(57)【要約】  医療システムは、内部領域を画定するホスト構造体と、１つ以上のデータ収集システムと、データ収集システムからのデータを送受信するための１つ以上の通信手段とを含む、体内運搬用の１つ以上の医療機器を含む。医療機器は、生きている生物の内腔に収まるように適合されたサイズの周囲境界をなすように構成可能である。医療システムは、通信手段から送信されたデータを受信するように構成された外部処理装置を含む。外部処理システムは、医療機器から受信したデータに対してデータ解析を行うように構成される。【選択図】図１５Ｂ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
体内運搬用の医療機器（５）であって、
内部領域（２０Ａ）を画定するホスト構造体（３２０）と、
前記ホスト構造体（３２０）に接続される少なくとも１つの推進システム（３０Ａ、３０Ｂ）と、
前記ホスト構造体（３２０）と前記少なくとも１つの推進システム（３０Ａ、３０Ｂ）は、生きている生物の内腔（３００）に収まるように適合されたサイズの周囲境界（３２３）をなすように構成可能であり、
前記少なくとも１つの推進システム（３０Ａ、３０Ｂ）と通信する少なくとも１つの電源（４０Ａ、４０Ｂ）と、
前記少なくとも１つの推進システム（３０Ａ、３０Ｂ）及び前記電源（４０Ａ、４０Ｂ）と通信する制御ユニット（３５０）と、
を備え、前記制御ユニット（３５０）は、前記ホスト構造体（３２０）と前記少なくとも１つの推進システム（３０Ａ、３０Ｂ）が内腔（３００）内で自己操作可能であるように前記ホスト構造体（３２０）と前記少なくとも１つの推進システム（３０Ａ、３０Ｂ）を内腔（３００）内で移動させるべく前記少なくとも１つの推進システム（３０Ａ、３０Ｂ）を制御するように構成されたコンピュータプロセスコントローラ（３５５）を有する、
医療機器（５）。
【請求項２】
前記推進システム（３０Ａ、３０Ｂ）が、
前記ホスト構造体（３２０）と通信するスプロケット駆動のトラック構造体、
前記ホスト構造体（３２０）から噴射される流体ジェットストリーム、
前記ホスト構造体（３２０）から延びる複数の関節触手、
前記ホスト構造体（３２０）の外面上に形成されたスクリュードライブ、
前記ホスト構造体（３２０）と通信するプル装置及びプッシュ装置のうちの少なくとも１つ、及び
バルーンを膨張及び収縮させる構成、
のうちの少なくとも１つを備え、前記バルーンは、
前記ホスト構造体（３２０）上の所定の位置にある、及び
前記ホスト構造体（３２０）の周りの所定の位置にある、
のうちの少なくとも１つである、請求項１に記載の医療機器（５）。
【請求項３】
前記少なくとも１つの推進システム（３０Ａ、３０Ｂ）が、内腔（３００）内の医療機器（５）の向きを制御するように構成された向き制御装置（３１Ａ、３１Ｂ）を備える、請求項１に記載の医療機器（５）。
【請求項４】
前記向き制御装置（３１Ａ、３１Ｂ）及び前記少なくとも１つの推進システムのうちの少なくとも１つが、安定翼、フリッパ、アンカー、ブレース、支持体、クランプ、及びジャイロスコープ、バラストシステムのうちの少なくとも１つを備える、請求項３に記載の医療機器（５）。
【請求項５】
テザー、医療用スコープ、及び第２の医療機器のうちの少なくとも１つを受け入れるためのドッキングステーションをさらに備える、請求項１に記載の医療機器（５）。
【請求項６】
前記医療用スコープが、ＥＮＴオトスコープ、鼻咽頭鏡、腹腔鏡、顎洞内視鏡、コルポスコープ、切除用内視鏡、及び膀胱鏡のうちの少なくとも１つである、請求項５に記載の医療機器（５）。
【請求項７】
前記ドッキングステーションが、テザー、保持装置、解放装置、発射装置、プッシュ装置、及びプル装置のうちの少なくとも１つを含む、請求項５に記載の医療機器（５）。
【請求項８】
内腔（３００）内の医療機器（５）を追跡及びガイドするために制御ユニット（３５０）と通信する追跡装置（３５１）、信号送信器（３５２）、及び信号受信器（３５３）のうちの少なくとも１つをさらに備える、請求項１に記載の医療機器（５）。
【請求項９】
前記少なくとも１つの電源（３０Ａ、３０Ｂ）が、小型バッテリ、燃料電池、電気化学反応器、圧電装置、内腔及び隣接する器官内の流体及びその組織から熱エネルギー及び／又は化学反応エネルギーを取得するエネルギーハーベスティング装置、熱反応器、熱吸収エネルギー変換装置、及び摩擦電気エネルギーハーベスティング装置のうちの少なくとも１つを備える、請求項１に記載の医療機器（５）。
【請求項１０】
前記ホスト構造体（３２０）が、１つ以上の電源、エネルギー貯蔵装置、薬剤、イメージングシステム、コンピュータプロセッサコントローラ、通信送信器及び受信器、推進システム、治療送達装置（例えば、放射線源）、プロセス廃棄物、生検、血液及び組織サンプル、医療用及び外科用器具、流体、ガス、粉体、及び消耗品を収容するための小型のコンパートメントを備える少なくとも１つの貯蔵システムを備える、請求項１に記載の医療機器（５）。
【請求項１１】
前記ホスト構造体（３２０）が、臨床的に不活性な材料、滅菌可能な材料、エラストマー材料、化学反応性の材料、化学的に不活性な材料、崩壊可能な材料、溶解可能な材料、折り畳み可能な材料、及び所定の時間にわたって体液への暴露に耐える物理特性及び化学特性を有する材料のうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載の医療機器（５）。
【請求項１２】
前記ホスト構造体（３２０）が少なくとも１つのイメージングシステムを備え、前記少なくとも１つのイメージングシステムは、Ｘ線撮影法、核磁気共鳴画像法、医用超音波検査法又は超音波、共焦点顕微鏡法、エラストグラフィ、光干渉断層撮影法、触覚イメージング、サーモグラフィ、及び医用デジタル写真からなる群から選択される、請求項１に記載の医療機器（５）。
【請求項１３】
前記少なくとも１つのイメージングシステムが、医療機器（５）の中で内腔（３００）を通って移動するように構成される、請求項１２に記載の医療機器（５）。
【請求項１４】
前記少なくとも１つのイメージングシステムが、内腔（３００）内にある医療機器（５）から放出され、継続的な監視のために内腔（３００）内の所定の位置に配置されるように構成される、請求項１２に記載の医療機器（５）。
【請求項１５】
前記ホスト構造体（３２０）が少なくとも１つの治療送達システムを備え、前記少なくとも１つの治療送達システムは、光干渉断層撮影法（ＯＣＴ）誘導レーザ機器、放射線放出源、化学療法展開装置、医薬品及び薬剤留置装置、及び光線力学的治療装置からなる群から選択される、請求項１に記載の医療機器（５）。
【請求項１６】
前記少なくとも１つの治療送達システムが、医療機器（５）の中で内腔（３００）を通って移動し、治療を提供するように構成される、請求項１５に記載の医療機器（５）。
【請求項１７】
前記少なくとも１つの治療送達システムは、内腔（３００）内にある医療機器（５）から放出され、継続的な治療の送達のために内腔（３００）内の所定の位置に配置されるように構成される、請求項１５に記載の医療機器（５）。
【請求項１８】
前記少なくとも１つの治療送達システムが、治療の記録時刻、持続時間、及び適用位置のうちの少なくとも１つを記録するように構成された記憶媒体と共に構成される、請求項１５に記載の医療機器（５）。
【請求項１９】
前記ホスト構造体（３２０）が、サンプル収集システム及びデータ収集システムのうちの少なくとも１つを備える、請求項１に記載の医療機器（５）。
【請求項２０】
前記サンプル収集システムが、組織生検及び血液、骨、細胞、骨髄、血液、尿、ＤＮＡ、及び糞便サンプルのうちの少なくとも１つを取得するように構成される、請求項１９に記載の医療機器（５）。
【請求項２１】
前記データ収集装置が、ｐＨプローブ、加速度計、圧力変換器、温度計、及び寸法測定システムのうちの少なくとも１つを含む、請求項１９に記載の医療機器（５）。
【請求項２２】
前記ホスト構造体（３２０）が、ペイロード（２４０Ｐ）の貯蔵及び分与のうちの少なくとも１つを行うように構成された少なくとも１つの貯蔵コンパートメント（２４０Ａ）を装備した少なくとも１つの物質分与システム（２４０）を備え、前記ペイロードは、薬剤、液体、粉体、化学反応性薬剤、及び放射線放射源のうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載の医療機器（５）。
【請求項２３】
前記少なくとも１つの物質分与システムが、アクチュエータ、ポンプ（２４０Ｑ）、圧縮機、ノズル、流量制御装置、注入装置、穿孔装置、線量測定装置、及び記録装置のうちの少なくとも１つを備える、請求項２２に記載の医療機器（５）。
【請求項２４】
前記少なくとも２つの医療機器のインタラクティブなグループが、外部のコンピュータベースの制御システムのうちの少なくとも１つと及び互いに通信し、少なくとも１つの所定のミッションを行うべく互いに協働するように構成される、前記請求項のいずれかに記載の少なくとも２つの医療機器（５）のインタラクティブなグループ。
【請求項２５】
前記方法が、薬剤の投与、治療の投与、医療機器の留置、イメージング、及び手術のうちの少なくとも１つに向けられている、前記請求項のいずれか一項に記載の医療機器（５）を用いるための方法。
【請求項２６】
前記方法が、胃／腸管での使用、泌尿器科用途での使用、肺での使用、膀胱での使用、鼻系での使用、生殖器系での使用、経尿道的膀胱腫瘍切除術の実施での使用、経尿道的前立腺切除術（ＴＵＲＰ）での使用、経直腸的前立腺超音波、生検、及び放射線治療での使用のうちの少なくとも１つに向けられている、前記請求項のいずれか一項に記載の医療機器（５）を用いるための方法。
【請求項２７】
前記方法が、手技環境、手術及び外科的手技、外来及び外来患者手技、及びごく普通の日常生活での使用に向けられている、前記請求項のいずれか一項に記載の医療機器（５）を用いるための方法。
【請求項２８】
少なくとも１つのリポジトリ（５５５）と通信する複数の医療機器（５）であって、前記リポジトリが、ヒートシンク、化学反応器、及び貯蔵容器のうちの少なくとも１つを含み、前記複数の医療機器のうちの少なくとも１つが、冷却システム及び物質噴射システムのうちの少なくとも１つを含み、少なくとも１つのリポジトリが、体内及び体外のうちの少なくとも１つに配置される、複数の医療機器（５）。
【請求項２９】
医療機器（５）から受信したデータに対してデータ解析を行うように構成され、前記データ解析が、機械学習及び人工知能のうちの少なくとも１つを含む、前記請求項のいずれかに記載の医療機器を備える医療システム（１０００）。
【請求項３０】
医療システム（１０００）であって、
体内運搬用の少なくとも１つの医療機器（５）と、
前記医療機器（５）は、内部領域（２０Ａ）を画定するホスト構造体（３２０）と、少なくとも１つのデータ収集システムと、前記少なくとも１つのデータ収集システムからのデータを送受信するための少なくとも１つの通信手段（３５２、３５３）とを備え、前記医療機器（５）は、生きている生物の内腔（３００）に収まるように適合されたサイズの周囲境界（３２３）をなすように構成可能であり、
少なくとも１つの通信手段（３５２、３５３）から送信されたデータを受信するように構成され、医療機器（５）から受信したデータに対してデータ解析を行うように構成された、外部処理装置（２９０）と、
を備える医療システム。
【請求項３１】
前記少なくとも１つのデータ収集システムからのデータが、画像、ｐＨ値、温度、位置、力、圧力、寸法、時間、及び上記の組み合わせからなる群から選択される、請求項３０に記載の医療システム。
