(57)【要約】  生体内分析用デバイス、装置および方法。例えば、生体内デバイスは、生体内で採取される試料と反応できる検出試薬を貯蔵する反応チャンバ、および場合により検出試薬と試料との反応の結果として生じる化合物の少なくとも一部分に結合できる標識された物質を貯蔵する標識物質チャンバ、を含む。
2008528170.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体試料中の分析物の存在を検出する生体内デバイスであって、
前記流体試料を生体内で取得するための入口、
検出試薬が前記流体試料中の前記分析物と反応する反応チャンバ、
廃棄チャンバ、
前記反応チャンバを前記廃棄チャンバに流体連通するゲート、
を含んでなる生体内デバイス。
【請求項２】
イメージャを含んでなる請求項１に記載の生体内デバイス。
【請求項３】
前記反応チャンバの少なくとも一部が透明であるとともに前記イメージャの光学経路内にある請求項２に記載の生体内デバイス。
【請求項４】
前記イメージャがＣＭＯＳイメージャである請求項２に記載の生体内デバイス。
【請求項５】
前記イメージャがＣＣＤイメージャである請求項２に記載の生体内デバイス。
【請求項６】
光検出器を含んでなる生体内デバイスであって、前記反応チャンバの少なくとも一部が透明であるとともに前記光検出器の光学経路内にある請求項１に記載の生体内デバイス。
【請求項７】
前記検出試薬が抗体を含んでなる、請求項１に記載の生体内デバイス。
【請求項８】
前記検出試薬が前記反応チャンバ内に固定化される、請求項１に記載の生体内デバイス。
【請求項９】
前記廃棄チャンバが真空梱包される請求項１に記載の生体内デバイス。
【請求項１０】
前記ゲートが開門されるとき、前記廃棄チャンバと前記反応チャンバとの間の圧力勾配が流れを促進する請求項９に記載の生体内デバイス。
【請求項１１】
前記廃棄チャンバが吸収剤および通気孔を含む請求項１に記載の生体内デバイス。
【請求項１２】
前記ゲートがｐＨ感受性である請求項１に記載の生体内デバイス。
【請求項１３】
前記ゲートが熱感受性である請求項１に記載の生体内デバイス。
【請求項１４】
前記ゲートが電流により制御可能である請求項１に記載の生体内デバイス。
【請求項１５】
前記反応チャンバが基板に埋設される請求項１に記載の生体内デバイス。
【請求項１６】
前記基板がシリコンウエハを含む請求項１５に記載の生体内デバイス。
【請求項１７】
前記基板が多層基板である請求項１５に記載の生体内デバイス。
【請求項１８】
前記基板に結合されるスペーサを含んでなるとともに前記スペーサが前記反応チャンバに流体連通される流路を含む請求項１５に記載の生体内デバイス。
【請求項１９】
前記基板を封止する透明カバーを含んでなる請求項１５に記載の生体内デバイス。
【請求項２０】
前記ゲートが窒化シリコン層および加熱素子を含む請求項１５に記載の生体内デバイス。
【請求項２１】
マイクロ流体装置を含んでなる請求項１に記載の生体内デバイス。
【請求項２２】
前記反応チャンバが１マイクロリットル〜１００マイクロリットルの間の範囲をとる流体体積を有する請求項１に記載の生体内デバイス。
【請求項２３】
前記反応チャンバに流体連通される試料チャンバを含んでなる請求項１に記載の生体内デバイス。
【請求項２４】
前記試料チャンバが乾燥緩衝剤を含む請求項２３に記載の生体内デバイス。
【請求項２５】
前記反応チャンバに流体連通される洗浄溶液チャンバを含んでなり、前記洗浄溶液チャンバが前記反応チャンバを洗浄する洗浄溶液を含む請求項１に記載の生体内デバイス。
【請求項２６】
反応生成物に結合するよう構成される標識物質を含んでなる請求項１に記載の生体内デバイス。
【請求項２７】
前記標識された物質が複合抗体である請求項２６に記載の生体内デバイス。
【請求項２８】
前記複合抗体が金粒子を含む請求項２７に記載の生体内デバイス。
【請求項２９】
前記複合抗体がリポソーム内に統合される請求項２７に記載の生体内デバイス。
【請求項３０】
前記流体試料と前記検出試薬との混合を促進する混合素子を含んでなる請求項１に記載の生体内デバイス。
【請求項３１】
前記混合素子が圧電素子を含んでなる、請求項３０に記載の生体内デバイス。
【請求項３２】
画像データを伝送する送信機を含んでなる請求項２に記載の生体内デバイス。
【請求項３３】
照明光源を含んでなる請求項２に記載の生体内デバイス。
【請求項３４】
前記照明光源がＬＥＤを含む請求項２に記載の生体内デバイス。
【請求項３５】
前記デバイスが自律的デバイスである請求項１に記載の生体内デバイス。
【請求項３６】
前記デバイスが摂取可能なデバイスである請求項１に記載の生体内デバイス。
【請求項３７】
前記デバイスが埋め込み可能なデバイスである請求項１に記載の生体内デバイス。
【請求項３８】
生体内流体試料中の分析物の存在の検出方法であって、前記方法が、
前記生体内流体試料を検出装置内に生体内で採取するステップであって、前記検出装置が、
前記流体試料を生体内で取得するための入口、
検出試薬が前記流体試料中の前記分析物と反応する反応チャンバ、
廃棄チャンバ、
前記反応チャンバを前記廃棄チャンバに流体連通するゲート、を含んでなるステップ、および
前記流体試料中の分析物と前記検出試薬との間の反応を検出するステップ、を含んでなる、方法。
【請求項３９】
前記分析物を前記反応チャンバに結合するため前記検出試薬を前記反応チャンバに固定化するステップを含んでなる請求項３８に記載の方法。
【請求項４０】
前記検出試薬が抗体を含む請求項３８に記載の方法。
【請求項４１】
前記検出試薬が光学的に検出可能な粒子と抱合される請求項３８に記載の方法。
【請求項４２】
前記粒子が着色されたポリマー粒子である請求項４１に記載の方法。
【請求項４３】
前記粒子が蛍光特性を有する請求項４１に記載の方法。
【請求項４４】
前記廃棄チャンバ内の過剰の前記流体試料を貯蔵するステップを含んでなる請求項３８に記載の方法。
【請求項４５】
前記廃棄チャンバを真空梱包するステップを含んでなる請求項３８に記載の方法。
【請求項４６】
前記検出装置内の流体通過を制御するステップを含んでなる請求項３８に記載の方法。
【請求項４７】
前記流体通過を制御するステップが前記ゲートの開門を制御するステップによる請求項４６に記載の方法。
【請求項４８】
前記ゲートを既定温度に曝露するステップを含んでなる請求項３８に記載の方法。
【請求項４９】
前記ゲートを既定ｐＨに曝露するステップを含んでなる請求項３８に記載の方法。
【請求項５０】
流れを促進するため前記検出装置内の圧力勾配を開始するステップを含んでなる請求項３８に記載の方法。
【請求項５１】
前記反応チャンバをシリコンウエハ上にエッチングするステップを含んでなる請求項３８に記載の方法。
【請求項５２】
前記反応チャンバを撮像するステップを含んでなる請求項３８に記載の方法。
【請求項５３】
前記撮像するステップが固体イメージャにより実施される請求項３８に記載の方法。
【請求項５４】
画像データを外部デバイスに無線接続を介して伝送するステップを含んでなる請求項３８に記載の方法。
【請求項５５】
前記検出するステップが、前記生体内デバイスが人の体内にある間にオンボードで実施される請求項３８に記載の方法。
【請求項５６】
前記検出装置が摂取可能なデバイス内に組み込まれる請求項３８に記載の方法。
【請求項５７】
前記検出装置が埋め込み可能なデバイス内に組み込まれる請求項３８に記載の方法。
【請求項５８】
前記検出装置が自律的生体内デバイス内に組み込まれる請求項３８に記載の方法。
【請求項５９】
使い捨てのin vitro自動分析キットであって、
流体試料を取得するための入口、
検出試薬が前記流体試料中の分析物と反応する反応チャンバ、
廃棄チャンバ、
前記反応チャンバを前記廃棄チャンバに流体連通するゲート、を含んでなるin vitro分析キット。
【請求項６０】
イメージャまたは光検出器を含んでなる請求項５９に記載のin vitro分析キット。
【請求項６１】
前記反応チャンバの少なくとも一部が透明であるとともに前記イメージャまたは光検出器の光学経路内にある請求項５９に記載のin vitro分析キット。
【請求項６２】
前記検出試薬が抗体を含む、請求項５９に記載のin vitro分析キット。
【請求項６３】
前記検出試薬が前記反応チャンバ内に固定化される、請求項５９に記載のin vitro分析キット。
【請求項６４】
前記廃棄チャンバが真空梱包される請求項５９に記載のin vitro分析キット。
【請求項６５】
前記ゲートが開門されるとき、前記検出装置を通じる流れが前記真空梱包された廃棄チャンバと前記反応チャンバとの間の圧力勾配により促進される請求項６４に記載のin vitro分析キット。
【請求項６６】
前記廃棄チャンバが吸収剤および通気孔を含む請求項５９に記載のin vitro分析キット。
【請求項６７】
前記検出装置の少なくとも一部が基板上に埋設される請求項５９に記載のin vitro分析キット。
【請求項６８】
前記基板がシリコンウエハである請求項６７に記載のin vitro分析キット。
【請求項６９】
前記基板の厚さが約０．５ｍｍである請求項６７に記載のin vitro分析キット。
【請求項７０】
前記反応チャンバが前記基板上にエッチングされる請求項６７に記載のin vitro分析キット。
【請求項７１】
前記基板に結合されるスペーサを含んでなるとともに前記スペーサが前記反応チャンバに流体連通される流路を含む請求項６７に記載のin vitro分析キット。
【請求項７２】
前記基板を封止する透明のカバーを含んでなる請求項６７に記載のin vitro分析キット。
【請求項７３】
窒化シリコン層および加熱素子を含んでなる請求項６７に記載のin vitro分析キット。
【請求項７４】
マイクロ流体装置を含んでなる請求項５９に記載のin vitro分析キット。
【請求項７５】
前記反応チャンバが１マイクロリットル〜１００マイクロリットルの間の範囲をとる液体体積を有する請求項５９に記載のin vitro分析キット。
【請求項７６】
前記反応チャンバに流体連通される試料チャンバを含んでなる請求項５９に記載のin vitro分析キット。
【請求項７７】
前記試料チャンバが乾燥緩衝剤を含む請求項７６に記載のin vitro分析キット。
【請求項７８】
前記反応チャンバを洗浄する洗浄溶液チャンバを含んでなる請求項５９に記載のin vitro分析キット。
【請求項７９】
反応生成物を結合するよう構成される標識物質を含んでなる請求項５９に記載のin vitro分析キット。
【請求項８０】
前記標識された物質が複合抗体である請求項７９に記載のin vitro分析キット。
【請求項８１】
前記複合抗体がリポソームを含む請求項８０に記載のin vitro分析キット。
【請求項８２】
前記粒子が酸化鉄粒子である請求項８０に記載のin vitro分析キット。
【請求項８３】
前記検出ユニットが巨大磁気抵抗検出器またはホール効果に基づく請求項８２に記載のin vitro分析キット。
【請求項８４】
前記ゲートが熱感受性である請求項５９に記載のin vitro分析キット。
【請求項８５】
前記流体試料と前記検出試薬との混合を促進する混合素子を含んでなる請求項５９に記載のin vitro分析キット。
【請求項８６】
前記混合素子が圧電素子を含んでなる、請求項８５に記載のin vitro分析キット。
【請求項８７】
ディスプレイを含んでなる請求項５９に記載のin vitro分析キット。
