Результат интеллектуальной деятельности: ВИДЕОКАПСУЛА

Изобретение относится к области медицины и может быть использовано при разработке устройств для автономного эндоскопического зондирования желудочно-кишечного тракта.

Известно устройство зондирования желудочно-кишечного тракта (ЖКТ) с иммобилайзером (патент США №7946979, опубл. 24.05.2011).

Указанное устройство выполнено в виде капсулы и содержит источник питания, датчики измерения, такие как термометры, pH-метры, оптические сканеры, датчики изображения, модуль регистрации и передачи информации, иммобилайзер, процессор для управления иммобилайзером. Устройство может быть использовано для щадящего мониторинга ЖКТ в целом, а также для детального обследования отдельных участков ЖКТ, например для контроля после операции. Для проведения непрерывного зондирования отдельных участков, устройство фиксируется в исследуемой области ЖКТ. Для фиксации на стенках ЖКТ устройство содержит иммобилайзер, представляющий собой выбрасываемый анкер, выполненный в виде стрежня, внешний конец которого заострен или выполнен в виде крючка для сцепления со стенкой кишечника. Выброс анкера осуществляется по сигналу процессора. При подаче сигнала от процессора элемент, удерживающий пружину в сжатом состоянии, разрушается, и анкер выводится за пределы корпуса капсулы и фиксируется на стенке ЖКТ. В фиксированном положении устройство осуществляет непрерывное детальное зондирование исследуемого участка ЖКТ. После истечения некоторого временного промежутка анкеры, выполненные из разрушающегося в среде ЖКТ материала, разрушаются, и устройство зондирования продолжает движение под действием перистальтики.

Недостатком данного устройства является возможность только пассивного продвижения капсулы по ЖКТ под действием перистальтики, а также невозможность продвижения капсулы по ЖКТ в направлении, противоположном естественному пути движения под действием перистальтики.

Известно устройство - видеокапсула «Mermaid» (Biobyte, 03.07. 2011 http://biobyte.ru/videocapsula-mermaid/ - прототип), в корпусе которой установлены источник питания, источник света, видеокамера, блок обработки и передачи видеоизображения. Капсула снабжена движителем, закрепленным на одном конце капсулы и выполненным в виде хвостового плавника, который оснащен магнитным управляющим механизмом, позволяющим контролировать направление и расположение капсулы в кишечнике. Перемещение устройства может корректироваться джойстиком с внешнего пульта управления.

Недостатком устройства является значительное увеличение длины видеокапсулы за счет установки движителя-плавника.

Известен управляемый робот-эндоскоп микрокапсульного типа, предназначенный для активного перемещения видеокапсулы зондирования по желудочно-кишечному тракту и содержащий корпус в форме тела вращения, внутри которого установлен колебательный инерционный механизм, создающий циклическую знакопеременную силу инерции вдоль продольной оси корпуса для перемещения вперед и назад (WO 2007128084 A3, 15.11.2007 - прототип).

Задачей, стоящей в данной области медицинской техники, на решение которой направлено предлагаемое техническое решение, является создание устройства для зондирования ЖКТ, характеризующегося расширенными возможностями, в частности обеспечивающего возможность активного продвижения по ЖКТ, в том числе и в направлении, противоположном движению под действием перистальтики.

Решение указанной задачи достигается тем, что в предложенной видеокапсуле, содержащей корпус, установленные внутри корпуса источник питания, источник света, видеокамеру, модуль регистрации и передачи информации, блок хранения уставок измеряемых параметров состояния наружной среды, датчики контроля состояния желудочно-кишечного тракта, при этом внутри корпуса установлен блок модуляции режима активного движения, содержащий колебательный инерционный механизм, создающий циклическую знакопеременную силу инерции вдоль продольной оси видеокапсулы и обеспечивающий принудительное продвижение ведеокапсулы по желудочно-кишечному тракту, согласно изобретению колебательный инерционный механизм выполнен в виде электропривода с эксцентриком, установленным на его валу, при этом блок модуляции режима активного движения содержит контроллер анализа состояния желудочно-кишечного тракта, соединенный с приводом колебательного инерционного механизма и соединен с приемником сигналов от внешнего устройства, соединенным с контроллером, при этом на образующей наружной поверхности участка корпуса устройства выполнены конструктивные элементы, в форме косозубой гребенки, создающие силу сопротивления, направленную вдоль продольной оси устройства, различную при его движении вперед и назад по желудочно-кишечному тракту.

Контроллер управляет работой колебательного инерционного механизма на основе сигналов от внешнего управляющего устройства при управлении работой устройства оператором или на основании анализа сигналов от датчиков зондирования, измеряющих состояние ЖКТ, при работе видеокапсулы в автоматическом режиме. При этом на наружной поверхности части корпуса видеокапсулы выполнены конструктивные элементы в виде косозубой гребенки, создающие сопротивление движению устройства, причем различное в противоположных направлениях, при этом движению вперед соответствует меньшее сопротивление, чем движению назад.

Целенаправленное движение капсулы осуществляется за счет движущей силы - результирующей сил действующих на капсулу за один такт колебаний инерционного механизма: знакопеременного инерционного импульса вперед-назад, направленного вдоль продольной оси корпуса, равного по величине в прямом и обратном направлении, создаваемого колебательным инерционным механизмом, и силы сопротивления, возникающей вследствие взаимодействия конструктивных элементов, выполненных на наружной поверхности корпуса капсулы, форма и расположение которых определяют меньшее сопротивление при движении корпуса капсулы вперед, чем при движении назад, с опорой/поверхностью ЖКТ.