【請求項３２】
前記画像が、白色光、染料を使用したコントラスト強調、光学的方法、電子的方法、狭帯域光観察、自動蛍光、共焦点レーザ顕微鏡法、光干渉断層撮影法、蛍光、反射分光法、標的イメージング、及びマルチモーダルイメージングのうちの１つによって得られる、請求項３１に記載の医療システム。
【請求項３３】
前記外部処理装置が、ローカルコンピュータ端末、クラウドコンピュータ端末、及びポータブルデバイスからなる群から選択される、請求項３０〜請求項３２のいずれか一項に記載の医療システム。
【請求項３４】
前記外部処理装置によって行われるデータ解析が、
異常なパターン及び奇形についてのデータのレビューと、
医療機器から受信したデータを外部処理装置と通信するデータベースに格納されたデータと比較するための前記データへの命令の適用と、
を含む、請求項３０〜請求項３３のいずれか一項に記載の医療システム。
【請求項３５】
前記異常なパターン及び奇形についてのデータのレビューが、全体的な形状、モルフォロジー、細胞の形状、サイズ、核の形状、核のサイズ及び数、クロマチンの構造、散乱特性、ｐＨレベル、温度レベル、圧力、及び触覚レベルのうちの少なくとも１つの解析を含む、請求項３４に記載の医療システム。
【請求項３６】
前記データ解析が、腫瘍性病変、潰瘍、及びポリープなどの異常の可能性を提供する、請求項３０〜請求項３４のいずれか一項に記載の医療システム。
【請求項３７】
前記データ解析が、次のステップに関する推奨を提供する、請求項３０〜請求項３４のいずれか一項に記載の医療システム。
【請求項３８】
前記次のステップを前記医療機器によって行うことができる、請求項３７に記載の医療システム。
【請求項３９】
患者の少なくとも１つの異常を診断又は治療する方法であって、
請求項１〜請求項２３のいずれか一項に記載の少なくとも１つの医療機器を患者の内腔又は開口部に入れることと、
患者についてのデータを前記医療機器で収集することと、
前記患者についてのデータを前記医療機器から外部処理装置に送信することと、
データを解析するべく前記医療機器から受信したデータに命令を適用することと、
前記データ解析を用いて患者を診断又は治療することと、
を含む方法。
【請求項４０】
前記データが、画像、ｐＨ値、温度、位置、力、圧力、寸法、時間、及び上記の組み合わせからなる群から選択される、請求項３９に記載の方法。
【請求項４１】
前記画像が、白色光、染料を使用したコントラスト強調、光学的方法、電子的方法、狭帯域光観察、自動蛍光、共焦点レーザ顕微鏡法、光干渉断層撮影法、蛍光、反射分光法、標的イメージング、及びマルチモーダルイメージングのうちの１つによって得られる、請求項３９に記載の方法。
【請求項４２】
前記外部処理装置が、ローカルコンピュータ端末、クラウドコンピュータ端末、及びポータブルデバイスからなる群から選択される、請求項３９〜請求項４１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４３】
前記外部処理装置によって行われるデータ解析が、
異常なパターン及び奇形についてのデータをレビューすることと、
医療機器から受信したデータを外部処理装置と通信するデータベースに格納されたデータと比較するべく前記データに命令を適用することと、
を含む、請求項３９〜請求項４２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４４】
前記異常なパターン及び奇形についてのデータのレビューが、全体的な形状、モルフォロジー、細胞の形状、サイズ、核の形状、核のサイズ及び数、クロマチンの構造、散乱特性、ｐＨレベル、温度レベル、圧力、及び触覚レベルのうちの少なくとも１つの解析を含む、請求項４３に記載の方法。
【請求項４５】
前記データ解析が、腫瘍性病変、潰瘍、及びポリープなどの異常の可能性を提供する、請求項３９〜請求項４３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４６】
前記データ解析が、次のステップに関する推奨を提供する、請求項３９〜請求項４３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４７】
前記次のステップを前記医療機器によって行うことができる、請求項４６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、小型の体内で制御可能な医療機器に関する。より詳細には、本発明は、機器の動作を制御及びガイドするために機械学習及び人工知能（本明細書ではＡＩと呼ぶ）を用いる体内医療機器に関する。この機器は、リアルタイムで、アルゴリズムを用いて、イメージング及びサンプル及びデータ収集システムから得られたデータを解析して、患者の潜在的な病状を識別することができる。ＡＩは、患者自身の病歴を考慮しながら、患者のデータを臨床データのデータベースと比較する、所見を評価する、診断を行う、及び／又は治療を提供することができる。
【背景技術】
【０００２】
多くの医療処置は、診断を完了する又は患者に治療を提供するために、医師が体内の領域にアクセスすることを必要とする。多くの場合、医師は、体の自然開口部及び内腔を通して体の内部領域にアクセスする。自然開口部は、鼻孔、口、外耳道、鼻涙管、肛門、尿道口、膣、及び乳首を含む。内腔は、胃腸管の内部、肺の気管支の経路、尿細管及び尿集合管の内部、膣、子宮、及びファローピウス管の経路を含む。これらの開口部及び内腔の中から、医師は、体のほぼすべての領域にアクセスするための切開を行うことができる。
【０００３】
体内の領域にアクセスするための従来の方法は、開腹手術手技、腹腔鏡下手技、及び内視鏡手技を含む。腹腔鏡下手技では、医師が体内の領域にアクセスするために小さな「鍵穴」の外科的開口部と、特別に設計された器具を用いることができる。当初は、腹腔鏡器具は本質的に直線形であり、体の領域にアクセスするためにまっすぐな障害物のない「見通し線」を必要とした。内視鏡手技では、医師が可撓性の器具を口又は直腸のいずれかに通すことによって消化器系の領域にアクセスすることができる。
【０００４】
最近では、医師はロボットを使ってこれらの器具を制御し始めている。これらのロボットは、通常、主／従構成で接続され、ロボットは医師の動きを器具の動きに変換する。ロボット制御は可撓性の腹腔鏡器具の出現も可能にした。医療ロボットは依然として、制御する機器の動き及び動作を医師が能動的に制御することを必要とし、大きい高価な資本設備と専用の手術室スペースを必要とする。
【０００５】
加えて、患者がカプセルを摂取し、該カプセルが消化器系を通過する際に写真を撮ることができる、ピルカプセルが発明されている。これらのカプセル装置の動きを制御する、これらのカプセル装置の向き、速度、又は位置を追跡又は制御する、カプセル装置によって写真が撮られた場所を正確に知る、及び任意のタイプの外科的手技を行う、又はカプセル装置で治療を送達するための手段は存在しない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、この技術分野で改善が望まれる。外科的手技を行うことと、カプセルシステム又は他の構造体のフットプリント、サイズ、及び操作性をもつロボット器具を使用して治療を提供することとを組み合わせることが有益であろう。外科医が医療機器を特定の位置にナビゲートできるように、医療機器の移動を制御するための手段を提供することが有益であろう。
【０００７】
加えて、臨床診断を行うために、患者からの組織サンプルと医用画像がよく用いられる。医用イメージングは、臨床分析及び医療介入のための体の内部の視覚表現を可能にする。過去２０年間で、医用イメージングは大きな変化を遂げ、その見方は、明らかな病気の診断から微妙な異常の検出へと変化した。より新しいイメージング技術では、以前は生検と組織学的解釈によってのみ可能であったことの視覚化を試みている。高解像度、高精細の医用イメージングの出現で、体の広い領域にわたって取得された膨大な医療データをふるいにかける問題は、医師にとってますます煩雑なものとなるであろう。医療データが、高解像度及び高精細の画像だけでなく、温度、圧力、及びｐＨレベルなどの他の臨床的に関連するデータも含む多変量であるときに、問題はさらに大きくなる。したがって、医用画像、組織サンプル、及び他の臨床的に関連するデータの解析を自動化するＡＩアルゴリズムの開発が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本明細書では、内部領域を画定するホスト構造体を含む体内運搬用の医療機器が開示される。医療機器は、ホスト構造体に接続される１つ以上の推進システムを含む。ホスト構造体と推進システムは、生きている生物の内腔に収まるように適合されたサイズの周囲境界をなすように構成可能である。医療機器は、推進システムのうちの１つ以上と通信する１つ以上の電源を含む。医療機器は、推進システム及び電源のうちの１つ以上と通信する制御ユニットを含む。制御ユニットは、ホスト構造体及び推進システムが内腔内で自己操作可能であるようにホスト構造体及び推進システムを内腔内で移動させるべく推進システムを制御するように構成されたコンピュータプロセスコントローラを有する。
【０００９】
推進システムは、ホスト構造体と通信するスプロケット駆動のトラック構造体、ホスト構造体から噴射される流体ジェットストリーム、ホスト構造体から延びる複数の関節触手、ホスト構造体の外面上に形成されたスクリュードライブ、ホスト構造体と通信するプル装置及び／又はプッシュ装置、及びホスト構造体上の所定の位置にある及び／又はホスト構造体の周りの所定の位置にあるバルーンを膨張及び収縮させる構成を含み得る。
【００１０】
一実施形態では、推進システムは、内腔内の医療機器の向きを制御するように構成された向き制御装置を含む。向き制御装置及び推進システムは、例えば、安定翼、フリッパ、アンカー、ブレース、支持体、クランプ、ジャイロスコープ、及び／又はバラストシステムを含む。
【００１１】
一実施形態では、医療機器は、テザー、医療用スコープ、及び／又は第２の医療機器を受け入れるためのドッキングステーションを含む。一実施形態では、医療用スコープは、ＥＮＴオトスコープ、鼻咽頭鏡、腹腔鏡、顎洞内視鏡、コルポスコープ、切除用内視鏡、又は膀胱鏡である。一実施形態では、ドッキングステーションは、テザー、保持装置、解放装置、発射装置、プッシュ装置、及び／又はプル装置を含む。
【００１２】
一実施形態では、医療機器５は、内腔内の医療機器を追跡及びガイドするために制御ユニットと通信する追跡装置、信号送信器、及び信号受信器を含む。
【００１３】
電源は、小型バッテリ、燃料電池、電気化学反応器、圧電装置、内腔及び隣接する器官内の流体及びその組織から熱エネルギー及び／又は化学反応エネルギーを取得するエネルギーハーベスティング装置、熱反応器、熱吸収エネルギー変換装置、及び摩擦電気エネルギーハーベスティング装置を含む。
【００１４】
一実施形態では、ホスト構造体は、１つ以上の電源、エネルギー貯蔵装置、薬剤、イメージングシステム、コンピュータプロセッサコントローラ、通信送信器及び受信器、推進システム、治療送達装置（例えば、放射線源）、プロセス廃棄物、生検、血液及び組織サンプル、医療用及び外科用器具、流体、ガス、粉体、及び消耗品を収容するための小型のコンパートメントを有する貯蔵システムを含む。
【００１５】
