(57)【要約】人間又は動物の消化管内の選択された部位に物質を投与するシステムについて提供している。そのシステムは、摂取可能なカプセル（１００）であって、物質（１２０）を保存するコンパートメントと、該コンパートメントから物質を開放する開放手段と、動物の組織を介して信号を受信するために適する受信器（１３０）と、プログラミングされた指令の集合を記憶するプロセッサと、電子電源（１５０）と、を有する摂取可能なカプセル；及び、受信器に信号を送信するための、人間又は動物の体における医学的に関連する部位に備えられた、少なくとも１つの送信器（２２０）、を有するシステムであり、受信器は、少なくとも１つの送信器に対する受信器の近接度を測定する近接度ベースの検出手段（１３５）を更に有し、プロセッサは、予めプログラミングされた送信器のパターンの認識時に、物質を開放するように開放手段（１１４）に指令する、システムである。
2009541018.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
人間又は動物の消化管内の選択された部位に物質を投与するシステムであって：
摂取可能なカプセルであって、前記物質を保存するコンパートメントと、該コンパートメントから前記物質を開放する開放手段と、動物の組織を介して信号を受信するために適する受信器と、プログラミングされた指令の集合を記憶するプロセッサと、電子電源と、を有する摂取可能なカプセル；及び
前記受信器に信号を送信するための、前記人間又は動物の体における医学的に関連する部位に備えられる、少なくとも１つの送信器；
を有するシステムであり、
前記受信器は、前記少なくとも１つの送信器に対する前記受信器の近接度を測定する近接度ベースの検出手段を更に有し；
前記プロセッサは、予めプログラミングされた送信器のパターンの認識時に、前記物質を開放するように前記開放手段に指令する；
システム。
【請求項２】
請求項１に記載のシステムであって、前記物質が投与される前記選択された部位は人間又は動物の下行胃腸管である、システム。
【請求項３】
請求項１に記載のシステムであって、前記物質が投与される前記選択された部位は人間又は動物の結腸である、システム。
【請求項４】
請求項１に記載のシステムであって、前記少なくとも１つの送信器は装着可能装置内に収容されている、システム。
【請求項５】
請求項１に記載のシステムであって、前記少なくとも１つの送信器は人間又は動物の前記体に取り付け可能である絆創膏内に収容されている、システム。
【請求項６】
請求項１に記載のシステムであって、前記近接度ベースの検出手段は信号強度メータである、システム。
【請求項７】
請求項１に記載のシステムであって、前記カプセルは投与ポンプを有する、システム。
【請求項８】
請求項１に記載のシステムであって、前記カプセルは、前記カプセルが収集するデータを送信するようにプログラミングされた送信器を更に有する、システム。
【請求項９】
請求項８に記載のシステムであって、前記装着可能装置は、前記収集されたデータに基づいて特定のアクションをとるようにカプセルにコマンドを発するようにプログラミングされた送信器を更に有する、システム。
【請求項１０】
請求項１に記載のシステムであって、前記カプセルは、前記カプセルを位置付けるｐＨ検知手段を更に有する、システム。
【請求項１１】
請求項１に記載のシステムであって、前記カプセルは、前記カプセルを位置付ける結腸バクテリア又は酵素についてのセンサを更に有する、システム。
【請求項１２】
請求項１に記載のシステムであって、前記カプセルは、診断手段、解析手段、治療手段又は撮影手段を更に有する、システム。
【請求項１３】
人間又は動物の消化管内の選択された部位に物質を投与するシステムであって：
摂取可能なカプセルであって、前記物質を保存する保存コンパートメントと、該保存コンパートメントから前記物質を開放する開放手段と、動物の組織を介して無線信号を受信する受信器と、動物の組織を介して信号を送信するために適する送信器と、電子電源と、を有する摂取可能なカプセル；及び
人間又は動物の体に取り付け可能な装着可能装置であって、前記カプセルに信号を送信する送信器と、前記カプセルの前記送信器から情報を受信する受信器とを有する、装着可能装置；
を有するシステム。
【請求項１４】
請求項１３に記載のシステムであって、前記カプセルは、前記カプセルからの情報を送信する送信器を更に有し、前記装着可能装置は、前記収集されたデータに基づいて治療アクションをとるように前記カプセルにコマンドを発するようにプログラミングされている送信器を更に有する、システム。
【請求項１５】
請求項１３に記載のシステムであって、前記カプセルは、前記カプセルを位置付けるｐＨ検知手段及び／又は前記カプセルを位置付ける結腸バクテリア又は酵素のためのセンサを更に有する、システム。
【請求項１６】
人間又は動物の消化管内の選択された部位に物質を投与する方法であって：
臨床手段が対象とする前記消化管の前記選択された部位を決定するステップ；
摂取可能なカプセルを備えるステップであって、該カプセルは、前記物質を保存するコンパートメントと、該保存コンパートメントから前記物質を開放する開放手段と、動物の組織を介して信号を受信するために適する受信器であって、信号を発する送信器に対する前記受信器の近接度を測定する近接度ベースの検出手段を更に有する、受信器と、プログラミングされた指令の集合を記憶するプロセッサと、電子電源とを有する、ステップ；
前記物質の開放のための指令により前記カプセルをプログラミングするステップであって、前記指令は、少なくとも、信号を発する送信器のパターンの認識を有し、前記パターンは前記選択された部位を特定するようにデザインされている、ステップ；及び
前記人間又は動物の前記体に取り付け可能な装着可能装置を備えるステップであって、前記装着可能装置は前記受信器に信号を送信する少なくとも１つの送信器を有する、ステップ；
