用于允许微型设备的定位的微型设备的制作方法

本发明涉及一种允许在空间中定位医学微型设备的医学微型设备、以及一种用于从微型设备读出信号的读取系统。此外，本发明涉及一种用于定位医学微型设备并且用于确定医学微型设备的环境中的物理参数的方法，并且涉及一种用于定位医学微型设备和/或用于确定物理参数的计算机程序产品。

背景技术：

1、最近，已经开发了非常小的机械设备，例如以微型机器人的形式，其可以有利地在引入严格尺寸限制的应用(例如人体内的医学应用)中使用。这样的微型设备以定位或传感器设备的形式是特别有用的。尽管这样的微型设备已经以低于一毫米的近似尺寸存在，但是在定位和传感器应用中，这些微型设备通常遭受低信号强度，低信号强度不允许这些设备的进一步小型化。因此，期望提供如下的微型设备，其提供改进的信号传输并允许进一步小型化。

2、wo2019/243098al公开了一种包括利用附接到磁性物体的悬挂线的磁机械振荡器的微型设备。由于将悬挂线附接到磁性物体所需的复杂制造步骤，利用悬挂线不仅非常昂贵且产出率低，而且还阻止了微型设备的进一步小型化。特别地，这样的微型设备的尺寸取决于悬挂线直径的可用性，并且因此微型设备的尺寸的减小强烈地取决于具有更小直径的悬挂线的开发。因此，将期望提供一种具有更简单设计的微型设备，其允许进一步小型化、高产出率且更便宜的生产。此外，由文献wo2019/243098al中描述的微型设备提供的信号限于可以由磁机械振荡器实现的谐振频率，其中，该频率取决于磁机械振荡器的磁性物体的尺寸和磁矩，并且在现实中限于低于10khz。然而，将期望提供可以提供具有更高信号频率(例如，50khz)的信号的微型设备，这意味着更高的信噪比和更高的测量频率，从而允许例如作为心脏植入物中的压力传感器的应用。与wo2019/243098al的微型设备相比，因此期望提供一种改进的微型设备，其提供具有改进的信噪比的信号，并且同时更容易制造，同时仍然允许进一步小型化。

技术实现思路

1、因此，本发明的目的是提供一种用于定位和/或传感器目的的改进的微型设备，其特别地允许改进的信号传输和进一步的小型化。另一个目的是提供一种允许更容易且成本更低的制造的改进的微型设备。本发明由独立权利要求限定。在从属权利要求限定了有利的实施例。

2、根据本发明的第一方面，提出了一种用于插入人体中的医学微型设备，其中，所述微型设备允许测量所述微型设备在空间中的位置和/或所述微型设备的环境中的物理参数中的至少一个，其中，所述微型设备包括壳体和在所述壳体内的磁机械旋转体，其中，所述磁机械旋转体包括提供永磁矩的磁性物体和适于稳定所述磁性物体的旋转运动的旋转承载体，其中，所述磁机械旋转体适于将外部磁或电磁激励场转换成所述磁性物体相对于所述旋转承载体的机械旋转，使得生成周期性变化的响应磁场。

3、由于磁机械旋转体包括可以相对于旋转承载体旋转使得生成响应磁场的磁性物体，因此旋转承载体允许磁性物体的稳定，并且因此允许在磁机械旋转体的激励之后快速且稳定的旋转。这种稳定的旋转生成具有更高频率和更高信号强度的磁信号，其可以用于定位微型设备或用于携带编码在信号中的信息。因此，所述微型设备允许改进的信号传输和进一步的小型化。

4、通常，微型设备是指在至少一个空间方向上小于1毫米的设备。优选地，所述医学微型设备在至少两个正交空间方向上小于1毫米。进一步优选地，所述医学微型设备在所有空间方向上(即在每个空间方向上)小于1毫米。优选地，所述医学微型设备包括允许它被引入人类的循环系统中的尺寸。然而，对于医学微型设备，更加小的尺寸也是可能的。由所述医学微型设备测量的物理参数优选地是指医学微型设备的环境中的压力。然而，所述物理参数也可以指任何其他物理参数，例如温度。

5、壳体可以是围绕磁机械旋转体的任何壳体，并且可以根据微型设备的特定应用进行适配。优选地，壳体包括涂层，该涂层优选地是指生物相容性涂层。此外，如果医学微型设备用作用于感测医学微型设备的环境中的物理参数的传感器，则壳体可以适于使得它允许这样的感测操作。例如，如果所述医学微型设备要被用作压力传感器，则所述壳体优选地包括允许将外部压力变化传送到所述壳体的内部的柔性部分。如果要测量医学微型设备的环境中的温度变化，则所述壳体可以适于容易地将这种温度变化传送到壳体的内部部分中。

6、所述磁性物体提供永久磁矩，并且因此优选地由硬磁性材料制成，从而允许保持一次引入的磁矩。优选地，磁性物体是指具有大于n52(即大于1.42t)的高剩磁的钕磁体。在温度高于80℃的环境中的应用中，优选的是，磁性物体是指具有根据一般钕磁体识别系统的h、sh、eh或ah特性的钕磁体。cosm(钴钐)磁体也可以被采用作为所述磁性物体。

7、优选地，所述磁性物体包括球形形状，这有利于改善医学微型设备的可靠性。然而，在另一优选的实施例中，磁性物体可以包括扁圆椭球体形状，其允许更高的旋转稳定性，但是由于其与旋转承载体的不对称相互作用而可能不太可靠。替代地，磁性物体也可以包括扁长椭球体形状。通常，优选的是，磁性物体包括在垂直于磁性物体的旋转轴线的平面中(即，在磁性物体的旋转平面内的方向上或沿着磁性物体的旋转平面内的轴线)具有最高惯性动量的椭球体形状。旋转承载体通常适于稳定旋转磁性物体的位置和旋转运动。旋转承载体可以指允许磁性物体旋转并且不对旋转磁性物体的旋转运动提供机械限制的任何机械或磁性旋转承载体。此外，旋转承载体不是指将旋转磁性物体附接到壳体或壳体的部分的机械附接组件。因此，诸如绳或波纹管的附接装置不能被视为旋转承载体。