一実施形態では、ホスト構造体は、臨床的に不活性な材料、滅菌可能な材料、エラストマー材料、化学反応性の材料、化学的に不活性な材料、崩壊可能な材料、溶解可能な材料、折り畳み可能な材料、及び所定の時間にわたって体液への暴露に耐える物理特性及び化学特性を有する材料を含む。
【００１６】
一実施形態では、ホスト構造体は、Ｘ線撮影法、核磁気共鳴画像法、医用超音波検査法又は超音波、共焦点顕微鏡法、エラストグラフィ、光干渉断層撮影法、触覚イメージング、サーモグラフィ、及び医用デジタル写真などのイメージングシステムを含む。一実施形態では、イメージングシステムは、医療機器の中で内腔を通って移動するように構成される。一実施形態では、イメージングシステムのうちの１つ以上は、内腔内にある医療機器から放出され、継続的な監視のために内腔内の所定の位置に配置されるように構成される。
【００１７】
一実施形態では、ホスト構造体は、光干渉断層撮影法（ＯＣＴ）誘導レーザ機器、放射線放出源、化学療法展開装置、医薬品及び薬剤留置装置、及び光線力学的治療装置などの１つ以上の治療送達システムを含む。一実施形態では、治療送達システムのうちの１つ以上は、治療を提供するべく医療機器の中で内腔を通って移動するように構成される。一実施形態では、治療送達システムのうちの１つ以上は、内腔内にある医療機器から放出され、継続的な治療の送達のために内腔内の所定の位置に配置されるように構成される。一実施形態では、治療送達システムのうちの１つ以上は、治療の時間、持続時間、及び／又は適用位置を記録するように構成された記憶媒体と共に構成される。
【００１８】
一実施形態では、ホスト構造体は、サンプル収集システム及び／又はデータ収集システムを含む。
【００１９】
一実施形態では、サンプル収集システムは、組織生検及び血液、骨、細胞、骨髄、血液、尿、ＤＮＡ及び／又は糞便サンプルを取得するように構成される。
【００２０】
一実施形態では、データ収集装置は、１つ以上のｐＨプローブ、加速度計、圧力変換器、温度計、及び／又は寸法測定システムを含む。
【００２１】
一実施形態では、ホスト構造体は、薬剤、液体、粉体、化学反応性薬剤、及び放射線放射源などのペイロードを貯蔵及び／又は分与するように構成された貯蔵コンパートメントを装備した１つ以上の物質分与システムを含む。
【００２２】
一実施形態では、物質分与システムは、アクチュエータ、ポンプ、圧縮機、ノズル、流量制御装置、注入装置、穿孔装置、線量測定装置、及び記録装置を含む。
【００２３】
一実施形態では、本発明は、医療機器のうちの少なくとも２つのインタラクティブなグループを含み、医療機器のインタラクティブなグループは、外部のコンピュータベースの制御システムと及び／又は互いに通信し、所定のミッション又はタスクを行うべく互いに協働するように構成される。
【００２４】
本発明は、薬剤の投与、治療の投与、医療機器の留置、イメージング、及び／又は手術に医療機器を用いるための方法を含む。
【００２５】
本発明は、胃／腸管での使用、泌尿器科用途での使用、肺での使用、膀胱での使用、鼻系での使用、生殖器系での使用、経尿道的膀胱腫瘍切除術の実施での使用、経尿道的前立腺切除術（ＴＵＲＰ）での使用、経直腸的前立腺超音波、生検、及び放射線治療での使用のために医療機器を用いる方法を含む。
【００２６】
本発明は、手技環境、手術及び外科的手技、外来及び外来患者手技、及び／又はごく普通の日常生活での使用のために医療機器を用いることを含む。
【００２７】
一実施形態では、複数の医療機器は、ヒートシンク、化学反応器、及び貯蔵容器などの１つ以上のリポジトリと通信する。一実施形態では、複数の医療機器は、冷却システム及び物質噴射システムを含み、リポジトリは、体内又は体外に配置される。
【００２８】
本発明は、医療機器のうちの１つ以上を採用し、医療機器から受信したデータに対してデータ解析を行うように構成された医療システムを含み、データ解析は、機械学習及び人工知能を含む。
【００２９】
本明細書では、体内運搬用の医療機器のうちの１つ以上を採用する医療システムが開示されている。医療機器は、内部領域を画定するホスト構造体と、１つ以上のデータ収集システムを含む。医療機器は、データ収集システムからのデータを送受信するための１つ以上の通信手段を含む。医療機器は、生きている生物の内腔に収まるように適合されたサイズの周囲境界をなすように構成可能である。医療システムは、通信手段から送信されたデータを受信するように構成され、医療機器から受信したデータに対してデータ解析を行うように構成された、（例えば、体の外部或いは体又は医療機器の内部の）処理装置を含む。
【００３０】
一実施形態では、データ収集システムからのデータは、画像、ｐＨ値、温度、位置、力、圧力、寸法、時間、及び上記の組み合わせからなる群である。
【００３１】
一実施形態では、画像は、白色光、染料を使用したコントラスト強調、光学的方法、電子的方法、狭帯域光観察、自動蛍光、共焦点レーザ顕微鏡法、光干渉断層撮影法、蛍光、反射分光法、標的イメージング、及びマルチモーダルイメージングによって得られる。
【００３２】
一実施形態では、外部処理装置は、ローカルコンピュータ端末、クラウドコンピュータ端末、又はポータブルデバイスである。
【００３３】
一実施形態では、データ解析は、外部処理装置によって行われ、異常なパターン及び奇形についてのデータのレビューを含み、さらに、医療機器から受信したデータを外部処理装置と通信するデータベースに格納されたデータと比較するためのデータへの命令及びアルゴリズムの適用を含むことができる。
【００３４】
一実施形態では、異常なパターン及び奇形についてのデータのレビューは、全体的な形状、モルフォロジー、細胞の形状、サイズ、核の形状、核のサイズ及び数、クロマチンの構造、散乱特性、ｐＨレベル、温度レベル、圧力、及び触覚レベルの解析を含む。
【００３５】
一実施形態では、データ解析は、腫瘍性病変、潰瘍、及びポリープなどの異常の可能性を提供する。
【００３６】
一実施形態では、データ解析は、医療機器によって行われるべき医療関連の次のステップなどの次のステップに関する推奨を提供する。
【００３７】
本明細書では、患者の１つ以上の奇形を診断又は治療する方法が開示されている。この方法は、医療機器のうちの１つ以上を患者の内腔又は開口部に入れ、患者についてのデータを医療機器で収集し、患者についてのデータを医療機器から外部処理装置に送信し、データを解析するべく医療機器から受信したデータに命令を適用し、データ解析を用いて患者を診断又は治療することを含む。
【００３８】
一実施形態では、データは、画像、ｐＨ値、温度、位置、力、圧力、寸法、時間、及び上記の組み合わせを含む。
【００３９】
一実施形態では、画像は、白色光、染料を使用したコントラスト強調、光学的方法、電子的方法、狭帯域光観察、自動蛍光、共焦点レーザ顕微鏡法、光干渉断層撮影法、蛍光、反射分光法、標的イメージング、及び／又はマルチモーダルイメージングによって得られる。
【００４０】
外部処理装置は、ローカルコンピュータ端末、クラウドコンピュータ端末、及びポータブルデバイスを含む。
【００４１】
一実施形態では、データ解析は、外部処理装置によって行われ、異常なパターン及び奇形についてのデータのレビューと、医療機器から受信したデータを外部処理装置と通信するデータベースに格納されたデータと比較するためのデータへの命令又はアルゴリズムの適用を含む。
【００４２】
一実施形態では、異常なパターン及び奇形についてのデータのレビューは、全体的な形状、モルフォロジー、細胞の形状、サイズ、核の形状、核のサイズ及び数、クロマチンの構造、散乱特性、ｐＨレベル、温度レベル、圧力、及び触覚レベルの解析を含む。
【００４３】
一実施形態では、データ解析は、腫瘍性病変、潰瘍、及びポリープなどの異常の可能性を提供する。
【００４４】
この方法は、医療機器によって行われる医療関連の次のステップを含む、次のステップに関する推奨を提供する、データ解析を含み得る。
【００４５】
図面は、本発明を例示する目的で、開示された主題の実施形態を示している。しかしながら、本出願は、図面に示された配置及び手段のみに限定されないことを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１Ａ】本発明に従って形成される代表的な体内で制御可能な医療機器を例示する図である。
【図１Ｂ】本発明に従って形成される代表的な体内で制御可能な医療機器を例示する図である。
【図２】本発明に従って形成される体内で制御可能な医療機器の代替的な表現を例示する図である。
【図３】本発明に従って形成される螺旋型スクリュードライブの推進システムを特徴とする、体内で制御可能な医療機器を例示する図である。
【図４】本発明に従って形成されるスプロケット駆動のトラック推進システムを特徴とする、体内で制御可能な医療機器を例示する図である。
【図５】本発明に従って形成されるスプロケット駆動のトラック推進システムを特徴とする、体内で制御可能な医療機器の代替的な表現を例示する図である。
【図６】本発明に従って形成される流体／ジェットストリーム推進システムを特徴とする、体内で制御可能な医療機器を例示する図である。
【図７】本発明に従って形成される触手推進システムを特徴とする、体内で制御可能な医療機器を例示する図である。
【図８】本発明に従って形成される触手推進システムを特徴とする、体内で制御可能な医療機器の代替的な表現を例示する図である。
【図９Ａ−９Ｃ】本発明に従って形成されるアンカー及びテザー推進システムを特徴とする、体内で制御可能な医療機器を例示する図である。
【図９Ｄ−９Ｅ】本発明に従って形成されるプッシュ型推進システムを特徴とする、体内で制御可能な医療機器を例示する図である。
【図９Ｆ−９Ｇ】本発明に従って形成される磁場型推進システムを特徴とする、体内で制御可能な医療機器を例示する図である。
【図１０Ａ−１０Ｃ】本発明に従って形成される膨張／収縮バルーン推進システムを特徴とする、体内で制御可能な医療機器を例示する図である。
【図１１】本発明に従って形成されるジャイロスコープ及び翼／フリッパ安定システムを特徴とする、体内で制御可能な医療機器を例示する図である。
【図１２Ａ−１２Ｇ】体内で制御可能な医療機器を留置するための異なるスコープシステムを例示する図である。
【図１３Ａ−１３Ｃ】スコープによって留置される、体内で制御可能な医療機器を例示する図である。
【図１４Ａ−１４Ｂ】スコープによって胃の中に留置される、体内で制御可能な医療機器を例示する図である。
【図１５Ａ−１５Ｂ】体内で制御可能な医療機器を制御するためのシステムを例示する図である。
【図１６Ａ−１６Ｂ】体内で制御可能な医療機器に電力を与えるための異なる電源システムを例示する図である。
【図１７】体内で制御可能な医療機器に電力を与えるための誘導充電の使用を例示する図である。
【図１８】繋がれた２つの体内で制御可能な医療機器間の電力伝達を例示する図である。
【図１９】体内で制御可能な医療機器のための機器内貯蔵システムを例示する図である。
【図２０Ａ−２０Ｂ】体内で制御可能な医療機器に組み込むことができるイメージングシステムを例示する図である。
【図２１Ａ−２１Ｂ】体内で制御可能な医療機器による監視センサの留置を例示する図である。
【図２２Ａ−２２Ｃ】体内で制御可能な医療機器による治療システムの送達を例示する図である。
【図２３Ａ−２３Ｄ】体内で制御可能な医療機器によって用いられ得る異なる組織及び流体サンプリング器具を例示する図である。
【図２４】体内で制御可能な医療機器によって用いられ得る物質分与システムを例示する図である。
【図２５】体内医療機器のインタラクティブなグループを例示する図である。