を有する方法であり、
前記受信器の近接度ベースの検出手段は、前記少なくとも１つの送信器の信号強度を測定することにより、前記人間又は動物の前記消化管内の摂取された前記カプセルの位置を特定し；
前記プロセッサは、予めプログラミングされた送信器のパターンの認識時に、前記物質を開放するように前記開放手段に指令する；
方法。
【請求項１７】
請求項１６に記載の方法であって、前記物質が投与される前記選択された部位は人間又は動物の下行胃腸管である、方法。
【請求項１８】
請求項１６に記載の方法であって、前記物質が投与される前記選択された部位は人間又は動物の結腸である、方法。
【請求項１９】
請求項１６に記載の方法であって、前記少なくとも１つの送信器は、前記人間又は動物の前記体に取り付け可能な絆創膏内に収容された装着可能装置内に収容されている、方法。
【請求項２０】
請求項１６に記載の方法であって、前記少なくとも１つの送信器は人間又は動物の胴の周囲に装着されるベルトに収容されている、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物質の制御品質の正確な且つ高信頼性の投与のためのシステム及び方法に関する。更に具体的には、本発明は、人間又は動物の消化管内の選択された部位に対する薬剤投与の正確な標的化のためのシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
疾病、病気又は症状の治療は、典型的には、治療を必要とする体の特定領域の標的化を必要とする。このことは、胃腸管の疾病又は症状について、特に当て嵌まる。薬剤は、症状を治療するために薬剤が吸収される胃腸管を一般に、通る。正確な標的化治療を必要とする胃腸管の多くの症状が存在する。
【０００３】
炎症性腸疾患（ＩＢＤ）は、標的化治療を必要とするそのような胃腸疾病の群の１つである。ＩＢＤは、認識されていない原因の慢性自己免疫疾病である。約千億人のアメリカ人及び千億人のヨーロッパ人がそれらの種類の疾病で苦しんでいる。クローン病は、腸管の慢性炎症により特徴付けられるＩＢＤである。クローン病は、消化管のどこかに発生する可能性があり、影響を受けた組織の複数の層内にしばしば深く広がっている。他の一般的なＩＢＤは潰瘍性大腸炎である。大腸炎は主に、大きい腸及び直腸の最深の内層に影響する。ＩＢＤ疾病は、痛みを伴い且つ衰弱させ、命に関わる合併症に繋がり、そして既知の治療法はない。重症のＩＢＤの場合は、腸の切除、狭窄形成、若しくは一時的な又は恒久的な結腸瘻造設又は回腸造瘻等の手術が必要である。上記の理由のために、それらの疾病の治療には費用が掛かる。
【０００４】
全ての種類のＩＢＤは、症状を制御するように免疫抑制が必要である。多くの成功のための治療は、苦痛の位置に直接、薬剤を供給する。従って、現在のＩＢＤの治療は、消化管内の選択された部位への正確な薬剤の供給を必要とする。一般的な薬剤治療において、メサラジン、ステロイド及び免疫調整剤（アザチオプリン、メトトレキサート又は６−メルカプトプリン）又は生物学的製剤を含む徐放性カプセルは進行を妨げる。そのように妨げる徐放性カプセルは、徐放時間を決定するように化学的崩壊に依存する。それらのカプセルは、典型的には、特定の特異な環境において及び／又は消化管において特定の時間期間内に解ける物質から製造される。標的化処置領域についてのカプセルが得られ、成功の形態を変える。従来の標的化ストラテジについては、文献“Ｔｈｅ  Ｅｎｃｙｃｌｏｐｅｄｉａ  ｏｆ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  Ｄｒｕｇ  Ｄｅｌｉｖｅｒｙ  ｂｙ  Ｅｄｉｔｈ  Ｍａｔｈｉｏｗｔｚ”，ｐｕｂｌｉｓｈｅｄ  ｂｙ  Ｊｈｏｎ  Ｗｉｌｅｙ  ＆  Ｓｏｎｓに記載されていて、この文献の援用により、本明細書の説明の一部を代替する。
【０００５】
しかしながら、溶解するタイプの時間調節される投与カプセルについては、薬剤の投与は特定の環境の予測可能性に大きく依存し、薬剤を含むカプセルは、その環境、及びカプセルの通過中に崩壊する、折り畳まれた腸又は胃の位置等の環境の影響下に置かれる。消化管の環境の非予測可能性及び消化管の形状によりもたらされる崩壊経路のために、腸管の一般的な領域において薬剤の不正確な徐放のために有用である、溶解するタイプのカプセルは、ＩＢＤの成功裏の治療のために必要である、部位特異的薬剤投与のための可変手段を備えていない。
【０００６】
消化管の特定の対象領域に対する代替の方法は、座薬、浣腸剤及び発泡剤の使用により直腸、下行結腸を対象とする手段を有する。しかしながら、それらの方法は患者に対して厄介である。潰瘍性大腸炎についてのそのような１つの治療は、ａｍｎｉｏｓａｌｉｃｙｌａｔｅ又はコルチコステロイドの毎日２度の浣腸剤を必要とすることによるこの課題を明らかにしている。その手法は更に、患者が、遠位大腸内に薬剤を保つように、朝１時間及び夜１時間、横向きに寝ることを更に必要とする。
【０００７】
電子ピルがまた、薬剤投与のために用いられてきている。その最近の例については、Ｈｏｕｚｅｇｏ等による米国特許第６，６３２，２１６号明細書に記載されている。その特許文献においては、物質を投与するための開いた位置に対して動作可能なカプセルの部分に電力供給するために電磁放射線の受信器を有する哺乳動物の胃腸管に物質を投与するための摂取可能なカプセルが提供されている。Ｈｏｕｚｅｇｏ等により開示されているカプセルは、一連のアンテナを必要とする複雑な機構である。そのカプセルは、それ故、複数の不利点を有している。それらの中の主な不利点は、製造に対してカプセルを高価にしている装着可能な装置の複雑性にある。そのカプセルの複雑性は、そのカプセルを故障し易くしている。
【０００８】
