Сменный магнитоуправляемый каркас для активной эндоскопической капсулы для проведения обследования желудочно-кишечного тракта

Изобретение относится к медицинской технике, в частности к устройствам для автономного эндоскопического зондирования желудочно-кишечного тракта, а именно к магнитоуправляемым эндоскопическим видеокапсулам. Магнитоуправляемый каркас для эндоскопической видеокапсулы включает корпус, выполненный с по меньшей мере одним окном из оптически прозрачного материала, и магнитную систему в виде постоянных магнитных элементов, размещенных по крайней мере на части внутренней поверхности корпуса и установленных с образованием минимального зазора коаксиально эндоскопической видеокапсуле. Использование изобретения позволяет уменьшить травматичность и облегчить процесс проводимых исследований. 16 з.п. ф-лы, 6 ил.

 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Изобретение относится к области медицины и медицинской техники, в частности к устройствам для автономного эндоскопического зондирования желудочно-кишечного тракта, а именно к магнитоуправляемым эндоскопическим видеокапсулам.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Беспроводная капсульная эндоскопия - это современный метод диагностики желудочно-кишечного тракта (ЖКТ) человека, позволяющий визуализировать области, недоступные для традиционных методов исследования. Автоматический анализ гастроэнтерологического тракта и его болезней представляет большой интерес благодаря его потенциалу в распознавании патологий и морфологических изменений. У беспроводной эндоскопии есть важное преимущество по сравнению с традиционной - капсула может достичь двенадцатиперстной и тонкой кишки, не доставляя при этом дискомфорта пациенту. Более того, это единственный неинвазивный метод осмотра тонкой кишки (Жуков И.Ю., Михайлов Д.М., Федоров Е.Д. и др. / Повышение эффективности распознавания желудочно-кишечных заболеваний в автоматическом режиме на основе анализа изображений эндоскопической капсулы // Спецтехника и связь. Выпуск №3 / 2013, с. 54).

Исследование проводится следующим образом: пациент проглатывает маленькую капсулу со встроенной видеокамерой, которая медленно проходит сквозь желудочно-кишечный тракт, захватывая изображения. После проглатывания пациентом капсулой необходимо управлять, чтобы получать изображения всей поверхности изучаемого участка ЖКТ.

Обычно капсулы контролируются с помощью сил магнитного поля. Пациент помещается внутрь установки, создающей искусственное магнитное поле необходимой конфигурации, под воздействием которого капсула, содержащая магнитный материал, может изменять положение и перемещаться.

Технология управляемой магнитной капсулы позволяет проводить ускоренную доставку эндоскопической видеокапсулы в требуемый отдел ЖКТ пациента, во время процедуры задерживать эндоскопическую видеокапсулу в требуемом месте ЖКТ для его детального анализа; проводить скрининговое обследование участка ЖКТ в режиме реального времени.

Полученные изображения внутренностей организма с высокой разрешающей способностью передаются с помощью беспроводных технологий в реальном времени на устройство обработки и индикации.

Из уровня техники известны магнитоуправляемые капсулы (DE 102006019986 А1, опубл. 31.10.2007, WO 2016157596 А1, опубл. 06.10.2016, EP 2995240 А1, опубл. 16.03.2016), которые содержат встроенный магнитный модуль, выполненный в виде постоянного магнита, благодаря которому можно управлять эндоскопической капсулой с помощью внешнего магнитного поля. Однако в указанных выше капсулах магнитный модуль является составной частью капсулы, и в связи с цельностью конструкции невозможно обеспечить сменность эндоскопической капсулы, что позволило бы работать с любыми капсулами без изменения их функционала.

Наиболее близким аналогом является магнитоуправляемая эндоскопическая капсула (CN 204181577 U, опубл. 04.03.2015), которая представляет собой эндоскопическую капсулу любого типа, помещенную в магнитную систему в виде постоянных кольцевых магнитов, установленных по посадке с натягом на оболочку эндоскопической видеокапсулы. Использование данного решения позволит управлять эндоскопической капсулой любого типа.

Недостатком такой системы является плохая проходимость капсулы по желудочно-кишечному тракту, связанная с тем, что поверхность магнита нарушает обтекаемость форм эндоскопической капсулы, выходя за ее габариты. При этом велика вероятность раздражения и травмирования стенок пищевода, а также ЖКТ при движении эндоскопической видеокапсулы под действием внешнего поля.

Намагничивание известной магнитоуправляемой видеокапсулы единственным определенным образом - поперек оси капсулы, существенно ограничивает ее возможности. В частности, вращение капсулы за счет внешней магнитной системы возможно только вокруг ее оси.

В таком варианте выполнения невозможно использовать постоянные магниты из любого материала в организме. Существуют ограничения в том, что материал магнитов должен быть биосовместимым.

Таким образом, существует потребность в создании перемещаемого магнитным полем универсального устройства, обеспечивающего управление любых типов эндоскопических видеокапсул без изменения их функционала и позволяющее любые пространственные перемещения, в том числе совмещающее в себе одновременную возможность как вращения эндоскопической капсулы, так и ее линейного перемещения, отвечающее требованиям биосовместимости и проницаемости оболочек.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Техническая проблема, решаемая заявляемым изобретением, состоит в невозможности использования любых типов эндоскопических капсул без нарушения их функциональных характеристик и без нарушения целостности исходной капсулы при управлении их движением во внешнем магнитном поле в произвольных направлениях с обеспечением 5-ти степеней свободы.

Технический результат изобретения заключается в реализации назначения, в частности в создании магнитоуправляемого каркаса для эндоскопической капсулы, обладающего 5-ю степенями свободы, то есть выполненный с возможностью перемещать эндоскопическую капсулу в любом из трех координатных направлений и вращать вокруг любой из 2 координатных осей, что позволяет уменьшить травматичность, повысить управляемость эндоскопической видеокапсулы и облегчить процесс проводимых исследований.

Технический результат достигается за счет того, что магнитоуправляемый каркас для эндоскопической видеокапсулы включает корпус, выполненный с по меньшей мере одним окном из оптически прозрачного материала, и магнитную систему в виде постоянных магнитных элементов, размещенных по крайней мере на части внутренней поверхности корпуса и установленных с образованием минимального зазора коаксиально эндоскопической видеокапсуле.