【図２６】本明細書で説明される実施形態に係る医療システムを例示する図である。
【図２７】体内で制御可能な医療機器によって得られたデータの解析で行われるステップのフローチャートを例示する図である。
【図２８】患者内に留置され、処理装置に無線で接続される、体内で制御可能な医療機器を例示する図である。
【図２９】体内で制御可能な医療機器から撮られ、画像のデータセットと比較される画像を例示する図である。
【発明を実施するための形態】
【００４７】
図１Ａは、例示的な体内で制御可能な医療機器（以下「医療機器」）を示す。一実施形態では、体内で制御可能な医療機器５は、カプセルの形状である。体内で制御可能な医療機器５は、遠位端１０、近位端１５、及び遠位端１０と近位端１５を接続する本体２０を有する。制御ユニット、電源システム、機器内貯蔵システム、イメージングシステム、治療システム、サンプル及びデータ収集システム、及び物質分与システムは、本明細書で説明されるように医療機器５の本体２０内に存在し得る。体内で制御可能な医療機器は、ナビゲートする必要のある解剖学的構造、及びこれを送達するのに用いられる方法に応じて寸法設定され得る。例として、消化管内で動作する体内で制御可能な機器の全体寸法は、約２５ｍｍの直径及び約７５ｍｍの長さを有し得る。より好ましくは、機器は、約１５ｍｍの直径及び約５０ｍｍの長さを有し得る。最も好ましくは、直径は約１５ｍｍ未満であり、長さは約５０ｍｍ未満であり得る。スコープを用いて送達される体内で制御可能な機器の全体寸法は、約２０ｍｍの直径及び約７５ｍｍの長さを有し得る。より好ましくは、直径は約１５ｍｍであり、長さは約５０ｍｍであり得る。最も好ましくは、直径は１５ｍｍ未満であり、長さは５０ｍｍ未満であり得る。制御システム、電源システム、機器内貯蔵システム、イメージングシステム、治療システム、サンプル及びデータ収集システム、及び物質分与システムは、これらの寸法基準に適合するように寸法設定される。
【００４８】
図１Ｂに示すように、医療機器５は、内部領域２０Ａを有するホスト構造体３２０である本体２０を含む。第１の推進システム３０Ａ及び第２の推進システム３０Ｂ（例えば、図４及び図５を参照して図示及び説明されるものと同様のスプロケット及びトラックシステム）がホスト構造体３２０に接続される。第１の推進システム３０Ａ及び第２の推進システム３０Ｂが図示及び説明されているが、本発明の広い態様から逸脱することなく１つだけの推進システム又は２つよりも多い推進システムが採用され得るので、本発明はこれに関して限定されない。第１の推進システム３０Ａ（例えば、図２〜図８参照）及び第２の推進システム３０Ｂは、ヒトなどの生きている生物の内腔３００（又は組織、筋、又は脂肪）に収まるように適合された小型サイズの周囲境界３２３（例えば、表皮又は外面）をなすように構成可能である。一実施形態では、医療機器５は、骨内の骨髄の中をナビゲートするように構成される。例として、消化管内で動作する体内で制御可能な機器の全体寸法は、約２５ｍｍの直径及び約７５ｍｍの長さを有し得る。より好ましくは、機器は、約１５ｍｍの直径及び約５０ｍｍの長さを有し得る。最も好ましくは、直径は約１５ｍｍ未満であり、長さは約５０ｍｍ未満であり得る。スコープを用いて送達される体内で制御可能な機器の全体寸法は、約２０ｍｍの直径及び約７５ｍｍの長さを有し得る。より好ましくは、直径は約１５ｍｍであり、長さは約５０ｍｍであり得る。最も好ましくは、直径は１５ｍｍ未満であり、長さは５０ｍｍ未満であり得る。一実施形態では、ホスト構造体３２０は、ホスト構造体３２０の内部領域２０Ａにアクセスするための開口部３２２を有する。一実施形態では、引込み式の、取り外し可能な、又はピボット運動可能な部材２４（例えば、ドア、ウィンドウ、又はフラップ）が、開口部３２２を選択的に覆う。推進システム３０Ａ及び３０Ｂは、機器５を内腔３００内で移動させるために用いられ得る。加えて、推進システム３０Ａ及び３０Ｂは、向き制御装置３１Ａ及び３１Ｂとして用いられ得る。推進システムは、内腔３００内の機器の位置を維持するべくより小さい及び／又は細かい移動を生み出すことができ、内腔３００、組織、筋、又は脂肪内の機器の向きを変えるために用いることができる。内腔３００、組織、筋、又は脂肪内の医療機器５の向きの制御は、機器内貯蔵システム、イメージングシステム、治療システム、サンプル及びデータ収集システム、及び／又は物質分与システムが、内腔、組織、筋、骨髄、又は脂肪内の関心領域に隣接することを可能にする。
【００４９】
図１Ｂに示すように、第１の電源４０Ａ及び第２の電源４０Ｂが、（例えば、１１Ｐとマークされた破線で概して示される電源導体又は伝送線路又はチャネルを介して）第１の推進システム３０Ａ及び第２の推進システム３０Ｂと通信する。第１の電源４０Ａ及び第２の電源４０Ｂは、第１の推進システム３０Ａ及び第２の推進システム３０Ｂと通信するものとして図示及び説明されているが、１つだけの電源又は２つよりも多い電源を採用することができ、電源のいずれか（例えば、３０Ａ又は３０Ｂ）が１つ以上の推進システム（例えば、４０Ａ又は４０Ｂ）と通信することができるので、本発明はこれに関して限定されない。
【００５０】
図１Ｂに示すように、制御ユニット３５０が、（例えば、１１Ｓとマークされた破線で概して示される信号伝送線路、配線、又は無線チャネルを介して）第１の推進システム３０Ａ、第２の推進システム３０Ｂ、第１の電源４０Ａ、及び第２の電源４０Ｂと通信する。制御ユニット３５０は、ホスト構造体３２０、第１の推進システム３０Ａ、第２の推進システム３０Ｂ、及び制御ユニット３５０が内腔３００内で自己操作可能であるようにホスト構造体３２０、第１の推進システム３０Ａ、及び第２の推進システム３０Ｂを内腔３００内で移動させるべく第１の推進システム３０Ａ、第２の推進システム３０Ｂを制御するように構成された、コンピュータプロセスコントローラ３５５を含む。
【００５１】
図１Ｂに示すように、追跡装置３５１、信号送信器３５２、及び信号受信器３５３が、内腔３００内の医療機器５を追跡及びガイドするために信号線１１Ｓを介して制御ユニット３５０と通信する。
【００５２】
図２の例示的な実施形態に示すように、体内で制御可能な医療機器５は、タコの形状であり得る。体内で制御可能な医療機器は、本体３０及び付属肢３５を有する。付属肢３５は、ホスト構造体２０の推進、カバー、又はラッピングのため、ホスト構造体２０の一部の形成のため、或いは治療タスク又は診断タスクを行うために用いられ得る。図１Ｂを参照して図示及び説明したものと同様の制御ユニット、電源システム、機器内貯蔵システム、イメージングシステム、治療システム、サンプル及びデータ収集システム、及び物質分与システムが、機器の本体３０及び／又は付属肢３５内に、又はホスト構造体２０の内部領域２２内に存在し得る。
【００５３】
図３〜図１１に示すように、本発明は一般に、体内で制御可能な医療機器、より詳細には、体内で制御可能な医療機器を内腔又は開口部内で移動させるための推進システムに向けられる。推進システムは、図１Ｂのように、内腔又は開口部内の機器の向きを制御するための１つ以上の向き制御装置３１Ａ、３１Ｂを含む。体内で制御可能な医療機器は、繋がれた及び／又は繋がれていない状態で内腔及び／又は開口部を通って移動するように寸法設定される。したがって、体内で制御可能な医療機器は、本明細書で説明されるように、（１）機器と通信するスプロケット駆動のトラック構造体、（２）機器からの流体ジェットストリームの放出、（３）機器上の及び／又は周りの所定の位置にあるバルーンを膨張及び収縮させる構成、（４）機器から延びる複数の関節触手、（５）機器の外面上に形成されたスクリュードライブ、及び（６）安定翼、フリッパ、アンカー、ブレース、支持体、及び／又はクランプ、を含むがこれらに限定されない１つ以上の推進システムを装備する。体内で制御可能な医療機器はまた、消化器系の蠕動を通じて体内で移動され得る。一実施形態では、推進システムは、機器５を関心領域に移動させるのに用いられ得る。次いで、機器は、蠕動を通じて受動的に体から出ることができ、又はテザーによって体から引き抜かれてもよい。
【００５４】
図３を参照すると、スクリュードライブ推進システムを備えた体内で制御可能な医療機器が示されている。スクリュードライブ推進システムは、機器の外面上に螺旋ねじを有する。螺旋部４０が、体内で制御可能な医療機器の本体２０を取り囲む。螺旋部４０の周りにねじ山４５が延びる。本体２０の中心軸の周りの螺旋部４０が回転すると、体内で制御可能な医療機器が内腔３００又は開口部内で前進する。螺旋部４０の回転方向を切り替えると、体内で制御可能な医療機器が反対方向に前進する。
【００５５】
代替的な実施形態では、図４及び図５を参照すると、機器と通信するスプロケット駆動のトラック構造体を備えた体内で制御可能な機器が示されている。トラック５０は、本体２０の軸線Ａに沿って（図４）、本体２０の周りに周方向に（図５の矢印Ｃ参照）、又はホスト構造体２０の１つ以上の部分に沿って（図１Ｂの第２の推進システム３０Ｂ参照）配向され得る。スプロケット（図示せず）は、機器の近位端１０及び遠位端１５（図４）又は本体２０の中央（図５）内に収容され得る。体内で制御可能な医療機器５の本体２０に対するトラック５０の移動が医療機器の動きを生み出す。
【００５６】
代替的な実施形態では、図６を参照すると、流体／ガスジェットストリーム噴射推進システムを備えた体内で制御可能な医療機器が示されている。物質（例えば、ガス、液体、ゲル、又は粒子）のジェットストリーム５５が、体内で制御可能な医療機器５からノズル又は開口部６０を通じて放出され得る。開口部６０は、機器の遠位端１０及び／又は近位端１５上に存在し得る。ジェットストリーム５５の物質は、機器の本体２０内に貯蔵され得る。代替的に、物質は、体から採取され得る（例えば、胃液）。代替的に、流体は、体から採取され（例えば、胃液）、機器２０内に貯蔵された化合物（例えば、重炭酸ナトリウム）と反応してガス（例えば、二酸化炭素ガス）を生成することができ、該ガスは、推進力を生み出すために開口部６０を通じて圧力下で流体／ガスジェットストリーム５５として放出することができる。加えて、ノズル又は開口部６０内にプロペラ及び／又はタービン６１が存在し得る。物質のジェットストリーム５５は、タービンを回転させて推力を発生させることができる。加えて、流体／ガスジェットストリーム噴射推進システムは、向き制御システム３１Ａ及び３１Ｂとして用いられ得る。
【００５７】
代替的な実施形態では、図７及び図８を参照すると、本体から延びる複数の関節触手を備えた体内で制御可能な医療機器５が示されている。複数の触手６５が、機器の本体２０の長さに沿って配置され得る（図７）。代替的に、触手６５は、機器の遠位端１０又は近位端１５上に存在し得る（図８）。触手６５は直線状であり得る。触手６５は、ヒンジ領域７０を有する直線状であってよく、又はそれらの長さ７５全体にわたって関節運動することが可能であってもよい。触手６５の動きが、体内で制御可能な医療機器の推進力を生み出す。
【００５８】
代替的な実施形態では、図９Ａ〜図９Ｇを参照すると、プッシュ又はプル式推進システムを備えた体内で制御可能な医療機器５が示されている。図９Ａ、図９Ｂ、及び図９Ｃに示すように、引込み式のアンカーベースの推進システムが示されている。アンカー８０は、当該技術分野では公知の任意の種類のアンカーとすることができる。図９Ａでは、近位端１５は位置Ｐ１にあり、アンカー８０は引込み位置にある。図９Ｂでは、アンカー８０は、延長されたテザー８５を介して留置され、位置Ｐ２での組織に取り付けられている。アンカー８０は、テザー８５によって、体内で制御可能な医療機器５に接続される。テザー８５（図９Ｃ）を引き込むことで医療機器が位置Ｐ２へ引き寄せられることによって推進力が生み出される。
