药物输送系统的制作方法

专利名称：药物输送系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于准确、可靠地输送受控量的物质的系统和过程。更具 体而言，本发明涉及一种用于将药物输送的目标准确地锁定至人或动物的
消化道内的选定部位的系统和过程。
背景技术：
对于疾病、不适或病症的治疗通常需要锁定需要治疗的特定人体区域。 对于胃肠道的疾病或病症尤其是这样。药物通常穿越胃肠道，在胃肠道中， 药物被吸收从而对病症进行治疗。存在很多需要精确的耙向治疗的胃肠道病症。
炎症性肠疾(IBD)就是这样一种需要靶向治疗的胃肠病的组合。IBD 是病原不明的慢性自体免疫疾病。大约一百万美国人和一百万欧洲人患有 这些类型的疾病。克罗恩病就是一种普遍的以肠道的慢性炎症为特征的
IBD。克罗恩病可能发生在消化道的任何位置，其往往深入地散布到受感染 的各层组织中。另一种普遍的IBD是溃疡性大肠炎。溃疡性大肠炎主要感 染大肠和直肠的最内层膜。IBD类疾病能够引起绞痛和衰弱，可能导致危 及生命的并发症，而且没有已知的医学疗法。严重的IBD病例可能需要手 术，例如，肠部切除术、狭窄成形术或者暂时或永久的结肠造口术或回肠 造口术。出于这些原因，这些疾病的治疗成本高昂。
所有形式的IBD都可能需要免疫抑制，以控制症状。很多成功的治疗 需要将药物直接输送到患病位置。相应地，当前的IBD治疗需要向消化道 内的选定部位精确地输送药物。在常用的药物治疗当中往往采用含有 mesalazine (美沙拉秦)、类固醇以及免疫调节剂(例如硫唑嘌呤、甲氨喋 呤或6巯基嘌呤)或生物制剂的延迟释放胶囊。这样的延迟释放胶囊依靠 化学分解来确定释放时间。典型地，这些胶囊是由在消化道内的具体特定 环境内和/或在具体时间周期内可溶解的材料制造而成的。用于对各区域进 行靶向治疗的胶囊己经成功地取得了各种形式。在John Wiley&Sons出版 的作者为Edith Mathiowtz的"Encyclopedia of Controlled Drug Delivery"当 中描述了常规的靶向治疗策略，在此将其弓I入以供参考。
但是，对于溶解型定时输送胶囊而言，药物的输送高度依赖于对含有 药物的胶囊所要经受的具体环境的预见性，以及对诸如肠道折叠或胃部的 位置的可能在胶囊通过时产生障碍的微小差别的预见性。由于消化道环境 的不可预见性以及由消化道的"地形"导致的通行障碍，尽管溶解型胶囊 对于消化道的一般区域内的非精确的药物输送有用，但是其并不能提供如 成功治疗IBD所需的、用于特定部位的药物输送的可行手段。
将消化道的特定区域锁定为目标的备选方法包括利用栓剂、灌肠剂和 泡沫对直肠和下端降结肠进行目标锁定的手段。但是，这些方法对于患者 来说难以承受。 一次这样的针对溃疡性大肠炎的治疗就凸显了这一问题， 因为每天就需要采用两次氨基水扬酸(amniosalicylate)或皮质类固醇(corticosteriod)灌肠剂。而且，该过程还要求患者在早晨和晚上各侧卧一 个小时，从而使药物保持在远端结肠内。
人们还将电子药丸用于输送药物。授予Hoiizego等人的美国专利No. 6,632,216就描述了一个最新的例子。Houzego提出了一种用于向脯乳动物 的胃肠道内输送物质的可摄取胶囊，其具有电磁辐射接收器，所述电磁辐 射用于为胶囊的可打开部分提供能量使其达到开启位置，以分配所述物质。 Houzego等人公开的胶囊是一种需要一系列天线的复杂机构。因此，所述胶 囊存在很多弊端。其中的主要问题是佩戴设备的复杂性，其使得胶囊的制 造成本高昂。胶囊的复杂性还使得其易于发生故障。
在Krill的美国专利申请公开文本2004/0122315中描述了另一种电子药 丸。Krill公开了一种医疗胶囊，其具有至少一个电连接至(一个或多个) 收发器的超声换能器以及用于在被活体摄取或者植入活体内的胶囊和外部 网络之间进行无线通信的装置。Krill提出的无线通信是采用微型声学换能 器通过一般处于5-20MHz的范围内的超声实现的。但是，用于在摄取的胶 囊和外部网络之间进行通信的超声装置存在几个缺陷。超声无法通过胃部 的中空空间传播。此外，Krill公开的药丸的不切实际之处在于，压电传感 器造价昂贵，而且需要大面积和高电压。
