Beschreibung

Endoskopische Vorrichtung mit Biochip-Sensor

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Durchführung mi- nimalinvasiver Maßnahmen im Inneren des Körpers eines Patienten mit wenigstens einem Sensor und/oder Aktor, wobei die Vorrichtung wenigstens ein magnetische Element aufweist, wo ^¬ durch die Vorrichtung mittels eines außerhalb des Körpers des Patienten angeordneten Magnetspulensystems im Inneren des Körpers frei navigierbar ist.

In der Medizin ist es häufig notwendig, im Innern, also im Körper eines in der Regel lebenden Menschen oder Tieres als Patienten eine medizinische Maßnahme durchzuführen, die z.B. eine Diagnose oder eine Behandlung sein kann. Zielgebiet ei ^¬ ner derartigen medizinischen Maßnahme ist oft ein Hohlorgan im betreffenden Patienten, insbesondere der Gastrointesti- naltrakt. Seit längerem werden solche medizinischen Maßnahmen mit Hilfe von Endoskopen durchgeführt, welche nicht- oder mi- nimalinvasiv von außerhalb entweder durch Körperöffnungen des Patienten oder durch kleine Einschnitte in diesen eingeführt und mechanisch gesteuert bzw. positioniert werden. Hierbei befinden sich an der Spitze eines mehr oder weniger langen biegsamen Katheters Inspektions- bzw. Manipulationsgeräte, z.B. eine Kamera, oder ein Greifer zur Ausführung einer gewünschten Tätigkeit. Weitere Geräte können in einen Arbeits ^¬ kanal des Katheters zur Spitze vorgeschoben und von dort auch wieder zurückgezogen werden. Herkömmliche Endoskope weisen hierbei verschiedene Nachteile auf, z.B. verursachen diese, wegen der indirekten Kraftübertragung auf die Katheterspitze beim Vorschub, wegen ihrer Länge und der auftretenden Reibungseffekten beim Patienten Schmerzen oder sogar Verletzungen. Ferner können entfernt liegende innere Organe nur schwer oder gar nicht erreicht werden.

Zur katheterfreien bzw. schlauchlosen Endoskopie sind deshalb seit einigen Jahren z.B. Videokapseln bekannt, welche der Pa-

tient schluckt. Die Videokapsel bewegt sich aufgrund der Pe ^¬ ristaltik durch den Verdauungstrakt des Patienten und nimmt hierbei eine Reihe von Videobildern auf. Diese werden nach außen übertragen und in einem Rekorder gespeichert. Die Aus- richtung der Kapsel und damit die Blickrichtung der Videobil ^¬ der sowie die Verweildauer im Körper des Patienten sind hierbei zufällig. Außer der Bildaufnahme hat die Kapsel keine ak ^¬ tive Funktionalität. Diagnosefunktionen, wie gezielte Be ^¬ trachtung, Reinigung, Biopsien sind ebenso wenig möglich wie gezielte Behandlungen im Innern des Patienten. Eine gezielte Diagnose bzw. Befundung ist mit dieser Technik nicht durchführbar .

Aus der DE 101 42 253 Cl ist eine Endoskopie-Kapsel bekannt, die mit einem Magneten ausgestattet ist und sich durch ein von einem externen Magnetsystem erzeugten Gradientenfeld ferngesteuert bewegen lässt.

In der DE 103 40 925 B3 ist ein Magnetspulensystem detail- liert beschrieben, das erforderlich ist, um die magnetische Endoskopie-Kapsel durch Hohlorgane eines Patienten mittels magnetischer, berührungsfreier Kraftübertragung zu bewegen. Die Kraftübertragung erfolgt hierbei also gezielt, berüh ^¬ rungslos und von außen kontrolliert. Diese Endoskopie-Kap- sein, auch Endoroboter genannt, weisen Funktionalitäten eines herkömmlichen Endoskops auf, z.B. Videoaufnahme, Biopsie, Me ^¬ dikamentengabe etc. Mit einem solchen Endoroboter kann eine medizinische Maßnahme autark, d.h. kabellos bzw. katheterfrei durchgeführt werden.

In der nicht vorveröffentlichten Anmeldung 10 2005 032 368 wird allerdings auch ein Endoroboter beschrieben, der mit einem hochflexiblen Schlauch verbunden ist und diesen auf seinem Weg durch das Hohlorgan hinter sich herzieht und über den Versorgungsaufgaben, wie beispielsweise die Zufuhr von flüssigen oder gasförmigen Betriebs- oder Arbeitsmitteln erfolgen kann oder welcher zur Energiezufuhr genutzt werden kann.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung der vorgenannten Art .