Кроме того, корпус может быть выполнен из биосовместимого оптически прозрачного материала.

Кроме того, корпус может быть выполнен из биосовместимого металла и является тонкостенным.

Кроме того, корпус может быть выполнен из полимерного магнитного материала, представляющего собой композицию биосовместимого полимера с магнитным порошком.

Кроме того, корпус выполнен из металла или полимерного магнитного материала, представляющего собой композицию полимера с магнитным порошком, и имеет дополнительное покрытие из биосовместимого материала.

Кроме того, магнитные элементы могут быть выполнены из сплавов и соединений редкоземельных элементов.

Кроме того, магнитные элементы могут быть выполнены из полимерного магнитного материала, представляющего собой композицию полимера с магнитным порошком.

Кроме того, магнитные элементы выполнены из полимерного магнитного материала, представляющего собой композицию биосовместимого полимера с магнитным порошком.

Кроме того, в корпус может быть вмонтирована по меньшей мере одна многовитковая катушка.

Кроме того, во всех вариантах осуществления корпус может быть выполнен из по меньшей мере двух частей.

Кроме того, в качестве оптически прозрачного материала применен биосовместимый пластик.

Кроме того, во всех вариантах осуществления каркас дополнительно содержит элементы для диагностических и/или терапевтических функций.

Кроме того, каркас дополнительно может содержать по меньшей мере один отсек для хранения и сброса лекарственных препаратов или забора проб жидкостей и тканей для анализа или инородных тел и других веществ в жидкой, газообразной или твердой форме.

Кроме того, каркас может дополнительно содержать по меньшей мере один хирургический инструмент, расположенный на внешней поверхности корпуса. Кроме того, в каркас может быть дополнительно встроен по меньшей мере один датчик, выбранный из: датчик магнитного поля, датчик температуры, датчик pH, датчик проводимости растворенного кислорода, датчик определения положения в пространстве.

Кроме того, в каркас может быть дополнительно встроен микронасос.

Кроме того, в каркас может быть дополнительно встроен по крайней мере один электрический микропривод.

Магнитный каркас, будучи надетым на любую капсулу, дает возможность за счет применения внешней магнитной системы поворачивать капсулу на необходимый угол и прикладывать к ней силу в произвольном направлении.

Корпус магнитоуправляемого каркаса несет в себе силовую несущую функцию и позволяет сохранить целостность помещенной внутрь его эндоскопической капсулы без нарушения ее функциональных характеристик.

Помимо несущей функции корпус каркаса позволяет устранить контакт магнитной системы с организмом, что отвечает требованиям биосовместимости.

Использование в качестве магнитной системы именно постоянных магнитных элементов в отличие от магнитомягких материалов позволяет повысить магнитный момент в магнитном поле внешней системы, в которое помещается магнитоуправляемая капсула, жестко ориентировать магнитный момент относительно эндоскопической видеокапсулы (у магнитомягкого материала возможно перемагничивание при изменении направления внешнего магнитного поля). Преимуществом использования постоянных магнитных элементов перед электромагнитными катушками состоит в отсутствии необходимости питания от дополнительного источника энергии.

Преимущество заявляемого устройства состоит в том, что конструкция магнитоуправляемого каркаса является универсальной для эндоскопических видеокапсул разных производителей и простой в производстве и позволяет аддитивно добавлять к функционалу капсулы без нарушения последнего диагностические и/или терапевтические и/или хирургические свойства.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Прилагаемые чертежи, которые включены в состав настоящего описания и являются его частью, иллюстрируют варианты осуществления изобретения и совместно с вышеприведенным общим описанием изобретения и нижеприведенным подробным описанием вариантов осуществления служат для пояснения принципов настоящего изобретения. На чертежах одинаковые позиции применяются для обозначения одинаковых частей.

На фиг. 1 схематично представлен фронтальный срез магнитоуправляемого каркаса, надетого на эндоскопическую видеокапсулу, в варианте осуществления, когда корпус полностью выполнен из оптически прозрачного биосовместимого пластика, а магнитные элементы - из сплавов редкоземельных элементов, при этом на фиг. 1а магнитная система размещена на торцах внутренней поверхности корпуса, а на фиг. 1б магнитная система размещена на всей внутренней поверхности корпуса.

На фиг. 2 схематично представлен фронтальный срез магнитоуправляемого каркаса, надетого на эндоскопическую видеокапсулу, в варианте осуществления, когда корпус и магнитные элементы выполнены из полимерного магнитного материала, представляющего собой композицию биосовместимого полимера с магнитным порошком, при этом корпус имеет два окна, выполненных из оптически прозрачного материала.

На фиг. 3 схематично представлен фронтальный срез магнитоуправляемого каркаса, надетого на эндоскопическую видеокапсулу, в варианте осуществления, когда корпус выполнен из полимерного магнитного материала, представляющего собой композицию биосовместимого полимера с магнитным порошком, с двумя окнами, выполненными из оптически прозрачного биосовместимого пластика, а магнитные элементы - из сплавов редкоземельных элементов.

На фиг. 4 схематично представлен фронтальный срез магнитоуправляемого каркаса, надетого на эндоскопическую видеокапсулу, в варианте осуществления, когда корпус выполнен из тонкостенного биосовместимого металла с двумя окнами, выполненными из оптически прозрачного биосовместимого пластика, а магнитные элементы - из сплавов редкоземельных элементов.

На фиг. 5 схематично представлен фронтальный срез магнитоуправляемого каркаса, надетого на эндоскопическую видеокапсулу, в варианте осуществления, когда корпус полностью выполнен из оптически прозрачного биосовместимого пластика, а магнитные элементы - из полимерного магнитного материала, представляющего собой композицию полимера с магнитным порошком.

На фиг. 6 схематично представлен фронтальный срез магнитоуправляемого каркаса, надетого на эндоскопическую видеокапсулу, в варианте осуществления, когда в корпус из биосовместимого оптически прозрачного пластика на противоположных сторонах вмонтированы две многовитковые катушки, а магнитные элементы выполнены из сплавов редкоземельных элементов.

