(57)【要約】胃腸管運動をモニター及び刺激するためのシステム及び方法が提供される。１以上のカプセル（又は運動マーカー）がGI管を通って通過するために患者によって摂取されることができる。各カプセルは、AC磁場を発生する発信コイルまたは永久磁石を含むことができる。複数の磁場センサーを含む外部検知装置が、他のデータのなかでもとりわけGI管内の摂取されたカプセルの位置を測定するために使用される。磁場センサーからの信号が得られると、対話型アルゴリズムが持続的にリアルタイムで各カプセルの磁性モーメントと位置を計算する。各カプセルの位置は、３の平行移動及び２の回転を表す５の座標（ｘ、ｙ、ｚ、θ、ψ）によって定義されることができる。このデータは、リアルタイムで表示されるか、又はさらなるプロセシングのために保存される。１以上のカプセルが治療のために同定されたGI管のセグメントに到達すると、カプセルは発生器又は他の装置によって適用された外部磁場に属する。適用された磁場は、GI管の自然の生理学的推進反射の引き金となるように腸内神経系に関係するカプセルの動きを引き起こす。
2005535376.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
患者の胃腸管の運動をモニターするためのシステムであって、以下の：
患者によって摂取されるために寸法決めされた少なくとも１のカプセルであって、磁場を発生させるように適合された前記少なくとも１のカプセル；
患者の体の外部に配置される検知装置であって、上記少なくとも１のカプセルが患者の胃腸管を通って進行するときに、上記少なくとも１のカプセルの磁場を測定するための、前記検知装置；及び
上記検知装置に作動可能に連結されたプロセッサーであって、上記検知装置から信号を受信し、そして上記少なくとも１のカプセルの磁性モーメント及び胃腸管内での位置を計算するための、前記プロセッサー；
を含む、前記システム。
【請求項２】
上記少なくとも１のカプセルが、高周波数の磁場を発生させる発信コイルを収容する、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
上記少なくとも１のカプセルが、２のカプセルを含み、且つ各カプセルの上記発信コイルが他方のカプセルと異なる周波数で信号を発する、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
上記少なくとも１のカプセルが、２のカプセルを含み、且つ各カプセルの上記発信コイルが他方のカプセルと異なる時に信号を発する、請求項２に記載のシステム。
【請求項５】
上記少なくとも１のカプセルが磁場を発生させる永久磁石を収容する、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
上記少なくとも１のカプセルが生体適合性のコーティングで被覆されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
上記検知装置が整列した誘導センサーを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
上記検知装置が、センサーの４×４の列を含み、且つ上記センサーがHallセンサー、磁気抵抗センサー又はフラックスゲートセンサーのいずれかを含む、請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
上記検知装置が上記患者によって装着されるベルトに組み込まれている、請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
上記ベルトが、上記患者の腹部の周囲に配置される、請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
上記プロセッサーが、上記検知装置からリアルタイムで信号を受信する、請求項１に記載のシステム。
【請求項１２】
セッションの間、上記検知装置からの信号がランダムアクセスメモリーに記憶され、そして、上記セッションの終了に続いて上記プロセッサーにダウンロードされる、請求項１に記載のシステム。
【請求項１３】
上記プロセッサーが、上記少なくとも１のカプセルが胃腸管を通って進行するときに上記カプセルの磁性モーメント及び位置を持続的に計算する対話型アルゴリズムを実行する、請求項１に記載のシステム。
【請求項１４】
上記少なくとも１のカプセルの上記位置が、３の平行移動と２の回転を表す５の座標（ｘ、ｙ、ｚ、θ、ψ）によって定義される、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