【００５９】
代替的な実施形態では、図９Ｄ及び図９Ｅを参照すると、プッシュ式推進システムが示されている。図９Ｄでは、近位端１５は位置Ｐ１にあり、プッシュロッド８７は引込み位置にある。プッシュロッド８７の端は、固定構造体８６に隣接している。固定構造体８６は、内腔３００、プローブ、又はスコープであり得る。プッシュロッド８７（図９Ｅ）を前進させることで医療機器が位置Ｐ２へ押されることによって推進力が生み出される。
【００６０】
代替的な実施形態では、図９Ｆ及び図９Ｇを参照すると、プッシュ及び／又はプル式推進システムが示されている。図９Ｆに示すように、プッシュ及び／又はプル式推進システムは、機器５を移動させるために磁石又は磁場を使用する。磁石は、永久磁石又は電磁石であり得る。磁石８８は機器５内に存在する。加えて、内腔３００の外部に配置された１つ以上の磁石８９が存在し得る。磁石８８及び８９は、Ｎ極又はＳ極のいずれかを有するように構成される。磁石８９は、生物の外部に配置され得る。近位端１５は位置Ｐ１に配置されている。磁石８９と磁石８８との間に引力が生じることによって推進力が生み出される（図９Ｇ）。引力は、磁石８８ＡのＳ極と磁石８９のＮ極との間に生じる。この引力は、医療機器を位置Ｐ２へ移動させる。代替的に、磁石８８ＡのＳ極（又はＮ極）が磁石８９のＳ極（又はＮ極）と位置合わせされてよく、反発力が生じ、医療機器５を押すのに用いることができる。
【００６１】
代替的な実施形態では、図１０を参照すると、機器上の及び／又は周りの矢印Ｒの方向及び向き（例えば、矢印Ｒ２及びＲ３で示されるように回転又は角運動）の所定の位置にバルーン９０を膨張及び収縮させる構成を備えた体内で制御可能な医療機器５が示されている。バルーン９０は、圧力下で膨張するが、圧力が解放されたときに元の構成に戻ることができるエラストマー材料で作製され得る。バルーン９０は、流体及び／又はガスで満たされ得る。バルーン９０が満たされたときに、バルーンの体積が増加し、形状が変化する。例として、バルーン９０は、流体及び／又はガスで満たされたときに、形状が形態９５に変化し得る。流体及び／又はガスは、医療機器５の本体２０内に貯蔵され得る。代替的に、流体は、体から採取され得る（例えば、胃液）。代替的に、流体は、体から採取され（例えば、胃液）、機器内に貯蔵された化合物（例えば、重炭酸ナトリウム）と反応してガス（例えば、二酸化炭素）を生成し得る。次いで、このガスは、バルーン９０を満たし、膨張させるのに用いることができる。流体及び／又はガスの流れを異なるバルーンに誘導するために機器内にコントローラを配置することができる。バルーンのリズミカルな拡張及び収縮は推進を生み出すことができる。
【００６２】
代替的な実施形態では、図１Ｂ及び図１１を参照すると、体内で制御可能な医療機器５は、向き制御装置（例えば、安定翼３１Ａ、３１Ｂ）を装備し得る。向き制御装置（例えば、安定翼３１Ａ、３１Ｂ）は、本明細書で開示された推進システムのいずれとも適合性がある。向き制御装置（例えば、安定翼３１Ａ、３１Ｂ）は、内腔内の医療機器５の移動をガイドする一助となる。向き制御装置（例えば、安定翼３１Ａ、３１Ｂ）はさらに、安定及びガイダンスをさらに提供するためにフラップ１０５を有していてもよい。向き制御装置はまた、ジャイロスコープ３１Ｂであり得る。ジャイロスコープ３１Ｂは、安定性をもたらすため又は基準方向を維持するために用いられ得る。
【００６３】
図１２Ａ〜Ｇから図１４に示すように、本発明は一般に、体内で制御可能な医療機器５、より詳細には、体内医療機器を内腔１００内に留置するための留置装置及び方法に向けられる。特に、剛性のシャフト又は可撓性の導管を有する医療用途のためのスコープは、内腔内に入っている状態でスコープのプローブ部分の１つ以上の部分から留置するために、１つ以上の機器貯蔵コンパートメント、チャネル、作動装置、テザー、及び噴射ポートと共に構成される。図１２を参照すると、留置装置は、ＥＮＴオトスコープ１１５、鼻咽頭鏡１２０、腹腔鏡１２５、顎洞内視鏡１３０、コルポスコープ１３５、切除用内視鏡１４５、及び膀胱鏡１５０を含むがこれらに限定されない種々の医療用スコープ１１０と一体化されるように構成される。さらに、医療機器５は、スコープではなくチューブを通じて留置されてもよい。加えて、医療機器５は、カテーテルを介して血管の中に留置されてよく、又は外科的に配置されてよい（例えば、心臓手術後に）。医療機器５は、（例えば、骨髄にアクセスするために）適切なサイズの針を通じて留置されてよく、また、一般に、体内の任意の領域（例えば、筋、脂肪、及び組織）に又は皮膚上に留置されてよい。医療機器５は、創傷部位の皮膚上に留置されてよく、治療（例えば、ゼオライトなどの排出物凝固物質又は抗菌薬）を提供することができる。
【００６４】
図１３に示すように、体内で制御可能な医療機器５は、内視鏡１００の作業チャネル１５０を通じて留置することができる。作業チャネル１５０の端は、ドッキングステーション１５１（図１３Ｂ及び図１３Ｃ）を有し得る。ドッキングステーション１５１は、医療機器５を保持及び留置するために、クロー１５２（図１３Ｂ）又はばね１５３（図１３Ｃ）を使用することができる。さらに、図１４Ａ及び図１４Ｂを参照すると、この体内で制御可能な医療機器１００を内腔内に留置する方法は、機器を胃１５５に直接送達するためのスコープ１１０の使用をさらに含む。代替的に、スコープ１１０は、機器を様々な器官、例えば、膀胱に直接送達するのに用いられ得る。体内医療機器を内腔内に留置する方法は、口腔を通る消化、鼻、咽頭、喉頭、気管、気管支、及び肺を含むヒトの呼吸器系に導入するためのこのような機器の１つ以上のナノサイズバージョンの吸入をさらに含む。
【００６５】
図１５Ａ及び図１５Ｂに示すように、本発明は一般に、体内で制御可能な医療機器５、より詳細には、内腔内での体内で制御可能な医療機器を制御する及び通信するための制御及び通信システム及び方法に向けられる。特に、制御及び通信システムは、内腔内の所定の位置に対する、機器の位置及び向きを識別及び追跡し、機器を所定の位置に、所定の位置から、及び所定の位置の周りでガイドするべく機器推進及び配向システムを制御するように構成される。
【００６６】
図１Ｂと図１５Ａ及び図１５Ｂに示すように、制御ユニット５０は、外部コマンド及びモニタセンターを、医療機器１０内のコンピュータ化されたプロセスコントローラ５５（図１Ｂ）と接続し、推進及び配向システムと通信して体内の機器のリアルタイム位置情報に基づいてその動作を制御する、有線通信装置１６０（図１５Ａ）及び／又は無線通信装置１６５（図１５Ｂ）（例えば、送信器３５２及び受信器３５３）を含む。制御ユニット５０は、内腔内での体内で制御可能な医療機器の識別、追跡、及び制御を達成するべくコンピュータ化されたプロセスコントローラで動作可能なコンピュータ可読媒体上のソフトウェアアルゴリズムを含む。
【００６７】
制御ユニット３５０は、図１Ｂの要素符号３１５、３５２、及び３５３を参照して図示及び説明したものと同様に、内腔内での体内で制御可能な医療機器の位置を測位するように構成されたＧＰＳ、放射線放射源／放射線モニタリング装置、超音波装置、近距離無線通信装置、Ｗｉ−Ｆｉ装置、及びＢｌｕｅｔｏｏｔｈ装置を含む、追跡装置３５１、送信器３５２、及び受信器３５３を含む（図１Ｂ及び図１５参照）。
【００６８】
図１６Ａ及び図１６Ｂに示すように、本発明は一般に、体内医療機器のための電源システム１７５、より詳細には、体内で制御可能な医療機器及び体内で制御可能な医療機器に接続可能な補助装置内及びその周辺のサブコンポーネントの推進、制御、及び動作のための電力を提供する小型の電源及び電力貯蔵装置に向けられる（例えば、集積回路を有し、集積回路基板上に配置された、コンピュータチップ［体内で制御可能な医療機器は、ナビゲートする必要のある解剖学的構造、及びこれを送達するのに用いられる方法に応じて寸法設定され得る。例として、消化管内で動作する体内で制御可能な機器の全体寸法は、約２５ｍｍの直径及び約７５ｍｍの長さを有し得る。より好ましくは、機器は、約１５ｍｍの直径及び約５０ｍｍの長さを有し得る。最も好ましくは、直径は約１５ｍｍ未満であり、長さは約５０ｍｍ未満であり得る。スコープを用いて送達される体内で制御可能な機器の全体寸法は、約２０ｍｍの直径及び約７５ｍｍの長さを有し得る。より好ましくは、直径は約１５ｍｍであり、長さは約５０ｍｍであり得る。最も好ましくは、直径は１５ｍｍ未満であり、長さは５０ｍｍ未満であり得る。制御システム、電源システム、機器内貯蔵システム、イメージングシステム、治療システム、サンプル及びデータ収集システム、及び物質分与システムは、これらの寸法基準に適合するように寸法設定される。］）。特に、小型の電源は、バッテリ、燃料電池、電気化学反応器、圧電装置、内腔及び隣接する器官内の流体及びその組織から熱エネルギー及び／又は化学反応エネルギーを取得するエネルギーハーベスティング装置、熱反応器、熱吸収エネルギー変換装置、及び摩擦電気エネルギーハーベスティング装置を含む。バッテリは、アルカリ電池、原子力電池、鉛蓄電池、リチウムイオンバッテリ、マグネシウムイオンバッテリ、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、及び充電式アルカリ電池を含むがこれらに限定されない当該技術分野では公知の種類のいずれかを含み得る。電気化学反応器は、機器内で電気を生成するのに必要とされる化学物質を貯蔵し得る。代替的に、電気化学反応器は、体内にある流体を使用して、機器内に又は機器上に貯蔵された化学物質と反応させ、電気を生成し得る。圧電装置は、体自体の動き（例えば、蠕動）又は内腔内で移動する際の機器の動きのいずれかを取り込むことによって電気を生成し得る。熱吸収装置は、体温からエネルギーを取り込んで電気を生成し得る。摩擦電気エネルギーハーベスティング装置は、機器の本体が体の内腔内を通る際の摩擦接触で電気を発生させる。加えて、エネルギーは、コンデンサ、熱媒体、バッテリ、及び機械的拡張装置（例えば、ばね及びバルーン）を用いて機器によって貯蔵され得る。
【００６９】
加えて、図１７で見られるように、体内で制御可能な医療機器５は、体１９０の外部又は体１９０の内部からの誘導エネルギーの伝達によって直接電力を受け取ることができる。誘導エネルギー受信器１８０は、機器５の内部に存在することができる。誘導エネルギー送信器１８５は、体１９０の外部に存在することができる。代替的に、機器は、別の内部エネルギー貯蔵装置で機能し、誘導により再充電されてよく、十分な貯蔵電力が消費されたときに充電される。
【００７０】
代替的に、図１８で見られるように、１つの体内で制御可能な医療機器５を、第２の体内で制御可能な医療機器５に繋ぐことができる。テザー１９５が、第１の機器内の電源１７５から第２の機器の第２の電源１７５に電気を伝達することができる。第２の体内で制御可能な医療機器５は、体１９０の外部に存在してもよい。２つの機器は、恒久的に一緒に繋がれてよく、又はそれらは、電気の伝達が必要とされるときに繋がれてもよい。
【００７１】
