可膨胀可消化的小丸的制作方法

专利名称：可膨胀可消化的小丸的制作方法
可膨胀可消化的小丸
本申请是2005年1月18日向美国专利局提交的专利申请号为 60/644,518的题为System And Method For Controlling Traversal Of An Ingested Capsule的专利申请的部分继续申请并要求其较早申请日优先权， 该美国专利申请的内容纳入本文作为参考。
本发明涉及电控胶囊领域，更具体地涉及用于填充胃，以通过产生饱 感来促进体重下降的非外科手术手段。
减轻体重是美国人关注的问题，大约44%的人口积极地试图减轻体重。 不幸的是，甚至更多的人应该减轻体重，因为据说大约64%(12 960万)的美 国人是超重或肥胖的。预期美国人要花费$400亿美元用于控制体重的药物、 健身房会员、节食计划和相关食品，以寻求减去过多的体重。已表明肥胖 和过多的体重会增加罹患2型糖尿病、心脏病、某些形式的癌症和其它失 能医学病症的危险。根据2001 Surgeon General's Call to Action to Prevent and Decrease Overweight and Obesity ，估计2000年全国的直接和间接费用，包 括医疗费用和损失的生产力，为$1170亿美元。
有许多节食计划、理论、药物和装置用于辅助减去过多的体重。在许 多情况下，外科手术被用于具有医学危险如糖尿病的、常规的减轻体重技 术无效的超重和肥胖者。
胃囊带术，也称为腹腔镜绑扎术(lap banding),是一种通常用于控制 和强迫减去过多体重的手术。胃囊带术将压縮环带置于胃入口下，阻止大 的食物颗粒进入胃。因此，食物被局限在环带以上的胃上部较小的部分。 所述胃环带装置通过腹部的微型切口引入并围绕胃的上部放置。围绕着胃 引入环带形成与正常胃相比体积显著下降的胃袋，并且明显减小了胃的功 能性容量。通过这种方式，使患者感到饱了，但较大部分的胃仍然是空的。 世界范围内已经安装了超过150000个这样的环带。然而，该手术非常昂贵， 其范围为在墨西哥的$10000至在美国的$17000-$30000。然而，胃囊带术具 有这样的缺点患者可能经常感到不适，并且在除去环带时体重可能恢复。在胃囊带术后，患者不能吞咽比阿司匹林更大的药物，使得该手术不可能 用于需要阿司匹林或其它口服递送药物的一些患者。胃分流术是用于肥胖 者的更为根治性的手术。与胃囊带术类似，胃分流术通过切除大部分胃来 减小胃的功能性容量。胃分隔术是用于减小胃的大小并进一步使一部分小 肠被绕过的普通方法。尽管胃分流术在引起期望的体重减轻方面是有效的， 但它是招致相关危险和成本的大手术。胃分隔术也是不易逆转的。
由于胃囊带术和胃分流术都需要某种手术，这些手术伴随着明显的感 染和麻醉危险。此外，药物治疗通常具有副作用，这些副作用有时只有在 更多的人已经采用了所述药物治疗而且有准确的记录后才会被发现。
已公开了其它非手术方法来减小胃的摄入容量。 一个例子是授予
Berman的题为"Method and Apparatus for Reducing Obesity"的美国专利 4，133，315，它公开了在患者的胃内引入袋子或气球，通过鼻管或嘴管使袋 子充气或放气。Bernian还公开了要求交替地使袋子充气和通过将食物置于 口中并吞咽让患者吃东西的步骤。授予Chan的题为"Expandable Body Device for the Gastric Cavity and Method"的美国专利5,993,473公开了通过 体腔插入装置以在体内产生气球。保持外部连接以使气球充气或放气。