Die Bio- und Gentechnologie hat in den letzten Jahren zuneh- mend an Bedeutung gewonnen. Eine Grundaufgabe in der Bio- und Gentechnologie ist der Nachweis von biologischen Molekülen wie DNA (Desoxyribonukleinsäure) oder RNA (Ribonukleinsäure) , Proteinen, Polypeptide. Insbesondere Moleküle, in denen Erb ^¬ gutinformation kodiert ist, sind für viele medizinische An- Wendungen von großem Interesse. Durch ihren Nachweis, beispielsweise in einer Blutprobe eines Patienten, können Krankheiterreger nachgewiesen werden. Dies erleichtert die Diagnose für den Arzt erheblich. Auch bei der Behandlung von Tumorerkrankungen können genetische Tests die Suche nach einer optimalen Behandlung erleichtern. Während solche Untersuchungen bislang in Großlabors durchgeführt worden sind, werden in Zukunft Biochip-Sensoren die Diagnosetechnik weiter verfeinern, beschleunigen und in die Praxis des behandelnden Arztes oder in den Hausbereich des Patienten verlagern. Biochip-Sen- soren sind allgemein bekannt, als sehr kleine Probenträger aus Glas, Kunststoff oder Silizium, auf denen gleichzeitig hunderte bis tausende biochemischen Reaktionen ablaufen können. Auch eine Auswertung dieser Reaktionen auf dem Biochip- Sensor ist heute bereits möglich. Hinsichtlich ihrer Funkti- onsweise, insbesondere ihrer Auswerteverfahren lassen sich Biochip-Sensoren grob in optische und elektrische Biochip- Sensoren unterteilen, obwohl die Grundidee aller Biochip-Sensoren identisch ist. Auf dem Probenträger werden beispielsweise über fotolithographische Verfahren oder Mikrodispension so genannte Sonden oder Fängermoleküle aufgetragen und immo ^¬ bilisiert, d.h. an der Oberfläche des Biochip-Sensor dauerhaft fixiert. Wird eine zu untersuchende Probe nunmehr mit den immobilisierten Fängermolekülen in Wirkkontakt gebracht, so hybridisieren - zu den Sonden komplementäre - Moleküle, d.h. gemäß der Hybridisierungsregeln werden spezifische Moleküle an die Sonden gebunden. Die gebundenen Moleküle werden durch verschiedene Nachweisverfahren identifiziert. In einer weit verbreiteten Methode werden die Bindungen mit Hilfe ei-

nes Fluoreszenzfarbstoffes sichtbar gemacht. In anderen Nach ^¬ weisverfahren, in denen man beispielsweise ein bestimmtes vorher bekanntes Molekül nachweisen möchte, werden die gebundenen Moleküle beispielsweise mit Enzymen beaufschlagt, die eine Aufspaltung oder Umwandlung bestimmter Moleküle bewirken und damit zu Veränderungen von Messgrößen beitragen (z.B. änderung des pH-Wertes) .

Karzinome, insbesondere Karzinome des Dickdarms werden heute in relativ spätem Stadium diagnostiziert. Nicht polypenartig in das Darmlumen hervortretende Neoplasien sind nur schwer mit etablierten Verfahren zu diagnostizieren. Zu allgemein bekannten in-vitro Methoden der Diagnostik, kommen seit jüngster Zeit auch bildgebende Verfahren zur in-vivo Diagnos- tik von molekularen Veränderungen. Dabei werden neue Reagenzien und Methoden entwickelt, die krankheitsassoziierte mole ^¬ kulare Veränderungen quasi in-vivo diagnostizieren. Basis dieser Technik bilden die entwickelten modernen Bildgebungs- techniken und die mit spezifisch molekularen Zielstrukturen interagierenden Kontrastmittel, also die molekularen Sonden. Die Entwicklung molekularer Sonden wird es zukünftig ermöglichen, neoplastische Veränderung in einem frühen Stadium der Tumorgenese zu detektieren, wobei der übergang von entarteten und reversiblen Zuständen jedoch fließend sein kann. Damit muss also eine invasive Entfernung früher Neoplasien gegen das Risiko einer Intervention abgeglichen werden. Minimalin- vasive Verfahren bieten sich hier zwar an, da eine Resektion weitestgehend ohne das Risiko einer Komplikation vorgenommen werden kann, dennoch sind unnötige Eingriffe stets zu vermei- den. Damit gilt es den richtigen Zeitpunkt eines Eingriffs zu bestimmen. Dies ist mit den vorgenannten Verfahren nur eingeschränkt möglich, eine überwachung der Entwicklung nach sehr frühzeitiger Erkennung wäre wünschenswert.

Es ist bekannt, dass verschiedene Patienten auch unterschied ^¬ liche Reaktionen auf ein Medikament zeigen, die auf so ge ^¬ nannten genetischen Prädispositionen zurückzuführen sind. Demnach wird auch für die Entwicklung neuer Therapeutika und

zur routinemäßigen überwachung von pharmakologischen Therapien eine Technik gesucht, die biochemische Veränderungen im Körper auch über einen längeren Zeitraum zu überwachen gestattet .

Im Stand der Technik werden Coloncarcinoma durch Spiegelung des Dickdarms mittels flexiblen Endoskopen detektiert, wobei dies unzureichend ist, da nur anatomisch ausgeprägte Patholo ^¬ gien erkannt werden können. Die vorgenannten bildgebenden Verfahren beispielsweise mittels MR können theoretisch auch molekulare und damit frühzeitige änderungen detektieren, al ^¬ lerdings sind solche Ansätze rein diagnostisch und ermögli ^¬ chen keine Resektion im gleichen Arbeitsgang. Gleichzeitig sind solche Verfahren wegen des Einsatzes teurer Apparate kostenintensiv und können als Vorsorgeuntersuchung nicht flächendeckend angewendet werden. Eine ökonomisch vernünftige Prävention ist somit nicht möglich.

Die DE 10 2005 006 877 schlägt ein System und ein Verfahren vor, bei dem molekulare Sonden, beispielsweise ein tumorspe ^¬ zifisches Kontrastmittel, verabreicht werden, durch dass eine Identifizierung eines Tumors ermöglicht wird. Gleichzeitig werden verschiedene Behandlungsverfahren, beispielsweise die Fototherapie, die Schallwellentherapie u. a. vorgeschlagen. Die Erkennung und Behandlung von molekularen Veränderungen in einem sehr frühen Stadium, einschließlich der Möglichkeit der überwachung über einen längeren Zeitraum wird in dieser Schrift nicht behandelt.

Es ist demnach Aufgabe der Erfindung eine Vorrichtung anzugeben, die es erlaubt, vergleichsweise kostengünstig eine umfangreiche und ortsbezogene molekulare Diagnose und Inter ^¬ ventionsmöglichkeit im Innern des Körpers anzubieten. Es ist ferner Aufgabe der Erfindung die Wirksamkeit bestimmter phar- makologischen Therapien und molekularer Diagnosen zu überwachen .

