CN112739272A - 用于在胃肠道中采集样本和/或将与健康相关的物质输送至胃肠道的可吞服设备和方法 - Google Patents

用于在胃肠道中采集样本和/或将与健康相关的物质输送至胃肠道的可吞服设备和方法 Download PDF

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Abstract

一种用于从人类或哺乳动物的胃肠道的目标区域采集样本和/或用于将与健康相关的物质输送至目标区域的可吞服设备。该可吞服设备具有：壳体，该壳体包括至少一个第一端口且至少包括能够与所述至少一个第一端口连通的容积可变的第一隔室；致动组件，该致动组件用于改变第一隔室的容积以通过所述至少一个第一端口采集样本和/或释放与健康相关的物质；延迟结构，该延迟结构用于使所述致动组件延迟以改变第一隔室的容积，直到可吞服设备在目标区域处或其附近为止；以及电路结构，该电路结构用于检测可吞服设备到达目标区域处以及用于检测样本采集和/或与健康相关的物质释放结束。

Description

用于在胃肠道中采集样本和/或将与健康相关的物质输送至 胃肠道的可吞服设备和方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2018年8月6日提交的美国临时专利申请序列第62/714,769号和于2019年5月15日提交的美国专利申请序列第16/413,026号的权益，这些专利中的每个专利的内容通过参引全部并入本文。
技术领域
本公开总体上涉及一种可吞服设备，并且特别地涉及用于采集胃肠道内容物的样本和/或将与健康相关的物质输送至胃肠道内容物的可吞服设备和方法。
背景技术
胃肠(GI)道是从嘴至肛门的实质上呈长且扭曲的管的形式的一系列接合的中空器官。GI道中的内容物比如组织、粘膜细胞、微生物群、分子等包含关于GI道状况的信息。
GI内容物的样本可以经由粪便采样来采集。然而，GI内容物的空间和时间信息在粪便样本中保存较差。因此，在许多情况下都期望能够通过使用适合的采样工具直接从GI道的内部采集GI内容物的样本。
GI道的不同器官具有不同程度的可及性。例如，小肠是又深又长的器官，使用经口或经肛导管难以进入小肠。因此，在现有技术中已经开发了用于进入GI道并在GI道中采样的各种采样工具和方法。
可以使用不同类型的管通过抽吸采集GI道中深处区段、特别是小肠中的内容物的样本。例如，由Skala I和Simacek J发表在Gut,Apr.1968,9(2):246-248中的标题为“Device for obtaining samples of intestinal contents for microbiological andbiochemical examinations(获取用于微生物或生化检验的肠内容物的样本的装置)”的学术文章教识了一种具有筒形头部的中空管。筒形头部具有开口，该开口可以由通过管和偏置弹簧的空气吸力开启及关闭。经口引入到GI道中之后，可以通过检查X线图像确定管头部的位置。通过使用空气吸力将GI内容物的样本采集到管中。
通过使用这种具有内窥镜辅助抽吸或活检技术的管，可以有效地在上部GI道、结肠以及甚至小肠的近端部分中采样，因为内窥镜医生可以实时观察管腔内图像并且采集GI内容物。然而，这些技术是侵入性的。此外，这些技术价格昂贵，并且不适合大规模研究。这些技术的另一缺点在于这些管不能到达整个小肠。
Pawelec的美国专利第4,481,952号公开了一种用于获取胃和/或肠道内容物的样本的可吞咽胶囊，该胶囊限定了具有入口端口的内部液体接纳腔室，该入口端口通常通过阻塞装置与胶囊的外部密封隔开，该阻塞装置包括聚集物，聚集物的性质在与存在于消化道中的适合液体接触时改变，使得该装置将入口端口与胶囊的外部连通，从而允许液体的样本被吸入到腔室中。位于腔室内的是关闭装置，该关闭装置通常通过质量块保持在允许流动的位置中，该质量块将关闭装置的必要部件以使得这些部件不能移动的方式粘合在一起，使得关闭装置的动作被中和。该质量块响应于与消化道的适合液体接触以允许关闭装置操作并密封腔室，使得在其进一步行进通过消化道的其余部分时确保样本不受污染。
该装置的主要优点是由于其结构简单而成本低。然而，样本采集在很大程度上依赖于在采样时间段期间的重力、GI内容物的流速、以及GI道的特定部分的蠕动力。该装置被设计成从包括代表腔内容物的肠道内容物的管腔内空间采集样本，但该装置通常不适于采集信息丰富的粘膜和上皮内容物，信息丰富的粘膜和上皮内容物驻留在GI道的粘膜层内并且可以具有更重要的诊断价值。此外，该装置不包括任何追踪模块。因此，为了追踪该设备在体内的位置和采样状态，需要进行比如闪烁扫描或X射线扫描的放射扫描，但由于辐射问题，患者较少优选这些扫描。
其他现有的胃肠采样技术包括基于微机电系统(MEMS)的胶囊，该胶囊采用一种用以在GI道中采集样本的主动机制。
例如，由Cui J,Zheng X,Hou W,Zhuang Y,Pi X,and Yang J发表在Telemed J EHealth,Sep.2008,14(7):715-9,doi:10.1089/tmj.2007.0118中的标题为“The study ofa remote-controlled gastrointestinal drug delivery and sampling system(远程控制的胃肠道药物输送和采样系统的研究)”的学术论文教识了一种基于MEMS技术的用于诊断和治疗胃肠疾病的微机械胶囊。该微胶囊可以在胃肠道中进行实时药物释放和胃肠采样。根据胃肠道的结构和代谢特性，将微胶囊的构型设计为筒形。这种不可消化的口腔装置可以顺利通过胃肠道以用于药物输送和管腔内液体采样。该胶囊的工作机理是活塞的机械运动模式，该胶囊通过MEMS发热元件进行调节。胃肠道中的药物输送和胃肠内容物采样的动作是无线进行的。该遥控装置可以通过串行端口(RS-232)与计算机连接，并且遥控装置可以用于远程医疗应用。根据作者，实验结果表明该微胶囊可以可靠地实现药物输送和管腔内液体采样。
荷兰埃因霍温的Medimetrics Personalized Drug Delivery B.V.还开发了一种基于MEMS的胶囊被称为
Figure BDA0002987236290000031
(IntelliCap是荷兰阿姆斯特丹KoninklijkePhilips N.V.在欧盟的注册商标)。该胶囊结合电动微致动器与多个传感器，所述多个传感器用于检测包括pH和温度在内的多个形态以及用于估计胶囊在GI道中的位置。当胶囊到达GI道中的期望的位置时，微致动器提供单向推进，以经由用于靶向药物输送的开口将药物推出储存器。
据信
Figure BDA0002987236290000032
还可以通过以下方式用于GI液体采样：将
Figure BDA0002987236290000033
重新设计成提供沿微致动器的相反致动方向的单向推进，以在储存器中产生恒定的负压以用于吸引GI液体经由相同的开口在储存器中流动。
虽然这种基于MEMS的胶囊技术和微系统具有进入小肠的优势，但其制造成本昂贵，由此阻碍了其临床应用。这些基于MEMS的微系统由于其复杂性而难以实现小型化。此外，这些技术和微系统具有低但重大的胶囊滞留风险，在这种情况下，需要进行内窥镜检查或者甚至是开放式手术。
发明内容
本文中公开的实施例总体上涉及一种可吞服设备和方法，该可吞服设备和方法用于在人类或哺乳动物(统称为“使用者”)的胃肠(GI)道的目标区域中被动地采集胃肠内容物样本和/或将与健康相关的物质输送至目标区域。待采集的胃肠内容物样本可以从管腔内区域或从粘膜壁层衬里采集，其中，各自的样本将包含不同占比的液体和固体组分。例如，相比于来自内腔空间的样本，粘膜层在组织和粘膜层样本中更加致密。
在一些实施例中，本文中公开的可吞服设备包括无线信号发射器，并且该设备可以通过使用在使用者的身体外的无线信号接收器来追踪。
根据本公开的一个方面，提供了一种可吞服设备，该可吞服设备用于从人类或哺乳动物的胃肠(GI)道的目标区域采集样本和/或用于将与健康相关的物质输送至目标区域。该可吞服设备包括：壳体，该壳体包括至少一个第一端口和能够与所述至少一个第一端口连通的至少一个第一隔室；致动组件，该致动组件用于改变第一隔室的条件，以用于通过所述至少一个第一端口采集样本和/或释放与健康相关的物质；延迟结构，该延迟结构用于使致动组件延迟以改变第一隔室的条件，直到可吞服设备位于目标区域处或其附近为止；以及电路结构，该电路结构用于检测可吞服设备至目标区域的到达以及用于检测样本采集的结束和/或与健康相关的物质释放的结束。
在一些实施例中，改变隔室的条件是容积的改变。容积的改变与致动组件从第一位置至第二位置的移动有关。
在一些实施例中，电路结构配置成用于当检测到可吞服设备到达目标区域处时触发第一信号事件以及用于当检测到样本采集结束和/或与健康相关的物质释放结束时触发第二信号事件。
在一些实施例中，电路结构包括射频(RF)信号发射器，该射频信号发射器用于当第一信号事件被触发时发射RF信号以及当第二信号事件被触发时停止发射RF信号。
在一些实施例中，电路结构配置成用于分别在可吞服设备到达目标区域处时以及在样本采集结束和/或与健康相关的物质释放结束时检测致动组件从第一位置至第二位置的移动的开始和结束。
在一些实施例中，电路结构包括第一检测电路，该第一检测电路用于在致动组件从第一隔室的第一位置至第二位置的移动开始时检测GI道中的胃肠内容物。
在一些实施例中，第一检测电路包括间隔开的第一组电极，所述第一组电极形成处于断开配置的第一开关，当所述第一组电极与胃肠内容物接合时，第一开关能够切换至接通配置。
在一些实施例中，延迟结构包括构造成用于将第一检测电路与胃肠内容物隔离的隔离结构，该隔离结构能够在接触胃肠内容物时溶解。
在一些实施例中，致动组件包括：活塞，该活塞的至少一部分以可移动的方式接纳在壳体中；以及第一致动结构，该第一致动结构用于沿着从第一位置至第二位置的第一方向来致动活塞以在第一容积与第二容积之间改变第一隔室的容积。
在一些实施例中，第一致动结构包括一个或更多个偏置弹簧。
在一些实施例中，延迟结构包括将活塞保持在第一位置中的闩锁，该闩锁能够在接触胃肠内容物时溶解。
在一些实施例中，闩锁被置于活塞的保持肩部与壳体之间。
在一些实施例中，电路结构包括第二检测电路，该第二检测电路用于在从第一位置至第二位置的致动结束时检测活塞的移动。
在一些实施例中，第二检测电路包括间隔开的第二组电极，该第二组电极形成处于断开配置的第二开关，当第二组电极在活塞移动之后接合导电表面时，第二开关能够切换至接通配置。
在一些实施例中，第二检测电路包括霍尔效应传感器或滑动变阻器，该滑动变阻器具有联接至致动结构的滑块。
在一些实施例中，第二检测电路包括霍尔效应传感器或滑动变阻器，该滑动变阻器具有联接至活塞的滑块。
在一些实施例中，隔离结构还构造成用于将闩锁和第二检测电路与胃肠内容物隔离。
在一些实施例中，隔离结构是其中接纳壳体、活塞、闩锁、第一致动结构和电路结构的外壳。
在一些实施例中，外壳涂覆有可溶解涂层。
在一些实施例中，可吞服设备还包括可密封部件，该可密封部件用于以可密封的方式封闭所述至少一个第一端口以密封第一隔室。
在一些实施例中，当第一隔室具有第一容积时，第一隔室与所述至少一个第一端口连通；并且当第一隔室具有第二容积时，第一隔室与所述至少一个第一端口以流体的方式断开连接。
在一些实施例中，可吞服设备还包括粘膜层刷状件，该粘膜层刷状件能够延伸出第一隔室以用于采集样本，并且能够缩回到第一隔室中以用于将采集的样本储存在第一隔室中。
在一些实施例中，可吞服设备还包括粘膜层刷状件，该粘膜层刷状件能够延伸出第一隔室以用于在该装置沿着GI道行进时将与健康相关的物质输送到目标区域处的粘膜层中或输送到目标区域处的粘膜层下面。
在一些实施例中，粘膜层刷状件是可旋转的。
在一些实施例中，粘膜层刷状件的延伸和/或缩回是沿致动组件从致动组件的第一位置至第二位置的方向。
在一些实施例中，粘膜层刷状件包括杆和刷毛。刷毛是被弹簧加载的以在致动组件从第一位置至第二位置移动时从杆向外呈径向延伸，使得刷毛抵靠胃肠道的粘膜层推动。
在一些实施例中，在致动组件移动的情况下，刷毛利用径向力沿与粘膜层刷状件延伸的方向不同的方向弹出。
在一些实施例中，刷毛包括流体吸收材料(即，适合于吸收胃肠液的材料)，该流体吸收材料包括但不限于聚乙烯醇(PVA)，以改善对来自GI道的粘膜层的粘膜样本结合来自管腔内空间的更多液体管腔样本的采集。
在一些实施例中，刷毛包括用于吸收胃肠内容物的材料。当与胃肠内容物接触吸收液体时，该材料可以改变刷毛的性能，使得进一步改善了它们与粘膜层的接触。例如，硬度增加的刷毛可以更善于将粘膜样本从粘膜层刮掉，或者可以改善与粘膜层的接触。
在一些实施例中，粘膜层刷状件联接至弹簧，该弹簧构造成用于对粘膜层刷状件进行压缩、延伸和/或施加扭转。在一个实施例中，弹簧联接至粘膜层刷状件以用于迫使粘膜层刷状件抵接粘膜层来改善粘膜层样本的粘附性。
在一些实施例中，可吞服设备还包括联接至外壳或壳体的线。
在一些实施例中，线包括用于指示到外壳或壳体的距离的标记。
在一些实施例中，线包括可生物降解的材料。
在一些实施例中，线包括不可生物降解的材料。
在一些实施例中，壳体还包括至少一个第二端口以及与所述至少一个第二端口连通的第二隔室，该第二隔室用于将采集的胃肠内容物接纳在该第二隔室中；第一隔室构造成用于将与健康相关的物质容纳在第一隔室中；并且致动组件构造成用于减小第一隔室的容积以用于释放与健康相关的物质，并且该致动组件构造成用于密封第二隔室。
在一些实施例中，致动组件构造成用于通过将第二隔室与所述至少一个第二端口隔离来密封第二隔室。