8、磁机械旋转体适于将外部磁或电磁激励场转换成磁性物体相对于旋转承载体的机械旋转。特别地，外部磁或电磁激励场是指包括恒定或啁啾频率以用于激励壳体内的磁性物体的旋转运动的振荡场。由外部磁或电磁激励场激励的旋转运动可以指完整的旋转运动(即在相同方向上重复旋转360°)或者旋转振荡(其中，磁性物体在一个方向上重复旋转小于360°并且此后在相反方向上再次旋转小于360°)。

9、在具有完全旋转的磁性物体的实施例中，优选的是磁机械旋转体适于使得当施加1mt/μ0的磁激励场时，磁性物体可以以大于5khz、更优选地50khz的最大旋转频率的旋转频率旋转，其中，所述最大旋转频率是所施加的场强的函数。对于人体内或附近的医学应用，激励场的场强优选地限于4mt/μ0以避免细胞刺激。已经发现，取决于作用在磁性物体上的阻尼影响，最大旋转频率以所施加的场强的0.1和0.5之间的幂缩放。

10、如果磁性物体被适配为执行旋转振荡，则优选的是磁机械旋转体被适配为允许高于500hz*mm、优选地高于8000hz*mm、更加固优选地高达50000hz*mm的振荡频率。在这种情况下，振荡频率取决于磁性物体的尺寸，使得对于具有1mm半径的磁性物体，振荡频率例如至少为500hz，而对于0.1mm磁性物体，振荡频率例如至少为5khz。通常，已经发现，针对磁机械旋转体中的磁性物体的振荡频率的现实限制是指50000hz*mm的振荡频率。

11、磁机械旋转体(特别是磁性物体和旋转承载体)适于使得在磁性物体的激励之后，磁性物体相对于旋转承载体旋转，使得由磁性物体生成周期性变化的响应磁场。所生成的响应磁场优选地允许医学微型设备的定位。特别地，可以例如基于由外部磁线圈中生成的磁场感应的电流和/或电压来测量磁性物体的所生成的响应磁场，以定位医学微型设备。特别地，多于一个磁线圈可以用于测量磁性物体在不同位置处的响应磁场，其中，基于不同的测量，特别是基于不同的信号强度，可以非常准确地定位医学微型设备。

12、在实施例中，所述旋转承载体包括保持磁场发生器，所述保持磁场发生器适于生成保持磁场使得它提供鞍点，其中，所述磁性物体基本上被定位在所述鞍点处，并且其中，所述鞍点被定义为使得，对于相对于所述旋转承载体预定义的空间平面，当所述磁性物体在所述空间平面内远离所述鞍点移动时，所述磁性物体经受由所述保持磁场提供的磁恢复力，所述磁恢复力迫使所述磁性物体返回指向所述鞍点的方向。因此，鞍点在至少两个维度上为磁性物体提供稳定的位置。提供保持磁场使得它提供磁性物体可以被定位在其处的鞍点允许磁性物体的稳定旋转，同时最小化磁性物体与旋转承载体之间的物理接触。在此背景下，将磁性物体被定位为基本上在鞍点处意味着磁性物体的磁中心被定位为基本上在鞍点处，其中，由于外部影响，磁性物体不总是直接定位在鞍点处，而是定位在鞍点附近的某处，其中，磁性物体偏离鞍点越远，迫使磁性物体回到鞍点的恢复力变得越大。优选地，基本上在鞍点处意味着磁性物体被定位在鞍点处，使得磁性物体的磁中心到鞍点的距离小于磁性物体的尺寸。在一些实施例中，磁场发生器还可以适于生成多于一个鞍点，其中，然后磁性物体可以被定位在这些鞍点中的一个中，或可以提供定位在其他所提供的鞍点处的额外磁性物体。

13、通常，如上所述的提供具有鞍点的保持磁场的保持磁场发生器的布置可以通过利用可以模拟由一个或多个磁性物体的布置引起的磁场和/或磁能的已知数值模拟算法来找到。例如，这种数值模拟通?？梢岳靡韵滤惴?。首先，例如通过形成保持磁场发生器的永磁或软磁物体的位置来定义保持磁场发生器的可能布置。然后，相对于保持软磁场发生器放置一个或多个磁性物体，并且使用已知的物理定律来计算系统的总磁能。在下一步骤中，一个或多个磁性物体在任意方向上无限小地移位，并且针对新的布置再次计算总磁能。然后可以重复该最后步骤，直到确定针对磁性物体的位置的能量景萌，其中，所述能量景象允许确定保持磁场发生器的布置是否包括至少一个合适的鞍点。此外，由保持磁场发生器生成的磁场的这种数值模拟也可以用于测试磁性物体的给定布置是否可以被认为形成具有如上定义的鞍点的磁场。然而，代替数值模拟，也可以使用例如测量相对于形成保持磁场发生器的其他磁性物体布置的磁性物体的可能位移以确定磁性物体是否位于由保持磁场发生器形成的鞍点处的实验。

14、在优选的实施例中，所述旋转承载体包括在垂直于所述预定空间平面的空间方向上的保持表面，使得所述磁性物体在所述垂直空间方向上的移动受到限制。因此，保持表面被布置为使得磁性物体基本上保持在鞍点处。优选地，保持磁场发生器适于提供保持表面。这允许提供没有附加部件的旋转承载体。然而，保持表面也可以由相对于保持磁场发生器布置的附加元件提供，使得磁性物体基本上保持在鞍点处。由于鞍点在两个维度上提供稳定位置，但是可能不能在第三维度上稳定磁性物体，因此保持表面允许将磁性物体相对于该第三维度保持在鞍点处。优选地，保持表面被布置且适配为使得磁性物体尽可能少地、更优选地仅在一个点处接触保持表面。在这方面，术语“一个点”是指保持表面与磁性物体之间的实际可达到的接触表面积。实际可达到的接触表面积是指小于物理上最小可能接触面积的100倍的面积，优选地是物理上最小可能接触面积的10倍，其中，物理上最小可能接触面积由作用在接触表面积上的物理定律确定，并且取决于用于保持表面和磁性物体的材料、在保持表面的方向上作用在磁性物体上的力以及磁性物体的几何形状。