Die Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung der eingangs genannten Art, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Vor ^¬ richtung wenigstens einen Biochip-Sensor mit Fängermolekülen zum Nachweis biologischer Moleküle in Proben aufweist und dem Biochip-Sensor wenigstens eine innerhalb der Vorrichtung angeordnete Aufbereitungs- und Analyseeinheit zur optischen oder elektrischen Auswertung der Proben zugeordnet ist. Vorzugsweise wird der Biochip-Sensor im Kopfbereich, d.h. an der Spitze der im Innern des Körpers bewegbaren Vorrichtung loka- lisiert sein. Diese endoskopische Vorrichtung gestattet eine relativ kostengünstige Untersuchung durch den behandelnden Arzt ohne teure Apparatemedizin. Der Biochip-Sensor kann entlang eines Hohlorgans in Abhängigkeit der Ausgestaltung der Vorrichtung gut positioniert werden. Damit wird der Biochip- Sensor mit seiner Aufbereitsungs- und Analyseeinheit direkt zum Ort der Pathologie gebracht und es können umfassende Test durchgeführt werden. Die gewonnenen Informationen sind somit sehr spezielle Informationen zum Ort der Pathologie (z.B. Rezeptorstatus, Antigenexpression, Enzymaktivitäten usw.) über den integrierten Biochip-Sensor können vergleichsweise schnell umfangreiche molekulare Untersuchungen durchgeführt werden. Wichtig in diesem Zusammenhang ist es, dass nunmehr mehrere auszuwertende Parameter parallel erfasst werden kön ^¬ nen. Diese Untersuchungen können relativ aufwandsarm wieder- holt werden, um so die Erhebung von Daten auch über einen längeren Zeitraum durchzuführen. Ferner kann durch eine Interventionseinheit ggf. im gleichen Arbeitsschritt therapiert werden. Der verwendete Biochip-Sensor soll zum Nachweis biologischer Moleküle verwendet werden und dabei mit Fängermole- külen immobilisiert werden, die nach dem Schlüssel-Schloss- Prinzip hybridisieren. Solche Fängermoleküle können beispielsweise Oligonukleotide, Proteine, Polypeptide oder PoIy- sacharide darstellen. Alternativ können auch synthetische Bindemoleküle (Affibodies) , Viren, oder Bakterien als Fänger- moleküle aufgebracht werden. Des Weiteren ist dem Biochip- Sensor wenigstens eine Aufbereitungs- und Analyseeinheit zu ^¬ geordnet, die vorzugsweise in direkter räumlicher Kopplung zum Biochip-Sensor steht. Durch die Aufbereitungs- und Analy-

seeinheit sollen entweder optische Auswertungen oder auch elektrische Auswertungen der Proben möglich sein. Für ein optisches Detektionsverfahren verfügt die Einheit zur Aufberei ^¬ tung und Analyse der Proben typischer Weise über eine Viel- zahl von mechanischen und fluidischen Komponenten. Diese Komponenten sorgen für den Transport der flüssigen Proben, entweder über Pumpen oder durch die Kapillarwirkung in den dünnen Kanälen. über fluidische Schnittstellen werden diese mit Reagenzien vermengt, beispielsweise mit einem Fluoreszenz- farbstoff oder mit Reagenzien für eine biolumineszente Reak ^¬ tion markiert und dem Biochip-Sensor zugeführt. Die Bindung bestimmter Moleküle auf dem Biochip-Sensor wird mittels des Fluoreszenzfarbstoffs sichtbar gemacht. Dazu ist ggf. in meh ^¬ reren Waschschritten restlicher Farbstoff aus der Probe zu entfernen. Die Aufbereitungs- und Analyseeinheit soll eben ^¬ falls die notwendigen optischen Belichtungs- und Auswerteeinheit umfassen. Es ist auch denkbar, dass eine Aufbereitungs ^¬ und Analyseeinheit mehrere Biochip-Sensoren versorgen kann und dass die Ansteuerung der Reaktionsoberflächen der Bio- chip-Sensoren dann über Mikrofluidiksysteme und Ventilsteue ^¬ rungen realisiert werden. In einem solchen Fall können beispielsweise mehrere Biochip-Sensoren in einem Array neben der Aufbereitungs- und Analyseeinheit angeordnet sein. In anderer Variante umfasst die Aufbereitungs- und Analyseeinheit elekt- rische Messsysteme. Bei solchen Messsystemen werden änderungen von in der Regel physikalischen oder chemischen Größen detektiert und analysiert. Beispielhaft kann hier die Messung der änderung des ph-Wertes an der Chipoberfläche und zwar als änderung der elektrischen Potentialdifferenz vor Gabe eines Reagenz (Enzyms) und nach seiner Verabreichung genannt werden. Andere Verfahren detektieren Massenänderungen über so genannte Mikrowaagen durch Detektierung der sich mit Anlagerung von Substanzen an den Fängermolekülen ändernden Resonanzfrequenzen. Ferner sind Verfahren bekannt, die auf Wech- selwirkung zwischen einem an der Substratoberfläche austretenden Evaneszentfeld und den Molekülen, die an der Substrat ^¬ oberfläche binden basieren. Wiederum andere Verfahren messen die änderung der elektrischen Ladung des Biochip-Sensors.