在一些实施例中，第二隔室的位置是能够改变的；并且致动组件构造成用于通过改变第二隔室的位置来将第二隔室与所述至少一个第二端口隔离。
在一些实施例中，可吞服设备还包括第二致动结构，该第二致动结构用于沿着与第一方向相反的第二方向致动活塞。
在一些实施例中，可吞服设备还包括用于将第二致动结构保持处于偏置构型的保持块，该保持块能够在胃肠内容物中溶解，以允许第二致动结构在活塞由第一致动结构致动之后致动活塞。
在一些实施例中，第二致动结构包括一个或更多个偏置弹簧。
在一些实施例中，第一隔室构造成用于在初始状态下将与健康相关的物质容纳在第一隔室中，并且第一隔室能够重新构造成用于在第一隔室中的与健康相关的物质被释放之后将胃肠内容物的样本接纳在第一隔室中。
在一些实施例中，所述至少一个第一端口具有以下横截面尺寸：该横截面尺寸允许容纳在第一隔室中的与健康相关的物质在所述至少一个第一端口处形成具有将与健康相关的物质保持在第一隔室中的表面张力的界面。
根据本公开的一个方面，提供了一种用于使用采集结构在胃肠(GI)道的目标区域中采集样本和/或将与健康相关的物质输送至目标区域的方法，该采集结构包括位于采集结构中的容积可变的隔室。该方法包括：(i)允许采集结构在GI道中行进；(ii)当采集结构到达目标区域时触发第一信号事件；(iii)使致动组件从第一位置移动至第二位置以改变隔室的容积，以用于将样本采集到隔室中或将液体从隔室释放；以及(iv)当隔室的容积改变时触发第二信号事件。
在一些实施例中，所述当采集结构到达目标区域时触发第一信号事件包括：使得无法进行GI道的胃肠内容物的检测；以及当采集结构到达目标区域时，使得能够进行胃肠内容物的检测，并且当检测到胃肠内容物时触发第一信号事件。
在一些实施例中，所述使得无法进行GI道的胃肠内容物的检测包括：使用能够在胃肠内容物中溶解的隔离结构将第一检测结构与胃肠内容物隔离。
在一些实施例中，所述使得无法进行胃肠内容物的检测还包括：使用隔离结构将采集结构与胃肠内容物隔离。
在一些实施例中，所述使用隔离结构将采集结构与胃肠内容物隔离包括：使用能够在GI道的预定区域中溶解的涂层将隔离结构与胃肠内容物隔离。
在一些实施例中，涂层是肠靶向涂层。
在一些实施例中，涂层是pH敏感材料，涂层能够在具有大于预定pH水平阈值的pH水平的环境中溶解。
在一些实施例中，pH敏感材料是pH敏感聚合物材料。
在一些实施例中，涂层是时间可控的，涂层可以具有预定的厚度，并且涂层可以在预定的(并且有时延长的)时间段上逐渐溶解。
在一些实施例中，所述使得能够进行胃肠内容物的检测包括：允许隔离结构在胃肠内容物中溶解，以使隔离结构在目标区域中变形。
在一些实施例中，所述检测胃肠内容物包括：允许第一开关通过胃肠内容物从断开配置切换至接通配置。
在一些实施例中，该方法还包括：将间隔开的第一组电极与胃肠内容物隔离以将第一开关配置为断开配置；并且所述允许第一开关通过胃肠内容物从断开配置切换至接通配置包括：当采集结构到达目标区域时，允许第一组电极与胃肠内容物接触，由此将第一开关从断开配置切换至接通配置。
在一些实施例中，所述改变隔室的容积包括：将活塞从第一位置致动至第二位置以改变隔室的容积。
在一些实施例中，该方法还包括：通过使用能够在胃肠内容物中溶解的闩锁将活塞保持在初始位置处；以及允许闩锁在胃肠内容物中溶解以使闩锁在目标区域中变形。
在一些实施例中，所述当隔室的容积改变时触发第二信号事件包括：当检测到活塞的移动时触发第二信号事件。
在一些实施例中，所述检测到活塞的移动包括：允许第二开关通过活塞的移动而从断开配置切换至接通配置。
在一些实施例中，该方法还包括：将间隔开的第二组电极布置成远离导电表面，并且将第二组电极与胃肠内容物隔离以将第二开关配置为断开配置；以及所述允许第二开关通过活塞的移动而从断开配置切换至接通配置包括：允许活塞的移动使导电表面移动以接合第二组电极，由此将第二开关从断开配置切换至接通配置。
在一些实施例中，该方法还包括：当第一信号事件被触发时发射射频(RF)信号；以及当第二信号事件被触发时停止发射RF信号。
根据本公开的一个方面，提供了一种可吞服设备，该可吞服设备用于胃肠采样和/或与健康相关的物质输送，该可吞服设备包括：壳体，该壳体包括至少一个第一端口和至少一个第二端口；活塞，该活塞在其第一位置处以可移动的方式接纳在壳体中，该活塞在壳体中限定容积可变的第一隔室和第二隔室，该第一隔室将与健康相关的物质接纳在第一隔室中，并且第一隔室与所述至少一个第一端口连通，当活塞处于第一位置时，第二隔室经由所述至少一个第二端口与壳体的外部连通；闩锁，该闩锁将活塞保持在第一位置中，该闩锁能够在胃肠(GI)道的胃肠内容物中溶解；以及致动结构，该致动结构用于将活塞在壳体中从第一位置致动至第二位置，由此减小第一隔室的容积以用于将与健康相关的物质经由所述至少一个第一端口从第一隔室释放至GI道的目标区域，并且致动结构用于将第二隔室与壳体的外部隔离。
在一些实施例中，可吞服设备还包括能够在胃肠内容物中溶解的外壳，该外壳将壳体、活塞、闩锁和致动结构接纳在外壳中。
在一些实施例中，至少一个第一端口具有以下横截面尺寸：该横截面尺寸允许接纳在第一隔室中的与健康相关的物质在所述至少一个第一端口中形成具有将与健康相关的物质保持在第一隔室中的表面张力的界面。
在一些实施例中，致动结构包括一个或更多个偏置弹簧。
根据本公开的一个方面，提供了一种可吞服设备，该可吞服设备用于胃肠采样和/或与健康相关的物质输送，该可吞服设备包括：壳体，该壳体包括至少一个端口；活塞，该活塞接纳在壳体中并且能够在活塞的第一位置与第二位置之间移动，该活塞包括可密封部件，并且该活塞在壳体中限定容积可变的隔室，该隔室能够经由所述至少一个端口与壳体的外部连通；闩锁，该闩锁能够在胃肠(GI)道的胃肠内容物中溶解，该闩锁将活塞保持在第一位置，由此将隔室构造为第一容积以用于将与健康相关的物质接纳在隔室中，并且将可密封部件构造成使隔室与壳体的外部以密封的方式隔离；第一致动结构，该第一致动结构用于将活塞从第一位置致动至第二位置，由此将可密封部件构造成使隔室与壳体的外部之间能够经由所述至少一个端口连通，并且将隔室构造为小于第一容积的第二容积，以用于将与健康相关的物质经由所述至少一个端口从隔室输送至GI道的目标区域；以及第二致动结构，该第二致动结构用于将活塞从第二位置致动至第一位置，由此将隔室构造为第一容积以用于接纳从GI道的目标区域采集的样本，并且将可密封部件构造成使隔室与壳体的外部以可密封的方式隔离。
在一些实施例中，可吞服设备还包括能够在胃肠内容物中溶解的外壳，该外壳将壳体、活塞、闩锁以及第一致动结构和第二致动结构接纳在外壳中。
在一些实施例中，可吞服设备还包括用于将第二致动结构保持处于偏置构型的保持块，该保持块能够在胃肠内容物中溶解。
在一些实施例中，第一致动结构和第二致动结构中的一者或两者包括一个或更多个偏置弹簧。
根据本公开的一个方面，提供了一种可吞服设备，该可吞服设备用于采样和/或与健康相关的物质输送，该可吞服设备包括：外壳，该外壳能够在胃肠(GI)道的胃肠内容物中溶解；壳体，该壳体接纳在外壳中，该壳体包括至少一个端口；活塞，该活塞以可移动的方式接纳在壳体中，并且活塞在壳体中限定容积可变的隔室，该隔室能够经由所述至少一个端口与壳体的外部连通，该活塞在壳体中位于第一位置处，由此将隔室构造为第一容积；闩锁，该闩锁将活塞保持在第一位置中，该闩锁能够在胃肠内容物中溶解；致动结构，该致动结构用于将活塞在壳体中从第一位置致动至第二位置，由此将隔室构造为第二容积以用于经由所述至少一个端口将样本从GI道的目标区域采集到隔室中和/或将与健康相关的物质从隔室输送至目标区域；以及电路结构，该电路结构包括电源部件、用于检测胃肠内容物的第一检测电路、用于检测活塞的位置的第二检测电路、以及射频(RF)信号发射器，该射频信号发射器电耦合至电源部件以及第一检测电路和第二检测电路，以用于发射指示可吞服设备的状态的至少一个RF信号。第一检测电路处于第一配置，并且第一检测电路能够在与胃肠内容物接触时重新配置为第二配置；第二检测电路在活塞处于第一位置时处于第三配置，并且第二检测电路能够在活塞处于第二位置时重新配置为第四配置；并且第一检测电路的配置和第二检测电路的配置的组合确定用于指示可吞服设备的状态的所述至少一个RF信号的一组属性的值。
根据本公开的一个方面，提供了一种可吞服设备，该可吞服设备用于采样和/或与健康相关的物质输送，该可吞服设备包括：壳体，该壳体包括能够与至少一个端口连通的容积可变的第一隔室；活塞，该活塞的至少一部分以可移动的方式接纳在壳体中；闩锁，该闩锁将活塞保持在第一位置中，该闩锁能够在接触胃肠(GI)道的胃肠内容物时溶解；第一致动结构，该第一致动结构用于使活塞沿着第一方向从第一位置致动至第二位置，以用于经由所述至少一个端口将样本从GI道的目标区域采集到第一隔室中和/或将与健康相关的物质从第一隔室输送至目标区域；电路结构，该电路结构包括电源部件、用于检测胃肠内容物的第一检测电路、用于检测活塞的位置变化的第二检测电路、以及射频(RF)信号发射器，该射频信号发射器电耦合至电源部件以及第一检测电路和第二检测电路，以用于至少在由第一检测电路进行的胃肠内容物的检测与由第二检测电路进行的活塞的位置变化的检测之间发射信号；以及隔离结构，该隔离结构至少将第一检测电路和第二检测电路与胃肠内容物隔离，该隔离结构能够在胃肠内容物中溶解。
附图说明
图1A是根据本公开的一些实施例的用于通过人类或哺乳动物(统称为“使用者”)的胃肠(GI)道将与健康相关的物质输送至胃肠道中的目标区域的可吞服设备的横截面图；
图1B是图1A中所示的可吞服设备的电路图；
图2是图1A中所示的可吞服设备在GI道中的横截面图，其中，可吞服设备的肠靶向涂层实质上变形；
图3A是图1A中所示的可吞服设备的横截面图，其中，可吞服设备的外壳实质上变形；
图3B是图3A中所示的可吞服设备的电路图；
图4A是图1A中所示的可吞服设备的横截面图，其中，可吞服设备将与健康相关的物质释放至目标区域；
图4B是图4A中所示的可吞服设备的电路图；
图5示出了监测图1A中所示的可吞服设备的追踪装置在与健康相关的物质输送过程期间的输出；
图6示出了根据本公开的一些实施例的监测图1A中所示的可吞服设备的追踪装置在与健康相关的物质输送过程期间的输出；
图7是根据本公开的一些实施例的用于从在使用者的GI道的目标区域中的粘膜层采集胃肠内容物样本的可吞服设备的横截面图；
图8是图7中所示的可吞服设备的横截面图，其中，可吞服设备的涂层实质上变形；
图9是图7中所示的可吞服设备的横截面图，其中，可吞服设备的外壳实质上变形，由此允许可吞服设备从GI道的粘膜层采集样本；
图10是图7中所示的可吞服设备的横截面图，其中，可吞服设备的隔室在从粘膜层采集的样本接纳在可吞服设备中的情况下密封；
图11是根据本公开的一些实施例的用于在使用者的GI道的目标区域中采集样本的可吞服设备的横截面图；
图12是图11中所示的可吞服设备的横截面图，其中，可吞服设备的涂层实质上变形；
图13是图11中所示的可吞服设备的横截面图，其中，可吞服设备的外壳实质上变形，由此允许可吞服设备采集样本；
图14是图11中所示的可吞服设备的横截面图，其中，可吞服设备的隔室在采集的粘膜层样本接纳在可吞服设备中的情况下密封；
图15是根据本公开的一些实施例的用于从使用者的GI道的目标区域采集样本然后将与健康相关的物质输送至目标区域的可吞服设备的横截面图；
图16是图15中所示的可吞服设备的横截面图，其中，可吞服设备的涂层和外壳实质上变形，由此允许可吞服设备将样本采集至可吞服设备的第二隔室，然后将与健康相关的物质从可吞服设备的第一隔室释放；
图17是图15中所示的可吞服设备的横截面图，其中，采集的样本被密封在第二隔室中，并且与健康相关的物质已经从第一隔室释放；
图18是根据本公开的一些实施例的用于通过使用者的GI道将与健康相关的物质输送至GI道中的目标区域然后从目标区域采集样本的可吞服设备的横截面图，其中，可吞服设备包括具有两个偏置弹簧的采样致动结构；
图19是图18中所示的可吞服设备的横截面图，其中，可吞服设备的外壳实质上变形，由此允许可吞服设备将与健康相关的物质从隔室释放，然后将样本采集到该隔室中；
图20是图18中所示的可吞服设备的横截面图，其中，与健康相关的物质已经从隔室释放；
图21A是图18中所示的可吞服设备的横截面图，其中，样品被采集到隔室中；
图21B是图21A中所示的可吞服设备的电路图；
图22是图18中所示的可吞服设备的横截面图，其中，采集的样本被密封在隔室中；
图23是根据本公开的一些实施例的用于通过使用者的GI道将与健康相关的物质输送至GI道中的目标区域然后从目标区域采集样本的可吞服设备的横截面图，其中，可吞服设备包括具有一个偏置弹簧的采样致动结构；
图24是图23中所示的可吞服设备的横截面图，其中，可吞服设备的外壳实质上变形，由此允许可吞服设备将与健康相关的物质从隔室释放，然后将样本采集到该隔室中；
图25是图23中所示的可吞服设备的横截面图，其中，与健康相关的物质已经从隔室释放；
图26是图23中所示的可吞服设备的横截面图，其中，样本被采集到隔室中；
图27是图23中所示的可吞服设备的横截面图，其中，采集的样本被密封在隔室中；
图28是根据本公开的一些实施例的用于通过使用者的GI道将与健康相关的物质输送至GI道中的目标区域然后从目标区域采集粘膜层样本的可吞服设备的横截面图；
图29是图28中所示的可吞服设备的横截面图，其中，可吞服设备的外壳实质上变形，由此允许可吞服设备将与健康相关的物质从隔室释放，然后将粘膜层样本采集到隔室中；
图30是图28中所示的可吞服设备的横截面图，其中，与健康相关的物质已经从隔室释放；