15、保持表面至少在可能接触表面积中包括优选地大于10gpa的抗压强度。此外，优选的是，保持表面至少在可能接触表面积中包括至少10gpa、更优选地至少50gpa的杨氏模量。包括这些特性的材料例如是玻璃、dlc、金刚石等。这样的材料可以被提供在保持表面处，例如作为另一种材料上的层，在潜在的表面接触区域处。然而，保持表面也可以完全由一种或多种这样的材料制成。

16、在优选的实施例中，保持磁场发生器适于使得由磁性物体施加在保持表面上的法向力小于作用在磁性物体上的重力的1000倍，优选地100倍，其中，法向力被定义为沿着垂直空间方向作用在表面上的力。通常，法向力可以发生在沿着在鞍点处不稳定的尺寸(即，优选地垂直于保持表面的方向)和接触点处。减小法向力还允许减小磁性物体与保持表面之间的摩擦，这导致针对旋转磁性物体的旋转运动的q因子增加。q因子是描述振荡器或谐振器的欠阻尼程度的无量纲参数。它被定义为在振荡周期中存储在谐振器中的峰值能量与周期的每弧度损失的能量的比率，其中，q因子越低，振荡或旋转的阻尼越高?？梢酝ü嘤Φ夭贾么懦》⑸骱捅３直砻胬词迪钟叛〉牡头ㄏ蛄?，例如，如下面的实施例中所描述的。此外，如已经描述的用于模拟磁性物体的布置的磁能景象的模拟也可以用于模拟作用在保持表面上的法向力。因此，如果找到提供具有鞍点的磁场的磁性物体的合适布置，就可以模拟作用在被定位为保持磁性物体的保持表面上的法向力?；谡庋哪Ｄ?，可以优化如保持磁场发生器的尺寸或由保持磁场发生器提供的场强的参数，以优化法向力。此外，这样的模拟也可以用于测试给定的布置是否满足上述法向力的要求。

17、在优选的实施例中，所述保持磁场发生器包括布置在所述磁性物体的相对侧上的两个保持永磁性物体，使得所述鞍点被提供在所述保持永磁性物体之间。在优选的实施例中，两个保持永磁性物体均具有椭球体形状，更优选地球形形状。以永磁球体的形式提供保持永磁性物体允许更容易地产生和布置保持永磁性物体。替代地，保持永磁性物体也可以具有圆柱形状或长方体形状，其中，这些形状具有可以更精确地校准由两个保持永磁性物体生成的保持磁场的优点。为了增加这种布置的稳定性，优选的是保持永磁性物体被提供有大于旋转磁性物体的尺寸，例如，在球形形状的情况下，被提供有大于旋转磁性物体的直径。优选地，磁性物体提供永久磁矩，并且因此优选地由硬磁性材料制成，从而允许保持一次引入的磁矩。优选地，保持永磁性物体均指具有大于n52(即大于1.42t)的高剩磁的钕磁体。在温度高于80℃的环境中的应用中，优选的是保持永磁性物体均是指具有根据一般钕磁体识别系统的h、sh、eh或ah特性的钕磁体。h、sh、eh或ah型钕磁体也有利地被采用作为在预期磁机械旋转体经受高磁场的应用中的保持永磁性物体，如磁谐振应用中存在的。cosm(钴钐)磁体也可以被采用作为保持永磁性物体。

18、在优选的实施例中，两个保持永磁性物体被布置为使得每个保持永磁性物体在垂直于预定空间平面的空间方向上形成保持表面以用于限制磁性物体的移动。因此，保持磁场发生器的保持永磁性物体同时均提供保持表面，其允许微型设备的更容易构造。优选的是旋转磁性物体被布置为使得垂直空间方向是指旋转磁性物体的旋转轴线。然而，在其他实施例中，旋转磁性物体的旋转轴线也可以指其他方向，特别地，磁性物体的旋转轴线可以随时间改变。在优选的实施例中，两个永久保持磁性物体被布置为使得两个永久保持磁性物体的磁矩被布置为稳定磁性物体的旋转。在实施例中，保持磁场发生器可以包括允许补偿两个保持永磁性物体的布置中的小的不准确性并且确定磁性物体的旋转轴线的取向的一个或多个附加保持永磁性物体，特别是小于两个保持永磁性物体的附加保持永磁性物体。

19、优选地，保持永磁性物体和任选的附加保持磁性物体被布置为使得磁性物体的旋转轴线的取向变化小于预定阈值。优选地，旋转轴线的取向的变化由空间中的交叉点(其被定义为旋转轴线与旋转磁性物体的表面相交的点中的一个点)的变化(即，移动)来定义(即，由磁性物体的地理磁极的位置的变化来定义)。优选地，保持永磁性物体和任选的附加保持磁性物体被布置为使得旋转磁性物体的地理磁极在小于2°、优选地小于0.2°的10°旋转期间移动。此外，磁性物体的旋转轴线的稳定性也可以相对于永磁性物体的接触点(即，相对于永磁性物体接触保持表面的理想点)和接触面积(是指旋转的磁性物体与保持表面之间的平均真实接触表面积)来定义。利用这两个定义，两个保持永磁性物体和任选的附加保持永磁性物体优选地被布置为使得在磁性物体的旋转期间，接触点在空间内移动小于接触表面积的十倍，优选地接触表面积的五倍，更优选地小于接触表面积。然而，在其他实施例中，两个保持永磁性物体和任选的附加磁性物体被布置为使得防止接触点的研磨移动，而允许滚动移动。

20、通常，磁性物体的旋转的稳定，特别是相对于保持表面上的接触点的移动的最小化，允许最小化作用在旋转的磁性物体上的摩擦力。摩擦力的减小还使角动量的损失最小化，并且因此使磁机械旋转体的q因子最大化，使得它可以提供更稳定的磁信号。

21、在此背景下，还优选的是，两个永磁性物体被布置为使得永磁性物体的磁矩的取向在与磁性物体的机械旋转的时间尺度相当的时间尺度上相对于壳体固定。因此，旋转的磁性物体在磁性物体的旋转期间经历稳定的保持磁场，其中，磁场的一般取向可以在更长的时间尺度上改变，例如，以适应于外部磁影响，如由磁谐振设备生成的磁场等。

