RU2570949C2

RU2570949C2 - Diagnostic device

Info

Publication number: RU2570949C2
Application number: RU2014104735/14A
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: 2015-12-20
Also published as: RU2014104735A

Abstract

FIELD: medicine.

SUBSTANCE: invention refers to medicine and can be used for gastrointestinal endoscopy. A diagnostic device mover comprises a capsule-shaped body with in-built power supply, light source, video camera, data recording and transmission unit, a gastrointestinal measurements storage unit, gastrointestinal monitoring sensors connected to a controller, and electrically-actuated oscillatory mechanism. The oscillatory mechanism is configured inertial and comprises an eccentric cam mounted on a shaft of the electrical actuator connected to the controller; a rotation plane of the eccentric cam is parallel with a longitudinal plane of the body, whereas a cylindrical outside of the body bears structural members generating resistance force directed along a long axis of the body and varying as the device moves forward and backward along the gastrointestinal tract.

EFFECT: using the invention enables extending the range of gastrointestinal probes.

4 cl, 3 dwg

Description

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

Известно устройство зондирования желудочно-кишечного тракта (ЖКТ) с иммобилайзером (патент США №7946979, опубл. 24.05.2011).A device for sensing the gastrointestinal tract (GIT) with an immobilizer is known (US patent No. 7946979, publ. 05.24.2011).

Указанное устройство в виде капсулы содержит источник питания, датчики измерения, такие как термометры, рН-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.The specified device in the form of a capsule contains a power source, measurement sensors such as thermometers, pH meters, optical scanners, image sensors, an information recording and transmission module, an immobilizer, a processor for controlling the immobilizer. The device can be used for gentle monitoring of the gastrointestinal 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 that is destroyed in the gastrointestinal tract are destroyed and the sensing device continues to move under the action of peristalsis.

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.The disadvantage of this device is the possibility of only passive advancement of the capsule along the gastrointestinal tract under the action of peristalsis, as well as the impossibility of advancing the device along the gastrointestinal tract in the direction opposite to the 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, 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.A device is known - the 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 fixed at 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 device can be adjusted with the joystick from an external control panel.

Недостатком устройства является значительное увеличение длины видеокапсулы за счет установки движителя-плавника.The disadvantage of this device is a significant increase in the length of the video capsule due to the installation of a mover-fin.

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.The challenge in this field of medical technology, the proposed technical solution is aimed at, is to create a device for sensing the gastrointestinal tract, characterized by advanced features, in particular, providing the opportunity for active advancement along the gastrointestinal tract, including in the direction opposite to the movement under the action of peristalsis.

Решение указанной задачи достигается тем, что в корпусе предложенного устройства, представляющего собой капсулу, выполненную в форме тела вращения, содержащую источник питания, источник света, видеокамеру, модуль регистрации и передачи информации, блок хранения установок измеряемых параметров состояния ЖКТ, датчики контроля состояния ЖКТ, согласно изобретению установлен блок модуляции режима активного движения, обеспечивающий возможность принудительного перемещения устройства по ЖКТ. Блок модуляции режима активного движения содержит колебательный инерционный механизм и контроллер.The solution of this problem is achieved by the fact that in the housing of the proposed device, which is a capsule made in the form of a body of revolution, containing a power source, a light source, a video camera, a data recording and transmission module, a storage unit for the settings of the measured parameters of the gastrointestinal tract state, gastrointestinal tract sensors, according to the invention, an active movement mode modulation unit is installed, which makes it possible to forcibly move the device along the gastrointestinal tract. 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 оператором или на основании анализа сигналов от датчиков зондирования, измеряющих 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 on the basis of signals from an external control device when controlling the operation of the device by the operator or on the basis of analysis of signals from sounding sensors measuring 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 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 создают меньшее сопротивление при движении корпуса капсулы вперед, чем при движении назад, с опорой/поверхностью ЖКТ.The targeted movement of the capsule is due to the driving force - the resulting forces acting on the capsule for one cycle of oscillation of the inertial mechanism: alternating inertial momentum forward - 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 capsule body, the shape and location of which give less resistance when moving the capsule body forward than when moving backward, with the support / surface of the gastrointestinal tract.