ОБОЗНАЧЕНИЯ

1 - корпус каркаса, выполненный из биосовместимого оптически прозрачного материала, 2 - эндоскопическая видеокапсула, 3 - видеокамера эндоскопической капсулы, 4 - магнитные элементы, выполненные из сплавов редкоземельных элементов, 5 - магнитные элементы, выполненные из магнитопласта, 6 - окно корпуса, выполненное из биосовместимого оптически прозрачного материала, 7 - корпус каркаса, выполненный из биосовместимого магнитопласта, 8 - корпуса каркаса, выполненный из биосовместимого металла, 9 - многовитковая катушка.

ОПРЕДЕЛЕНИЯ (ТЕРМИНЫ)

Под биосовместимым материалом в указанной заявке понимают материал, способный контактировать с организмом пациента, не вызывая при этом побочных клинических проявлений.

Используемый в документе термин «оптически прозрачный материал» относится к материалам, способным направленно пропускать световое излучение в видимом диапазоне. Неограничивающие примеры оптически прозрачных материалов по изобретению включают пластик, органическое стекло, кварц и другие.

Под термином «минимальный зазор» в настоящем документе понимают минимально допустимый зазор, необходимый для свободного соединения деталей в общем с цилиндрическими поверхностями, таких как магнитная система каркаса и корпус помещаемой внутрь эндоскопической видеокапсулы. При вставлении одной детали в отверстие другой полученное соединение можно считать условно разъемным, неподвижным. Эксплутационный зазор не должен превышать 0,1 мм.

Термин «биосовместимый металл» относится к металлическим материалам, не вызывающим иммунных реакций биосреды и организма, кроме того, их способность сохранять требуемые качества должна обеспечивать заданное функционирование изделий. Примерами биосовместимых металлов в рамках настоящего изобретения могут быть биоинертный титан, цирконий либо тантал и имеющие покрытие из биокерамического материала, например слоя металлооксида и другие.

Термин «тонкостенный» в настоящем документе относится к корпусу, имеющему тонкие стены жесткой оболочки, толщина которых много меньше линейных размеров самой оболочки. При этом корпус не выполняет функцию защиты от больших механических нагрузок и выполняет преимущественно несущую функцию.

Используемый в документе термин «полимерный магнитный материал» (магнитопласт) относится к жестким (негибким) полимерным магнитным материалам, представляющим собой композицию полимера с магнитным порошком. В качестве полимерной связки используются реактопласты, например эпоксидные смолы, и термопласты, например термопласты на основе поливинил-хлорида, полистирола, полиамида и другие. Магнитные порошки могут быть изготовлены из бариевого или стронциевого ферритов, сплавов на основе редкоземельных элементов (неодим-железо-бор, самарий-кобальт, самарий-железо), алнико; используются также смеси этих материалов. От того, какая магнитная компонента использована в данном продукте, зависят его магнитные характеристики.

Под признаком «магнитные элементы выполнены из сплавов редкоземельных элементов» в настоящем документе понимают материалы, обладающие магнитными свойствами, так называемые «редкоземельные магниты», на основе металлов, входящих в группу лантаноидов: Gd, Tb, Dy, Но, Er, Sm, Eu и других, обычно называемых редкоземельными. Предпочтительно использование неодимовых магнитов NdFeB и самарий-кобальт SmCo5, Sm2Co17, как наиболее высокоэнергетичных.

Термин «хирургический инструмент» в настоящем документе включает любой хирургический инструмент, используемый хирургом на микроуровне. Неограничивающие примеры хирургического инструмента включают инструменты по типу лапароскопии, например торсионных нож для забора анализа на биопсию, скальпели и лезвия для срезов на биопсию и отбора проб ткани, щипцы, микрошипы и другие.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Магнитоуправляемый каркас для эндоскопической видеокапсулы состоит из корпуса с по меньшей мере одним окном из оптически прозрачного материала и магнитной системы.

Магнитная система установлена коаксиально эндоскопической видеокапсуле с образованием минимального зазора.

Магнитная система выполнена в виде постоянных магнитных элементов, которые размещены по крайней мере на части внутренней поверхности корпуса.

Имеется возможность использовать любые капсулы. Диаметр и длина используемого каркаса для видеокапсулы ограничен размерами видеокапсулы (максимальный диаметр 14-15 мм и максимальная длина 35-40 мм). Форма корпуса каркаса округлая, не наносящая вред кишечнику и всему ЖКТ с минимальной вероятностью застревания. Корпус по существу выполнен цилиндрической формы и повторяет форму помещенной внутрь эндоскопической видеокапсулы.

Например, при использовании капсулы диаметром 11,2 мм и длиной 26 мм соответственно, диаметр и длина корпуса магнитоуправляемой капсулы составили 14,5 и 27 мм соответственно. Габариты корпуса должны позволять разместить необходимую массу магнитов от 1 до 4 грамм.

Правильное соотношение диаметра и длины корпуса с минимальным весом несущей конструкции каркаса, то есть корпуса, позволяют, с одной стороны, улучшить управляемость (разместить максимальную массу магнитов), а с другой, минимизировать застревание и облегчить выход застрявших (потерянных) капсул.

Например, для размещения постоянных магнитов максимальной массой, равной, ориентировочно, 4 граммам, толщина корпуса варьируется в диапазоне от 0,1 до 0,3 мм.

Материал, из которого изготавливают корпус каркаса, является биосовместимым и нетоксичным.

Корпус каркаса может быть выполнен полностью из оптически прозрачного материала или с по меньшей мере двумя окнами, выполненными из оптически прозрачного материала.

В качестве оптически прозрачного материала используют, например, биосовместимый пластик.

В случае если корпус каркаса выполнен с по меньшей мере одним окном из оптически прозрачного материала, то материалом корпуса может служить тонкостенный металл или биосовместимый магнитопласт.

Окна из оптически прозрачного материала располагают напротив видеокамер эндоскопических капсул.

Корпус каркаса может быть выполнен из металла (например, из титана, медицинской нержавеющей стали) или магнитопласта и дополнительно содержать дополнительный слой, выполненный из биосовместимого материала, в частности из оптически прозрачного материала или биосовместимого металла или биосовместимого магнитопласта. Постоянные магнитные элементы могут быть выполнены из полимерного магнитного материала, представляющего собой композицию полимера с магнитным порошком, или из сплавов редкоземельных элементов.

При конструировании каркаса для размещения в нем эндоскопической капсулы возможно любое сочетание материалов корпуса и материала магнитных элементов.

