Адаптивное устройство зондирования желудочно-кишечного тракта
Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам для эндоскопического зондирования желудочно-кишечного тракта. Устройство адаптации движения капсулы содержит корпус в виде капсулы, в котором установлены источник питания, источник света, видеокамера, модуль регистрации и передачи информации, блок хранения установок измеряемых параметров состояния желудочно-кишечного тракта, датчики контроля состояния желудочно-кишечного тракта, соединенные с контроллером, и колебательный механизм, снабженный электроприводом. Колебательный механизм выполнен инерционным и содержит эксцентрик, установленный на вал электропривода, соединенного с выходом котроллера, причем плоскость вращения эксцентрика параллельна продольной плоскости, а на наружной поверхности части корпуса, имеющей цилиндрическую форму, выполнены конструктивные элементы, создающие силу сопротивления, направленную вдоль продольной оси устройства, различную при его движении вперед и назад по желудочно-кишечному тракту. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.
Изобретение относится к области медицины и может быть использовано при разработке устройств для 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 размещенные внутри нее 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 устройства по ЖКТ в направлении, противоположном движению 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, позволяющий 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.
Задачей, стоящей в данной области медицинской техники, на решение которой направлено предлагаемое техническое решение, является создание адаптивного 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, а также возможность избирательного детального обследования участков ЖКТ.
Решение указанной задачи достигается тем, что предложенное адаптивное устройство зондирования желудочно-кишечного тракта, содержащее корпус в виде капсулы, установленные внутри корпуса источник питания, источник света, видеокамеру, модуль регистрации и передачи информации, блок хранения установок измеряемых параметров состояния желудочно-кишечного тракта, датчики контроля состояния желудочно-кишечного тракта, согласно изобретению, содержит контроллер, вход которого соединен с датчиками контроля параметров состояния желудочно-кишечного тракта, колебательный инерционный механизм, установленный внутри корпуса устройства, содержащий эксцентрик, установленный на вал электропривода, соединенного с выходом контроллера, причем плоскость вращения эксцентрика параллельна продольной плоскости корпуса устройства, при этом на наружной поверхности части корпуса устройства, имеющей предпочтительно цилиндрическую форму, выполнены конструктивные элементы, создающие силу сопротивления, направленную вдоль продольной оси устройства, различную при его движении вперед и назад по желудочно-кишечному тракту.
Одним из вариантов исполнения колебательного инерционного механизма, преимущественно, является эксцентрик, установленный на валу электропривода, при этом указанный механизм расположен в корпусе устройства таким образом, что обеспечивается знакопеременное действие сил инерции вдоль продольной оси корпуса. 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, контролирующих состояние ЖКТ, при работе устройства в автоматическом режиме. На наружной поверхности части корпуса устройства, причем указанная часть корпуса имеет предпочтительно цилиндрическую форму, выполнены конструктивные элементы, создающие сопротивление движению устройства вперед-назад, причем различное в противоположных направлениях, при этом движению вперед соответствует меньшее сопротивление, чем движению назад. Примером одного из возможных вариантов исполнения конструктивных элементов может быть вариант, при котором образующая наружной поверхности цилиндрического участка корпуса устройства выполнена в форме косозубой гребенки.
Целенаправленное движение устройства осуществляется за счет движущей силы - результирующей сил, действующих на устройство 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 устройства, форма и расположение которых определяют меньшее сопротивление при движении устройства вперед, чем при движении назад, с опорой/поверхностью ЖКТ.
Техническим результатом, достигаемым заявляемым изобретением, является создание малогабаритного адаптивного устройства зондирования ЖКТ с функцией активного перемещения по ЖКТ, регулируемого на основании параметров состояния ЖКТ, измеряемых во время перемещения.
Сущность изобретения иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 представлен общий вид адаптивного устройства зондирования желудочно-кишечного тракта, на фиг.2 показана схема устройства, на фиг.3 показана схема, поясняющая принцип движения устройства по ЖКТ.
Адаптивное устройство зондирования желудочно-кишечного тракта 1, выполнено в виде капсулы, в корпусе 2 которой 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 (на чертежах не показаны и не обозначены), блок модуляции 9 режима активного движения, включающий колебательный инерционный механизм 10, с электроприводом 11, контроллер 12 управления указанным механизмом. На наружной поверхности корпуса 2 выполнены конструктивные элементы 13, форма и расположение которых создают различное сопротивление при перемещении корпуса устройства вперед и назад.
Предложенное малогабаритное адаптивного устройство зондирования ЖКТ работает следующим образом.
Адаптивное устройство 1 вводят в пищевод стороной с меньшим сопротивлением движению, противоположно направлению перемещения под действием перистальтики. Устройство зондирования перемещается по ЖКТ в пассивном режиме под действием перистальтики. При необходимости детального обследования участка ЖКТ, пройденного в пассивном режиме, адаптивное устройство перемещают назад на необходимое расстояние, используя режим активного движения. Для перемещения адаптивного устройства зондирования 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 адаптивного 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, адаптивное устройство, принудительно и с большей, чем при пассивном перемещении под действием перистальтики, скоростью, продвигается по желудочно-кишечному тракту.
В варианте применения в автоматическом режиме зондирования, адаптивное устройство работает следующим образом.
Предварительно в блок хранения установок 7 вводят контрольные значения измеряемых параметров состояния ЖКТ, затем адаптивное устройство 1 вводят в пищевод стороной с меньшим сопротивлением движению по направлению перемещения под действием перистальтики. Задействуют колебательный инерционный механизм 10, и далее адаптивное устройство, 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; 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. Адаптивное устройство 1 переводится в пассивный режим движения и далее, под действием 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; устройство 1 переводится в режим активного движения по ЖКТ.
В варианте применения устройство 1 вводят в прямую кишку и перемещают по ЖКТ в активном режиме движения до выбранного участка обследования, затем отключают режим активного перемещения. Далее устройство 1 в пассивном режиме, под действием перистальтики, продвигается по ЖКТ, зондируя выбранный участок. При необходимости снова переводят устройство 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 адаптивного устройства зондирования желудочно-кишечного тракта, позволяющего регулировать скорость его 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.
1. Устройство адаптации движения капсулы для перемещения по желудочно-кишечному тракту, содержащее корпус в виде капсулы, в котором установлены источник питания, источник света, видеокамера, модуль регистрации и передачи информации, блок хранения установок измеряемых параметров состояния желудочно-кишечного тракта, датчики контроля состояния желудочно-кишечного тракта, соединенные с контроллером, и колебательный механизм, снабженный электроприводом, отличающееся тем, что колебательный механизм выполнен инерционным и содержит эксцентрик, установленный на вал электропривода, соединенного с выходом котроллера, причем плоскость вращения эксцентрика параллельна продольной плоскости, а на наружной поверхности части корпуса, имеющей цилиндрическую форму, выполнены конструктивные элементы, создающие силу сопротивления, направленную вдоль продольной оси устройства, различную при его движении вперед и назад по желудочно-кишечному тракту.
2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что приемник сигналов от внешнего устройства соединен с контроллером.
3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что конструктивные элементы на наружной поверхности корпуса выполнены в форме косозубой гребенки по наружной образующей цилиндрического участка корпуса.