因此，需要一种简单、方便、可靠的口服装置，从而实现向消化道内 的选定部位输送药物的目的。还需要一种可靠的口服装置，以供向胃肠道 的下部，尤其是结肠输送药物。
还需要一种能够向特定的消化道部位简单、方便、可靠地输送药物的 可靠装置，尤其是能够准确、可重复地实现的装置，而不需要将患者局限 于医疗设施中，也不需要当前典型的可用装置所需的密集的专业医疗护理。

发明内容
本发明的目的在于提供一种用于向人或动物的消化道内的选定部位准 确、可靠地输送受控量的物质的简单方便的装置，例如，所述物质可以是 用于制药的活性物质、食品、染料、放射性示踪标记、疫苗、生理标记或 诊断剂。
本发明的目的还在于提供一种用于向人或动物的下胃肠道，尤其是结肠准确、可靠地输送受控量的物质的简单装置。
本发明的目的还在于提供一种用于确定已经由对象摄取的电子药丸的 位置的简单装置。
本发明的另一目的在于提供一种用于在电子药丸抵达对象的消化道内 的预定位置时分配受控量的物质的简单装置。
本发明的这些和其他目的和优点是通过用于向人或动物的消化道内的 选定部位输送物质的系统实现的，所述系统包括可摄取胶囊，所述胶囊包 括用于存储所述物质的隔室；用于将所述物质从所述隔室释放出来的释
放装置；适于通过动物组织接收信号的接收器；用于存储编程指令集的处 理器；以及电子电源；所述系统还包括至少一个设置在人或动物的身体上 的医疗相关部位上用于向所述接收器发送信号的发射器，其中，所述接收 器还包括用于测量所述接收器与所述至少一个发射器的接近度的基于接近 度的检测装置，并且其中，在识别出预编程的发射器模式时所述处理器指 示所述释放装置释放所述物质。
还提供了一种用于向人或动物的消化道内的选定部位输送物质的过 程，其包括确定将被临床装置锁定为目标的消化道内的选定部位的步骤； 提供可摄取胶囊的步骤，所述胶囊包括用于存储所述物质的隔室，用于
从所述储藏隔室释放所述物质的释放装置，适于通过动物组织接收信号的 接收器，所述接收器还包括用于测量所述接收器与信号发射器的接近度的
基于接近度的检测装置，用于存储编程指令集的处理器，以及电子电源； 采用释放所述物质的指令对所述胶囊进行编程的步骤，所述指令至少包括 对信号发射器的模式的识别，所述模式被设计为标识所述选定部位；以及 提供可以附着至人或动物的身体的可佩戴设备的步骤，所述可佩戴设备具 有至少一个用于向所述接收器发送信号的发射器；在所述接收器中，所述 基于接近度的检测装置通过测量所述至少一个发射器的信号强度来标识所 摄取的胶囊在人或动物的消化道内的位置，并且其中，在识别出预编程的 发射器模式时所述处理器指示所述释放装置释放所述物质。
通过下文中结合附图对本发明的优选实施例的详细说明，本发明的上 述和其他目的和优点将变得更加显而易见。


图1是根据本发明的电子学药丸的示意图2是示出了用于监测胶囊在人体对象的身体内的定位的发射器的示 范性模式的示意图3是示出了用于标识人体对象的胃肠道内的选定部位的发射器的简 单模式的内部示意图4是根据本发明的第二实施例的电子药丸的示意图；以及
图5是采用了图4的电子药丸的系统的示意图。
具体实施例方式
提供了用于向人体对象的消化道内的选定部位输送物质的系统和方 法。具体而言，提供了用于确定摄取的胶囊在消化道内的位置，并指示所 述摄取的胶囊在到达预定部位时输送负载的简单系统和方法。如文中和权 利要求中所使用的，词语"物质"和"负载"是指药物、非医疗物质、造 影剂、气体、流体、液体、化学物质、放射性制剂、成像标记、用于生命 监测的传感器等。
参考附图，具体而言，参考图l，其示出了通常由附图标记100表示的 根据本发明的可摄取胶囊。胶囊100是供作为对象的人或动物300摄取的 自包含(self-contained)电子控制药物输送系统。如下文中的详细说明，胶 囊100包括编程的电子部件，其对释放机构加以控制，从而在识别出编程 的发药模式的同时分配物质。
如图2和图3所示，可以将至少一个发射器220附着至对象300的身 体上的预定医疗相关位置。可以采用任何数量的发射器220。接收器130通 过基于接近度的检测装置确定胶囊100相对于发射器220的位置。