22、在实施例中，所述保持磁场发生器另外包括两个软磁性物体，其中，所述两个软磁性物体布置在所述保持永磁性物体被布置于其处的所述磁性物体的相对侧上，其中，所述两个保持永磁性物体被布置为比所述软磁物体更远离所述磁性物体。进一步优选的是，所述保持永磁性物体和所述软磁体都基本上沿着旋转磁性物体的旋转轴线布置。提供附加的软磁性物体允许磁性物体的完全旋转振荡。优选地，所述两个软磁性物体是两个软磁性盘，其中，术语“盘”也可以指圆柱形形状，并且由软磁性盘提供的平坦表面中的至少一个被布置为针对旋转磁性物体的保持表面。此外，所述两个软磁性物体可以包括作为保持表面的凹形表面。在该实施例中，所述软磁物体可以是指具有至少一个凹形表面的盘形形状，并且因此可以是碗形的。

23、在实施例中，磁机械旋转体包括由旋转承载体稳定并且适于相对于旋转承载体旋转的附加旋转磁性物体。优选地，附加旋转磁性物体类似于如上面已经描述的磁性物体。因此，优选的是，磁机械旋转体包括由旋转承载体稳定并且适于相对于旋转承载体旋转的两个旋转磁性物体。更加优选的是，两个旋转磁性物体的旋转轴线是相同的。特别地，在这种情况下，两个旋转磁性物体的旋转是指旋转振荡。而且，在该实施例中，旋转承载体可以包括保持磁场发生器，使得每个磁性物体可以被认为被定位为基本上在保持磁场发生器的鞍点处。特别地，如果从这些旋转磁性物体中的一个的角度来看存在两个旋转磁性物体，则另一个旋转磁性物体可以被视为贡献于生成一个旋转磁性物体所在的鞍点的保持磁场发生器的部分。由于两个旋转磁性物体的可能移动，可以更动态地解释鞍点。特别地，在这种情况下，鞍点可以由两个旋转磁性物体的六个平移自由度定义，其中，在这种情况下，保持磁场发生器适于提供在至少四个自由度上限制两个磁性物体的平移自由度的鞍点，并且其中，保持表面可以定位在仍然不受限制的自由度的方向中的至少一个方向上。

24、包括两个旋转磁性物体的医学微型设备不仅可以用于定位医学微型设备，而且可以用作用于感测医学微型设备的环境中的物理参数的传感器。在这样的实施例中，旋转承载体和两个旋转磁性物体被布置为使得环境物理参数能够影响两个旋转磁性物体之间的磁相互作用，例如，通过影响两个旋转磁性物体之间的距离。两个旋转磁性物体对彼此的磁影响的变化通常也影响由两个旋转磁性物体生成的响应磁场，例如，通过改变频率或通过将更高谐波添加到由磁机械旋转体生成的响应磁场。响应磁场的这些变化然后可以例如通过被提供用于定位医学微型设备的磁线圈来测量，并且可以被分析以确定医学微型设备的环境中的物理参数的变化。此外，还可以例如在校准测量期间测量医学微传感器的环境中的物理参数的基线，并且然后可以基于该基线测量(例如，基于当前测量结果与基线之间的比较)来确定物理参数。因此，不仅物理参数的变化而且物理参数的绝对值可以基于由磁机械旋转体生成的响应磁场来确定。

25、在优选的实施例中，用于两个旋转磁性物体的旋转承载体如上所述的那样进行构造。优选地，所述附加旋转磁性物体被布置在两个保持永磁性物体之间，使得所述两个旋转磁性物体的旋转轴线相同。更加优选地，软磁性盘布置在每个磁性物体的相对侧上的旋转轴线处，其中，两个保持永磁性物体被布置为沿着旋转轴线比软磁性盘更远离磁性物体。软磁性盘可以是指如上所述的磁性盘。优选的是，在该实施例中提供比旋转磁性物体更小(例如，在球体的情况下，具有比旋转磁性物体的直径更小的直径)的两个保持磁性物体。这具有以下优点：系统变得对旋转磁性物体之间的距离变化更敏感，并且因此对于感测医学微型设备的环境中的物理参数变化更敏感。此外，还可以提供适于分开两个旋转磁性物体的分隔物，使得它们不能彼此直接接触。在一个实施例中，分隔物可以由上述两个软磁性盘中的一个或两个形成。然而，分隔物也可以独立于软磁性盘。例如，分隔物可以由壳体提供或作为壳体的一部分提供。优选地，分隔物被用作针对一个或两个旋转磁性物体的至少一个保持表面。

26、在实施例中，多于一个保持永磁性物体布置在所述磁性物体的每一侧上。布置在磁性物体的一侧上的附加保持永磁性物体优选地包括相同的形状，例如球形形状。然而，在其他实施例中，磁性物体一侧上的保持永磁性物体也可以彼此不同，例如，包括不同的形状。磁性物体的一侧上的保持永磁性物体可以沿着公共轴线布置，所述公共轴线优选地垂直于旋转磁性物体的主旋转轴线。然而，在其他实施例中，保持永磁性物体也可以包括相对于彼此的其他布置。为了稳定所述多于一个保持永磁性物体的期望布置，永磁性物体可以被提供在围绕保持永磁性物体的布置的壳体内。然而，也可以使用除壳体之外的其他元件来稳定该布置，例如，在一侧上的永磁保持物体之间的柔性或刚性连接等。在优选的实施例中，在磁性物体一侧上的多于一个永磁保持物体被布置为使得它们可相对于彼此移动。优选地，永磁性物体的移动允许保持永磁性物体相对于彼此重新布置磁矩的方向。因此，优选的是，永磁性物体相对于彼此的移动是指保持永磁性物体的自由旋转，而保持永磁性物体的位置相对于彼此保持固定。这种布置导致保持永磁性物体的布置的伪软磁效应，这是由于保持永磁性物体响应于外部磁影响而重新布置其磁矩的能力，类似于在软磁性材料中的磁性区域的重新布置。这样的实施例可以例如通过将保持永磁性物体提供在壳体内来实现，该壳体将保持永磁性物体相对于彼此的移动约束为期望的移动，例如旋转运动。允许保持永磁性物体相对于彼此的移动(特别是保持永磁性物体的旋转)允许医学微型设备使由保持永磁性物体产生的磁场适应于外部环境而不损坏设备。例如，当像在磁谐振环境中那样经受强磁场时，保持永磁性物体可以适应于当环境而不损坏医学微型设备，其中，如果外部影响被移除，则保持永磁性物体可以再次重新布置其自身以形成保持磁场。优选地，高粘性流体被提供在保持永磁性物体之间以用于阻尼保持永磁性物体的移动。特别地，高粘性流体可以填充其中布置有保持永磁性物体的壳体。在磁性物体一侧的保持永磁性物体之间提供高粘性流体以用于对保持永磁性物体的移动进行阻尼允许稳定保持永磁性物体的移动，使得只有预定强度的外部磁影响才导致保持永磁性物体的重新布置，而医学微型设备的磁环境中的小波动不会对由保持永磁性物体生成的保持磁场具有影响。所述高粘性流体通常包括大于8000mpas的粘度。优选地，所述高粘性流体是指硅油，然而也可以使用糖溶液。通常，可以根据磁机械旋转体的预期应用来选择高粘性流体。例如，如果磁机械旋转体也应在包括1t的典型磁通量密度的磁谐振成像系统的环境中使用，则提供粘度在10kpas和1000kpas之间的流体允许保持永磁性物体在外部磁场中对其自身进行取向而不发生损坏。