上記少なくとも１のカプセルが、第１発信コイル及び第１発信コイルに対して垂直に配置された第２発信コイルを収容し、且つ第１及び第２発信コイルのいずれもが高周波数の磁場を発生させる、請求項１に記載のシステム。
【請求項１６】
上記プロセッサーが、上記少なくとも１のカプセルが胃腸管を通って進行するときに上記カプセルの磁性モーメント及び位置を持続的に計算する対話型アルゴリズムを実行し、且つ上記少なくとも１のカプセルの上記位置が、３の平行移動及び３の回転を表す６の座標によって定義される、請求項１５に記載のシステム。
【請求項１７】
磁場発生装置であって、上記患者の体の外部に配置され、上記少なくとも１のカプセルが上記患者の胃腸管内の標的治療部位に到達したときに磁場を発生させるように適合されている、前記磁場発生装置をさらに含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項１８】
上記磁場発生装置によって発生した上記磁場が、上記患者の胃腸運動を刺激するように、上記患者の胃腸管の消化器粘膜に関係する上記少なくとも１のカプセルの動きを引き起こす、請求項１８に記載のシステム。
【請求項１９】
患者の胃腸管の運動をモニターするための方法であって、以下のステップ：
摂取のために患者に少なくとも１のカプセルを与えること、ここで上記少なくとも１のカプセルは磁場を発生させるように適合されている；
上記少なくとも１のカプセルが上記患者の胃腸管を通って進行するときに、上記少なくとも１のカプセルの磁場を測定するために、検知装置を患者の体の外部に配置すること；及び
プロセッサーが上記少なくとも１のカプセルの磁性モーメント及び胃腸管内での位置を計算可能であるように、上記検知装置から上記プロセッサーに信号を伝達すること；
を含む、前記方法。
【請求項２０】
上記少なくとも１のカプセルが、高周波数の磁場を発生させる発信コイルを収容する、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
上記少なくとも１のカプセルが、２のカプセルを含み、且つ各カプセルの上記発信コイルが他方とは異なる周波数で信号を発する、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
上記少なくとも１のカプセルが、２のカプセルを含み、且つ各カプセルの上記発信コイルが他方とは異なる時に信号を発する、請求項２０に記載の方法。
【請求項２３】
上記少なくとも１のカプセルが、磁場を発生させる永久磁石を収容する、請求項１９に記載の方法。
【請求項２４】
上記少なくとも１のカプセルが、生体適合性のコーティングで被覆されている、請求項１９に記載の方法。
【請求項２５】
上記検知装置が、整列した誘導センサーを含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２６】
上記検知装置が、センサーの４×４の列を含み、且つ上記センサーがHallセンサー、磁気抵抗センサー又はフラックスゲートセンサーのいずれかを含む、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
上記検知装置が上記患者によって装着されるベルトに組み込まれている、請求項１９に記載の方法。
【請求項２８】
上記ベルトを上記患者の腹部の周囲に配置するステップをさらに含む、請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
上記検知装置から上記プロセッサーへ信号を伝達する上記ステップがリアルタイムでおこる、請求項１９に記載の方法。
【請求項３０】
請求項１９に記載の方法であって、上記検知装置から上記プロセッサーへ信号を伝達する上記ステップが、さらに以下のステップ：
セッションの間に、上記検知装置からの信号をランダムアクセスメモリーに記憶すること；及び
上記セッションの終了に続いて、上記信号を上記プロセッサーにダウンロードすること；
を含む、前記方法。
【請求項３１】
上記プロセッサーが、上記少なくとも１のカプセルが胃腸管を通って進行するときに上記カプセルの磁性モーメント及び位置を持続的に計算する対話型アルゴリズムを実行する、請求項１９に記載の方法。
【請求項３２】
上記少なくとも１のカプセルの上記位置が、３の平行移動及び２の回転を表す５の座標（ｘ、ｙ、ｚ、θ、ψ）によって定義される、請求項３１に記載の方法。
【請求項３３】
上記少なくとも１のカプセルが、第１発信コイル及び第１発信コイルに対して垂直に配置された第２発信コイルを収容し、且つ第１及び第２発信コイルのいずれもが高周波数の磁場を発生させる、請求項１９に記載の方法。
【請求項３４】