图31是图28中所示的可吞服设备的横截面图，其中，粘膜层样本由粘膜层刷状件采集；
图32是图28中所示的可吞服设备的横截面图，其中，采集的粘膜层样本被密封在隔室中；
图33A和图33B是根据本公开的一些实施例的分别配置为处于断开配置和接通配置的可吞服设备的第一开关的横截面图；
图34A和图34B是根据本公开的一些替代性实施例的分别配置为处于断开配置和接通配置的可吞服设备的第一开关的横截面图；
图35A和图35B是根据本公开的又一些替代性实施例的分别配置为处于断开配置和接通配置的可吞服设备的第一开关的横截面图；
图36A和图36B是根据本公开的一些实施例的分别配置为处于断开配置和接通配置的可吞服设备的第二开关的横截面图；
图37A和图37B是根据本公开的一些替代性实施例的分别配置为处于断开配置和接通配置的可吞服设备的第二开关的横截面图；
图38是根据本公开的一些实施例的用于在采样和/或与健康相关的物质输送过程中追踪可吞服设备的可穿戴追踪装置的框图；
图39是示出了摄取多个可吞服设备并且穿戴图38中所示的用于在采样和/或与健康相关的物质输送过程中追踪所述多个可吞服设备的可穿戴追踪装置的使用者的示意图；
图40示出了图38中所示的追踪装置在图39中所示的采样和/或与健康相关的物质输送过程期间的输出；
图41是示出了用于利用X射线确认监测图39中所示的采样和/或与健康相关的物质输送过程的监测过程的步骤的流程图；
图42是示出了根据本公开的一些实施例的可吞服设备的示意图，其中，该可吞服设备包括联接至其外壳的线，该线用于监测可吞服设备在GI道中的行进；
图43是根据本公开的一些实施例的用于通过使用者的GI道将与健康相关的物质输送至GI道中的目标区域然后从目标区域采集粘膜层样本的可吞服设备的横截面图，其中，该可吞服设备包括能够随活塞心轴旋转的粘膜层刷状件；
图44是根据本公开的一些实施例的用于通过使用者的GI道将与健康相关的物质输送至GI道中的目标区域然后从目标区域采集粘膜层样本的可吞服设备的横截面图，其中，该可吞服设备包括能够随活塞心轴上的可旋转套筒旋转的粘膜层刷状件；
图45是根据本公开的一些实施例的用于通过使用者的GI道将与健康相关的物质输送至GI道中的目标区域然后从目标区域采集粘膜层样本的可吞服设备的横截面图；其中，该可吞服设备不包括可溶解外壳；
图46是根据本公开的一些实施例的用于从使用者的GI道的目标区域采集样本然后将与健康相关的物质输送至目标区域的可吞服设备的横截面图；
图47是图46中所示的可吞服设备的横截面图，其中，该可吞服设备的涂层和外壳实质上变形；
图48是图46中所示的可吞服设备的横截面图，其中，该可吞服设备的刷状件的刷毛延伸出可吞服设备的壳体以用于采集样本；以及
图49是图46中所示的可吞服设备的横截面图，其中，刷状件的刷毛和采集的样本收回到壳体中并被密封在壳体的隔室中。
具体实施方式
本文公开的实施例涉及一种可吞服设备，该可吞服设备用于将包括一种或更多种活性化合物的与健康相关的物质输送至人类或哺乳动物(统称为“使用者”)的胃肠(GI)道的目标区域和/或从目标区域采集胃肠内容物样本。
该可吞服设备包括：至少一个第一隔室；所述至少一个第一隔室能够与一个或更多个第一端口连通；以及致动组件，该致动组件用于调整用于上述目的第一隔室的条件。例如，在各种实施例中，致动组件可以从第一位置移动至第二位置，由此用以(a)增加第一隔室的容积以接纳从目标区域采集的样本；或(b)减小第一隔室的容积以将第一隔室中的与健康相关的物质释放到目标区域中；或(c)减小第一隔室的容积以将第一隔室中的与健康相关的物质释放到目标区域中，然后增加第一隔室的容积以接纳从目标区域采集的样本。
在替代性实施例中，致动组件可以从第一位置移动至第二位置，由此通过不同于改变隔室的容积的机制来调整第一隔室的条件。例如，该运动可以封闭或密封隔室的能够液体连通的端口以采集胃肠样本，或者可以暴露先前封闭或密封的端口以释放与健康相关的物质。
在一些实施例中，可吞服设备还可以包括与一个或更多个第二端口连通的第二隔室。第一隔室可以将与健康相关的物质容纳在第一隔室中。可吞服设备可以将从目标区域采集的样本接纳到第二隔室中，然后减小第一隔室的容积以将在第一隔室中的与健康相关的物质释放到目标区域中。
在一些实施例中，致动组件可以包括致动结构，该致动结构用于致动活塞以改变第一隔室的容积。活塞能够在第一位置与第二位置之间移动；并且其中，第一位置和第二位置中的一者远离所述至少一个第一端口，并且第一位置和第二位置中的另一者邻近所述至少一个第一端口。
在一些实施例中，致动结构可以是一个或更多个加载的、偏置的或以其他方式存储能量的弹簧。
在一些实施例中，可吞服设备可以包括用于在致动组件的动作结束时密封第一隔室和/或第二隔室的密封机制。密封机制可以是用于封闭第一端口和/或第二端口的密封部件，或者可以是将第一隔室和/或第二隔室与对应的第一端口和/或第二端口隔离的致动组件的动作，或者可以是以下第一端口和/或第二端口：该第一端口和/或第二端口具有足够小的横截面尺寸以在第一端口和/或第二端口中形成具有足以用于将与健康相关的物质保持在对应的隔室中的表面张力的液体界面。
在一些实施例中，可吞服设备可以包括用于采集粘膜层样本的粘膜层刷状件。
在一些实施例中，粘膜层刷状件可以替代地或附加地用于将与健康相关的物质输送至粘膜层。
在一些实施例中，粘膜层刷状件能够缩回到第一隔室中，并且粘膜层刷状件能够旋转以用于提供改善的采样性能。
在一些实施例中，可吞服设备可以包括流体吸收材料比如亲水纤维，以便于胃肠内容物的采样。
在一些实施例中，粘膜层刷状件可以包括用以采集胃肠内容物或输送与健康相关的物质的刷毛。
在一些实施例中，刷毛可以包括流体吸收材料(即，适合于吸收胃肠液的材料)，比如亲水性纤维，例如聚乙烯醇(PVA)，以改善对来自GI道的粘膜层的粘膜样本结合来自管腔内空间的更多液体管腔样本的采集。
可吞服设备还可以包括延迟结构，该延迟结构用于延迟致动组件的动作，直到可吞服设备到达或即将到达目标区域为止。这种延迟结构可以提供区域延迟(即，提供延迟直到可吞服设备到达预定区域为止)或时间延迟(即，提供延迟直到经过预定时间段为止)。
在一些实施例中，延迟结构可以包括可溶解部件，该可溶解部件将致动组件保持在初始状态，该可溶解部件可以在区域延迟和/或时间延迟之后逐渐溶解和/或实质变形。在一些实施例中，延迟结构可以包括其中封装其他部件的可溶解外壳。在一些实施例中，延迟结构还可以包括用于提供区域延迟的可溶解涂层。
在一些实施例中，可吞服设备还可以包括电路结构，该电路结构用于通过检测可吞服设备至目标区域处的到达以及通过检测该过程的结束来监测可吞服设备的采样和/或与健康相关的物质输送过程。
在一些实施例中，电路结构配置成用于分别在可吞服设备在目标区域处的到达以及在样本采集结束和/或与健康相关的物质释放结束时检测第一隔室的容积改变的开始和结束(其可以对应于致动组件的动作的开始和结束，例如从第一位置至第二位置)。
在一些实施例中，电路结构可以使用计时器来记录可吞服设备的每个状态发生的时刻，并将记录的时刻存储在存储器中。
在一些实施例中，电路结构可以包括电源部件和射频(RF)信号发射器，该射频信号发射器用于至少在第一隔室的容积改变的开始与结束之间发射RF信号。该电路结构可以发射用于指示可吞服设备在采样和/或与健康相关的物质输送过程期间的各种状态的不同的RF信号。可以在使用者的身体外部使用监测装置以用于通过监测RF信号来监测采样和/或与健康相关的物质输送过程。在本文中，RF信号具有一组独特的属性设定，比如幅度、频率、调制、编码和/或类似物。两个RF信号在至少一个属性设定中不同。此外，没有RF信号发射可以被认为是具有零(0)幅度的特殊RF信号。
在一些实施例中，电路结构包括第一检测电路，该第一检测电路用于在指示致动组件的动作开始时检测胃肠内容物。在这些实施例中，可以使得无法进行第一检测电路，直到可吞服设备到达或即将到达目标区域为止。在这些实施例中，第一检测电路可以与胃肠内容物隔离，直到可吞服设备到达或即将到达目标区域为止。在一些实施例中，第一检测电路可以包括间隔开的第一组电极，该第一组电极能够与胃肠内容物(通常是导电的)接合，从而形成第一开关。
在一些实施例中，电路结构包括第二检测电路，该第二检测电路用于在指示致动组件的动作结束时检测第一隔室和/或第二隔室的变化情况。在致动组件包括活塞的实施例中，第二检测电路可以在指示第一隔室和/或第二隔室的容积改变时检测活塞的位置改变或移动。在一些实施例中，第二检测电路可以包括间隔开的第二组电极，该第二组电极能够与导电表面接合，从而形成第二开关，该第二组电极和导电表面能够根据致动组件的动作相对于彼此移动。
在一些实施例中，第一开关串联地电耦合至电源部件和RF信号发射器；其中，第二开关电耦合至电源部件并且第二开关和RF信号发射器并联。
在一些实施例中，RF信号发射器可以是具有天线的射频识别(RFID)芯片。
在一些实施例中，可吞服设备还可以包括线，该线具有用于在采样和/或与健康相关的物质输送过程期间确定可吞服设备的位置的标记。线可以由可溶解材料制成。
现在转到图1A，示出了根据本公开的一些实施例的可吞服设备，并且可吞服设备总体上使用附图标记100标识。在这些实施例中，可吞服设备100是呈胶囊形式的与健康相关的物质输送的可吞服设备，并且可吞服设备100可以用于将与健康相关的物质通过使用者的GI道输送至GI道中的目标区域。
在各种实施例中，目标区域可以不需要非常精确。如本领域的技术人员所理解的，GI道是从嘴至肛门的实质上呈长且扭曲的管的形式的一系列接合的中空器官。在一些实施例中，目标区域可以是沿着GI道的特定器官内的任何位置。在一些实施例中，目标区域可以是沿着GI道的特定器官内的特定范围。一般来说，目标区域可以由医生或专家根据需要以一定精度限定。目标区域的示例包括但不限于胃肠道的食道、胃、小肠和大肠。
因此，可吞服设备100的一些特性(下面更详细地描述)可以比如通过从具有其各种特性的多个预先制造的可吞服设备100中选择适合的一个而定制。
在一些实施例中，将提供具有各种特性的多个预先制造的可吞服设备100作为套件(kit)。套件的可吞服设备100可以具有不同的设定，比如不同的目标区域、不同的功能(例如，采样和/或与健康相关的物质输送)，和/或不同的用于输送的与健康相关的物质。
根据患者或使用者的特征，包括影响活率的医疗状况或药物使用的存在，或者根据预期的目标区域，可以从套件选择一个或更多个可吞服设备并提供给使用者。替代地，使用者可以摄取包括套件内提供的所有可吞服设备的多个可吞服设备，以增加至少一个装置对胃肠内容物进行采样或将与健康相关的物质输送至预期的目标区域的可能性。在另一实施例中，使用者摄取如在套件中提供的各种特性的多个可吞服设备，以沿着GI道在多个点处对胃肠内容物进行采样和/或输送与健康相关的物质。
在另一实施例中，使用者可以摄取套件的多个可吞服设备100中的一个可吞服设备以用于采集胃肠样本。基于对采集的样本的处理和分析结果，使用者还可以摄取一个或更多个可吞服设备100以用于采样和/或用于将必需的与健康相关的物质输送至特定目标区域。
在图1A中所示的示例中，可吞服设备100用于将与健康相关的物质输送至目标肠道区域，并且可吞服设备100包括涂覆有肠靶向涂层104的可溶解外壳102和封装在可溶解外壳102中的输送结构110。在本文中，与健康相关的物质可以包括一种或更多种活性化合物，比如一种或更多种药物化合物、一种或更多种益生菌、一种或更多种益生元、一种或更多种微生物群和/或类似物。
在各种实施例中，所述一种或更多种活性化合物可以是制造的化合物，或者直接或间接从人或动物获得的化合物。例如，与健康相关的物质可以包括从使用者或从另一个人(被称为捐赠者)或一群人获得的活性化合物，其中，获得的活性化合物可以被加工、修饰和/或组合，然后直接输送回至使用者。
与健康相关的物质可以呈液体、粉末、固体物质或其混合物的形式。与健康相关的物质可以是先前从相同使用者或从捐赠者采集的粪便样本或来自小肠或大肠的其他GI内容物，与健康相关的物质可以用于改善或治疗使用者的微生物群或在治疗之前重建先前的微生物群。
虽然与健康相关的物质可以呈各种形式，但为了易于描述，下面的描述使用液体形式的与健康相关的物质作为示例。
肠靶向涂层104由适合的可吞服材料制成，该可吞服材料实质上保持其完整性直到到达预定区域(在目标肠道区域之前)，在该预定区域中，涂层104开始以显著的速率溶解，并且在用于将外壳102暴露于消化系统的大约预定时间段之后充分变形。
例如，涂层104可以由可吞服材料形成，该可吞服材料能够在胃肠内容物(通常包括胃肠液)具有大于预定pH水平阈值的pH值的环境(比如胃)中以较快速率溶解，并且能够在胃肠内容物具有小于预定阈值的pH值的环境(例如在胃之前和胃中的GI道)中以较慢速率溶解或甚至不可溶解，由此导致区域溶解或区域延迟。
在一些实施例中，pH敏感材料是pH敏感聚合物材料。
在一些实施例中，涂层是时间可控的，涂层可以具有预定的厚度，并且可以在预定的(并且有时延长的)时间段上逐渐溶解。
在这种区域延迟的情况下，外壳102被保护不被溶解，直到当涂层104充分变形时可吞服设备100到达胃为止，由此防止可吞服设备100在到达目标肠道区域之前释放与健康相关的物质的失败。
在一些实施例中，涂层104可以由在预定时间段之后可以溶解的可吞服材料形成。预定时间段可以长于通常的胃运送时间(即，胶囊装置经过胃并到达小肠所需的时间)，由此防止可吞服设备100在到达目标肠道区域比如小肠之前以其他方式释放与健康相关的物质的失败。
在一些实施例中，涂层104可以由以下可吞服材料形成：该可吞服材料可以由主要存在于肠内容物具有由结肠微生物群产生的独特的酶能力的结肠中的特定酶降解，由此引起区域特定延迟。在这种区域延迟的情况下，保护外壳102不被溶解，直到当涂层104充分变形时可吞服设备100到达胃为止，由此防止可吞服设备100在到达目标肠道区域之前以其他方式释放与健康相关的物质的失败。
