RU2562897C1

RU2562897C1 - Device for endoscopic probing

Info

Publication number: RU2562897C1
Application number: RU2014104746/14A
Authority: RU
Inventors: Виталий Борисович Шепеленко; Владимир Викторович Черниченко
Original assignee: Виталий Борисович Шепеленко
Priority date: 2014-02-12
Filing date: 2014-02-12
Publication date: 2015-09-10
Also published as: RU2014104746A

Abstract

FIELD: medicine.

SUBSTANCE: invention relates to medical equipment, namely to devices for endoscopic probing of the gastrointestinal tract. An oscillating mechanism of travel for the movement of a device for endoscopic probing, which contains a capsule-shaped case, in which installed are: a power source, a light source, a video camera, a module of information registration and transmission, a unit for the storage of values of measured parameters of the environment condition, sensors of the gastrointestinal tract state control, connected with a controller, connected with an electric drive of the oscillating mechanism and a signal receiver, is made inertial and contains two equal in weight eccentrics, made with a possibility of synchronous rotation in opposite directions, weight centres of which lie in one plane and are located symmetrically with respect to the longitudinal axis of the device. Constructive elements in the form of an obliquecog comb, oriented with a possibility of creating a resistance force greater when the device moves backward along the gastrointestinal tract than when it moves forward, are made on the generatrix on the external surface of a part of the cylindrical case.

EFFECT: application of the invention makes it possible to extend the assortment of devices for endoscopic probing of the gastrointestinal tract.

3 dwg

Description

Изобретение относится к области медицины и может быть использовано при разработке устройств для автономного эндоскопического зондирования желудочно-кишечного тракта.The invention relates to medicine and can be used in the development of devices for autonomous endoscopic sounding of the gastrointestinal tract.

Известно устройство зондирования желудочно-кишечного тракта (ЖКТ) (патент США №7946979, опубл. 24.05.2011), выполненное в виде капсулы, содержащей 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 стержня, 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 деградирующего в среде ЖКТ материала, разрушаются, и устройство зондирования продолжает движение под действием перистальтики.A device for sensing the gastrointestinal tract (GIT) (US patent No. 7946979, publ. 05.24.2011), made in the form of a capsule containing a power source, measurement sensors, such as thermometers, pH meters, optical scanners, image sensors, module registration and transmission of information, immobilizer, processor for controlling the immobilizer. The device can be used for gentle monitoring of the digestive tract as a whole, as well as for a detailed examination of individual sections of the gastrointestinal tract, for example, for monitoring after surgery. To conduct continuous sensing of individual sections, the device is fixed in the studied area of the gastrointestinal tract. For fixing on the walls of the gastrointestinal tract, the device contains an immobilizer, which is an ejected anchor made in the form of a rod, the outer end of which is pointed or made in the form of a hook for engagement with the intestinal wall. The release of the anchor is carried out by the processor signal. When a signal is supplied from the processor, the element that holds the spring in a compressed state is destroyed and the anchor is removed outside the capsule body and fixed on the gastrointestinal wall. In a fixed position, the device carries out continuous detailed sounding of the studied section of the gastrointestinal tract. After a certain time period has elapsed, anchors made of material degrading in the gastrointestinal tract medium are destroyed, and the sensing device continues to move under the action of peristalsis.

Недостатком данного устройства является возможность пассивного, под действием перистальтики, продвижения капсулы по ЖКТ, а также невозможность продвижения устройства по ЖКТ в направлении, противоположном пути движения под действием перистальтики.The disadvantage of this device is the possibility of passive, under the action of peristalsis, advancement of the capsule along the gastrointestinal tract, as well as the impossibility of advancing the device along the gastrointestinal tract in the direction opposite to the path of movement under the action of peristalsis.

