[发明专利]用于操纵线圈功率优化的系统和方法

说明书

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。

技术领域

本发明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。

背景技术

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。

发明内容

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