В варианте осуществления, когда магнитные элементы выполнены из биосовместимых полимерных магнитных материалов и совмещены с корпусом из полимерного магнитного материала, каркас одновременно несет как конструкционную нагрузку, так и является постоянным магнитом.

Магнитные элементы размещены на внутренней поверхности корпуса каркаса таким образом, чтобы минимально перекрывать обзор видеокамерам эндоскопической капсулы. Так, например, магнитная система может полностью охватывать эндоскопическую капсулу, оставляя окна для обзора видеокамер. При этом магнитная система в данном случае может состоять из по меньшей мере двух постоянных магнитных элементов, намагниченных аксиально и которые удерживаются на капсуле за счет магнитного взаимодействия.

Магнитная система, несмотря на ее сложную форму, обладает единым магнитным моментом, направленным в большинстве случаев по оси капсулы. Наличие магнитного момента само по себе и обеспечивает возможность 5 степеней свободы.

Направление намагниченности по оси капсулы позволяет контролировать направление расположения видеокамер капсулы, которые в большинстве случаев располагаются в торцах капсул. При необходимости также может быть использован клей. Корпус, не имеющий в этом варианте силовой несущей функции, может быть заменен на нанесенное с помощью напыления или каким-либо другим способом покрытие, обеспечивающее биологическую совместимость поверхности каркаса.

При кольцевой системе видеокамер в центральной области эндоскопической капсулы магнитная система каркаса состоит из двух кольцевых постоянных магнитных элементов, размещенных на всей внутренней поверхности корпуса, исключая кольцевую область обзора видеокамер (фиг. 5).

Возможно расположение магнитных элементов на по меньшей мере одном торце внутренней поверхности корпуса каркаса, не закрывающий видеокамеру эндоскопической капсулы. При этом корпус каркас плотно надет на эндоскопическую капсулу.

Магнитоуправляемый каркас может быть надет на капсулу, выбранную из широкой линейки производителей, следующим образом. Корпус каркаса выполнен из по меньшей мере двух частей, собирается на капсуле из двух или более частей с помощью резьбы, защелок и/или биосовместимого клея.

Непосредственно сам корпус и магнитная система могут быть соединены любым известным способом, в том числе магнитные элементы могут плотно сидеть между капсулой и корпусом каркаса.

При выполнении корпуса с вмонтированной в корпус многовитковой катушкой 9 позволит определять положение и ориентацию капсулы с помощью внешней системы позиционирования.

Использование магнитоуправляемого каркаса для размещения в нем капсулы, выбранной из широкого круга производителей, позволяет обеспечить использование капсул как можно более широкого круга производителей и обеспечить позиционирование и удержание капсул в заданном положении с точностью до 1 градуса и 1 мм длительное время до 1-5 часов.

С помощью помещения эндоскопической видеокапсулы в каркас возможно сделать ее активной без нарушения ее функционала, например, магнитоуправляемый каркас для капсулы дополнительно может быть оснащен элементами, позволяющими осуществлять терапевтические, диагностические или хирургические функции.

На корпусе каркаса также возможно размещение других элементов помимо магнитной системы типа активных и пассивных активных меток, датчиков определения положения в пространстве, устройств для очистки оптики капсулы (стеклоочистителей), микронасоса, датчиков магнитного поля, датчиков температуры и pH, датчиков проводимости растворенного кислорода и так далее, вмонтированных в корпус каркаса. Возможно также встраивать в корпус каркаса саморазрушающиеся и разрушающиеся под внешним воздействием элементы для отстегивания каркаса от капсулы автоматически через 24 часа или при необходимости (например, спайки из термочувствительного полимера нанесенного на сплав FeRh с большим магнитокалорическим эффектом, который в поле 1.5-3 Тл в томографе переходит в водорастворимое состояние при температуре 34-35°С или за счет локального нагрева спайки в каркасе от резервной батарейки на каркасе. На образующей внешней поверхности по меньшей мере одного участка корпуса каркаса могут быть расположены конструктивные элементы, такие как инструменты для хирургических операций, например скальпели и бритвы для срезов на биопсию и отбора проб ткани полипа с помощью модуля биопсии; щипцы, микрошипы и захваты по типу лапароскопии с микроэлектроприводами, а также отсеки для сбрасываемых лекарств до 1 мл (спреи типа Hemospray (ТС-325)), например механический люк/клапан для любых типов порошков, суспензий или растворов. Возможно размещение отсеков для хранения лекарственных препаратов или отсеков для забора для анализа или инородных тел и других веществ в жидкой, газообразной или твердой форме.

По меньшей мере один хирургический инструмент может располагаться в пазах корпуса каркаса эндоскопической видеокапсулы и направлен вдоль продольной оси устройства. Указанные инструменты приводятся в движение с помощи соединенных с ними электрических микроприводов, элементов с памятью формы, магнитострикционных элементов или пьезоэлементов, соединенных в свою очередь с контроллером, которые в свою очередь могут располагаться в полости корпуса каркаса с внутренней стороны.

Например, используя одну капсулу по функционалу, возможно использовать различные каркасы по конструкции и функционалу. В частности, такое возможно в следующей ситуации. Первая эндоскопическая капсула с магнитоуправляемым каркасом подошла к исследуемому участку ЖКТ, сделала фото, проанализировала, поставила микрометку и отошла. Управляющая система захватила вторую эндоскопическую капсулу с магнитоуправляемым каркасом, которая подошла к исследуемому участку, промыла его раствором 1 мл хлоргексидина и ушла. Третья взяла пробу торсионным ножом на биопсию. При этом капсула может быть устроена внутри одинаково, а каркасы быть разные по конструкции и функционалу.

Устройство функционирует следующим образом.

Берут капсулу с требуемым функционалом, надевают каркас.

Эндоскопическая капсула может быть выбрана из ряда известных эндоскопических капсул, таких как EndoCapsule (Olympus Corp., Tokyo, Japan), ОМОМ capsule (Jinshan Science and Technology Company, Chongqing, China), Mirocam (IntroMedic Co., Seoul, South Korea), SV1 (CapsoVision, Saratoga, CA, United States), PillCam SB и других с похожими характеристиками.