他の電子ピルについては、Ｋｒｉｌｌによる米国特許出願公開第２００４／０１２２３１５号明細書に記載されている。その特許文献においては、生体内に摂取された又は流し込まれたカプセルと外部ネットワークとの間の無線通信のための手段及びトランシーバに電気的に接続された少なくとも１つの超音波トランスデューサを有する医療用カプセルについて開示されている。その特許文献における無線通信は、小型の音響トランスデューサを用い、一般に、５乃至２０ＭＨｚの範囲内の超音波により達成される。しかしながら、摂取されるカプセルと外部ネットワークとの間の通信のための超音波手段は複数の短所を有している。超音波は、胃の中の中空空間を通って伝播しない。更に、その特許文献において開示されているピルは、圧電トランスデューサを製造するのに多くのコストが掛かり、大面積及び高電圧を必要とする点で、現実的ではない。
【０００９】
従って、消化管内の選択された部位への薬剤の投与のための簡便で、便利で、高信頼性の経口手段についての要請が存在している。また、胃腸管、具体的には、結腸の下行部への薬剤投与のための高信頼性の経口手段についての要請が存在している。
【００１０】
特定の消化管の部位への薬剤の容易で、簡便で、高信頼性の投与のための高信頼性手段、即ち、患者を医療設備に制約することなく、そしてここで典型的に利用可能な手段により必要な医療専門家の注意を集中させることなく、正確に且つ繰り返して達成することができる特定の手段についての要請が存在している。
【特許文献１】米国特許第６，６３２，２１６号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２００４／０１２２３１５号明細書
【非特許文献１】“Ｔｈｅ  Ｅｎｃｙｃｌｏｐｅｄｉａ  ｏｆ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  Ｄｒｕｇ  Ｄｅｌｉｖｅｒｙ  ｂｙ  Ｅｄｉｔｈ  Ｍａｔｈｉｏｗｔｚ”，ｐｕｂｌｉｓｈｅｄ  ｂｙ  Ｊｈｏｎ  Ｗｉｌｅｙ  ＆  Ｓｏｎｓ
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の目的は、人間又は動物の消化管内の選択された部位に、薬学的に活性な化合物、食料品、色素、放射能標識マーカー、ワクチン、生理学的マーカー又は診断薬等の物質の制御された品質の正確な且つ高信頼性の投与のための容易且つ簡便な手段を提供することである。
【００１２】
本発明の目的はまた、人間又は動物の下行胃腸管、特に、結腸への物質の制御された品質の正確な且つ高信頼性の投与のための簡単な手段を提供することである。
【００１３】
本発明の目的は更に、対象物が摂取した電子ピルの位置を決定する簡単な手段を提供することである。
【００１４】
本発明の更なる目的は、電子ピルが対象物の消化管内の所定の位置に到達したときに、物質の制御された品質を投与する簡単な手段を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の上記の及び他の目的及び有利点は、人間又は動物の消化管内の選択された部位に物質を投与するシステムであって：その物質を保存するコンパートメントと、そのコンパートメントから物質を開放する開放手段と、動物の組織を介して信号を受信する適切な受信器と、プログラミングされた指令の集合を記憶するプロセッサと、電子電源と、を有する摂取可能なカプセル；並びに、受信器に信号を送信するために、人間又は動物の体において医学的に関連する部位に備えられた少なくとも１つの送信器；を有する、システムであり、受信器は、少なくとも１つの送信器に対する受信器の近接性を測定する検出手段に基づく近接性を更に有し、そして、プロセッサは、送信器の予めプログラミングされたパターンの認識時に、物質を開放するように、開放手段を指令する；システムにより達成される。
【００１６】
人間又は動物の消化管内の選択された部位に物質を投与する方法であって：臨床手段により対象とされる消化管の選択された部位を決定するステップ；投与可能なカプセルを供給するステップであって、その投与可能なカプセルは、物質を保存するコンパートメントと、その保存コンパートメントから物質を開放する開放手段と、動物の組織を介して信号を受信するために適する受信器であって、信号を発する送信器に対する受信器の近接度を測定する近接度ベースの検出手段を有する、受信器と、プログラミングされた指令の集合を記憶するプロセッサと、電子電源と、を有する、ステップ；物質の開放のための指令によりカプセルをプログラミングするステップであって、それらの指令は、少なくとも、信号を発する送信器のパターンの認識を有し、そのパターンは選択された部位を特定するようにデザインされている、ステップ；並びに、人間又は動物の体に取り付け可能な装着可能装置を備えるステップであって、その装着可能装置は受信器に信号を送信するための少なくとも１つの送信器を有する、ステップ；を有する方法であり、受信器の近接度ベースの検出手段は、少なくとも１つの送信器の信号強度を測定することにより人間又は動物の消化管内の摂取されたカプセルの位置を特定し、プロセッサは、予めプログラミングされた送信器のパターンの認識時に物質を開放するように開放手段に指令する、方法がまた、提供される。
【００１７】
本発明の上記の及び更に他の目的については、以下に、添付図に関連付けて本発明の好適な実施形態を詳述することにより、明らかになり、理解することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
対象の人間及び動物の消化管内の選択された位置に薬剤を投与するシステム及び方法を提供する。具体的には、消化管内の摂取カプセルの位置を決定し、所定の位置に到達したときに、ペイロードを投与するように摂取カプセルに指令する、簡単なシステム及び方法を提供する。本明細書及び同時提出の特許請求の範囲で用いるように、用語“物質”及び“ペイロード”とは、薬剤、非薬物、造影剤、気体、流体、液体、化学物質、放射性物質、生態をモニタするセンサ等のことをいう。