然而，这些方法各自都存在问题，因为它们需要外部装置来控制气球 的膨胀或放气，这执行起来不方便和/或不舒适。因此，产业上需要用于填 充胃腔而不需要控制充气或放气的外部装置的最低侵入性的手段。
本发明公开了包含气球或可膨胀材料的可消化胶囊。所述胶囊包含其 中含有气体的容器和用于向所述容器产生信号以释放其中所含的气体以使 气球膨胀到已知的大小或形状的装置。在本发明的一个方面，所述胶囊材 料的第一部分在遇酸后的预定时间溶解，所述用于产生信号的装置在暴露 于所述酸后向所述容器产生信号。在本发明的另一个方面，所述装置响应 外部信号而向所述容器产生信号。在本发明的再一方面，所述胶囊还包含 测定酸水平的酸测量装置，所述信号产生装置响应已知的酸水平而产生信 号。在再一方面，所述胶囊包含用于产生第二信号以使所述胶囊恢复其原 始体积或更小的装置。在再一方面，所述胶囊材料在遇酸后的预定时间溶 解或允许释放于其中的气体泄漏。
本文所述的电控小丸包含压縮气体，所述压縮气体在到达胃后，根据pH、经过的时间、或例如可能用成像系统执行的在外部的到达确认，使气 球充气。这通过减小食物的可用空间给胃饱感。 一旦充气，小丸可以在预 定时间后或通过远程控制而放气。这使得所述程序是可检测的、可逆的和 可控的。另一个益处是通过使用几个气球，可以将胃逐步和安全地填充到 医生认为合适的任何水平。
为了更完全地填充胃，可以使用多于一个"减重ePill"。
由于所述ePill上携带了气体源，没有外部加压连接跟随该装置。所述 ePill也不需要手术，因为它在到达胃时充气，并且按照规定时间或根据RF 命令放气。应该不存在不易通过中断所述小丸的使用而治疗的营养缺陷。 最后，所食用的物体的大小不会受限制，但在舒适的总体积会一下子减小。
图l表示根据本发明原理的可消化小丸；
图2表示根据本发明原理的多个可消化小丸；和
图3(a)-3(e)表示根据本发明原理可以使用的气球或可膨胀材料的几种 示例形状。
要理解，这些附图仅用于说明本发明的概念，并非用于限制本发明。 本文附图中所示的和随附的详细的说明书中所述的实施方案是要用作例证 性实施方案，不应解释为实施本发明的唯一方式。而且，相同的参考数字， 可能在适当时用参考字符补充，用于说明相似的元件。
人胃的体积根据个人而变化。通常，人胃的体积为约一升，但可扩大 到四升。胃通常每分钟收縮大约3次，将胃内的内容物推向幽门。随着幽 门括约肌收縮，混合物被推回胃体内。该混合物在胃腔内还原成半流体状 的食糜，并且每分钟有6-10毫升食糜被排空到小肠内。因此，伴随每次收 缩，不超过约3毫升的食糜运输通过幽门。


图1表示可消化的胶囊100，在本文中称为ePill，将其示为由如下材 料制成的常规小丸或胶囊，该材料可以根据本发明的原理膨胀到预定的尺 寸。在图l所示的例示性实施方案中，可消化的ePill IOO表现为胶囊，所 述胶囊包括含有多达约0.125 cm3气体的气体胶囊110。在释放时，所述气 体可以使ePill 100充气或膨胀到已知的体积，优选至少6.25 cm3或6.25 ml。 因此，当幽门括约肌打开，只让约3毫升食糜进入小肠时，膨胀到约6.25 ml 体积的ePill 100具有足够的体积来避免通过进入小肠。还例示了与气体胶囊110通信的装置120，其用于控制气体从气罐110 中的释放。在本发明的一个实施方案中，装置120可以由计算机处理器和 存储器组成，所述存储器包括计算机指令、代码或软件，所述计算机指令、 代码或软件可以响应已知事件而被执行以触发气罐110释放其中所含的气 体。例如，装置120可以进一步包括酸测量装置，当其暴露于胃的酸性内 容物时测定何时达到已知的酸度水平(通过pH水平测量)。例如，胃内的酸 度水平为1.4-4.0，但其余胃肠道的pH水平通常高于4。因此，与本文公开 的ePill—起进食会使胃释放更多的盐酸(HC1)，盐酸的pH通常为约1.4， 这会进而降低胃的总pH并保证安全的部署。