27、在实施例中，保持磁场发生器包括保持永磁性物体和保持软磁体。优选地，所述保持永磁性物体和所述保持软磁体被布置在旋转磁性物体的相对侧上。此外，优选的是，保持永磁性物体具有椭球体形状，而软磁体具有盘形形状，其中，同样在这种情况下，盘形形状也可以包括圆柱形形状或碗形形状。优选地，由保持软磁性物体的盘形提供的平坦表面中的一个形成用于保持旋转磁性物体的保持表面。这种布置也允许旋转永磁性物体的旋转轴线的良好稳定性，并且此外易于构造。

28、在实施例中，保持磁场发生器包括两个软磁性物体，优选地，两个软磁性盘，其布置在磁性物体的相对侧上，使得在软磁性物体之间提供鞍点。两个软磁物体可以具有任何形状，例如，可以由软磁片形成。然而，优选地，两个软磁物体是指两个软磁性盘。同样在该实施例中，术语“盘”可以包含圆柱形形状和碗形形状。优选地，软磁性盘被布置为使得由软磁性盘提供的平坦表面垂直于旋转磁性物体的旋转轴线，使得软磁性盘被布置在旋转磁性物体的旋转轴线处。在优选的实施例中，由两个软磁性盘提供的平坦表面中的至少一个形成保持表面。然而，两个软磁性盘也可以包括凹形表面区域，其中，该区域可以提供保持表面。例如，软磁性盘可以包括碗状形状或包括在平坦表面中的一个中的凹形凹痕。优选地，软磁性盘可以由任何软磁材料形成或可以包括任何软磁材料。优选地，软磁性盘包括电工钢、镍基材料和非晶或纳米晶材料中的任何一种。

29、在优选的实施例中，所述旋转承载体还包括围绕磁性物体布置并且在两个软磁性盘之间的补充磁环，其中，拟订补充磁环布置在与由软磁性盘的平坦表面提供的平面平行的平面中。在该实施例中，关于补充磁环使用的术语“布置在平面中”限定了磁环的至少三个点必须位于相应平面内。特别地，补充磁环包括软磁材料并且被布置在两个软磁性盘之间的中间。因此，环优选地围绕旋转磁性物体的赤道区域布置。当旋转磁性物体经受外部波动磁场时，补充磁环允许旋转磁性物体的旋转轴线的进一步稳定。

30、在优选的实施例中，旋转承载体包括在保持磁性盘被布置于其上的磁性物体的每一侧上的至少一个附加软磁片，其中，所述附加软磁片的平坦表面平行于保持磁性盘的平坦表面布置。所述附加磁片可以具有任何形状，例如圆形或方形形状。优选地，磁片具有小于片的横向尺寸的1/10的厚度。片的横向尺寸优选地小于磁性物体的直径的40％，更优选地20％。优选地，所述附加磁片具有平行于保持磁性盘的平坦表面布置的附加磁性盘的形式。因此，优选地，至少两个软磁性盘被布置在磁性物体的相对侧上。所述附加软磁性盘优选地具有比保持磁性盘的直径更小的直径。通常，布置在磁性物体的相对侧上的一个或多个磁性盘被提供有直径和到彼此的距离，使得提供具有期望鞍点的保持磁场，并且使得实现旋转磁性物体的旋转轴线的期望稳定。

31、而且，对于包括保持永磁性物体和保持软磁性盘或两个保持软磁性盘的上述实施例，可以如上面已经描述的那样在其间提供附加旋转磁性物体。而且在这些实施例中，附加磁性物体(即所提供的两个旋转磁性物体)允许将医学微型设备用作用于感测医学微型设备的环境中的物理参数的传感器，例如，通过基于环境中的物理参数的变化而改变两个旋转磁性物体之间的距离。替代地，两个旋转磁性物体中的每个可以被提供有其自己的旋转承载体，例如，被提供有其自己的保持软磁性盘。

32、在优选的实施例中，所述医学微型设备包括两个旋转磁性物体，每个旋转磁性物体包括其自己的旋转承载体，其中，与两个旋转磁性物体中的每个相关联的旋转承载体彼此相似。因此，优选的是，两个旋转承载体包括例如两个永磁球体作为保持磁场发生器，或者包括两个保持软磁性盘作为保持磁场发生器。该实施例可以被视为是指在壳体中包括两个磁机械旋转体的医学微型设备。优选地，这些磁机械旋转体中的每个都被提供在其自己的子壳体中，使得它们不能彼此直接物理接触。此外，为每个磁机械旋转体提供子壳体具有以下优点：例如，可以向子壳体中的至少一个子壳体提供医学微型设备的环境中的物理参数的影响，通过改变子壳体中的一个子壳体相对于子壳体中的另一个子壳体的位置。在特别优选的实施例中，子壳体中的一个可以连接到一种波纹管或弹性箔，其允许基于医学微型设备的环境中的压力变化来改变子壳体之间的距离。然而，在其他实施例中，可以省略子壳体，并且两个磁机械旋转体可以以其他方式至少部分地连接到医学微型设备的壳体，例如，通过利用旋转承载体将磁机械旋转体定位和连接在壳体内。