【００１９】
複数の図、特に、図１を参照するに、一般に、参照番号１００で示されている本発明に従った摂取可能なカプセルが示されている。カプセル１００は、対象の人間又は動物３００による摂取のための、内蔵型で、電気制御型の薬剤投与システムである。下で詳細に説明するように、カプセル１００は、プログラミングされた投与パターンの認識時に、物質を投与するための徐放機構を制御するプログラミングされたエレクトロニクスを有する。
【００２０】
図２を参照するに、少なくとも１つの送信器２２０が、対象物３００の体における所定の医学的に関連する位置に取り付けられている。何れかの数の送信器２２０を用いることが可能である。受信器１３０は、近接度ベースの検出手段により送信器２２０に関してカプセルの位置を決定する。
【００２１】
図１を再び参照するに、カプセル１００は、外郭又はハウジング１１０と、送信器２２０から信号を受信する受信器１３０と、送信器２２０に対する受信器１３０の近接度を決定する信号強度インジケータ又はメータ１３５と、プログラミングされた命令の集合を記憶し、受信器１３０により受信された情報を処理する制御回路１４０と、電源１５０と、物質を保存するための保存コンパートメント又はリザーバ１２０と、を有する。
【００２２】
カプセル１００は、好適には、人間又は動物が飲み込むのに適切であるように大きさが決めされている。ハウジング１１０は、好適には、カプセル１００が人間又は動物の胃腸管を横断する必要がある、少なくとも時間の間、カプセル１００は生体親和性材料から成る。その生体親和性材料は、好適には、室温で安定であり、それ故、カプセル１００は長時間の保存性を有する。ハウジング１１０は、人工心臓、心臓弁、大動脈内バルーン及び心室補助装置等の心臓用人工装置及びペースメーカーリードを有する、内臓式装置を製造するように用いられる材料から好適に製造される。それらの材料としては、Ｄｏｗ  ＣｈｅｍｉｃａｌＣｏｍｐａｎｙ製のＰｅｌｌｅｔｈａｎｅ（登録商標）２３６３ポリエーテルウレタン-シリーズの材料及びＰｏｌｙｍｅｒ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｇｒｏｕｐ，Ｉｎｃ．製のＥｌａｓｔｈａｎｅポリエーテルウレタンがある。
【００２３】
受信器１３０は、送信器２２０からの信号を受信する。消化管３００内のカプセル１００の位置は、受信器１３０から送信器２２０までの近接度により、少なくとも一部において決定される。受信器１３０において一体化されている信号強度インジケータ又はメータ１３５は、送信器２２０の信号強度を測定する。従って、メータ１３５は、対象物３００の体の選択された医学的に関連するポイントに備えられた送信器２２０に関してカプセル１００の位置を決定する近接度ベースの検出手段を備えている。メータ１３５は、各々の送信器２２０の一意の信号を識別し、送信器２２０の信号強度を測定し、それにより、各々の特定のシグナリング送信器２２０に対するカプセル１００の近接度を決定する。好適には、信号強度情報は、ワイヤリードを介して制御回路１４０に受信器１３０により送信される。制御回路１４０は、所定の信号強度が識別されるときに、受信器１３０が送信器２２０に近接していることを認識する。このようにして、対象物３００の体における医学的に関連するポイントに備えられた送信器２２０に関してカプセル１００の位置が決定される。
【００２４】
受信器１３０は、送信器２２０からの信号又は送信を受信する１つ又はそれ以上のアンテナを有することが可能である。本発明の好適な実施形態においては、受信器１３０は、送信器２２０からの無線周波（ＲＦ）通信を受信する。好適には、受信器１３０は、常に受信器モードにあるため、最小電力が必要である。受信器１３０が受信する信号は、好適には、ワイヤリードを介して制御回路１４０に送信される。メータ１３５は、磁気誘導手段により送信器２２０の信号強度を任意に測定することが可能である。
【００２５】
制御回路１４０は、受信された信号を処理して解析し、それに伴って、信号が備えている命令又はコードが示す１つ又はそれ以上の特定の作用を決定する。それらの作用は、上記のように、それらの命令又はコードを１つ又はそれ以上の作用と対応させることにより決定される。制御回路１４０は、任意に、制御器、プロセッサ、マイクロプロセッサ又は他のマイクロプロセッサであることが可能である。制御回路１４０は、コマンド機能及び制御機能並びにデータ処理を実行する。制御回路１４０は、次の機能、即ち、通信接続性を維持し（例えば、ネットワーク参加を制御し）、送信器からのメッセージを入力するように読み込み及び応答し、コマンドに関するペイロード機構を動作させ、そして現在のアクティビティ及びバッテリ充電を含むカプセル１００の状態について送信する機能を実行することが可能である。
【００２６】
具体的には、受信器１３０に動作可能であるように結合された制御回路１４０は、送信器２２０から受信器１３０により受信される信号を受信して、処理する。制御回路１４０は、送信器２２０のための予めプログラミングされた信号強度及び送信器２２０のための少なくとも１つの予めプログラミングされた位置パターンを認識するようにプログラミングされている。予めプログラミングされた信号強度の認識は、カプセル１００が特定の送信器２２０に近接して備えられていることを確認する。カプセル１００が各々の送信器を通るときに生成される送信器２２０の特定のパターンを認識することにより、対象物３００の胃腸管内のカプセル１００の位置が認識される。
【００２７】
電源１５０は、構成要素の各々が動作するように、制御回路に電力供給する。電源１５０は、カプセル１００が収容している何れかの他の電動式装置に更に電力供給する。電源１５０は電池、コンデンサ、又は電源を備える何れかの他の既知の手段であることが可能である。
【００２８】