Известно устройство - видеокапсула «Mermaid» (Biobyte, 03.07.2011 http://biobyte.ru/videocapsula-mermaid/-прототип), в корпусе которой установлены источник питания, источник света, видеокамеру, 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 видеокапсулы может корректироваться джойстиком с внешнего пульта управления.A device is known - a video capsule "Mermaid" (Biobyte, 07/03/2011 http://biobyte.ru/videocapsula-mermaid/-prototype), in the housing of which a power source, light source, video camera, video processing and transmission unit are installed. The capsule is equipped with a mover mounted on one end of the capsule and made in the form of a tail fin, which is equipped with a magnetic control mechanism that allows you to control the direction and location of the capsule in the intestine. The movement of the video capsule can be adjusted with a joystick from an external control panel.

Недостатком указанного устройства является значительное увеличение длины видеокапсулы за счет установки движителя-плавника, использование только передней полусферы для установки видеокамеры, за счет ограничения обзора со стороны плавника.The disadvantage of this device is a significant increase in the length of the video capsule due to the installation of the mover-fin, the use of only the front hemisphere for installing the video camera, due to the limited viewing from the fin.

Задачей, стоящей в данной области медицинской техники, на решение которой направлено предлагаемое техническое решение, является создание устройства для эндоскопического зондирования ЖКТ, характеризующегося расширенными возможностями, в частности обеспечивающего возможность активного продвижения по ЖКТ, в том числе и в направлении, противоположном движению под действием перистальтики.The challenge in this field of medical technology, the solution of which is the proposed technical solution, is to create a device for endoscopic sounding of the gastrointestinal tract, characterized by advanced features, in particular, providing the opportunity for active advancement in the gastrointestinal tract, including in the direction opposite to the movement under the action of peristalsis .

Решение указанной задачи достигается тем, что предложенное устройство для эндоскопического зондирования, содержащее корпус в виде капсулы, 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, контроллер анализа состояния желудочно-кишечного тракта, согласно изобретению содержит контроллер, соединенный с датчиками контроля параметров состояния желудочно-кишечного тракта, установленный внутри корпуса устройства колебательный инерционный механизм, содержащий электропривод, соединенный с контроллером, два равных по массе эксцентрика, вращающихся синхронно в противоположных направлениях, установленных таким образом, что их центры масс расположены симметрично относительно продольной плоскости симметрии устройства, при этом плоскость вращения центров масс ортогональна плоскости симметрии, при этом на наружной поверхности части корпуса устройства, имеющей предпочтительно цилиндрическую форму, выполнены конструктивные элементы в форме косозубой гребенки по наружной образующей, причем зубцы гребенки ориентированы таким образом, что создают при движении устройства назад по желудочно-кишечному тракту силу сопротивления, большую, чем при движении вперед.The solution of this problem is achieved by the fact that the proposed device for endoscopic sounding, comprising a capsule-shaped body, a power source, a light source, a video camera, an information recording and transmission module, a storage unit for the measurement of environmental parameters, gastric the intestinal tract, the controller of the analysis of the state of the gastrointestinal tract, according to the invention contains a controller connected to sensors monitoring parameters I of the gastrointestinal tract, the oscillatory inertial mechanism installed inside the device’s body, containing an electric drive connected to the controller, two eccentrics of equal mass, rotating synchronously in opposite directions, set in such a way that their centers of mass are located symmetrically with respect to the longitudinal plane of symmetry of the device, this plane of rotation of the centers of mass is orthogonal to the plane of symmetry, while on the outer surface of the part of the housing of the device, preferably having cylindrical shape, structural elements are made in the form of a helical comb along the outer generatrix, and the teeth of the comb are oriented in such a way that they create a resistance force greater when moving the device back along the gastrointestinal tract than when moving forward.

Блок модуляции режима активного движения содержит колебательный инерционный механизм и контроллер.The modulation block of the active movement mode contains an oscillatory inertial mechanism and a controller.