Vorteilhafter Weise kann durch die Integration der Aufberei- tungs- und Analyseeinheit im Kopf der endoskopischen Vorrich ^¬ tung eine schnelle Auswertung von Proben noch während der Invasion ermöglicht werden. Insofern wäre es denkbar direkt auf die Probenergebnisse zu reagieren. Wenn eine solche Vorrich ^¬ tung als Endoskopie-Kapsel im Innern des Körpers in einem Hohlorgan über von außen beeinflussbare Magnetfelder frei navigierbar ist, werden die Vorteile der Erfindung besonders deutlich. Eine solche Kapsel kann die vorbeschriebenen Analy- sen relativ selbstständig ausführen, ohne den Patienten besonders zu belasten.

In einer bevorzugten Variante ist die Kontaktierung der Fängermoleküle mit den zu untersuchenden oder nachzuweisenden biologischen Molekülen durch Abdeckmittel steuerbar. Erfindungsgemäß sind also i. d. R. mechanische Abdeckmittel vorge ^¬ sehen, die eine sofortige Kontaktierung der sensitiven Fläche des Biochip-Sensors verhindern sollen. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass vorab eine genaue Positionierung der en- doskopischen Vorrichtung möglich ist und eine Kontaminierung der Fängermoleküle erst an der gewünschten Position stattfindet. In diesem Zusammenhang sind neben rigiden mechanischen Abdeckmitteln auch beispielsweise solche Abdeckmittel um- fasst, die sich selbstständig nach einer gewissen Zeit im Körper auflösen und auf diese Weise die Kontaktierungsmög- lichkeit der Oberfläche des Biochip-Sensors freigeben.

In einer weiteren Variante erfolgen die Steuerung der Abdeckmittel und damit die Steuerung der Kontaktierung der Fänger- moleküle von außen, d.h. von außerhalb des Körpers. Dabei sollen von außen die Abdeckmittel derart manipulierbar sein, dass eine Freigabe der Oberfläche des Biochip-Sensors möglich wird. Eine solche Manipulation oder auch Steuerung der Abdeckmittel kann relativ einfach durch äußere Magnetfelder oder funkgesteuerte Schalteinrichtungen erfolgen. In anderen Fällen kann die Manipulation der Abdeckmittel auch über die Absonderung von bestimmten Substanzen erfolgen, die eine Auflösung der Abdeckmittel zur Folge haben. In einem weiteren

Fall kann beispielsweise das Abdeckmittel einer einfachen von außen kontrollierten und gesteuerten Wärmebehandlung ausgesetzt sein und auf Grund dieser Behandlung die Kontaktierung des Biochips freigeben.

In einer weiteren Fortbildung der Erfindung weist die Vorrichtung ein Magazin auf, welches eine Anzahl Biochip-Senso ^¬ ren mit gleicher Charakteristik der Fängermoleküle beinhaltet. Es ist bekannt, dass Biochip-Sensoren auf ihrer Oberflä- che mehrere hundert so genannter Spots oder Positionen mit einem Durchmesser von ca. 100 μm aufweisen, jeder Spot eine großen Anzahl von Fängermolekülen umfasst und in diesem Spot jeweils ein Test absolviert wird. Für die Durchführung mehre ^¬ rer Testreihen, insbesondere wenn diese über einen längeren Zeitraum hinweg durchgeführt werden sollen, ist es wünschens ^¬ wert mehrere identische Biochip-Sensoren zur Verfügung zu haben, d.h. mehrere Biochip-Sensoren mit identischer Charakteristik der immobilisierten Fängermoleküle. Diese Biochip-Sensoren sollen erfindungsgemäß in einem Magazin, d.h. einem Aufbewahrungsbehältnis angeordnet sein und von dort aus ein ^¬ zeln in eine Kontaktierungs-, Mess- oder Analyseposition verbracht werden können. Der Aufbau des Magazins und die Anord ^¬ nung der Biochip-Sensoren im Magazin können unterschiedlich sein. In einer Ausführungsform sind die Biochip-Sensoren bei- spielsweise hintereinander in einer stapeiförmigen Anordnung, ähnlich einem Waffenmagazin angeordnet, in einer anderen Anordnung können die Biochip-Sensoren in Reihe auf einem flexible Träger, ähnlich einer Zuführeinrichtung von Bauelementen für einen Bestückungsautomat sein. Die Anzahl der im Ma- gazin angeordneten Biochip-Sensoren richtet sich nach dem

Einsatzfall und nach der Größe der Chips. In einer weiteren Ausprägung können ggf. Teile der Aufbereitungs- und Analyse ^¬ einheit mit dem Biochip-Sensor verbunden und ebenfalls im Magazin untergebracht sein. Auf diese Weise ist es möglich, vergleichende Messreihen aufzunehmen. In dieser vorgeschlagenen Variante der Erfindung soll die Vorrichtung also mehrere - der Charakteristik nach identische - Biochip-Sensoren innerhalb dieses Aufbewahrungsmagazins aufweisen, wobei die Zu-

führung der Biochip-Sensoren in die Analyseposition entweder automatisch durch Zeitsteuerung erfolgt oder wiederum von außen steuerbar erfolgen soll. Durch die vorgeschlagene Maga ^¬ zintechnik, ist es außerdem möglich die Biochip-Sensoren hin- sichtlich ihrer Größe an den vorgeschlagenen Einsatz im Körper, insbesondere an den Einsatz im Hohlorgan anzupassen. Es können beispielsweise über zwei oder mehrere Biochip-Sensoren kleinerer Oberfläche genauso viele Tests absolviert werden, wie auf einem Chip größere Fläche und durch eine reihenför- mige Anordnung der Sensoren wird eine Anordnung erreicht, die der natürlichen Längenausdehnung des Hohlorgans entspricht und somit auf diesen Einsatzfall abgestimmt ist.

