(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
患者が飲み込んだ錠剤送信器の位置を特定するためのシステムであって、
飲み込み可能な錠剤送信器を含み、該飲み込み可能な錠剤送信器は、
回路基板と、
前記回路基板に電気的に結合された第１の送信要素であって、前記第１の送信要素は、第１の信号を送信するよう構成され、前記第１の送信要素は、前記錠剤送信器の縦軸に実質的に垂直な第１の信号の第１の送信軸を有している前記第１の送信要素と、
前記回路基板に電気的に結合された第２の送信要素であって、前記第２の送信要素は、第２の信号を送信するよう構成され、前記第２の送信要素は、前記錠剤送信器の前記縦軸に実質的に垂直でかつ前記第１の送信要素の前記第１の軸に実質的に垂直な第２の信号の第２の送信軸を有している前記第２の送信要素と、
前記回路基板に電気的に結合された第３の送信要素であって、前記第３の送信要素は、第３の信号を送信するよう構成され、前記第３の送信要素は、前記錠剤送信器の前記縦軸に実質的に平行な第３の信号の第３の送信軸を有している前記第３の送信要素と、
電池と、
を含み、
前記第１の送信要素、前記第２の送信要素、および前記第３の送信要素は、前記電池内の金属との干渉を最小にするように回路基板に対して配置され、前記第１の送信要素および前記第２の送信要素は前記電池の本体と交差しない軸で送信するように配置され、前記第３の送信要素は、前記電池に対して前記第１の送信要素および前記第２の送信要素よりも遠い前記回路基板上の位置に配置されることを特徴とするシステム。
【請求項２】
前記回路基板の縦軸は、前記錠剤送信器の前記縦軸に実質的に平行である、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記第３の送信要素は、前記回路基板に対して前記第１の送信要素の反対側に配置され
ている、請求項１又は２に記載のシステム。
【請求項４】
前記第３の送信要素は、前記回路基板の第２の表面の反対側の、前記回路基板の第１の表面に配置されており、前記第２の表面は前記第１及び第２の送信要素を含む、請求項１又は２に記載のシステム。
【請求項５】
前記第３の送信要素は、前記回路基板に対して前記第２の送信要素の反対側に配置されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
複数の回路要素であって、前記複数の回路要素が前記第１の軸又は前記第２の軸の少なくとも１つと交差しないように前記回路基板上に配置された前記複数の回路要素を更に含む、請求項１又は２に記載のシステム。
【請求項７】
前記回路要素は、前記第１及び第２の送信要素を電気的に結合する前記回路基板の一表面の反対側の、前記回路基板の表面上に配置されている、請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
前記電池の軸は、前記回路基板に実質的に垂直である、請求項１又は２に記載のシステム。
【請求項９】
前記第１、第２、又は第３の送信要素の少なくとも１つから送信された信号を受信するように構成された複数の受信器を更に含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
前記複数の受信器は平坦なコイルを含む、請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記受信した信号に基づいて前記錠剤送信器の位置を計算するように構成された患者モニターを更に含む、請求項９に記載のシステム。
【請求項１２】
前記第１、第２、及び第３の送信要素の動作の時間周期を設定するように構成されたタイミングモジュールを更に含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記第１、第２、及び第３の送信要素の各々の動作周波数を選択するように構成された制御モジュールを更に含む、請求項１に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願
本出願は、"ＮＥＡＲＬＹ  ＩＳＯＴＲＯＰＩＣ  ＤＩＰＯＬＥ  ＡＮＴＥＮＮＡ"の名称で２０１３年１０月２２日付け出願の米国仮出願第６１／８９４，２４２号の非仮出願として３５Ｕ．Ｓ．Ｃ§１１９（ｅ）に基づき優先権を主張する。本出願はまた、"ＳＹＳＴＥＭ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤＳ  ＦＯＲ  ＬＯＣＡＴＩＮＧ  ＲＥＬＡＴＩＶＥ  ＰＯＳＩＴＩＯＮＳ  ＯＦ  ＭＵＬＴＩＰＬＥ  ＰＡＴＩＥＮＴ  ＡＮＴＥＮＮＡＳ"の名称で２０１３年８月１６日付け出願の米国出願第１３／９６９，４２３号、及び"ＳＹＳＴＥＭ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤＳ  ＦＯＲ  ＬＯＣＡＴＩＮＧ  Ａ  ＲＡＤＩＯＦＲＥＱＵＥＮＣＹ  ＴＲＡＮＳＣＥＩＶＥＲ  ＩＮ  ＴＨＥ  ＨＵＭＡＮ  ＢＯＤＹ"の名称で２０１３年８月１６日付け出願の米国出願第１３／９６９，４３５号に関連している。上記出願の各開示の全体をここに援用する。
【背景技術】
【０００２】
人の消化管を通る食物の移動は、様々な理由により妨げられるか或いは遅められる。しばしば、痛みはほとんど無いかまったく無いが、状態が特定されず迅速な処置がされないならば、死に至ることもある。胃腸（ＧＩ）の運動障害の原因は、腸絞扼、神経障害、憩室炎、対麻痺、糖尿病性胃不全麻痺、化学療法、精神状態、及び薬物間相互作用を含めて、数多い。新生児から年配者に至る範囲で或る年齢又は全ての年齢の人々が影響され得る。
【発明の概要】
【０００３】
本開示をまとめる目的で、特定の態様、利点及び新規な特徴をここに記載した。必ずしもこれら全ての利点がここに開示された特定の実施形態に従って達成できるとは限らないことに留意されたい。よって、ここに開示された実施形態は、必ずしも他の利点を達成することなく、ここに教示又は示唆された１つの利点又は１群の利点を達成又は最適化する方法で具体化又は実行できる。
【０００４】
特定の実施形態では、患者が飲み込んだ錠剤送信器の位置を特定するためのシステムは、錠剤送信器を含むことができる。錠剤送信器は、回路基板を更に含むことができる。幾つかの実施形態では、錠剤送信器は、回路基板に電気的に結合された第１の送信要素を含むことができる。錠剤送信器の縦軸に実質的に垂直な第１の軸を有する第１の送信要素は、第１の信号を送信できる。錠剤送信器は、回路基板に電気的に結合された第２の送信要素を更に含むことができる。錠剤送信器の縦軸に実質的に垂直でかつ第１の送信要素の第１の軸に実質的に垂直な第２の軸を有する第２の送信要素は、第２の信号を送信できる。幾つかの実施形態では、錠剤送信器は、回路基板に電気的に結合された第３の送信要素を含むことができる。錠剤送信器の縦軸に実質的に平行な第３の軸を有する第３の送信要素は、第３の信号を送信できる。
【０００５】
前の段落のシステムは、以下の特徴、すなわち、回路基板の縦軸は錠剤の縦軸に実質的に平行であること、前記第３の送信要素は、回路基板に対して前記第１の送信要素の反対側に配置されていること、前記第３の送信要素は、回路基板の第２の表面の反対側の、回路基板の第１の表面上に配置されており、第２の表面が前記第１及び第２の送信要素を含んでいること、前記第３の送信要素は、回路基板に対して前記第２の送信要素の反対側に配置されていること、複数の回路要素であって、該複数の回路要素が第１の軸又は第２の軸の少なくとも一方とは交差しないように、回路基板上に配置された前記複数の回路要素を更に含むこと、回路要素は、前記第１及び第２の送信要素を電気的に結合する回路基板の一表面の反対側の、回路基板の表面上に配置されていること、電池を含み、電池の軸が回路基板に実質的に垂直であること、電池は、第１の軸又は第２の軸の少なくとも一方とは交差しないこと、第１、第２、又は第３の送信要素の少なくとも１つから送信された信号を受信するように構成された複数の受信器を更に含むこと、複数の受信器が平坦なコイルを含むこと、受信した信号に基づいて錠剤の位置を計算するように構成された患者モニターを更に含むこと、前記第１、第２、及び第３の送信要素の動作の時間周期を設定するように構成されたタイミングモジュールを更に含むこと、並びに第１、第２、及び第３の送信要素の各々の動作周波数を選択するように構成された制御モジュールを更に含むことの任意のサブコンビネーションを有することができる。
【０００６】
また、幾つかの実施形態では、患者が飲み込んだ錠剤送信器の位置を特定するためのシステムは錠剤を含むことができる。錠剤は、第１の軸の方向に第１の周波数で第１の信号を送信できる第１の送信要素を含むことができる。錠剤は、第１の軸に実質的に垂直な第２の軸の方向に第１の周波数とは異なる第２の周波数で第２の信号を送信できる第２の送信要素を更に含むことができる。幾つかの実施形態では、錠剤は、前記第１及び前記第２の軸に実質的に垂直な第３の軸の方向に前記第１及び第２の周波数とは異なる第３の周波数で第３の信号を送信できる第３の送信要素を含むことができる。
【０００７】
前の段落のシステムは、以下の特徴、すなわち、電池を更に含み、電池が第１の軸又は第２の軸の少なくとも一方とは交差しないこと、前記第１、第２、及び第３の周波数を選択するように構成された回路を更に含むこと、第１の送信要素に電気的に結合された第４の送信要素、第２の送信要素に結合された第５の送信要素、第３の送信要素に結合された第６の送信要素、第１、第２、又は第３の送信要素の少なくとも１つから送信された信号を受信するように構成された複数の受信器を更に含むこと、並びに受信した信号に基づいて錠剤の位置を計算するように構成された患者モニターを更に含むことの任意のサブコンビネーションを有することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
図面全体を通して、参照符号が付された要素間の対応を示すために参照番号が再使用される。図面は、ここに記載された特徴の実施形態を説明するために提示されており、その範囲を限定するものではない。
【０００９】
【図１Ａ】図１Ａは、本開示の実施形態に係る送信器監視システムを示すブロック図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、本開示の実施形態に係る送信器監視システムを示すブロック図である。
【００１０】
【図２Ａ】図２Ａは、本開示の実施形態に係る送信器錠剤を示すブロック図である。
【００１１】
【図２Ｂ】図２Ｂは、本開示の実施形態に係る錠剤送信器の断面図を示す。
【００１２】
【図２Ｃ】図２Ｃは、単一電流ループの送信要素から放射している磁気双極子場の例を示す。
【００１３】
【図３】図３は、略等方性の時間平均場を生成するための複数の送信要素の構成例を示す。
【００１４】
