个电磁铁的磁性系统中，(a)接收基于表示所述体内装置的位置和取向的数据计算的第一磁场细节组的数据；(b)基于所述位置和取向选择，(b.1)从下述选择一个或多个优化目标：(i)由所述N个电磁铁产生的第二磁场细节组的一个值或多个值和所述第一磁场细节组的各个值或多个值之间的最小差和(ii)由所述电磁铁消耗的最小电功率，(b.2)与选择的优化目标和所述第一磁场细节组关联或从选择的优化目标和所述第一磁场细节组推导的约束组；以及(c)将电流组提供至所述N个电磁铁使得所述第二磁场细节组满足所选择的优化目标并且符合所选择的约束组。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：艾谢尔·哈森，戈兰·因巴尔，多利·皮莱格，
申请(专利权)人：基文影像公司，
类型：发明
国别省市：以色列;IL
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