上記プロセッサーが、上記少なくとも１のカプセルが胃腸管を通って進行するときに上記カプセルの磁性モーメント及び位置を持続的に計算する対話型アルゴリズムを実行し、且つ上記少なくとも１のカプセルの上記位置が、３の平行移動及び３の回転を表す６の座標によって定義される、請求項３３に記載の方法。
【請求項３５】
請求項１９に記載の方法であって、さらに以下のステップ：
磁場発生装置であって、上記少なくとも１のカプセルが上記患者の胃腸管内の標的治療部位に到達したときに磁場を発生させるように適合されている、前記磁場発生装置を上記患者の体の外部に配置すること；
を含む、前記方法。
【請求項３６】
上記磁場発生装置によって発生した磁場が、上記患者の胃腸運動を刺激するように、上記患者の胃腸管の消化器粘膜に関係する上記少なくとも１のカプセルの動きを引き起こす、請求項３５に記載の方法。
【請求項３７】
患者の胃腸管の運動をモニターするためのシステムであって、以下の：
患者によって所定の時間間隔で摂取されるための少なくとも２のカプセルであって、それぞれが高周波数の磁場を発生させるように適合された発信コイルを収容する、前記少なくとも２のカプセル；
患者の体の外部に配置される検知装置であって、上記少なくとも２のカプセルが上記患者の胃腸管を通って進行するときに、上記少なくとも２のカプセルの磁場を測定するための、前記検知装置；及び
上記検知装置に作動可能に連結されたプロセッサーであって、上記検知装置から信号を受信し、そして上記少なくとも２のカプセルが胃腸管を通って進行するときに上記カプセルの磁性モーメント及び位置を持続的に計算する対話型アルゴリズムを実行するための、前記プロセッサー；
を含む、前記システム。
【請求項３８】
上記少なくとも２のカプセルそれぞれの上記発信コイルが、他方とは異なる周波数で信号を発する、請求項３７に記載のシステム。
【請求項３９】
上記少なくとも２のカプセルそれぞれの上記発信コイルが、他方とは異なる時に信号を発する、請求項３７に記載のシステム。
【請求項４０】
上記少なくとも２のカプセルそれぞれの上記位置が、３の平行移動及び２の回転によって表される、５の座標（ｘ、ｙ、ｚ、θ、ψ）によって定義される、請求項３７に記載のシステム。
【請求項４１】
患者の胃腸管の運動をモニターするためのシステムであって、以下の：
患者によって摂取されるために寸法決めされた少なくとも１のカプセルであって、磁場を発生させる永久磁石を収容する、前記少なくとも１のカプセル；
上記患者の胃腸管を通って進行する上記少なくとも１のカプセルをモニターするための手段；及び
上記少なくとも１のカプセルが上記患者の胃腸管内の標的治療部位に到達したときに、胃腸運動を刺激するために、外部磁場が、上記患者の胃腸管の消化器粘膜に関係する上記少なくとも１のカプセルの動きを引き起こすように、上記外部磁場を適用するための手段；
を含む、前記システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、胃腸（「GI」）管内の運動をモニター及び刺激するためのシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１を参照すると、ヒトのGI管は、食物が摂取される口にはじまって、食道、胃、小腸、大腸、直腸、及び肛門へと続く。肝臓、膵臓、及び膀胱（示していないが）は、GI管に関連する他の器官である。
【０００３】
GI管を含む器官の縦走筋繊維及び輪状筋繊維の収縮（すなわち、蠕動）が、GI管を通る食物の移動を引き起こす。GI管に沿ったさまざまな段階での酵素及び消化液の導入が、食物が分解されそして栄養が吸収されることを可能とする。大腸においては、過剰の液体（たとえば、水）が、再吸収され、最終的に排出されるための便が形成される。
【０００４】
蠕動が障害されると、正常なGI運動は１以上のGI管運動障害にとって代られる。多様なGI運動障害の例は、過敏性大腸症候群、便秘症、下痢症、噴門痙攣、慢性擬性腸閉塞、胃不全麻痺、及び胃食道逆流疾患を含む。
【０００５】
一般的に、GI運動障害を適切に診断し、そして治療するのはかなり困難なことがある。たとえば、いくつかのGI運動障害は機能性である。機能性障害は、器官又は体の病気である証拠を示さないため、血液試験、X線、又は他の診断技術によって発見されないかもしれない。むしろ、機能性障害は、神経性の障害又は生化学的な性質の障害であることができ、しばしば症状によって診断される。
【０００６】
他のGI運動障害は、特にその障害の疫学及び病原が解明されていない場合は、治療が難しいことがある（たとえば、慢性の便秘症）。
【０００７】
GI運動のモニター及び分析を助けるいくつかの技術が開発された。典型的には肛門のマノメトリーが下行結腸及び直腸の筋肉機能に関する情報のみを得ることができる一方、たとえば、胃のマノメトリーは、一般的に食道及び胃の筋肉機能に関する情報を提供する。しかしながら、どちらも小腸の、また、大腸の上行及び横行結腸の筋肉機能のいずれに関する情報を提供することに特に長けてもいない。マノメトリーの侵襲性もそれを患者にとってあまり好ましくない選択肢とするかもしれない。