【図４Ａ】図４Ａは、複数の送信要素を含む錠剤４００の実施形態の正面図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、複数の送信要素を含む錠剤４００の実施形態の端面図である。
【００１５】
【図５】図５は、錠剤内に含まれ得る送信要素の他の構成例を示す。
【００１６】
【図６Ａ】図６Ａ−Ｄは、ボビン設計を用いた１軸当り複数送信要素の構造の実施形態を示す。
【図６Ｂ】図６Ａ−Ｄは、ボビン設計を用いた１軸当り複数送信要素の構造の実施形態を示す。
【図６Ｃ】図６Ａ−Ｄは、ボビン設計を用いた１軸当り複数送信要素の構造の実施形態を示す。
【図６Ｄ】図６Ａ−Ｄは、ボビン設計を用いた１軸当り複数送信要素の構造の実施形態を示す。
【００１７】
【図７Ａ】図７Ａ−Ｂは、ペグ設計を用いた１軸当り複数送信要素の構造７００の実施形態を示す。
【図７Ｂ】図７Ａ−Ｂは、ペグ設計を用いた１軸当り複数送信要素の構造７００の実施形態を示す。
【００１８】
【図８Ａ】図８Ａは１軸当り複数送信要素の構造を作り出すために用いることができるスパイラル面板の実施形態を示す。
【００１９】
【図８Ｂ】図８Ｂは、面板の両面にスパイラルを含むスパイラル面板の別の実施形態を示す。
【００２０】
【図９Ａ】図９Ａ−Ｂは、ノッチ設計を用いた１軸当り複数送信要素の構造９００の実施形態を示す。
【図９Ｂ】図９Ａ−Ｂは、ノッチ設計を用いた１軸当り複数送信要素の構造９００の実施形態を示す。
【００２１】
【図１０】図１０は、錠剤コーティングの内周の周囲に巻き付けられた電線コイル１００２、１００４、及び１００６を含む錠剤１０００の実施形態を示す。
【００２２】
【図１１】図１１は、複数の送信要素１１０８から磁場を生成するための１以上のモジュールを含むシステム１１００の実施形態のブロック図である。
【００２３】
【図１２】図１２は、錠剤送信器の位置を計算するための手順の実施形態を示す。
【００２４】
【図１３】図１３は、三送信要素構造のモデルから送信される磁場のモデルを示す。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、添付図面に関して種々の実施形態を説明する。これらの実施形態は単なる例として図示及び説明されており、限定として意図されていない。
Ｉ．イントロダクション
【００２６】
過去１０年間、胃腸（「ＧＩ」）管は、人の健康と病気の多くの側面におけるその重要性の刺激的な発見により、強烈な科学的かつ公衆の興味ある分野となってきた。しかしながら、多くの胃腸疾患の病態生理学を理解することは、患者への低ストレス、迅速で効果的な診断データ、及び一般的な採用を可能にする使用し易さを提供する技術的手段を用いて主要なＧＩ機能を調査する能力が不十分なため、妨げられている。
【００２７】
ＧＩ運動性及び一般的なＧＩ管機能を測定する、十分効果的で実現が簡単で安価な監視システムを提供することは有益であろう。ここに記載されたシステムの特定の実施形態は、このような利点の幾つか又はすべてを提供でき、既存の監視ソリューションの不足を解消でき、様々な健康管理の用途に適用でき、他の多くのＧＩ疾患及び状態の治療、研究及び監視に適応性がありかつ拡張可能である。
【００２８】
ここに記載されたシステム及び方法の実施形態は、口、食道、胃、大腸及び小腸、結腸、並びに直腸、又はそれらの任意の下位区分を含めて、人のＧＩ管又は消化器系を通る、飲み込まれた１以上の錠剤トランスデューサの移動を監視するように設計されている。これらのシステム及び方法は、最終的に除去されるまでＧＩ管を通って移動する際に１つの錠剤又は複数の錠剤の移動を正確に追跡及び記録することができるハードウェア及び／又はソフトウェアを含むことができる。アンテナを含み得る外部のセンサーシステムは、ＧＩ管を通る錠剤（複数可）の位置及び／又は流速の追跡を可能にする。アンテナは、錠剤の位置を示す信号をプロセッサに与えることができ、該プロセッサは、錠剤位置、流速、運動性、又は錠剤（複数可）に関係する他の様々な測定値のいずれかを決定するために信号処理を実行することができる。プロセッサは、外科医などの臨床医、看護師、又は他の介護者などに提示するために、これらの測定値及び情報を表示装置（プロセッサの手元にあるか、又はネットワークを介して、携帯電話又は携帯情報端末（ＰＤＡ）など）に提供することができる。
【００２９】
例えば、幾つかの実施形態では、ここに記載されたシステム及び方法は、近距離通信を用いて、患者が飲み込んだ錠剤などの放射送信器の位置を特定する。システムは、トリガーされて作動し、振幅シフトキーイング波形（又は他のタイプの波形）を、大よそ知られた位置にて患者に取り付けられ、結合され、又は近くにある１セットのアンテナに送信できる。送信器により放出された磁場は、例えば、相互インダクタンスの原理を用いて受信アンテナにより測定することができる。受信アンテナは、高い感度と高いＱのために放射送信器の周波数に明確に同調させてもよい。アンテナ間の差分位相及び／又は時間シフトは、送信器の位置及び随意に身体座標に対するその配置方向を見出すのに十分な情報を含むことができる。また、受信信号の振幅はまた、錠剤の位置及び／又は配置方向を計算するために使用してもよい。システムは、送信器の位置及び／又は配置方向を表示することができ、随意に、臨床医の診断を助けるために、錠剤の移動、流れ、又は他の特徴についての他の情報を提供してもよい。
【００３０】
加えて、幾つかの実施形態では、錠剤はまた、データを出力する１以上の追加のセンサーを含んでもよく、プロセッサによる処理のために錠剤が該データを受信アンテナに送信できる。このようなセンサーの例として、圧力センサー、ｐＨセンサー、温度センサー、カメラ（複数可）、塩分センサー、などが挙げられる。しかしながら、別の実施形態では、錠剤のサイズを小さくするために、これらのセンサーの少なくとも幾つかが除外され、それにより錠剤を小さくかつコンパクトにできる。その小さくかつコンパクトな形状ゆえに、錠剤は、食物の微片と同様に移動することができ、よって、現在のより大きな錠剤送信器よりも患者の消化活動をより正確に表すことができる。また、様々なサイズの食物微片と同様に振る舞う様々なサイズの錠剤送信器が、患者によって飲み込まれ、プロセッサにより分析され、臨床医に提示する消化活動のより包括的な見方を提供することができる。
【００３１】
よって、ここに記載されたシステム及び方法は、簡単、低コスト、リアルタイム、及び非侵襲的な方法で監視することが不可能でないならば、閉塞、逆流、還流、蠕動、又は患者の健康に危険であり且つ現在のところ難しい他のＧＩ状態を特定する能力を臨床医に与えることができる。よって、ここに記載されたシステム及び方法は、限定するものではないが、クローン病、腸絞扼、ニューロパシー、憩室炎、対麻痺に関連する状態、糖尿病性胃不全麻痺、機能性消化不良、過敏性腸症候群、心窩部痛症候群、並びにポスト感染及び突発性胃不全麻痺を含めて、多くの病気及び状態の診断及び／又は治療を容易にすることができる。また、ここに記載されたシステム及び方法は、甲状腺機能低下症／甲状腺機能亢進症、下垂体及び副甲状腺疾患、並びにアジソン病などの内分泌疾患を有する患者の治療を容易にすることができる。
【００３２】
また、幾つかの実施形態では、錠剤送信器は、電磁場を受信アンテナに向けて送信するための複数の送信要素を含むことができる。ここに記載された複数の送信要素を含んだ錠剤送信器の実施形態は、全体がここで援用される出願第１３／９６９，４３５号に記載されたシステム及び方法と共に使用して、錠剤送信器の位置を計算することができる。複数の送信要素は、幾つかの実施形態では、ＧＩ管を通過する際に錠剤の追跡を改善するために有効である。
ＩＩ．送信器監視システム例の概要
【００３３】
複数の送信要素を含んだ錠剤送信器の実施形態を詳細に説明する前に、送信器監視システムの例の概要を、以下に図１Ａ〜２Ｃに関して与える。送信器監視システムは、送信器（例えば錠剤）と複数のアンテナとを含むことができる。送信器監視システムは、複数のアンテナに対して錠剤の位置を追跡することができる。幾つかの実施形態では、送信器監視システムはまた、複数の受信アンテナの位置を自動的に追跡することもできる。
【００３４】
例えば、図１Ａは、生理学的監視システム１００Ａの実施形態を示す。生理学的監視システム１００Ａでは、内科患者１２は、患者モニター２０により追跡できる錠剤１４を経口摂取できる。上述したように、錠剤１４は、患者１２のＧＩ管を通過する際に信号を送信する１以上の送信要素（例えばアンテナ）を含むことができる。一実施形態では、錠剤１４は、刺激アンテナ１８からのトリガー信号に応じて信号を送信する。錠剤１４はまた、トリガー信号を受信することなく時々信号を送信するようにプログラミングされていてもよい。刺激アンテナ１８は、患者に又は患者モニターと共に又は室内に配置することができる。患者モニター２０は、リンク１９を介して刺激アンテナの動作を制御することができる。複数のトランシーバユニット（ＴＵ）１６はまた、錠剤１４から送信された信号を受信するために１以上のアンテナを含むこともできる。幾つかの実施形態では、複数のトランシーバユニット（ＴＵ）は、どんな送信機能も含まず、ただ受信アンテナを含んでもよい。一実施形態では、システムは５つのＴＵを含む。別の実施形態では、システムは１０、２０、５０、又は１００個のＴＵを含むことができる。ＴＵの個数が増えると、測定の精度を向上できるが、より多くの処理が必要となるかもしれない。
【００３５】
患者モニター２０は、１以上のプロセッサ２２による処理のために、複数の受信ユニット１６からリンク１７を介して受信信号を収集できる。リンク１７及び１９は、有線又は無線（ブルートゥース、ＮＦＣ、ＷｉＦｉなど）通信を含むことができる。プロセッサ２２は、内科患者１２の体内の錠剤１４の位置を計算するための１以上のモジュールを実装することができる。錠剤１４の位置は、時間と共に追跡し、生理学的モニター２０のメモリ２４に記憶できる。
【００３６】
プロセッサ２２は、表示装置が設けられているならば、処理された信号又は測定値を表示装置３０に送ることができる。表示装置３０は、患者１２のＧＩ管内の錠剤のリアルタイムの位置（２次元又は３次元で）を示すことができる。別の実施形態では、表示装置上の錠剤の位置は、周期的に（例えば１秒、３０秒、１分、５分、３０分毎など）更新してもよい。表示装置の更新周波数は、トリガー又は送信信号の周波数の関数としてもよい。一実施形態では、表示装置３０は、生理学的モニター２０に組み込まれる。別の実施形態では、表示装置３０は生理学的モニター２０とは独立している。例えば、生理学的モニター２０は、処理された信号をネットワーク上に送信して表示装置３０に送ることができる。生理学的監視システム１００は一構成の携帯型監視システムである。
【００３７】