In einer weiteren Ausführungsform ist die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet, dass sie ein Magazin aufweist, welches eine Anzahl Biochip-Sensoren mit unterschiedlicher Charakteristik der Fängermoleküle beinhaltet. Das Magazin selbst ist iden ^¬ tisch mit den vorgenannten Ausführungsformen. Diese Variante ist vorteilhaft dort eingesetzt, wo eine größere Anzahl ver- schiedenster Tests ermöglicht werden sollen. Da die Chipoberfläche immer mit bestimmten Fängermolekülen immobilisiert ist und damit lediglich auf eine begrenzte Anzahl von Substanzen getestet werden kann, ist es von Vorteil das vorgenannte Ma ^¬ gazin wie vorgeschlagen zu bestücken. Dies gilt umso mehr, als dass wegen des eingeschränkten Platzbedarfs für die An ^¬ wendung im Inneren des Körpers, insbesondere im Inneren eines Hohlorgans, eine Verkleinerung der Substratfläche notwendig ist. In diesem Fall wird eine Anordnung in Längsrichtung der im Körper beweglichen Vorrichtung vorgeschlagen.

In einer weiteren Fortbildung der Erfindung verfügt die Vorrichtung über wenigstens ein Depot, in das chemische oder biologische Substanzen einlagerbar sind. Insbesondere in der Aufbereitungs- und Analyseeinheit werden Substanzen oder Rea- genzien benötigt, wie beispielsweise bei Aufbereitung einer Probe durch eine Lyse oder bei der Analyse der Probe selbst beispielsweise durch Enzymgaben. Ferner wird für einige Auf-

bereitungsschritte Wasser benötigt, welches ebenfalls über solche Depots zur Verfügung gestellt werden kann.

In einer Variante sind die im Depot eingelagerten Substanzen auch in den Körper einleitbar. Dies kann insbesondere dann von Vorteil sein, wenn beispielsweise der Ort der Untersu ^¬ chung noch gar nicht feststeht, oder es nicht sicher ist ob überhaupt eine nähere Untersuchung stattfinden soll. In einigen Fällen soll nämlich die erfindungsgemäße endoskopische Vorrichtung zunächst dazu benutzt werden mit einer spezifischen molekularen Sonde, d.h. einem Kontrastmittel bestimmte Stellen ggf. bereits Verdachtsstellen zu markieren, um beispielsweise Neoplasien zu erkennen. In diesen Fall wird bevorzugt eine fluoreszenzoptische Substanz verwendet. In ande- ren Fällen wiederum kann das Kontrastmittel bereits anderwei ^¬ tig verabreicht worden sein, um größere Bereiche zu markie ^¬ ren. In diesem Fall kann hier über die endoskopische Vorrichtung jedoch eine neuerliche Gabe an bestimmten Orten die detaillierte Diagnose unterstützen. Die Gabe der Substanzen er- folgt entweder über Injektionsnadeln einer Injektionseinheit oder über Auslasskanäle an der Mantelfläche der Vorrichtung, die in der Lage sind Substanzen abzusondern.

Die Steuerung dieser Injektionseinheit soll vorteilhafter Weise ebenfalls von außen möglich sein. Dies kann beispiels ^¬ weise durch von außen steuerbaren Magnetfeldern, über funkgesteuerte oder im einfachsten Fall über mechanische Auslö ^¬ sungseinrichtungen erfolgen. Die feine Positionierung der endoskopischen Vorrichtung erfolgt i. d. R. auf Sicht über die bekannten optischen Sensoren dieser Vorrichtungen. Auf diese Weise ist eine kontrollierte Abgabe der Substanzen möglich.

In weiteren Varianten der Erfindung besitzt die Vorrichtung einen flexiblen Versorgungskanal, der nach außen geführt ist und auf diese Weise eine Verbindung der im Inneren des Körpers bewegbaren endoskopischen Vorrichtung nach außen darstellt. über diesen Versorgungskanal, der für den jeweiligen Einsatzfall ausgestaltet ist und mehrere Teilkanäle umfassen

kann, besteht die Möglichkeit jedweder Versorgung. So ist die Versorgung mit Licht, die Versorgung mit Energie oder auch die Versorgung mit biologischen oder chemischen Substanzen oder mit Wasser möglich. Dabei muss nicht jeder Versorgungs- kanal alle Versorgungsarten unterstützen, es soll vielmehr eine Anpassung an den spezifischen Versorgungsfall möglich sein .

In bevorzugter Ausführungsform ist der Versorgungskanal mit den Depots verbunden und diese damit über den Versorgungska ^¬ nal versorgbar. Die Depots sind so wieder auffüllbar. Für den Fall, dass es zu keiner Verunreinigung von Substanzen durch Transport im selben Versorgungskanal kommen darf, wird der Versorgungskanal vorteilhafter Weise auch über mehrere paral- lele und von einander getrennte Versorgungsröhren verfügen.

Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel ist der Versorgungs ^¬ kanal derart mit der Vorrichtung verbunden, dass über den Kanal auch eine direkte Einleitung von biologischen oder chemi- sehen Substanzen in das Innere des Körpers möglich ist. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn beispielsweise mole ^¬ kulare Sonden, also Kontrastmittel eingeleitet werden sollen, die, wie bereits erwähnt, das Markieren beispielsweise von Neoplasien ermöglichen sollen. Vorteil dieser Ausführungsform ist es, dass immer die erforderlichen Mengen von Kontrastmitteln zur Verfügung stehen und gezielt verabreicht werden können .