再次参考图1，胶囊100包括外壳或外罩110;用于接收来自发射器220 的信号的接收器130;用于确定接收器130与发射器220的接近度的信号强 度指示器或计量器135;用于存储编程指令集以及用于处理接收器130接收 到的信息的控制电路140;电源150;以及用于存储物质的储藏隔室或储藏 库120。
优选将胶囊100的大小调整为适合人或动物吞服。外罩110优选由生物相容材料构成，从而使胶囊100至少在其需要穿越人或动物胃肠道的时 间内是生物相容的。所述生物相容材料优选在室温是稳定的，使得胶囊ioo 具有长储存期。外罩110可以由诸如聚四氟乙烯、聚乙烯、丙烯酸等的生 物安全聚合材料构成。外罩110更优选由用于制造可植入器械的材料制造 而成，所述可植入器械包括起搏器导联和心脏假体器械，例如，人工心脏、 心脏瓣膜、主动脉内球囊和心室辅助器械。这些材料包括可以从Dow
Chemical Company获得的Pellethane 2363聚醚氨酉旨(polyethemrethane)系 列材料和可以从Polymer Technology Group公司获得的氨纶聚醚氨酯 (Elasthane polyetherurethane )。 其他材料包括也是可以从Polymer Technology Group公司获得的PurSi产和CarboSil 。
接收器130接收来自(一个或多个)发射器220的信号。至少部分地 通过接收器130与发射器220的接近度确定胶囊100在对象300的消化道 内的位置。集成在接收器130上的信号强度指示器或计量器135测量发射 器220的信号强度。相应地，计量器135提供基于接近度的检测装置，以 确定胶囊100相对于发射器220的位置，其中，所述发射器220设置在对 象300的身体上的选定医疗相关点上。计量器135标识每一发射器220的 特有信号，并测量发射器220的信号强度，由此确定胶囊100与每一特定 信号发射器220的接近度。接收器130优选通过引线将信号强度信息发送 至控制电路140。在标识出预编程的信号强度时，控制电路140判定接收器 130接近了发射器220。通过这种方式，确定胶囊100相对于设置在对象300 的身体的医疗相关点上的发射器220的位置。
接收器130可以具有一个或多个用于接收来自发射器220的信号或发 射的天线。在本发明的优选实施例中，接收器130接收来自发射器220的 射频(RF)通信。优选地，接收器130需要最低的功率，因为其总是处于 接收器模式。优选通过引线将接收器130接收到的信号发射至控制电路140。 计量器135可以任选通过磁感应装置测量发射器220的信号强度。
控制电路140处理并分析所接收到的信号，并相应地确定由所述信号 提供的指令或代码所指示的一个或多个具体措施。如前述说明所述，通过 使指令或代码与一个或多个措施相关而确定所述措施。控制电路140可以 任选是控制器、处理器、微处理器或其他微控制器。控制电路140执行命令和控制功能以及数据处理。控制电路140可以执行下述功能保持通信 连通性(例如，控制网络参与)、读取来自发射器的输入消息并做出响应、 根据命令操作负载机构以及传输包括当前活动和电池电量的胶囊100状态。
具体地，可耦合至接收器130的控制电路140接收并处理接收器130 从发射器220接收的信号。对控制电路140编程，以识别发射器220的预 编程信号强度以及发射器220的至少一个预编程位置模式。对预编程信号 强度的识别确认了胶囊100处于特定发射器220附近。随着胶囊100经过 每一发射器220而创建对发射器220的指定模式的识别，这确认了胶囊100 在对象300的胃肠道内的位置。
电源150对控制电路140供电，从而使每一部件工作。电源150还为 胶囊100所包含的任何其他需要供电的仪器供电。电源150可以是电池、 电容器或者任何其他己知的用于供电的装置。
优选通过引线使电源150连接至储藏隔室120，从而为致动机构供电。 储藏隔室120容纳负载(未示出)。所述负载优选是将要向人或动物的选定 部位输送的受控量的物质。用于与本发明结合使用的适当物质的非限制性 实例包括用于制药的活性物质、食品、染料、放射性示踪标记、疫苗、生 理标记或诊断剂。具体而言，所述物质可以是医疗有效材料，例如，抗生 素、抗病毒化合物、化学治疗试剂、营养品(例如，维生素、矿物质、酶)、 放射性同位素、染料、示踪剂、不透射线材料、生长因子、激素、类固醇 等或者其任意组合。所述物质优选是用于治疗下胃肠道疾病的药物。更优 选地，所述物质是5-ASA或者诸如布地奈德的皮质类固醇。所述药物还可 以是用于增强诊断图像的口服造影剂。这样的造影剂的例子是用于MRI图 像的Gas加marl^或者用于CT图像的钡。