幾つかの実施形態では、複数のＴＵ１６は、患者１２の体に又は体の近くに着脱可能に取り付けられる。他の特定の実施形態では、フレーム（図示せず）が複数のＴＵ１６を構造的に支持してもよい。したがって、患者１２はフレーム構造内に配置し得る。ＴＵ１６はまた、ベッドフレームに取り付けてもよい。錠剤１４から送信される信号の強度は、距離に反比例する。よって、幾つかの実施形態では、ＴＵ１６は、患者１２の体に近接して配置されるか、又は体に直接取り付けられるか、又は患者１２に近接した物体に直接取り付けられる。例えば、ＴＵ１６は、ベッドシーツ又はマットレスに取り付けられ得る。ＴＵ１６はまた、ベストや下着などの患者の衣服に取り付けることもできる。ＴＵ１６は、例えば適当な接着剤で皮膚に取り付けてもよい。幾つかの実施形態では、ＴＵは、素材に縫い付けるか又はホチキス留めすることができる。
【００３８】
図１Ｂは、生理学的監視システム１００Ｂの実施形態のブロック図を示す。トランシーバユニット１６は、錠剤１４から信号を受信するための受信回路１４２を含む。場合によっては、トランシーバユニット１６は、送信回路１４４を更に含んでもよい。送信回路１４４及び受信回路１４２は、アンテナを含んでもよい。幾つかの実施形態では、送信回路及び受信回路は、共通アンテナを共用できる。また、送信回路１４４及び受信回路１４２は、錠剤送信器に関して以下で説明する複数の送信要素を含んでもよい。特定の実施形態では、複数の送信要素を有することで、錠剤送信器に関して本明細書で述べた利点の幾つかを提供できる。例えば、複数のアンテナは、幾つかの実施形態で錠剤を追跡し且つ／又は受信アンテナを追跡するために、より良い見通し線を提供できる。
【００３９】
一実施形態では、錠剤１４はまた、図２Ａに関して以下でより詳細に説明する送信回路及び／又は受信回路を含むこともできる。錠剤は、刺激アンテナ１８からのトリガー信号を受信すると、又はこのような刺激とは独立に、信号波形を送信できる。生理学的モニター２０の信号生成モジュール１５４は、リンク１９を介して刺激アンテナ１８にトリガー信号を送信するように命令することができる。一実施形態では、信号生成モジュール１５４は、トリガー信号波形を生成することができる。トリガー信号は、予め定められた時間間隔（例えば１秒、３０秒、１分、５分、３０分毎など）で生成してもよい。時間間隔はパターンを有してもよいし、或いはランダムにすることもできる。幾つかの実施形態では、ユーザは、生理学的モニター２０を介してトリガー信号の生成を制御できる。トリガー信号はまた、患者１２内部の錠剤の位置に依存して生成してもよい。例えば、ＧＩ管の遅く移動する領域内では、トリガー信号の周波数は、ＧＩ管の早く移動する領域におけるよりも低くてもよい。幾つかの実施形態では、錠剤は、外部のトリガー信号を連続的に必要とすることなく、信号波形を送信してもよい。例えば、最初のトリガー信号が錠剤１４を起動し、その後、錠剤１４は、特定の時間周期の間、予め決められた時間間隔ごとに波形を放出してもよい。最初のトリガー信号は、無線又はスイッチを介して受信できる。錠剤は、送信信号を生成するために電池を含んでもよい。複数の送信要素を含んだ錠剤の実施形態では、錠剤の送信回路は、複数の送信要素をシーケンシャルに起動することができる。
【００４０】
生理学的モニター２０の信号収集モジュール１６２は、錠剤１４により送信された信号波形をトランシーバユニット１６から収集できる。ＴＵ１６にて受信した信号の位相は、送信波形が錠剤からＴＵ１６まで移動するのに要する時間に従って変化し得る。移動時間（又は飛行時間）はまた、錠剤とＴＵ１６との間の距離の関数である。よって、第１及び第２のＴＵでの受信信号の位相シフトは、ＴＵ１６の相対位置に依存して変わり得る。幾つかの実施形態では、生理学的モニター２０の計算モジュール１５２は、収集された信号の各々から位相シフト及び振幅シフトを取得できる。計算モジュール１５２は、１以上のルール、分析、及び／又はフィルタリングを位相シフト及び／又は振幅シフトに適用することにより、患者１２内部の錠剤１４の位置を計算できる。
【００４１】
幾つかの実施形態では、錠剤１４の位置は、ＴＵ１６の１つ以上の対での受信信号間の位相差から計算できる。例えば、第１のＴＵ１６は、錠剤１４から送信された信号を受信することができる。第２のＴＵ１６もまた、錠剤１４から送信された同一の信号を受信することができる。特定の実施形態では、計算モジュール１５２は、１以上のルールセットを第１のＴＵと第２のＴＵとの間の位相差に適用することにより、患者１２内部の錠剤１４の位置を計算することができる。計算モジュール１５２はまた、ルールの１つ以上を測定されたパラメータである位相、振幅、及び位相差の組合せに適用して、錠剤１４の位置を計算することもできる。幾つかの実施形態では、測定されたパラメータは、信号処理技術を受信信号に適用して得ることができる。また、信号をそれぞれ送信する複数の送信要素を含んだ錠剤では、計算モジュール１５２は、錠剤の位置を計算するために、最大の相互作用を有する受信信号を用いることができる。
【００４２】
ルールは、線形、非線形、又は線形と非線形の組合せの操作セットを含むことができる。幾つかの実施形態では、推定モジュール１５８は、１以上の線形操作を用いて錠剤１４の位置の推定値を計算してもよい。次に、計算モジュール１５２は、１以上の非線形操作において該推定値を用いて、より正確な錠剤１４の位置を計算してもよい。特定の実施形態では、以下でより詳細に説明する較正手順は、錠剤設計、ＴＵ設計、ＴＵの位置、及びＴＵの配置方向などの１以上のシステムパラメータを較正することにより、錠剤位置の計算を向上できる。較正は、訓練データセットを用いて実行してもよい。特定の実施形態では、生理学的監視システム１００は、患者のＧＩ管を通る錠剤１４を追跡する際にシステムパラメータを適応的に較正できる。適応的較正は、ＴＵ１６の位置及び／又は配置方向を自動的に追跡することを含み得る。上述したように、ＴＵは患者に取り付けてもよい。したがって、ＴＵ１６の位置及び配置方向は、患者の移動により変わるかもしれず、ＴＵ位置のシフトは、錠剤追跡の質に影響を及ぼすかもしれない。適応的較正は、錠剤の位置を見出すためにＴＵ位置が用いられる前に、行われ得る。
【００４３】
複数のＴＵ１６の位置を自動的に監視することで、錠剤を追跡する精度を高めることができる。上述したように、ＴＵ１６はまた、信号波形の送信のための送信回路１４４を含んでもよい。信号生成モジュール１５４は、複数のＴＵ１６から第１のオーダーで送信するために複数の送信信号を生成できる。一実施形態では、信号は、複数のＴＵ１６から一つずつ送信される。例えば、第１のＴＵ１６は、第１の送信波形を送信してもよい。複数の非送信ＴＵは、第１の送信波形を受信でき、該第１の送信波形は、信号収集モジュール１６２により収集され得る。その後、第２のＴＵ１６は、第２の送信波形を送信してもよい。幾つかの実施形態では、第１及び第２の送信波形は実質的に類似している。再度、複数の非送信ＴＵ１６は、第２の送信波形を受信することができ、該第２の送信波形はまた、信号収集器１６２により収集され得る。手順は、複数のＴＵ１６の各々について継続し得る。特定の実施形態では、複数のＴＵ１６の部分集合は、信号を送信するために使用してもよい。信号収集モジュール１６２は、各送信信号について、複数の非送信アンテナにてリンク１７を介して受信される信号を収集できる。計算モジュール１５２は、１以上のルール、分析、及び／又はフィルタリングを収集した信号に適用して出願第１３／９６９，４３５号に詳細に記載されているように複数のＴＵの位置を計算することができる。幾つかの実施形態では、ルールは、マルチラテレーション分析から修正された操作セットを含むことができる。
ＩＩＩ．錠剤送信器の実施形態
【００４４】
図２Ａは、患者が経口摂取できる錠剤１４の実施形態のブロック図の例を示す。錠剤１４は、信号波形を送信するためのアンテナを含んだ送信回路２１８を含むことができる。幾つかの実施形態では、錠剤１４は、以下で詳細に説明するように複数の送信要素又はアンテナを含む。ここでは送信器として記載されているが、幾つかの実施形態では錠剤は、受信機能を含んだトランスポンダ又はトランシーバとしてもよい。幾つかの実施形態では、錠剤１４は、外部のトリガー信号に応じて信号波形を送信できる。錠剤１４における受信回路２１６はまた、外部の刺激アンテナからトリガー信号を受信するためのアンテナを含むこともできる。受信回路２１６及び送信回路２１８は、アンテナを共用してもよい。アンテナは、ループアンテナと称され、又はループアンテナとして構成されてもよい。アンテナはまた、「磁気アンテナ」又は誘導コイルと称され、又は"磁気アンテナ"又は誘導コイルとして構成されてもよい。アンテナはまた、無線通信信号を無線出力するか又は受信することができるタイプのコイルを含んでもよい。幾つかの実施形態では、アンテナはまた、電力を無線出力するか又は受信してもよい。錠剤はまた、市販の又はカスタムのＲＦＩＤタグを含むこともできる。幾つかの実施形態では、錠剤は、受動動作モードにて動作できる。受動動作モードでは、錠剤は、電池又は蓄電装置２２０を必要としなくてもよい。外部のトリガー信号は、信号波形を送信するために十分な電力を錠剤に与えることができる。錠剤はまた、内蔵の電池又は蓄電装置２２０を必要とする能動モード又は電池アシスト受動モードにおいて動作してもよい。電池アシスト受動モードでは、内蔵の電池２２０は、能動モードにおけるものよりも小さくできる。
【００４５】
能動モードでは、錠剤１４は、波形信号を周期的に送信できる。錠剤１４は、予め定められた時間間隔でかつ予め定められた送信周波数に基づいて信号を送信してもよい。例えば、外部刺激を受信した後（錠剤の経口摂取の前又は後）、錠剤は、一定の時間間隔（例えば１秒、３０秒、１分、５分、３０分毎など）で信号波形を送信できる。錠剤はまた、連続的にではあるが電力デューティサイクルを高めるように信号波形を送信してもよい。幾つかの実施形態では、外部の信号は、機械的なスイッチとし得る。スイッチは、錠剤を経口摂取する前に作動させて、信号波形を周期的に送信させるようにしてもよい。内蔵の電池は、錠剤が数日のスパンで信号を送信するのに十分な電力を供給してもよい。
【００４６】
受動モード又は電池アシスト受動モードでは、錠剤１４は、トリガー信号の受信に応じて信号波形を送信できる。錠剤における回路は、トリガー信号に応じて起動して信号波形を送信できる。それから、錠剤１４は、次のトリガー信号が受信されるまで、受動状態に入ることができる。特定の実施形態では、生理学的モニター２０は、トリガー信号の生成、及び外部の刺激アンテナからの送信を制御できる。トリガー信号は、例えば、１秒、３０秒、１分、５分、３０分毎などの一定の時間間隔で生成してもよい。
【００４７】
送信信号の波形特性は、錠剤１４のメモリ２２２に記憶し得る。波形特性はまた、送信回路２１８の回路要素により定めることもできる。幾つかの実施形態では、送信波形は、トリガー信号の特性に対応し得る。送信波形はまた、変調して外部の信号からの干渉を低減することができる。変調技術の幾つかは、振幅シフトキーイング、位相シフトキーイング、又は周波数シフトキーイングを含むことができる。一実施形態では、送信波形の持続期間は１ｍｓである。別の実施形態では、送信波形の持続期間は、０．１ｍｓ、１０ｍｓ、１００ｍｓとし得る。錠剤はまた、信号を連続的に送信してもよい。