【請求項８８】
照明光源を含んでなる請求項５９に記載のin vitro分析キット。
【請求項８９】
前記照明光源がＬＥＤを含む請求項５９に記載のin vitro分析キット。
【請求項９０】
摂取可能なカプセルであって、
背後に検出ユニット、イメージャおよび照明光源が配置される観察窓を含んでなり、前記検出ユニットが流体連通される反応チャンバおよび廃棄チャンバを含んでなる、カプセル。
【請求項９１】
前記照明光源が前記反応チャンバを照らすよう構成されるとともに前記イメージャが前記反応チャンバの画像を取得するよう構成される請求項９０に記載のカプセル。
【請求項９２】
画像の焦点を前記イメージャ上に合わせる光学系を含んでなる請求項９０に記載のカプセル。
【請求項９３】
前記照明光源が観察窓を通じて患者のＧＩ管を照らすよう構成されるとともに前記イメージャが前記ＧＩ管の画像を取得するよう構成される請求項９０に記載のカプセル。
【請求項９４】
ＧＩ管の流体試料中の分析物の存在を検出するための装置であって、
前記流体試料を生体内で取得するための入口、
検出試薬が前記流体試料中の前記分析物と反応する反応チャンバ、
廃棄チャンバ、
前記反応チャンバを前記廃棄チャンバに流体連通するゲート、
前記ＧＩ管および前記反応チャンバの一部分を撮像するためのイメージャ、および
画像データを伝送するための送信機、
を含んでなる、生体内カプセル、
外部受信機／記録デバイス、
ディスプレイユニットを備えた外部プロセッサ、を含んでなり、
前記外部プロセッサが前記ＧＩ管の画像および前記反応チャンバの前記部分の画像を表示するよう構成される、装置。
【請求項９５】
前記カプセルが摂取可能なカプセルである請求項９４に記載の装置。
【請求項９６】
前記反応チャンバ内の前記流体試料を流すステップを含んでなる請求項３８に記載の方法。
【請求項９７】
前記ゲートがｐＨ感受性である請求項５９に記載のin vitro分析キット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して生体内分析に、および具体的にはおそらく固体基板上の体液のマイクロ流体技術を利用する生体内分析に関する。
【背景技術】
【０００２】
体液中または体管腔中の物質の非典型的な濃度または存在は、体の生物学的状態の指標となり得る。例えば、胃腸（ＧＩ）管中における高濃度の赤血球の存在は、ＧＩ管に沿う出血部位に応じた、種々の病態を示唆し得る。異常状態の早期の発見、同定および部位特定は、様々な病態を正確に診断および処置する際に決定的であり得る。
【０００３】
ある場合、例えば癌などの疾患は、腫瘍特異的マーカー、例えば特異抗体について、血流を分析することにより検出され得る。この方法の難点の１つは、血流中の抗体の出現が通常、早期検出は不可能といえるほど、疾患の後期に生じ得ることである。
【０００４】
ＧＩ管中のある病態の検出は内視鏡を使用して実施され得るが、かかる検出は胃腸管の上部または下部に限られ得る。それゆえ、ＧＩ管の他の部分、例えば小腸などにおける病態は、内視鏡によって容易に検出されるとは限らない。
【０００５】
疑わしい物質の存在についての体液試料のin vitro検査が実施され得る。例えば、イムノアッセイが、試料中のある物質、例えば、ペプチド、タンパク質、酵素、ホルモン、ビタミン、薬物、糖などの、定性的または定量的いずれかの測定に使用され得る。典型的なイムノアッセイにおいては、特に液状試料中の、目的の分析物またはマーカーの存在を検出する、もしくはその濃度を計測するために、該分析物は試料中の残りのタンパク質から分離される必要がある。これは典型的には、分析物を分析物用の結合成分に特異的に結合して、その後結合種を試料の残りから抽出する分離過程が続くことにより実施される。結合反応は緩徐であろうため、マーカー（分析物）用の試料および結合成分は通常、試料中に含まれるマーカーが結合成分と結合できるのに十分な時間インキュベートされる。かかる結合成分の典型例はマーカー特異的抗体、例えば当該マーカーに対する特異性を備えたモノクローナル抗体であり得る。しかしながら、他の種類の物質および構造もまた、結合成分として適格であり得る。
【０００６】
典型的には、これらのin vitro検出方法は、研究室内で煩雑かつ複雑な機械を使用して行われる。複雑な機械が必要であり得るのは、例えば、多重反応および／または各反応により異なる条件、および典型的には反応間での洗浄に関連し得るかかる手順の複雑な要件のためである。さらには、これらの検出方法が、in vitroで行われるとき、異常発生物質の起源の局在化または同定を容易に可能にするとは限らない。
【０００７】
多くの例において、体管腔中の異常発生物質の部位特定は、病態の同定に多大に寄与し得るとともに、ひいては同定された病態の円滑な処置に寄与し得る。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のある実施形態は、例えば、例えば体液試料などの試料の分析を、典型的には内蔵型の、おそらくは使い捨ての検出装置を使用して、可能にし得る。
【０００９】
本発明のある実施形態に従えば、検出装置は、体液試料を反応チャンバに輸送してもよく、もしくは試料、緩衝剤または反応物を、例えば貯蔵コンパートメントから反応チャンバまたはコンパートメントへ、移送してもよい。
【００１０】
本発明のある実施形態に従えば、検出装置は、例えば、装置内の光学的なまたは他の変化を検出する手段を含んでもよい。検出装置は、例えば、１つまたは複数の検出ユニットを含んでもよい。
【００１１】
本発明のある実施形態に従えば、検出ユニットは、流体連通される２つまたは複数のチャンバまたはコンパートメントを含んでもよく、これはそれらの間にバリアまたはゲートを有してもよく、該ゲートは一方のコンパートメントから他方への流体通過を計時および／または制御することができてもよい。
【００１２】
本発明のある実施形態に従えば、チャンバ、例えば貯蔵チャンバなどは、第２のチャンバ、例えば廃棄チャンバなどに、通路、例えば典型的には制御可能なゲートを有する管を介して、接続されてもよい。流体は貯蔵チャンバから廃棄チャンバへ、例えばゲートが開門されているとき、移送されてもよい。廃棄チャンバは、例えば、例えば廃棄チャンバに移送される流体を受け取るとともに保持するための、吸収性材料を含んでもよい。ある実施形態において、例えば、検出ユニット内の圧力勾配によって流体試料または液体が、例えば他のチャンバへ、移されてもよい。
【００１３】
本発明のある実施形態は、例えば、検出ユニットまたは装置内に圧力勾配を有することに関連し得る試料採取および流体工学的方法を含んでもよい。典型的には、検出装置またはユニット内の液体の動きは、例えば廃棄チャンバに向かう、一方向である。
【００１４】
本発明のある実施形態は、例えば固体支持体を伴い実行されてもよく、および／またはマイクロ流体技術を利用してもよい。ある実施形態は、他の支持体、例えばプラスチックまたはガラス支持体などの上で実行されてもよい。ある実施形態は、人体中、すなわち、生体内での使用向けに設計または設定されてもよいが、他の実施形態は生体外またはin vitroでの使用向けに設計または設定されてもよい。
【００１５】
本発明のある実施形態に従うキットが「ポイントオブケア」として使用され、ケア供与者が体の試料または他の試料の分析を局部上で実施できるとともに、例えば特別な研究室のサービスを使用する必要性がなくなるといった結果を得ることができてもよい。実質的な自動分析が本発明のある実施形態に従い実施されてもよい。
【００１６】
ある実施形態に従えば、生体内デバイス、例えば、摂取可能なカプセル（例えば、自律生体内デバイス）は、試料採取および分析または検出装置を有し、人の体管腔、例えば胃腸（ＧＩ）管に挿入（例えば、嚥下することにより）されてもよい。体管腔由来の試料は、生体内カプセルが人の体内にある間に、オンボードで採取および分析されてもよい。
【００１７】
ある実施形態に従えば、摂取可能なデバイスは撮像デバイスを含んでもよい。一例において、試料採取箇所は撮像デバイスのイメージャにより撮像されてもよいとともに、イメージャからの画像データは人の体外に、おそらくは他の分析結果と共に、伝送および表示される。
【００１８】
ある実施形態に従えば、他の検出方法が用いられてもよいともに、画像データ以外のデータが人の体から伝送されてもよい。
【００１９】
ある実施形態において、例えば、摂取可能なデバイスは生体内で採取される試料と反応することのできる検出試薬を貯蔵する反応チャンバ、生体内で採取される試料を貯蔵する試料採取チャンバ、試料を試料採取チャンバから反応チャンバへ移送する管、および管内の試料の通過を許可するゲートを含んでもよい。
【００２０】
ある実施形態において、例えば、検出試薬は非標識であってもよく、試料採取チャンバは乾燥緩衝剤を含んでもよく、検出試薬は抗体を含んでもよく、および検出試薬は反応チャンバ内に固定化されてもよい。
【００２１】
ある実施形態において、例えば、摂取可能なデバイスはさらに、検出試薬と試料との反応の結果として生じる化合物の少なくともある部分に結合することのできる標識された物質を貯蔵する標識物質チャンバを含んでもよい。標識された物質は、例えば、複合乾燥抗体および／または液状緩衝剤中の複合抗体を含んでもよい。抗体は光学的に検出可能な粒子、例えば金粒子、着色ポリマー粒子、蛍光特性を備えた粒子、着色粒子またはリポソームに抱合されてもよい。
【００２２】
ある実施形態において、例えば、検出装置はさらに、過剰の試料を貯蔵する廃棄チャンバを含んでもよい。ある実施形態において、例えば、廃棄チャンバは真空梱包されてもよい。ある実施形態において、例えば、廃棄チャンバは過剰の試料を吸収する、および／または診断デバイス中の液体を流動させる吸収剤を含んでもよい。
【００２３】
ある実施形態において、例えば、検出装置デバイスはさらに、反応チャンバを洗浄する洗浄機構を含んでもよい。
【００２４】
ある実施形態において、例えば、ゲートはｐＨ感知ゲートおよび／または温度感知ゲートを含んでもよい。
【００２５】
ある実施形態において、例えば、検出装置はさらに、試料と検出試薬との混合を促進する、混合素子、例えば圧電素子を含んでもよい。
【００２６】
ある実施形態において、例えば、摂取可能なデバイスはさらに、結合結果の少なくとも一部分を感知する生体内センサを含んでもよい。
【００２７】
ある実施形態において、例えば、摂取可能なデバイスはさらに、結合結果の少なくとも一部分の画像を取得する生体内イメージャを含んでもよい。
【００２８】
ある実施形態において、例えば、摂取可能なデバイスは自律的であってもよい。
【００２９】
ある実施形態において、例えば、摂取可能なデバイスは嚥下可能なカプセルを含んでもよい。
【００３０】
ある実施形態において、例えば摂取可能なデバイスは外部の受信機およびモニタに画像データを伝送する送信機を含んでもよい。
【００３１】
ある実施形態において、例えば、方法は、生体内の液状試料を採取するステップ、採取された試料を検出試薬と生体内で反応させるステップ、標識された物質を検出試薬と試料との反応の結果として生じる化合物の少なくとも一部分に結合するステップ、および結合結果の少なくとも一部分を感知または撮像するステップ、を含んでもよい。
【００３２】
本発明の実施形態は追加的なおよび／または他の利益および／または利点を提供し得る。
【００３３】