Например, упомянутая выше эндоскопическая капсула PillCam помещается в каркас по типу, изображенному на фиг. 1б. Магнитная система и пластиковый корпус должны состоять из двух половинок каждая. Постоянные магнитные элементы надеваются на капсулу, затем надеваются две половинки оболочки и склеиваются по круговому стыку между собой.

Пациент проглатывает полученную капсулу со встроенной видеокамерой, которая медленно проходит сквозь желудочно-кишечный тракт, захватывая изображения.

Для ввода капсулы в желудочное пространство объекту исследования необходимо выпить некоторое количество жидкости, чтобы капсула могла плыть.

Контроль направления движения капсулы контролируется внешним магнитным полем снаружи. Например, для создания силы, сравнимой с весом магнитных элементов, выполненных из NdFeB, нужен градиент внешнего магнитного поля порядка 0,1 Тл/м.

Внешнее магнитное поле не влияет на функционирование камеры и передачу изображения. Картинка, получаемая с помощью капсулы, может быть выведена на монитор с достаточной четкостью и скоростью.

Использование изобретения позволяет расширить арсенал средств эндоскопического зондирования желудочно-кишечного тракта.

Приведенное описание примерного варианта осуществления дает общее представление о принципах конструирования, функционирования, изготовления и применения устройства, предлагаемого настоящим изобретением. По меньшей мере, один пример из данных вариантов осуществления проиллюстрирован прилагаемыми чертежами. Специалистам в данной области техники очевидно, что конкретные устройства, описанные в настоящем документе и проиллюстрированные на прилагаемых чертежах, представляют собой неограничивающие примерные варианты осуществления и что объем настоящего изобретения определяется исключительно формулой изобретения. Признаки, проиллюстрированные или описанные в связи с одним примерным вариантом осуществления, можно объединять с признаками других вариантов осуществления. Предполагается, что такие модификации и изменения находятся в пределах объема настоящего изобретения.

1. Магнитоуправляемый каркас для эндоскопической видеокапсулы, включающий корпус, выполненный с по меньшей мере одним окном из оптически прозрачного материала,

и магнитную систему в виде постоянных магнитных элементов, размещенных по крайней мере на части внутренней поверхности корпуса и установленных с образованием минимального зазора коаксиально эндоскопической видеокапсуле.

2. Каркас по п. 1, отличающийся тем, что корпус выполнен из биосовместимого оптически прозрачного материала.

3. Каркас по п. 1, отличающийся тем, что корпус выполнен из биосовместимого металла и является тонкостенным.

4. Каркас по п. 1, отличающийся тем, что корпус выполнен из полимерного магнитного материала, представляющего собой композицию биосовместимого полимера с магнитным порошком.

5. Каркас по п. 1, отличающийся тем, что корпус выполнен из металла или полимерного магнитного материала, представляющего собой композицию полимера с магнитным порошком, и имеет дополнительное покрытие из биосовместимого материала.

6. Каркас по любому из пп. 1-5, отличающийся тем, что магнитные элементы выполнены из сплавов редкоземельных элементов.

7. Каркас по любому из пп. 1-5, отличающийся тем, что магнитные элементы выполнены из полимерного магнитного материала, представляющего собой композицию полимера с магнитным порошком.

8. Каркас по п. 4, отличающийся тем, что магнитные элементы выполнены из полимерного магнитного материала, представляющего собой композицию биосовместимого полимера с магнитным порошком.

9. Каркас по любому из пп. 1-4, отличающийся тем, что в корпус вмонтирована по меньшей мере одна многовитковая катушка.

10. Каркас по любому из пп. 1-5, отличающийся тем, что корпус выполнен из по меньшей мере двух частей.

11. Каркас по любому из пп. 1 или 2, отличающийся тем, что в качестве оптически прозрачного материала применен биосовместимый пластик.

12. Каркас по п. 1, отличающийся тем, что каркас дополнительно содержит элементы для диагностических и/или терапевтических функций.

13. Каркас по п. 12, отличающийся тем, что каркас дополнительно содержит по меньшей мере один отсек для хранения и сброса лекарственных препаратов или забора проб жидкостей и тканей для анализа или инородных тел и других веществ в жидкой, газообразной или твердой форме.

14. Каркас по п. 12, отличающийся тем, что каркас дополнительно содержит по меньшей мере один хирургический инструмент, расположенный на внешней поверхности корпуса.

15. Каркас по п. 12, отличающийся тем, что в каркас дополнительно встроен по меньшей мере один датчик, выбранный из: датчик магнитного поля, датчик температуры, датчик рН, датчик проводимости растворенного кислорода, датчик определения положения в пространстве.

16. Каркас по п. 12, отличающийся тем, что в каркас дополнительно встроен микронасос.

17. Каркас по п. 12, отличающийся тем, что в каркас дополнительно встроен по крайней мере один электрический микропривод.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к медицине, ургентной хирургии и касается возможности остановки желудочно-кишечного кровотечения через эндоскоп. Производят нанесение на кровоточащий дефект биологически активного дренирующего (БАД) сорбента и активированной обогащенной тромбоцитами аутоплазмы больного.
Изобретение относится к медицине, преимущественно к кардиологии. Выполняют пункцию правой лучевой артерии в типичном месте.

Изобретения относятся к медицине. Способ калибровки интервенционного медицинского инструмента осуществляют с помощью системы калибровки интервенционного медицинского инструмента.

Группа изобретений относится к области медицины, а именно к диагностике. Для выделения структур высокого риска в виртуальной визуализации во время интервенционной процедуры в полости тела выполняют КТ сканирование полости тела, сегментируют просвет тела и структуру высокого риска.
Изобретение относится к медицине, хирургии. При условии полного выполнения коралловидным камнем лоханки и чашечки почки, при отсутствии дилатации полостных элементов создают доступ выполнением пункции «на камень».

Изобретение относится к медицинской технике, в частности к устройствам для выполнения прицельной биопсии внутренних органов, мягких тканей, костей и различных опухолей под контролем магнитно-резонансной томографии с целью диагностики различных заболеваний.
Изобретение относится к медицине, онкологии, комбинированной эндоскопической диагностике рентгенонегативных синхронных центральных раков легкого с помощью видеобронхоскопии в узкоспектральном режиме - сине-зеленой части спектра и в аутофлюоресцентном режиме.