【００４８】
送信波形の周波数特性は、幾つかのパラメータに依存し得る。例えば、２０ＭＨｚより高い高周波では、生体組織及び器官による信号波形の吸収が重要になるかもしれない。また、遠距離回路のアンテナは、正確に調整されたＧＨｚ回路を要し、そのため、複雑で高価なシステムとなるかもしれない。近距離カップリングにより、電子装置がより簡単になり、ＭＨｚ範囲のより低周波での通信が可能になる。一実施形態では、送信波形の周波数は、工業、科学、及び医療（ＩＳＭ）無線帯域の一部である略１３．５６ＭＨｚである。この周波数では、いくらかの吸収があるかもしれないが、送信波形は生体組織を１０ｃｍ以上通過できる。別の実施形態では、送信波形の周波数は、略１２５ＫＨｚである。更に別の実施形態では、送信波形の周波数は６．８ＭＨｚである。低い周波数では、体からの吸収は著しく低減されるかもしれない。別の実施形態では、吸収を低減するために２０ＭＨｚより低い任意の周波数を用いてもよい。特定の実施形態では、２０ＭＨｚ以上の周波数を用いてもよい。該周波数はまた、放射される波形の電力制限に依存するかもしれない。例えば、人体を保護するために工業規格及び規制当局により定められた信号の電力放射についての制限がある。したがって、一実施形態では、送信される波形の電力は、マイクロワット、又はミリワットのオーダー、又は３ワット以下、又は他の或る値である。
【００４９】
幾つかの実施形態では、複数の送信要素を含んだ錠剤では、各サイクルにて、錠剤は、複数の送信要素の各々から送信できる。幾つかの実施形態では、複数の送信要素からの送信は、時間的に重ならない。また、錠剤の複数の送信要素は、複数の送信要素の１つからの送信が錠剤の他の送信要素と干渉しないように配置され得る。送信要素の配置及び動作モードは、以下でより詳細に述べる。
【００５０】
図２Ｂは、錠剤送信器１４の実施形態の断面２５０である。錠剤内の電子装置は、経口摂取に適した物質２３２、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）でカプセル化され得る。錠剤１４のサイズは、回路のサイズ、例えば、電池２２０のサイズに依存して変更できる。一実施形態では、錠剤１４のサイズは、５ｍｍ×１２ｍｍである。より小さい電池を有する錠剤では、サイズは、４ｍｍ×６ｍｍのカプセルまで小さくできる。錠剤１４は、１以上の送信要素又はアンテナを含むことができる。幾つかの実施形態では、複数のアンテナ２１８を含んだ錠剤では、アンテナは、電池２２０に利用可能な空間を最大化するように配置される。錠剤１４はまた、受信回路２１６を含んでもよい。また、アンテナは、電池内の金属との干渉を最小化するように、錠剤内に配置してもよい。すなわち、幾つかの実施形態では、アンテナの少なくとも幾つかは、電池の本体又はボリュームと交差しない軸の方向に送信する。一実施形態では、アンテナは、フェライトコアを含み、マイクロロッド設計を有してその信号送信の性能を改善してもよい。
【００５１】
特定の実施形態における錠剤の形状及びサイズの１つの利点は、錠剤が、食物のように振る舞うほど十分に小さくできることである。よって、錠剤は、食物と共に移動でき、したがって、食物が患者の体内で有している運動性又はＧＩの問題を模倣する。特定の実施形態では錠剤は他の既存の錠剤設計のように嵩張ったカメラ又は他のセンサーを有していなくてもよいので、錠剤のサイズが小さい。他の製造業者による既存の錠剤は、実際には非常に大きいので、それら自体が閉塞を生じ得る。対照的に、特定の実施形態では、ここに記載された錠剤は、約６ｍｍ以下の長さにできる。別法として、錠剤は、約１．２ｃｍ以下の長さとするか、又はそれより僅かに大きいサイズにしてもよい。より小さいサイズの錠剤は、より小さいサイズの食物小片と共に移動でき、一方、より大きいサイズの錠剤は、より大きい食物小片と共に移動できる。したがって、異なるサイズの錠剤は、異なる病気を診断又は分析するために使用できる。実際、異なるサイズの錠剤（２より多い異なるサイズを含む）は、患者が飲み込むと同時に追跡され、小さい食物の移動とより大きい食物の移動の両方を追跡できる。任意の数の錠剤、例えば、５錠剤まで、又は１０錠剤まで、又は２４錠剤まで、又は４８錠剤までが、一度に飲み込まれて追跡されてもよい。一実施形態では、単に運動性を検出することが、１個の錠剤を用いて実現できるだけでなく、閉塞を検出することが、複数の錠剤を用いて実現できる。
ＩＶ．磁場
【００５２】
上述したように、錠剤送信器は、少なくとも磁場又は電磁場を１以上の受信アンテナに向けて送信するための１以上の送信要素又はアンテナを含むことができる。幾つかの実施形態では、送信要素は磁気双極子を作り出すことができる。例えば、幾つかの実施形態では、送信要素は、コアの周りに巻き付けられた電線コイルである。送信回路は、電線コイル送信要素の周りに磁場を生成するために、時間変化する電流を生成して電線コイル送信要素に通すことができる。送信要素のコアは、強磁性又は非磁性とし得る。幾つかの実施形態では、強磁性のコアが、コイルを流れる電流により生成される双極子磁場を増幅してもよい。磁気コアは、フェライトなどの材料又は他の任意の適当な磁性材料を含むことができる。
【００５３】
上述したように、錠剤送信器の位置は、錠剤送信器内の送信要素から生成された磁場と受信アンテナとの相互作用にある程度基づいて計算できる。送信された場と受信アンテナとのカップリングは、受信アンテナへの最大磁束を表す、送信された双極子場の成分に依存し得る。１００ＭＨｚ未満の周波数では、送信された場の動径成分Ｂｒは、双極子から外方向に向けられた磁束を受信するように構成された平面コイルと強くカップリングするかもしれない。磁気双極子場は、高い指向性を有し得る。図２Ｃは、単一電流ループ送信要素の磁気双極子場の例を示す。示されているように、場の動径成分は、ｚ軸（図示された例における矢印方向）に平行な最大でありかつ赤道面（ｘ−ｙ平面）上でゼロとし得る。本例の場の大きさは、ｚ軸からの角度Θにて、ｃｏｓΘに比例する。したがって、ｘ−ｙ平面上に配置されるか、又は一般にｚ軸から外れて配置された受信アンテナは、錠剤送信器からの磁場をほとんど感知しないか、又はまったく感知しないかもしれない。モーメントｍの単一の双極子の球半径ｒ及び極Θの場成分は、その軸（本式ではｚ軸）に対して、次のように計算できる。
【数１】
0006767261.tif 000002
【００５４】
ＢｒはｃｏｓΘに比例するので、その値は、その最大値の半分より大きく、Θ＝６０度軸外れまでである。
【００５５】
また、幾つかの実施形態では、受信アンテナは平坦であり、平面受信コイルを含んでもよい。平坦なアンテナは、患者の体に取り付けられてもよい。錠剤は、人体の消化器系を通過する際、任意の未知の配置方向にあるかもしれない。したがって、錠剤内の送信要素はまた、任意のランダムな配置方向になっているかもしれない。いったん錠剤が体の内部に入ると、その配置方向は、一般には制御できない。よって、患者の体の上の受信アンテナが錠剤の送信要素から送信された場をほとんど又はまったく拾い上げない期間が存在し得る。したがって、幾つかの実施形態では、図２Ｃに記載のものに比べて略等方性の又は等方性の時間平均された場を生成することが有効であるかもしれない。
Ｖ．複数の送信要素を有する錠剤
【００５６】
図３は、略等方性の時間平均場を生成できる複数の送信要素の構成例を示す。図示した例では、送信要素の各々は、電流がコイルを通過する際に磁場を生成するために電線コイルを含む。例えば、コイル３０２は、ｚ軸に平行な又は実質的に平行な磁場を送信するように方向付けされている。図示した実施形態では、コイル３０４及び３０６は、ｘ軸及びｙ軸にそれぞれ平行又は実質的に平行な磁場を送信するように方向付けされている。コイルはフェライトコアを含んでもよい。コイル３０２、３０４、及び３０６は、錠剤内に共に配置し得る。コイル３０２、３０４、３０６のうちの２つ以上は、ギャップ又は一定距離により錠剤内で互いに物理的に分離されていてもよい。分離距離は、１ｍｍ以下、５ｍｍ以下、又は１０ｍｍ以下でもよい。また、図示した構成では、３つのコイルは、互いに直交するように配置されている。幾つかの実施形態では、直交配置の３つのコイルは、単一の送信要素に比べて患者の体に近接して配置された受信アンテナにより可能性高く到達するような磁場パターンを生成できる。上述したように、単一の送信要素は、受信アンテナの経路内にない実質的に１つの方向に送信してもよい。また、送信要素の直交構成は、クロスカップリング又は近距離カップリングを抑制できる。幾つかの実施形態では、錠剤は直交する２つの送信要素のみを含んでもよい。錠剤はまた、直交する３より多い送信要素を含んでもよい。例えば、直交する各軸は、１より多い送信要素を含んでもよい。幾つかの実施形態では、送信要素はまた、送信要素から送信された磁場の方向に平行な軸を有してもよい。ループ又はコイルアンテナを含んだ送信要素では、送信要素の軸はループ又はコイルに垂直でもよい。
【００５７】
上述した処理用の電子装置及び回路は、３つのコイルの各々の動作を独立に制御できる。例えば、送信回路は、３つのコイルのタイミング、電流の大きさ、周波数、又は位相を独立に変えることができる。よって、幾つかの実施形態では、送信回路は、個々のコイルのパラメータを変更することにより、磁場の送信方向を制御できる。図では３つの送信要素を単に示しているが、錠剤は３より多い送信要素を含むことができる。例えば、錠剤は２、４、６又はそれより多い送信要素を含むことができる。しかしながら、幾つかの実施形態では、送信要素の個数を増やすと、クロストーク干渉が大きくなるかもしれない。
【００５８】
図３に示す各ループの電流は変化するので、得られる双極子の方向は次式に比例し得る。
【数２】
0006767261.tif 000003
【００５９】
ここで、Ｉｘ（ｔ）はｘ方向のコイルの電流であり、Ｉｙ（ｔ）、及びＩｚ（ｔ）はそれぞれｙ方向及びｚ方向のコイルの電流である。電流のタイミング、大きさ、及び位相を変えることにより、任意の所望の方向における最大場の方向が、時間の関数として制御できる。ピークローブは角度幅を有するので、任意の方向が所望の時間だけ最大場の所望の小部分に向けられ得る。例えば、一実施形態では、場の動径成分は、最大値の３／４を超え、双極子方向から４１°軸外れまでである。また、複数の送信要素を含んだ錠剤の動作の詳細は、複数の送信コイルを含んだ錠剤の様々な実施形態の説明の後でより詳細に述べる。
ＶＩ．直交する送信要素を有する錠剤の例
【００６０】