在一些实施例中，可吞服设备100可以不包括涂层104，由此使外壳102在口服给药后直接暴露于胃肠内容物并在胃中迅速溶解，并且可吞服设备100开始在胃中释放与健康相关的物质，或者在胃中获得管腔或粘膜样本(稍后将更详细地描述)。
外壳102由比如明胶或其他适合的动物蛋白、卡拉胶、变性淀粉、纤维素和/或通常用于制造常规可吞服胶囊的其他植物多糖或衍生物的适合的可吞服和可溶解材料制成。优选地，外壳是由包括外壳盖106和外壳本体108的两个部分制成的硬外壳胶囊，该外壳盖106和外壳本体108通过使用适合的胶囊制造技术(比如本领域中已知的传统胶囊制造技术)联接在一起并在它们的界面处密封。
外壳102将其中的部件与消化系统隔离，并且外壳102能够在与消化系统接触时以预定的速率(由外壳102的材料的特性确定)溶解。通过选择外壳102的厚度，外壳102提供预定的时间延迟，使得外壳102的完整性被实质上保持，直到当外壳102充分变形以用于允许外壳102中的与健康相关的物质释放时可吞服设备100到达目标区域(在大约预定的时间段内)为止。
在一些实施例中，外壳102可以类似于可吞服的PillCamTM专利胶囊(PillCam是以色列的GIVEN IMAGING LTD.的商标)。
在这些实施例中，封装在外壳102中的输送结构110包括具有前端部114和后端部116的壳体112，其中，电路结构118联接至壳体112的后端部116。
壳体112可以包括两个部分，所述两个部分经由适合的联接装置比如螺纹、胶、螺钉和/或类似物联接在一起，以形成腔室122并在腔室122中接纳活塞124。活塞124能够在腔室122中于邻近壳体112的前端部114的前端位置与邻近壳体112的的后端部116的后端位置之间移动。活塞124在活塞124与前端部114之间限定了隔室126，隔室126用于将与健康相关的物质接纳在隔室126中。隔室126包括用于释放与健康相关的物质的位于壳体112上的一个或更多个物质释放端口128(例如，在图1A中所示的示例中，在壳体112的前端部114处的一个物质释放端口128)。
在这些实施例中，所述一个或更多个物质释放端口128中的每个物质释放端口具有以下小的横截面尺寸：该小的横截面尺寸允许隔室126中的与健康相关的物质形成具有足以用于将与健康相关的物质保持在隔室126中的表面张力(以及可选的物质释放端口128的侧壁的摩擦力)的液体表面或界面130。
活塞124包括活塞板142和活塞心轴144，该活塞心轴144经由分别位于壳体112的后端部116上和电路结构118上的对准的进入孔146而从活塞板142向后延伸出壳体112至端部件148。端部件148具有延伸的直径，由此形成面向壳体112的周向保持肩部150。端部件148由比如铜的导电材料制成，或者替代地，周向保持肩部150包覆、印刷、沉积有导电材料层或以其他方式与导电材料层联接以用于形成电开关(稍后更详细地描述)。
当可吞服设备100处于初始状态TA时，活塞124位于邻近腔室122的后端部116的后位置处，并通过可溶解闩锁164保持至该位置，闩锁164与端部件148的周向保持肩部150和电路结构118接合，由此将隔室126构造成其最大容积。包括偏置弹簧162的致动结构接合活塞124以用于在可溶解闩锁164溶解时将活塞124移动至前位置。致动结构和活塞因此形成用于改变隔室126的容积的致动组件。
在图1A中所示的示例中，偏置弹簧162是位于后端部116与活塞124之间的腔室122中的压缩的可延伸弹簧。弹簧162是可延伸的以将活塞124朝向前端部114“推动”以减小隔室126的容积并将隔室126中的与健康相关的物质释放。在一些替代性实施例中，偏置弹簧162可以是位于前端部114与活塞124之间(即，在隔室126中)的腔室122中的延伸的可压缩弹簧。弹簧162是可缩回的以将活塞124朝向前端部114“拉动”以减小隔室126的容积并将隔室126中的与健康相关的物质释放。
电路结构118包括经由必需的布线(未示出)电连接至第一组电极166和第二组电极168的感测电路(未示出)。第一组电极166形成第一开关S1。第二组电极168由可溶解闩锁164封围(保护第二组电极168不接触消化系统中的胃肠内容物，特别是胃肠液)，并且能够与端部件148的周向保持肩部150接合，由此形成第二开关S2。当活塞124保持在后位置处时，开关S1和S2两者处于打开或断开配置。
图1B是电路结构118的电路图，其示出了活塞124保持在后位置时(即，当可吞服设备100处于初始状态TA时)的感测电路200。如图所示，感测电路200包括RFID芯片202、比如TROVANUNIQUETMID-100A微应答器(TROVANUNIQUE是英国的TROVANNIQUE有限公司的商标)。RFID芯片202还包括用于发射RFID信号的天线(未示出)，并且RFID芯片202经由电阻器206和第一开关S1连接至电源204。感测电路200还包括第二开关S2，第二开关S2用于使电源204和电阻器206短路，由此有效地将RFID芯片202停用。
在这些实施例中，感测电路200是无源RFID电路，并且电源204是利用来自由在附近位置(用户身体外部)处的RFID读取器产生的电磁场的RF能量的天线，并且电阻器206表示RFID芯片202的内阻。本领域技术人员将理解的是，在一些替代性实施例中，感测电路200可以是有源RFID电路，并且电源204是单独的电源、例如电池，并且/或者电阻器206可以是单独的电阻器。
如上所述，当可吞服设备100处于初始状态TA时，活塞124构造成处于后位置处，从而产生最大容量的隔室126，隔室126中用于容纳与健康相关的物质。液体表面130在一个或更多个物质释放端口128处的表面张力将物质保持在隔室126中。
第一组电极166被空气隔开，由此将第一开关S1配置成处于打开或断开配置。可溶解闩锁164将导电性保持肩部150与第二组电极168分开，从而将第二开关S2配置成处于打开或断开配置。
在与健康相关的物质输送过程中，处于初始状态TA的可吞服设备100通过使用者被摄取到GI道中，并且RFID读取器定位在使用者的身体附近并与RFID芯片202配对，以用于对与健康相关的物质输送过程进行监测。
肠靶向涂层104保护外壳102，直到可吞服设备100进入预定区域比如胃为止。肠靶向涂层104然后实质上变形，从而将可吞服设备100构造成如图2中所示的第二状态TB，在该状态下，外壳102暴露于消化系统的胃肠内容物(通常包含胃肠液)并开始溶解。
如图3A中所示，在大约预定的时间段之后，外壳102实质上变形，从而将可吞服设备100构造成第三状态TC，在该状态下，输送结构110暴露于胃肠内容物222，并且可溶解闩锁164开始溶解。
本领域技术人员将理解的是，胃肠内容物222通常包括胃肠液并且是导电的。因此，第一组电极166在与胃肠内容物222接触时通过胃肠内容物222(在图3A中由粗线224示意性地表示)被电连接，从而将开关S1配置成处于闭合或接通配置。如图3B中所示，经由电阻器206形成从电源204至RFID芯片202的闭合电路回路，从而触发信号事件并将RFID芯片202启用以发射RFID信号。在使用无源RFID电路的实施例中，RFID芯片202在RFID读取器定位于其附近并且电源204通过RFID读取器的电磁场充电时发射RFID信号。在使用有源RFID电路的实施例中，RFID芯片202在开关S1被配置成处于闭合或接通配置时发射RFID信号。
如图4A中所示，在可溶解闩锁164实质上变形之后，偏置弹簧162被解除偏置并将活塞124致动至前位置，由此将可吞服设备100构造成第四状态TD，在该状态下，隔室126构造成具有其最小容量，并且隔室126中的与健康相关的物质通过一个或更多个物质释放端口128释放至GI道中的目标区域。
当活塞124移动至前位置时，导电性保持肩部150接合第二组电极168，从而将第二开关S2配置成处于闭合或接通配置。如图4B中所示，电源204和电阻器206被短路，从而触发另一信号事件并将RFID芯片202停用以停止发射RFID信号。
可吞服设备100从状态TC转变至状态TD的时间可以通过选择可溶解闩锁164的特性(例如，溶解速率、材料、几何形状、厚度、孔隙率、涂层、弹簧162的解除偏置力和/或类似物)来被控制，以实现预定类型的药物释方式，例如快速释放、延长释放等。
利用上述设计，可吞服设备100使用一个或更多个RF信号来指示其状态。具体地，可吞服设备100使用RFID信号的不存在(RFID信号的不存在可以被认为是具有零振幅的第一RF信号)来指示可吞服设备100处于状态TA、TB或TD，并且使用RFID信号(其可以被认为是具有非零振幅的第二RF信号)的发射来指示可吞服设备100处于状态TC以释放与健康相关的物质。
图5示出了诸如RFID读取器的追踪装置的输出，该追踪装置在与健康相关的物质输送过程期间对可吞服设备100进行监测，其中，点表示RFID读取器的输出，这些点形成由实线表示的输出曲线。可以看出，RFID读取器提供第一类型输出(没有检测到的RFID信号)直到时间t1，然后提供第二类型输出(检测到的RFID信号)直到时间t2，在时间t2时，RFID读取器返回至第一类型输出。这种输出图案表示，可吞服设备100穿过GI道并且大约在时间t1时到达目标区域，这时外壳102和涂层104已经实质上变形并且物质释放子过程开始进行。在时间t2处，与健康相关的物质已经释放到消化系统中，并且物质释放子过程完成。
本领域技术人员将理解的是，可吞服设备100的状态TA和TB可能不能通过RFID读取器被区分，并且因此状态TA和TB会被认为是相同的(可检测的)状态。
在上述实施例中，所述一个或更多个物质释放端口128位于壳体112的前壁上。在一些替代性实施例中，所述一个或更多个物质释放端口128中的至少一个物质释放端口可以位于壳体112的侧壁上。
在上述实施例中，肠靶向涂层104在可吞服设备100到达特定区域之前提供了区域延迟以用于保护外壳102及其内容物，并且外壳102在与健康相关的物质的释放开始之前提供了时间延迟。
在一些替代实施例中，可吞服设备100可以不包括肠靶向涂层104。而是，可吞服设备100依靠由外壳102提供的时间延迟来确保在与健康相关的物质的释放开始之前可吞服设备100到达目标区域。然而，与图1A中所示的实施例相比，外壳102可能需要更厚，以提供较长的时间延迟。此外，由这些实施例中的外壳102提供的时间延迟通常被选定为可吞服设备100从嘴部行进至目标区域的平均时间。然而，由于实际行进时间取决于特定使用者的身体条件，并且因此实际行进时间可能与平均行进时间显著不同，因此这些实施例中的可吞服设备100可能具有下述较高的风险：可吞服设备100中的与健康相关的物质被释放到目标区域之外。
在上述实施例中，电路结构118联接至外壳112的后端部。在一些替代性实施例中，电路结构118可以在其他适合的位置处、比如在壳体112的腔室122中联接至壳体112，并且经由必要的布线电连接至第一组电极166和第二组电极168。
在一些替代性实施例中，可吞服设备100的RFID芯片202在整个与健康相关的物质输送过程期间连续发射RF信号。在初始状态TA中，开关S1和S2被配置为处于开关S1和S2的打开或断开配置，并且RFID芯片202发射具有第一组属性设定(比如振幅、频率、调制、编码和/或类似物)的第一RF信号。当外壳102和涂层104充分变形并且可吞服设备100处于状态TC时，第一开关S1通过胃肠内容物被配置为处于闭合或接通配置，其中，胃肠内容物触发RFID芯片202以发射具有第二组属性设置的第二RF信号。当与健康相关的物质被释放并且第二开关S2通过导电性保持肩部150被配置为处于闭合或接通配置时，RFID芯片202被配置为发射具有第三组属性设定的第三RF信号。在上述实施例中，第三RF信号与第一RF信号相同。
在一些相关实施例中，当与健康相关的物质被释放并且第二开关S2通过导电性保持肩部150配置为处于闭合或接通配置时，RFID芯片202配置为发射与第一RF信号不同(例如，具有不同的振幅)的第三RF信号，如图6中所示。
图7示出了根据本公开的一些实施例的处于初始状态TA的可吞服设备100。这些实施例中的可吞服设备100用于对使用者的消化系统中的粘膜层样本比如粘膜细胞进行采样的可吞服采样设备。
可吞服设备100包括涂覆有肠靶向涂层104的可溶解外壳102以及封装在可溶解外壳102中的采样结构300。可溶解外壳102和肠靶向涂层104与上述实施例中描述的可溶解外壳和肠靶向涂层类似。
封装在外壳102中的采样结构300包括壳体112，壳体112具有位于前端部11处的进入端口302和位于后端部116处的样本连通端口304。壳体112可以包括两个部分，所述两个部分经由适合的联接装置比如螺纹、胶、螺钉和/或类似物联接在一起并形成腔室122。
活塞124接纳在腔室122中并且接纳成能够在邻近壳体112的前端部114的前位置与邻近壳体112的后端部116的后位置之间移动，并且活塞在活塞124与位于前端部114处的进入端口302之间限定了隔室126，隔室126用于接纳要从消化系统采集的粘膜层样本。
活塞124包括具有活塞心轴144的活塞板142，活塞心轴144从活塞板142通过进入端口302向前延伸出壳体112至止挡件306，止挡件306的直径大于进入端口302的直径。活塞心轴144在适合的位置处包括具有多个刷毛的粘膜层刷状件308，使得粘膜层刷状件308在可吞服采样设备100处于初始状态TA时位于壳体112的外部并且在采样之后可以至少部分地缩回到壳体中。