図１９に示すように、本発明は一般に、機器内貯蔵システム２００、より詳細には、１つ以上の電源、エネルギー貯蔵装置、薬剤、イメージングシステム、コンピュータプロセッサコントローラ、通信送信器及び受信器、推進システム、治療送達装置（例えば、放射線源）、プロセス廃棄物、生検、血液及び組織サンプル、医療用及び外科用器具、流体、ガス、粉体、及び消耗品を収容するための小型のコンパートメントを内部に有する体内医療機器に向けられる。貯蔵コンパートメントは、壁、内部及び外部支持構造体、入口、出口、センサ（例えば、温度、圧力、及び化学センサ）、弁、ポンプ、及び入口／出口孔と共に構成される。機器内貯蔵システム２００は、神経遮断及び刺激薬及び装置を保持するのに用いられてよく、動脈壁からプラークを洗浄するためのデバイスを保持してよく、又は腸拘束バンドを保持及び留置してよい。
【００７２】
図２０Ａ、図２０Ｂ、及び図２１に示すように、本発明は一般に、体内で制御可能な医療機器の内部（図２０Ａ）又は遠隔（図２０Ｂ）に１つ以上のイメージングシステム２０５を有する体内で制御可能な医療機器に向けられる。イメージングシステムは、Ｘ線撮影法、核磁気共鳴画像法、医用超音波検査又は超音波、共焦点顕微鏡法、エラストグラフィ、光干渉断層撮影法、触覚イメージング、サーモグラフィ、及び医用デジタル写真を含む。一実施形態では、イメージングシステム２０５は、体内で制御可能な医療機器（図２０Ａ及び図２０Ｂ）の中で内腔３００を通って移動するように構成される。代替的な実施形態では、図２１Ａ及び図２１Ｂを参照すると、イメージングシステム２０５はさらに、内腔内にある体内で制御可能な医療機器から放出され、継続的な監視のために内腔内の所定の位置に配置されるように構成される。例として、図２１Ａを参照すると、医療機器５は、イメージングシステム２０５を装備し得る。医療機器５は、小腸を通って移動し、イメージングシステム２０５を、胆膵管膨大部又は胆膵管としても知られているファーター膨大部に隣接して配置することができる（図２１Ｂ）。次いで、医療機器５は、イメージングシステムなしで小腸を通って移動し続けることができる。イメージングシステム２０５は、画像を記憶するべく記憶媒体２０６と共に構成され得る。イメージングシステム２０５はさらに、内腔内の他の位置に、及び体（例えば、人体）内の他の場所及び器官に、及び体外に存在する１つ以上の受信器にリアルタイム画像を送信するべく送信デバイス２０７と共に構成され得る。
【００７３】
図２２Ａ、図２２Ｂ、及び図２２Ｃに示すように、本発明は一般に、体内で制御可能な医療機器の内部（図２２Ａ）又は遠隔（図２２Ｂ）に１つ以上の治療送達システム２１５を有する体内で制御可能な医療機器に向けられる。治療送達システム２１５は、光干渉断層法（ＯＣＴ）誘導レーザ機器、放射線放出源、化学療法展開装置、医薬品及び薬剤留置装置、アブレーション装置、及び光線力学的治療装置を含む。治療送達システム２１５は、体内で制御可能な医療機器の中で内腔を通って移動し、治療を提供するように構成される。治療送達システム２１５はさらに、内腔１００内にある機器から放出され、継続的な治療の送達のために内腔１００内の所定の位置に配置されるように構成され得る（図２２Ｃ）。治療送達システム２１５は、治療の時刻、持続時間、及び適用位置を記録するべく記憶媒体２１６と共に構成され得る。イメージングシステム２０５及び治療送達システム２１５はさらに、内腔内の他の位置に、及び体（例えば、人体）内の他の場所及び器官に、及び体外に存在する１つ以上の受信器にリアルタイム画像を送信するべく送信デバイス２１７と共に構成され得る。図２２Ａ及び図２２Ｂの医療機器５は、小腸を通って移動し、治療送達システム２１５を、胆膵管膨大部又は胆膵管としても知られているファーター膨大部に隣接して配置することができる（図２２Ｃ）。次いで、医療機器５は、イメージングシステムなしで小腸を通って移動し続けることができる。
【００７４】
図２３Ａ〜図２３Ｄに示すように、本発明は一般に、１つ以上のサンプル及びデータ収集システムを有する体内で制御可能な医療機器に向けられる。サンプル収集システムは、組織生検及び血液、骨、細胞、骨髄、血液、尿、ＤＮＡ、及び糞便サンプルを取得するように構成される。サンプル収集装置は、スネア２２０、鉗子２２５、及び針２３０を含む当該技術分野では公知の任意のものを含み得る。データ収集装置は、ｐＨプローブ、加速度計、圧力変換器、温度計、及び寸法測定システムを含み得る。サンプル及びデータ収集システムは、全血球計算、骨密度測定、酸性度検査、及び濁度検査などの局所検査を行うように構成される。サンプル及びデータ収集システムは、寸法、角度、速度、及び体積測定値を取得、記録、及び送信するように構成される。体内で制御可能な医療機器は、小型の針吸引装置２３０（図２３Ｃ）、及び吸込装置２３５（図２３Ｄ）を含む、検査を行う及びデータを得るための小型の装置を有する。寸法、角度、速度、及び体積測定値は、超音波システム及びレーザイメージングを含む、体内で制御可能な医療機器から留置される小型の装置によって取得される。
【００７５】
図２４に示すように、本発明は一般に、１つ以上の物質分与システムを有する体内で制御可能な医療機器に向けられる。物質分与システム２４０は、薬剤、液体、粉体、化学反応性薬剤、及び放射線放射源を含むペイロードを貯蔵及び分与し、分与動作の前後のペイロードの位置を記録及び追跡するための貯蔵コンパートメント２４５を装備する。物質分与システムは、アクチュエータ、ポンプ、圧縮機、ノズル、弁及び開口部を含む流量制御装置２５０、注入及び穿孔装置２５５、並びに線量測定及び記録装置２６０を含む。
【００７６】
本発明は一般に、体内で制御可能な医療機器を製造するための材料、特に、臨床的に不活性な、滅菌可能な、エラストマーの（例えば、収縮可能及び膨張可能な）、化学的に反応性の、化学的に不活性の、溶解可能な、折り畳み可能な、及び正確に所定の期間にわたって体液への暴露に耐える物理特性及び化学特性を有する、このような機器のための材料に向けられる。このような材料は、ポリマー、金属合金、形状記憶ポリマー、形状記憶金属合金、形状記憶セラミックス、複合材、シリコーン、熱可塑性ポリウレタンベースの材料、賦形剤、ゼオライト吸着剤、及びスチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）を含む。材料はさらに、紙、デンプンなどの生分解性材料、ゼラチン又はコラーゲンなどの生分解性材料を含み得る。
【００７７】
図２５に示すように、本発明は一般に、体内で制御可能な医療機器のインタラクティブなグループに向けられる。機器のインタラクティブなグループは、互いに及び／又は外部のコンピュータベースの制御システムと通信する２つ以上の機器５を含む。２つ以上の体内で制御可能な医療機器は、体内で制御可能な医療機器がグループとして一緒に動作して、意図された機能動作を達成し、そうでなければ内腔内に収まらないものよりも小さいサイズの個々の体内で制御可能な医療機器を使用できるように、電源、医療機器、貯蔵コンパートメント、及び補助装置などのコンポーネントを体内で制御可能な医療機器間で分担するべく互いに協働するように構成される。体内で制御可能な医療機器のインタラクティブなグループは、個々に留置された場合には意図された医療処置又は他の機能動作を行うのにそれほど効果的ではない複数の体内で制御可能な医療機器の群れとして一団となって動作するように構成される。体内で制御可能な医療機器のインタラクティブなグループは、内腔を通る、体内で制御可能な医療機器の推進を支援するべく、体内で制御可能な医療機器間に繋留装置２７０又は牽引装置（例えば、ウィンチ）を含む。加えて、体内医療機器は、機器間で無線通信２６５し得る。体内医療機器は、体１９０の外部に配置された受信器又はコントローラ２８０と通信し得る。体内医療機器５は、同じ室内にいる又は患者とは異なる場所にいるオペレータと通信し、該オペレータによって制御される、ドローンのように動作し得る。さらに、機器の群れを考えるときに、２つ以上の体内で制御可能な医療機器５が留置され得る。第１の体内医療機器５は、群れのグループを離れて、関心領域にナビゲートされ得る。この機器は、第１のタスクを行い、群れの中の他の機器に通信を返し、第１の機器５へナビゲートするべく第２の機器５に指示することができる。第２の機器５は、その特定の能力のために群れの中のいくつかの機器から選択され得る（例えば、第２の機器５は、追加のバッテリ、イメージングシステム、治療システム、サンプル及びデータ収集システム、及び／又は物質分与システムを有し得る）。第２の機器５は、能力を第１の機器５に伝達することができ、又は第２の機器５は、その特定の能力に関連したタスクを行うことができる。この群れからの機器のシリアル通信及び留置は、所望の手技が完了するまで続けることができる。
【００７８】
本発明は、体内で制御可能な医療機器５の動作をガイド及び通知する際に人工知能及び機械学習（以下、総称して「ＡＩ」と呼ぶ）を採用する。ＡＩは、体内で制御可能な医療機器５が診断決定を行う、治療を提供する、及び医師に病状を警告することを可能にするために採用される。
【００７９】
ＡＩは、体内で制御可能な医療機器５が生成する大量のデータをレビューするために採用される。その構成に応じて、前の図面で説明したように、機器５は、様々なイメージング技術、センサ技術、プローブ技術、及びサンプリング技術を含み得る。細胞レベルでのイメージングは、大量のデータを生成し、これは医師がリアルタイムで解析するには多すぎる。ＡＩは、機器５から送信されたデータの解析を可能にし、臨床関連の決定を容易にする。
【００８０】
図２６に示すように、ＡＩと共に使用される医療機器５は、医療システム１０００に包含される。医療システム１０００は、体内運搬用の医療機器５を含み、したがって、医療システム１０００の医療機器５は、患者の体内に留置され得る。医療システム１０００に用いられる医療機器５は、本明細書で説明及び例示した実施形態に係る任意の構成であると考えられるが、医療機器は、内部領域２０Ａを画定するホスト構造体３２０を有する。医療システム１０００の医療機器５は、カメラ、ｐＨプローブ、加速度計、圧力変換器、温度計、及び寸法測定システム、及び上記のいずれかの組み合わせなどの少なくとも１つのデータ収集システムを含む。図２６には示していないが、医療機器５は、サンプル収集システムも含むと考えられる。
【００８１】
医療システム１０００の医療機器５は、例えば通信装置（例えば、送信器３５２及び受信器３５３）などの少なくとも１つの通信手段と、処理装置２９０、例えば、体の外部の処理装置或いは体１９０又は医療機器５の内部の処理装置を含む。通信手段は、データ収集システムからのデータを外部の処理装置２９０に（例えば、無線通信接続などの通信経路２９０Ｃを介して）送信し、処理装置２９０は、医療機器５から送信されたデータを受信及び解析するように構成される。処理装置２９０は、医療機器５から受信したデータを解析し、ユーザに診断及び／又は治療の推奨を提供する命令のセット（「ＡＩ命令」、「ＡＩアルゴリズム」、及び／又は「ＡＩ技術」とも呼ばれる）を実施又は適用する。
【００８２】
医療システム１０００は、情報を格納し、医療機器５内に又は遠隔に配置されたコンピュータプロセッサ上にソフトウェアコードとしてプログラムされた機械学習及びＡＩアルゴリズムを使用して、患者の体内の重要な関連する所見の位置を簡潔で容易に見分けることができる実行可能なフォーマットで医師に示すように構成される。加えて、医療システム１０００に採用されるＡＩ命令によって提供される推奨は、より個別化された治療計画を提供するために患者自身の以前の病歴をオーバーレイすることができる。医療システム１０００に採用されるＡＩ技術は、患者のスキャン、診断、及び治療間の時間の短縮を助けることができる。医療システム１０００に採用されるＡＩ技術は、より迅速な治療オプションを提供し、患者が受ける手技の数を減らし、ヘルスケアシステムの全体的な経済的負担を減らすのに重要な役割を果たすことができる。医療システム１０００に採用されるＡＩ技術は、人間による診療では避けがたい誤診及び誤治療を減らすことができる。医療システム１０００に採用されるＡＩ技術は、より大きい患者個体群から有用な情報を抽出し、医師及び他の医療従事者が健康上のリスクの警告及び医療効果予測についてリアルタイムで推論を行うのを支援することができる。医療システム１０００に採用されるＡＩ技術はまた、適切な患者ケアをより良く知らせるために最新の医療情報と最良の診療を提供することによって医師を支援することができる。