【０００８】
GI運動はまた、放射線医学及び／又は他の画像技術を用いて分析される。たとえば、いくつかの方法は、GI管を通って摂取される非崩壊性マーカーをX線によって追跡する。不運なことに、この方法は、X線への長時間の露出に関連する危険性のために、持続的なGI運動のモニタリングができない。
【０００９】
生体磁気技術もまた、GI運動を研究するために実施された。しかしながら、そのような技術は、GI管の筋肉が収縮し電流が生じるときにできる磁場を測定するために、典型的には（Superconducting Quantum Interference Device(SQUID)などの）高価で感度の高い装置に依存する。知られたGI運動のモニタリング技術には、これらのそして他の欠点が存在する。
【００１０】
多くのGI運動障害に対して、医学的治療はしばしば下剤、消化管運動促進剤及び食事の変更を介してGI管の正常の蠕動運動を回復することを試みる。しかしながら、これらの方法は、しばしば予測不可能であるか、信頼できないか、又は有効でない。
【００１１】
GI運動を刺激するための最近の技術は、電気刺激に焦点をあてる。たとえば、胃不全麻痺に罹った患者は、胃のペースメーカーを移植されることができる。この技術は有望であるが、なおかなり侵襲性である。
【００１２】
他の例としては、便秘を緩和するために、電極を介した結腸の電気刺激が動物実験において試みられた。しかしながら、この技術に関連する一つの欠点は、電極の外科的移植が、とりわけ感染を含む合併症に罹りやすいことのある侵襲性の方法であるということである。さらに、電極の配置は再手術によらなければ変更できない。知られたGI運動刺激技術には、これらのそして他の欠点が存在する。
【００１３】
したがって、最小限に侵襲性であり少なくとも知られた技術の上記欠点を克服する、GI運動をモニター及び刺激するためのシステム及び方法を提供することは、有益であろう。
【発明の開示】
【００１４】
発明の要約
本発明は、GI運動をモニター及び刺激するためのシステム及び方法に関するこれらのそして他の問題を解決する。
【００１５】
本発明の実施態様によれば、GI運動をモニターするためには、GI管を通過するために、患者によって１以上のカプセル（又は運動マーカー）が摂取されることができる。カプセルは、１度に又はそれらがGI管内で離れたままであるように所定の時間間隔で摂取されることができる。
【００１６】
１の実施態様において、各カプセルは、AC磁場を作り出す発信コイルを含むか又は入れることができる。各カプセルがGI管を通過するときにそれぞれを独自に（センサーを介して）同定するように、摂取された各カプセルは他とは異なる周波数（周波数多重など）で、又は異なる時（時多重など）に信号を発することができる。あるいは、各カプセルは、磁場の供給源として（希土類円筒一体磁石などの）永久磁石を含むか又は入れることができる。
【００１７】
発信コイルをマーカーとして使用する１の利点は、それらが地球磁場の不均一性を緩和し、外部磁場摂動を減少させることに働くことである。しかしながら、マーカーとしての永久磁石の使用は、カプセル内の電力源又は外部刺激源の必要性を除くものである。さらに、発信コイルでなく磁石を有するカプセルはより小さいものであることができ、したがって、子供及び／又は小動物への臨床適用を容易にする。
【００１８】
本発明の実施態様によれば、（整列した誘導センサーなどの）複数の磁場センサーを含む外部検知装置が、データのなかでもとりわけGI管内の摂取されたカプセルの位置をそれらの磁場を介して測定するために使用される。臨床においては、検知装置は、1以上のGI管の部分と検知装置を整列することができるような調節可能な支持構造上に搭載されることができる。あるいは、検知装置は臨床及び（例えば、自宅における）非臨床の両方において患者によって装着されることのできるベルトに組み込まれることができる。
【００１９】
磁場センサーからの信号が得られると、対話型アルゴリズムが持続的に各カプセルの磁性モーメントと位置をリアルタイムで計算する。各カプセルの位置は、３の平行移動と２の回転を表す５の座標（ｘ、ｙ、ｚ、θ、ψ）によって定義されることができる。このデータは、リアルタイムで表示されるか又はさらなるプロセシングのために保存されることができる。発信コイルが各カプセル内に置かれる実施態様において、第１発信コイルに対して直角に位置する第２コイルを追加することは、第６の自由（すなわち、第１発信コイルの対称軸の周りの回転）を回復することを可能とする。