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

Сущность изобретения иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 представлен общий вид диагностического устройства, на фиг.2 показана схема корпуса диагностического устройства, на фиг.3 показана схема, поясняющая принцип движения устройства по ЖКТ.The invention is illustrated by drawings, where in Fig.1 shows a General view of the diagnostic device, Fig.2 shows a diagram of the housing of the diagnostic device, Fig.3 shows a diagram explaining the principle of movement of the device along the gastrointestinal tract.

Диагностическое устройство 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 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 diagnostic device 1 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 recording and transmission module 6, a storage unit for installations 7, a receiver 8, and sensors for monitoring the state of the gastrointestinal tract (not shown and not shown marked), the modulation block 9 of the active movement mode, including the oscillatory 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 диагностическое устройство работает следующим образом.The proposed diagnostic device operates as follows.

Диагностическое устройство 1 вводят в пищевод стороной с меньшим сопротивлением движению противоположно направлению перемещения под действием перистальтики, после чего диагностическое устройство перемещается по ЖКТ в пассивном режиме под действием перистальтики. При необходимости детального обследования участка ЖКТ, пройденного в пассивном режиме, диагностическое устройство перемещают назад на необходимое расстояние, используя режим активного движения. Для перемещения диагностического 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 диагностического 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 перистальтики и диагностическое устройство скоростью продвигается по желудочно-кишечному тракту.The diagnostic device 1 is inserted into the esophagus with the side with less resistance to movement opposite to the direction of movement under the action of peristalsis, after which the diagnostic 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 diagnostic device is moved back to the required distance using the active movement mode. To move the diagnostic device along the gastrointestinal tract in active mode, the controller 12 instructs to turn on the electric drive 10 of the inertial inertial mechanism 9, which creates oscillatory movements of the capsule body along the longitudinal axis, at the expense of structural elements 13 that provide less movement of the diagnostic 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 ne the ristaltics and the diagnostic device speed through the gastrointestinal tract.

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

Предварительно в блок хранения установок 7 вводят контрольные значения измеряемых параметров состояния ЖКТ, затем диагностическое устройство 1 вводят в пищевод стороной с меньшим сопротивлением движению по направлению перемещения под действием перистальтики. Задействуют колебательный инерционный механизм 10, и далее диагностическое 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, и 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. Диагностическое 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 и диагностическое 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 diagnostic 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 diagnostic device in the active mode moves along the digestive 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, and 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. Diagnostic device 1 is transferred to the passive mode of movement and then, under the action of peristalsis, moves at a slower speed, performing detailed sounding of the gastrointestinal tract. Upon completion of the section, 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 and the diagnostic 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 диагностического устройства, 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 diagnostic device that allows you to adjust the speed of its movement along 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, increase the efficiency of the sensing process, as well as reduce research time.

Claims

1. The movement device of the diagnostic device, comprising a capsule-shaped housing in which a power source, a light source, a video camera, a recording and transmission module, a storage unit for measuring the parameters of the state of the gastrointestinal tract, sensors for monitoring the state of the gastrointestinal tract, connected with a controller, and an oscillating mechanism equipped with an electric drive, characterized in that the oscillating mechanism is inertial and contains an eccentric mounted on an electric shaft an iodine connected to the controller, the eccentric rotation plane being parallel to the longitudinal plane of the body, and on the outer surface of the body part having a cylindrical shape, structural elements are made that create a resistance force directed along the longitudinal axis of the device that is different when it moves back and forth along the gastrointestinal intestinal tract.

2. The device according to claim 1, characterized in that the signal receiver from the external device is connected to the controller.

3. The device according to p. 1, characterized in that the structural elements on the outer surface of the housing are made in the form of a helical comb along the outer generatrix of the cylindrical section of the housing.