図４Ａ及び４Ｂは、それぞれ、複数の送信要素を含んだ錠剤４００の実施形態の正面図及び端面図である。図４Ａに示された実施形態では、錠剤４００の縦軸は、図示されたｚ軸に平行である。幾つかの実施形態では、錠剤４００は、実質的に長方形又は楕円体の形状である。上述したように、錠剤のサイズは、患者が錠剤を楽に飲み込むことができるか否かによって制限され得る。また、錠剤がＧＩ管を通過する際の錠剤の配置方向はまた、錠剤の形状に依存するかもしれない。飲み込まれた錠剤の配置方向は、ＧＩ管内で時間と共に変化するかもしれない。しかしながら、幾つかの実施形態では、錠剤は、ＧＩ管を通過する際に時間と共に他の軸（少数配置方向）よりも頻繁に或る軸（多数配置方向）に沿って配置されるかもしれない。例えば、錠剤の縦軸は、錠剤がＧＩ管を通過中に患者の体の正面軸に比較してより長い期間の間、患者の縦軸又は患者の横軸に平行に配置されるかもしれない。患者１２の縦軸は、患者１２の頭からつま先まで通り、図１Ａに示すｘ軸に平行である。また、患者１２の横軸は、患者の体を横切って前半分と後ろ半分とに分割でき、図１Ａに示すｙ軸に平行であり得る。患者１２の正面軸は、図１Ａのｘ軸とｙ軸の両方に垂直であり、患者の体を左半分と右半分に二分する。よって、幾つかの実施形態では、錠剤のボリュームの大半は、錠剤がＧＩ管を通過する際に患者の体の正面の平面（図１Ａのｘ−ｙ平面）に平行な平面内にある見込みがより大きい。
【００６１】
錠剤の送信要素は、時間の大半で発生する錠剤の配置方向を考慮に入れるように配置され得る。例えば、図示した錠剤４００の実施形態では、送信要素４０４及び４０６は、錠剤の縦軸に実質的に垂直な方向に磁場を放射するように配置され、したがって、患者の体の上のアンテナにより受信される磁場放射の主要なソースであり得る。結果として、受信アンテナは、少なくとも２つのアンテナからのより強い信号を感知することができ、錠剤がＧＩ管を通過する際に錠剤から信号を受信する可能性を向上させることができる。したがって、位置計算は、信号対雑音比（ＳＮＲ）の改善により更に正確になり得る。
【００６２】
幾つかの実施形態では、電池４１０のサイズはまた、設計に制限を課すかもしれない。一般に、電池の容量は、そのサイズ（例えば表面積）に比例する。よって、容量が大きければ大きいほど、電池はより大きなボリュームを必要とし得る。しかしながら、錠剤のサイズは、患者の飲み込み易さに基づいて制限され得る。また、たいていの電池は、１以上の送信要素から送信された場と干渉し得る金属のコンポーネント（例えば電極）を含む。したがって、幾つかの実施形態では、１以上の動作仕様の改善、すなわち、利用可能な電池スペースを最大化する、送信される場との干渉を低減する、及び／又は大半の配置方向において送信場を大きくするために、錠剤における送信要素４０２、４０４、及び４０６に対して電池４１０を配置するのが好ましいかもしれない。
【００６３】
図４Ａに示された実施形態では、電池４１０は、錠剤４００の少なくとも２つの送信要素からの相互作用がほどんどないか又はない状態で錠剤の一部を占有するように配置される。図示されているように、幾つかの実施形態では、錠剤４００に含まれる電池４１０は、電池４１０の表面エリアベクトルが錠剤４００の縦軸に実質的に平行となるように配置される。表面エリアベクトルは、電池の裏面により定まる平面に対する法線に平行とし得る。幾つかの実施形態では、電池４１０の表面エリアベクトルは、電池４１０の最大の表面エリアに垂直である。電池の横軸は、電池の最大の表面エリアに実質的に平行とし得る。図４Ａに示す実施形態では、表面エリアベクトルはｚ軸に平行である。
【００６４】
また、図示された実施形態では、送信要素４０６及び４０８は、電池４１０から離れて磁場を送信するように配置されている。例えば、送信要素４０６は、時間変化する電流が適用されるとｘ軸に実質的に平行な方向に磁場を送信できる電線コイルを含むことができる。同様に、送信要素４０４はまた、時間変化する電流が適用されるとｙ軸に実質的に平行な方向に磁場を送信できる電線コイルを含むことができる。ここに記載された電線コイル又はループ送信器の軸は、ループの表面エリアに垂直な方向として参照できる。図４Ａに示された実施形態では、ｙ軸は、紙面から出てきている。したがって、送信要素４０６及び４０８からの磁場の大半は、電池からの干渉がほとんどないか又はまったくない状態で錠剤４００から受信アンテナに向けて放たれ得る。送信要素４０２は、送信要素４０４及び４０６から送信される両方の場に対して実質的に直交する方向に場を送信するよう配置され得る。よって、図示された実施形態では、送信要素４０２は、ｚ軸に平行なその放射エネルギーの大半又はすべてを送信するよう配置される。送信要素４０２は電池４１０に向けて場を生成してもよい。したがって、要素４０２から送信される場と電池４１０とのいくらかの相互作用は存在し得る。よって、幾つかの実施形態では、送信要素４０２は、電池４１０からの干渉を低減するために電池４１０から一定の距離離して配置される。送信要素４０２を電池から更に離して配置することは、錠剤４００から出る場の角度を増すかもしれない。
【００６５】
また、錠剤４００は、回路要素４０８ａ及び４０８ｂを含んでもよい。回路要素４０８は錠剤の送信要素を駆動できる。しかしながら、幾つかの実施形態では、回路要素４０８はまた、送信要素から送信される場と干渉するかもしれない。回路基板４１２は、回路要素４０８を実装するためのスペースの制限を有するかもしれない。例えば、幾つかの実施形態では、回路基板４１２は、送信要素４０２、４０４、及び４０６を機械的に支持してもよく、それにより、回路要素を実装するのに利用可能なスペースが減少し得る。別の実施形態では、送信要素４０２、４０４、及び４０６は、導体又はドーターボードを介して回路基板４１２に直接接続してもよく、例えば、回路基板４１２に直接接続しなくてもよい。
【００６６】
また、実質的に送信要素４０２、４０４、及び４０６のうち１以上のものから放射される送信場の経路中にはない回路基板４１２上の幾つかの部分又はポケットが存在してもよい。例えば、送信要素４０２、４０４、及び４０６と重ならない回路基板４１２の部分が存在してもよい。また、該部分は、１以上の送信要素を有する表面とは反対側の回路の表面にあってもよい。該部分はまた、１以上の送信要素からもっと遠い回路基板の端部にあってもよい。また、幾つかの実施形態では、回路基板４１２はまたフレキシブルであってもよい。
【００６７】
図４Ａに示した錠剤４００の実施形態では、回路要素４０８ａの少なくとも幾つかが、送信要素４０２、４０４、及び４０６の配置方向を考慮して送信場エネルギーをほとんど歪ませないか又はまったく歪ませない回路基板４１２の部分に実装される。例えば、回路要素４０８ａの少なくとも幾つかは、Ｚコイル４０２の反対側の回路基板４１２の表面に配置され、一つの軸すなわち基板４１２に垂直な主要な場の方向を有しているので、回路要素４０８ａからの場は、Ｚコイル４０２からの場とほとんど干渉しないか又はまったく干渉しないかもしれない。同様の理由により、追加の回路要素４０８ｂは基板４１２上に配置され、Ｙコイル４０４により生成される場とほとんど干渉しないか又はまったく干渉しないかもしれない。Ｘコイル４０６の反対側の回路要素４０８ｂはほとんどないか又はまったくないので、たとえＸコイル４０６の場が基板４１２を通って流れたとしても、回路要素４０８ｂはまた、Ｘコイル４０６の場と実質的に干渉しないかもしれない。しかしながら、回路要素４０８ｂは、Ｚコイル４０２により生成される場と整列していることに起因して、送信要素４０２から送信される場エネルギーと少なくとも部分的に干渉するかもしれない。よって、要素４０８ｂとコイル４０２の干渉の量を低減するために、追加の回路要素４０８ｂは、送信コイル４０２から一定の距離離して実装されるように図示されている。幾つかの実施形態では、図示していないが、追加の回路要素４０８ｂのいずれも、送信コイル４０６が取り付けられた回路基板４１２の一部と重なっていない。Ｘコイル４０６の軸は回路基板４１２を通って延びているので、Ｘコイル４０６上での回路基板自体からの干渉を低減するために、回路基板４１２の厚さ、並びに基板４１２における導電回路トレース及びグランド面の位置は、送信コイル４０６から放射している磁場との干渉を低減するように選択してもよい。例えば、Ｘコイル４０６の下の回路トレース及び／又はグランド面は、基板４１２の他のエリアにおけるトレース及び／又はグランド面に対して厚みを薄くしてもよいし、又はＸコイル４０６の下で基板４１２上に金属がたとえ有るにしてもほんの少しとなるように、Ｘコイル４０６の周りに部分的又は全体的にルート設定してもよい。
【００６８】
また、錠剤の送信要素から送信された場は、錠剤の他の送信要素の一つと干渉又はカップリングするかもしれない。したがって、図示された錠剤４００の実施形態では、送信要素４０４及び４０６の２つは、ｙ−ｚ平面より上で錠剤の上部に配置され、第３の送信要素４０２は、ｙ−ｚ平面より下で錠剤の下部に配置される。幾つかの実施形態では、回路基板４１２は、ｙ−ｚ平面に実質的に平行である。例えば、回路基板４１２の縦軸は、錠剤の縦軸（ｚ軸）に実質的に平行にし得る。したがって、送信要素の一つは、回路基板４１２の底面に機械的かつ電気的に取り付けることができ、他の二つの送信要素は、図４Ａに示すように回路基板４１２の上面に機械的かつ電気的に取り付けることができる。幾つかの実施形態では、送信要素４０２、４０４、及び４０６の１以上は、錠剤の外側ケーシングに機械的に取り付けてもよい。
【００６９】
また、幾つかの実施形態では、送信要素４０２、４０４、及び４０６の各々は、他の送信要素に直交するか又は実質的に直交する方向にその磁場の多く又は大半を送信するよう配置される。図４Ａでは、送信要素４０２、４０４、及び４０６は、電線コイルアンテナを含む。上述したように、他のタイプのアンテナもまた、磁場を生成するために使用できる。回路要素４０８は、上述したように指向性を有してもよい磁場を生成するために、時間変化する電流を生成して電線コイルアンテナに通してもよい。したがって、幾つかの実施形態では、互いに直交するように送信要素を配置することで、クロストーク又はクロスカップリングを低減又は防止できる。製造矛盾により、送信要素の位置にいくらかの変動が存在するかもしれない。例えば、送信要素は、マージン内でおおよそ９０度分離させてもよい。マージンは、１度未満にできる。マージンはまた、１〜１０度にし得る。幾つかの実施形態では、マージンは、１０度より大きくできる。一実施形態では、錠剤４００のサイズは、９ｍｍ×２０ｍｍであるが、より小さいサイズ（例えば１次元が５〜７ｍｍ）又はわずかに大きいバージョンも可能である。
【００７０】
図４Ｂは、図４Ａに示す錠剤４００の実施形態の端面図である。図示されているように、回路要素４０８ｂは、送信される場と干渉しないように配置できる。また、幾つかの実施形態では、送信要素４０４は、示されているように送信要素４０６に対してオフセットさせてもよい。該オフセットは、これら２つの送信要素間のクロストーク又はカップリングを低減できる。
ＶＩＩ．三軸ヘルムホルツコイル構造
【００７１】