【００２０】
本発明の実施態様においては、GI運動を刺激するために、上記のものに類似したモニタリングシステムを用いてGI管を通る１以上のカプセルの進行がまずモニターされることができる。他のGI運動モニタリング技術が使用されることもできる。治療のために同定されたGI管の部分に到達した上で、カプセルは発生装置又は他の装置によって供給された外部磁場に属することができる。適用された磁場は、GI管の自然の生理学的推進反射の引き金となるように、消化器粘膜（腸内神経系）に関係するカプセルの動きを引きおこす。
【００２１】
１の実施態様において、発生装置及び検知装置の両方は、１以上のGI管の部分と整列されることができる。発生装置と検知装置は１の統合ユニット又は２の別々のユニットを含むことができる。あるいは、発生装置と検知装置は、患者によって装着されることのできるベルトに組み込まれることができる。もちろん、他の構成も実施されることができる。
【００２２】
本発明の実施態様によれば、発生装置は、使用者によって選択された、制御された周波数及び強度で外部磁場を適用することができる。発生装置は、医師、研究者、患者又は他の個人によって直接的に操作されることができる。あるいは、プロセッサーはGI管内のカプセルの位置をリアルタイムで計算し、そしてカプセルが標的治療部位に到達したときに（有線又は無線の）活性化／脱活性化信号を発生装置に伝達するためにプログラムされることができる。したがって、GI運動は、臨床及び非臨床の両方において、有効かつ最小限に侵襲性の方法でGI管内のいずれの位置においても刺激されることができる。
【００２３】
本発明により提供される１の利点は、GI管運動をモニターするための自律性の摂取されるカプセルの使用である。摂取されたカプセルは、GI運動のより正確な測定を提供するように、（摂取された食物などの）内容物とともにGI管を通って移動する。さらに、１以上のカプセルが薬物を含む場合、薬物はGI管に沿った特定の位置において放出されることができる。
【００２４】
本発明の他の利点は、複数のカプセルが所定の時間間隔で摂取される場合、GI管の異なる部分の間の反射と協調に関する貴重な情報を提供することができることである。例えば、いずれかの特定の時間において、患者は胃の中に一つのカプセル、小腸の中に一つのカプセル、そして結腸に一つ有することができる。これに関して、いずれの時点における胃、小腸、及び結腸の活動に関する情報も分析されることができる。
【００２５】
本発明のさらなる他の利点は、５の座標（ｘ、ｙ、ｚ、θ、ψ）を用いて各カプセルの位置を定義することが可能であることである。これは、医師及び／又は研究者が貴重な情報を集めて分析することを可能にする。例えば、各カプセルの配置（及びしたがって、GI管内容物の配置）は、カプセルの回転を生じさせる傾向にあるGI管器官壁の小さな動きとともに研究されることができる。
【００２６】
本発明のなおさらなる他の利点は、臨床及び非臨床の両方において、GI管の運動を容易かつ有効にモニターする能力である。
【００２７】
本発明によって提供されるさらなる利点は、合併症の危険性の少ない最小限に侵襲性であるシステム及び方法によってGI運動が刺激されることができることである。
【００２８】
本発明によって提供される他の利点は、GI運動がGI管内のどの位置においてもいかなる時でも刺激されることができることである。
【００２９】
本発明のなおさらなる他の利点は、臨床及び非臨床の両方において、容易かつ有効にGI管の運動を刺激する能力である。
【００３０】
本発明のこれらのそして他の対象、特徴、及び利点は、好ましい実施態様の詳細な説明及び添付された図面を通して明らかとなるであろう。先の一般的な説明及び引き続く詳細な説明はいずれも、本発明の範囲の例示でありこれを制限するものでないこともまた理解されるべきである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下の記載は、GI運動をモニター及び刺激するためのシステム及び方法の多様な実施態様を示す。これらの実施態様がヒトのGI管に関して記載されるにもかかわらず、本明細書に記載される本発明の１以上の側面は、多様な動物での使用のために改変され又は適合させられることができることは理解されるべきである。
【００３２】
図２に図示されるように、１以上のカプセル（１０a、１０b、…１０ｎ）が患者によって摂取されることができる。各カプセルは、ほぼ同時に摂取されるか、又はGI管内で離れて間隔をおくように所定の時間間隔で摂取されることができる。各カプセルは、摂取を容易にするいずれかの知られた物質を含みそしてGI管に沿って通過するのに好適な生体適合性コーティング１４を含むことができる。摂取された場合に１以上のカプセル（１０a、１０b、…１０ｎ）が（摂取された食物などの）他の内容物とともにGI管を通って移動するときに標識され又は追跡されるため、「カプセル」という用語が、本明細書において「マーカー」と交換可能に使用されることができることは理解されるべきである。