Eine weitere bevorzugte Fortbildung der Erfindung ergibt sich dann, wenn über den Versorgungskanal Licht einer Anregungs ^¬ wellenlänge zur Lumineszenzanregung der molekularen Sonden einkoppelbar ist und dieses Licht eine flächige Illumination eines Hohlorgans ermöglicht. Das verabreichte Kontrastmittel wird über die Einleitung von Licht bestimmter Wellenlänge an- geregt und beginnt zu fluoreszieren. Dazu muss das gesamte

Hohlorgan beispielsweise der Darm mit Licht der Anregungswel ^¬ lenlänge belichtet werden. Der Versorgungskanal weist zu die ^¬ sem Zweck wenigstens einen Lichtleiter auf und das äußere

Ende des Lichtleiters wird mit einer externen Lichtquelle verbunden. Die endoskopische Vorrichtung ist derart ausge ^¬ prägt, dass über transparente Lichtaustrittsöffnungen eine Lichtabstrahlung auf die Wand des Hohlorgans gewährleistet ist. Dabei können die Lichtaustrittsöffnungen über den gesamten Umfang der Mantelfläche der Vorrichtung verteilt sein und somit eine Lichtabstrahlung um 360° gewährleisten. In anderer Ausführung ist auch eine Lichtabstrahlung zusätzlich nach vorn oder hinten vorgesehen. In wiederum einem anderen Fall mag eine alleinige Lichtabstrahlung nach vorn oder hinten ausreichend sein. i. d. R. wird die Illuminationswirkung durch eine überlagerte Bewegung der Vorrichtung im Hohlorgan unterstützt werden.

In konsequente Weiterentwicklung der Erfindung verfügt die Vorrichtung über eine Stereooptik. Durch diese Stereooptik, welche vorteilhaft durch CCD Kameras realisiert ist, wird eine Anreicherung der moleklaren Sonden in der pathologischen Darmwand erkannt und lokalisiert. Dazu werden die Bilder nach außen übertragen und auf einer Anzeigeeinheit dargestellt.

Die Erkennung von pathologischen Veränderungen kann softwareunterstützt mittels geeigneter Bilderkennungssoftware erfol ^¬ gen oder die aufgenommenen Bilder werden lediglich zur überwachung durch den Arzt auf der Anzeigeeinheit dargestellt. Eine softwareunterstützte Auswertung kann bereits innerhalb des Körpers erfolgen, zumindest wäre hier eine Vorverarbei ^¬ tung möglich. Die endoskopische Vorrichtung wird zur optischen Abtastung entlang des Hohlorgans fortbewegt. Ist eine Anreichung von Kontrastmittel erkannt, kann die genaue Posi- tion der pathologischen Stelle über die Position des Kamerasensors selbst ermittelt und beispielsweise über Funk nach außen gesendet werden. Auf diese Weise können also neoplasti ^¬ sche Veränderungen bereits in einem sehr frühen Stadium diagnostiziert werden.

In einer weiteren Variante, weist die Vorrichtung Mittel zur Gewebeentnahme auf. Dies ist besonders dann zweckmäßig, wenn aufgrund der vorgenannten Untersuchungen eine pathologische

Auffälligkeit diagnostiziert und lokalisiert worden ist. Das Mittel zur Gewebeentnahme kann eine integrierte Biopsieein- richtung, beispielsweise eine Kapillare sein, die in die Stelle der zuvor lokalisierten pathologischen Auffälligkeit injiziert wird, um die Gewebeprobe zu entnehmen. Der Antrieb der Biopsieeinrichtung erfolgt beispielsweise mittels eines Treibmittelsatzes, welcher für die erforderliche Kraftüber ^¬ tragung sorgt.

Die entnommene Gewebeprobe wird nunmehr mittels des integ ^¬ rierten Biochip-Sensors weiter analysiert. Dazu wird die Ka ^¬ pillare der Biopsieeinrichtung über eine geeignete Schnitt ^¬ stelle der Aufbereitungs- und Analyseeinheit zugeführt, wel ^¬ che dann die Probe einem Biochip-Sensor zur Verfügung stellt. Dabei kommen generell die bekannten optischen oder elektrischen Analyseverfahren zur Anwendung.

In einer weiteren Variante ist die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet, dass sie über wenigstens eine Interventionsein- heit verfügt, die auf einer Laserstrahlungs- oder einer ther ^¬ mischer Strahlungsquelle basiert. Eine derart ausgestaltete Interventionseinheit kann eingesetzt werden, um beispiels ^¬ weise eine zuvor erkannte pathologische Veränderung, dessen pathologischer Befund bioanalytisch bestätigt worden ist, zu behandeln. Da Energieversorgung für derartige Interventionseinheiten erfolgt beispielsweise induktiv oder über den Versorgungskanal. Damit kann über die Interventionseinheit bei Patienten mit erhöhtem Karzinomrisiko des Kolon der Darm mi- nimalinvasiv saniert werden. Neoplastische Entartungen werden im Frühstadium erkannt und gezielt präventiv entfernt, wobei die Anwendung selbstverständlich nicht auf den Darmbereich beschränkt bleibt.

Mit der weiter vorgeschlagen Verankerungsmöglichkeit der er- findungsgemäßen Endoskopie-Kapsel im Gewebe des Patienten ist die Kapsel in der Lage ihre Position auch ohne Einwirkung des äußeren Magnetfeldes zu halten. In einem solchen Fall wäre es sogar denkbar, dass der Patient lediglich zur Neupositionie-

rungen der Kapsel in ein externes Magnetspulensystem verlagert werden muss. In diesem Falle könnten mehrere Patienten quasi parallel behandelt werden, ohne ständig das Magnetspu ^¬ lensystem zu beanspruchen.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbei ^¬ spielen näher erläutert. Darin zeigen:

FIG 1 eine Prinzipskizze einer erfindungsgemäßen endoskopischen Vorrichtung in Ausprägung einer En- doskopiekapsel in einer Seitenansicht.

FIG 2 eine Prinzipskizze der endoskopischen Vorrichtung gemäß FIG 1 mit Versorgungskanal

FIG 3 eine Prinzipskizze der in FIG 2 dargestellten endo ^¬ skopischen Vorrichtung in einer gegenüber FIG 2 um 90° gedrehten Seitenansicht.