図５は、錠剤に含まれ得る送信要素の別の構成例を示す。図示した例では、１軸あたり２つの送信要素が存在する（例えば送信要素５０２と対の送信要素５０６）。送信要素５０２及び５０４の対応する対は、図示していない。送信要素は、電線コイルを含むことができる。幾つかの実施形態では、１軸あたりの送信要素の各対は、ヘルムホルツコイルを形成できる。各コイル対の半径は、５％〜１０％内で同じ又は実質的に同様であり得る。幾つかの実施形態では、各軸に沿ったすべての送信要素の半径は、同じ又は実質的に同様である。各コイル対、例えばコイル５０２及び５０６は、コイルの半径のおおよそ２倍の距離だけ離してもよい。幾つかの実施形態では、１軸上の１対の半径は、異なる軸の第２の対の半径と比較して異なっていてもよい。例えば、コイル５０６及び５０８を含む対は、コイル５０４とその対応物を含む対に比較して半径が小さくてもよい。したがって、対間の距離も違ってよい。該距離は、錠剤の大きさにより制限されてもよい。一実施形態では、各対のコイルは、同軸である。コイルの半径はまた、錠剤の大きさの関数であってもよい。より大きな半径は、より大きな磁場を生成し得る。
【００７２】
幾つかの実施形態では、同じ時間又は同じような時間に一対のコイル（例えば５０６及び５０８）を通って時間変化する電流を流すことで、ループの平面に垂直な方向に磁場を生成できる。例えば、磁場の方向は、時間変化する電流がコイル５０６及び５０８に流されるとき、図示されたｚ方向に平行であってよい。幾つかの実施形態では、コイル対は、単一のコイルに比較して一定の距離にてより均一な磁場を生成できる。幾つかの実施形態では、コイル対（例えば５０６及び５０８）は、電気的にカップリングしてもよい。また、コイル対は、フェライトコア又は他の磁性材料又は非磁性材料により分離され得る。フェライトコアは、生成される磁場を強め得る。
【００７３】
したがって、幾つかの実施形態では、錠剤は１軸当り複数送信要素の構造を含むことができ、該構造では軸は略等方性の場を生成するために互いに直交している。１軸当り複数送信要素の構造を含んだ幾つかの実施形態について、以下でより詳細に述べる。以下で述べる１軸当り複数送信要素の構造は、図４Ａ−Ｂについて上述したように錠剤内の回路基板又はフレキシブル回路基板に電気的に接続できる。幾つかの実施形態では、回路基板はまた、１軸当り複数送信要素の構造を機械的に支持してもよい。例えば、回路基板は１軸当り複数送信要素の構造と接続するための受信アダプタを含んでもよい。
ＶＩＩＩ．ボビン構造
【００７４】
図６Ａ−Ｄは、ボビン設計を用いた１軸当り複数送信要素の構造の実施形態を示す。図示した実施形態では、送信要素は電線コイルを含む。電線コイルは、４２ゲージ（ＡＷＧ）（又は他のサイズ）の銅線を用いて構成できる。図６Ａは、コイルにおけるボビンのコア周りに巻き付けられた電線６１２を有する、ボビン６１０の実施形態の側面図である。図６Ｂは、図６Ａのボビンの斜視図である。
【００７５】
ボビン６１０は、キューブコア６２０に取り付けることができる。ボビンは、ポリエチレンなどのプラスチック材料から作ることができる。幾つかの実施形態では、ボビン６１０は、図６Ｃに示すように接着剤を用いてキューブコア６２０に取り付けることができる。例えば、接着剤は、ボビン６１０の面６１４及び／又はコア６２０の面６２２の一つに適用してもよい。次に、ボビン６１０の面６１４は、圧力を用いてコア６２０の面６２２に取り付けることができる。したがって、電線コイル６１２を含んだボビン６１０は、接着剤又は他の適当な固定機構を用いて、キューブコア６２０の面６２２の各々に取り付けることができる。他の固定機構としては、ベルクロ、半田付け、機械的手段（ネジ、ナット及びボルトなど）、又は磁気的手段が挙げられる。キューブ６２０の各面に取り付けられたボビン６１０は、図５に関して上述したヘルムホルツ型の構造を作ることができる。また、キューブ６２０はまた、フェライトコアを含むこともできる。ボビンは別々に製造して１つのコアに取り付けてもよいが、幾つかの実施形態では、ボビンはまた、キューブコアから切り出すこともできる。
【００７６】
ボビン構造において、各巻線はそれ自身のボビンを有しているので、コイルの巻線は、別のコイルの巻線と重ならない。モードレート周波数（〜１０ＭＨｚ）では、Ｃｕの表皮厚さは、一般的な電線直径よりも小さく、コイルが重なった場合、下にあるコイルからの信号は、下にあるコイルを貫通せず、この構成では、錠剤の外側に送信されるのが妨げられる。
【００７７】
図６Ｄは、ボビン−コア構造の複数の図を示す。図６に示す実施形態の大きさの例はミリメートルの単位である。大きさは、電線コイルに必要な巻き数及び／又は電線の厚さに基づいて変わり得る。一実施形態では、５以下の巻き数である。別の実施形態では、２０以下の巻き数である。
【００７８】
ボビン壁６１６の幅はまた、電線コイル６１２の巻き数の関数であってもよい。ボビン壁６１６のふちは、ボビン外側の大きさがキューブ６２０の大きさを超えるような角度にて面取りされていてもよい。コイル巻線のために利用可能なエリアを増やすために、特別な大きさを用いてもよい。
ＩＸ．ペグ設計
【００７９】
図７Ａ−Ｂは、ペグ設計を用いた１軸当り複数送信要素の構造７００の実施形態を示す。図示した実施形態では、構造７００は、コア７１０の各面から延在する突出部７２０を有した立方体コア７１０を含む。コア７１０は、フェライトなどの磁性材料を含み得る。電線コイル７２２は、突出部７２０の周りに巻き付けられ得る。キューブ７１０の面から延在した突出部７２０の長さは、巻き数及び電線の厚さの関数とし得る。一実施形態では、突出部の幅は約１．５ｍｍであるが、他のサイズも可能である。突出部７２０は、機械的又は磁気的手段を用いてコア７１０に取り付けることができる。幾つかの実施形態では、突出部７２０は、コア７１０及び突出部７２０が１つのピースから形成されるように、より大きなブロックから切り出すことができる。図示した実施形態では、図５について上述したヘルムホルツ型の構造を形成するために各軸に対して２つのコイル（送信要素）が存在する。図７Ｂは、錠剤７００の斜視図である。
Ｘ．スパイラル設計
【００８０】
図８Ａは、１軸当り複数送信要素の構造を作るために用いることができるスパイラル面板８００の実施形態を示す。面板８００は、プラスチックの薄板又はフェライトを含んだプラスチックの薄板とし得る。例えば、スパイラルパターンは、フレキシブル基板に接着された銅の薄層であってもよいフレキシブル回路により実現し得る。面板８００は、その一方又は両側の表面上に電線８０２のスパイラルパターンを含むことができる。電線のスパイラルパターンは、例えば、薄い電線ロッド又は銅線を含むことができる。スパイラル面板８００は１軸当り複数送信要素の構造を作るために、キューブの各面に取り付けることができる。キューブはまた、フェライトコアを含むこともできる。幾つかの実施形態では、スパイラル板は、底面矩形の角柱構造に適合させるために種々のサイズからなり得る。
【００８１】
また、幾つかの実施形態では、図８Ｂに示す３つのスパイラル面板８１０は、その両側の表面にスパイラルコイルを含んでおり、直交する方向にキューブの３つの面を覆うように取り付けられてもよい。例えば、第１の導電性のスパイラル要素８１２は、面板８１０の第１の表面に形成され、第２の導線性のスパイラル要素８１４は、面板８１０の第２の表面に形成され得る。第１の表面は第２の表面の反対側でもよい。スパイラル導電要素は、接点８１６に接続され得る。幾つかの実施形態では、接点８１６は図４Ａに示す回路基板上に設けてもよい。図８Ｂに示す大きさの例はミリメートルの単位である。スパイラル面板の大きさは、上述したように錠剤の大きさの関数であってもよい。
【００８２】
スパイラル面板はまた、高抵抗フェライト上に銅をめっきすることにより、及び／又はキューブコア上で銅パターンを直接エッチングすることにより、製造してもよい。
ＸＩ．ノッチ構造
【００８３】
図９Ａ−Ｂは、ノッチ設計を用いた１軸当り複数送信要素の構造９００の実施形態を示す。図示した構造９００を作り出すために、ノッチ又は溝９１０が、キューブ又は底面矩形の角柱から切り出され得る。ノッチ９１０の深さは、キューブ又は角柱の各面に沿ってノッチの周りに巻き付けられ得る電線９１２の巻き数及び厚さに依存し得る。
ＸＩＩ．錠剤周囲設計
【００８４】
図１０は、錠剤コーティングの内周の周りに巻き付けられた電線コイル１００２、１００４、及び１００６を含んだ錠剤１０００の実施形態を示す。図１０は、錠剤コーティングの周囲に沿って錠剤の内側に巻き付けられた第１のコイル１００２を示す。第１のコイル１００２は、錠剤１０００の第１の主軸又は縦軸に実質的に平行とし得る。縦軸は、図１０に示すようにｚ軸に平行とし得る。第１のコイル１００２の面積を増すか又は最大化を試みるために、第１のコイル１００２は、ｙ−ｚ平面に実質的に平行な錠剤１０００の主軸の周りに巻き付けられ得る。また、幾つかの実施形態では、第２のコイル１００４は、ｘ−ｚ平面に実質的に平行な錠剤１０００の第２の主軸の周りに巻き付けられ得る。幾つかの実施形態では、主軸の周りにコイルを巻き付けることで、コイルの面積を増すようにしてもよい。
【００８５】
錠剤１０００はまた、錠剤１０００の短軸の周りに巻き付けられ得る第３のコイル１００６を含んでもよい。短軸は、図示したｘ軸に平行であり得る。第３のコイル１００６は、錠剤１０００の中心に又は中心近くに配置できる。短軸に沿った面積はより小さいかもしれないので、幾つかの実施形態では、第３のコイル１００６は第１又は第２のコイルよりも巻き数が多い。
【００８６】
錠剤１０００は、生成された磁場と干渉するかもしれない錠剤内部の電子装置を含んでもよい。しかしながら、錠剤１０００の幾つかの実施形態では、より小さい電子装置に比べて大きいコイルサイズは、干渉を解消するのに十分であるかもしれない。
ＸＩＩＩ．送信要素設計パラメータ
【００８７】
送信要素が周波数Ｆで時間変化する電流Ｉにより作動されるとき、磁場強度は、ω・Ｉ・Ａ・Ｎに比例し得る。ここで、ω＝２πＦであり、Ａはコイルの有効面積であり、Ｎはコイルの総巻き数である。幾つかの実施形態では、錠剤の予定された使用及び動作環境が、設計パラメータに制限を課すかもしれない。例えば、上述したように、運動性の可変性を考慮するために、錠剤のサイズは、錠剤を飲み込む患者の心地よさのレベル又は錠剤の診断目的に基づいて制限されるかもしれない。したがって、利用可能な面積及び電流用の電池の電力が制限されてもよい。動作周波数は、組織吸収の関与により制限されるかもしれない。また、巻き数は、錠剤のサイズ及び利用可能な表面エリアにより制限されるかもしれない。したがって、上述した錠剤の実施形態では、コイル面積、巻き数、及び循環するコイル電流は、送信要素からの生成信号を強めることができる。
ＸＩＶ．送信手順
【００８８】
図３〜１０は、複数の送信要素を含んだ錠剤送信器の種々の実施形態を示す。また、上述した錠剤は、送信要素から場を生成するために回路要素を含んでもよい。図１１は、複数の送信要素１１０８から磁場を生成するための１以上のモジュールを含んだシステム１１００の実施形態のブロック図を示す。電源１１１０が、システム１１１０のモジュールに電力を供給してもよい。電源１１１０は、電池を含んでもよく、又は誘導性要素を介して外部信号から電力を受け取ってもよい。以下で、システム１１００のモジュールをより詳細に説明する。