電源１５０は、アクチュエータ機構に電力供給するために、好適には、ワイヤリードで保存コンパートメント１２０に動作可能であるように接続されている。保存コンパートメント１２０はペイロード（図示せず）を収容している。ペイロードは、好適には、人間又は動物における選択された部位に投与されるべき制御された物質量である。本発明で用いる適切な物質の非制限的な実施例は、薬学的に活性な化合物、食料品、色素、放射能標識マーカー、ワクチン、生理学的マーカー又は診断薬を含む。特に、その物質は、例えば、抗生物質、抗ウイルス化合物、化学療法薬、滋養分（例えば、ビタミン、ミネラル、酵素）、放射性同位体、色素、トレーサ、放射線不透過性材料、成長因子、ホルモン、ステロイド、又はそれらの何れかの組み合わせ等の医学的に有効な物質であることが可能である。その物質は、好適には、下行消化管の疾病の治療のための薬剤である。更に好適には、その物質は、５−ＡＳＡ又はブデソニド等のコルチコステロイドである。その薬剤は更に、診断画像を改善するように用いられる経口造影剤であることが可能である。そのような造影剤の例には、ＭＲＩ画像のためのＧａｓｔｒｏｍａｒｋ（登録商標）及びＣＴ画像のためのバリウムがある。ペイロードは、送信器２２０の予めプログラミングされた位置パターンが制御回路１４０により認識されたときに、保存コンパートメント１２０から開放される。カプセル１００は、リザーバ１２０内に保存された物質を投与する電動式開放バルブ又はハッチ１２５を有することが可能である。カプセル１００は、バルブ１２５を動作させる他の機構を更に有することが可能である。制御回路１４０は、上記の予め設定された投与パターンに従って、バルブ１２５を開閉する。送信器２２０は任意に、ペイロードを投与するようにカプセルに指令する制御信号を送ることが可能である。
【００２９】
制御回路１４０は、開放制御器１１４を制御する。開放制御器１１４の活性化は、送信器２２０からの指令及び/又は１つ又はそれ以上の予め設定された投与パターンを認識することによりトリガされることが可能である。電源１５０は、電気機械式構成要素の各々が投与期間中に動作するように、制御回路１４０に電力供給する。開放制御器１１４は、好適には、開放制御回路１４０から信号を受信し、バルブ１２５を閉じる電気制御式バルブ１２５に可変電圧レベルを有する信号を生成し、バルブ１２５の開口の程度及びバルブ開口のサイズを制御する（受信信号の電圧レベルに従って）ことができるマイクロ電気機械機構である。最も簡単な場合、開放制御回路１４０は、バルブ１２５を開閉させるバルブ１２５への電圧を供給するトランジスタ又はＤ／Ａ回路である。
【００３０】
任意に、信号の電圧レベルは、投与の各々の瞬間に投与される薬剤の量を制御するためのバルブ開口のサイズを決定することが可能である。代替の実施形態においては、開放制御器１１４に送信される信号は、バルブ１２５の開閉のみを伝え、バルブ開口のサイズを伝えない。
【００３１】
ペイロードの投与又は開放は圧力機構１１６により得られる。圧力機構１１６は、保存コンパートメント１２０の外部に位置していて、物質がバルブ１２５の方に方向付けられることを確実にする。最も簡単な場合、圧力機構１１６は、好適には、ばねである。圧力機構１１６はまた、ばね以外の何れかの種類、例えば、ピストン、又は、圧力機構１１６の機能を実行する何れかの機構であることが可能である。即ち、バルブ１２５の方にピストン式部材１１７を押圧するようにバルブ１２５を開状態にするとき、ピストン式部材１１７に圧力を加える機能が実行される。ピストン式部材１１７がバルブ１２５の方に移動するにつれて、保存コンパートメント１２０内の圧力は、薬剤が投与されるようにする。
【００３２】
保存コンパートメントからのペイロードの投与はまた、浸透性手段により、機械ポンプ又は化学ポンプを用いる計量式ポンピング機構手段により、又は物質の投与を得る何れかの他の既知の手段により、達成することが可能である。
【００３３】
送信器２２０は、好適には、受信器１３０に信号を送信する簡単なビーコン送信器である。各々の送信器２２０は、それらを他の送信器２２０と区別する一意の識別手段を有する。識別手段は任意に、特定のデータパターン、キー、又は符号化送信周波数であることが可能である。例えば、送信器２２０は、無線周波数信号、電磁誘導信号を伝播することが可能であり、又は他の電子通信方式を採用することが可能である。送信器２２０は、無線周波数識別（ＲＦＩＤ）タグであることが可能である。
【００３４】
制御回路１４０は、カプセル１００のペイロードの投与に先行して予め設定された情報パターンを要求するようにプログラミングされることが可能である。対象物３００の体における送信器２２０の位置は胃腸管内の医学的に関連する位置と対応する。更に、対象物３００の体における送信器２２０の配置は、胃腸管内のどこでペイロードの開放が望ましいかに応じて変えることができる。対象物３００において位置付けられている送信器２２０は、受信器１３０により受信され、メータ１３５により測定され、制御回路１４０により認識されるビーコン信号位置のパターンを形成する。制御回路１４０により認識される情報のパターンは、ペイロードの開放を指令することに先行して、カプセル１００が特定されたゲートウェイを通ったことを確実にする安全性として機能する。指令のパターンは簡単であることが可能であり、例えば、受信器１３０が送信器Ａを認識するとき、送信器Ａの認識時にペイロードを投与するようにプログラミングされた制御回路１４０にその情報を送信する。制御回路１４０は、次いで、ペイロードを投与する機構を動作させる。指令のパターンは任意に、より複雑であることが可能であり、例えば、受信器１３０が、送信器Ｃが後続する送信器Ｂが後続する送信器Ａを認識するとき、その送信器Ａは、送信器Ｃが後続する送信器Ｂが後続する送信器Ａの認識時に、ペイロードを投与するようにプログラミングされた制御回路１４０にその情報を送信する。制御回路１４は、次いで、ペイロードを投与する機構を動作させる。所定の指令パターンは、ペイロードの投与に先行して胃腸管の特定の対象領域に到達したことを確認する。