33、在实施例中，旋转承载体包括平坦表面和布置在平坦表面下方且平行于平坦表面的磁箔，使得磁箔的磁化方向垂直于磁性物体的旋转轴线。而且在该实施例中，旋转磁性物体的位置和旋转轴线可以通过由布置在表面下方的磁箔提供的磁场来稳定。

34、在实施例中，所述旋转承载体包括适于减小旋转承载体的表面与磁性物体之间的摩擦的润滑剂流体。提供润滑剂流体以便减少旋转承载体与磁性物体的表面之间(特别是，旋转承载体与磁性物体之间的接触区域处的表面之间)的摩擦允许旋转磁性物体在它被激励场激励时更长且更稳定地旋转，使得磁机械旋转体提供改进的磁信号，所述磁信号可以被测量以便定位医学微型设备。通常，旋转承载体与磁性物体的表面之间的摩擦的减少涉及相对于不包括润滑剂流体的旋转承载体的减少。优选地，润滑剂流体是铁磁流体。利用铁磁流体具有以下优点：磁性物体将被铁磁流体悬浮，并且因此不与所述保持表面直接接触，从而导致磁性物体所经历的摩擦的进一步减少。然而，也可以使用其他润滑剂流体。例如，水、醚或醇可以用作润滑剂流体。然而，在这种情况下，优选地考虑这些流体的腐蚀特性，例如，通过为与这些流体接触的表面提供抗腐蚀层。替代地，润滑剂流体也可以是指主要包括相对于磁性物体或保持表面不具有腐蚀性的短烷烃(如戊烷)的流体。

35、在实施例中，所述医学微型设备还包括信号调制器，其中，所述信号调制器适于调制由所述磁机械旋转体在被激励时生成的响应磁场，其中，经调制的磁场允许所述设备的定位。通常，信号调制器可以指任何结构，特别是对在激励阶段之后(即，在磁机械旋转体的自由旋转期间)由磁机械旋转体生成的响应磁场具有预定影响的任何硬磁或软磁结构。信号调制器适于使得其对响应磁场的影响是指周期性影响，并且因此是指响应磁场的调制。调制由磁机械旋转体提供的响应磁场具有以下优点：在不增加磁机械旋转体的旋转速度的情况下，可以提供具有更高频率的磁信号，其允许设备的更准确且更容易的定位。此外，响应磁场的调制允许使用由相同的激励场激励并且因此将基本上提供相同的响应磁场的多个医学微型设备。通过应用于对于每个医学微型设备不同的调制，可以单独地区分和定位由不同医学微型设备提供的不同响应磁场。优选地，在磁机械旋转体的旋转磁性物体将激励场转换成完整的旋转运动(即磁性物体在相同方向上围绕360°的重复旋转)的实施例中提供信号调制器。例如，有利的是，为上述实施例提供包括一个旋转磁性物体和允许这种完全旋转的保持磁场发生器(例如，包括一个或多个软磁性盘的保持磁场发生器)的信号调制器。如果磁机械旋转体仅应用于定位目的，则优选的是，信号调制器是指布置在固定位置处使得提供对旋转磁性物体的响应磁场的调制的软磁性带。替代地，永磁性物体也可以被布置在固定位置处，使得提供对旋转磁性物体的响应磁场的调制。根据软磁性带或永磁性物体的位置和布置，可以针对每个磁机械旋转体单独调整调制特性，使得不同的磁机械旋转体可以通过其不同调制信号来区分。

36、优选地，信号调制器包括具有软磁材料的至少一部分。为信号调制器至少部分地提供软允许由磁机械旋转体生成的响应磁场引起的磁化和退磁的磁材料允许对所生成的响应磁场的非常有效的调制。

37、在实施例中，所述信号调制器适于使得所述医学微型设备的环境中的物理参数的变化引入所述响应磁场的调制的变化，所述响应磁场的调制的变化允许根据对所述经调制的磁场的测量来确定所述物理参数的变化。因此，在该实施例中，医学微型设备可以用作用于感测其环境中的物理参数的变化的传感器。所述物理参数可以指环境中的任何物理参数，例如温度、压力、湿度等。例如，信号调制器的一部分可以包括基于环境中水的存在而改变其特性(例如其程度)的聚合物。这样的改变允许基于磁信号的改变的调制来确定医学微型设备的环境中的湿度。此外，所述物理参数也可以是指化学参数。例如，信号调制器可以适于基于医学微型设备的环境中特定物质的存在或浓度来改变特性，其中，变化的特性导致响应磁场的调制的变化。

38、在该实施例中，壳体可以具体地适于允许将医学微型设备的环境中的物理参数的变化传递到信号调制器。例如，壳体可以被提供有由于医学微型设备的环境中的物理参数(如温度或压力)的变化而改变特性的结构，例如弹性膜。然后，信号调制器可以对壳体的这种结构的变化做出反应，例如，信号调制器可以被连接到弹性膜，使得如果医学微型设备的环境中的压力改变，则到磁机械旋转体的距离改变。然而，在其他实施例中，信号调制器可以直接对环境的变化做出反应，例如，通过例如由于信号调制器的环境中的温度变化而改变其特性中的一个或多个。

39、在实施例中，所述信号调制器适于使得所述物理参数的变化导致所述信号调制器的内部结构的变化，使得所述信号调制器的内部结构的变化引入所述响应磁场的调制的变化。例如，在优选的实施例中，物理参数是指医学微型设备的环境中的温度，并且信号调制器适于使得信号调制器的内部结构变化是指信号调制器的磁饱和根据温度的变化。在该实施例中，信号调制器可以包括至少一个软磁部件，其中，软磁部件基于物理参数而改变磁饱和。如果温度变化导致信号调制器的磁饱和的变化，则信号调制器对所生成的响应磁场的影响也根据温度而变化。因此，经调制的信号允许推断医学微型设备所经历的温度变化，例如，通过识别所生成的磁信号的调制的这种变化，或者通过利用所生成的响应磁场的电流调制与在预定温度下的校准测量期间测量的所生成的响应磁场的调制之间的比较。有利地，信号调制器包括至少一个部件，所述至少一个部件包括居里温度位于包括预期测量温度范围的预定温度范围内的软磁性材料。因此，可以基于在医学微型设备应当应用于的环境中预期的温度范围来选择被提供在信号调制器中的软磁材料。优选地，如果医学微型设备要测量人体内的温度，则软磁材料可以被选择为使得其居里温度位于36℃至41℃之间加上优选地20℃、更优选地50℃的相应容差的温度范围内，例如，在16℃至61℃之间的温度范围内。已经表明，这样的容差对温度测量的质量没有影响。因此，对于医学微型设备的期望应用，可以提供不同版本的医学微型设备。