FIG 4 eine Prinzipskizze eines Magazins zur Bereitstel ^¬ lung von Biochip-Sensoren in Seitenansicht

FIG 5 eine Prinzipskizze eines Magazins zur Bereitstel ^¬ lung von Biochip-Sensoren in Frontansicht

FIG 6 eine Prinzipskizze eines Magazins zur Bereitstel ^¬ lung von Biochip-Sensoren in Frontansicht bei Wechsel des Abdeckmittels

FIG 7 eine Prinzipskizze eines weiteren Magazins zur Be ^¬ reitstellung von Biochip-Sensoren

FIG 1 zeigt die erfindungsgemäße endoskopische Vorrichtung in der Ausprägung einer magnetisch über ein äußeres Magnetfeld navigierbaren Endoskopie-Kapsel . Die Vorrichtung 1 ist einge- passt in das Gehäuse 2 in dem ein magnetisches Element 3 in ^¬ tegriert ist. Bei dem magnetischen Element 3 handelt es sich z.B. um einen Permanentmagneten, ein in einem Magnetfeld auf-

magnetisierbares weichmagnetisches Element oder um eine elektronische Spule. Das magnetische Element 3 steht in Wech ^¬ selwirkung mit Navigationsmagnetfeldern, die über ein nicht dargestelltes externes Magnetspulensystem erzeugt werden, so dass die im Patientenkörper aufgenommene Vorrichtung 1 von außen gesteuert und bewegt werden kann. In das längliche, zy ^¬ lindrische und einen Durchmesser von ca. 10 mm bis 15 mm auf ^¬ weisende Gehäuse 2 ist ferner eine Steuerungseinrichtung 4 in Form eines MikroControllers integriert. Die Steuerungsein- richtung 4 übernimmt sämtliche Steuerungsaufgaben betreffend die Funktionseinrichtungen der endoskopischen Vorrichtung 1 die nachfolgend näher beschrieben werden. Auf Datenleitungen von und zur Steuereinrichtung 4 wurde aus Gründen der übersichtlichkeit verzichtet. Die im Körper bewegbare endoskopi- sehe Vorrichtung 1 weist zwei Kameras 5, 6 mit Aufnahmerich ^¬ tung in Längsrichtung der Vorrichtung 1 auf. Die Kameras sind soweit voneinander beabstandet, dass stereoskopische Aufnah ^¬ men möglich sind. Die Kameras 5, 6 sind mit den Sendeeinhei ^¬ ten 7, 8 verbunden. Die Sendeeinheiten 7, 8 sind in der Lage über eine nicht dargestellte Antenne, die durch die Kameras 5, 6 aufgenommenen Bilder an eine nicht näher dargestellte Empfangseinheit der endoskopischen Vorrichtung außerhalb des Körpers zu senden. Die Leuchteinrichtungen 9, 10, die vorzugsweise mit LED ausgestattet sind, ermöglichen das Aus- leuchten des Aufnahmefeldes der Kamera 5, 6. Zwischen den Ka ^¬ meras 5, 6 befinden sich eine Biopsieeinrichtung 11 und eine Injektionseinrichtung 12. Die Biopsieeinrichtung 11 weist einen Greifer 13 auf, der über eine Treibeinrichtung 14 ausgelöst werden kann und somit in der Lage ist, in das Gewebe des Patienten einzugreifen. über den Greifer 13 ist es möglich eine Verankerung der endoskopischen Vorrichtung 1 vorzunehmen. Ferner ist es möglich Gewebeproben aus der Innenwand des zu untersuchenden Hohlorgans zu entnehmen. Die Biopsieeinrichtung 11 wird durch die Steuereinheit 4 ausgelöst. Sepa- riert von der Biopsieeinrichtung 11 und in einem eigenen Kanal operierend, befindet sich die Injektionseinrichtung 12. Die Injektionseinrichtung 12 weist eine Injektionsnadel 15 auf, die in der Lage ist, ggf. in das Gewebe des Patienten

einzudringen und dort Injektionen vorzunehmen. Zu diesem Zweck ist die Injektionseinrichtung 12 über einen Kanal 27 mit einem Depot 19, 20 verbunden. Die Injektionseinrichtung 12 ist ebenfalls in der Lage Körperflüssigkeiten ggf. direkt aus dem Gewebe aufzunehmen. Zu diesem Zweck muss die Injekti ^¬ onsnadel nicht unbedingt ihren Aufnahmekanal verlassen. Es ist dies jedoch möglich. Die aufgenommenen Flüssigkeiten können über einen Kanal 28 einer Aufbereitungs- und Analyseeinheit 17 zugeführt werden. Die Aufbereitungs- und Analyseein- heit 17 ist in der Lage die entnommene Probe derart aufzube ^¬ reiten, dass sie einem Biochip-Sensor 18 zugeführt werden kann. Die Aufbereitungs- und Analyseeinheit 17 ist ferner mit den Depots 19, 20 verbunden. In diesen Depots befinden sich biologische oder chemische Substanzen, die zur Aufbereitung und Analyse der Probe notwendig sind. Ferner sind die Depots 19, 20 über die Kanäle 21, 22 direkt nach außen verbunden, somit ist die endoskopischen Vorrichtung 1 in der Lage, bestimmte biologische oder chemische Substanzen über die Kanäle 21, 22 in den Körper des Patienten einzuleiten. Gemäß dem in FIG 1 dargestellten Ausführungsbeispiel sind mehrere Biochip- Sensoren 18 in einem Magazin 23 gelagert. Die Biochip-Senso ^¬ ren 18 sind über die Abdeckmittel 24 inaktiv und werden mit Ablösung der Abdeckmittel 24 aktiviert. Im Analysebereich 25 der Aufbereitungs- und Analyseeinheit 17 erfolgt die Auswer- tung des Biochipsensors 18. Dazu kann der Analysebereich 25 in den Verbrauchsmaterialentank 26 entleert und gesäubert werden .