本発明として見なされる主題は、本明細書の結論部分において特に指摘されるとともに明確に主張される。しかしながら、本発明は、操作の体系および方法の双方について、それらの目的、特徴、および利点と共に、以下の詳細な説明の参照により、添付図と共に読まれるとき、最良に理解され得る。
【００３４】
例示の簡潔さおよび明確さのため、図に示される要素が必ずしも正確な縮尺で描画されているわけではないことは理解されるであろう。例えば、要素の一部の寸法は、明確さのため他の要素に比べ誇張され得る。さらに、適切と考えられる場合、参照数字は、対応または類似する要素を指示するため、図の間で繰り返され得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下の詳細な説明において、本発明の徹底した理解を提供するため、数々の具体的な詳細が記載される。しかしながら、本発明がこれらの具体的な詳細なしに実施されてもよいことは、当業者により理解されるであろう。他の例において、周知の方法、手順、および構成要素は、本発明を不明瞭にしないよう、詳細には記載されない。
【００３６】
本発明のある実施形態は、in vitro分析キットとして使用され得る、典型的には１回限りの使用または部分的に使い捨ての検出デバイスに関する。本発明の他の実施形態は、典型的には生体内デバイス、例えば、ある実施形態において、自然の蠕動によって押され、胃腸（ＧＩ）管を通じ受動的または能動的に進む嚥下可能なデバイスに関する。ある実施形態は、他の体管腔、例えば血管、生殖管等を通過する生体内感知デバイスに関する。生体内デバイスは、例えば、感知デバイス、撮像デバイス、診断デバイス、治療デバイス、またはそれらの組合せであってもよい。ある実施形態において、生体内デバイスは画像センサまたはイメージャを含んでもよい。他のセンサとしては、例えば、ｐＨセンサ、温度センサ、および圧力センサ、他の生体内パラメータまたは化合物のセンサなどが挙げられ得る。
【００３７】
本発明の実施形態に従う、生体内感知デバイス、受信装置、および表示装置を含む、デバイスおよび方法は、それらの全てが参照により全体として本明細書により援用される、「Ｉｎ  Ｖｉｖｏ  Ｖｉｄｅｏ  Ｃａｍｅｒａ  Ｓｙｓｔｅｍ」と題される、イダン（Ｉｄｄａｎ）らに対する米国特許第５，６０４，５３１号明細書、および／または「Ａ  Ｄｅｖｉｃｅ  ａｎｄ  Ｓｙｓｔｅｍ  ｆｏｒ  Ｉｎ  ｖｉｖｏ  Ｉｍａｇｉｎｇ」と題される、２００１年３月８日に出願され、２００１年１１月１日に米国特許出願公開第２００１／００３５９０２号明細書として公開された、米国特許出願第０９／８００，４７０号明細書、および／または「Ｓｙｓｔｅｍ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  Ｗｉｄｅ  Ｆｉｅｌｄ  Ｉｍａｇｉｎｇ  ｏｆ  Ｂｏｄｙ  Ｌｕｍｅｎｓ」と題される、２００２年１月１６日に出願され、２００２年８月１５日に米国特許出願公開第２００２／０１０９７７４号明細書として公開された、米国特許出願第１０／０４６，５４１号明細書、および／または「Ｓｙｓｔｅｍ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  Ｄｅｔｅｒｍｉｎｉｎｇ  Ｉｎ  Ｖｉｖｏ  Ｂｏｄｙ  Ｌｕｍｅｎ  Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ」と題される、２００２年１月１６日に出願され、２００２年８月１５日に米国特許出願公開第２００２／０１１１５４４号明細書として公開された、米国特許出願第１０／０４６，５４０号明細書に記載される実施形態と同様であってもよい。本明細書に記載されるとおりのデバイスはコンポーネントの他の構成および設定を有してもよい。上記の公報に記載されるものなどの、例えばワークステーション内の、外部受信機／レコーダユニット、プロセッサおよびモニタが、本発明のある実施形態での使用に好適であり得る。本明細書に記載されるとおりのデバイスおよび装置は、コンポーネントの他の構成および／または他の設定を有してもよい。例えば、本発明は内視鏡、針、ステント、カテーテル等を使用して実施されてもよい。ある生体内デバイスはカプセル形をしていてもよく、もしくは他の形、例えばピーナッツ形またはチューブ、球、円錐、または他の好適な形を有してもよい。
【００３８】
本発明のある実施形態は、例えば、典型的には嚥下可能な生体内デバイスを含んでもよい。他の実施形態において、生体内デバイスは嚥下可能および／または自律的である必要はないとともに、他の形または構成を有してもよい。ある実施形態は様々な体管腔、例えばＧＩ管、血管、尿路、生殖管などの中で使用されてもよい。ある実施形態において、生体内デバイスは場合によりセンサ、イメージャ、および／または他の好適なコンポーネントを含んでもよい。
【００３９】
生体内デバイスの実施形態は典型的には自律的であるとともに典型的には内蔵型である。例えば、生体内デバイスは、全てのコンポーネントが容器、ハウジングまたはシェル内に実質的に収容されるとともに、生体内デバイスが、例えば電力を受電する、もしくは情報を伝送するためのいかなるワイヤまたはケーブルも必要としない、カプセルまたは他のユニットであるか、もしくはそれを含む。生体内デバイスは外部の受信および表示装置と通信してデータの表示、制御または他の機能を提供してもよい。例えば、電力は内蔵バッテリまたは無線受電装置により提供されてもよい。他の実施形態が他の構成および能力を有してもよい。例えば、コンポーネントは複数の部位またはユニットにわたり分配されてもよい。制御情報は外部ソースから受信されてもよい。
【００４０】
図１は本発明の実施形態に従う検出ユニットおよび／または検出装置の基本モジュールの概略図である。ある実施形態において、分析または検出ユニット２００は、例えば、入口２１、反応チャンバ２２、廃棄チャンバ２４および、例えば反応チャンバから廃棄チャンバへの、および入口２１から反応チャンバ２２への通路を制御するためのゲート２５を含んでもよい。反応チャンバ２２および廃棄チャンバ２４は、例えばゲート２５により差し込まれる管２３により接続されてもよい。図１に示される例は反応チャンバ２２および廃棄チャンバ２４を図示しているが、他のチャンバ、例えば貯蔵チャンバなどが、ユニット２００に含まれてもよい。管２３は、例えば、毛管または任意の他の好適な接続通路であってもよい。ゲート２５は温度変化により（例えば、デバイスが特定の温度、例えば体温に達すると融解するワックス）、電気的命令により、または他の制御可能な方法により、作動されてもよい。ある実施形態に従えば、ユニット２００内の１つまたは複数のチャンバは貯蔵チャンバであってもよいとともに、例えば、緩衝剤および／または試薬を含んでもよい。ゲート２５は、「Ｄｅｖｉｃｅ，Ｓｙｓｔｅｍ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  Ｉｎ−Ｖｉｖｏ  Ｓａｍｐｌｉｎｇ」と題されるとともに、国際公開第２００５／１１３３７４号パンフレットの下に２００５年１２月１日に公開され、参照により全体として本明細書により援用される、国際特許出願第ＰＣＴ／ＩＬ２００５／０００５２４号明細書に記載され得るゲーティング機構と同様であってもよい。
【００４１】
ある実施形態に従えば、１種または複数のタイプの反応が反応チャンバ２２内で生じてもよい。例えば、基質の光学特性を変化させる能力を有する分子、例えばＴＭＢ（テトラメチルベンジジン）が標的分析物に装着されてもよい。抗体、または標的分析物用の他の結合分子は、該標的分析物が抗体に接着するとともに、試料を含有する分子−分析物が反応チャンバ２２を通過するとき、該標的分析物に装着される分子が本質的に反応チャンバ２２に固定化されるように、反応チャンバ２２に対し固定化されてもよい。反応チャンバ２２内の分子の集合により、例えば、反応チャンバ２２内で光学変化が生じ得る。
【００４２】
本明細書および特許請求の範囲を通じて使用される用語「抗体」は、抗体の可変末端または同様の機能性を備える任意の類似体（合成ペプチドを含む）を含む抗原結合性フラグメント（Ｆａｂ）などの完全ポリペプチドまたはポリペプチドの機能部分を含んでもよいことは理解されるべきである。
【００４３】
一実施形態において、反応チャンバ２２は、例えば、標的分析物に対し特異的な反応物であり得る造影剤を運搬するための固定化されたナノ容器を含んでもよい。既知のナノ容器は、例えば、リポソーム、コロイドソームおよび／またはポリマーソームを含んでもよい。他の既知のナノ容器が使用されてもよい。本発明の一実施形態に従えば、リポソームはリン脂質の二重層を疎水性コアの周囲に含んでもよい。別の実施形態において、リポソームは二重層を上回る層からなってもよいとともに対面する多層の脂質層で構成されてもよい。
【００４４】
本発明の一実施形態に従えば、複合ナノ容器、例えばリポソームは、例えば、試料および／または分析物のｐＨと異なるおよび／または反対のｐＨを有する低濃度緩衝剤中のｐＨ感受性色で、充填されてもよい。標的分析物との反応の結果としてナノ容器の破裂が生じ得る。ナノ粒子の破裂および、例えばｐＨ感受性色の試料への曝露により、例えば、光学的に検出可能および／または可視であり得る、色の変化が生じ得る。他の例において、ナノ容器、例えば、ポリマーソームは、基質の光学特性を変化させる能力を有する代替的または追加的分子（例えば、蛍光材料、蛍光特性を有する材料）で充填されてもよい。
【００４５】
一実施形態に従えば、抗標的薬剤（例えば抗体）を備えるナノ粒子は、ナノ粒子と分析物、例えば標的分子−分析物との間の反応が反応チャンバ２２内で生じ得るよう、反応チャンバ２２に対し固定化されてもよい。廃棄チャンバ２４は真空梱包またはさもなければ反応チャンバ２２の圧力より低くあり得る圧力で梱包されてもよいとともにゲート２３は当初は閉じられていてもよい（例えば圧力勾配を促進する）。一実施形態において反応チャンバ２２は当初は例えばナノ容器を保護し得るとともに長期間の貯蔵能力を提供し得る液体で充填されてもよい。反応チャンバ２２は大気圧および／または試料採取される生体内液の圧力で包装されてもよい。検出ユニットを操作するため、ゲート２５が開かれてもよいとともに、反応チャンバ２２と廃棄チャンバ２４（廃棄チャンバ２４は真空梱包されてもよい）との間の圧力勾配が、貯蔵液を反応チャンバ２２から毛管２３を通じ廃棄チャンバ２４へと、かつ分析される試料を反応チャンバ２２へと入口２１を通じ、流動させてもよい。分析物、例えば反応チャンバ２２内の試料中に存在する標的分子の集合により、例えば、反応チャンバ２２内でナノ粒子の破裂および／または光学変化が生じ得る。別の実施形態において、廃棄チャンバ２４内の真空は、例えば、吸収剤および、例えば貯蔵液の吸収による廃棄チャンバ２４からの過剰な空気を放出するための通気孔に置き換えられてもよい。他の例において、２つ以上の廃棄チャンバ２４およびゲート２５が単一の反応チャンバ２２と連結され、例えば、複数の試料が反応チャンバ２２に引き込まれ得るようにしてもよい。ゲート２５の各々が別個に制御され、ゲートの各々が別個の時間に作動され得るようにしてもよい。あるいは２つ以上のゲート２５が同時に作動され、より多量の試料を引き込んでもよい。反応チャンバ２２、廃棄チャンバ２４、ゲート２５、および管２３の他の構成が利用されてもよい。
【００４６】
