БЕСПРОВОДНАЯ ЭНДОСКОПИЧЕСКАЯ КАПСУЛА

Область техники, к которой относится полезная модель.
Настоящая полезная модель относится к приборам для наблюдения внутренней поверхности полых тел, а более конкретно к беспроводным эндоскопическим капсулам, содержащим источник света, основную видеокамеру, источник питания, и микропроцессор, связанный с источником света, основной видеокамерой и источником питания и может быть использована, в частности, как прибор для медицинского обследования внутренних полостей, а также для поиска дефектов в любых трубопроводах.
Уровень техники.
Известна беспроводная эндоскопическая капсула, содержащая источник света, основную видеокамеру, источник питания, и микропроцессор, связанный с источником света, основной видеокамерой и источником питания, при этом капсула дополнительно содержит три боковых видеокамеры, соединенных с микропроцессором, причем основная камера расположена по оси капсулы, и выполнена с возможностью захвата изображения по ходу движения эндоскопической капсулы, а боковые видеокамеры расположены по бокам эндоскопической капсулы и выполнены с возможностью захвата 360°-панорамы изображения перпендикулярно движению, причем источник света имеет, по меньшей мере, один элемент, направленный по оси камеры, выполненный с возможностью освещения участков внутренних обследуемых полостей по ходу движения эндоскопической капсулы, и элементы, направленные по бокам капсулы, выполненные с возможностью освещения участков внутренних обследуемых полостей перпендикулярно ходу движения эндоскопической капсулы, причем основная камера и три боковых видеокамеры находятся в вершинах тетраэдра, причем три боковых видеокамеры находятся в вершинах основания тетраэдра, описанная в патенте JP 2006068109 А, опубликовано 16.03.2006.
Недостатком данного устройства является невысокие технические характеристики эндоскопической капсулы, связанные тем, что она также имеет только одну камеры, которые работают в видимом диапазоне, что дает ограниченный обзор. Таким образом, такая эндоскопическая капсула может пропускать дефекты, которые плохо просматриваются в видимом диапазоне. Это может создавать серьезные проблемы, так как в случае использования такой эндоскопической капсулы в медицинских целях для обследования внутренних органов пациентов можно пропустить очаг заболевания. Точно также при применении устройства в иных целях, при обследовании любых объектов на предмет обнаружения дефектов, можно пропустить дефекты, которые слабо различаются при захвате изображения только в видимом диапазоне.
Таким образом, проблемой, на решение которой направлена настоящая полезная модель, является захват большего количества изображений исследуемой полости, что улучшает технические характеристики эндоскопической капсулы.
Раскрытие полезной модели.
Опирающееся на это оригинальное наблюдение настоящая полезная модель, главным образом, имеет целью предложить беспроводную эндоскопическую капсулу, содержащую источник света, основную видеокамеру, источник питания, и микропроцессор, связанный с источником света, основной видеокамерой и источником питания, позволяющий как минимум сгладить, указанный выше недостаток, а именно обеспечить повышение улучшение технических характеристик эндоскопической капсулы, связанных с увеличением собираемой информации об исследуемых внутренних обследуемых полостях, что и является поставленной технической задачей настоящей полезной модели.
Для достижения этой цели по меньшей мере одна из видеокамер выполнена с возможностью захвата изображения в инфракрасной части спектра.
Благодаря такой выгодной характеристике появляется возможность получать дополнительную информацию в инфракрасной части спектра, например, о температуре поверхности. При отклонении от средней нормы можно диагностировать необходимость более тщательного исследования данного участка.
Существует еще и такой вариант исполнения полезной модели, в котором микропроцессор соединен с модулем хранения видеоинформации, полученной от всех камер.
Благодаря такой выгодной характеристике появляется возможность записывать всю полученную видеоинформацию в модуль хранения памяти.
Существует кроме прочего и такой вариант исполнения полезной модели, в котором микропроцессор и модуль хранения видеоинформации соединены с модулем анализа собранной видеоинформации, выполненного с возможностью выделения значимых фрагментов видеоинформации, которые содержат информацию о дефектах.
Благодаря такой выгодной характеристике появляется возможность не только записывать всю полученную видеоинформацию в модуль хранения памяти, но и тут же ее сортировать на значимую, которая содержит информацию об обнаруженных дефектах и незначимую, которая не представляет ценности.