在通过控制电路140识别到发射器220的预编程的位置模式时，从储 藏隔室120释放负载。胶囊100可以具有电子控制的释放阀门或舱口 125， 以分配存储在储藏库120内的物质。胶囊100还可以具有用于操作阀门(当 存在时)的致动机构。如前所述，控制电路140根据预设的分配模式打开 和关闭阀门125。尽管并非是优选方案，但是发射器220可以任选发出指示 胶囊IOO分配负载的控制信号。
控制电路140控制释放控制器114。可以通过对一种或多种预设分配模式的识别和/或通过来自发射器220的指令触发释放控制器114的启动。电
源150对控制电路140供电，从而使每一机电部件在分配阶段工作。释放 控制器114优选是一种微机电机构，其能够从释放控制电路140接收信号， 并生成针对电子控制阀门125的具有可变电压电平的信号，从而(根据所 接收到的信号电压电平)关闭阀门125以及控制阀门开启大小或者阀门125 的开启程度。在最简单的情况下，释放控制电路140是向阀门125提供使 其打开或关闭的电压的晶体管或D/A电路。
任选地，所述信号的电压电平可以决定阀门开启的大小，从而控制在 每一分配时刻分配的药量。在备选实施例中，发送至释放控制器114的信 号只是切换阀门125的开启和关闭，而不是控制阀门开启的大小。
通过压力机构116实现负载的分配或释放。压力机构116位于储藏隔 室120之外，其确保了将所述物质引向阀门125。在最简单的情况下，压力 机构116优选为弹簧。压力机构116还可以是其他类型的弹簧、活塞或者 任何用于执行压力机构116的功能的机构。也就是说，在阀门125打开时 执行向活塞型构件117施加压力的功能，从而将活塞型构件117推向阀门 125。随着活塞型构件117朝向阀门125移动，储藏隔室120内的压力使得 药物得以分配。
也可以通过渗透装置、采用机械或化学泵的计量泵浦机制装置或者任 何其他已知的用于实现物质的输送的装置实现将负载从储藏隔室120分配。
发射器220优选是用于向接收器130发送信号的简单的信标发射器。 每一发射器220具有用于将其与其他发射器220区分开的唯一标识手段。 所述标识手段可以任选是特定的数据模式、密钥或者编码传输频率。发射 器220可以是通过本领域已知的任何手段发送信号。例如，发射器220可 以传播射频信号、电磁感应信号或者可以采用任何其他的电信形式。发射 器220可以是有源射频标识(RFID)标签。
可以对控制电路140进行编程，使得在分配胶囊100的负载之前要求 预设的信息模式。发射器220在对象300的身体上的位置(多个)对应于 胃肠道中的医疗相关位置。此外，发射器220在对象300的身体上的放置 将根据所希望的负载在胃肠道内的释放位置而变化。此外，放置在对象300 上的发射器220形成了由接收器130接收、计量器135测量、控制电路140识别的信标信号位置的模式。由控制电路140识别的信息模式起着安全保 障的作用，其将确保在发出负载释放的指令之前胶囊100已经通过了所标
识的关口。指令的模式可以是简单的；例如，当接收器130识别出发射器A 时，其将该信息发送给控制电路140，所述控制电路140被编程为在识别出 发射器A时分配负载。之后，控制电路140对用于分配负载的机构进行操 作。指令模式可以任选更为复杂；例如，在接收器130识别出发射器A， 其后发射器B，其后又发射器C，那么其将该信息发送至控制电路140，其 中，所述控制电路140被编程为在识别出发射器A，其后发射器B，其后发 射器C时分配负载。之后，控制电路140对用于分配负载的机构进行操作。 所述的预设的指令模式对分配负载之前已经到达了胃肠道的特定靶向区域 进行验证。
电子控制阀125优选是能够通过具有可变电压电平的信号进行电控制 的微机电机构。每一电压电平对应于阀门开启的不同开启大小， 一个电压 电平(或根本无电压，即无信号)对应于阀门125关闭。可以将阀门125 的特征刻画为用于控制微型系统中的微量液体或气体的运动的微流体阀。