Группа изобретений относится к медицинской технике, а именно к средствам измерения формы с использованием распределенного измерения температуры оптическим волокном для медицинских устройств.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к способам контроля формы внутренних деталей. Способ контроля формы внутренних деталей, включающий в себя этапы доставки внутрь контролируемого оборудования эндоскопа с миниатюрной камерой, выполненного с возможностью измерений, для навигации по траектории которого используется освещение белого света, которое передается по оптическому волокну, после выхода из которого требуемая индикатриса освещенности формируется по меньшей мере одной линзой.

Группа изобретений относится к медицине. Система управления капсульным эндоскопом содержит: первый узел катушек индуктивности, имеющий катушечные секции, которые прикреплены к трем осям, расположенным под прямым углом друг к другу, и генерируют магнитные поля соответственно в осевых направлениях; второй узел катушек индуктивности, расположенный таким образом, чтобы генерировать градиентное магнитное поле в любом направлении относительно магнитного поля, генерируемого первым узлом катушек индуктивности; блок для приведения в движение катушек индуктивности, предназначенный для приведения в движение второго узла катушек индуктивности для регулировки ориентации градиентного магнитного поля; блок управления, содержащий приемную часть, принимающую сигнал изображения, переданный от капсульного эндоскопа, и управляющую часть, регулирующую электрические токи, подаваемые в первый и второй узлы катушек индуктивности, для регулирования генерируемого магнитного поля и управления блоком для приведения в движение катушек индуктивности; и капсульный эндоскоп, содержащий два постоянных магнита, расположенных под прямым углом друг к другу и создающих намагниченность с вектором намагниченности, расположенным относительно продольного направления корпуса капсульного эндоскопа под углом в диапазоне острых углов (0<δ<90°).

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к оптическим исследованиям шейки матки. Система медицинской визуализации содержит процессор для управления системой медицинской визуализации, память, при этом исполнение инструкций побуждает процессор принимать данные изображения, которые содержат множество изображений шейки, отбирать диагностическое изображение из данных изображения, идентифицировать каждую из по меньшей мере двух последовательностей изображений и отбирать диагностическое изображение из каждой по меньшей мере двух последовательностей изображений, при этом по меньшей мере одно диагностическое изображение содержит две последовательности изображений, представляющие собой одно из следующего: последовательность очистки, последовательность с зеленым фильтром, последовательность с уксусно-белой кислотой, последовательность с йодом, последовательность для детализированных областей и их сочетания. Использование изобретения позволяет повысить точность и чувствительность обнаружения злокачественной опухоли. 3 н. и 10 з.п. ф-лы, 43 ил.

Группа изобретений относится к медицинской технике, а именно к средствам для определения положения интервенционного инструмента внутри субъекта. Устройство содержит первую часть, подлежащую введению субъекту, и вторую часть, которая должна быть снаружи субъекта, когда первую часть вводят субъекту, причем устройство содержит блок обеспечения набора данных изображения внутренней области субъекта, причем обеспечиваемый набор данных изображения соответствует внутренней области субъекта перед выполнением интервенционной процедуры, блок обеспечения положения инструмента, выполненный с возможностью определения положения второй части интервенционного инструмента, блок обеспечения фактического изображения, выполненный с возможностью обеспечения фактического изображения интервенционного инструмента, причем фактическое изображение обеспечивается во время интервенционной процедуры, блок определения относительного расположения в пространстве между положениями второй части снаружи субъекта и первой части внутри субъекта на основании фактического изображения и положения второй части, и блок определения положения первой части в обеспеченном наборе данных изображения в зависимости от положения второй части и относительного расположения в пространстве между первой частью и второй частью. Интервенционная система содержит интервенционный инструмент и устройство для определения положения. Носитель данных содержит компьютерную программу для определения положения. Использование изобретений позволяет уменьшить дозы облучения, если для получения фактического изображения используют рентгеновское излучение. 3 н. и 9 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области медицинской техники для контактного или инвазивного исследования или лечения при воздействии ускорения. Подвижное устройство содержит фиксирующее устройство для вмещения и/или фиксации тела человека или животного, которое предусмотрено на первом несущем элементе, установленном свободно вращающимся вокруг первой главной оси. Подвижное устройство представляет собой центрифугу, медицинскую центрифугу или тренировочную центрифугу. Устройство снабжено манипулятором для контактного и/или инвазивного исследования или лечения тела человека или животного под воздействием постоянно повышенного и/или изменяющегося ускорения, включающим основание, функциональную головку и приводные устройства. Функциональная головка подвижно расположена на основании и выполнена с возможностью перемещения относительно основания по множеству степеней свободы посредством приводных устройств. Приводное устройство выполнено в виде ограничивающего усилие приводного устройства. Технический результат состоит в обеспечении исследований или лечения человека или животного при действии повышенного или изменяющегося ускорения. 18 з.п. ф-лы, 9 ил.

Изобретения относятся к медицинской технике, а именно к телеманипуляторным системам, которые также называются роботоассистирующими системами, и могут быть использованы в минимально инвазивной хирургии. Устройство для роботизированной хирургии выполнено с по меньшей мере одной не стерильной манипулирующей рукой, которая имеет блок сопряжения с приводными элементами, с расположенным в стерильной области стерильным инструментальным блоком, который включает в себя хирургический инструмент и стерильный блок для сопряжения хирургического инструмента с приводными элементами блока сопряжения, со стерильным перекрытием для экранирования по меньшей мере одной части манипулирующей руки от стерильной области. Блок сопряжения включает в себя поступательный приводной элемент для создания поступательного приводного движения и вращательный приводной элемент для создания вращательного приводного движения. Стерильный блок имеет выполненный с возможностью сопряжения с поступательным приводным элементом поступательный ведомый элемент и выполненный с возможностью сопряжения с вращательным приводным элементом вращательный ведомый элемент. Стерильное перекрытие включает в себя стерильный шлюз, который выполнен с возможностью соединения с блоком сопряжения и со стерильным блоком. Соединенный с блоком сопряжения стерильный шлюз стерильно экранирует поступательный приводной элемент и вращательный приводной элемент прежде, чем стерильный блок будет соединен со стерильным шлюзом, и после того, как стерильный блок был отделен от стерильного шлюза. Система для роботизированной хирургии, в частности для телероботизированной процедуры внутри стерильной области, выполнена с по меньшей мере одним вышеуказанным устройством, с по меньшей мере одним индикаторным блоком, который по меньшей мере одно изображение операционной области выдает в реальном времени, с по меньшей мере одним устройством для ввода по меньшей мере одной вводной команды, с блоком управления, который в зависимости от вводной команды с помощью по меньшей мере одного приводного устройства позиционирует манипулирующую руку и соединенный посредством стерильного шлюза с блоком сопряжения манипулирующей руки стерильный блок. Изобретения предлагают устройство и систему для роботизированной хирургии, в которых стерильное сопряжение расположенной в нестерильной области манипулирующей руки с расположенным в стерильной области стерильным блоком является легко возможным, причем посредством сопряжения обеспечивается возможность надежной механической передачи усилия и момента и/или оптической передачи и/или электрического сигнала и/или передачи энергии между манипулирующей рукой и инструментальным блоком, который включает в себя, в частности, стерильный блок и соединенный с ним хирургический инструмент. 2 н. и 16 з.п. ф-лы, 23 ил.