在一些实施例中，刷毛可以包括流体吸收材料(即，适合于吸收胃肠液的材料)，比如亲水性纤维，例如聚乙烯醇(PVA)，以改善对来自GI道的粘膜层的粘膜样本结合来自管腔内空间的更多液体管腔样本的采集。
具体地，流体吸收材料可以适于吸收胃肠内容物。当在接触胃肠内容物时吸收液体时，该材料可以改变刷毛的性能，使得进一步改善了它们与粘膜层的接触。例如，硬度增加的刷毛可以更善于将粘膜样本从粘膜层刮掉，或者可以改善与粘膜层的接触。
当可吞服采样设备100处于初始状态TA时，活塞124构造成位于邻近腔室122的前端部114的前位置处，并且通过与活塞板142和壳体112的后壁接合的可溶解闩锁164而保持在前位置处，从而将隔室126构造成处于其最小容积并使粘膜层刷状件308延伸出壳体112。可溶解闩锁164还将位于后端部116处的样本连通端口304封闭。
包括偏置弹簧162的致动结构与活塞124接合，以用于在可溶解闩锁164溶解时将活塞124移动至后位置。在图7A中所示的示例中，偏置弹簧162是位于前端部114与活塞124之间的腔室122中(即，隔室126中)的压缩弹簧。弹簧162是可延伸的以将活塞124朝向后端部116“推动”，以增加隔室126的容积并使粘膜层刷状件308缩回到隔室126中。在一些替代性实施例中，偏置弹簧162可以是位于后端部116与活塞124之间的腔室122中的延伸弹簧。弹簧162是可缩回的以将活塞124朝向后端部116“拉动”，以增加隔室126的容积并使粘膜层刷状件308缩回到隔室126中。
电路结构118联接至活塞板142的后表面。电路结构118包括感测电路(未示出)，该感测电路电连接至位于活塞板142的前表面上的第一组电极166和位于电路结构118的后侧上的第二组电极168。第一组电极166形成第一开关S1。第二组电极168能够与导电性表面比如壳体112的后壁的内表面的对应的部分312接合，从而形成第二开关S2。
当活塞124保持在前位置处(即，可吞服采样设备100处于初始状态TA)时，电路结构118的电路图类似于图1B中所示的电路图。开关S1和S2都处于打开或断开配置。
在采样过程中，处于初始状态TA的可吞服采样设备100被使用者摄取至GI道中，并且RFID读取器定位在使用者的身体附近并与RFID芯片202配对，以对采样过程进行监测。
与上述与健康相关的物质输送过程类似，肠靶向涂层104保护外壳102，直到可吞服采样设备100进入胃为止。肠靶向涂层104然后实质上变形，由此将可吞服采样设备100构造成处于如图8所示的第二状态TB，在该状态下，外壳102暴露于消化系统的胃肠内容物并且开始溶解。
如图9中所示，在大约预定的时间段之后，外壳102实质上变形，由此将可吞服采样装置100构造成第三状态TC，在该状态下，采样结构300暴露于消化系统的胃肠内容物222。当胃肠内容物222使可溶解闩锁164开始溶解时，粘膜层刷状件308暴露于消化系统并与消化系统的粘膜层相互作用以采集胃肠样本314。
在本文中，胃肠样本可以包括包含在使用者的GI道中的或作为使用者的GI道的一部分的所有物质。这可以包括但不限于组织、细胞，包括来自粘膜层、胃肠液、微生物群、病毒、生物标志物以及引入至使用者的GI道的外来物质。例如，药剂或标记物、益生菌或施用于使用者的其他治疗物、由使用者摄取或已经接触的化学品。胃肠样本可以从管腔内空间采集，该管腔内空间实质上包括流动的胃肠液，并且还可以包括一些细胞(例如，来自使用者身体其他部位的碎片或从粘膜层分离的自由漂浮的细胞)。从管腔内空间收集的样本被称为管腔样本。胃肠样本还可以从粘膜层采集，在粘膜层，可能存在黏附在GI道的衬里的密度增大的粘膜细胞。这些样本更难获得，并且这些样本在本文中称为粘膜层样本。在本文中，术语“胃肠样本”和“胃肠内容物样本”可以互换使用，它们可以包括管腔样本和粘膜层样本中的至少一者。
胃肠内容物222从进入端口302进入腔室122。导电性胃肠内容物222连接第一组电极166(在图9中由粗线224示意性地表示)，从而将开关S1配置为处于闭合或接通配置。由此，形成闭合电路回路，从而将RFID芯片202启用以发射RFID信号。电路结构118的电路图类似于图3B中所示的电路图。
如图10中所示，在可溶解闩锁164实质上变形之后，偏置弹簧162被解除偏置并将活塞124致动至后位置，从而将可吞服采样设备100构造成第四状态TD，在该状态下，隔室126构造成处于隔室126的最大容积。粘膜层刷状件308和采集的粘膜层样本314缩回到隔室126中。止挡件306接合壳体112以将进入端口302封闭，从而防止隔室126与消化系统之间的内容物交换。捕获的粘膜层样本314因此与消化系统隔离并且防止在可吞服采样设备100继续其在GI道中的行进时受到污染并最终被从可吞服设备100释放。
当活塞124移动至后位置时，第二组电极168接合壳体112的后壁的导电性部分312，从而将第二开关S2配置为处于闭合或接通配置。电源204和电阻器206被短路，从而将RFID芯片202停用以停止发射RFID信号。电路结构118的电路图类似于图4B中所示的电路图。RFID信号输送类似于上述的RFID信号输送，并且RFID读取器的输出类似于图5中所示的RFID读取器的输出。
在一些实施例中，图7中所示的可吞服采样设备100可以用于从管腔内空间采集管腔样本。在这些实施例中，可吞服采样设备100可以不包括粘膜层刷状件308。
图11示出了根据本公开的一些实施例的处于初始状态TA的可吞服设备100。这些实施例中的可吞服设备100是用于在使用者的消化系统中进行液体采样的可吞服采样设备。在这些实施例中的可吞服采样设备100类似于图1A中所示的可吞服设备，不同之处在于壳体112和活塞124。因此，省略了对一些共同结构特征的描述。
在这些实施例中，壳体112形成腔室122，并且壳体122在壳体122的侧壁上距前壁一定距离处包括一个或更多个样本连通端口322。因此，在腔室122的位于壳体112的前壁与所述一个或更多个样本连通端口322之间的部分形成隔室126，隔室126中接纳有适合的流体吸收材料324，比如用于将管腔样本保持在隔室126中的一束亲水性纤维。
活塞124类似于图1A中所示的活塞。然而，在这些实施例中，活塞124被保持在所述一个或更多个样本连通端口322后面的位置处，使得：在进行胃肠内容物采样期间，进入所述一个或更多个样本连通端口322的管腔样本可以流入隔室126中并积聚在隔室126中。
管腔采样过程在图11至图14中示出，该管腔采样过程类似于图1A、图2A、图3A和图4A中所示的与健康相关的物质输送过程，不同之处如下：
(i)在状态TC(参见图13)下，由于消化系统的重力和蠕动力，可溶解外壳102充分变形，并且管腔样本(未示出)如由箭头328指示的经由所述一个或更多个样本连通端口322而流入至隔室126。流体吸收材料324便于管腔样本在隔室126中的积聚。
(ii)在状态TD(参见图14)下，可溶解闩锁164实质上变形，并且偏置弹簧162将活塞124向前致动至位于所述一个或更多个样本连通端口322前面的前位置，这有效地将隔室126与所述一个或更多个样本连通端口322隔离，从而将隔室126封闭并将采集的管腔样本密封在隔室126中。
在状态TA、TB、TC和TD下的电路图类似于图1B、图2B、图3B和图4B中所示的电路图，并且追踪过程类似于上面关于RFID读取器如图5中所示的那样输出两种类型的输出所描述的追踪过程。
图15示出了根据本公开的一些实施例的处于初始状态TA的可吞服设备100。这些实施例中的可吞服设备100是用于与健康相关的物质进行输送和用于对使用者的消化系统中的胃肠/管腔内容物进行采样的可吞服与健康相关的物质输送及胃肠内容物采样设备。
这些实施例中的可吞服设备100包括可溶解外壳102，可溶解外壳102涂覆有与图1A中所示类似的肠靶向涂层104。
封装在可溶解外壳102中的可吞服设备100包括输送及采样结构110，输送及采样结构110包括具有前端部114和后端部116的壳体112和联接至壳体112的后端部116的电路结构118。电路结构118以及第一组电极166和第二组电极168类似于图1A中所示的电路结构以及第一组电极和第二组电极。
壳体112可以包括两个部分，这两个部分经由诸如螺纹、胶、螺钉和/或类似物的适合的联接装置联接在一起，以形成腔室122。壳体112包括邻近壳体的前端部114的一组一个或更多个物质释放端口128以及位于物质释放端口128的后侧并与物质释放端口128间隔开的一组一个或更多个样本连通端口304。
活塞124以可移动的方式接纳在腔室122中，并且以与图1A中所示相同的方式通过可溶解闩锁164固定在邻近其后端部116的后位置处。活塞124与包括偏置弹簧162的致动结构接合。当可溶解锁闩164实质上变形时，偏置弹簧162可以被解除偏置并将活塞124致动成从后位置移动至邻近前端部114的前位置。
活塞124包括前活塞板142和后活塞板342，前活塞板142和后活塞板342分别位于样本连通端口304的前侧部上和后侧部上，从而限定了第一隔室126和第二隔室344，其中，第一隔室126位于前活塞板142与前端部114之间以用于将呈液体形式的一种或更多种活性化合物容纳在其中，第二隔室344位于前活塞板142和后活塞板342之间以用于将待采集的胃肠内容物样本接纳在其中。活塞心轴144将前活塞板142和后活塞板342联接至位于壳体112的后端部的外部的端部件148。类似于上面所述的，端部件148形成能够与第二组电极168接合的导电性的、周向保持肩部150。
在状态TA下，第一隔室126与所述一组物质释放端口128连通。每个物质释放端口128具有小尺寸，从而允许在隔室126中的液体在物质释放端口128处形成液体表面130，该液体表面130具有足以用于将液体保持在隔室126中的表面张力和/或物质释放端口128的侧壁的摩擦力。第二隔室344与所述一组样本连通端口304连通。
可吞服设备100可以用于在使用者的GI道中的目标区域中采集胃肠样本，然后将与健康相关的物质释放至目标区域。
在与健康相关的物质输送和胃肠采样过程中，构造成处于状态TA下的可吞服设备100摄取到GI道中。在GI道中行进的同时，可吞服设备100转变至如上所述的状态TB和TC。
图16示出了处于状态TC的可吞服设备100。如所示的，外壳102和涂层104(未示出)实质上变形，并且胃肠样本222如由箭头328指示的通过所述一组样本连通端口304流入至第二隔室344。在该状态下，与健康相关的物质实质上保持在第一隔室126中。
当可溶解闩锁164溶解时，可吞服设备100转变至状态TD。如图17中所示，偏置弹簧162被解除偏置并将活塞124致动成移动至前位置，在前位置处，前活塞板142将与健康相关的物质从第一隔室126释放壳体112外部并释放到GI道的目标区域中，如由箭头212指示的。后活塞板342移动至所述一组样本连通端口304的前侧，从而将第二隔室344与所述一组样本连通端口304隔离并将采集的胃肠样本密封在第二隔室344中。
在状态TA、TB、TC和TD下的电路图类似于图1B、图2B、图3B和图4B中所示的电路图，并且追踪过程类似于上面关于RFID读取器如图5中所示的那样输出两种类型的输出所描述的追踪过程。
图18示出了根据本公开的一些实施例的处于初始状态TA的可吞服设备100。这些实施例中的可吞服设备100是用于对具有一种或更多种活性化合物的与健康相关的物质进行输送和用于对使用者的消化系统中的胃肠内容物进行采样的可吞服与健康相关的物质输送及胃肠内容物采样设备。
这些实施例中的可吞服设备100包括可溶解外壳102，可溶解外壳102涂覆有与图1A中所示类似的肠靶向涂层104。
封装在可溶解外壳102中的可吞服设备100包括输送及采样结构110，输送及采样结构110包括具有前端部114和后端部116的壳体112和联接至壳体112的后端部116的电路结构118。电路结构118以及第一组电极166和第二组电极168类似于图1A中所示的电路结构以及第一组电极和第二组电极。
壳体112包括腔室122和邻近壳体112的前端部114的一组一个或更多个物质释放及胃肠内容物采样端口128。活塞124以可移动的方式接纳在腔室122中，并且以与图1A中所示相同的方式通过可溶解闩锁164固定在邻近其后端部116的后位置处。活塞124与包括偏置的(例如，压缩的)物质输送弹簧162的物质输送致动结构接合。当可溶解闩锁164实质上变形时，偏置弹簧162可以被解除偏置并将活塞124致动成从后位置移动至邻近前端部114的前位置。
活塞124包括可密封部件362和活塞板142，其中，可密封部件362围绕活塞124的前端部并且围绕所述一组物质释放及胃肠内容物采样端口128接合壳体112的外表面，活塞板142距壳体112的前端部114一定距离以形成隔室126，隔室126用于将呈液体或半液体形式的一种或更多种与健康相关的物质容纳在其中以及还用于将待采集的胃肠样本接纳在其中。活塞心轴144将可密封部件362和活塞板142联接至位于壳体112的后端部的外部的端盖148。
在这些实施例中，端盖148是呈具有后壁148A和侧壁148B的筒形套筒的形式，并且将壳体112的后部部分以可滑动的方式接纳在其中。类似于上面所描述的，端盖148的后壁148A包括能够与第二组电极168接合的导电性的周向保持肩部150。一个或更多个窗364分布在侧壁148B和/或后壁148A上，以用于在外壳102和涂层104实质上变形时在端盖148的内部与消化系统之间建立连通。