【００３５】
電気式制御バルブ２５は、好適には、可変電圧レベルを有する信号により電気制御されるマイクロ電気機械機構である。各々の電圧レベルは、バルブ開口についての異なるサイズの開口に対応し、一の電圧レベル（又は、全く電圧がない、即ち、信号がない）は閉じているバルブ１２５に対応する。バルブ１２５は、小型システムにおいて微量の液体又は気体の動きを制御するマイクロ流体バルブとしての特徴を有する。
【００３６】
図４に示す本発明の代替の実施形態においては、保存コンパートメント１２０はマイクロシリンジであり、それにより、そのシリンジのプランジャに加えられる圧力により、マイクロシリンジの針先を介して薬剤が投与される。この実施形態においては、開口１０２がバルブ１２５を置き換えている。しかしながら、所定の投与のタイミングパターンに従って投与される必要がなく、及び／又は投与時間期間の間に投与される薬剤量を制御する必要がない場合に、その投与時間期間内の時間期間における薬剤の漏れを回避するように、チェックバルブがマイクロシリンジの針先に備えられることが検討されている。
【００３７】
圧力機構１１６は、外部の保存コンパートメント１２０に位置付けられ、薬剤が開口１０２の方に方向付けられることを確実にしている。最も簡単な場合、圧力機構１１６は、好適には、ばねである。圧力機構１１６はまた、ばね以外の何れかの種類、例えば、ピストン、又は、圧力機構１１６の機能を実行する何れかの機構であることが可能である。
【００３８】
他の代替の実施形態においては、保存コンパートメント１２０は、圧力機構１１６の必要性がなく、バルブ１２５の開口度に従って適切な薬剤量が投与されることを確実にする圧力下に保たれる。その圧力は、モニタされた圧力について制御回路１４０に伝える圧力センサによりモニタされることが可能である。その圧力が所定の範囲外にある場合、回路１４０は、圧力を増加又は減少させるようにバルブ開口を調節することができる。必然的に、保存コンパートメント１２０の圧力は、各々の薬剤について異なり、それらの薬剤の粘性に依存する。
【００３９】
送信器２２０が送信する信号は、対象物３００の大きさ及び／重量のために妥協される可能性がある。信号は、実体的な体の質量を有する個人を容易に通ることはできない。それ故、制御回路１４０は、個人の重量及び大きさに関連して送信器２２０の有効性を考慮して、特定の個人について送信器２２０までの受信器の近接度を確証するためのメータ１３５からの変化した信号測定値を認識するように較正されることが可能である。従って、二人の個人は、２つの異なる較正を用いて同じ薬剤が投与されることが可能である。更に、信号強度が、１つ又はそれ以上の所定の投与パターンにより、人間の１つ又はそれ以上の特徴と相互関係があるルックアップテーブルを用いて、決定されることが可能である。例えば、ルックアップテーブルは、年齢、性別、体重等の少なくとも１つを、所定の信号強度測定と相互関連する所定の信号強度測定と相互関連付けることが可能である。対象物３００は、決定された所定の信号強度測定の１つと共にプログラミングされたカプセル１００を投与される。従って、本発明のカプセル１００は、異なる信号強度測定を用いて、同じ薬剤が、異なる個人に投与されることを可能にする。
【００４０】
更に、ルックアップテーブル又は他のデータ構造は、例えば、圧力を認識することによりバルブ開口度を判定するため、及びその逆のために、圧力、開口度、及び投与時間期間内の時間期間等の他のパラメータを相互関連付ける回路１４０により、評価されることが可能である。ルックアップテーブルを評価することにより得られる情報に基づいて、回路１４０は、その場合、圧力、バルブ開口等を調節することが可能である。それらの調節は、カプセル１００においてプログラミングされた所定の投与パターンを実質的に追跡するように行われることが可能である。
【００４１】
図２及び３を再び、参照するに、カプセル１００は、例えば、対象物の人間３００により摂取され、対象物３００の消化系３１０に入る。送信器２２０は、種々の所定位置において対象物３００の体に取り付けられる。所定の位置は、例えば、上行結腸、横行結腸、下行結腸、回腸、直腸等のような胃腸管内の既知の結合を特定する。
【００４２】
本発明の好適な実施形態においては、装着可能装置２５０が、図示されているように、対象物３００の腰の周りに装着されている。装着可能装置２５０は、少なくとも１つの送信器２２０を収容する。装着可能装置２５０は、対象物３００が装着するとき、体における特定の位置に送信器２２０を位置付ける。装着可能装置２５０における送信器２２０の位置は、対象物３００の胃腸管の医学的な関連対象領域も対応する。装着可能装置２５０は、ベルトとして図示されている一方、任意に、対象物３００に送信器２２０を効果的に固定するシャツ、スーツ又は何れかの他の手段であることが可能である。任意に、送信器２２０は、対象物３００にピン留めされる、又は、対象物３００が装着するジャケット又はシャツのポケットに入れられることが可能である。送信器２２０は、代替として、所定位置に対象物３００に貼り付け可能である絆創膏（図示せず）内に収容されることが可能である。上記の何れかの組み合わせが用いられることが可能である。
【００４３】
装着可能装置は、カプセル１００からの情報であって、非制限的な例としての診断情報又は位置情報を受信する１つ又はそれ以上の受信器又はトランシーバを任意に収容することが可能である。送信器が送信する信号は、保存コンパートメント１２０からの物質を投与する指令である。
【００４４】