ａ．制御モジュール
【００８９】
制御モジュール１１０２は、送信要素１１０８の１つ以上から場を送信するための動作周波数を選択するための回路要素を含むことができる。製造及び他の設計上の制限により、錠剤内の送信要素は、完全には互いに直交していないかもしれない。このことにより、送信要素間でいくらかの非ゼロのクロスカップリングが生じるかもしれない。したがって、幾つかの実施形態では、制御回路１１０２は、クロストークを最小にするために、送信要素の各々に異なる動作周波数を選択することができる。これら周波数は、送信要素の各々の間で約５％〜１０％（又はその前後）異なるかもしれない。例えば、制御モジュール１１０２は、第１の送信要素に９ＭＨｚを、第２の送信要素に１０ＭＨｚを、第３の送信要素に１１ＭＨｚのの周波数を選択することができる。幾つかの実施形態では、周波数は、５％未満又は１０％を越えて異なるかもしれない。制御モジュール１１０２はまた、送信要素の幾つか又はすべてに同じ周波数を選択してもよい。
【００９０】
制御モジュール１１０２は、予め定められた周波数パターンを記憶するためのメモリを含んでもよい。制御モジュール１１０２は、周波数パターンを決定するためのハードウェアプロセッサを含むこともできる。幾つかの実施形態では、制御モジュール１１０２は、外部入力に基づいて周波数パターンを選択してもよい。例えば、該入力は、機械的なスイッチ又は有線若しくは無線信号により受信してもよい。制御モジュール１１０２はまた、実行可能な命令により周波数を選択するようにプログラミングされたプロセッサを含むこともできる。したがって、制御モジュール１１０２は、出力周波数を決定するためにプログラミングされたロジックパターン又は回路を含むことができる。
ｂ．タイマーモジュール
【００９１】
タイマーモジュール１１０４は、送信要素の動作の時間、よってデューティサイクルを制御できる。幾つかの実施形態では、タイマーモジュール１１０４は、送信要素の各々をシーケンシャルに起動できる。図４に記載の実施形態を用いて、タイマーモジュール１１０４は、送信要素４０４及び４０６がオフである間、送信要素４０２を第１の時間周期起動し、次いで、送信要素４０２及び４０６がオフである間、送信要素４０４を第２の時間周期起動し、送信要素４０２及び４０４がオフである間、送信要素４０６を第３の時間周期起動することができる。順番は、実施形態によって変わってもよい。第１、第２、及び第３の時間周期は、すべて同じか又は設計パラメータに依存して違ってもよい。例えば、送信要素４０２に対応する第３の時間周期は、送信要素４０２に加わる追加の干渉を考慮して第１及び第２の時間周期よりも長くしてもよい。幾つかの実施形態では、時間周期は、大半の配置方向（例えば送信要素４０４及び４０６）における送信のために、より長くしてもよい。一実施形態では、時間周期は１６ｍｓである。幾つかの実施形態では、患者の体に近接して配置された受信アンテナは、送信要素の各々が特定の時間周期Δｔの間起動されるとき、少なくともΔｔの間、少なくとも半値場を感知する。
【００９２】
上述したように、幾つかの実施形態では、送信要素の動作は、時間的に重ならないかもしれない。タイマーモジュール１０４は、送信要素の各々の起動間の遅延を実現してもよい。幾つかの実施形態では、送信要素の各々の起動間で遅延は存在しない。例えば、タイマーモジュールはまた、複数の送信器をフェイズドアレイとして動作させるために、複数の送信要素を同時に起動することもできる。
【００９３】
幾つかの実施形態では、各サイクルは、錠剤の送信要素の各々からの一定の時間周期の送信を含む。タイマーモジュール１１０４は、各サイクル間の時間を調整できる。各サイクル間の時間は、利用可能な電池又は場合によっては錠剤送信器の移動速度に依存するかもしれない。一実施形態では、各サイクル間の時間は、１秒である。タイマーモジュール１１０２は、時間周期及び繰り返し周期を選択するために実行可能な命令でプログラミングされたプロセッサを含むこともできる。
ｃ．発振回路
【００９４】
システム１１００は、送信要素を駆動するために１以上の発振回路１１０６を含むことができる。幾つかの実施形態では、異なる周波数に対応して複数の発振回路１１０６が存在してもよい。特定の発振回路１１０６は、特定の送信要素の周波数を調整するために抵抗器、コンデンサー、又は誘導性要素のうち１つ以上を選択するトランジスタを含むことができる。１軸当り２つの送信要素を含んだ錠剤の実施形態では、発振回路は、ハートレー発振器として構成できる。また、幾つかの実施形態では、発振回路１１０６は、共振タンク回路を形成することができる。制御回路１１０は、送信要素の１つから場を送信するために発振回路１１０６の１つを選択できる。
ｄ．フューチャ・トリガー起動モジュール
【００９５】
幾つかの実施形態では、システム１１００はまた、フューチャ・トリガー起動モジュール１１１２を含むことができる。フューチャ・トリガー起動モジュール１１１２は、送信要素からの次のサイクルの送信を起動することができる。フューチャ・トリガー起動モジュール１１１２は、外部トリガーを受信して次のサイクルを起動することができる、或いはシーケンス及び／又はパルス放射の持続時間を変更するタイミング回路を含んでもよい。
ＸＶ．錠剤位置の計算
【００９６】
図１２は、患者１２の中の錠剤の位置を計算するための手順１２００の実施形態を示す。この手順は、本明細書に記載のシステム１００により実行できる。特に、これらの手順の各々は、上述した患者モニター２０における１以上のモジュールにより実行できる。有利には、特定の実施形態では、これらの手順により、錠剤が患者のＧＩ管を通って移動する際に錠剤の監視が可能となる。幾つかの実施形態では、ＴＵの位置及びアンテナ間のカップリング係数は、錠剤の位置を計算する前に計算される。
【００９７】
具体的に図１２を参照すると、ブロック１２１０では、信号生成モジュール１５４が、外部の刺激アンテナ１８から送信され得るトリガー信号を生成できる。錠剤１４は、トリガー信号を受信し、それに応じて、上述したように１以上の送信要素から１以上の信号波形を送信できる。複数のＴＵ又は受信アンテナ１６は、錠剤１４から送信された信号波形を受信できる。幾つかの実施形態では、受信アンテナ１６は、平坦な円形コイルを含む。コイルはフレキシブルでもよい。一実施形態では、受信コイルは、直径が２インチである。幾つかの実施形態では、錠剤が直交方向に３つの送信要素を含む場合、受信アンテナは送信要素の少なくとも１つから磁束を感知する可能性が高い。
【００９８】
幾つかの実施形態では、錠剤１４は、トリガー信号を必要とすることなく、送信信号を生成できる。ブロック１２１２では、信号収集モジュール１６２が、複数のＴＵ１６から受信した信号波形を収集できる。幾つかの実施形態では、信号収集モジュール１６２は、受信アンテナの各々から受信した最大の信号のみを選択してもよい。幾つかの実施形態では、計算モジュール１５２は、各サイクルにおいてそれぞれの送信要素から受信した２以上の信号に基づいて位置を計算できる。例えば、計算モジュール１５２は、第１の送信要素から受信した信号に基づいた第１の位置、及び第２の送信要素から受信した信号に基づいた第２の位置を計算できる。次いで、計算モジュール１５２は、２つの位置推定値を平均するか、又は追跡に基づいて一方を選ぶことができる。
【００９９】
計算モジュール１５２は、ブロック１２１４にて、収集された波形を分析して第１の測定値セットを計算できる。一実施形態では、患者モニター２０の測定モジュールは、収集された信号の各々について相対位相（又は位相シフト）及び振幅の測定値を計算できる。特定の実施形態では、測定モジュールはまた、収集された１以上の信号対の間の位相差を測定することもできる。次いで、ブロック１２１６にて、位置計算モジュールは、第１のルールセット、分析、又はフィルタリングを該測定値に適用することにより、錠剤の位置を計算できる。
【０１００】
第１のルールセットは、線形、非線形、又は線形及び非線形の組合せの操作セットを含むことができる。一実施形態では、第１のルールセットは、出願第１３／９６９，４３５号により詳細に記載されたシステムの電磁カップリングモデルに適用できる。特定の実施形態では、推定モジュール１５８は、錠剤位置の第１の推定値を計算できる。位置計算モジュール１５２は、第１の推定値を開始セット値として用いて錠剤の位置を求めることができる。例えば、特定の実施形態では、線形の操作セット（例えば多変量線形回帰）が、位置推定値を計算するために使用でき、次いで位置計算モジュールは、非線形操作（例えばレーベンバーグ・マーカート分析）を用いて推定値を精密にすることができる。錠剤が体を通って移動する際には、位置状態ベクトルモデルを用いて、追跡の精度を更に改善してもよい。例えば、マルコフ連鎖、カルマンフィルター、又はマルコフ連鎖及びカルマンフィルターの組合せを用いて、追跡を改善することができる。他の追跡フィルターを使用してもよい。錠剤の軌跡は、錠剤位置の微分係数を求めることにより計算できる。軌跡は、表示装置３０に表示してもよい。
【０１０１】
位置計算モジュール１５２は、錠剤の位置を計算するために、１以上のモデルを使用できる。例えば、計算モジュール１５２は、出願第１３／９６９，４３５号により詳細に記載されている電磁気カップリングモデルを使用できる。位置計算モジュールはまた、錠剤位置を計算するために収集された信号にマルチラテレーション分析を用いることもできる。マルチラテレーション分析は、独立に、又は電磁気カップリングモデルと共に用いることができる。位置計算モジュール１５２は、測定を精密にするために、下記で述べる第２のカップリング効果を考慮することができる。幾つかの実施形態では、錠剤は、三次元において１ｃｍ誤差のマージン内で正確に配置できる。
【０１０２】
幾つかの実施形態では、位置計算モジュール１５２は、１以上のモデル計算において使用するために初期のシステムパラメータを測定することにより、システムを較正できる。システムパラメータは、錠剤形状、ＴＵの位置、ＴＵの配置方向、及びシステムの他の関連する固有の特性を含むことができる。位置計算モジュールは、錠剤の位置を計算する際にシステムパラメータを適用できる。また、動的較正は、以下で説明するように、ＴＵの位置を自動的に測定することにより、初期システムパラメータを変更できる。
【０１０３】
錠剤位置を計算することの詳細な説明は、関連出願第１３／９６９，４３５号に更に記載されている。幾つかの実施形態では、錠剤位置の計算には１秒未満又は２秒未満掛かるかもしれない。
【０１０４】
図１３は、三送信要素のモデルから送信される磁場のモデル例を示す。本例における場の動径成分は、最大値の１／２を超え、６０°軸外れまでである。タイムシェアリング方式において、各コイル（ｘ方向、又はｙ方向、又はｚ方向のコイル）から少なくとも最大Ｂｒの１／２を感知する球のエリアが、図１３に示される。この例では、天球全体が覆われている。各コイルから少なくとも最大Ｂｒの３／４を感知するエリアは、この例では球の３／４を覆うことが分かる。図１３のモデル例は、本明細書に記載の特定の実施形態から得ることのできる略等方性の利点の少なくとも幾つかを説明できる。