【００８３】
医療システム１０００及び医療機器５は、患者の少なくとも１つの異常を診断又は治療する方法で用いられる。この方法は、本明細書で説明されるいずれかの実施形態に係る少なくとも１つの医療機器５を患者の内腔又は開口部に入れることを含む。医療機器５は、本明細書で説明されるように、医療分野では公知のように、患者の内腔又は開口部に入れられる。医療機器５が患者内に入れられると、患者についてのデータが医療機器で収集される。医療機器によって収集されるデータは、画像、ｐＨ、サイズなどを含むがこれらに限定されない前述のデータを含むことができる。データは、本明細書で説明されるセンサ及びデータ／サンプル収集システムによって収集される。この収集されたデータは、次いで、医療機器５から体１９０の外部の処理装置或いは体又は医療機器５の内部の処理装置などの処理装置２９０に送信される。前述のように、データは、医療機器５内の装置及び処理装置２９０を通じて、無線で又は配線接続を通じて送信される。処理装置２９０によって受信されると、外部処理装置に提供された又は外部処理装置上に格納された命令は、医療機器５から受信したデータに適用される。命令の適用によりデータが解析され、解析されたデータは、患者を診断又は治療するのに用いられる。
【００８４】
図２７は、体内で制御可能な医療機器５によって収集されたデータを用いて解析、診断及び治療決定を行うためのＡＩアルゴリズムを実装したステップのフローチャート２８５を示す。図２７に示すように、ステップ２８５Ａで、小型の体内で制御可能な医療機器５が、データ収集システム、例えばセンサ及びイメージングコンポーネントを用いて一連のデータを収集する。データは、画像、温度、ｐＨ、又は圧力を含み得る。リアルタイムで、ステップ２８５Ｂで、体内で制御可能な医療機器は、データを処理装置２９０（図２６及び図２８）に送信する。図２６及び図２８に示すように、処理装置２９０は、患者の体の外部にある（すなわち、外部処理装置である）。外部処理装置２９０は、医療機器５からデータを受信するように構成された任意のタイプの処理装置である。一実施形態では、図２６及び図２８の破線で示すように、外部処理装置２９０は、医療機器５と無線通信する。別の実施形態では、外部処理装置２９０は、医療機器に１つ以上の配線で接続される。外部処理装置２９０は、クラウドコンピュータ、ローカルコンピュータ端末、又は患者が携帯するデバイスである。一実施形態では、外部処理装置２９０は、ユーザ（例えば、医師、看護師、患者）に情報を表示するために１つ以上のグラフィカルユーザインターフェースに接続される。一実施形態では、外部処理装置２９０は、インターネット、サーバ、及び外部データベースのうちの少なくとも１つに接続される。１つよりも多い医療機器５が単一の外部処理装置２９０と通信することができ、１つよりも多い外部処理装置２９０が単一の医療機器５と通信できることが考えられる。
【００８５】
図２７をさらに参照すると、ステップ２８５Ｃで、処理装置２９０は、例えば少なくとも１つの通信手段３５３からの送信によって及び医療機器内に配置されたコンピュータプロセッサに格納されたＡＩアルゴリズムによって、医療機器５から及び医療機器５の外部のソース（例えば、別の医療機器、インターネット、体外に配置されたコンピュータ）からデータを受信し、ステップ２８５Ｄで、処理装置２９０は、医療機器５から受信したデータを、処理装置２９０上に格納されたマスターデータセットと比較する。マスターデータセットは、正常なサンプルと病的なサンプルとの両方の情報を有する。ステップ２８５Ｅ及び２８５Ｆで、医療機器５から受信したデータが、マスターデータセットの中の正常なサンプルの範囲外にあるとき、ＡＩアルゴリズムに係る命令が、データを異常としてマークし、該データを他の病的サンプルと比較して、医療機器５から受信したデータへのＡＩアルゴリズムの適用及びマスターデータセットとの比較に基づいて診断を行い、治療の次のステップを推奨する。
【００８６】
図２９で見られるように、画像を用いる例として、体内で制御可能な医療機器５は、医療機器５内に又は医療機器５上に設置されたカメラで画像２９５を撮る。画像２９５は、通信手段３５３を介して処理装置２９０に送信される。処理装置２９０で、ＡＩアルゴリズムは、図２７に示したフローチャート２８５に従って画像を処理する。画像２９５は、他の画像のデータベース３０５と比較される。画像２９５内の関心領域３００が、ＡＩアルゴリズムによって識別され、ＡＩアルゴリズムによって異常としてフラグを立てられる。関心領域３００は、処理装置２９０上に格納されたＡＩアルゴリズムによって結腸ポリープとして識別される。
【００８７】
診断に応じて、処理装置２９０は、アクション（すなわち、生検、追加のイメージングなど）を行うために、体内で制御可能な医療機器５に信号を送り返す。代替的に、処理装置２９０は、別の体内で制御可能な医療機器５が異常部位に留置又は招集されることを要求してよい。
【００８８】
本発明はまた、体内で制御可能な医療機器のための構成、特に、使い捨ての、崩壊可能な、及び選択的に折り畳み可能な、体内で制御可能な医療機器及び材料及びその構造に向けられる。体内で制御可能な医療機器は、例えば、それらを膨らませる及びしぼませることによって膨張及び収縮することができるエラストマー（例えば、ニトリル）などの材料で製造される。体内で制御可能な医療機器は、紙、デンプン、ゼラチン又はコラーゲンなどの生分解性材料、及び／又は合成天然ポリマーを含む、生分解性の、崩壊可能な、又は溶解可能な材料から製造される。折り畳み可能な体内で制御可能な医療機器は、内腔内で平らにされる、押し出される、引き伸ばされる、又は分解されるように構成される。したがって、体内で制御可能な医療機器は、分析、検査、又は将来の使用のために体内で制御可能な医療機器を回収する必要なしに、内腔内で又はそこからの排出を介して廃棄される。
【００８９】
本発明は、医療分野で、特に、薬剤及び治療の投与、医療機器の留置、イメージング、及び手術に用いるために、体内で制御可能な医療機器を用いる方法に向けられる。体内で制御可能な医療機器を用いる方法は、胃／腸管（例えば、結腸内視鏡検査）での用途、泌尿器科用途、肺、膀胱、鼻、及び生殖器系での用途、経尿道的膀胱腫瘍切除術（ＴＵＲＢＴ）の実施での用途、経尿道的前立腺切除術（ＴＵＲＰ）での用途、及び経直腸的前立腺超音波、生検、及び放射線治療での用途を含む。体内で制御可能な医療機器を用いる方法は、手技環境、手術／外科的手技、外来／外来患者手技、及びごく普通の日常生活での使用を含む。
【００９０】
本発明はその特定の実施形態を参照して開示及び説明されているが、他の変形及び修正がなされてもよく、以下の請求項は、本発明の真の範囲内の変形及び修正を包含することが意図されることに留意されたい。
【図１Ａ】
2021529585.tif 000003
【図１Ｂ】
2021529585.tif 000004
【図２】
2021529585.tif 000005
【図３】
2021529585.tif 000006
【図４】
2021529585.tif 000007
【図５】
2021529585.tif 000008
【図６】
2021529585.tif 000009
【図７】
2021529585.tif 000010
【図８】
2021529585.tif 000011
【図９Ａ】
2021529585.tif 000012
【図９Ｂ】
2021529585.tif 000013
【図９Ｃ】
2021529585.tif 000014
【図９Ｄ】
2021529585.tif 000015
【図９Ｅ】
2021529585.tif 000016
【図９Ｆ】
2021529585.tif 000017
【図９Ｇ】
2021529585.tif 000018
【図１０Ａ】
2021529585.tif 000019
【図１０Ｂ】
2021529585.tif 000020
【図１０Ｃ】
2021529585.tif 000021
【図１１】
2021529585.tif 000022
【図１２Ａ】
2021529585.tif 000023
【図１２Ｂ】
2021529585.tif 000024
【図１２Ｃ】
2021529585.tif 000025
【図１２Ｄ】
2021529585.tif 000026
【図１２Ｅ】
2021529585.tif 000027
【図１２Ｆ】
2021529585.tif 000028
【図１２Ｇ】
2021529585.tif 000029
【図１３Ａ】
2021529585.tif 000030
【図１３Ｂ】
2021529585.tif 000031
【図１３Ｃ】
2021529585.tif 000032
【図１４Ａ】
2021529585.tif 000033
【図１４Ｂ】
2021529585.tif 000034
【図１５Ａ】
2021529585.tif 000035
【図１５Ｂ】
2021529585.tif 000036
【図１６Ａ】
2021529585.tif 000037
【図１６Ｂ】
2021529585.tif 000038
【図１７】
2021529585.tif 000039
【図１８】
2021529585.tif 000040
【図１９】
2021529585.tif 000041
【図２０Ａ】
2021529585.tif 000042
【図２０Ｂ】
2021529585.tif 000043
【図２１Ａ】
2021529585.tif 000044
【図２１Ｂ】
2021529585.tif 000045
【図２２Ａ】
2021529585.tif 000046
【図２２Ｂ】
2021529585.tif 000047
【図２２Ｃ】
2021529585.tif 000048
【図２３Ａ】
2021529585.tif 000049
【図２３Ｂ】
2021529585.tif 000050
【図２３Ｃ】
2021529585.tif 000051
【図２３Ｄ】
2021529585.tif 000052
【図２４】
2021529585.tif 000053
【図２５】
2021529585.tif 000054
【図２６】
2021529585.tif 000055
【図２７】
2021529585.tif 000056
【図２８】
2021529585.tif 000057
【図２９】
2021529585.tif 000058
【手続補正書】
【提出日】令和3年3月11日(2021.3.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
体内運搬用の医療機器（５）であって、
内部領域（２０Ａ）を画定するホスト構造体（３２０）と、
前記ホスト構造体（３２０）に接続される少なくとも１つの推進システム（３０Ａ、３０Ｂ）と、
前記ホスト構造体（３２０）と前記少なくとも１つの推進システム（３０Ａ、３０Ｂ）は、生きている生物の内腔（３００）に収まるように適合されたサイズの周囲境界（３２３）をなすように構成可能であり、