Существует следующий вариант исполнения полезной модели, в котором модуль анализа собранной видеоинформации выполнен на основе самообучающейся нейронной сети.
Благодаря такой выгодной характеристике появляется возможность использовать модель самообучающейся нейронной сети для постоянного совершенствования качества процесса разделения полученной видеоинформации на две указанные группы.
Существует вариант исполнения полезной модели, в котором микропроцессор соединен с таймером и оптическим датчиком движения.
Благодаря такой выгодной характеристике появляется возможность записывать и светить на полную мощность не постоянно, а только когда картинка меняется. То есть, например, при проходе однородной трубы, видна однотонная поверхность, то эндоскопическая капсула находится в режиме экономии электроэнергии и потребляемой памяти, картинка может сохраняться в низком разрешении. Как только устройство фиксирует изменение во внешней среде, сразу увеличивается мощность освещения и качество снимаемой видеоинформации. Качество снимаемой видеоинформации также напрямую зависит от количества кадров в секунду, то есть как только поступает сигнал о том, что нужно получить более полное изображение, может автоматически увеличиваться количество снимаемых кадров в секунду.
Существует еще один вариант исполнения полезной модели, в котором микропроцессор соединен с модулем радиочастотного передатчика с приемопередающей антенной.
Благодаря такой выгодной характеристике появляется возможность не только сохранять полученную видеоинформацию, но сразу же в режиме реального времени передавать на внешнее устройство. При этом сохранение на внутреннюю память может производиться, а может этого и не быть.
Существует кроме описанных выше еще один вариант исполнения полезной модели, в котором капсула включает в себя магнит.
Благодаря такой выгодной характеристике появляется возможность ручного режима управления эндоскопической капсулой. Например, при обследовании полостей тела, врач может самостоятельно управлять эндоскопической капсулой, двигая ее с помощью прикладываемого магнитного поля. Это позволяет рассмотреть проблемный участок.
Существует еще и такой вариант исполнения полезной модели, в котором капсула включает в себя расположенные с внешней стороны капсулы захват для забора материала.
Благодаря такой выгодной характеристике появляется возможность в варианте медицинского применения производить захват обследуемой ткани. В варианте обследования, например, труб, брать пробу инородного тела для позднейшего определения его состава.
Существует вариант исполнения полезной модели, в котором микропроцессор соединен с акселерометром и магнитометром.
Благодаря такой выгодной характеристике появляется возможность по сигналам акселерометра и магнитометра определять положение в пространстве эндоскопической капсулы, что позволяет сразу фиксировать координаты дефектных участков при обследовании неподвижного объекта.
Существует также вариант исполнения полезной модели, в котором капсула включает в себя микрокамеру с активным веществом, имеющую заслонку и привод заслонки, соединенный с микропроцессором.
Благодаря такой выгодной характеристике появляется возможность распыления активного вещества, например средства от засора или при применении в медицине - специфического лекарства.
Существует еще один вариант исполнения полезной модели, в котором источник света излучает свет в синей области спектра 450-490 нм.
Благодаря такой выгодной характеристике появляется возможность получения дополнительной информации о полипах, особенно о плоских. Более подробно: https://lacolon.com/patient-education/colon-polyps-the-flat-colon-polyp
-12
-8
Также существует вариант исполнения полезной модели, в котором по меньшей мере одна из видеокамер выполнена с возможностью захвата изображения в рентгеновской части спектра от 10 до 10 м.
-12
-8
Благодаря такой выгодной характеристике появляется возможность можно получать дополнительную информацию в рентгеновской части спектра от 10 до 10 м, можно получить информацию о скрытых проблемах, например расположенных в стенках трубопровода скрытых дефектах.
А еще существует вариант исполнения полезной модели, в котором по меньшей мере одна из видеокамер выполнена в виде фасеточной камеры.
Благодаря такой выгодной характеристике появляется возможность получения большей информации. Подробнее о фасеточных камерах, например, здесь: http://www.popmech.ru/technologies/14135-fasetochnaya-kamera-glaz-dlya-iskusstvennykh-strekoz/
Существует в общем и такой вариант исполнения полезной модели, в котором микропроцессор соединен с датчиком внешней температуры.
Благодаря такой выгодной характеристике появляется возможность получать дополнительную информацию о температуре поверхности. При отклонении от средней нормы можно диагностировать необходимость более тщательного исследования данного участка.