FIG 2 zeigt, dass sich in einer optionalen Ausführung die De- pots 19 und 20 sowie der Verbrauchsmaterialientank 25 an einen externen Versorgungskanal 26 anschließen lassen. über diesen Kanal 26 können die Depots 19 und 20 mit flüssigen Substanzen versorgt werden. Ferner ist ein Abtransport von verunreinigten Substanzen aus dem Verbrauchsmaterialientank 25 möglich. Dazu weist der Versorgungskanal 26 verschiedene voneinander separierte Teilversorgungskanäle auf.

FIG 3 zeigt eine Prinzipskizze der in FIG 2 dargestellten en ^¬ doskopischen Vorrichtung 1 in einer Seitenansicht, wobei die Vorrichtung 1 gegenüber der FIG 2 um 90° um die Längsachse im Uhrzeigersinn gedreht ist. FIG 3 stellt der übersichtlichkeit halber lediglich die durch Drehung in die obere Abbildungsschicht gelangenden Funktionseinheiten dar. Die nunmehr ober- und unterhalb der zweiten Bildaufnahmeeinheit 6 und der ihr zugehörigen Leuchteinrichtung 10 dargestellten Interventionseinheiten 28, 29 dienen der Behandlung möglicher neoplasti- scher Entartungen. Dazu umfasst die Interventionseinheit 28, 29 eine Strahlungsquelle über die Laserstrahlung oder thermische Strahlung appliziert werden kann. Der in FIG 3 dargestellte Versorgungskanal 26 ist über Lichtleitungskanäle 30, 31 mit Illuminationsbereichen 32, 33 verbunden. In den Illu- minationsbereichen 32, 33 ist die Gehäusewand des Gehäuses 2 transparent ausgestaltet, so dass das Licht, welches über den Versorgungskanal 26 eingeleitet wird, eine flächige Illumina ^¬ tion des Hohlorgans, in welchem sich die endoskopische Vor ^¬ richtung befindet ermöglicht. Wird über den Versorgungskanal 26 Licht einer bestimmten Anregungswellenlänge eingeleitet, so ist eine Lumineszenzanregung ggf. der zuvor über die Ausleitungskanäle 21, 22 ausgeleiteten molekularen Sonden möglich .

FIG 4, FIG 5 und FIG 6 zeigen je eine Prinzipskizze eines Ma ^¬ gazins zur Bereitstellung von Biochipsensoren. FIG 4 zeigt das Magazin 23 in der Seitenansicht. Das Magazin 23 ist ge ^¬ teilt in einen unteren und oberen Magazinbereich. In dem unteren Magazinbereich befinden sich die unverbrauchten Bio- chip-Sensoren 18, die jeweils durch das Abdeckmittel 24 abge ^¬ deckt sind. Im oberen Magazinbereich werden die bereits genutzten Biochip-Sensoren 18 und die abgelösten Abdeckmittel 24 gelagert. Das Magazin 23 ist bis auf eine Seite vollstän ^¬ dig geschlossen. An der offenen Seite befindet sich eine Mit- nahmeeinheit 34, über die sowohl die Abdeckmittel 24 also auch die Biochip-Sensoren 18 vom unteren Magazinbereich in den oberen Magazinbereich bewegt werden können. Der Transport der Abdeckmittel 24 und der Biochip-Sensoren 18 im unteren

Magazinbereich in Richtung der Magazinöffnung wird durch die Federeinrichtung 30 gewährleistet. Die Mitnahmeeinheit 34 ist idealerweise an der Außenwand des Gehäuses des Magazins 23 befestigt. Zum Eingriff der Mitnahmeeinheit 34 in die Abdeck- mittel 24 und die Biochip-Sensoren 18 kann über Mitnehmer 36 erfolgen, die beispielsweise als Nasen in entsprechende Aus ^¬ sparungen bei den Abdeckmitteln 24 und den Biochip-Sensoren 18 eingreifen.

FIG 5 zeigt die Frontansicht also einen Blick auf die öffnung des Magazins 23. Das dort schraffierte Abdeckmittel 24 befin ^¬ det sich im Eingriff und soll über die Mitnahmeeinheit 34 in den oberen Bereich des Magazins 23 verschoben werden.

FIG 6 zeigt die Verschiebung des Abdeckmittels 24 in den obe ^¬ ren Bereich des Magazins 23. Auf diese Weise wird der darun ^¬ ter liegende Biochip-Sensor 18 freigelegt. Nach Verbrauch dieses Sensors, kann dieser ebenfalls in den oberen Bereich des Magazins verschoben werden.

FIG 7 zeigt eine Prinzipskizze einer weiteren Ausführungsform des Magazins 23 zur Bereitstellung von Biochip-Sensoren 18. Gemäß FIG 5 ist das Magazin 23 in Form eines umlaufenden Bandes dargestellt. Auf diesem sind die Biochip-Sensoren 18 auf- gebracht. Jeder der Sensoren 18 ist durch ein Abdeckmittel 24 abgedeckt bzw. verpackt. An der Stirnseite des umlaufenden Magazins 23 befindet sich der gerade benutzte Biochipsensor 18. Bevor er diese Position erreicht, wird über die hier dargestellt Abdeckeinheit 37 das Abdeckmittel 24 entfernt. Die Abdeckeinheit 37 kann in diesem Fall beispielsweise ein

Elektromagnet sein, welcher ansteuerbar ist und somit ent ^¬ sprechend gestaltete Abdeckmittel 24 aufnehmen kann.