40、在优选的实施例中，所述物理参数是指医学微型设备的环境中的温度，并且所述信号调制器适于使得信号调制器的内部结构变化是指信号调制器的剩磁根据温度的变化。而且在这种情况下，信号调制器的影响取决于温度?；谠て诘挠τ?，可以采用在剩磁与温度之间具有不同函数关系的材料。

41、在实施例中，所述信号调制器包括机械谐振器，其中，所述机械谐振器可以通过由所述磁性物体的旋转运动生成的响应磁场来激励，其中，所述机械谐振器适于使得所述物理参数的变化导致所述机械谐振器的谐振频率的变化，使得由所生成的响应磁场对所述机械谐振器的激励引入了所述响应磁场的调制依赖于所述物理参数的变化。因此，机械谐振器适于使得由磁性物体的旋转运动生成的响应磁场通常允许对机械谐振器的激励。因此，由于所生成的响应磁场和由机械谐振器在被激励时生成的磁场的叠加，机械谐振器的这种激励导致对所生成的响应磁场的调制?；敌痴衿魅缓笫视谑沟靡窖⑿蜕璞傅幕肪持械奈锢聿问谋浠贾禄敌痴衿鞯男痴衿德实谋浠?。谐振频率可以被改变为使得机械谐振器变得更易受所生成的响应磁场的影响，例如，如果在物理参数改变之前所生成的响应磁场不能实质上激励机械谐振器。然而，谐振频率也可以被改变为使得机械谐振器可以由所生成的响应磁场激励，或使得在物理参数改变之后，机械谐振器变得更不容易受到所生成的响应磁场的影响，即更不可激励。因此，优选的是，机械谐振器适于使得当物理参数位于针对医学微型设备的特定应用的物理参数的预期范围内时，机械谐振器的谐振频率对应于由旋转磁性物体生成的响应磁场的频率。

42、在优选的实施例中，所述机械谐振器包括：a)磁性部件，其适于根据磁性物体的影响来改变内部结构，以及b)波纹管，其适于提供抵抗内部结构的变化的恢复力。通常，波纹管是指可以通过改变其特性之一(例如通过弯曲、通过缩短或通过膨胀)来对力作出反应的柔性结构，其中，波纹管特性的变化然后导致抵抗波纹管的特性的这些变化而作用的恢复力。由于波纹管的特性的变化也是指机械谐振器的内部结构的变化，因此波纹管提供抵抗内部结构的这种变化的恢复力。外力(特别是由作用在机械谐振器的磁性部件上的所生成的响应磁场提供的磁力)与由波纹管提供的恢复力之间的相互作用引入机械谐振器在平衡状态附近的振荡，并且因此导致对机械谐振器的激励。然后可以例如通过引入磁性部件的变化或通过引入由波纹管提供的恢复力的变化来改变机械谐振器的谐振频率。例如，外部物理参数可以对磁性部件的磁化具有影响，从而取决于磁性物体对磁性部件的影响而导致内部结构的变化的差异。特别地，磁化的变化导致机械谐振器的谐振频率的变化。在另一示例中，由内部结构的变化引起的波纹管的特性的变化可以取决于物理参数，使得由波纹管提供的抵抗内部结构的变化的恢复力也变化，这也可以导致谐振频率的变化。

43、在优选的实施例中，所述磁性部件包括软磁性元件和通量集中器，所述软磁性元件和所述通量集中器以预定偏移且以彼此相距一定距离布置，使得所述机械谐振器的谐振频率取决于所述软磁性元件与所述通量集中器之间的距离，其中，所述波纹管适于使得基于所述物理参数的变化而改变所述软磁性元件与所述通量集中器之间的距离，其中，所述通量集中器是指软磁性材料的刚性结构，其被布置为使得它放大由所述磁性物体在所述信号调制器的位置处提供的所述响应磁场和所述场梯度。例如，波纹管可以被提供为使得压力的变化压缩或膨胀波纹管并且改变软磁部件与通量集中器之间的平衡距离。平衡距离的这种变化然后导致不同的振荡，即围绕不同平衡点的振荡，这同时导致不同的谐振频率。软磁部件和通量集中器的偏移是指通量集中器和软磁部件在垂直于软磁部件与通量集中器之间的距离的方向上彼此面对的表面之间的距离。优选地，通量集中器相对于软磁部件布置的偏移是指通量集中器面向软磁部件的表面的直径。例如，如果通量集中器面向软磁部件的表面的直径包括50μm，则偏移也可以是50μm。偏移允许将磁通量的变化(在这种情况下，磁环境的变化)更有效地转换成机械谐振器的振荡。

44、在实施例中，磁性部件包括音叉形式的软磁性材料的至少两个磁性元件，所述至少两个磁性元件被布置为使得音叉的叉头彼此面对并且使得机械谐振器的谐振频率取决于音叉的叉头之间的距离，其中，波纹管适于使得基于物理参数的变化来改变两个磁音叉之间的距离。音叉的形式是指包括两个或更多个叉头和连接两个或更多个叉头的部件的形式。因此，将磁性元件称为音叉是指其几何形式而不是其功能。磁谐振器的该实施例的功能原理类似于上面关于包括软磁部件和通量集中器的磁部件所解释的功能原理。特别地，音叉形式的两个磁性部件中的一个也可以被视为特定的通量集中器，并且另一个被视为特定的软磁部件。优选地，所述至少两个音叉被布置为使得叉头相对于垂直于叉头的方向彼此偏移预定距离。优选地，而且在该实施例中，偏移是指叉头的直径。