在图4所示的本发明的备选实施例中，储藏隔室120是一种微量注射 器，因而施加至所述注射器的推筒的压力将使药物通过所述微量注射器的 针尖分配出去。在这一实施例中，由开口 102替代阀门125。但是，可以设 想，在微量注射器的针尖处设置单向阀，从而避免在多个时间阶段内根据 预设分配定时模式不应进行任何药物分配的分配时间阶段内发生药物泄 漏，和/或控制在分配时间周期内所分配的药物量。
压力机构116位于储藏隔室120之外，其确保将药物引向开口 102。在 最简单的情况下，压力机构116优选为弹簧。压力机构116还可以是其他 类型的弹簧、活塞或者任何用于执行压力机构116的功能的机构。
在另一备选实施例中，使储藏隔室120保持在压力下，从而在不需要 压力机构116的情况下确保根据阀门125的开启程度分配适量的药物。可 以通过压力传感器监测所述压力，该传感器将所监测到的压力传送至控制 电路140。如果所述压力处于预定范围外，那么电路140能够调整阀门开启， 以增大或降低所述压力。自然地，储藏隔室120的压力可以根据每种药物 而不同，而且可以取决于药物的粘滞度。对象300的大小和/或重量可能会影响发射器220发射的信号。信号可
能无法容易地穿过具有相当大的体重的个体传输。因而，可以对控制电路
140进行校准，从而针对具体个体识别出用于确认接收器130与发射器220 的接近度的来自计量器135的改变后的信号测量，由此将发射器220相对 于个体重量和大小的效力考虑在内。因此，可以利用两种不同的校准对两 个个体施用相同的药。此外，可以采用使人的一个或多个特征与一个或多 个预设分配模式相关的查询表确定信号强度。例如，査询表可以使年龄、 性别、体重等其中的至少一项与预设的信号强度测量相关，其中，所述预 设的信号强度测量与预设的信号强度测量值对应。于是，可以为对象300 施用被编程为具有所确定的预设信号强度测量之一的胶囊100。相应地，本 发明的胶囊100能够实现采用不同的信号强度测量对不同的个体施用相同 的药物。
此外，可以由电路140对使压力、阀门开启程度以及诸如分配时间阶 段内的时间段的其他参数相关的查询表或其他数据结构进行评估，从而(例 如)通过了解压力而确定阀门开启程度，反之亦然。于是，基于评估所述 查询表所获得的信息，电路系统140可以调整压力、阀门开启等。可以通 过做出这些调整来充分跟踪在胶囊100内编程的预设分配模式。
再次参考图2和图3，胶囊100由(例如)人类对象300摄取，并进入 对象300的消化系统310。使发射器220在各个预定位置附着至对象300的 身体。预定位置将标识出胃肠道内的已知接合点，例如，升结肠、横结肠、 降结肠、回肠、直肠等。
在本发明的优选实施例中，如图所示，在对象300的腰部周围佩戴可 佩戴设备250。可佩戴设备250容纳至少一个发射器220。在由对象300佩 戴时，可佩戴设备250被配置为将发射器220放置在身体的特定位置上。 可佩戴设备250中的发射器220的位置对应于对象300的胃肠道内的医疗 相关靶向区域。尽管可佩戴设备250被示为皮带，但是其可以任选是衬衫、 套装或者任何其他能够将发射器220有效地固定至对象300的装置。任选 地，可以将发射器220固定到对象300上，或者可以将发射器装到对象300 所穿的外套或衬衫的口袋里。或者，可以使发射器220容纳于附着至对象 300的预定位置的膏体(未示出)内。可以设想采用上述设置的任意组合。可佩戴设备可以任选容纳一个或多个接收器或收发器，以接收来自胶 囊100的信息，例如但不限于诊断或位置信息。
发射器220在确定胶囊100己经到达了人310的消化道内的选定部位 时向胶囊100发射无线信号。发射器发送的信号是命令从储藏隔室120分 配物质的指令。
图3示出了对象身体上放置发射器220的医疗相关位置，以治疗胃肠 道疾病。位置A标示出了位于小肠和大肠之间的盲肠。位置B标示出了肝 曲和横结肠的开始部分。位置C标示出了脾曲和降结肠的开始部分。在被 用作皮带或衣物时，可佩戴设备250适当地设置发射器220的位置，从而 在对象300佩戴可佩戴设备250时，将发射器220适当地放置在位置B和/ 或位置C上。可佩戴设备250由此提供了用于向胶囊100发送信号的简单、 有效、易于复制的手段。此外，可佩戴设备还提供了用于将各种编码命令 和/或信息容易地发送至胶囊100的手段。