输送及采样结构110还包括采样致动结构，该采样致动结构包括联接至壳体112的后端部并接纳在端盖148中的偏置的(例如，压缩的)外部采样弹簧366和偏置的(例如，压缩的)内部采样弹簧368。采样弹簧366和368两者通过可溶解圆形块370保持处于它们的偏置构型。防爆片372比如不溶解薄膜联接至可溶解块370的后端部以用于保护可溶解块370和保持在可溶解块370中的采样弹簧366和368不与胃肠内容物接触。
可吞服设备100可以用于将与健康相关的物质输送至使用者的GI道中的目标区域，然后在从与健康相关的物质输送的一段时间延迟之后采集目标区域中的胃肠样本。
在物质输送及胃肠采样过程中，构造成处于状态TA的可吞服设备100被摄取到GI道中。在GI道中行进的同时，可吞服设备100转变至如上所述的状态TB和TC。
图19示出了处于状态TC的可吞服设备100。如所示的，外壳102和涂层104(未示出)实质上变形，并且胃肠样本222如由箭头328指示的经由窗364流入至端盖148的内部。可溶解闩锁164然后开始溶解。
当可溶解闩锁164实质上变形时，可吞服设备100转变至状态TD。如图20中所示，偏置的物质输送弹簧162被解除偏置并将活塞124致动成移动至前位置，在前位置处，活塞板142将与健康相关的物质从隔室126释放出壳体112并释放到GI道的目标区域中，如由箭头212所指示的。端盖148的窗364与可溶解圆形块370对准，并将胃肠内容物引入至可溶解圆形块370。可溶解圆形块370然后开始溶解。
在状态TA、TB、TC和TD下的电路图类似于图1B、图2B、图3B和图4B中所示的电路图，并且追踪过程类似于上面关于RFID读取器如图5中所示的那样输出两种类型的输出所描述的追踪过程。
当可溶解圆形块370的保持外部采样弹簧366的部分实质上变形时，可吞服设备100转变至状态TE。如图21A中所示，偏置的外部采样弹簧366被解除偏置、使防爆片372破裂、并且克服了物质输送弹簧162的阻力以将端盖148向后致动。因此，活塞124向后移动至中间位置，从而增大了隔室126的容积。胃肠样本222然后流动通过可密封部件362与壳体112的前端之间的间隙并通过物质释放及胃肠内容物采样端口128流入隔室126中。
图21B中示出了处于状态TE的可吞服设备100的电路图。由于导电性保持肩部150不与第二组电极168接触并且由于第二组电极168以相对较大的距离隔开，因此开关S2可以被认为是具有相对大电阻的电阻器382。RFID芯片202可以配置为发射具有不同组属性设定的另一RFID信号。
在状态TE下，可溶解圆形块370的剩余部分370’继续溶解。
当保持内部采样弹簧368的可溶解圆形块部分370’实质上变形时，可吞服设备100转变至状态TF。如图22中所示，偏置的内部采样弹簧368被解除偏置、使剩余的防爆片部分372’破裂、并且克服了物质输送弹簧162的阻力以将端盖148进一步向后致动。因此，活塞124向后移动至后位置，从而产生隔室126的最大容积。可密封部件362围绕物质释放及胃肠内容物采样端口128接合壳体112的外表面，从而将物质释放及胃肠内容物采样端口128封闭并将采集的胃肠样本密封在隔室126中。
在状态TF下的可吞服设备100的电路图类似于图21B中所示的电路图。
在图18至图22中所示的实施例中，可吞服设备100包括两个采样弹簧366和368。在图23中所示的一些实施例中，可吞服设备100可以仅包括一个采样弹簧368。
在这些实施例中，可溶解圆形块370包括会逐渐溶解而不会突然变形的适合的可溶解材料。此外，可吞服设备100不包括用于将可溶解块370与胃肠内容物隔离的任何防爆片。
如图23至图27中所示，当可吞服设备100被摄取到GI道中时，并且在外壳102和涂层104实质上变形之后，可溶解闩锁164与胃肠内容物接触并开始溶解(图24)。当可溶解闩锁164实质上变形时，物质输送弹簧162将活塞144致动到前位置，从而将与健康相关的物质从隔室126释放到GI道的目标区域中(图25)。同时，可溶解块370与胃肠内容物接触并开始溶解。
随着可溶解块370的逐渐溶解，采样弹簧368逐渐将活塞144致动成朝向后位置移动，从而增加了隔室126的容积并允许胃肠内容物流入隔室126中(图26)。当可溶解块370实质上溶解时，采样弹簧368将活塞144致动至后位置，从而将端口128封闭以将采集的胃肠样本密封在隔室126中(图27)。
这些实施例中的可吞服设备100的状态和电路图类似于图18至图22中所示的实施例中描述的状态和电路图。
图28示出了根据本公开的一些实施例的可吞服设备100。这些实施例中的可吞服设备100类似于图23至图27中所示的可吞服设备。然而，在这些实施例中，可吞服设备100包括围绕活塞心轴144的远端部附接至活塞心轴144的粘膜层刷状件308。在如图28中所示的初始状态TA下，粘膜层刷状件308与要被输送的与健康相关的物质接纳在隔室126中。
图28至图32示出了物质输送及管腔采样过程。当可吞服设备100被摄取到GI道中时，并且在外壳102和涂层104实质上变形之后，胃肠内容物222如由箭头328指示的经由窗364流入至端盖148的内部。可溶解闩锁164然后与胃肠内容物接触并开始溶解(图29)。当可溶解闩锁164实质上变形时，物质输送弹簧162将活塞144致动至前位置，从而将与健康相关的物质从隔室126释放到GI道的目标区域中(图30)。粘膜层刷状件308延伸出隔室126，以用于采集粘膜层样本。可溶解块370与胃肠内容物接触并开始溶解(图31)。
当可溶解块370实质上变形时，采样弹簧368将活塞144致动至后位置，从而将粘膜层刷状件308和采集的粘膜层样本缩回到隔室126中并将端口128封闭以密封隔室126(图32)。
在这些实施例中，可溶解块370可以不需要逐渐溶解。相反，可溶解块370可以在预定时间段之后突然变形，以将粘膜层刷状件308和采集的粘膜层样本缩回到隔室126中并将端口128封闭以密封隔室126。
这些实施例中的可吞服设备100的状态和电路图类似于图18至图22中所示的实施例中描述的状态和电路图。
在上述实施例中，第二开关S2通过使用能够与导电性表面比如导电性保持肩部150接合的第二组电极168来实现。第二开关S2可以通过弹簧力从断开(另外参见图33A，第二开关S2断开)转变为接通(另外参见图33B，第二开关S2接通)。
第二开关S2还可以通过使用能够与壳体112的后壁的导电性部分接合的第二组电极168来实现。第二开关S2可以通过弹簧力从断开(另外参见图34A，第二开关S2断开)转变为接通(另外参见图34B，第二开关S2接通)。
在各种实施例中，第二开关S2可以以任何适合的方式实现。例如，如图35A中所示，第二开关S2可以包括一组电极168A和168B。电极168A包括导电性凸片422，导电性凸片422从电极168A延伸至电极168B附近的位置，从而将第二开关S2配置为打开或断开配置。
弹簧力可以用于将第二组电极168A和168B(在该示例中为电路结构118和在电路结构118上的第二组电极168A和168B)朝向止挡件424——止挡件424可以是壳体112的壁或活塞124的端部件148——致动，以将导电性凸片422推动成与电极168B接触，从而将第二开关S2配置为闭合或接通配置，如图35B中所示。
替代地，弹簧力可以将止挡件424朝向第二组电极168A和168B致动，以将导电性凸片422推动成与电极168B接触，从而将第二开关S2配置为闭合或接通配置。
在上述实施例中，第一开关S1通过使用最初由空气电隔离并且配置为打开或断开配置(另外参见图36A，第一开关S1断开)的第一组电极166来实现。
第一开关S1可以在第一组电极166与导电性胃肠内容物222接触时被配置为闭合或接通配置。如图36B中所示，在其中第一组电极166彼此相距较短距离的一些实施例中，第一组电极166之间的胃肠内容物224的阻力较小并且可以被忽略。因此，处于闭合或接通配置的第一开关S1可以被建模为具有零电阻的连接布线。
在其中第一组电极166可以彼此相距相对较大距离的一些实施例中(参见图37A)。第一开关S1可以在第一组电极166与导电性胃肠内容物222接触时被配置为闭合或接通配置。如图37B中所示，这些实施例中的第一组电极166之间的胃肠内容物224的电阻不可忽略。因此，处于闭合或接通配置的第一开关S1可以被建模为电阻器RS1。
在上述实施例中，开关S1和S2用于确定要被发射的用于指示可吞服设备100的状态的RF信号。第一开关S1用作用于检测胃肠内容物的检测电路。第二开关S2用作通过检测活塞124的位置或移动来检测第一隔室126的容积改变的检测电路。通过检测胃肠内容物和第一隔室126的容积改变，可以确定可吞服设备100的状态，该状态可以经由一个或更多个RF信号被发送至追踪装置。
在一些替代性实施例中，可以使用其他胃肠内容物检测电路。
在一些替代性实施例中，可以使用其他容积改变或活塞位置检测电路。例如，在一个实施例中，活塞124可以包括磁性部件比如永磁体，并且壳体112可以包括靠近磁性部件以用于检测活塞位置(以及随后第一隔室126的容积改变)的霍尔效应传感器。霍尔效应传感器的输出可以用于确定用于指示可吞服设备100的状态的RF信号(或更具体地，RF信号的属性设定)。
在另一实施例中，活塞124可以联接至滑动变阻器的滑块以用于对滑动变阻器的电阻进行调节，滑动变阻器的电阻用于检测活塞位置，该活塞位置可以用于确定用于指示可吞服设备100的状态的RF信号(或更具体地，RF信号的属性设定)。
在这些实施例中，通过使用滑动变阻器，弹簧运动可以被连续监测，并且RF信号可以用来连续报告监测到的弹簧运动。
在上述实施例中，RFID读取器用作用于在可吞服设备100在GI道中行进期间对可吞服设备100进行追踪的追踪装置。图38是可穿戴RFID读取器500的框图。如所示的。可穿戴RFID读取器500包括天线502、RF信号收发器504、微控制器506(微控制器506是控制电路)和数据记录器508。微控制器506配置为命令RF信号收发器504使用RF信号周期性地(例如，每五(5)分钟)询问一个或更多个可吞服设备100的RFID芯片202。
如本领域技术人员将理解的，每个RFID芯片202可以发射具有唯一标识(ID)的RFID信号。因此，使用者可以根据需要从管腔内空间或粘膜衬里摄取用于与健康相关的物质输送和/或胃肠内容物采样的一个或更多个可吞服设备100。
如图39中所示，使用者522可以消化N个上述可吞服设备100-1至100-N，可吞服设备100-1至100-N可以具有不同的设定，比如不同的区域溶解特性、不同的时间延迟和/或类似物。每个可吞服设备100具有编码在能够从可吞服设备100的RFID芯片202发射的RFID信号中的唯一ID。可穿戴RFID读取器500附接至使用者，以用于对如上所述的可吞服设备100-1至100-N进行追踪。图40中示出了通过可穿戴RFID读取器500检测到的信号。
可穿戴RFID读取器500的微控制器506将可吞服设备100-1至100-N的询问和读取事件的结果记录在数据记录器508中。
图41是示出了用于使用具有X射线确认的上述可吞服设备100对采样和/或与健康相关的物质输送过程进行监测的监测过程540的步骤的流程图。
当监测过程540开始时(步骤542)，使用者摄取可吞服设备100，并且可穿戴RFID读取器500附接至使用者以用于追踪可吞服设备100(步骤544)。可穿戴RFID读取器500对RFID信号进行监测(步骤546)。如果没有检测到RFID信号(步骤548)，则该过程循环回到步骤546并继续进行对RFID信号的监测。
如果在步骤548处检测到RFID信号，则执行X射线扫描以确认可吞服设备100的检测并确认可吞服设备100已到达目标区域(步骤550)。然后，可穿戴RFID读取器500继续进行对RFID信号的监测(步骤552)。如果继续检测到RFID信号(步骤554)，则可吞服设备100仍处于释放与健康相关的物质和/或从管腔内空间或粘膜衬里采集胃肠内容物样本的过程中。该过程然后循环回到步骤552，并继续进行对RFID信号的监测。
如果在步骤554处没有检测到RFID信号，则执行另一X射线扫描以确认可吞服设备100已经完成采样和/或与健康相关的物质输送(步骤556)。过程540然后结束(步骤558)。
本领域技术人员将理解的是，X射线扫描步骤550和556可以是可选的。因此，在一些替代性实施例中，过程540可以省略步骤550和556中的至少一个步骤。
虽然在上述实施例中，RFID芯片202和RFID读取器用于追踪可吞服设备100，但是在各个实施例中，可吞服设备100可以包括任何适合的RF信号发射器，并且对应的RF信号接收器可以用于追踪可吞服设备100。
在一些替代性实施例中，上述可吞服设备100可以不包括任何电路结构118。在这些实施例中，不使用RFID读取器来监测在GI道中行进的可吞服设备100。
在上述实施例中，可吞服设备100包括一个或更多个弹簧162、366和368，一个或更多个弹簧162、366和368作为用于将活塞124致动至前位置和/或后位置的一个或更多个致动结构。在一些替代性实施例中，所述一个或更多个弹簧162、366和368中的至少一个弹簧可以用其他适合的致动结构替代，其他适合的致动结构比如为适合的形状记忆合金或其他记忆材料、与胃肠内容物接触时可膨胀的材料和/或类似物。根据致动结构，可能不需要可溶解块370。
图42示出了根据本公开的一些替代性实施例的可吞服组件100。这些实施例中的可吞服组件100可以是在上述实施例中描述的可吞服设备(使用图42中的附图标记100’标识)，并且还包括联接至外壳102的线570。线570由适合的材料制成，并且线570包括分布在线570上的用于指示距外壳102的距离的多个标记572，比如颜色标记或结。线570还可以在线570的另一端部具有手柄574。