ＸＶＩ．追加の実施形態
【０１０５】
上記の実施形態では、患者が飲み込むことのできる錠剤送信器を説明しているが、ここに開示された構造は、他の物体の位置を特定するための送信器において使用できる。例えば、本送信器は、タグ製品、在庫品、又はこのようなシステムによる信号受信を改善するための工業的な用途に使用することができる。ここに記載のアンテナはまた、従来のＡＭラジオ、ＦＭラジオ、ＲＦＩＤ、又は１ｋＨｚから１００ＭＨｚ超の範囲の他の低周波帯域若しくは信号通信帯域にて送信するシステム又は装置において使用できる。ここに記載されたアンテナは、セルラーシステムからのデジタル及びアナログデータの指向性を取り除くことにより、ハンドセット受信を改善するために従来の携帯電話通信帯域にて送信するシステム又は装置において使用できる。ここに記載されたアンテナは、機器充電回路が誘導結合充電システムに最適に調整されていないとき、カップリング効果を改善するために、携帯電話、ハンドヘルド機器、及び他の計装など誘導結合充電システムにおいて使用できる。
用語
【０１０６】
添付図面に関連して実施形態を説明してきた。しかしながら、これらの図は縮尺通りに描かれていないことに留意されたい。距離や角度などは単に説明のためであり、説明した装置の実際の大きさ及びレイアウトとの正確な関係を必ずしも与えるものではない。
【０１０７】
また、磁場又は磁気的信号の方向を参照するときは、送信の軸の外側に磁場がないことを必ずしも意味していないことに留意すべきである。よって、磁場の方向が送信要素に対して論じられているときは、受信要素が最高の磁場を感知し得る場合に関するものであり得る。
【０１０８】
用語「実質的に平行（ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ  ｐａｒａｌｌｅｌ）」は、２つの軸又は平面を記載するために用いられるとき、その通常の意味を有していることに加えて、０度、１度以下、数度、又は１０又は１５度などの他の或る小さい値以下である第１及び第２の軸（又は平面）の間の角度を意味し得る。また、用語「実質的に直交（ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ  ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ）」又は「実質的に垂直（ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ  ｐｅｒｐｅｎｄｉｃｕｌａｒ）」は、２つの軸又は平面を記載するために用いられるとき、それらの通常の意味を有していることに加えて、９０度若しくは７５〜１０５度であるか、８０〜１００度であるか、８５〜９５度であるか、８９〜９１度であるか、又は９０度に近いか若しくは９０度から或る小さい変動内にある第１及び第２の軸（又は平面）の間の角度を意味し得る。
【０１０９】
ここに記載のもの以外の他の多くの変形は、本開示から明らかになるであろう。例えば、実施形態に依存して、ここに記載のアルゴリズムのいずれかの特定の動作、イベント、又は機能は、異なる順序で実行でき、追加、併合、又は全くの省略を行うことができる（例えば、アルゴリズムの実施のためには、記載された全ての動作又はイベントが必ずしも必要ではない）。また、特定の実施形態では、動作又はイベントは、シーケンシャルではなく、例えば、マルチスレッド処理、割り込み処理、又は複数のプロセッサ若しくはプロセッサコア若しくは他の並列アーキテクチャーで同時に実行することができる。加えて、異なるタスク又は手順は、共に機能し得る異なる機械及び／又は計算機システムにより実行することができる。
【０１１０】
ここに開示された実施形態に関して記載した種々の例示的な論理ブロック、モジュール、及びアルゴリズムステップは、電子ハードウェア、コンピュータソフトウェア、又は両方の組合せとして実現することができる。ハードウェアとソフトウェアのこの交換可能性を明確に説明するために、上記では種々の例示的なコンポーネント、ブロック、モジュール、及びステップが、一般的にそれらの機能により記載されている。このような機能がハードウェア又はソフトウェアのどちらとして実現されるかは、全システムに課される特定の用途及び設計の制限に依存する。記載した機能は、特定の用途に対して様々な方法で実現することができるが、この実現における決定は、本開示の範囲からの逸脱を生じさせるものと解釈すべきではない。
【０１１１】
ここに開示された実施形態に関して記載された種々の例示的な論理ブロック及びモジュールは、汎用プロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）若しくは他のプログラマブル論理デバイス、個別ゲート若しくはトランジスタロジック、個別ハードウェアコンポーネント、又はここに記載の機能を実行するよう設計された任意の組合せなどの機械により実現又は実行できる。汎用プロセッサはマイクロプロセッサであり得るが、別法として、該プロセッサは、コントローラ、マイクロコントローラ、又は状態機械、その組合せなどとすることもできる。プロセッサは、コンピュータ実行可能な命令を処理するように構成された電気回路を含むことができる。別の実施形態では、プロセッサは、コンピュータ実行可能な命令を処理することなく論理操作を実行するＦＰＧＡ又は他のプログラマブルデバイスを含む。プロセッサはまた、計算装置の組合せ、例えば、ＤＳＰとマイクロプロセッサの組合せ、複数のマイクロプロセッサ、ＤＳＰコアと協働する１以上のマイクロプロセッサ、又はこのような他の任意の構成として実現することができる。ここでは主にデジタル技術について説明したが、プロセッサはまた、主にアナログコンポーネントを含んでもよい。例えば、ここに記載した信号処理アルゴリズムの幾つか又はすべては、アナログ回路又はアナログ及びデジタルの混合回路により実現してもよい。コンピューティング環境は、限定するものではないが、二三の例を挙げれば、マイクロプロセッサ、メインフレームコンピュータ、デジタル信号プロセッサ、携帯型の計算装置、デバイスコントローラ、スマートフォン、又は電気製品内の計算エンジンに基づいたコンピュータシステムを含めて、任意のタイプのコンピュータシステムを含むことができる。
【０１１２】
ここに開示された実施形態に関して記載された方法、プロセッサ又はアルゴリズムのステップは、ハードウェアにより直接に実現するか、１以上のメモリデバイスに記憶され且つ１以上のプロセッサにより実行されるソフトウェアモジュールにより実現するか、又はそれら２つの組合せにより実現することができる。ソフトウェアモジュールは、ＲＡＭメモリ、フラッシュメモリ、ＲＯＭメモリ、ＥＰＲＯＭメモリ、ＥＥＰＲＯＭメモリ、レジスタ、ハードディスク、リムーバブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、若しくは他の任意の形式の非一時的コンピュータ読み取り可能記憶媒体、媒体、又は当技術において公知の物理的なコンピュータ記憶装置に存在し得る。一例である記憶媒体は、プロセッサが記憶媒体から情報を読み出し且つ記憶媒体に情報を書き込むことができるように、プロセッサに結合され得る。別法として、記憶媒体はプロセッサと一体化することができる。記憶媒体は揮発性又は不揮発性とし得る。プロセッサ及び記憶媒体はＡＳＩＣ中に存在し得る。ＡＳＩＣはユーザ端末に存在し得る。別法として、プロセッサ及び記憶媒体はユーザ端末中の個別コンポーネントとして存在し得る。
【０１１３】
ここに用いられている条件付きの表現、とりわけ、「できる（ｃａｎ）」、「かもしれない（ｍｉｇｈｔ）」、「してもよい（ｍａｙ）」、「例えば（ｅ．ｇ．）」などは、他に明確に述べられていない限り、又は用いられている文脈において他に解釈されないならば、一般に、特定の特徴、要素及び／又は状態を他の実施形態は含まないが、特定の実施形態は含むことを表すと意図される。よって、このような条件付き表現は、特徴、要素及び／又は状態が１以上の実施形態ではまったく要求されないか、又は１以上の実施形態が特徴、要素及び／又は状態がいずれかの特定の実施形態に含まれるか或いは該特定の実施形態において実行されるか否かを、著者の入力又は暗示が有っても無くても、決定するための論理を必ず含むことを意味することを一般には意図していない。用語「含んでいる（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含んでいる（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「有している（ｈａｖｉｎｇ）」などは、同義であり、オープンエンド方式にて包括的に用いられ、追加の要素、特徴、動作、操作などを排除しない。また、用語「又は（ｏｒ）」は、その包括的な意味で用いられており（排他的な意味ではなく）、例えば、要素のリストを接続するために使用されるとき、用語「又は（ｏｒ）」はリスト中の要素の１つ、幾つか、又はすべてを意味する。更に、ここで用いられている用語「各々（ｅａｃｈ）」は、その通常の意味を有していることに加えて、用語「各々（ｅａｃｈ）」が適用される要素の集合の任意の部分集合を意味することができる。
【０１１４】
上記の詳細な説明では、種々の実施形態に適用された新規な特徴を示し、説明し、指摘してきたが、説明した装置又はアルゴリズムの形態及び詳細における種々の省略、置換、及び変更を、本開示の精神から逸脱することなく行うことができることが分かるであろう。認識されるように、幾つかの特徴は他とは別々に用いられ又は実施され得るので、ここに記載された発明の特定の実施形態は、ここに記載の特徴及び利点のすべてを提供するわけではない形態にて実現できる。
【０１１５】
加えて、「上記（ａｂｏｖｅ）」、「下記（ｂｅｌｏｗ）」、「上部（ｔｏｐ）」、及び「底部（ｂｏｔｔｏｍ）」などの用語が明細書の全体を通して用いられている。これらの用語は限定的に解釈されるべきではない。むしろ、これらの用語は、該当する図の配置方向との対比で用いられている。
【図１Ａ】
0006767261.tif 000004
【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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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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【図６Ｄ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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