Существует, наконец, вариант исполнения полезной модели, в котором микропроцессор соединен с датчиком внешнего давления.
Благодаря такой выгодной характеристике появляется возможность получать дополнительную информацию о давлении вне капсулы.
Совокупность существенных признаков предлагаемой полезной модели неизвестна из уровня техники для устройств аналогичного назначения, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию «новизна» для полезной модели.
Краткое описание чертежей.
Другие отличительные признаки и преимущества полезной модели ясно вытекают из описания, приведенного ниже для иллюстрации и не являющегося ограничительным, со ссылками на прилагаемые рисунки, на которых:
- фигура 1 изображает конструктивную схему эндоскопической капсулы, согласно полезной модели,
- фигура 2 схематично изображает расположение видеокамер эндоскопической капсулы в варианте, когда боковые камеры направлены перпендикулярно оси эндоскопической капсулы, согласно полезной модели,
- фигура 3 схематично изображает расположение видеокамер эндоскопической капсулы в варианте, когда боковые камеры направлены с отклонением назад от оси эндоскопической капсулы, согласно полезной модели,
- фигура 4 схематично изображает саму эндоскопическую капсулу с видеокамерами в варианте, когда боковые камеры направлены перпендикулярно оси эндоскопической капсулы, согласно полезной модели,
- фигура 5 схематично изображает саму эндоскопическую капсулу с видеокамерами в варианте, когда боковые камеры направлены с отклонением назад от оси эндоскопической капсулы, согласно полезной модели.
Согласно фигурам 1-5 беспроводная эндоскопическая капсула содержит корпус 1, в котором расположены: источник света 2, основную видеокамеру 3, которая может быть выполнена как линза 31 и светочувствительная матрица 32, источник питания 4, и микропроцессор 5, связанный с источником света 2, основной видеокамерой 3 и источником питания 4.
Источник света преимущественно представляет собой светодиод.
Дополнительно беспроводная эндоскопическая капсула содержит три боковых видеокамеры 33, 34 и 35, соединенных с микропроцессором 5, причем основная камера 3 расположена по оси капсулы 6, и выполнена с возможностью захвата изображения по ходу движения эндоскопической капсулы, показано стрелкой, а три боковых видеокамеры 33, 34 и 35 расположены по бокам эндоскопической капсулы и выполнены с возможностью захвата 360°-панорамы изображения перпендикулярно движению. Источник света 2 имеет, по меньшей мере, один элемент, направленный по оси камеры, выполненный с возможностью освещения участков внутренних обследуемых полостей по ходу движения эндоскопической капсулы, и элементы 21, направленные по бокам капсулы, выполненные с возможностью освещения участков внутренних обследуемых полостей перпендикулярно ходу движения эндоскопической капсулы.
Основная камера 3 и три боковых видеокамеры 33, 34 и 35 находятся в вершинах тетраэдра, причем три боковых видеокамеры находятся в вершинах основания тетраэдра. См фигуру 2.
Три боковых видеокамеры могут быть направлены таким образом, что их оси образуют тупой угол с направлением оси основной камеры. См фигуру 3.
Микропроцессор 5 может быть соединен с модулем 7 хранения видеоинформации, полученной от всех камер. Микропроцессор 5 и модуль 7 хранения видеоинформации могут быть соединены с модулем 8 анализа собранной видеоинформации, выполненного с возможностью выделения значимых фрагментов видеоинформации, которые содержат информацию о дефектах. Модуль 8 анализа собранной видеоинформации может быть выполнен на основе самообучающейся нейронной сети.
Микропроцессор 5 может быть соединен с таймером 9 и оптическим датчиком движения 10.
Микропроцессор 5 может быть соединена с модулем 11 радиочастотного передатчика с приемо-передающей антенной.
Капсула может включать в себя расположенные с внешней стороны капсулы захват 12 для забора материала.
Микропроцессор 5 может быть соединен с акселерометром 13 и магнитометром 14.
Капсула может включать в себя микрокамеру 15 с активным веществом, имеющую заслонку 16 и привод 17 заслонки, соединенный с микропроцессором 5.
Капсула может включать в себя магнит 18.
Микропроцессор 5 может быть соединен с датчиком 19 внешней температуры и/или с датчиком 20 внешнего давления, который может быть выполнен, например, мембранного типа.