基于对象300的患者病史，例如，疾病或临床检査的历史确定被锁定 为治疗目标的特定区域。这样的信息的一个非限制性实例是最新的内窥镜 检查的结果。为了确保胶囊100不会在到达靶向治疗位置之前分配药物， 将胶囊100的控制电路140编程为在释放药物之前接收来自发射器220的 特定传输模式或释放分布曲线(profile)。所述释放分布曲线可以包括输送 模式、靶向位置和输送速率。作为非限制性实例，对于患有溃疡性大肠炎 的对象300的治疗而言，所述选定靶向位置可以是从降结肠到直肠的区域。 在这种情况下，通过由计量器135确定的接收器130与发射器C的接近度 跟踪胶囊100在发射器C附近经过。接收器130将接近度信息传送至控制 电路140，控制电路140识别出胶囊100经过发射器C附近，这是分配的 先决条件。接收器130可以任选从发射器220接收用于分配负载的控制信 号。胶囊100根据编程到胶囊100内的设置或者根据发射器220传达的命 令分配药物。在另一个例子中，输送药物的靶向区域是降结肠区域。因而， 将胶囊100编程为接收到来自位置A的发射，之后接收来自位置B的发射， 之后又接收到来自位置C的发射，从而最后在位置C释放药物。这一过程 降低了单独采用来自位置C的发射可能偶然地导致胶囊100过早地在相对 靠近降结肠的脾曲的胃部释放药物的可能性。在图4和图5所示的本发明的备选实施例中，胶囊100还具有至少一
个用于从胶囊100发射信号的发射器和/或收发器180。胶囊发射器或收发 器180可以发射与胶囊100的位置相关的信息、围绕胶囊100的环境或者 与胶囊100的状态相关的信息。还可以由胶囊100发射其他临床相关信息。 如图5所示，对象300摄取的胶囊100通过射频信号与附着至对象300的 身体的发射器220的外部收发器280通信。任选地，收发器280还具有用 于通过射频电磁信号与远程医疗监测站290通信的装置。除了向胶囊100 输送命令信号之外，可以将收发器180编程为收集数据并识别需要护理和/ 或治疗的医疗状况(例如，心率、呼吸、体温等的变化)，并且向胶囊100 发出采取矫正措施的命令(例如，施用有医疗效力的药剂)，同时向远程医 疗监测站290发送信号，从而就对象300的医疗状况对医务人员发出警示。 可以设想胶囊100还具有用于从对象300的胃肠道获取样本的装置。
胶囊100还可以任选包括诸如光学摄像机的微型可视化设备和任选的 光源(例如，来自LED或闪光单元)。当存在可视信息时，将所述可视信 息通过发射器或收发器180发送至发射器220。
再次参考图4，胶囊100可以任选包括用于跟踪、标识、存货清单和其 他采用RFID读取系统的目的的RFID标签108。还可以采用RPID标签108 确定胶囊100是否已由护理者施用或者已经为人所服用，如果是这样，那 么可以采用RFID标签108确定胶囊IOO在胃肠道内的大致位置。
胶囊100还可以包括用于对胶囊100进行远程控制的压电元件和相关 电路210。优选将元件210固定到外罩IIO上，元件210能够以一个或都个 预定频率振动。通过靠近人放置超声探头、水听器或其他引起振动的器械 而引发所述振动。
通过相关电路系统将元件210引起的频率转化为电信号。通过引线212 将所述电信号传输至定时电路IIO，在该电路中，对所述信号进行处理，以 确定所要执行的措施。所述措施可以是上文中参考通过引线206提供给定 时电路系统110的信号描述的措施之一。优选采用控制电路140内存储的 诸如查询表的数据结构使元件210的振动与措施相关，来确定所述措施。
在这一实施例中，胶囊100能够通过剂量管理系统900的天线202 (或 压电等价物510)与发射器/接收器280通信。发射器/接收器800发出由远程医疗监测站290确定的命令。远程医疗监测站290是可以连接至Internet 或者诸如LAN的其他网络的计算装置，诸如个人计算机。远程医疗监测站 290以电子的方式从高级监测系统接收患者的生命指征信息，或者接收来自 人工计算机输入(例如，通过键盘)的患者生命指征信息，所述信息包括 来自脉搏一血氧计的脉搏、氧水平、EKG、血压、温度等。患者或医生可 以向远程医疗监测站290内输入信息，例如，通常不能直接测量的疼痛程 度。