响应酸测量装置测定已知的酸度水平，计算机系统向气罐110产生触 发信号以使胶囊100或连接的气球膨胀。在本发明的另一个实施方案中， 酸度测定装置可以直接向气体胶囊110产生触发信号。在本发明的再一方 面，胶囊100可以包括这样的部分，其被周围的胃酸溶解，使得其中所含 的电路(即装置120)被激活。在本发明的这个方面，胶囊100的溶解部分可 以暴露连接到装置120的电绝缘的末端。当所述电绝缘的末端暴露于酸性 溶液时，在末端之间形成电连接，所述电连接激活装置120以向气罐110 产生触发信号。在另一个实施方案中，装置120可以通过接收由胃外的发 射器提供的信号而被激活。接收的信号使装置120产生提供给气体胶囊110 的触发信号。在本发明的该实施方案中，装置120可以包括响应选定传输 频率的天线和接收器和用于处理接收的信号的计算机系统。在本发明的再 一个实施方案中，装置120可以在预定时间后被激活。在本发明的再一个 实施方案中，胶囊IOO可以包括开关，当所述开关在预定时间后下压时， 会使装置120向气罐IIO产生信号。例如，在本发明的一个方面，当开关 下压时，计时器，例如正数或倒数计时器，被激活，并且响应计时器的终 止，向气罐110提供触发信号。在这种情况下，开关与计时器的组合构成 装置120的计算机系统。应认识到装置120还可以基于一种或多种上述标 准而向气罐110产生信号。尽管本文已经详细讨论了装置120的例子，但 应认识到，这样的装置120也在本发明范围内，所述装置120可以是与存 储器通信的通用处理器，所述处理器执行计算机代码以实现本文所述的处 理。所述通用处理器可以执行一般的计算机软件指令。类似地，装置120可以是与存储器通信的专用处理器，所述处理器可以执行计算机代码以实 现本文所述的处理。所述专用处理器可以执行专用计算机软件指令。此夕卜， 所述计算机系统可以是处理器，例如执行硬件特定指令的专用集成电路
(ASIC))或现场可编程门阵列(FPGA )。
尽管已经参考可膨胀的胶囊100解释了 ePill 100，应认识到，将处于 本发明范围内的是，所述胶囊仅有部分由于包含在气罐110内中的气体释 放而被膨胀。例如，连接到胶囊100末端的可充气的气球。在这种情况下， 所述气罐110将气体释放到胶囊100的气球部分，以将气球膨胀到所需的 体积。给连接到胶囊100的柔性气球充气的细节在上述专利申请号—(ID 779006)中描述，本文无需详细讨论。
在本申请中，胶囊IOO可以包括一部分柔性材料或连接的柔性材料(气 球)并以前述的专利申请中所述的方式充气。这些胶囊可以由不可吸收的材 料如聚乙烯或聚丙烯制成，从而它们可以通过身体。用于胃的气球是已知 的。例如，BioEnterics Intragastric Ballon (BIB)的硅酮弹性体材料或聚乙烯、 聚丙烯、PVC、 PVCD、 PET或Teflon可以被用作气球，并且是本领域公知 的。
图2表示在胃腔200中使用多个ePiU 100的例子。在该说明性例子中， 多个胶囊填充了胃200的体积而没有引起扩张。各个示例的ePill 100都被 膨胀到已知的体积，该体积大于幽门括约肌220额定的大小，防止膨胀的 ePill 100通过幽门括约肌210进入幽门220。