Осуществление полезной модели.
Беспроводную эндоскопическую капсулу используют следующим образом. (Приводится не ограничивающий применения полезной модели пример использования).
Пациент с эндоскопической капсулой внутри, приемником на поясе и телефоном с включенным приложением находится недалеко от доктора/оператора.
Если видеокамера капсулы фиксирует что-то необычное - доктор подходит с магнитом, захватывает магнитом капсулу, может поворачивать ее и видеть видео с нее на телефоне типа смартфон или планшете. Он также может с помощью аппарата УЗИ определить, где в данный момент находится камера.
Доктор может просмотреть запись - всю/фрагменты, отмеченные приложением как "необычную". Он может переслать выбранные снимки/фрагменты в виде файлов на почту/на сервер в файловое хранилище.
Снимки и короткие видео-фрагменты, отмеченные доктором, передаются на почту или в хранилище, используемое доктором.
Исходный файл записи можно передавать на сервер для более глубокого анализа (для уменьшения файлов камера записывает только моменты, когда
Возможно также определение расстояний, на которых находятся области с "ненормальностями", сравнение их в динамике с предыдущими записями.
Кроме того, возможен вариант, когда эндоскопическая капсула всю информацию сохраняет в модуле 7 хранения видеоинформации. Там указанная информация сортируется модулем 8 анализа собранной видеоинформации, который выделяет значимые фрагменты видеоинформации, которые содержат информацию о дефектах. Так как модуль 8 анализа собранной видеоинформации может быть выполнен на основе самообучающейся нейронной сети, то по мере накопления видеоинформации процесс фильтрования будет происходит все более качественнее.
Беспроводную эндоскопическую капсулу можно также использовать для биопсии, если она выполнена в варианте, когда она имеет щипцы для забора материала.
Беспроводную эндоскопическую капсулу можно также использовать для распыления активного вещества, например, лекарства, если она выполнена в варианте, когда она имеет микрокамеру с активным веществом, имеющую заслонку и привод заслонки, соединенный с микропроцессором.
Приведенные варианты осуществления полезной модели являются примерными и позволяют добавлять новые варианты или модифицировать описанные без потери возможности собирать информацию об исследуемых внутренних обследуемых полостях, как человека, так и любого трубопровода.
Общее число видеокамер может быть увеличено для более полного охвата, может быть одновременно использованы видеокамеры, работающие в разных областях спектра, использующие разные светофильтры.
Промышленная применимость.
Беспроводная эндоскопическая капсула может быть осуществлена специалистом на практике и при осуществлении обеспечивает реализацию заявленного назначения. Возможность осуществления на практике следует из того, что для каждого признака, включенного в формулу полезной модели на основании описания, известен материальный эквивалент, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию «промышленная применимость» для полезной модели и критерию «полнота раскрытия» для полезной модели.
В соответствии с предложенным решением заявителями был изготовлен опытный образец беспроводной эндоскопической капсулы.
В качестве основной видеокамеры 3 был использован сенсор с линзой с обзором около 180 градусов, при этом три камеры 33, 34 и 35 были направлены в стороны и были на 5-10 градусов отклонены «назад». Обзор этих камер составлял 120 градусов.
Освещение - четыре LED-светодиода. Запись видео велась на внутреннюю память.
Испытания опытного образца показали, что становится возможным:
- обеспечить обзор в 360° в плоскости, перпендикулярной капсуле, и 180 градусов "вперед",
- запись видеоматериалы на модуль хранения видеоинформации,
- передачу видеоинформации по радиоканалу на внешнее устройство,
- производить обработку видеоинформации с применением алгоритмов, построенных по принципу нейронной сети, выделять значимые фрагменты для дальнейшего анализа.
Все это, в конечном счете, обеспечивает выполнение достигаемого технического результата - улучшение технических характеристик эндоскопической капсулы, связанных с увеличением собираемой информации об исследуемых внутренних обследуемых полостях.
Дополнительным достигаемым техническим результатов является возможность:
- размещения магнита внутри эндоскопической капсулы и ручное управление местоположением капсулы,
- биопсии участком внутренней исследуемой поверхности,
- распрыскивания активного вещества внутри исследуемой поверхности,
- измерения температуры внутри обследуемой области,
- измерения давления внутри обследуемой области,
- получения изображений в разных областях спектра, например, в инфракрасной или рентгеновской области.