胶囊100还可以具有用于执行诊断功能的装置，例如，所述诊断功能 可以是测试周围物质或流体的pH值(酸碱度)，或者是测试各种盐、矿物 质或其他选定材料的存在或浓度。由于患者与患者之间体型的不同，难以 预见胶囊100接收的信号电平。本发明的另一实施例采用了测试胶囊100。 测试胶囊100具有位于其内的发射器。测试胶囊100将发射器220发射的 信号发送至校准系统，以确定信号强度。通过这种方式，可以确定发射器 220具有足以到达胶囊100内部的功率。
可以任选通过额外的感测装置提高确定胶囊100的位置的准确性。例 如，胶囊100可以含有简单的pH传感器。随着胶囊通过肠道，pH值升高。 高于大约6.0-7.0的pH值与和发射器220接近相结合将可靠地指示胶囊正 处于发射器220所在位置处的结肠内。或者，胶囊IOO可以包括结肠细菌 或酶传感器。例如，针对偶氮还原酶的传感器将指示胶囊100处于对象300 的结肠中的某处。进而与发射器220的接近度将可靠地指示胶囊100在结 肠内所处的位置。
胶囊100可以任选具有有助于确定其位置以及在胃肠道内分配物质的 准确定时的定时装置。例如，可以采用起始定时器机构112。在服用或施用 了胶囊100时，传感器感测到胶囊100已被施用至人或动物。在另一实施 例中，可以通过溶解隔离两个电接触从而使开关关闭电路的薄的水溶性涂 层而实现这一目的。在又一实施例中，可以由对象人工触发所述开关。
还可以将胶囊IOO用于诊断目的。多模式成像(例如，CT、 PET、 MRI、 超声、X射线等的任意组合)中存在的一个普遍的问题是图像的配准。在 图像之间，要使不同的图像相互"配准"，而患者的运动给其带来了困难。 患者的运动包括在测试之间行走以及诸如呼吸、心跳和消化作用的自觉或不自觉的内部运动。可以采用胶囊100在可以通过时间估算的具体区域内 释放造影剂，从而使所需的造影剂的量降至最低，或者使其集中在具体区 域内。造影剂的使用不仅能够相对于位置，而且能够相对于时间使图像配 准。这一第四尺度能够提高相互配准的准确性。
尽管并非是优选方案，但是可以设想可佩戴设备250还具有一个或多 个通过发射电磁场或电磁波束并监测所述场的变化而在没有身体接触的情
况下有助于确定胶囊100的位置的传感器。所采用的传感器将测量所述传 感器和胶囊100之间的电流流动。在受到感测时，胶囊100会使一对传感 器板之间的介电常数发生变化。
所采用的传感器可以是电感式或电容式传感器。传感器是在紧密靠近 感测表面的环境内建立了场的高频振荡器。胶囊100在所述操作区内的存 在使得所述传感器的振荡幅度发生变化。通过改变传感器的输出状态的阈 值电路标识所述振荡的升降。将电感式传感器用于胶囊100的金属实施例。 将电容式的传感器用于胶囊100的非金属实施例。
还可以采用光电传感器。光电传感器采用光敏元件检测胶囊100,其由 发光器(光源)和接收器构成。所述传感器还可以是磁传感器。通过胶囊 100内包含的永磁体的存在驱动所述磁传感器。
已经具体参考优选实施例描述了本发明。应当理解，上述说明和例子 只是对本发明的举例说明。在不背离本发明的精神和范围的情况下，本领 域技术人员可以设想出所述说明和例子的各种替代方案和修改方案。因此， 旨在使本发明涵盖所有此类的落在权利要求的范围内的替代方案、修改方 案和变型。
权利要求
1、一种用于向人或动物的消化道内的选定部位输送物质的系统，其包括可摄取胶囊，所述胶囊包括用于存储物质的隔室；用于将所述物质从所述隔室内释放出来的释放装置；适于通过动物组织接收信号的接收器；用于存储编程指令集的处理器；以及电子电源；以及至少一个发射器，其设置在所述人或动物的身体上的医疗相关部位，用于向所述接收器发送信号，其中，所述接收器还包括用于测量所述接收器与所述至少一个发射器的接近度的基于接近度的检测装置，并且其中，在识别出发射器的预编程模式时所述处理器指示所述释放装置释放所述物质。
2、 根据权利要求1所述的系统，其中，所述的需要输送所述物质的选 定部位是人或动物的下胃肠道。
3、 根据权利要求1所述的系统，其中，所述的需要输送所述物质的选 定部位是人或动物的结肠。
4、 根据权利要求1所述的系统，其中，所述至少一个发射器容纳于可 佩戴设备内。