在采样和/或与健康相关的物质输送过程中，可吞服设备100’如上面所述的那样通过使用者522摄取并通过GI道576。随着可吞服设备100’在GI道576中的移动，线570延伸到使用者522的嘴中。通过监测线570的留在使用者的嘴外部的标记，可以监测到可吞服设备100’在GI道576中的位置。
当可吞服设备100’的外壳102溶解时，线570与输送结构110分离，并且线570可以被从使用者的嘴中拉出。因此，在这些实施例中，线570可以由不溶解材料制成。
在一些实施例中，线570可以由可溶解材料制成，并且线570可以联接至外壳102或壳体112。当可吞服设备100’的外壳102溶解时，线570可以留在使用者的GI道中并溶解。在这些实施例中，线570的邻近手柄574的部分可以由不溶解材料制成。
在其中可吞服设备100构造成用于采样的一些实施例中，可吞服设备100可以用于采集除粘膜层样本之外的其他粘膜层样本。
图43示出了一些实施例中的可吞服设备100。这些实施例中的可吞服设备100类似于图7中所示的可吞服设备，不同之处在于活塞心轴144能够绕其纵向轴线旋转。活塞心轴144联接至扭力结构、例如保持在可溶解块604中的扭转式扭力弹簧602，使得扭力结构在可溶解块604实质上变形之前不会释放存储在扭力结构中的能量。
当可吞服设备100摄取在GI道中并且外壳102和涂层104实质上变形时，胃肠内容物经由端口302进入隔室126。因此，可溶解块604开始溶解。当可溶解块604实质上变形时，扭转式扭力弹簧602开始释放存储在扭力弹簧602中的能量并对活塞心轴144施加扭矩，以使活塞心轴144和活塞心轴144上的粘膜层刷状件308旋转，从而提供改善的粘膜衬里采样性能。
图44示出了根据本公开的一些实施例的可吞服设备100。这些实施例中的可吞服设备100类似于图43中所示的可吞服设备，不同之处在于活塞心轴144是不可旋转的。更确切地说，粘膜层刷状件308联接至套筒606，套筒606联接至活塞心轴144并且能够绕其纵向轴线旋转。可旋转套筒606联接至扭力结构、比如保持在可溶解块604中的扭力弹簧602，使得扭力结构在可溶解块604实质上变形之前不会释放存储在扭力结构中的能量。
当可吞服设备100摄取在GI道中并且外壳102和涂层104实质上变形时，胃肠内容物经由端口302进入隔室126。因此，可溶解块604开始溶解。当可溶解块604实质上变形时，扭转式扭力弹簧602开始释放存储在扭力弹簧602中的能量并对可旋转套筒606施加扭矩，以使可旋转套筒606和可旋转套筒606上的粘膜层刷状件308旋转，从而提供改善的粘膜衬里采样性能。
在上述实施例中，可吞服设备100包括涂覆有可溶解涂层104的可溶解外壳102。在一些替代性实施例中，可吞服设备100不包括任何可溶解外壳102或可溶解涂层104。
例如，在图45中所示的实施例中，可吞服设备100仅包括采集结构110，采集结构110在该示例中类似于图1A中所示的输送结构110。然而，出于安全考虑，壳体112还向后延伸以将整个活塞124接纳在其中。壳体112还包括围绕壳体112的后端部以允许胃肠内容物流入壳体112中的开口642。
在该实施例中，第一组电极166可以通过可溶解块644与胃肠内容物隔离。
当可吞服设备100摄取到使用者的GI道中时，胃肠内容物经由开口642流入壳体的后部部分中，从而使得可溶解块644和可溶解闩锁164溶解。可溶解块644可以被设计为在胃肠内容物中比可溶解闩锁164溶解得快。结果是，由第一组电极166形成的第一开关S1在可溶解块644实质上变形之后被首先配置为闭合或接通配置，由此导致RF信号的传输。然后，在可溶解闩锁164实质上变形之后，活塞124被致动，并且第二开关S2(由第二组电极168和导电性肩部150形成)配置为闭合或接通配置，由此停止RF信号的传输。
还如图45中所示，出于安全考虑，壳体112的所有外缘和拐角都是平滑或弯曲的边缘和拐角。类似地，出于安全考虑，上述实施例中以及图1A至图44中所示的壳体112可以仅包括平滑或弯曲的边缘和拐角。
在一些实施例中，可吞服设备100的电路结构118不包括RF信号发射器。确切地说，电路结构118包括计时器和存储器。电路结构118使用计时器来记录可吞服设备100的每个状态发生的时刻，并将记录的时刻存储在存储器中。在可吞服设备100从使用者体内释放之后，存储的时刻之后可以被检索以进行处理。
在一些实施例中，可吞服设备100的电路结构118、比如第一检测电路和第二检测电路可以是MEMS芯片。
在与图30中所示的实施例类似的实施例中，可溶解闩锁164实质上变形，并且粘膜层刷状件308延伸出隔室126以用于采集粘膜细胞样本，同时从隔室126释放与健康相关的物质或者不释放与健康相关的物质。可以使用在弹簧的作用下容纳粘膜层刷状件然后使粘膜层刷状件延伸的方法用来使粘膜层刷状件向外延伸并使得刷毛能够完全接触粘膜衬里。
在该实施例中，粘膜层刷状件包括刷毛，刷毛是被弹簧加载的并被容纳在隔室126内。随着活塞的延伸，刷毛可以呈径向向外延伸超过壳体的边缘，以确保与粘膜衬里接触。
在一些实施例中，粘膜层刷状件可以包括由流体吸收材料比如亲水纤维(例如，聚乙烯醇(PVA))形成的刷毛。刷毛的流体吸收材料可以用来改善胃肠内容物的采集或者用来通过粘膜层刷状件的刷毛将与健康相关的物质输送至粘膜层。可选地，刷毛可以随着对液体的吸收而改变它们的特性，使得进一步改善与粘膜层的接触。例如，随着与胃肠液接触，刷毛可以吸收液体并且变得更硬。
例如，图46示出了一些实施例中的可吞服设备100。这些实施例中的可吞服设备100包括如上所述的可溶解外壳102并且可选地包括肠靶向涂层104。可溶解外壳102将壳体112接纳在可溶解外壳102中，壳体112在壳体112的一个或更多个侧壁上距前壁802一定距离处具有一个或更多个开口800。
活塞124以可移动的方式从壳体112的后壁804延伸到壳体112中。活塞124包括活塞板142和从活塞板142向后延伸出壳体112并延伸至端部件148的活塞心轴144。活塞124与在壳体112中位于后壁804与活塞板142之间的压缩弹簧806接合。
在初始状态TA下，活塞124邻近后壁804并通过夹置在端部件148与壳体112的后壁804之间且与端部件148和壳体112的后壁804接合的可溶解闩锁164而保持至后壁804。在初始状态TA下，活塞板142位于开口800与后壁804之间。
粘膜层刷状件808在与联接有活塞心轴的一侧相反的一侧联接至活塞板142。粘膜层刷状件808包括在开口800与活塞板142之间的位置处折叠或以其他方式压紧在壳体112中的多个刷毛810和一个或更多个流体吸收材料812。
在采样过程中，可吞服设备100可以由使用者摄取。当可吞服设备100到达目标区域时，可溶解外壳102和肠靶向涂层104溶解，如图47中所示。
然后，可溶解闩锁164与胃肠内容物接触并开始溶解。如图48中所示，随着闩锁164的溶解，弹簧806将活塞124朝向开口800和前壁802推动。结果，压紧的刷毛810和流体吸收材料812经由开口800呈径向或横向地延伸出壳体112并展开或以其他方式完全展开以采集胃肠内容物。
如图49中所示，随着闩锁164的溶解，弹簧806继续将活塞124朝向前壁802推动。刷毛810、流体吸收材料812以及在其上采集的胃肠样本(未示出)然后被缩回到壳体112中。当活塞板142通过开口800时，刷毛810、流体吸收材料812以及在其上采集的胃肠样本然后被密封在壳体112的前壁802与活塞板142之间的密封的隔室814中。
在一些实施例中，其中，可吞服设备100包括最初被接纳在壳体112中的粘膜层刷状件(例如，在类似于图28和图46所示的实施例中)，与健康相关的物质(比如，呈粉末形式的与健康相关的物质)可以最初附着到粘膜层刷状件的刷毛。当粘膜层刷状件如上所述那样延伸出壳体112时，附着在粘膜层刷状件上的与健康相关的物质也延伸出壳体，从而被输送(或“涂抹”)到目标区域中。
在一些实施例中，其中，可吞服设备100包括位于壳体外部并且最初位于可溶解外壳102内的粘膜层刷状件(例如，在类似于图7、图43和图44所示的实施例中)，与健康相关的物质(比如，呈粉末形式的与健康相关的物质)可以最初附着至粘膜层刷状件的刷毛。当可溶解外壳102如上所述那样溶解时，附着在粘膜层刷状件的刷毛上的与健康相关的物质可以被输送(或涂抹)到目标区域中。
尽管上面参照附图描述了实施例，但是本领域的技术人员将理解的是，在不背离由所附权利要求限定的本实施例的范围的情况下可以进行改变和修改。

Claims (67)

1.一种可吞服设备，所述可吞服设备用于从人类或哺乳动物的胃肠(GI)道的目标区域采集样本和/或用于将与健康相关的物质输送至所述目标区域，所述可吞服设备包括：
壳体，所述壳体包括至少一个第一端口和能够与所述至少一个第一端口连通的至少一个第一隔室；
致动组件，所述致动组件用于改变所述第一隔室的一个或更多个条件，以通过所述至少一个第一端口采集所述样本和/或释放所述与健康相关的物质；
延迟结构，所述延迟结构用于使所述致动组件延迟以改变所述第一隔室的所述一个或更多个条件，直到所述可吞服设备位于所述目标区域内为止；以及
电路结构，所述电路结构用于当所述可吞服设备到达所述目标区域内时触发第一信号事件以及用于当所述样本采集结束和/或所述与健康相关的物质释放结束时触发第二信号事件。
2.根据权利要求1所述的可吞服设备，其中，所述样本包括从粘膜层采集的粘膜层样本和从管腔内空间采集的管腔样本中的至少一者。
3.根据权利要求1或2所述的可吞服设备，其中，所述电路结构包括射频(RF)信号发射器，所述射频信号发射器用于在所述第一信号事件被触发时发射RF信号以及在所述第二信号事件被触发时停止发射所述RF信号。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的可吞服设备，其中，所述电路结构配置成用于分别在所述可吞服设备到达所述目标区域内时以及在所述样本采集结束和/或所述与健康相关的物质释放结束时检测所述第一隔室的所述一个或更多个条件的所述改变的开始和结束。
5.根据权利要求1至3中的任一项所述的可吞服设备，其中，所述电路结构包括第一检测电路，所述第一检测电路用于在所述可吞服设备到达所述目标区域内时检测所述GI道中的胃肠内容物。
6.根据权利要求5所述的可吞服设备，其中，所述第一检测电路包括间隔开的第一组电极，所述第一组电极形成处于断开配置的第一开关，当所述第一组电极与所述胃肠内容物接合时，所述第一开关能够切换至接通配置以用于触发所述第一信号事件。
7.根据权利要求5所述的可吞服设备，其中，所述延迟结构包括构造成用于将所述第一检测电路与所述胃肠内容物隔离的隔离结构，所述隔离结构能够在接触所述胃肠内容物时溶解。
8.根据权利要求1所述的可吞服设备，其中，所述致动组件包括：
活塞，所述活塞的至少一部分以可移动的方式接纳在所述壳体中；以及
第一致动结构，所述第一致动结构用于沿着第一方向致动所述活塞以在第一容积与第二容积之间改变所述第一隔室的容积。
9.根据权利要求7所述的可吞服设备，其中，所述致动组件包括：
活塞，所述活塞的至少一部分以可移动的方式接纳在所述壳体中；以及
第一致动结构，所述第一致动结构用于沿着第一方向致动所述活塞以在第一容积与第二容积之间改变所述第一隔室的容积。
10.根据权利要求9所述的可吞服设备，其中，所述第一隔室的所述一个或更多个条件至少包括所述第一隔室的容积。
11.根据权利要求9或10所述的可吞服设备，其中，所述第一致动结构包括一个或更多个偏置弹簧。
12.根据权利要求9至11中的任一项所述的可吞服设备，其中，所述延迟结构包括将所述活塞保持在第一位置中的闩锁，所述闩锁能够在接触所述胃肠内容物时溶解。
13.根据权利要求12所述的可吞服设备，其中，所述闩锁被置于所述活塞的保持肩部与所述壳体之间。
14.根据权利要求12或13中的任一项所述的可吞服设备，其中，所述电路结构包括第二检测电路，所述第二检测电路用于在所述样本采集结束和/或所述与健康相关的物质释放结束时检测所述致动组件的移动。
15.根据权利要求14所述的可吞服设备，其中，所述第二检测电路包括间隔开的第二组电极，所述第二组电极形成处于断开配置的第二开关，当所述第二组电极在所述致动组件移动之后接合导电表面时，所述第二开关能够切换至接通配置。
16.根据权利要求14所述的可吞服设备，其中，所述第二检测电路包括霍尔效应传感器或滑动变阻器，所述滑动变阻器具有联接至所述致动组件的滑块。
17.根据权利要求14所述的可吞服设备，其中，所述第二检测电路包括霍尔效应传感器或滑动变阻器，所述滑动变阻器具有联接至所述活塞的滑块。
18.根据权利要求14至17中的任一项所述的可吞服设备，其中，所述隔离结构还构造成用于将所述闩锁和所述第二检测电路与所述胃肠内容物隔离。
19.根据权利要求18所述的可吞服设备，其中，所述隔离结构是其中接纳所述壳体、所述致动组件、所述闩锁、所述第一致动结构和所述电路结构的外壳。
20.根据权利要求19所述的可吞服设备，其中，所述外壳涂覆有可溶解涂层。
21.根据权利要求1至20中的任一项所述的可吞服设备，还包括可密封部件，所述可密封部件用于以可密封的方式封闭所述至少一个第一端口以密封所述第一隔室。
22.根据权利要求1至21中的任一项所述的可吞服设备，其中，当所述第一隔室具有第一容积时，所述第一隔室与所述至少一个第一端口连通；并且其中，当所述第一隔室具有第二容积时，所述第一隔室与所述至少一个第一端口隔离。
23.根据权利要求1至22中的任一项所述的可吞服设备，还包括刷状件，所述刷状件能够延伸出所述第一隔室以用于采集所述样本，并且能够缩回到所述第一隔室中以用于将采集的所述样本储存在所述第一隔室中。