Одним из вариантов исполнения колебательного инерционного механизма, например, 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 зондирования оператором, или на основании анализа сигналов от датчиков зондирования, контролирующих состояние ЖКТ, при работе устройства в автоматическом режиме. При этом на наружной поверхности части корпуса устройства, причем указанная часть корпуса имеет предпочтительно цилиндрическую форму, выполнены конструктивные элементы, создающие сопротивление движению устройства, причем различное в противоположных направлениях, 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.One embodiment of an oscillatory inertial mechanism, for example, is an eccentric mounted on an electric drive shaft, while this mechanism is located in the device’s body in such a way that alternating action of inertia forces along the longitudinal axis of the case is ensured. The controller controls the operation of the oscillatory inertial mechanism based on signals from an external control device, when controlling the operation of the sensing device by the operator, or based on the analysis of signals from sensing sensors that monitor the state of the gastrointestinal tract, when the device is in automatic mode. Moreover, on the outer surface of the housing part of the device, said housing part having preferably a cylindrical shape, structural elements are made that create resistance to the movement of the device, moreover, different in opposite directions, forward movement corresponds to less resistance than backward movement. An example of one of the possible options for the implementation of structural elements can be a variant in which the generatrix of the outer surface of the cylindrical section of the device body is made in the form of a helical comb.

Целенаправленное движение устройства в заданном направлении осуществляется за счет движущей силы - результирующей сил действующих на капсулу устройства 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.The purposeful movement of the device in a given direction is due to the driving force - the resulting forces acting on the capsule of the device for one cycle of oscillations of the inertial mechanism: alternating inertial momentum forward and backward, directed along the longitudinal axis of the body, equal in magnitude in the forward and reverse direction, created by the oscillatory inertial mechanism, and resistance forces arising from the interaction of structural elements made on the outer surface of the caps uluses, the shape and location of which determine less resistance when moving the capsule body forward than when moving backward, with a support / surface of the gastrointestinal tract.

Техническим результатом, достигаемым заявляемым изобретением, является создание малогабаритного устройства для эндоскопического зондирования ЖКТ с функцией активного перемещения по ЖКТ.The technical result achieved by the claimed invention is the creation of a small-sized device for endoscopic sounding of the gastrointestinal tract with the function of active movement along the gastrointestinal tract.

Сущность изобретения иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 представлен общий вид устройства для эндоскопического зондирования, на фиг. 2 показана схема устройства для эндоскопического зондирования, на фиг. 3 показана схема, поясняющая принцип движения устройства для эндоскопического зондирования по ЖКТ.The invention is illustrated by drawings, where in FIG. 1 is a perspective view of an apparatus for endoscopic sounding; FIG. 2 shows a diagram of an apparatus for endoscopic sounding, FIG. 3 is a diagram explaining the principle of movement of the device for endoscopic sounding along the gastrointestinal tract.

Устройство для эндоскопического зондирования 1 (далее - устройство) 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 чертеже 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.The device for endoscopic sensing 1 (hereinafter referred to as the device) is made in the form of a capsule, in the case 2 of which there is a power supply 3, a light source 4, a video camera 5, a data recording and transmission module 6, a storage unit for installations 7, a receiver 8, gastrointestinal tract sensors (not shown and not indicated in the drawing), the modulation block 9 of the active movement mode, including the oscillating inertial mechanism 10, with an electric drive 11, the controller 12 controls the specified mechanism. On the outer surface of the housing 2 structural elements 13 are made, the shape and arrangement of which create different resistance when moving the housing of the device forward and backward.

Предложенное устройство работает следующим образом.The proposed device operates as follows.