【００３３】
本発明の実施態様によれば、１以上のカプセル（１０a、１０b、…１０ｎ）のそれぞれ（例えば、１０b）はAC磁場を生じさせる発信コイルを含むか又は入れることができる。作り出された磁場は、理想的な磁性双極子により作られた磁場にほぼ等しい。多様な実施態様において、１以上のカプセル（１０a、１０b、…１０ｎ）の発信コイルは、他とは（周波数多重などの）異なる周波数で、又は（時多重などの）異なる時に信号を発するように構成されることができる。これは、１以上のカプセル（１０a、１０b、…１０ｎ）のそれぞれがGI管を通過するときに、（以下に記載される）磁場センサーがこれを独自に同定することを可能とする。
【００３４】
発信コイルをマーカーとして使用することは、それらが地球磁場の不均一性を緩和し、そして外部ノイズを大きく減少させるのに働くため、有利である。換言すれば、地球の磁場を説明するためには、較正はわずかに必要であるか又は必要でない。バッテリーは、発信コイルのエネルギー源として使用されることができる。他のエネルギー源もまた使用されることができる。あるいは、発信コイルは外部供給源から本体へのエネルギーを得るピックアップコイルを含むことができる。したがって、内部バッテリー又はコンデンサーは再充電されることができる。他の構成も可能である。
【００３５】
１の実施態様によれば、１以上のカプセル（１０a、１０b、…１０ｎ）は、例えば、希土類円筒一体磁石のような永久磁石を含むか又は入れることができる。磁石の使用は、電源又は外部励起の必要性を除く。さらに、発信コイルではなく磁石を有するカプセルはより小さくあることができ、したがって、子供及び／又は小動物への臨床適用を容易にする。
【００３６】
さらに他の実施態様においては、１以上のカプセル（１０a、１０b、…１０ｎ）のそれぞれはカテーテル又は引き込み式の糸に結合されることができる。
【００３７】
一般的には、自律性の摂取されるカプセルの使用は、GI管運動のより正確な測定を提供するように、それらが（摂取された食物などの）内容物とともにGI管を通って移動するために、有利である。さらに、同時又は間隔をおいて摂取されることのできる複数のカプセルの使用は、GI管の異なる部分の間の反射及び協調に関する貴重な情報を提供することができる。例えば、いずれかの特定の時間において患者はあるカプセル（例えば、カプセル「１０a」）を胃に、一つのカプセルを小腸に（例えば、「１０b」）、そして一つ（例えば、「１０n」）を結腸に有することができる。したがって、例えば、胃と結腸が特別な機能に関与している間に、小腸で何が起こっているかを分析することができる。
【００３８】
図３A〜３Bは、GI運動モニタリングシステムの多様な実施を例解する図である。図３Aに示されるように、臨床において患者は１以上のカプセル（１０a、１０b、…１０ｎ）を摂取することができる。その後、患者は外部検知装置２０に関して（示されるように）平行な位置又は垂直な位置に向けられることができる。検知装置２０は、GI管の１以上の部分との整列を容易にする調節可能な支持構造（示されていない）上に搭載されることができる。
【００３９】
本発明の実施態様によれば、検知装置２０は、相互の関係におけるその位置が固定された誘導センサーの列を含むことができる。１の例として、検知装置２０は、４×４の列に配置された１６個のHallセンサーを含むことができる。（磁気抵抗又はフラックスゲートなどの）他のセンサー又はセンサー配置も使用されることができる。
【００４０】
１以上のカプセル（１０a、１０b、…１０ｎ）がGI管を通って進行するとき、その中のコイルから発するAC磁場信号が検知装置２０によって測定される。伝達された波の周波数及び相がゆらぐかも知れないため、検知装置２０は、いくつかの又はすべてのセンサーからの信号を併せることによってこれらの特徴を再現することができる。検知装置２０を含む各センサーからの信号は、所定の周波数（例えば、１０Hz以上）においてサンプリングされ、そして濾波され、又は必要に応じてデータ取得電子回路装置５０（data acquisition electronics 50）によって増幅される。データ取得電子回路装置５０は、濾波され及び／又は増幅されたアナログ信号をさらにデジタル信号に変換し、さらなるプロセシングのためにそれらを（有線又は無線の）コミュニケーションリンクを介してプロセッサー７０に伝達する。さらに、データ取得電子回路装置５０は、相互に異なる周波数（周波数多重）で又は異なる時（時多重）にコイルから発信される信号を多重化するための多重化回路を含むことができる。周波数多重化が使用される場合、各カプセル内の発信コイルは信号を持続的に発するように構成されるか、又はエネルギーを保存するために周期的にオンとオフをするように構成されることができる。