5、 根据权利要求1所述的系统，其中，所述至少一个发射器容纳于可 以附着至所述人或动物的身体的膏体内。
6、 根据权利要求1所述的系统，其中，所述的基于接近度的检测装置 是信号强度计量器。
7、 根据权利要求1所述的系统，其中，所述胶囊还包括剂量泵。
8、 根据权利要求1所述的系统，其中，所述胶囊还具有被编程为发射 所述胶囊收集的数据的收发器。
9、 根据权利要求8所述的系统，其中，所述可佩戴器械还具有被编程 为向所述胶囊发出命令，从而使其基于所述收集数据采取指定措施的收发 器。
10、 根据权利要求1所述的系统，其中，所述胶囊还包括用于对所述 胶囊定位的pH感测装置。
11、 根据权利要求1所述的系统，其中，所述胶囊还包括用于对所述 胶囊定位的结肠细菌或酶传感器。
12、 根据权利要求1所述的系统，其中，所述胶囊还包括诊断、分析、 治疗或成像装置。
13、 一种用于向人或动物的消化道内的选定部位输送物质的系统，其 包括可摄取胶囊，所述胶囊包括用于存储物质的储藏隔室；用于将所述 物质从所述储藏隔室内释放出来的释放装置；用于通过动物组织接收无线 信号的接收器；适于通过动物组织发射信号的发射器；以及电子电源；以 及可以附着至所述人或动物的身体的可佩戴设备，所述可佩戴设备具有 用于向所述胶囊发送信号的发射器和用于从所述胶囊的发射器接收信息的 接收器。
14、 根据权利要求13所述的系统，其中，所述胶囊还具有用于发送来 自所述胶囊的信息的收发器，所述可佩戴器械还具有被编程为向所述胶囊 发出命令，从而使其基于所述收集数据采取矫正措施的收发器。
15、 根据权利要求13所述的系统，其中，所述胶囊还包括用于对所述胶囊定位的pH感测装置和/或用于对所述胶囊定位的结肠细菌或酶传感器。
16、 一种用于向人或动物的消化道内的选定部位输送物质的过程，其 包括确定将被临床装置锁定为目标的所述消化道内的选定部位的步骤；提供可摄取胶囊的步骤，所述胶囊包括用于存储所述物质的隔室； 用于将所述物质从所述储藏隔室内释放出来的释放装置；适于通过动物组织接收信号的接收器，所述接收器还包括用于测量所述接收器与信号发射器的接近度的基于接近度的检测装置;用于存储编程指令集的处理器；以 及电子电源；采用释放所述物质的指令对所述胶囊进行编程的步骤，所述指令至少 包括对信号发射器的模式的识别，所述模式被设计为标识所述选定部位； 以及提供可以附着至所述人或动物的身体的可佩戴设备的步骤，所述可佩 戴设备具有至少一个用于向所述接收器发送信号的发射器；在所述接收器中，所述基于接近度的检测装置通过测量所述至少一个 发射器的信号强度来标识所摄取的胶囊在所述人或动物的消化道内的位 置，并且其中，在识别出发射器的预编程模式时所述处理器指示所述释放装置 释放所述物质。
17、 根据权利要求16所述的过程， 选定部位是所述人或动物的下胃肠道。
18、 根据权利要求16所述的过程， 选定部位是人或动物的结肠。
19、 根据权利要求16所述的过程，其中，所述的需要输送所述物质的 其中，所述的需要输送所述物质的 其中，所述至少一个发生器容纳于可佩戴装置内，所述可佩戴装置容纳于可以附着至所述人或动物的身体的 膏体内。
20、根据权利要求16所述的过程，其中，所述至少一个可佩戴发射器 容纳于将围绕所述人或动物的驱干佩戴的带内。
全文摘要
提供了一种用于向人或动物的消化道内的选定部位输送物质的系统。所述系统包括可摄取胶囊(100)，所述胶囊包括用于存储所述物质的隔室(120)；适于通过动物组织接收信号的接收器(130)；用于存储编程指令集的处理器；电子电源(150)；并且所述系统还包括至少一个用于向所述接收器发送信号的发射器，所述发射器设置在人或动物的身体的医疗相关部位上，其中，所述接收器还包括用于测量所述接收器与所述至少一个发射器(220)的接近度的基于接近度的检测装置(135)，并且其中，在识别出预编程的发射器模式时所述处理器指示所述释放装置(114)释放所述物质。
文档编号A61M31/00GK101472640SQ200780023284
公开日2009年7月1日 申请日期2007年4月12日 优先权日2006年6月23日
发明者J·清水, K·I·特罗瓦托 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司