在本发明的再一方面，胶囊100可以放气到一定的体积，其中胶囊IOO 可以通过幽门括约肌210并从胃和体内排出。在本发明的一个方面，胶囊 IOO可以在预定时间后放气。例如，所释放的气体可以在已知的时间内通过 泄露到胃中而逸出胶囊IOO。在另一个实施方案中，胶囊100的材料可以在 预定时间后溶解，只剩下较小的气体胶囊110和装置120以被排出。已知可 溶解的材料如用于可溶缝合线的材料在胃内保持两周。可溶材料的例子包括 羊肠线(来自绵羊的粘膜下层)和称为Dexon(聚乙醇酸)的合成材料，所述羊 肠线可以用铬酸处理以保持20天。这些是本领域公知的，本文无需讨论。
在本发明的再一个实施方案中，装置120可以用于给胶囊100放气。 在这种情况下，装置120可以提供信号以使ePill 100内所含的气体被释放;使ePill 100恢复其原始大小。基于在充气信号后的预定时间或通过接收外
部信号，装置120可以被激活而产生放气信号。上述专利申请号_(ID
779006)还描述了用于将连接至胶囊100的柔性气球放气的方法，本文无需 详细讨论。
在本发明的可选择的实施方案中，可以使用非圆形气球更有效地填充 胃，因为非圆形气球会更容易地陷入气球之间的空间，因此每次需要更少 的小丸。图3(a)和(b)表示具有球形和细长形状的气球的例子。优选形状示 于图3(c)，其为环形。环形是有利的，因为它允许食物通过，同时保持不 易引起损伤的形状，还占据着比实际气体体积更大的外部体积。图3(d)和 3(e)表示可以使用的气球的其它例子。图3(d)表示可以使用的三维星形。在 这种情况下，当多个这种星形气球被摄入时，它们可以留下空间供液体通 过。类似地，图3(e)的圆柱状气球形状允许液体通过气球以避免胃内的液 体堵塞。在本发明的再一个实施方案中，当通过手术切除胃/胃肠道的一部 分时，这些可控的气球可以用于逐步伸展胃/胃肠道道，从而增大其体积。 气球可以与用于检测出血的手段联用。气球在适当的位置膨胀，产生直接 压力以阻止出血。这可以发生在胃以外的区域。在这些情况下，气球是空 心圆柱形状，以允许流体通过并同时保持膨胀的形状。图3(e)显示了这样 的构造。ePill 100相对于气球的位置不必是如图3(e)所示的位于中心的。在 再一个实施方案中，气球可以充气到特定的压力，从而在胃肠道或胃上的 总压力不至于使器官破裂。
尽管在应用优选的实施方案时显示、描述并指出了本发明的基本的新 颖特征，应理解，在不脱离本发明精神的情况下，本领域技术人员可以做 出对所述设备、所公开装置的形式和细节及其操作的各种省略、替换和改 变。例如，尽管已经参考球形、细长形或椭圆形的气球描述了本发明，应 认识到，在不改变本发明的范围的情况下，其它易于消化的形状也可以使 用。例如，尽管ePill IOO显示为胶囊，但气球的截面形状可以是圆环，这 是在本发明范围内的。在这种情况下，液体可以通过胶囊100的中心。
因此，明确期望以基本上相同的方式实现基本上相同的功能以取得相 同结果的那些元件的所有组合都在本发明的范围内。从一个所述实施方案 到另一个实施方案的元件替换也是完全预期的和期望的。
权利要求
1. 可消化的胶囊，所述胶囊的部分包含可膨胀的材料，所述胶囊中包含包含气体的容器；和用于向所述容器产生信号以释放其中所含的气体以使所述胶囊的可膨胀材料部分膨胀到至少已知的大小的装置。
2. 权利要求1的胶囊，其中所述胶囊材料的第一部分在遇酸后的预定 时间溶解。
3. 权利要求l的胶囊，其中所述胶囊材料在遇酸后的预定时间溶解。