【００４１】
センサーマトリックスを位置決めするための外部標識として働くために、補助コイルが患者の胸部（剣状突起）に取り付けられることができる。呼吸によるアーチファクトもまた、加速度計又は鼻孔サーミスタンス（thermistance）を使用して補正されることができる。
【００４２】
図３Aに図解され、上で詳述された部品の構成は、異なる実施態様によって変化することができる。例えば、１の実施態様においては、検知装置２０及びデータ取得電子回路装置５０は、有線又は無線のコミュニケーションリンクを介してプロセッサー７０に結合される最初の構造又はハウジング内に入れられることができる。あるいは、データ取得電子回路装置５０及びプロセッサー７０は、例えば有線又は無線のコミュニケーションリンクを介して検知装置２０に結合された計算装置内にともに収容されることができる。他の構成も存在することができる。
【００４３】
図３Bに図示された本発明の実施態様によれば、検知装置２０は、患者によって装着されることのできるベルト３０に組み込まれることができる。患者は、１以上のカプセル（１０a、１０b、…１０ｎ）を摂取し、そして例えば腹部の周りに位置するようにベルト３０を着けることができる。その後、患者は横になるか、歩行するか、又はその両方の組み合わせを行う。
【００４４】
１の実施態様によれば、可動式のデータパック４０がベルト３０に統合される（か又は着脱可能に結合される）。可動式のデータパック４０は、（上記の）データ取得電子回路装置５０並びにRandom Access Memory（RAM）６０を含むことができる。臨床において患者のGI運動がモニターされる場合、データ取得電子回路装置５０は、上記のように、有線又は無線のコミュニケーションリンクを介してリアルタイムでプロセッサー７０へデータを送る。対照的に、患者が（２４時間自宅にいるなどの）所定の期間臨床から離れている場合、得られたデータは続くプロセッサー７０へのダウンロードのためにRAM６０に記憶されることができる。他の構成及び実施も可能である。
【００４５】
プロセッサー７０は、例えばパーソナルコンピュータ、ポータブルコンピュータ、PDA（パーソナルデジタルアシスタント）、又は他のプロセシング装置のうちのいずれの１以上を含むこともできる。検知装置２０からの信号が受信されると、プロセッサー７０が、１以上のカプセル（１０a、１０b、…１０ｎ）のそれぞれがGI管を通って移動するときにその位置を持続的に計算する（Levenberg-Marquardt最適化アルゴリズムなどの）対話型アルゴリズムを実行することができる。このデータは、臨床のセッションの間リアルタイムで作られ、又は得られてRAM６０に記憶されたデータが引き続いてプロセッサー７０にダウンロードされた後に作られる。
【００４６】
図４に図解された本発明の１の実施態様によれば、各カプセル（例えば、図示されたカプセル「１０a」）の位置は、３の平行移動と２の回転を表す５つの座標（ｘ、ｙ、ｚ、θ、ψ）によって定義されることができる。この情報は、２次元対時間（２Ｄ対t）又は３次元でプロセッサー７０に連結したモニター又は他のディスプレイ装置を介してリアルタイムで表示されることができる。他の表示パラメーターも使用されることができる。この情報はまた、さらなるプロセシングのために保存されることができる。
【００４７】
５の座標によって定義される位置のデータを各カプセルについて得る能力は、医師及び／又は研究者が貴重な情報を収集し、そして分析することを可能とする。例えば、各カプセルの移動（及びしたがってGI管の内容物の移動）は、結果としてカプセルが回転する傾向にある、GI管の器官壁の小さな動きとともに研究されることができる。
【００４８】
本発明の実施態様によれば、１以上のカプセル（１０a、１０b、…１０ｎ）中の第１発信コイルに垂直に位置する第２コイルを追加することは、第６の自由（すなわち、第１発信コイルの対称軸の周りの回転）を回復することを可能とする。
【００４９】
別の実施態様においては、１以上のカプセル（１０a、１０b、…１０ｎ）は、例えば、温度、圧力、及びｐＨを含む追加のパラメーターを測定するために配置されることができる。この情報は同じ発信コイルを用い、そして発信された信号の周波数、振幅又は相を改変することによって体外に伝達されることができる。他の実施態様が存在することもできる。
【００５０】