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, устройство перемещают назад на необходимое расстояние, используя режим активного движения. Для перемещения устройства 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, устройство принудительно и с большей, чем при пассивном перемещении под действием перистальтики, скоростью продвигается по желудочно-кишечному тракту.Device 1 is inserted into the esophagus with a side with less resistance to movement opposite to the direction of movement under the action of peristalsis. The sensing device moves along the gastrointestinal tract in a passive mode under the action of peristalsis. If necessary, a detailed examination of the gastrointestinal tract, passed in passive mode, the device is moved back to the required distance using the active movement mode. To move the device along the gastrointestinal tract in the active mode, the controller 12 gives a command to turn on the electric drive 10 of the oscillatory inertial mechanism 9, which creates oscillatory movements of the capsule body along the longitudinal axis, at the same time, due to structural elements 13, which provide less movement of the device along the gastrointestinal tract resistance when moving forward than when moving backward, a driving force arises - the result of inertial forces and forces of resistance to movement, under the action of which, the device is forced and with greater speed than with passive movement under the action of peristalsis, it moves along the gastrointestinal tract.

В варианте применения в автоматическом режиме зондирования устройство работает следующим образом.In an application in automatic sensing mode, the device operates as follows.

Предварительно в блок хранения установок 7 вводят контрольные значения измеряемых параметров состояния ЖКТ, затем устройство 1 вводят в пищевод стороной с меньшим сопротивлением движению по направлению перемещения под действием перистальтики. Задействуют колебательный инерционный механизм 10 и далее 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. 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.First, control values of the measured parameters of the gastrointestinal tract are introduced into the storage unit 7; then the device 1 is inserted into the esophagus with the side with less resistance to movement in the direction of movement under the action of peristalsis. The oscillatory inertial mechanism 10 is activated, and then the device in the active mode moves along the gastrointestinal tract under the action of the forces described above. In the process of moving, the controller 12, based on the signals from the sensors for monitoring the state of the gastrointestinal tract, analyzes the parameters of the gastrointestinal tract, if they are deviated from the control values set in the storage unit 7, the controller 12 issues a command to turn off the electric drive 11 of the oscillatory inertial mechanism 10. Device 1 is translated in a passive mode of movement and then under the action of peristalsis moves at a lower speed, carrying out detailed sounding of the gastrointestinal tract. Upon completion of the site, characterized by altered conditions of the gastrointestinal tract, based on the analysis of signals from the sensors for monitoring the state of the gastrointestinal tract, the controller 12 supplies the modulation unit 9 with a control signal for activating the active movement mode, the device 1 is transferred to the active movement mode in the gastrointestinal tract.

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.In an application, the device 1 is inserted into the rectum and moved along the gastrointestinal tract in the active mode of movement to the selected site of examination, then the mode of active movement is turned off. Next, the device 1 in passive mode, under the action of peristalsis, moves along the digestive tract, probing the selected area. If necessary, again put the device 1 in the active movement mode.

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.The illustrations and description of the features of the invention do not cover the entire spectrum of possible modifications and equivalent changes that are obvious to a person skilled in this field. It should be understood that the appended claims cover all possible modifications and changes that fall within the spirit of the present invention.

Результатом предложенного изобретения является создание устройства для эндоскопического зондирования, 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.The result of the proposed invention is the creation of a device for endoscopic sounding, which allows you to adjust the speed of its movement through the gastrointestinal tract, including on the basis of the parameters of the gastrointestinal tract measured during movement, to optimize the amount of recorded information on the gastrointestinal tract and, as a result, to increase the efficiency of the sensing process, and also reduce research time.

Claims

Oscillatory movement mechanism for moving an endoscopic sensing device containing a capsule-shaped body, in which a power source, a light source, a video camera, an information recording and transmission module, a storage unit for measuring the measured parameters of the state of the external environment, sensors for monitoring the state of the gastrointestinal tract, are connected with a controller connected to an electric drive of the oscillatory mechanism and a signal receiver, characterized in that the oscillatory mechanism is made inertial and contains two eccentrics of equal mass, capable of synchronous rotation in opposite directions, the centers of mass of which lie in the same plane and are located symmetrically relative to the longitudinal axis of the device, and on the outer surface of the part of the cylindrical body along the generatrix structural elements are made in the form of a helical comb, oriented with the ability to create when the device moves back along the gastrointestinal tract, the resistance force is greater than when moving forward.