図３は、胃腸管の疾病の治療のために送信器が位置付けられている、対象物の体における医学的に関連する位置を示している。位置Ａは、小腸と大腸との間に位置している盲腸を示している。位置Ｂは、肝湾曲及び横行結腸のはじめを示している。位置Ｃは、脾湾曲及び下行結腸のはじめを示している。装着可能装置２５０は、ベルト又は衣類として用いられるとき、装着可能な装置２５０を対象物３００が装着するときに、送信器２２０が位置Ｂ及び／Ｃに適切に位置付けされるように、送信器２２０を適切に位置付ける。装着可能装置２５０は、それにより、カプセル１００に信号を送信する簡単な、効率的な、そして容易な複製手段を備えることができる。更に、装着可能装置は、カプセル１００に容易に送信される種々の符号化コマンド及び／又は情報のための手段を備えることができる。
【００４５】
治療のための特定の対象領域は、疾病の履歴又は臨床検査等の、対象物３００の患者の履歴に基づいて決定される。そのような情報の非制限的な例は、最近の内視鏡検査の結果である。対象治療位置が読み込まれる前に、カプセル１００が薬剤を投与しないことを確実にするように、カプセル１００の制御回路１４０は、薬剤を開放する前に、送信器２２０からの特定の送信パターン、又は開放プロファイルを受信するようにプログラミングされている。開放プロファイルは、投与パターン、対象位置及び投与速度を含むことが可能である。非制限的な例として、潰瘍性大腸炎を患っている対象物３００の治療について、選択された対象位置は、下行結腸から直腸への領域であることが可能である。この場合、送信器Ｃに近接するカプセル１００の通過は、メータ１３５により決定される、送信器Ｃまでの受信器１３０の近接性により追跡される。受信器１３０は、投与する必要条件としての送信器Ｃに近接したカプセル１００の通過を認識する、制御回路１４０に近接性情報を伝える。受信器１３０は、ペイロードを投与するように送信器２２０からの制御信号を任意に受信することが可能である。カプセル１００は、カプセル１００に対してプログラミングされた設定に従って、又は送信器２２０から通信されるコマンドに従って、薬剤を投与する。他の実施例においては、薬剤の投与の対象領域は下行結腸の領域である。カプセル１００は、それ故、位置Ｃで薬剤を最終的に開放するように、位置Ｃからの送信が後続する、位置Ｂからの送信が後続する、位置Ａからの送信を受信するようにプログラミングされる。この手順は、位置Ｃからの送信のみが、偶然にカプセル１００が下行結腸の脾湾曲に比較的近接している胃内に薬剤を早期に開放するようにする可能性を減少させる。
【００４６】
図４及び５に示す本発明の代替の実施形態においては、カプセル１００は、カプセル１００からの信号を送信する少なくとも１つの送信器及び/又はトランシーバ１８０を更に有する。カプセル送信器又はトランシーバ１８０は、カプセル１００の位置、カプセル１００の周囲の環境に関する情報、又はカプセル１００の状態に関する情報を送信することが可能である。他の臨床的に関連する情報はまた、カプセル１００により送信されることが可能である。図５に示すように、対象物３００が摂取したカプセル１００は、対象物３００の体に取り付けられた送信器２８０の外部のトランシーバ２８０を用いて無線周波数信号を介して通信する。任意に、トランシーバ２８０はまた、遠隔の医療モニタリングステーション２９０を用いて無線周波数電磁信号を介して通信する手段を有することが可能である。カプセル１００にコマンド信号を供給することに加えて、トランシーバ１８０は、データを収集し、注意及び/又は治療を必要とする医学的常態（例えば、心拍、呼吸、体温の変化）を認識し、対象物３００の医療情報に関して医療関係者に警告するように、遠隔の医療モニタリングステーション２９０も信号を送信しながら、治療処置（例えば、医療的に効き目のある薬剤の発揮）をとるようにカプセル１００に指令を出す。カプセルは、対象物３００の胃腸管からのサンプルを取得する手段を更に有することが可能であることが想定されている。
【００４７】
カプセル１００は、光学カメラのような小型の視覚化装置と、任意に、光源（例えば、ＬＥＤ又はフラッシュユニットによる）を付加的に有することが可能である。視覚情報は、送信器又はトランシーバ１８０を介して送信器２２０に送信される。
【００４８】
図４を再び参照するに、カプセル１００は、ＲＦＩＤ読み出しシステムを用いて、トラッキング、識別、在庫及び他の目的のために、ＲＦＩＤタグ１０８を任意に有することが可能である。ＰＦＩＤタグ１０８はまた、カプセル１００が介護人により投与されるか、その人間が摂取するかを判定するように用いられることが可能であり、肯定的な場合、ＲＦＩＤタグ１０８は、胃腸管内のカプセル１００の一般的な位置を決定するように用いられることが可能である。
【００４９】
カプセル１００は、カプセル１００を遠隔的に制御する圧電要素及び関連回路２１０を更に有することが可能である。要素２１０は、好適には、ハウジングに貼り付けられ、１つ又はそれ以上の所定周波数で振動されることが可能である。その振動は、人間に近接した超音波プローブ、ハイドロホンプローブ又は他の振動をもたらす装置によりもたらされる。
【００５０】
要素２１０がもたらす周波数は、関連回路により電気信号に変換される。それらの電気信号は、実行する作用を決定するためにそれらが処理されるワイヤリード２１２を介してタイミング回路１１０に送信される。その作用は、ワイヤリード２０６を介してタイミング回路１１０に供給される信号に関連して上記した作用の１つであることが可能である。その作用は、好適には、制御回路１４０において記憶されているルックアップテーブル等のデータ構造を用いて、ある作用に要素２１０の振動を対応させることにより決定される。
【００５１】
この実施形態においては、カプセル１００は、服用管理システム９００のアンテナ２０２（又は、圧電体互換体５１０）を介して送信器／送信器と通信することができる。送信器／受信器８００は、遠隔の医療用モニタリングステーション２９０により決定されるコマンドを転送する。遠隔の医療用モニタリングステーション２９０は、インターネット又はＬＡＮ等の他のネットワークに接続されることが可能である、パーソナルコンピュータ等の演算装置である。遠隔の医療用モニタリングステーション２９０は、パルスを有する最新式のモニタリングシステムからの患者の倍たるサイン、パルスオキシメータからの酸素レベル、キーボード等のマニュアル操作のコンピュータ入力からのＥＫＧ、血圧、温度を電気的に受信する。患者又は医師は、遠隔の医療用モニタリングステーション２９０に典型的には、直接測定することができない痛みの程度のような情報を入力することが可能である。