図２は本発明の実施形態に従う代替の検出ユニット２０１および／または代替の検出装置の基本モジュールである。本発明のこの実施形態に従えば、検出ユニット２０１は、２つ以上の廃棄チャンバ２４およびゲート２５、例えば対応するゲート２５Ａ、２５Ｂ、２５Ｃを備える廃棄チャンバ２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃを含んでもよく、これは例えば単一の反応チャンバ２２と連結されてもよい。１本または複数の管２３は、廃棄チャンバ２４Ａ〜Ｃの各々と反応チャンバ２２との間の通過を促進する。追加的チャンバ、例えば、基質チャンバ２６、洗浄溶液チャンバ２７および／または他のチャンバもまた検出ユニット２０１に含まれてもよいとともに管２３を介して反応チャンバ２２と接続されてもよい。廃棄チャンバ２４Ａ〜Ｃの各々は入口２１、またはその内容物の少なくとも一部を反応チャンバ２２に配置するよう設計され得る１つまたは複数のチャンバ、例えば基質チャンバ２６、洗浄溶液チャンバ２７、または他のチャンバと連結されてもよい。複数の入口２１が使用されてもよい。廃棄チャンバ２４Ａ〜Ｃはゲート２５Ａ〜Ｃと共に、反応チャンバ２２への流入およびそこからの流出を開始するための流動および制御機構を提供してもよい。
【００４７】
ある実施形態において、１つまたは複数の反応チャンバ２２が検出ユニット２０１内に含まれてもよい。例えば、反応チャンバ２２はその上に固定化された検出試薬、例えば、腫瘍特異的抗体を有してもよい。固定化された試薬は標的分析物（例えば、分析により測定されるべき、試料中の目的の物質）または、標識された分析物、例えば、例えば疾患を検出するための、分析物−色化合物に接合されるマーカーとして使用され得るタンパク質（例えば、腫瘍マーカー）の結合能を有してもよい。ある実施形態において、固定化された試薬は標識された分析物、例えば分析物−色化合物の結合能を有してもよい。ある実施形態において、反応が生じた後、例えば、少なくとも既定量の標識されたまたは標識されていない分析物が１つまたは複数の反応チャンバ２２内の検出試薬と結合した後、試料が、これは、例えば、非結合成分を含有し得るが、管２３のうちの１本を通じて１つまたは複数の廃棄チャンバ２４Ａ〜Ｃに移送されてもよい。
【００４８】
本発明の一実施形態に従えば、試料中の酵素の存在が測定されてもよい。当初は抗体または他の結合分子は反応チャンバ２２に対し固定化されてもよい。ゲート２５Ａを作動または開門することで生体内液および／または分泌物の試料、例えば酵素、例えば胃液中のペプシンを含み得る試料の引き込みを促進してもよい。酵素、例えば試料中に存在する標的ペプシンは固定化された抗体に接着してもよいとともに、標的酵素それ自体として反応チャンバ２２に対し固定化されてもよい。次にチャンバ２６内に貯蔵される標的酵素用の基質が、廃棄チャンバ２４Ｂと連結されるゲート２５Ｂおよび基質チャンバ２６と連結されるゲート２５Ｄを開門することにより反応チャンバ２２を通過してもよい。基質チャンバ２６から着色された基質を導入するとき、典型的には可視の酵素−基質相互作用が反応チャンバ２２内で生じ得る。典型的には、反応が生じた後、光学変化が反応チャンバ２２内で検出され得る。典型的には変化速度は固定化および／または結合された酵素の量に比例するであろう。試料は、これは、例えば、非結合成分を含有し得るが、洗浄溶液チャンバ２７内に貯蔵される洗浄溶液をゲート２５Ｅおよび２５Ｃを通じて廃棄チャンバ２４Ｃに輸送することにより洗い流されてもよい。非結合成分を洗い流すことにより、結合酵素の光学的な検出および計測が促進される。
【００４９】
ある実施形態に従えば、１つまたは複数の廃棄チャンバ２４Ａ〜Ｃは、反応チャンバ２２と真空梱包された廃棄チャンバ２４Ａ〜Ｃとの間のゲート２５Ａ〜Ｃのうちの１つが作動することにより試料が反応チャンバ２２に入口２１から移送されること、および、例えば少なくとも２つのチャンバ間の圧力勾配により、反応チャンバ２２の内容物が対応する廃棄チャンバ２４Ａ〜Ｃに移送されることが促進され得るよう、真空梱包されてもよい。他の実施形態に従えば、１つまたは複数の廃棄チャンバ２４Ａ〜Ｃは、吸収性材料、例えば、セルロースまたは吸収パッドまたは他の多孔性材料を含んでもよく、これは試料を反応チャンバ２２から移送するのを補助し得る。廃棄チャンバ２４Ａ〜Ｃは、例えば過剰な空気の放出を可能にして吸収を補助する小さい穴により、通気されてもよい。ある実施形態に従えば、管２３は、例えば、管２３の毛管特性および／または管２３の適切なコーティング、例えば疎水性コーティングの適用により、試料の廃棄チャンバ２４への移送を補助してもよい。
【００５０】
ある実施形態において、検出ユニット２００および／または検出ユニット２０１を製造するのに好適な材料は、それを通過し得る溶液に対し安定であってもよい。
【００５１】
ある実施形態に従えば、検出ユニット２００および／または２０１は、例えば、検出試薬または検出試薬に対するリンカーを結合し得る又はそれらを結合すべく誘導体化されるコーティングといった、特別な特性と結合し得るおよび／または特別な特性でコートされる材料を含んでもよい。追加的または代替的に、ある実施形態において、材料は、実質的に標的マーカーまたは分析物に結合し得ないよう選択および／または改変されてもよい。ある好ましい材料は、例えば、本発明の実施形態に従うアッセイ方法においてその結合が「背景」信号を増加させる傾向を有し得る他の成分（例えば、色または他の標識）と、結合しなくてもよい、またはさもなければ相互作用しなくてもよい。シリコン、石英ガラスおよび真正プラスチック材料は、本発明のある実施形態に従う検出ユニット２００および／または２０１またはそれらの部品の構築に使用され得る材料の例である。他の鉱物または材料、例えば、セラミック、金属、紙、半金属、半導体材料、セメントなどが使用されてもよい。追加的または代替的に、ゲル（例えば、ゼラチン）、リポ多糖類、ケイ酸、アガロースポリアクリルアミドおよびニトロセルロース由来のある物質がタンパク質のチャンバへの装着および／または固定化のために使用されてもよい。多種多様な有機および無機高分子が、天然および合成の双方とも、チャンバおよび／または管材料として用いられてもよい。高分子材料は、例えば意図される使用に応じて、剛体、半剛体、または非剛体の、不透明、半透明、または透明の構造を形成してもよい。例えば、光学的または可視的検出素子を含むユニットまたは装置は一般に、少なくともある部分は、かかる検出を可能にするか、もしくは少なくとも促進するため透明材料から製作され得る。
【００５２】
ある実施形態に従えば、検出試薬は検出ユニット２００および／または２０１の構造に、例えば反応チャンバ２２の壁または床に、固定化されるか、もしくは付着されてもよい。ある実施形態において、反応チャンバ２２の壁または床はその上に検出試薬を付着する能力を有するよう誘導体化されるか、さもなければ処理されてもよい。他の実施形態において、検出試薬は、特定の種類の分子を直接固定化できる、もしくはその上に結合分子の別の層が官能基を介して装着されていることで、露出した結合分子が特定の標的分子を結合することが可能な、例えば抗原−抗体結合事象が起こることが可能な官能基（例えば、アミノ基または酸性基）を有し得る材料のコーティングを介して反応チャンバ２２の少なくとも部分上に付着されてもよい。
【００５３】
ある実施形態に従えば、ゲート２５は、例えば、１個または複数のポンプまたはスイッチ、例えばマイクロスイッチ、マイクロポンプ、マイクロ電気機械システム（ＭＥＭＳ）スイッチ、ＭＥＭＳポンプ、ＮＥＭＳ（ナノ電気機械システム）などを含んでもよく、これは例えば内部ループまたはオンボード電子制御器を使用して、もしくは外部操作者により、自動的に制御され得る。
【００５４】
ある実施形態に従えば、ゲート２５は、可溶性または可融性材料、例えば、ワックス、ゲル、ヒューズ等を含んでもよい。例えば、ゲート２５は、例えばゲート２５の構築におけるｐＨまたは温度感受性材料の使用による、ｐＨ依存的様式または温度依存的様式で開門されてもよい。ある実施形態において、ゲート２５は時間依存的様式で開門されてもよい；例えば、ゲート２５は部分的にまたは実質上全体的に反応チャンバ２２内の液状試料により、例えば既知のまたは計算された反応速度論に応じて、溶解されてもよい。ゲート２５の実質的な溶解により、反応チャンバ２２から廃棄チャンバ２４への実質的に妨害のない試料の通過があり得る。
【００５５】
ある実施形態に従えば、ゲート２５は熱プラグ（thermal plug）を含んでもよい。例えば、例えば室温または周囲温度から体温までの、温度の変化によりゲートまたはプラグ材料（例えば、温度感受性ヒドロゲル）が膨張または収縮して、その場所から押し出されるか、もしくは押しやられ、それにより検出ユニット２００内の２つのチャンバ間の通路が開閉してもよい。
【００５６】
図３は本発明の実施形態に従う検出装置３００の概略図である。検出装置３００は、例えば、１個または複数の検出ユニット２００および／または２０１を含んでもよい。検出装置３００は追加の好適な検出ユニットおよび／またはコンポーネントを含んでもよい。
【００５７】
ある実施形態に応じ、ガラス、シリコンまたは他の好適な材料のチップまたはウエハ３０が一組の反応および／または貯蔵チャンバおよび一組の対応する廃棄チャンバを含んでもよいとともに本明細書に記載され得る。反応および／または貯蔵チャンバおよび廃棄チャンバは本明細書に記載され得るとおり１本または複数の管および／または制御可能なゲートを通じ接続されてもよい。ゲートは制御可能な様式で、例えば、ゲート材料を通じ、または、試料材料を通じ電流を発生させることにより、ゲートを制御する化学的方法または他の方法（例えば、スイッチ）または通路を遮断するために好適な他の材料を使用することにより、ｐＨ感知ゲートを使用することにより、温度感知ゲートを使用することにより、または本明細書に記載され得るのと同様に、開門および／または閉門されてもよい。
【００５８】
ある実施形態において、例えば、試料チャンバ３０１は乾燥緩衝剤、例えば、シグマアルドリッチ（Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ）（ｗｗｗ．ＳｉｇｍａＡｌｄｒｉｃｈ．ｃｏｍ）から入手可能な乾燥リン酸緩衝剤Ｐ３２８８を含んでもよい。入口３１１、および例えば入口ゲートが、試料チャンバ３０１を開いて試料が試料チャンバ３０１に入ることができるようにしてもよい。一例において、試料チャンバ３０１は真空梱包されて生体内環境からの試料の引き込みを促進してもよい。例えば、腔内試料が採取されてもよいとともに、試料チャンバ３０１内の乾燥緩衝剤を溶解してもよく、それにより結合反応に適切な溶液が得られる（例えば、所望のｐＨ、塩濃度などが得られる）。次にゲート３１２または３１２Ａが開門されることで、例えば、真空梱包された廃棄チャンバ３２を露出させて緩衝試料を反応チャンバ３０２に通すよう流動させてもよい。反応チャンバ３０２は、例えば、反応チャンバ３０２の上または中に固定化される、検出試薬を含んでもよい。緩衝試料中の分析物および／または標的マーカーは検出試薬に結合してもよいとともに反応チャンバ３０２内に付着するようになってもよい。
【００５９】
ある実施形態において、貯蔵チャンバ３０４からの適切な緩衝剤がゲート３１４を通過してもよいとともに真空梱包され得る貯蔵チャンバ３０３へと入ってもよい。貯蔵チャンバ３０３は、例えば、標識された検出粒子、例えば、複合抗体を含んでもよい。検出粒子は好適な標識、例えば、金粒子、着色粒子、着色高分子粒子、蛍光標識および／または蛍光特性を備えた粒子、リポソーム、蛍光材料を含有するリポソーム、着色材料を含有するリポソーム、着色標識、磁気標識、磁化可能な標識、放射性標識、酸化鉄粒子などと抱合される抗体であり得、複合体は凍結乾燥されるとともに乾燥貯蔵され診断キットのための長期保管期限を可能にする。