前記少なくとも１つの推進システム（３０Ａ、３０Ｂ）と通信する少なくとも１つの電源（４０Ａ、４０Ｂ）と、
前記少なくとも１つの推進システム（３０Ａ、３０Ｂ）及び前記電源（４０Ａ、４０Ｂ）と通信する制御ユニット（３５０）と、
を備え、前記制御ユニット（３５０）は、前記ホスト構造体（３２０）と前記少なくとも１つの推進システム（３０Ａ、３０Ｂ）が内腔（３００）内で自己操作可能であるように前記ホスト構造体（３２０）と前記少なくとも１つの推進システム（３０Ａ、３０Ｂ）を内腔（３００）内で移動させるべく前記少なくとも１つの推進システム（３０Ａ、３０Ｂ）を制御するように構成されたコンピュータプロセスコントローラ（３５５）を有する、
医療機器（５）。
【請求項２】
前記推進システム（３０Ａ、３０Ｂ）が、
前記ホスト構造体（３２０）と通信するスプロケット駆動のトラック構造体、
前記ホスト構造体（３２０）から噴射される流体ジェットストリーム、
前記ホスト構造体（３２０）から延びる複数の関節触手、
前記ホスト構造体（３２０）の外面上に形成されたスクリュードライブ、
前記ホスト構造体（３２０）と通信するプル装置及びプッシュ装置のうちの少なくとも１つ、及び
バルーンを膨張及び収縮させる構成、
のうちの少なくとも１つを備え、前記バルーンは、
前記ホスト構造体（３２０）上の所定の位置にある、及び
前記ホスト構造体（３２０）の周りの所定の位置にある、
のうちの少なくとも１つである、請求項１に記載の医療機器（５）。
【請求項３】
前記少なくとも１つの推進システム（３０Ａ、３０Ｂ）が、内腔（３００）内の医療機器（５）の向きを制御するように構成された向き制御装置（３１Ａ、３１Ｂ）を備える、請求項１に記載の医療機器（５）。
【請求項４】
前記向き制御装置（３１Ａ、３１Ｂ）及び前記少なくとも１つの推進システムのうちの少なくとも１つが、安定翼、フリッパ、アンカー、ブレース、支持体、クランプ、及びジャイロスコープ、バラストシステムのうちの少なくとも１つを備える、請求項３に記載の医療機器（５）。
【請求項５】
テザー、医療用スコープ、及び第２の医療機器のうちの少なくとも１つを受け入れるためのドッキングステーションをさらに備える、請求項１に記載の医療機器（５）。
【請求項６】
前記医療用スコープが、ＥＮＴオトスコープ、鼻咽頭鏡、腹腔鏡、顎洞内視鏡、コルポスコープ、切除用内視鏡、及び膀胱鏡のうちの少なくとも１つである、請求項５に記載の医療機器（５）。
【請求項７】
前記ドッキングステーションが、テザー、保持装置、解放装置、発射装置、プッシュ装置、及びプル装置のうちの少なくとも１つを含む、請求項５に記載の医療機器（５）。
【請求項８】
内腔（３００）内の医療機器（５）を追跡及びガイドするために制御ユニット（３５０）と通信する追跡装置（３５１）、信号送信器（３５２）、及び信号受信器（３５３）のうちの少なくとも１つをさらに備える、請求項１に記載の医療機器（５）。
【請求項９】
前記少なくとも１つの電源（３０Ａ、３０Ｂ）が、小型バッテリ、燃料電池、電気化学反応器、圧電装置、内腔及び隣接する器官内の流体及びその組織から熱エネルギー及び／又は化学反応エネルギーを取得するエネルギーハーベスティング装置、熱反応器、熱吸収エネルギー変換装置、及び摩擦電気エネルギーハーベスティング装置のうちの少なくとも１つを備える、請求項１に記載の医療機器（５）。
【請求項１０】
前記ホスト構造体（３２０）が、１つ以上の電源、エネルギー貯蔵装置、薬剤、イメージングシステム、コンピュータプロセッサコントローラ、通信送信器及び受信器、推進システム、治療送達装置（例えば、放射線源）、プロセス廃棄物、生検、血液及び組織サンプル、医療用及び外科用器具、流体、ガス、粉体、及び消耗品を収容するための小型のコンパートメントを備える少なくとも１つの貯蔵システムを備える、請求項１に記載の医療機器（５）。
【請求項１１】
前記ホスト構造体（３２０）が、臨床的に不活性な材料、滅菌可能な材料、エラストマー材料、化学反応性の材料、化学的に不活性な材料、崩壊可能な材料、溶解可能な材料、折り畳み可能な材料、及び所定の時間にわたって体液への暴露に耐える物理特性及び化学特性を有する材料のうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載の医療機器（５）。
【請求項１２】
前記ホスト構造体（３２０）が少なくとも１つのイメージングシステムを備え、前記少なくとも１つのイメージングシステムは、Ｘ線撮影法、核磁気共鳴画像法、医用超音波検査法又は超音波、共焦点顕微鏡法、エラストグラフィ、光干渉断層撮影法、触覚イメージング、サーモグラフィ、及び医用デジタル写真からなる群から選択される、請求項１に記載の医療機器（５）。
【請求項１３】
前記少なくとも１つのイメージングシステムが、医療機器（５）の中で内腔（３００）を通って移動するように構成される、請求項１２に記載の医療機器（５）。
【請求項１４】
前記少なくとも１つのイメージングシステムが、内腔（３００）内にある医療機器（５）から放出され、継続的な監視のために内腔（３００）内の所定の位置に配置されるように構成される、請求項１２に記載の医療機器（５）。
【請求項１５】
前記ホスト構造体（３２０）が少なくとも１つの治療送達システムを備え、前記少なくとも１つの治療送達システムは、光干渉断層撮影法（ＯＣＴ）誘導レーザ機器、放射線放出源、化学療法展開装置、医薬品及び薬剤留置装置、及び光線力学的治療装置からなる群から選択される、請求項１に記載の医療機器（５）。
【請求項１６】
前記少なくとも１つの治療送達システムが、医療機器（５）の中で内腔（３００）を通って移動し、治療を提供するように構成される、請求項１５に記載の医療機器（５）。
【請求項１７】
前記少なくとも１つの治療送達システムは、内腔（３００）内にある医療機器（５）から放出され、継続的な治療の送達のために内腔（３００）内の所定の位置に配置されるように構成される、請求項１５に記載の医療機器（５）。
【請求項１８】
前記少なくとも１つの治療送達システムが、治療の記録時刻、持続時間、及び適用位置のうちの少なくとも１つを記録するように構成された記憶媒体と共に構成される、請求項１５に記載の医療機器（５）。
【請求項１９】
前記ホスト構造体（３２０）が、サンプル収集システム及びデータ収集システムのうちの少なくとも１つを備える、請求項１に記載の医療機器（５）。
【請求項２０】
前記サンプル収集システムが、組織生検及び血液、骨、細胞、骨髄、血液、尿、ＤＮＡ、及び糞便サンプルのうちの少なくとも１つを取得するように構成される、請求項１９に記載の医療機器（５）。
【請求項２１】
前記データ収集装置が、ｐＨプローブ、加速度計、圧力変換器、温度計、及び寸法測定システムのうちの少なくとも１つを含む、請求項１９に記載の医療機器（５）。
【請求項２２】
前記ホスト構造体（３２０）が、ペイロード（２４０Ｐ）の貯蔵及び分与のうちの少なくとも１つを行うように構成された少なくとも１つの貯蔵コンパートメント（２４０Ａ）を装備した少なくとも１つの物質分与システム（２４０）を備え、前記ペイロードは、薬剤、液体、粉体、化学反応性薬剤、及び放射線放射源のうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載の医療機器（５）。
【請求項２３】
前記少なくとも１つの物質分与システムが、アクチュエータ、ポンプ（２４０Ｑ）、圧縮機、ノズル、流量制御装置、注入装置、穿孔装置、線量測定装置、及び記録装置のうちの少なくとも１つを備える、請求項２２に記載の医療機器（５）。
【請求項２４】
前記少なくとも２つの医療機器のインタラクティブなグループが、外部のコンピュータベースの制御システムのうちの少なくとも１つと及び互いに通信し、少なくとも１つの所定のミッションを行うべく互いに協働するように構成される、請求項１〜２３のいずれか一項に記載の少なくとも２つの医療機器（５）のインタラクティブなグループ。
【請求項２５】
少なくとも１つのリポジトリ（５５５）と通信する複数の医療機器（５）であって、前記リポジトリが、ヒートシンク、化学反応器、及び貯蔵容器のうちの少なくとも１つを含み、前記複数の医療機器のうちの少なくとも１つが、冷却システム及び物質噴射システムのうちの少なくとも１つを含み、少なくとも１つのリポジトリが、体内及び体外のうちの少なくとも１つに配置される、複数の医療機器（５）。
【請求項２６】
医療機器（５）から受信したデータに対してデータ解析を行うように構成され、前記データ解析が、機械学習及び人工知能のうちの少なくとも１つを含む、請求項１〜２５のいずれか一項に記載の医療機器を備える医療システム（１０００）。
【請求項２７】
医療システム（１０００）であって、
体内運搬用の少なくとも１つの医療機器（５）と、
前記医療機器（５）は、内部領域（２０Ａ）を画定するホスト構造体（３２０）と、少なくとも１つのデータ収集システムと、前記少なくとも１つのデータ収集システムからのデータを送受信するための少なくとも１つの通信手段（３５２、３５３）とを備え、前記医療機器（５）は、生きている生物の内腔（３００）に収まるように適合されたサイズの周囲境界（３２３）をなすように構成可能であり、
少なくとも１つの通信手段（３５２、３５３）から送信されたデータを受信するように構成され、医療機器（５）から受信したデータに対してデータ解析を行うように構成された、外部処理装置（２９０）と、
を備える医療システム。
【請求項２８】
前記少なくとも１つのデータ収集システムからのデータが、画像、ｐＨ値、温度、位置、力、圧力、寸法、時間、及び上記の組み合わせからなる群から選択される、請求項２７に記載の医療システム。
【請求項２９】
前記画像が、白色光、染料を使用したコントラスト強調、光学的方法、電子的方法、狭帯域光観察、自動蛍光、共焦点レーザ顕微鏡法、光干渉断層撮影法、蛍光、反射分光法、標的イメージング、及びマルチモーダルイメージングのうちの１つによって得られる、請求項２８に記載の医療システム。
【請求項３０】
前記外部処理装置が、ローカルコンピュータ端末、クラウドコンピュータ端末、及びポータブルデバイスからなる群から選択される、請求項２７〜請求項２９のいずれか一項に記載の医療システム。
【請求項３１】
前記外部処理装置によって行われるデータ解析が、
異常なパターン及び奇形についてのデータのレビューと、
医療機器から受信したデータを外部処理装置と通信するデータベースに格納されたデータと比較するための前記データへの命令の適用と、
を含む、請求項２７〜請求項３０のいずれか一項に記載の医療システム。
【請求項３２】
前記異常なパターン及び奇形についてのデータのレビューが、全体的な形状、モルフォロジー、細胞の形状、サイズ、核の形状、核のサイズ及び数、クロマチンの構造、散乱特性、ｐＨレベル、温度レベル、圧力、及び触覚レベルのうちの少なくとも１つの解析を含む、請求項３１に記載の医療システム。
【請求項３３】
前記データ解析が、腫瘍性病変、潰瘍、及びポリープなどの異常の可能性を提供する、請求項２７〜請求項３１のいずれか一項に記載の医療システム。
【請求項３４】
前記データ解析が、次のステップに関する推奨を提供する、請求項２７〜請求項３１のいずれか一項に記載の医療システム。
【請求項３５】
前記次のステップを前記医療機器によって行うことができる、請求項３４に記載の医療システム。
【国際調査報告】
2021529585.tif 000059
2021529585.tif 000060
2021529585.tif 000061