多くのGI運動障害の医学的治療は、しばしばGI管の正常の蠕動運動を回復することに焦点をあてる。図５に図解されるように、GI運動をモニターし、かつ刺激するシステムが提供される。このシステムは図３Ａ〜３Ｂに示された（及び上記の）システムに類似するが、なおさらに外部磁場発生装置８０を含む。
【００５１】
一般的には、１以上のカプセル（例えば、カプセル「１０a」）のGI管を通る進行は上で詳述された実施態様のいずれかを使用してモニターされる。刺激の目的のためには、カプセル１０aは、好ましくは小さな永久磁石を含むか又は入れることができる。他のGI運動モニタリング技術が使用されることができる。治療のために同定されたGI管の部分に到達すると、カプセル１０aは発生装置８０によって適用された外部磁場に属する。適用された磁場は、消化器粘膜（腸内神経系）に関係するカプセル１０aの動きをもたらす。特別には、胃腸の機械受容器は、刺激されてGI管の自然の生理学的推進反射を引き起こすことができる。
【００５２】
実施態様によれば、患者は１以上のカプセル（１０a、１０b、…１０ｎ）を摂取することができる。あるいは、１以上のカプセル（１０a、１０b、…１０ｎ）のそれぞれはカテーテル又は引き込み式の糸に結合されることができる。いったんカプセルがGI管内にあると、患者はその後、外部検知装置２０及び発生装置８０に対して（示されるような）垂直の位置又は水平の位置のいずれかに向けられることができる。
【００５３】
図５に図解される部品の構成は異なる実施態様によって変化する。例えば、１の実施態様においては、発生装置８０及び検知装置２０はいずれも、GI管の１以上の部分と整列されることのできる調節可能な支持構造（示していない）上に搭載される１の統合ユニットを含むことができる。あるいは、検知装置２０及び発生装置８０は離れており、したがってそれぞれがGI管の１以上の部分と整列されることができる個別の調節可能な支持構造（示していない）上に搭載されることができる。さらに、検知装置２０及び発生装置８０はいずれも患者によって装着されることのできる（図３Bに示されるベルトに類似する）ベルトに組み込まれることができる。さらに他の実施態様としては、検知装置２０が離れた調節可能な支持構造を介して位置する一方、発生器８０のみがベルトに組み込まれることができ、またその逆であることもできる。他の構成はもちろん実施されることができる。
【００５４】
同様に、データ取得電子回路装置５０、ram６０、及びプロセッサー７０は、図３A〜３Bに関して上で説明されたものを含む多くの構成中の有線又は無線のコミュニケーションリンクを介して相互に関連することができる。
【００５５】
本発明の実施態様によれば、発生装置８０は、使用者により選択された、制御された周波数及び強度で外部磁場を適用することができる。発生装置８０は、医師、研究者、患者又は他の個人によって操作されることができる。あるいは、プロセッサー７０は、カプセル（例えばカプセル１０a）が標的治療部位に到達したときに、カプセルのGI管内での位置をリアルタイムで計算し、（有線又は無線の）活性化／脱活性化信号を発生器８０に伝達するようにプログラムされることができる。したがって、GI運動は、臨床及び非臨床の両方において、有効であり最小限に侵襲性の方法でGI管内のいずれの位置においても刺激されることができる。
【００５６】
本発明の他の実施態様、使用及び利点はここに開示された本発明の明細書及び実施を考慮することによって当業者に明らかとなるであろう。本明細書は、例示的なものとしてのみ考慮され、したがって、本発明の範囲は以下の請求項によってのみ制限されることを意図される。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】図１は、ヒトのGI管を例示的に図示したものである。
【図２】図２は、本発明の実施態様による、１以上のカプセル（又は運動マーカー）を図示する。
【図３】図３A〜３Bは、本発明の実施態様による、GI運動モニタリングシステムの多様な実施を例示的に図示したものである。
【図４】図４は、本発明の実施態様による、カプセル（又は運動マーカー）の位置を定義するために使用されることのできる少なくとも５つの座標（ｘ、ｙ、ｚ、θ、ψ）を図示するグリッドを示す。
【図５】図５は、本発明による、GI運動をモニター及び刺激するためのシステムを図示する。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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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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