【００６０】
標識された粒子の緩衝剤への分散が貯蔵チャンバ３０３内で生じることが可能な規定の期間後、ゲート３１３およびゲート３２２が開門されて反応チャンバ３０２内の緩衝試料が標識された検出粒子を反応チャンバ３０２へと流動させ廃棄チャンバ３０５内に吸収されることを可能にしてもよい。標識された検出粒子は分析物または標的マーカーの結合能を有してもよい；従って、標識された粒子は反応チャンバ３０２内の固定化された検出試薬に結合され得るマーカー分子または化合物を結合してもよい。ある実施形態において、チャンバ３０３から反応チャンバ３０２への緩衝標識検出粒子の実質上の連続流を、例えば、反応チャンバ３０２を追加的な廃棄チャンバ３３に接続するゲート３１２Ｂを開門することにより、確保してもよい。第２の結合反応、例えば標識された粒子の予め結合された分析物またはマーカーへの結合が、反応チャンバ３０２内で生じてもよい。
【００６１】
ある実施形態において、本明細書に記載される手順は結果として、例えば、マーカーまたは標的分析物が腔内試料中に存在した場合に限り反応チャンバ３０２内の検出可能な標識の結合をもたらし得る。反応チャンバ３０２は感知デバイス、例えば電荷結合素子（ＣＣＤ）イメージャ、相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）イメージャ、光検出器、生体内イメージャなどの視野内にあってもよい。従って、可視的に検出可能な標識の濃度がイメージャにより撮像または検出されてもよい。一例において、イメージャ上に検出装置の少なくとも部分の画像の焦点を合わせるための、光学系、例えば、１個または複数のレンズ、フィルタ、プリズム等を含む光学系。ある実施形態において、反応チャンバ３０２の内容物の少なくとも一部分の画像が受信デバイス、例えば患者の体外の外部受信機／レコーダユニットに、伝送されてもよい。他の感知デバイスが本発明の実施形態に応じて使用されてもよい。例えば、非光学検出器またはセンサ、例えば、蛍光検出器、放射線検出器、電荷検出器、磁場変化検出器などが使用されてもよい。ある実施形態において、例えば、ホール効果または巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）検出器またはセンサが使用され、例えば、磁化粒子で標識される抗体の存在および／または濃度を検出してもよい。
【００６２】
ある実施形態において、圧電素子またはユニットがデバイス内に装着または統合されて混合を改良してもよく、および／または結合反応時間を低減してもよい。
【００６３】
ある実施形態において、検出装置３００は好適な流体工学装置構築技術を使用して製造されてもよい。ある実施形態において、例えば装置３００は、そのなかの圧力勾配が、例えば流体を装置３００のチャンバ間で輸送するため利用され得るように構築されてもよい。例えば、本発明のある実施形態は、参照により全体として本明細書により援用される、「Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  Ｐｒｏｐｅｌｌｉｎｇ  Ｆｌｕｉｄｓ」と題される、カプラン（Ｋａｐｌａｎ）らに対する米国特許第６，４５３，９２８号明細書に記載される１つまたは複数の実施形態、コンポーネント、デバイスおよび／または方法（例えば、流体的方法、流体輸送方法など）と併用されてもよい。ある実施形態において、例えば、流体は、クロマトグラフィ法、ウィッキング（wicking）、架橋(bridging)、または他の好適な方法を使用して、チャンバを通じ輸送されてもよい。
【００６４】
ある実施形態において、反応および／または流体通過は、例えば、反応チャンバを加熱することによる、反応チャンバを振動させることによる、または同様の、好適な技術を利用して促進されてもよい。加熱が、例えば、電気および／または化学ベースの加熱方法を利用して実施されてもよい。振動は、例えば、圧電結晶、圧電素子またはコンポーネント、および／または磁歪材料（例えば、ターフェノールＤ（Ｔｅｒｆｅｎｏｌ−Ｄ））を利用することにより、引き起こされてもよい。他の好適な加熱または振動方法が使用されてもよい。
【００６５】
ある実施形態において、液体を一方のコンポーネントから他方のコンポーネントへ輸送するための推進力は、ゲートが開門および／または作動されると液体を吸引するであろう真空により促進されてもよい。他の実施形態において液体および／または流体は、ゲートが作動されると吸収により一方のチャンバから他方へ引き込まれてもよい。他の例において液体をチャンバ外へ追い出すための圧力が生成されてもよく（例えば、時宜に即した様式で）、例えばチャンバ内の電気分解反応を使用してそれによりチャンバ内の生成ガスはチャンバ内の圧力を上昇させ得るとともに、そうして、例えば液体をチャンバ外へ追い出してもよい。他の好適な方法が本発明の実施形態に従い使用されてもよい。
【００６６】
生体内感知デバイス、例えば摂取可能な生体内撮像デバイスについて、典型的な装置は１マイクロリットル未満から数百マイクロリットルまでの範囲をとり得る、典型的には１〜１０マイクロリットルの範囲内のチャンバ寸法を伴う、薄層技術に基づいてもよい。他の好適な寸法およびサイズが使用されてもよい。
【００６７】
ここで前記薄層技術に基づくマイクロ流体検出装置の概略平面図および断面図を示す図４Ａおよび４Ｂに参照がなされる。ある実施形態において、検出装置６００は製造が比較的容易であってもよく、および／または検出装置６００を通じ移送される試料用の最小限の通過空間を必要としてもよい。かかるマイクロ流体検出装置６００は、おおよそおよび／または約０．５ｍｍの典型的な厚さを伴うシリコンウエハまたはガラスのスラブまたはプラスチックのスラブまたは任意の他の好適な材料で作製される基板６３を含んでもよいが限定はされなくともよい。他の寸法が使用されてもよい。カバー６１またはスペーサ６２は基板６３に結合または接着されてもよいとともに本明細書に記載される１つまたは複数の材料、材料の組合せ、または当該技術分野において周知の任意の好適な材料で製造されてもよい。基板は多層基板であってもよい。ある実施形態において、チャンバおよび／または通路の寸法は、取り扱いの容易さおよび機械的安定性と合致して、アッセイに必要とされる試料の量を低減するよう、可能な限り小さくてもよい。寸法は、例えば、特性寸法の約１０ミクロンから約１０００ミクロンまでの範囲をとってもよい。例えば、約１マイクロリットルから約１００マイクロリットルまでの、液体体積が本発明のある実施形態に従う装置を通じ移送されてもよい。他のサイズおよび体積が使用されてもよい。
【００６８】
ある実施形態において、マイクロ流体検出装置６００は様々なマーカーまたは標的薬剤を検出するため使用されてもよい。図４Ａおよび４Ｂにおけるマイクロ流体検出装置６００は、例えば、例えばプラスチックまたはガラスまたは任意の他の好適な透明材料から製作され得るカバー層６１を含んでもよいとともにスペーサ６２に膠着または結合されてもよい。カバー層６１は、例えば、生体内デバイスが、例えば摂取可能な生体内デバイスにとって、所望の移送先に到達し得る時のみ開門され得るゲートを作り出すｐＨ感受性または温度感受性材料で封止され得る、対応する開口６０１Ａおよび６０１Ｂを有してもよく、カバーは、生体内で開き得るよう特定の温度、例えば体温またはセ氏３６度の温度で溶解するパラフィン材料で作製されてもよい。別の例において、ゲートは、生体内デバイスが例えば酸性の胃に到達し得る時のみ溶解し得るゼラチンまたは同様のｐＨ感受性材料により製作されてもよい。さらに別の例において、ゲートは、ゲートが加熱器（例えばコイルおよび／または加熱素子６０３Ａまたは６０３Ｂがバッテリまたは帯電したコンデンサのように電源に操作可能に接続され得る熱伝導材料、例えばアルミニウム、およびコイル６０３Ａおよび６０３Ｂを所望の時間または場所で操作し得る制御器で構築されてもよい）で加熱される時融解し得るワックスまたはポリ塩化ビニリデン（ＰＶＤＣ）のようなプラスチックで封止されてもよい。流路６０２および反応チャンバ６７２Ａ〜Ｃは、例えば当該技術分野において周知の方法を使用して好適なスリットをスペーサ６２内に切ることにより、形成されてもよい。スペーサ６２を下の基板６３および上のカバー６１に結合または膠着することにより、流体連絡６０２および反応チャンバ６７２Ａ〜Ｃの双方を作り出す、中空の流路が形成されてもよい。より多くのまたはより少ないチャンバが使用されてもよい。ある実施形態において試料をチャンバに流動させるための推進力は毛管力であってもよい。かかる場合において、空気は、例えば入口開口６０１Ａと共に開かれ得る穴６０１Ｂを通じて、放出されなければならない。
【００６９】
ここで本発明の別の実施形態に従う前記薄層技術に基づくマイクロ流体検出装置６００Ａの断面図を示す図４Ｃに参照がなされる。図４Ｃにおいて、本明細書に記載され得たとおり生体内試料が穴６０１を通じて試料チャンバ６１２に入ることを促進するため使用され得る１つまたは複数のゲート６２１を備える１つまたは複数の真空梱包された廃棄チャンバ６６２の付随する１つまたは複数の貯蔵チャンバ６１２。あるいは、貯蔵チャンバ６１２は真空梱包されてもよいとともに生体内試料が開口６０１を通じて入ること、および１つまたは複数の試料チャンバ６１２内に貯留することを可能にするため開門され得るゲートを含んでもよい。
【００７０】
ある実施形態において、基板６３は、標準的な酸化技術を使用して、片側または両側、例えば６２Ｂと向かい合う面に成長させた酸化層パッドを備えたシリコンで作製されてもよく、標準的な低圧化学気相蒸着（ＬＰＣＶＤ）技術を使用して酸化層上に窒化シリコン層が形成されてもよい。他の技術が使用されてもよい。チャンバおよび／または空洞、例えば廃棄チャンバ６６２および反応チャンバ６７２が、当該技術分野において周知の標準的なシリコンリソグラフィおよびエッチング方法を使用することにより形成されてもよい。約１ミクロンのアルミニウムの層または電気抵抗性材料の別の好適な層が適用されてもよい。当該技術分野において周知のリソグラフィ法を使用することにより、反応チャンバ６７２の直下に電熱器が形成されてもよい。廃棄チャンバ６８２への出口を備えたスペーサ６２Ｂが標準的な薄層技術を使用して生産されてもよい。シリコンウエハ６３を、真空化されたチャンバ内のスペーサ６２Ｂおよびカバー６１Ｂに膠着または結合することにより、無気の、または真空梱包された廃棄チャンバ６８２がゲート６９２と共に形成されてもよい。ゲート６９２の加熱器は脆弱な窒化シリコンに熱的に結合されてもよく、窒化薄層を加熱することで封止層を破壊するであろう機械的応力が作り出されるとともにゲートが開門され、例えば反応チャンバ６７２からの空気または試料が廃棄チャンバ６８２に動くことができてもよい。
【００７１】