Группа изобретений относится к медицинской технике, а именно к держателю инструмента для крепления медицинского инструмента к шарнирному рукаву. Держатель инструмента для крепления медицинского инструмента к шарнирному рукаву включает в себя корпус, выполненное на корпусе крепление для удерживания медицинского инструмента и выполненное на корпусе соединительное устройство для установки корпуса на шарнирном рукаве. Крепление имеет адаптированный к части медицинского инструмента крепежный паз, выполненный с возможностью размещения в нем указанной части инструмента, и упругую растягивающуюся планку, выполненную с возможностью установки на корпусе таким образом, что для удерживания инструмента она обтягивает крепежный паз вместе с расположенной в крепежном пазу частью инструмента. При этом крепежный паз выполнен в крепежном элементе, выполненном из упругого материала, который находится в посадочном отверстии, выполненном в корпусе. Система шарнирного рукава включает в себя шарнирный рукав, медицинский инструмент, предпочтительно эндоскоп, и вышеуказанный держатель инструмента для крепления медицинского инструмента к шарнирному рукаву. Изобретения позволяют обеспечить возможность определенной гибкости при ориентации установленного на держателе инструмента медицинского инструмента без необходимости двигать сам шарнирный рукав. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 10 ил.

Изобретение относится к медицине, а именно к нейрохирургии головного мозга, и может быть использовано для диагностики и лечения внутримозговых новообразований, эпилепсии, гидроцефалии, паркинсонизма, глубинных абсцессов и других заболеваний центральной нервной системы. Способ заключается в том, что осуществляют закрепление головы пациента с помощью фиксирующего устройства. Закрепление относительно фиксирующего устройства референтной рамки с реперными точками. Осуществление электронной оптической привязки референтной рамки к полученному с помощью томографических данных внутримозговому пространству пациента. Референтную рамку переносят с головы пациента на копию фиксирующего устройства, расположенную вне операционного стола. На нем же закрепляют направляющее устройство. Получают виртуальную модель внутримозгового пространства. Осуществляют наведение стереотаксического инструмента на виртуальную внутримозговую мишень. Затем направляющее устройство переносят на устройство, фиксирующее голову пациента. Через фрезевое отверстие осуществляют подведение стереотаксического инструмента к внутримозговой мишени. Способ позволяет сократить продолжительность хирургического вмешательства, повысить точность нацеливания и улучшить результаты хирургического лечения пациентов. 4 ил.

Группа изобретений относится к медицине, биологии и включает систему и способ ее использования для адресного контроля нейронов мозга живых, свободноподвижных животных на основе размыкаемого волоконно-оптического зонда с многоканальными волокнами. Система включает лазерную систему возбуждения, систему регистрации оптического отклика, размыкаемый волоконно-оптический зонд (ВОЗ) на основе многоканального оптического волокна (МОВ) со световодами микронного размера, содержащий модуль, закрепляемый на черепе животного, и ответную размыкаемую часть, обеспечивающую его связь с оптическими системами возбуждения и регистрации оптического отклика, в соответствии с тем, как изложено в формуле изобретения. ВОЗ состоит из двух частей, где первая выполнена с возможностью закрепления на черепе животного и содержит керамическую цилиндрическую ферулу с закрепленным в ней коротким отрезком МОВ. Вторая часть зонда содержит коннектор с другой цилиндрической керамической ферулой и закрепленным в ней длинным отрезком МОВ. Вторая часть зонда соединена с лазерной системой оптического возбуждения и системой регистрации и контроля. Отрезки МОВ содержат не менее одной тысячи соосно расположенных световодов микронного размера. Дистальный конец первого отрезка оптического волокна имеет плоскую поверхность, скошенную на угол от 30 до 60 градусов относительно оси МОВ, а диаметр МОВ – от 250 мкм до 600 мкм. При реализации способа генерируют лазерное излучение выбранной длины волны и мощности, позволяющее достигнуть порога фотоактивации клеток, содержащих генетически встроенные светочувствительные белки. Фокусируют лазерное излучение посредством системы сканирования и модуля фокусировки в выбранные световоды длинного отрезка МОВ, находящегося внутри коннектора в оптическом контакте с коротким отрезком МОВ, закрепленным на черепе животного так, что его дистальный конец расположен в выбранной области мозга животного. Излучение генерирует измеряемый сигнал флуоресценции, его передают через зонд в оптическую систему регистрации и контроля с компьютером, где полученные сигналы подвергают соответствующему анализу. Группа изобретений позволяет получать информацию о функционировании отдельных клеток мозга и адресно воздействовать на них, проводя долговременный ряд экспериментов на одном и том же животном в любой структуре мозга, обеспечивая при этом получение оптического сигнала от одной и той же группы клеток. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретения относятся к медицинской технике, а именно к хирургическим инструментам, и в частности к узлу приводного стержня для хирургического инструмента и способу формирования гибкого узла приводного стержня для хирургического инструмента. Узел приводного стержня для хирургического инструмента содержит множество сцепленных с возможностью перемещения соединительных сегментов, соединенных друг с другом с образованием гибкой полой трубки, включающей проксимальный конец и дистальный конец; и гибкий вторичный ограничительный элемент, находящийся в гибком ограничительном зацеплении с множеством сцепленных с возможностью перемещения соединительных сегментов, для удержания сцепленных соединительных сегментов в сцепленном зацеплении с возможностью перемещения и с одновременным обеспечением изгибания узла приводного стержня. Вторичный ограничительный элемент представляет собой спирально извитый элемент, проходящий вокруг периметра полой трубки. Спирально извитый элемент включает центральную часть, проксимальную торцевую часть и дистальную торцевую часть. Проксимальная и дистальная торцевые части имеют более плотную намотку, чем центральная часть. Способ формирования гибкого узла приводного стержня для хирургического инструмента включает в себя: обеспечение полого стержня; вырезание множества соединенных друг с другом с возможностью перемещения соединительных сегментов в полом стержне при помощи лазера и установку на полый стержень вторичного ограничительного элемента для удержания соединенных друг с другом с возможностью перемещения соединительных сегментов в соединенном зацеплении с возможностью перемещения и с одновременным обеспечением изгибания узла приводного стержня. Установка представляет собой установку спирально извитого элемента вокруг периметра полого стержня. Спирально извитый элемент включает центральную часть, проксимальную торцевую часть и дистальную торцевую часть, и причем проксимальная и дистальная торцевые части имеют более плотную намотку, чем центральная часть. Изобретения обеспечивают получение хирургического устройства, способного развивать диапазон усилий, необходимых для эффективного разрезания и сшивания ткани, и имеющего возможность использования с различными роботизированными хирургическими системами. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 178 ил.