45、在替代实施例中，摩擦承载体可以用于测量先前指示的参数。在该实施例中，可以使用示例性的三个磁性物体。优选地，磁性物体彼此相邻放置，并且在一些实施例中，它们可以被玻璃板分开。优选地，中心磁性物体小于其他磁性物体。在示例性的非限制性实施例中，中心处的磁性物体(内部磁性物体)可以具有0.5mm的直径，并且其他磁性物体(外部磁性物体)可以具有0.63mm的直径。内部物体的直径可以在0.3mm至1mm之间变化，并且外部物体的直径可以在0.4mm至1.5mm之间变化。在操作中，振荡可以在具有高信号幅度的重复脉冲串中开始。

46、在实施例中，所述信号调制器适于使得所述物理参数的变化导致所述信号调制器的至少一些部分与所述磁性物体之间的距离的变化。例如，信号调制器可以与壳体的一部分接触或可以包括壳体的一部分，当在医学微型设备的环境中经受或多或少的压力时，壳体的一部分压缩或膨胀。此外，医学微型设备的环境中的温度可以影响例如将信号调制器附接到壳体或壳体内的一些其他结构的组件的长度，使得信号调制器和磁性物体之间的距离改变。在优选的实施例中，信号调制器包括软磁箔，其中，距离的变化导致软磁箔的磁化强度的变化。特别地，软磁性箔被布置为使得箔的平坦表面面向旋转磁性物体。优选地，软磁箔是指不对称的软磁箔，即是指在一个方向上比在垂直方向上具有更高范围的磁箔，例如，是指具有矩形形状或椭圆形形状的软磁箔。优选地，软磁性箔包括高纵横比，其中，在此背景下，高被认为是高于1:5、优选地1:7、并且更优选地1:10的纵横比。在优选的实施例中，软磁箔的退磁因子小于0.5，优选地小于0.1。例如，可以以高纵横比达到这样的退磁因子。然而，这样的小退磁因子也可以通过其他措施(如软磁材料或软磁箔的形式的其他特性的选择)来达到。在另一实施例中，信号调制器还可以包括圆柱形棒的形状，其中，在这种情况下，软磁圆柱形棒的圆形侧面向旋转磁性物体。而且在这种情况下，低于0.5，优选地低于0.1的圆柱形棒的退磁因子是有利的。在这种情况下，可以例如通过将圆柱形棒选择为使得棒的长度长于棒的直径来达到这样的小退磁因子。

47、在实施例中，所述信号调制器还包括通量集中器，所述通量集中器是指软磁性材料的刚性结构，其被布置为使得它放大由信号调制器的位置处的磁性物体提供的响应磁场和响应磁场梯度。

48、在本发明的另一方面中，提出了医学微型设备用于定位医学微型设备所附接的物体和/或用于感测医学微型设备所附接的物体的环境中的物理参数的用途。优选地，物理参数是指温度或压力，并且物体是指用于人体或动物体的设备，特别是可植入设备。在优选的实施例中，物体是指导丝或导管。在另一优选的实施例中，所述医学微型设备适于感测血压并且被提供为心脏瓣膜的一部分。此外，所述医学微型设备还可以适于是肺动脉压力传感器或者是肺动脉压力传感器的一部分。

49、在另一优选的实施例中，所述医学微型设备适于感测电离辐射作为物理参数，并且可作为辐射测量设备被植入人类或动物体内。例如，可以通过为医学微型设备提供壳体来提供医学微型设备的辐射敏感性，该壳体包括通过相应的辐射聚合并且因此导致壳体的体积变化的材料。然后可以例如通过使用如上所述的信号调制器来适配所述医学微型设备的磁机械旋转体，以基于壳体的体积变化来调制磁机械旋转体的信号。

50、在本发明的另一方面中，提出了一种用于无线地读出如上所述的医学微型设备的读取系统，其中，所述读取系统包括：a)场发生器，其用于生成磁或电磁激励场以便引起所述医学微型设备的磁机械旋转体的磁性物体的机械旋转，其中，所述磁性物体的旋转生成周期性变化的响应磁场，b)换能器，其用于感测所生成的响应磁场并将其转换成电响应信号，以及c)处理器，其器用于处理所述电响应信号。通常，场发生器可以是指可以生成预定频率的周期性变化的磁场或电磁场的场发生器?；荒芷骺梢允侵冈市斫懦∽怀煽梢员皇游缦煊π藕诺牡缌鞯囊桓龌蚨喔龃畔呷?。优选地，所述处理器适于基于所述电响应信号确定所述医学微型设备的环境中的位置和/或物理参数和/或物理参数的变化。在优选的实施例中，所述场发生器包括至少一个空心线圈，所述空心线圈适于生成在2khz和200khz之间的激励场，其中，所述换能器优选地适于感测和转换高达所述激励场的频率的两倍以上的磁信号。优选地，所述换能器包括由铜或铝制成的至少一个(优选地多于三个)空心线圈。

51、在本发明的另一方面中，提出了一种用于定位如上所述的医学微型设备和/或用于确定如上所述的医学微型设备的环境中的物理参数的方法，其中，所述方法包括：a)生成磁或电磁激励场以便引起所述医学微型设备的磁机械旋转体的磁性物体的机械旋转，其中，所述磁性物体的旋转生成周期性变化的响应磁场，b)感测所生成的响应磁场并将其转换成电响应信号，并且c)处理所述电响应信号，以基于所述电响应信号来确定所述医学微型设备的环境中的位置和/或物理参数和/或物理参数的变化。

52、在本发明的另一方面中，提出了一种计算机程序，其中，所述计算机程序包括程序代码，当所述计算机程序在控制如上面定义的读取系统的计算机上运行时，所述程序代码用于使所述读取系统分别执行如上面定义的定位方法和/或测量方法的步骤。

53、应当理解，如上所述的医学微型设备、如上所述的读取系统、如上所述的方法和如上所述的计算机程序具有特别地与从属权利要求中所限定的类似和/或相同的优选的实施例。

54、应当理解，本发明的优选的实施例也能够是独立权利要求或以上实施例与相应从属权利要求的任何组合。

55、参考下文所述的实施例，本发明的这些方面和其他方面将是显而易见的并且得到阐明。