МОДУЛЬ АКТИВНОГО ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ВИДЕОКАПСУЛЫ ЗОНДИРОВАНИЯ ПО ЖЕЛУДОЧНО-КИШЕЧНОМУ ТРАКТУ
MODULE OF ACTIVE TRAVEL OF PROBING VIDEOCAPSULE ALONG GASTROINTESTINAL TRACT

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 содержит корпус в виде капсулы, в котором размещены 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, 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), Д1 - прототип.
Основными недостатками являются сложность конструкции инерционного механизма, значительные габариты и масса.
Задачей стоящей в данной области медицинской техники, на решение которой направлено предлагаемое техническое решение, является устранение указанных недостатков и упрощение конструкции инерционного механизма.
Решение указанной задачи достигается тем, что в предложенном модуле активного перемещения видеокапсулы зондирования по желудочно-кишечному тракту, содержащем корпус, выполненный в форме тела вращения, внутри которого установлен колебательный инерционный механизм, создающий циклическую знакопеременную силу инерции вдоль продольной оси корпуса, согласно изобретению, колебательный инерционный механизм выполнен в виде эксцентрика, приводимого в движение электроприводом, причем указанный эксцентрик установлен на валу электропривода, при этом на наружной поверхности части корпуса устройства выполнены конструктивные элементы, создающие силу сопротивления, направленную вдоль продольной оси корпуса, различную при движении модуля вперед и назад по желудочно-кишечному тракту.
В варианте исполнения, модуль содержит контроллер, соединенный с приводом колебательного инерционного механизма.
В варианте исполнения, образующая наружной поверхности корпуса модуля выполнена в форме косозубой гребенки.
Целенаправленное движение капсулы при помощи модуля активного перемещения осуществляется за счет создания движущей силы - результирующей сил действующих за один такт колебаний инерционного механизма: знакопеременного инерционного импульса вперед-назад, направленного вдоль продольной оси модуля, 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 модуля, форма и расположение которых определяют меньшее сопротивление при движении модуля вперед, чем при движении назад, с опорой/поверхностью ЖКТ.
Техническим результатом, достигаемым заявляемым изобретением, является упрощение конструкции инерционного механизма малогабаритного устройства активного перемещения видеокапсулы для зондирования по ЖКТ.
Сущность изобретения иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 представлен общий вид видеокапсулы зондирования ЖКТ с модулем активного перемещения, на фиг. 2 показана схема модуля активного перемещения, на фиг. 3 показана схема модуля перемещения в составе видеокапсулы, на фиг. 4 показана схема, поясняющая принцип движения по ЖКТ видеокапсулы с модулем активного перемещения.
Модуль 1 активного перемещения видеокапсулы зондирования по желудочно-кишечному тракту, включающей источник питания, источник света, модуль регистрации и передачи информации, датчики контроля состояния ЖКТ, содержит корпус 2, выполненный в форме тела вращения, внутри которого размещены колебательный инерционный механизм 3, включающий эксцентрик 4, установленный на вал электропривода 5, соединенный с контроллером 6. На наружной поверхности корпуса 2 выполнены конструктивные элементы 7, форма и расположение которых создают различное сопротивление при перемещении корпуса модуля вперед и назад.
Предложенный модуль активного перемещения видеокапсулы зондирования по желудочно-кишечному тракту работает следующим образом.
Модуль активного перемещения видеокапсулы зондирования по желудочно-кишечному тракту 1 (далее - модуль) присоединяют к видеокапсуле таким образом, чтобы их продольные оси были параллельны. Затем видеокапсулу вводят в пищевод, ориентируя модуль перемещения стороной с меньшим сопротивлением движению противоположно направлению перемещения под действием перистальтики. Далее видеокапсула перемещается по ЖКТ в пассивном режиме под действием перистальтики. При необходимости детального обследования участка ЖКТ, пройденного в пассивном режиме, модуль с видеокапсулой перемещают назад на необходимое расстояние, используя режим активного движения. Для перемещения видеокапсулы по ЖКТ в активном режиме, контроллером 6 подают команду на включение электропривода 5 колебательного инерционного механизма 3, создающего колебательные движения корпуса модуля перемещения и, следовательно, видеокапсулы в целом, вдоль продольной оси, при этом, за счет конструктивных элементов 7, выполненных на наружной поверхности корпуса 2 модуля активного перемещения 1, обеспечивают различное сопротивление при движении видеокапсулы в противоположных направлениях, в результате под действием результирующей сил инерции и сопротивления видеокапсула перемещается в направлении с меньшим сопротивлением движению.
В варианте применения, модуль активного перемещения 1 в составе видеокапсулы вводят в пищевод стороной с меньшим сопротивлением движению по направлению перемещения под действием перистальтики. Задействуют колебательный инерционный механизм 3, и видеокапсула в активном режиме перемещается по ЖКТ, под действием сил, описанных выше. При соответствии измеряемых параметров состояния ЖКТ контрольным значениям, вводимым перед применением, контроллер 6 отключает колебательный инерционный механизм 3. Видеокапсула в пассивном режиме движения перемещается под действием перистальтики с меньшей скоростью, осуществляя детальное зондирование участка ЖКТ. При завершении участка, характеризующегося измененными условиями состояния ЖКТ, контролер 6 на основании анализа состояния ЖКТ подает команду на включение электропривода 5, задействуется модуль активного перемещения 1, увеличивается скорость перемещения видеокапсулы по ЖКТ.
В варианте применения модуль активного перемещения 1 в составе видеокапсулы вводят в прямую кишку и перемещают в активном режиме движения до выбранного участка обследования, затем отключают модуль активного перемещения 1. Видеокапсула в пассивном режиме перемещается под действием перистальтики, зондируя выбранный участок. При необходимости снова задействуют модуль активного перемещения 1.
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.
Использование предложенного технического решения позволит создать модуль активного перемещения видеокапсулы зондирования по желудочно-кишечному тракту, позволяющий регулировать скорость перемещения видеокапсулы по ЖКТ, в том числе, по результатам измерения параметров состояния ЖКТ, за счет этого оптимизировать объем регистрируемой видеокапсулой информации по участкам ЖКТ, повысить эффективность процесса зондирования, а также сократить время проведения исследований.