シリコンの上側に例えばカプトン（Ｋａｐｔｏｎ）（登録商標）またはＰＶＤＣのような高分子封止層または任意の他の好適な封止層が使用され得る。この封止層はまた、アルミニウムまたは上記に記載されるとおりの他の熱的加熱器でコーティングされるとともにスペーサ６２Ａに結合されてもよい。乾燥緩衝剤、凍結乾燥された複合リポソーム、または任意の他の抱合および／または固定化された抗原または標的薬剤のような様々な分析材料が反応チャンバ６７２および試料チャンバ６１２の双方に適用され得る。最終的なアセンブリはカバー６１Ａをスペーサ６２Ａに、およびカバーを備えたスペーサ６２Ａおよび封止層をシリコンウエハ６３に、膠着または結合することにより作り出される。好ましい実施形態において、最終的な結合はまた、真空下で、貯蔵チャンバ６１２および反応チャンバ６７２を真空梱包されたチャンバに変えることで、作製される。別の実施形態において４セット以上のチャンバが平行して生産されてもよい。本発明の一実施形態に従えば、２つ以上の貯蔵チャンバ６１２が使用されてもよいとともに２つ以上の反応チャンバ６７２が試料中の異なる分析物を実質上同時に試験するため使用されてもよい。例えば、複数および／または行列状の貯蔵チャンバ６１２、反応チャンバ６７２、および廃棄チャンバ６６２および６８２が単一の検出ユニット６０１内に含まれてもよい。
【００７２】
好ましい実施形態において１つまたは複数の貯蔵チャンバ６１２は乾燥または凍結乾燥された抗体複合体を備えた乾燥緩衝剤を含んでもよい。複合体は金粒子に基づいてもよい。検出物質（例えば、蛍光材料）で充填される他の着色粒子、リポソームまたはポリマーソームが使用されてもよい。他の実施形態において酸化鉄または他の常磁性粒子が使用されてもよい。各チャンバは異なる分析物または異なる疾患に反応する異なる抗体または標的薬剤を有してもよい。１つまたは複数の反応チャンバ６７２は、結合反応が前記試薬とチャンバ６１２から入る試料中に存在し得る集合分析物との間で生じ得るよう、反応チャンバ６７２のチャンバ壁に固定化される試薬を含んでもよい。
【００７３】
複数の貯蔵チャンバ６１２のうちの１つは参照または較正として作用してもよいとともに、例えば、標準的な抗体−抗原複合体を既定濃度で貯蔵６１２において参照として働くよう含んでもよい。
【００７４】
好ましい実施形態において検出装置６００は生体内デバイス、例えば摂取可能な撮像デバイスの一部であり得る。摂取可能な撮像デバイスが嚥下されるとともに胃に進入すると、ゲート６０１Ａおよび６０１Ｂを含んでなるゼラチンが胃液と接触し得るとともに溶解し得る。結果として胃液が開口６０１を通じ入り得るとともに１つまたは複数の試料チャンバ６１２に到達し得る。これらの試料チャンバ６１２内に貯蔵される緩衝剤が溶解され、試料中に存在し得る標的薬剤と複合体との間の反応を可能にしてもよい。既定時間で、１つまたは複数のゲート６２２における加熱素子６０３Ａおよび６０３Ｂが作動されてもよいとともに１つまたは複数のゲート６２２を開門してもよい。検出粒子を含有する溶液（例えば、標的−抗体−色複合体）が１つまたは複数の試料チャンバ６１２から１つまたは複数の反応チャンバ６７２へ移送され、標的−抗体複合体の１つまたは複数の反応チャンバ６７２の固定化された試薬との反応を可能にしてもよい。反応が完遂されるまでの別の期間の後、ゲート６９２の開口により反応チャンバ６７２からの液体が１つまたは複数の廃棄チャンバ６８２に吸い込まれることが可能となってもよい。１つまたは複数の反応チャンバ６７２内で生じ得る反応は結果として試料中の分析物の存在および／または濃度の指標をもたらす。既定濃度で標準的な抗体−抗原複合体を含有したチャンバ６１２、例えば基準反応チャンバの下に位置する反応チャンバ６７２の壁の色の変化が既知の濃度の色の変化を表示してもよい。基準反応チャンバ６７２の色の変化の強度を他の反応チャンバ６７２における色の変化と比較することにより、定量データを得ることができる。
【００７５】
場合により、混合素子、例えば、圧電素子が検出デバイスに追加されて混合を促進してもよい。
【００７６】
ある実施形態において、１つまたは複数の反応チャンバ６７２、またはその一部分が、例えば、光学経路内または光検知器の視野内における、イメージャまたは撮像センサ、例えば、１つまたは複数の画像を取得し得る、生体内イメージャであってもよい。追加的または代替的に、１つまたは複数の反応チャンバ６７２またはその内容物、またはその一部分が非光学センサまたは検出器に曝露され、例えば、常磁性粒子が複合体内で使用されるときに磁場中で変化することにより、例えば分析物の存在を検出または感知してもよい。
【００７７】
図５は本発明の実施形態に従う生体内感知装置４００の概略図である。装置４００の１つまたは複数のコンポーネントが、本明細書に記載されるデバイスおよび／またはコンポーネントまたは本発明の実施形態に応じた他の生体内デバイスと併用されるか、もしくは操作可能に連結されてもよい。
【００７８】
ある実施形態において、装置４００は生体内デバイス、例えば、センサ、例えば、イメージャ１４６、１つまたは複数の照明光源１４２、電源１４５、および送信機１４１を有する摂取可能なデバイス１４０を含んでもよい。ある実施形態において送信機１４１はトランシーバに置き換えられてもよく、および／または受信機は摂取可能なデバイス１４０内に含まれて外部ソースからのコマンドを受信してもよい。ある実施形態において、摂取可能なデバイス１４０は嚥下可能なカプセルを使用して実装されてもよい。別の実施形態において摂取可能なデバイス１４０は最小侵襲的技術により挿入されるインプラントであってもよいが他の種類のデバイスまたは好適な実装が使用されてもよい。
【００７９】
患者の体外には、例えば、外部受信機／レコーダ１１２があってもよく、これは１つまたは複数のアンテナ（またはアンテナ素子）を含んでもよいか、もしくはそれと連結されてもよく、場合によりアンテナアレイとして配置されてもよい。受信機／レコーダ１１２は摂取可能な生体内デバイス１４０により伝送される信号、例えば、画像データ、感知データ、制御データなどを伝える信号を受信してもよい。受信機／レコーダ１１２は、例えば、受信データをメモリユニットまたはストレージユニット内に保存してもよい。他の実施形態において受信機／レコーダ１１２は送信機ならびに情報を受信するとともに摂取可能なデバイス１４０に伝送する受信機および／またはトランシーバを含んでもよい。
【００８０】
追加的に、患者の体外には、例えば、ストレージユニット１１９、プロセッサ１１４、およびモニタ１１８があってもよい。ある実施形態において、例えば、プロセッサ１１４、ストレージユニット１１９および／またはモニタ１１８はワークステーション１１７、例えば、コンピュータまたはコンピューティングプラットフォームとして実装されてもよい。ワークステーション１１７は無線または有線リンクまたは接続を通じて受信機／レコーダ１１２に接続されてもよい。ワークステーション１１７は受信機／レコーダ１１２により受信および／または記録されるデータを受信機／レコーダ１１２から受信してもよい。ある実施形態において、ワークステーション１１７は、実質上リアルタイムで、および／または受信機／レコーダ１１２が摂取可能な生体内デバイス１４０からのデータを受信および／または記録し続けながら、受信機／レコーダ１１２からデータを受信してもよい。
【００８１】
送信機１４１は電波を使用して動作してもよいが、ある実施形態において、摂取可能なデバイス１４０が内視鏡内にあるか、もしくはそこに含まれる場合のものなど、送信機１４１は、例えば、ワイヤ、ケーブル、光ファイバーおよび／または他の好適な方法を介して、データを伝送／受信してもよい。他の既知の無線伝送方法が使用されてもよい。送信機１４１は、例えば、送信モジュールまたはサブユニットおよび受信モジュールまたはサブユニット、または統合トランシーバまたは送信機１４１および受信機１９６を含んでもよい。
【００８２】
摂取可能なデバイス１４０は典型的には自律的な嚥下可能カプセルであってもよく、もしくはそれを含んでもよいが、摂取可能なデバイス１４０は他の形を有してもよいとともに嚥下可能および／または自律的である必要はない。摂取可能なデバイス１４０の実施形態は典型的には自律的であるとともに、典型的には内蔵型である。例えば、摂取可能なデバイス１４０はカプセルまたはインプラント、もしくは全てのコンポーネントが実質的に容器またはシェル内に収容されるとともに、摂取可能なデバイス１４０が、例えば、電力を受電する、もしくは情報を伝送するために、いかなるワイヤまたはケーブルも必要としない、他のユニットであってもよい。ある実施形態において、摂取可能なデバイス１４０は自律的かつ遠隔制御不可であってもよい；別の実施形態において、摂取可能なデバイス１４０は部分的または全体的に遠隔制御可能であってもよい。
【００８３】
ある実施形態において、摂取可能なデバイス１４０は外部受信および表示装置（例えば、ワークステーション１１７またはモニタ１１８）と通信してデータの表示、制御または他の機能を提供してもよい。例えば、電力は内蔵バッテリ、帯電したコンデンサまたは任意の他の内部電源、または電力を受電できる無線装置を使用して摂取可能なデバイス１４０に提供されてもよい。他の実施形態が他の構成および能力を有してもよい。例えば、コンポーネントが複数の部位またはユニットにわたり分配されてもよいとともに、制御情報または他の情報が外部ソースから受信されてもよい。
【００８４】
ある実施形態において、摂取可能なデバイス１４０は生体内ビデオカメラ、例えば、イメージャ１４６を含んでもよく、これは摂取可能なデバイス１４０がＧＩ管腔を通過する間に例えばＧＩ管の画像をキャプチャするとともに伝送し得る。他の管腔および／または体腔が摂取可能なデバイス１４０により撮像および／または感知されてもよい。ある実施形態において、イメージャ１４６は、例えば、電荷結合素子（ＣＣＤ）カメラまたはイメージャ、相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）カメラまたはイメージャ、固体カメラまたはイメージャ、線形撮像センサ、線撮像センサ、フルフレーム撮像センサ、「オンチップカメラ」撮像センサ、デジタルカメラ、スチールカメラ、ビデオカメラ、または他の好適なイメージャ、カメラ、または画像取得コンポーネントを含んでもよい。
【００８５】
ある実施形態において、摂取可能なデバイス１４０内のイメージャ１４６は送信機１４１に操作可能に接続されてもよい。送信機１４１は画像を、例えば、外部のトランシーバまたは受信機／レコーダ１１２に（例えば、１つまたは複数のアンテナを通じ）伝送してもよく、これはプロセッサ１１４および／またはストレージユニット１１９にデータを送り得る。送信機１４１はまた制御能力を含んでもよいが、制御能力は別個のコンポーネント、例えばプロセッサ１４７内に含まれてもよい。送信機１４１は、画像データ、他の感知されたデータ、および／または他のデータ（例えば、制御データ）を受信デバイスに伝送できる任意の好適な送信機を含んでもよい。送信機１４１はまた、例えば外部のトランシーバからの、信号／コマンドの受信能を有してもよい。例えば、ある実施形態において、送信機１４１は、おそらくチップスケールパッケージ（ＣＳＰ）に提供される、超低出力無線周波数（ＲＦ）高帯域幅送信機を含んでもよい。
【００８６】
ある実施形態において、送信機１４１はアンテナ１４８を介して送信／受信してもよい。送信機１４１および／または摂取可能なデバイス１４０内の別のユニット、例えば制御器またはプロセッサ１４７は、制御能力、例えば、１つまたは複数の制御モジュール、処理モジュール、摂取可能なデバイス１４０の制御用、摂取可能なデバイス１４０の動作モードまたは設定の制御用、および／または摂取可能なデバイス１４０内での制御操作または処理操作の実施用の電気回路および／または機能性を含んでもよい。ある実施形態に従えば、送信機１４１は、例えば、アンテナ１４８を通じ、または異なるアンテナまたは受信素子を通じ、信号（例えば、患者の体外からの）を受信し得る受信機を含んでもよい。ある実施形態に従えば、信号またはデータは摂取可能なデバイス１４０内の別個の受信デバイスにより受信されてもよい。