【００５２】
カプセル１００は、ｐＨ（アルカリ性度又は酸性度）、種々の塩、ミネラル又は他の選択された物質の存在又は濃度についての周囲の物質又は流体の試験等の診断機能を実行する手段を更に有することが可能である。患者毎の体のタイプの多様性のために、カプセル１００が受信する信号レベルを予測することは困難である可能性がある。本発明の他の実施形態においては、試験カプセル１００を用いる。試験カプセル１００は、その中に収容された送信器を有する。試験カプセル１００は、信号強度を決定するように較正システムに、送信器２２０により送信される信号を送る。
【００５３】
カプセル１００の位置を決定する精度は、付加検知手段により任意に支援されることが可能である。カプセル１００は、例えば、ｐＨについての簡単なセンサを有することが可能である。ｐＨは、そのカプセルが腸を通過するにつれて高くなる。送信器２２０への近接性と組み合わされる約６．０乃至７．０以上のｐＨは、カプセルが送信器２２０の位置において結腸内に位置していることを、高信頼性を有して示す。代替として、カプセル１００は、結腸バクテリア又は酵素についてのセンサを有することが可能である。例えば、ａｚｏｒｅｄｕｃｔａｓｅについてのセンサは、カプセル１００が対象物３００の結腸内のどこかに位置していることを示す。送信器２２０までの近接性は、その場合、対象物３００の結腸内のどこかに位置していることを、高信頼性を有して示す。
【００５４】
カプセル１００は、胃腸管内における物質の投与の位置及び正確なタイミングの決定を支援するタイミング手段を任意に有することが可能である。例えば、開始タイマー機構１１２が用いられることが可能である。カプセル１００が摂取される又は投与されるとき、センサは、カプセル１００が人間又は動物に投与されたことを検知する。他の実施形態においては、これは、スイッチが回路に近接することを可能にする、２つの電気的接触を分離する薄い、水に可溶性のコーティングを溶かすことにより達成される、他の実施形態においては、スイッチを、対象物がマニュアルでトリガする。
【００５５】
カプセル１００は更に、診断目的で用いられることが可能である。マルチモーダルイメージング（例えば、ＣＴ、ＰＥＴ、ＭＲＩ、超音波、Ｘ線等）における共通の課題は画像の登録である。画像間での患者の動きは、互いに異なる画像の‘登録’において困難性をもたらす。患者の動きは、検査間の歩行、並びに呼吸、鼓動及び消化等の自発的な又は非自発的な内部の動きを含む。カプセル１００は、必要な造影剤を最少化し、特定の領域においてそれを高濃度にするように、時間経過につれて評価することができる特定領域においてその造影剤を開放するように用いられることが可能である。造影剤の使用は、位置に関して及び時間に関して、画像を登録することを可能にする。この第４の次元は、同時登録の精度を改善することができる。
【００５６】
電磁場又は電磁ビームを発し、その電磁場における変化をモニタすることにより、物理的な接触を有することなく、カプセル１００の位置の決定を支援する１つ又はそれ以上のセンサを装着可能装置２５０が有することが更に可能であることが想定されている。センサは、用いられるとき、それらのセンサとカプセル１００との間の電流を測定する。カプセル１００は、検知されるとき、一対のセンサプレート間の直接接触を変化させる。
【００５７】
センサは、用いられるとき、誘導性センサ又は容量性センサであることが可能である。センサは、検知表面の近接する周囲において電磁場を生成する高周波オシレータである。動作領域におけるカプセル１００のセンサの存在は、センサの振動振幅の変化をもたらす。そのような振動の立ち上がり又は立ち下がりは、センサの出力状態を変化させる閾値回路により特定される。誘導性センサが、カプセル１００の金属製実施形態について用いられる。容量性センサが、カプセル１００の非金属製実施形態について用いられる。
【００５８】
光電センサがまた、用いられることが可能である。光電センサは、カプセル１００を検出するように光感知要素を用い、エミッタ（光源）及び受信器を有する。センサはまた、磁気センサであることが可能である。磁気センサは、カプセル１００内に収容された永久磁石の存在により作動される。
【００５９】
本発明について、上記で、好適な実施形態を特に参照して詳述している。上記の説明及び実施例は本発明の単なる例示であることが理解される必要がある。それらの実施例の種々の代替及び変形を、本発明の範囲から逸脱することなく、当業者は案出することができる。従って、本発明は、同時提出の特許請求の範囲に入る代替、修正及び変形全てを網羅するように意図されている。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明に従った電子ピルの模式図である。
【図２】対象物である人間の体内のカプセルの位置をモニタする送信器の例示としてのパターンを示す図である。
【図３】対象物である人間の胃腸管内の選択された部位を特定する送信器の簡単なパターンを示す内部の図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に従った電子ピルの模式図である。
【図５】図４の電子ピルを実施するシステムの模式図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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