4. 权利要求2的胶囊，其中所述胶囊材料的第二、剩余部分在遇到所 述酸后的第二预定时间溶解。
5. 权利要求4的胶囊，其中所述装置在暴露于所述酸后向所述容器产 生所述信号。
6. 权利要求1的胶囊，其中所述装置响应外部信号而向所述容器产生 所述信号。
7. 权利要求1的胶囊，其还包含 测定酸水平的酸测量装置。
8. 权利要求7的胶囊，其中所述信号产生装置响应已知的酸水平而产 生所述信号。
9. 权利要求1的胶囊，其还包含用于产生第二信号以使所述胶囊恢复其原始体积或更小的装置。
10. 权利要求1的胶囊，其中所述胶囊材料允许释放于其中的所述气体泄漏。
11. 权利要求1的胶囊，其中所述的已知体积为至少6.25毫升。
12. 权利要求1的胶囊，其还包含开关。
13. 权利要求1的胶囊，其还包含响应触发信号而激活的计时器。
14. 用于降低胃腔摄入体积的方法，所述方法包括如下步骤 摄食至少一个可消化的小丸，所述小丸包含覆盖材料，所述覆盖材料的部分包括柔性材料； 在所述外部覆盖内的含气容器；和用于向所述容器产生信号以释放其中所含的气体以使所述柔性材料膨 胀到至少已知的大小的装置。
15. 权利要求14的方法，其中所述覆盖材料的第一部分在遇酸后的预 定时间溶解。
16. 权利要求14的方法，其中所述覆盖材料在遇酸后的预定时间溶解。
17. 权利要求15的方法，其中所述覆盖材料的第二、剩余部分在遇到 所述酸后的第二预定时间溶解。
18. 权利要求17的方法，其中所述装置在暴露于所述酸后向所述容器 产生所述信号。
19. 权利要求14的方法，其中所述装置响应外部信号而向所述容器产 生所述信号。
20. 权利要求14的方法，其中所述小丸还包含测定酸水平的酸测量装置。
21. 权利要求20的方法，其中所述信号产生装置响应已知的酸水平而 产生所述信号。
22. 权利要求14的方法，其中所述小丸还包含用于产生第二信号以 使所述胶囊恢复其原始体积或更小的装置。
23. 权利要求14的方法，其中所述覆盖材料允许释放于其中的所述气 体泄漏。
24. 权利要求14的方法，其中所述的已知体积为至少6，25毫升。
25. 权利要求1的胶囊，其中所述可膨胀的部分为气球。
26. 权利要求25的胶囊，其中所述气球的形状选自球形、细长形、 星形、环形和空心圆柱形。
27. 权利要求26的胶囊，其中所述气球的截面形状允许流体从中通过。
28. 权利要求1的胶囊，其中所述可膨胀的材料被填充以包含已知的气压。
全文摘要
本发明公开了包含气球或可膨胀材料的可消化胶囊(100)。所述胶囊包含其中含有气体的容器(110)和用于向所述容器产生信号以释放其中所含的气体以使气球膨胀到已知的大小或形状的装置(120)。在本发明的一个方面，所述胶囊材料的第一部分在遇酸后的预定时间溶解，用于产生信号的装置在暴露于所述酸后向所述容器产生所述信号。在本发明的另一个方面，所述装置响应外部信号而向所述容器产生所述信号。在本发明的再一方面，所述胶囊还包含测定酸水平的酸测量装置，所述信号产生装置响应已知的酸水平而产生信号。在再一方面，所述胶囊包含用于产生第二信号以使胶囊恢复其原始体积或更小的装置。在再一方面，所述胶囊材料在遇酸后的预定时间溶解或允许释放于其中的气体泄漏。
文档编号A61F5/00GK101415382SQ200780011883
公开日2009年4月22日 申请日期2007年3月19日 优先权日2006年3月30日
发明者K·I·特罗瓦托 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司