【００８７】
電源１４５は１個または複数のバッテリまたは電池を含んでもよい。例えば、電源１４５は酸化銀バッテリ、リチウムバッテリ、高密度エネルギーを有する他の好適な電気化学電池などを含んでもよい。他の好適な電源が使用されてもよい。例えば、電源１４５は外部電源（例えば、電磁場発生器）から電力またはエネルギーを受け取ってもよく、これは摂取可能な生体内デバイス１４０に電力またはエネルギーを伝送するため使用され得る。
【００８８】
ある実施形態において、電源１４５は摂取可能なデバイス１４０に対し内部にあってもよく、および／または、例えば、電力を受電するため、外部電源へ結合する必要がなくてもよい。電源１４５は電力を摂取可能なデバイス１４０の１つまたは複数のコンポーネントに連続的に、実質上連続的に、または非離散的様式またはタイミングで、または周期的様式、断続的様式、またはその他の非連続的様式で、提供してもよい。ある実施形態において、電源１４５は電力を摂取可能なデバイス１４０の１つまたは複数のコンポーネントに、例えば、必ずしもオンデマンドではなく、または必ずしもトリガ事象もしくは外部起動または外部刺激があってのことではなく、提供してもよい。
【００８９】
場合により、ある実施形態において、送信機１４１はプロセシングユニットまたはプロセッサまたは制御器を含み、例えば、イメージャ１４６により生成される信号および／またはデータを処理してもよい。別の実施形態において、プロセシングユニットは摂取可能なデバイス１４０内の別個のコンポーネント、例えば、制御器またはプロセッサ１４７を使用して実装されてもよく、もしくはイメージャ１４６、送信機１４１、または別のコンポーネントの統合部品として実装されてもよく、もしくは必要とされなくてもよい。プロセシングユニットは、例えば、中央演算処理装置（ＣＰＵ）、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、マイクロプロセッサ、制御器、チップ、マイクロチップ、制御器、電気回路、集積回路（ＩＣ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、または任意の他の好適な多目的または特異的プロセッサ、制御器、電気回路または回路を含んでもよい。ある実施形態において、例えば、プロセシングユニットまたは制御器は送信機１４１に埋設されるか、もしくはそれと統合されてもよいとともに、例えば、ＡＳＩＣを使用して実装されてもよい。
【００９０】
ある実施形態において、イメージャ１４６は生体内画像を、連続的に、実質上連続的に、または非離散的様式で、例えば、必ずしもオンデマンドではなく、または必ずしもトリガ事象もしくは外部起動または外部刺激があってのことではなく；または周期的様式、断続的様式、またはその他の非連続的様式で、取得してもよい。
【００９１】
ある実施形態において、送信機１４１は画像データを連続的に、または実質上連続的に、例えば、必ずしもオンデマンドではなく、または必ずしもトリガ事象もしくは外部起動または外部刺激があってのことではなく；または周期的様式、断続的様式、またはその他の非連続的様式で、伝送してもよい。
【００９２】
ある実施形態において、摂取可能なデバイス１４０は１つまたは複数の照明光源１４２、例えば１つまたは複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）、「白色ＬＥＤ」、単色ＬＥＤ、有機ＬＥＤ（Ｏ−ＬＥＤ）、薄膜ＬＥＤ、電界発光層またはコンポーネント、有機電界発光（ＯＥＬ）層またはコンポーネント、または他の好適な光源を含んでもよい。照明光源１４２は、例えば、撮像および／または感知されている体管腔または体腔を照らしてもよい。任意選択の光学系１５０が、例えば、１個または複数の光学素子、レンズ、複合レンズアセンブリ、拡大レンズ、光学フィルタ、プリズム、回折格子、平面鏡、曲面鏡、凹面鏡または素子、凸面鏡または素子、反射面、反射素子、光トンネル、迂回光素子、集光素子、または任意の他の好適な光学素子を含め、場合により摂取可能なデバイス１４０に含まれてもよい。光学系１５０は、例えば、反射光の焦点をイメージャ１４６上に合わせる、照明光の焦点を合わせる、および／または他の光の処理操作を実施するのを補助し得る。
【００９３】
ある実施形態において、照明光源１４２は連続的に、または実質上連続的に、例えば、必ずしもオンデマンドではなく、または必ずしもトリガ事象もしくは外部起動または外部刺激があってのことではなく、照らしてもよい。ある実施形態において、例えば、照明光源１４２は、所定の１秒間当たりの回数（例えば、２または４回）を、実質上連続的に、例えば、２時間、４時間、８時間、または同様の時間の間；または周期的様式、断続的様式、またはその他の非連続的様式で、照らしてもよい。
【００９４】
ある実施形態において、摂取可能なデバイス１４０のコンポーネントは、例えば、カプセル形の、楕円形の、または他の好適な形を有する、ハウジングまたはシェル内に封入されてもよい。ハウジングまたはシェルは実質的に透明または半透明であってもよく、および／または実質的に透明または半透明であり得る１つまたは複数の部分、窓またはドーム（例えば、ドーム形窓）を含んでもよい。例えば、摂取可能なデバイス１４０内の１つまたは複数の照明光源１４２は透明または半透明部分、窓またはドームを通じて体管腔を照らしてもよい；かつ、体管腔から反射される光が摂取可能なデバイス１４０に、例えば、同一の透明または半透明部分、窓またはドームを通じて、または、場合により、別の透明または半透明部分、窓またはドームを通じて、進入してもよいとともに、光学系１５０および／またはイメージャ１４６により受光されてもよい。ある実施形態において、例えば、光学系１５０および／またはイメージャ１４６は、体管腔から反射される光を、それを通じて照明光源１４２が体管腔を照らすのと同一の窓またはドームを通じて、受光してもよい。
【００９５】
データプロセッサ１１４は摂取可能なデバイス１４０から外部受信機／レコーダ１１２を介して受信されるデータを分析してもよいとともに、ストレージユニット１１９と通信して、例えば、フレームデータをストレージユニット１１９に、およびそこから、移送してもよい。データプロセッサ１１４が分析されたデータをモニタ１１８に提供してもよく、ここでユーザ（例えば、医師）はデータを閲覧またはさもなければ使用し得る。ある実施形態において、データプロセッサ１１４はリアルタイムプロセシング用および／または後に実施および／または閲覧するべきポストプロセシング用に構成されてもよい。制御能力（例えば、遅延、タイミング等）が摂取可能なデバイス１４０の外部である場合、好適な外部デバイス（例えば、データプロセッサ１１４もしくは送信機またはトランシーバを有する外部受信機／レコーダ１１２など）が１つまたは複数の制御信号を摂取可能なデバイス１４０に伝送してもよい。
【００９６】
モニタ１１８は、例えば、１つまたは複数のスクリーン、モニタ、または好適な表示ユニットを含んでもよい。モニタ１１８は、例えば、摂取可能なデバイス１４０によりキャプチャおよび／または伝送される１つまたは複数の画像または画像のストリーム、例えば、ＧＩ管または他の撮像された体管腔または体腔の画像を表示してもよい。追加的または代替的に、モニタ１１８は、例えば、制御データ、場所または位置データ（例えば、摂取可能なデバイス１４０の場所または相対的な場所を記述または指示するデータ）、方位データ、および様々な他の好適なデータを表示してもよい。ある実施形態において、例えば、画像およびその位置（例えば、撮像されている体管腔に対する）または場所がモニタ１１８を使用して表されてもよく、および／またはストレージユニット１１９を使用して保存されてもよい。採取された画像データおよび／または他のデータを保存および／または表示する他の装置および方法が使用されてもよい。
【００９７】
典型的には、摂取可能なデバイス１４０は個別部分における画像情報を伝送してもよい。各部分は典型的には画像またはフレームと対応してもよい；他の好適な伝送方法が使用されてもよい。例えば、ある実施形態において、摂取可能なデバイス１４０は半秒毎に１回画像をキャプチャおよび／または取得してもよいとともに、画像データを外部受信機／レコーダ１１２に伝送してもよい。他の一定および／または可変キャプチャ速度および／または伝送速度が使用されてもよい。
【００９８】
典型的には、記録および伝送される画像データはデジタルカラー画像データを含んでもよい；代替の実施形態において、他の画像フォーマット（例えば、モノクロ画像データ）が使用されてもよい。ある実施形態において、画像データの各フレームは２５６行を含んでもよく、各行は２５６ピクセルを含んでもよいとともに、各ピクセルは既知の方法に従い色および明度についてのデータを含んでもよい。他の実施形態に従えば、３２０×３２０ピクセルイメージャが使用されてもよい。ピクセルサイズは５〜６ミクロンの間であってもよい；他の好適なサイズが使用されてもよい。ある実施形態に従えば、ピクセルには各々マイクロレンズが装填されてもよい。例えば、ベイヤ（Ｂａｙｅｒ）カラーフィルタが適用されてもよい。他の好適なデータフォーマットが使用されてもよいとともに、他の好適な数またはタイプの行、列、配列、ピクセル、サブピクセル、ボックス、スーパーピクセルおよび／または色が使用されてもよい。
【００９９】
場合により、摂取可能なデバイス１４０は、イメージャ１４６などのセンサの代わりに、またはそれに加えて、１個または複数のセンサ１４３を含んでもよい。センサ１４３は、例えば、摂取可能なデバイス１４０の周囲の１個または複数の属性値または特性値を感知、検出、測定および／または計測してもよい。例えば、センサ１４３は、ｐＨセンサ、温度センサ、電気伝導センサ、圧力センサ、または任意の他の既知の好適な生体内センサを含んでもよい。
【０１００】
ある実施形態において、摂取可能なデバイス１４０は、例えば、長楕円形、楕円形、または球形カプセルであってもよく、および／または嚥下可能および／または自律的であってもよい；他の寸法および／または形状が使用されてもよい。他の実施形態において、摂取可能なデバイス１４０は皮下埋め込み用に調整される多量の分析セットを備えた平坦なインプラントであってもよい。
【０１０１】
ある実施形態において、摂取可能なデバイス１４０は分析または検出装置１１０を含んでもよい。検出装置１１０は、ウエハまたはチップ、例えばシリコン、ガラスまたはプラスチックウエハの一部であってもよく、もしくはその上に構築されてもよい。検出装置１１０は、例えば、例えば腔内の液体または細胞または組織の、試料を採取することにより、生体内環境を試料採取してもよい。生体内試料、および／または試料が含まれ得る任意のマーカーは、検出装置１１０内に含まれ得る検出試薬と反応させてもよい。マーカーと検出試薬との間の反応は光学的に可視であってもよいとともに、例えば、イメージャ１４６により、撮像されてもよい。イメージャ１４６により取得される画像は検出装置１１０内の反応に関連するデータを含んでもよい。画像は送信機１４１により受信機／レコーダ１２に伝送されてもよいとともに、例えば、ワークステーション１１７を使用して、処理および表示されてもよい。
【０１０２】