Сущность изобретения иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 представлен общий вид видеокапсулы, на фиг. 2 показана схема устройства видеокапсулы, на фиг. 3 показана схема, поясняющая принцип движения видеокапсулы по ЖКТ.

В видеокапсуле 1, в ее корпусе 2, размещены источник питания 3, источник света 4, видеокамера 5, модуль регистрации и передачи информации 6, блок хранения установок 7, приемник 8, датчики контроля состояния ЖКТ (не обозначены и на чертеже не показаны), блок модуляции 9 режима активного движения, включающий колебательный инерционный механизм - электропривод 10 с эксцентриком 11 и контроллер 12 управления указанным механизмом. На наружной поверхности корпуса 2 выполнены конструктивные элементы 13, форма и расположение которых создают различное сопротивление при перемещении видеокапсулы вперед и назад.

Предложенная видеокапсула работает следующим образом.

Видеокапсула 1 вводится в пищевод стороной с меньшим сопротивлением движению, противоположно направлению перемещения под действием перистальтики. Видеокапсула перемещается по ЖКТ в пассивном режиме под действием перистальтики. При необходимости детального обследования участка ЖКТ, пройденного в пассивном режиме, видеокапсулу перемещают назад на необходимое расстояние, используя режим активного движения. Для перемещения видеокапсулы по ЖКТ в активном режиме контроллер 12 подает команду на включение электропривода 10 колебательного инерционного механизма 9, создающего колебательные движения корпуса капсулы вдоль продольной оси, при этом, за счет конструктивных элементов 13, обеспечивающих, при движении устройства по желудочно-кишечному тракту, меньшее сопротивление при движении вперед, чем при движении назад, возникает движущая сила - результирующая сил инерции и силы сопротивления движению, под действием которой, видеокапсула, принудительно и с большей, чем при пассивном перемещении под действием сил перистальтики, скоростью продвигается по желудочно-кишечному тракту.

В варианте применения в автоматическом режиме зондирования, видеокапсула работает следующим образом.

Предварительно в блок хранения установок 7 вводят контрольные значения измеряемых параметров состояния ЖКТ, затем видеокапсулу 1 вводят в пищевод стороной с меньшим сопротивлением движению по направлению перемещения под действием перистальтики. Задействуют колебательный инерционный механизм 10, и далее видеокапсула в активном режиме перемещается по ЖКТ, под действием сил, описанных выше. В процессе перемещения контроллер 12 на основании сигналов от датчиков контроля состояния ЖКТ анализирует параметры состояния ЖКТ, при этом, в случае их заданного отклонения относительно контрольных значений, установленных в блоке хранения установок 7, контроллер 12 выдает команду на отключение электропривода 11 колебательного инерционного механизма 10. Видеокапсула 1 переводится в пассивный режим движения и далее, под действием сил перистальтики, перемещается с меньшей скоростью, осуществляя детальное зондирование участка ЖКТ. При завершении участка, характеризующегося измененными условиями состояния ЖКТ, на основании анализа сигналов от датчиков контроля состояния ЖКТ, контролер 12 подает на блок модуляции 9 управляющий сигнал включения режима активного движения, видеокапсула 1 переводится в режим активного движения по ЖКТ.

В варианте применения видеокапсулу 1 вводят в прямую кишку и перемещают по ЖКТ в активном режиме движения до выбранного участка обследования, затем отключают режим активного перемещения. Далее видеокапсула 1 в пассивном режиме, под действием сил перистальтики, продвигается по ЖКТ, зондируя выбранный участок. При необходимости снова переводят видеокапсулу 1 в режим активного движения.

Приведенные иллюстрации и описание признаков изобретения не охватывают весь спектр возможных модификаций и эквивалентных изменений, очевидных для специалиста в данной области. Следует понимать, что прилагаемая формула изобретения охватывает все возможные модификации и изменения, которые попадают в рамки сущности настоящего изобретения.

Результатом предложенного изобретения является создание видеокапсулы, позволяющей регулировать скорость ее перемещения по ЖКТ, в том числе на основании измеряемых во время передвижения параметров состояния ЖКТ, за счет этого оптимизировать объем регистрируемой информации по участкам ЖКТ, и в результате повысить эффективность процесса зондирования, а также сократить время проведения исследований.

Видеокапсула, содержащая корпус, установленные внутри корпуса источник питания, источник света, видеокамеру, модуль регистрации и передачи информации, блок хранения установок измеряемых параметров состояния наружной среды, датчики контроля состояния желудочно-кишечного тракта, при этом внутри корпуса установлен блок модуляции режима активного движения, содержащий колебательный инерционный механизм, создающий циклическую знакопеременную силу инерции вдоль продольной оси видеокапсулы и обеспечивающий принудительное продвижение ведеокапсулы по желудочно-кишечному тракту, отличающаяся тем, колебательный инерционный механизм выполнен в виде электропривода с эксцентриком, установленным на его валу, при этом блок модуляции режима активного движения содержит контроллер анализа состояния желудочно-кишечного тракта, соединенный с приводом колебательного инерционного механизма и с приемником сигналов от внешнего устройства, соединенным с контроллером, при этом на образующей наружной поверхности участка корпуса устройства выполнены конструктивные элементы, в форме косозубой гребенки, создающие силу сопротивления, направленную вдоль продольной оси устройства, различную при его движении вперед и назад по желудочно-кишечному тракту.