24.根据权利要求1至22中的任一项所述的可吞服设备，还包括刷状件，所述刷状件能够延伸出所述第一隔室以用于将所述与健康相关的物质输送到所述目标区域中。
25.根据权利要求23或24所述的可吞服设备，其中，所述刷状件是可旋转的。
26.根据权利要求19所述的可吞服设备，还包括联接至所述外壳或所述壳体的线。
27.根据权利要求26所述的可吞服设备，其中，所述线包括用于指示到所述外壳或所述壳体的距离的标记。
28.根据权利要求1所述的可吞服设备，其中，所述壳体还包括至少一个第二端口以及与所述至少一个第二端口连通的第二隔室，所述第二隔室用于将所述样本接纳在所述第二隔室中；
其中，所述第一隔室构造成用于将所述与健康相关的物质容纳在所述第一隔室中；并且
其中，所述致动组件构造成用于减小所述第一隔室的容积以用于释放所述与健康相关的物质，并且所述致动组件构造成用于密封所述第二隔室。
29.根据权利要求28所述的可吞服设备，其中，所述致动组件构造成用于通过将所述第二隔室与所述至少一个第二端口隔离来密封所述第二隔室。
30.根据权利要求29所述的可吞服设备，其中，所述第二隔室的位置是能够改变的；并且其中，所述致动组件构造成用于通过改变所述第二隔室的所述位置来将所述第二隔室与所述至少一个第二端口隔离。
31.根据权利要求9至20中的任一项所述的可吞服设备，还包括第二致动结构，所述第二致动结构用于沿着与所述第一方向相反的第二方向致动所述活塞。
32.根据权利要求31所述的可吞服设备，还包括用于将所述第二致动结构保持处于偏置构型的保持块，所述保持块能够在所述胃肠内容物中溶解，以允许所述第二致动结构在所述活塞由所述第一致动结构致动之后致动所述活塞。
33.根据权利要求31或32所述的可吞服设备，其中，所述第二致动结构包括一个或更多个偏置弹簧。
34.根据权利要求31至33中的任一项所述的可吞服设备，其中，所述第一隔室构造成用于在初始状态下将所述与健康相关的物质容纳在所述第一隔室中，并且所述第一隔室能够重新构造成用于在所述第一隔室中的所述与健康相关的物质被释放之后将所述样本接纳在所述第一隔室中。
35.根据权利要求1至34中的任一项所述的可吞服设备，其中，所述至少一个第一端口具有以下横截面尺寸：所述横截面尺寸允许接纳在所述第一隔室中的所述与健康相关的物质在所述至少一个第一端口处形成具有将所述与健康相关的物质保持在所述第一隔室中的表面张力的界面。
36.一种用于使用采集结构在胃肠(GI)道的目标区域内采集样本和/或将与健康相关的物质输送至所述目标区域的方法，所述采集结构包括位于所述采集结构中的容积可变的隔室，所述方法包括：
(i)允许所述采集结构在所述GI道中行进；
(ii)当所述采集结构到达所述目标区域时触发第一信号事件；
(iii)改变所述隔室的容积，以用于将所述样本采集到所述隔室中或将所述与健康相关的物质从所述隔室释放；以及
(iv)当所述隔室的容积改变时触发第二信号事件。
37.根据权利要求36所述的方法，其中，所述当所述采集结构到达所述目标区域时触发第一信号事件包括：
使得无法进行所述GI道的胃肠内容物的检测；以及
当所述采集结构到达所述目标区域时，使得能够进行所述胃肠内容物的检测，并且当检测到所述胃肠内容物时触发所述第一信号事件。
38.根据权利要求37所述的方法，其中，所述使得无法进行所述GI道的胃肠内容物的检测包括：
使用能够在所述胃肠内容物中溶解的隔离结构将第一检测结构与所述胃肠内容物隔离。
39.根据权利要求38所述的方法，其中，所述使得无法进行胃肠内容物的检测还包括：
使用所述隔离结构将所述采集结构与所述胃肠内容物隔离。
40.根据权利要求39所述的方法，其中，所述使用所述隔离结构将所述采集结构与所述胃肠内容物隔离包括：
使用能够在所述GI道的预定区域中溶解的涂层将所述隔离结构与所述胃肠内容物隔离。
41.根据权利要求39所述的方法，其中，所述使得能够进行所述胃肠内容物的检测包括：
允许所述隔离结构在所述胃肠内容物中溶解，以使所述隔离结构在所述目标区域内变形。
42.根据权利要求37所述的方法，其中，所述检测所述胃肠内容物包括：允许第一开关通过所述胃肠内容物从断开配置切换至接通配置。
43.根据权利要求42所述的方法，还包括：
将间隔开的第一组电极与所述胃肠内容物隔离以将所述第一开关配置为所述断开配置；
其中，所述允许所述第一开关通过所述胃肠内容物从断开配置切换至接通配置包括：
当所述采集结构到达所述目标区域时，允许所述第一组电极与所述胃肠内容物接触，由此将所述第一开关从所述断开配置切换至所述接通配置。
44.根据权利要求37所述的方法，其中，所述改变所述隔室的容积包括：致动活塞以改变所述隔室的容积。
45.根据权利要求44所述的方法，还包括：
通过使用能够在所述胃肠内容物中溶解的闩锁将所述活塞保持在初始位置处；以及
允许所述闩锁在所述胃肠内容物中溶解以使所述闩锁在所述目标区域内变形。
46.根据权利要求44所述的方法，其中，所述当所述隔室的容积改变时触发第二信号事件包括：
当检测到所述活塞的移动时触发所述第二信号事件。
47.根据权利要求46所述的方法，其中，所述检测到所述活塞的移动包括：
允许第二开关通过所述活塞的所述移动而从断开配置切换至接通配置。
48.根据权利要求47所述的方法，还包括：
将间隔开的第二组电极布置成远离导电表面，并且将所述第二组电极与所述胃肠内容物隔离以将所述第二开关配置为所述断开配置；
其中，所述允许第二开关通过所述活塞的所述移动而从断开配置切换至接通配置包括：
允许所述活塞的所述移动使所述导电表面移动以接合所述第二组电极，由此将所述第二开关从所述断开配置切换至所述接通配置。
49.根据权利要求36所述的方法，还包括：
当所述第一信号事件被触发时发射射频(RF)信号；以及
当所述第二信号事件被触发时停止发射所述RF信号。
50.一种可吞服设备，所述可吞服设备用于采样和/或与健康相关的物质输送，所述可吞服设备包括：
壳体，所述壳体包括至少一个第一端口和至少一个第二端口；
活塞，所述活塞在其第一位置处以可移动的方式接纳在所述壳体中，所述活塞在所述壳体中限定容积可变的第一隔室和第二隔室，所述第一隔室将与健康相关的物质接纳在所述第一隔室中，并且所述第一隔室与所述至少一个第一端口连通，当所述活塞处于所述第一位置时，所述第二隔室经由所述至少一个第二端口与所述壳体的外部连通；
闩锁，所述闩锁将所述活塞保持在所述第一位置中，所述闩锁能够在胃肠(GI)道的胃肠内容物中溶解；以及
致动结构，所述致动结构用于将所述活塞在所述壳体中从所述第一位置致动至第二位置，由此减小所述第一隔室的容积以用于将所述与健康相关的物质经由所述至少一个第一端口从所述第一隔室释放至所述GI道的目标区域，并且所述致动结构用于将所述第二隔室与所述壳体的所述外部隔离。
51.根据权利要求50所述的可吞服设备，还包括能够在所述胃肠内容物中溶解的外壳，所述外壳将所述壳体、所述活塞、所述闩锁和所述致动结构接纳在所述外壳中。
52.根据权利要求50所述的可吞服设备，其中，所述至少一个第一端口具有以下横截面尺寸：所述横截面尺寸允许接纳在所述第一隔室中的所述与健康相关的物质在所述至少一个第一端口中形成具有将所述与健康相关的物质保持在所述第一隔室中的表面张力的界面。
53.根据权利要求50所述的可吞服设备，其中，所述致动结构包括一个或更多个偏置弹簧。
54.一种可吞服设备，所述可吞服设备用于采样和/或与健康相关的物质输送，所述可吞服设备包括：
壳体，所述壳体包括至少一个端口；
活塞，所述活塞接纳在所述壳体中并且能够在所述活塞的第一位置与第二位置之间移动，所述活塞包括可密封部件，并且所述活塞在所述壳体中限定容积可变的隔室，所述隔室能够经由所述至少一个端口与所述壳体的外部连通；
闩锁，所述闩锁能够在胃肠(GI)道的胃肠内容物中溶解，所述闩锁将所述活塞保持在所述第一位置中，由此将所述隔室构造为第一容积以用于将与健康相关的物质接纳在所述隔室中，并且将所述可密封部件构造成将所述隔室与所述壳体的外部以可密封的方式隔离；
第一致动结构，所述第一致动结构用于将所述活塞从所述第一位置致动至所述第二位置，由此将所述可密封部件构造成使所述隔室与所述壳体的外部之间能够经由所述至少一个端口连通，并且将所述隔室构造为小于所述第一容积的第二容积，以用于将所述与健康相关的物质经由所述至少一个端口从所述隔室输送至所述GI道的目标区域；以及
第二致动结构，所述第二致动结构用于将所述活塞从所述第二位置致动至所述第一位置，由此将所述隔室构造为所述第一容积以用于接纳从所述GI道的所述目标区域采集的样本，并且将所述可密封部件构造成将所述隔室与所述壳体的外部以可密封的方式隔离。
55.根据权利要求54的可吞服设备，还包括能够在所述胃肠内容物中溶解的外壳，所述外壳将所述壳体、所述活塞、所述闩锁以及所述第一致动结构和所述第二致动结构接纳在所述外壳中。
56.根据权利要求54所述的可吞服设备，还包括用于将所述第二致动结构保持处于偏置构型的保持块，所述保持块能够在所述胃肠内容物中溶解。
57.根据权利要求54所述的可吞服设备，其中，所述第一致动结构和第二致动结构中的一者或两者包括一个或更多个偏置弹簧。
58.一种可吞服设备，所述可吞服设备用于采样和/或与健康相关的物质输送，所述可吞服设备包括：
外壳，所述外壳能够在胃肠(GI)道的胃肠内容物中溶解；
壳体，所述壳体接纳在所述外壳中，所述壳体包括至少一个端口；
活塞，所述活塞以可移动的方式接纳在所述壳体中，并且所述活塞在所述壳体中限定容积可变的隔室，所述隔室能够经由所述至少一个端口与所述壳体的外部连通，所述活塞在所述壳体中位于第一位置处，由此将所述隔室构造为第一容积；
闩锁，所述闩锁将所述活塞保持在所述第一位置中，所述闩锁能够在所述胃肠内容物中溶解；
致动结构，所述致动结构用于将所述活塞在所述壳体中从所述第一位置致动至第二位置，由此将所述隔室构造为第二容积以用于经由所述至少一个端口将样本从所述GI道的目标区域采集到所述隔室中和/或将与健康相关的物质从所述隔室输送至所述目标区域；以及
电路结构，所述电路结构包括电源部件、用于检测所述胃肠内容物的第一检测电路、用于检测所述活塞的位置的第二检测电路、以及射频(RF)信号发射器，所述射频信号发射器电耦合至所述电源部件以及所述第一检测电路和所述第二检测电路，以用于发射指示所述可吞服设备的状态的至少一个RF信号；
其中，所述第一检测电路处于第一配置，并且所述第一检测电路能够在与所述胃肠内容物接触时重新配置为第二配置；
其中，所述第二检测电路在所述活塞处于所述第一位置时处于第三配置，并且所述第二检测电路能够在所述活塞处于所述第二位置时重新配置为第四配置；并且
其中，所述第一检测电路的配置和所述第二检测电路的配置的组合确定用于指示所述可吞服设备的状态的所述至少一个RF信号的一组属性的值。
59.一种可吞服设备，所述可吞服设备用于采样和/或与健康相关的物质输送，所述可吞服设备包括：
壳体，所述壳体包括能够与至少一个端口连通的容积可变的第一隔室；
活塞，所述活塞的至少一部分以可移动的方式接纳在所述壳体中；
闩锁，所述闩锁将所述活塞保持在第一位置中，所述闩锁能够在接触胃肠(GI)道的胃肠内容物时溶解；
第一致动结构，所述第一致动结构用于沿着第一方向致动所述活塞以在第一容积与第二容积之间改变所述第一隔室的容积，以用于经由所述至少一个端口将样本从所述GI道的目标区域采集到所述第一隔室中和/或将与健康相关的物质从所述第一隔室输送至所述目标区域；
电路结构，所述电路结构包括电源部件、用于检测所述胃肠内容物的第一检测电路、用于检测所述活塞的位置变化的第二检测电路、以及射频(RF)信号发射器，所述射频信号发射器电耦合至所述电源部件以及所述第一检测电路和所述第二检测电路，以用于至少在由所述第一检测电路进行的所述胃肠内容物的检测与由所述第二检测电路进行的所述活塞的位置变化的检测之间发射信号；以及
隔离结构，所述隔离结构至少将所述第一检测电路和所述第二检测电路与所述胃肠内容物隔离，所述隔离结构能够在所述胃肠内容物中溶解。
60.一种可吞服设备，所述可吞服设备用于从人类或哺乳动物的胃肠(GI)道的目标区域采集样本和/或用于将与健康相关的物质输送至所述目标区域，所述可吞服设备包括：
壳体，所述壳体包括至少一个第一端口和能够与所述至少一个第一端口连通的第一隔室；
致动组件，所述致动组件用于通过所述至少一个第一端口采集所述样本和/或释放所述与健康相关的物质；以及
延迟结构，所述延迟结构用于使所述致动组件延迟，直到所述可吞服设备位于所述目标区域内为止；
其中，所述致动组件包括刷状件，所述刷状件至少包括杆和绕所述杆的远端部联接至所述杆的刷毛。
61.根据权利要求60所述的可吞服设备，其中，所述刷状件的所述刷毛包括流体吸收材料。
62.根据权利要求60或61所述的可吞服设备，其中，所述刷状件的所述刷毛至少部分地容纳在所述壳体内。
63.根据权利要求62所述的可吞服设备，其中，所述致动组件构造成用于使所述刷状件延伸出所述壳体。
64.根据权利要求62所述的可吞服设备，其中，所述刷状件包括偏置弹簧。
65.根据权利要求64所述的可吞服设备，其中，所述偏置弹簧构造成用于使所述刷状件沿着与所述刷状件的所述杆的取向不同的方向延伸出所述壳体。
66.根据权利要求62至65中的任一项所述的可吞服设备，其中，所述刷状件的所述刷毛能够沿径向延伸出所述壳体。
67.根据权利要求60至66中的任一项所述的可吞服设备，还包括：
电路结构，所述电路结构用于在所述可吞服设备到达所述目标区域内时触发第一信号事件，以及用于在所述样本采集结束和/或所述与健康相关的物质释放结束时触发第二信号事件。
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