ある実施形態において、検出装置１１０はイメージャ１４６の視野内の摂取可能な生体内デバイス１４０内に、例えば、摂取可能な生体内デバイス１４０の窓またはドームの下に、位置または定置されてもよい。ある実施形態において、例えば、イメージャ１４６は反応結果の少なくとも一部分の画像、または検出装置１１０の反応チャンバの少なくとも一部分の画像を取得できてもよい。他の実施形態において、例えば、イメージャ１４６は体管腔の画像を取得できてもよい。いまだ他の実施形態において、例えば、イメージャ１４６は体管腔の一部分および反応結果の一部分ならびに反応チャンバの一部分の双方を示す画像を取得できてもよい。
【０１０３】
ある実施形態において、摂取可能なデバイス１４０は、例えば、本明細書に記載されるとおりの、他の好適な検出手段を含んでもよいとともに、画像データを伝える信号以外の信号が送信機１４１により伝送されてもよい。
【０１０４】
ある実施形態において、摂取可能なデバイス１４０は場合により、外部送信機からの信号を受信できる、受信機１９６、例えば、有線または無線（例えば、ＲＦ）受信機を含んでもよい。受信信号は、例えば、制御信号またはコマンドを含み、例えば、検出装置１１０の１つまたは複数のゲート、管および／もしくはチャンバを開閉するか、検出１１０の混合素子を作動または作動解除するか、またはその他検出装置１１０を制御してもよい。
【０１０５】
ある実施形態において、マーカーまたは標的分析物は抗原決定基、例えば、細胞、例えば癌性細胞、ウイルス、細菌、真菌、他の寄生虫を有する抗原；または体管腔中に存在する抗体、例えば、ウイルスまたは細菌の攻撃に応答して、または腫瘍または他の病態の存在に応答して産生される抗体を含んでもよい。ある実施形態において、マーカーはさらに、物質、例えば、検出試薬に対し親和性を有する、化学的または生物学的決定基を含んでもよい。検出試薬は、例えば、マーカーの結合能を有する分子または化合物であってもよい。例えば、検出試薬はタンパク質、例えば、抗体、核酸、または他の生体または合成高分子を含んでもよい。他の好適な物質または材料が使用されてもよい。
【０１０６】
ある実施形態において、反応は検出装置１１０内で起こってもよく、これは試料中のマーカーに接着する第１の（例えば、典型的には着色された）検出試薬、および第２の（例えば、典型的には固定化された）検出試薬に接着するマーカー−色化合物を含み得る。他のタイプの反応が生じてもよい。ある実施形態において、マーカー−色化合物の第２の試薬への接着は可視的な（例えば、着色された、またはさもなければ光学的には見えない）マーキングを形成してもよい。ある実施形態において、可視的反応は、例えば、第２の固定化された検出試薬とのマーカー−色化合物反応を利用する妊娠検出キットと同様であってもよい。ある実施形態において、他の検出方法、例えば、凝集手順が使用されてもよい。
【０１０７】
ある実施形態において、典型的には癌マーカー、例えば、癌胎児性抗原（ＣＥＡ）またはＣＡ−１９．９または類似物がＧＩ管液内で、例えば、標識された抗体を検出試薬として使用して、検出されてもよい。ある実施形態において、異なるタイプのペプシン、および異なるタイプのガストリンが胃内で検出されてもよい。例えば、ペプシン酵素により消費される着色された材料を使用して、または抗体／抗原反応を使用することによる。ある実施形態において、一酸化窒素（ＮＯ）が、例えば、呈色またはｐＨ感知試薬を使用して、検出されてもよい。他の材料または物質が感知および／または使用されてもよい。
【０１０８】
ある実施形態において、例えば、ゲートは加熱されて収縮および／または膨張および／または融解し得る素子および／または材料を含み、それによりチャンバ間の通路または管を開通または閉塞するとともに当該通路または管を通じての流体の通過を可能および／または不可能にしてもよい。かかる素子または材料は、例えば、ヒューズ、リード、ワックス、酸化または窒化シリコン、気泡、電気分解により産生される泡、および／または他の好適な物質を含んでもよい。
【０１０９】
ある実施形態において、ゲートの開門および／または閉門は、例えば、外部コマンドに応答して；および／または受動的な、例えば、特定の環境条件、例えば、温度、ｐＨ、湿度、圧力などに反応して、作動されてもよい。
【０１１０】
本明細書に記載の部分は、例証的な目的から、ゲートに関するが、本発明の実施形態はこの点について限定されない；例えば、ゲートは、開かれ得る、および／または閉じられ得る管または通路、有効または無効になり得る管または通路、バリア、可溶性素子、半可溶性素子、導入または除去され得る遮断素子、導入または除去され得る停止または閉鎖素子、バルブ、一方向または両方向ゲートまたはバルブ、一方向または両方向管または通路などを含んでもよく、もしくはそれを使用して実装されてもよい。
【０１１１】
図６Ａは本発明の実施形態に従う診断分析の方法を描くフローチャートである。ある実施形態において、生体内デバイスが使用される（例えば、自律的生体内デバイス、嚥下可能なカプセル、インプラントまたは同様のもの）。前記実施形態において方法の１つまたは一部または全ての操作が生体内で、および／または生体内デバイスが患者の体内にある間に実施されてもよい。ある実施形態において、例えば、１つまたは複数の操作が生体内で実施されてもよいとともに、１つまたは複数の操作がin vitroまたは生体外で実施されてもよい。
【０１１２】
ボックス５０２に示されるとおり、流体試料（例えば、ＧＩ管由来の試料）が生体内で収集または採取されてもよい。
【０１１３】
ボックス５０４に示されるとおり、生体内試料は第１の検出試薬と反応させて、例えば、試料中に存在すれば、マーカーの第１の検出試薬との結合を得てもよい。ある実施形態において、第１の検出試薬は標識されなくてもよいとともに、特定の場所、例えば、生体内感知または撮像デバイス内の反応チャンバに付着されてもよい。
【０１１４】
ボックス５０６に示されるとおり、典型的には標識された粒子は分析物および／またはマーカーと第１の検出試薬との化合物と反応させてもよい。これは、例えば、標識された粒子をマーカーと第１の検出試薬との典型的には固定化された化合物に結合することにより実施されてもよい。
【０１１５】
ボックス５０８に示されるとおり、標識された粒子のフラッシングまたは洗浄が洗浄溶液チャンバおよび廃棄チャンバのゲートを開門することにより実施されることで、過剰な非結合の標識された粒子が廃棄チャンバに流され得るようにしてもよい。
【０１１６】
ボックス５１０に示されるとおり、標識された粒子の固定化された化合物への結合が、例えば、標識を撮像またはさもなければ感知することにより検出され、それにより試料中のマーカーの存在および／または濃度が示されてもよい。
【０１１７】
ここで本発明の別の実施形態に従う分析方法を描くフローチャートを示す図６Ｂに参照がなされる。
【０１１８】
ボックス６０２に示されるとおり、試料（例えば、ＧＩ管由来の試料）が生体内で収集または採取されてもよい。
【０１１９】
ボックス６０４に示されるとおり、試料は基質の光学特性を変化させる能力を有する分子と反応させてもよい。
【０１２０】
ボックス６０６に示されるとおり、抗体、または標的分析物用の他の結合分子が反応チャンバに固定化され得ることで、標的分析物は抗体に接着し得るとともにそれに装着される分子は分子−分析物含有試料が反応チャンバ２２を通過するとき、本質的に反応チャンバに固定化されるであろう。
【０１２１】
ボックス６０８に示されるとおり、試料を伴う分子は反応チャンバへと流されてもよいとともに反応チャンバ２２内の分子の集合が引き起こされてもよく、例えば、反応チャンバ内の光学的変化が、例えば、標識を撮像またはさもなければ感知することにより検出され、それにより試料中のマーカーの存在および／または濃度が示されてもよい。
【０１２２】
ボックス６１０に示されるとおり、光学的変化が、例えばイメージャによりキャプチャされる画像、光検出器の出力、または他の好適な手段により、検出されてもよい。in vitroの適用について光学的変化は人間の目により検出されてもよい。
【０１２３】
他の検出方法、例えば、磁場変化検出器を使用する磁性粒子の検出が使用されてもよい。他の好適な操作が使用されてもよい。
【０１２４】
図６Ｃは本発明の実施形態に従うin vitro分析方法を描くフローチャートである。ある実施形態において、方法の１つまたは一部または全ての操作がin vitro、生体外、患者の体外で、医師の診察室で、研究室で、または同様の場所で実施されてもよい。ある実施形態において、例えば、１つまたは複数の操作が生体内で実施されてもよいとともに、１つまたは複数の操作がin vitroまたは生体外で実施されてもよい。
【０１２５】
ボックス７１２に示されるとおり、試料貯留器と試料採取チャンバとの間の第１のゲートが開門され、それにより試料が試料採取チャンバに引き込まれることが可能となってもよい。
【０１２６】
ボックス７１４に示されるとおり、試料採取チャンバと試料貯留器との間の第１のゲートが閉門され、それにより試料採取を停止する（例えば、試料の採取を終了する）とともに試料採取チャンバを試料貯留器から隔離してもよい。
【０１２７】
ボックス７１６に示されるとおり、試料採取チャンバと反応チャンバとの間の第２のゲートが開門され、例えば、試料が反応チャンバに移動することが可能になってもよい。
【０１２８】
他の実施形態において、記載され得たとおりの検出装置６００Ａおよび６００および／または検出ユニット３００、２０１、および２００は、診断キット内に実装され、医師の診察研究室、緊急治療室向けに、または他の臨床適用において、in vitroで使用されてもよい。in vitro診断キットは典型的にはデータ、制御、および内部バッテリにより提供され得る電力の表示を提供する表示装置を含む机上用ハウジング型または携帯セットに収容されてもよい。
【０１２９】
他の好適な操作または操作のセットが使用されてもよい。
【０１３０】
本発明の特定の特徴が本明細書に説明および記載されてきたが、多くの変更、置換、変形、および均等物がここで当業者には考え付くであろう。それゆえ、添付の特許請求の範囲が本発明の真の趣旨の範囲内に入るように全てのかかる変更および変形を網羅することを意図していることは理解されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【０１３１】
【図１】本発明の実施形態に従う検出ユニットの概略図である。
【図２】本発明の別の実施形態に従う代替の検出ユニットの概略図である。
【図３】本発明の実施形態に従う検出装置の概略図である。
【図４Ａ】本発明の実施形態に従う前記薄層技術に基づくマイクロ流体検出装置の平面概略図である。
【図４Ｂ】本発明の別の実施形態に従う前記薄層技術に基づくマイクロ流体検出装置の断面概略図である。
【図４Ｃ】本発明の実施形態に従うマルチレベル検出装置の概略図である。
【図５】本発明の実施形態に従う生体内感知デバイスおよび装置の概略図である。
【図６Ａ】本発明の実施形態に従う生体内分析方法を描くフローチャートである。
【図６Ｂ】本発明の別の実施形態に従う生体内分析方法を描くフローチャートである。
【図６Ｃ】本発明の実施形態に従うin vitro分析方法を描くフローチャートである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【国際調査報告】
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