Изобретения относятся к медицинской технике, а именно к хирургическим инструментам, в том числе применяемым с роботизированной системой, и, в частности, к поворотной приводной конструкции для хирургического инструмента. Хирургический инструмент для применения с роботизированной системой, которая включает в себя узел привода инструмента, функционально соединенный с блоком управления роботизированной системы, управление которым осуществляется по входным командам оператора и который выполнен с возможностью генерировать выходные движения, содержит монтажную часть для инструмента, поворотную приводную систему, узел удлиненного стержня, хирургический концевой эффектор и поворотную трансмиссию. Монтажная часть для инструмента выполнена с возможностью функционального взаимодействия с частью роботизированной системы. Поворотная приводная система функционально поддерживается монтажной частью для инструмента и взаимодействует с узлом привода инструмента роботизированной системы, принимая от него выходные движения. Узел удлиненного стержня функционально проходит от монтажной части для инструмента и включает в себя узел приводного стержня, который функционально взаимодействует с поворотной приводной системой. Узел приводного стержня выполнен с возможностью избирательного перемещения по оси между первым положением и вторым положением. Хирургический концевой эффектор соединен с возможностью поворота с узлом удлиненного стержня для избирательного поворота относительно него. Поворотная трансмиссия функционально взаимодействует с узлом приводного стержня и хирургическим концевым эффектором таким образом, что, когда узел приводного стержня находится в первом осевом положении, сообщение одного из поворотных приводных движений узлу приводного стержня поворотной приводной системой в ответ на одно из выходных движений, сообщенных узлом привода инструмента, воздействует на поворотную трансмиссию таким образом, что она сообщает первое поворотное управляющее движение хирургическому концевому эффектору, а когда узел приводного стержня находится во втором осевом положении, сообщение поворотного приводного движения узлу приводного стержня поворотной приводной системой воздействует на поворотную трансмиссию таким образом, что она сообщает второе поворотное управляющее движение хирургическому концевому эффектору. Хирургический инструмент содержит: узел рукоятки; приводной двигатель, функционально поддерживаемый узлом рукоятки; узел удлиненного стержня, функционально проходящий от узла рукоятки и включающий в себя узел приводного стержня, функционально взаимодействующий с приводным двигателем и выполненный с возможностью избирательного перемещения по оси между первым положением и вторым положением; хирургический концевой эффектор, соединенный с возможностью поворота с узлом удлиненного стержня для избирательного поворота относительно него; и аналогичную ранее упомянутой поворотную трансмиссию. Поворотная приводная конструкция для хирургического инструмента, включающего в себя хирургический концевой эффектор, содержит поворотную приводную систему, выполненную с возможностью генерирования поворотных приводных движений; узел приводного стержня, функционально взаимодействующий с поворотной приводной системой и выполненный с возможностью избирательного перемещения по оси между первым положением и вторым положением; и аналогичную ранее упомянутой поворотную трансмиссию. Изобретения обеспечивают получение хирургического устройства, способного развивать диапазон усилий, необходимых для эффективного разрезания и сшивания ткани, и имеющего возможность использования с различными роботизированными хирургическими системами. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 178 ил.

Изобретение относится к медицине и может быть использовано для аллопластики при паховых грыжах. Устройство для пластики задней стенки пахового канала выполнено в виде синтетического сетчатого протеза с прикрепленным к нему для придания плоской формы в ране съемным каркасом. Съемный каркас представлен эластичной струной в форме кольца, толщина которой соответствует размерам пор синтетического сетчатого протеза и не выходит за границы синтетического сетчатого протеза и не заходит на его бранши. Концы каркаса могут быть соединены и разъединены. Съемный каркас прикрепляют, проводя конец его струны сквозь синтетический сетчатый протез, на который нанесены ориентиры для фиксации съемного каркаса. Ориентиры выполнены в форме обозначений точек фиксации в количестве четырех на равном расстоянии друг от друга и представлены круглыми отверстиями размером 2-3 мм, фиксированными контрастными по цвету нитями, прикрепленными металлическими скобками. Ориентиры для фиксации съемного каркаса выполнены в виде вплетенных в сетчатый протез контрастных по цвету волокон, которые образуют квадрат со стороной, равной диаметру съемного каркаса. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к медицинской технике, в частности к устройствам для автономного эндоскопического зондирования желудочно-кишечного тракта, а именно к магнитоуправляемым эндоскопическим видеокапсулам. Магнитоуправляемый каркас для эндоскопической видеокапсулы включает корпус, выполненный с по меньшей мере одним окном из оптически прозрачного материала, и магнитную систему в виде постоянных магнитных элементов, размещенных по крайней мере на части внутренней поверхности корпуса и установленных с образованием минимального зазора коаксиально эндоскопической видеокапсуле. Использование изобретения позволяет уменьшить травматичность и облегчить процесс проводимых исследований. 16 з.п. ф-лы, 6 ил.

Наверх