CN115591091A - 用于递送可配发物质的机电可摄入装置 - Google Patents

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CN115591091A CN202210805004.1A CN202210805004A CN115591091A CN 115591091 A CN115591091 A CN 115591091A CN 202210805004 A CN202210805004 A CN 202210805004A CN 115591091 A CN115591091 A CN 115591091A
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M.L.琼斯
C.L.瓦尔
G.A.韦
A.O.L.菲利普森
M.S.德利克
R.E.琼斯
N.J.米勒
A.C.加兰德
I.尼克尼亚
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Biola Therapeutics Inc
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Abstract

公开了能够递送诸如例如治疗剂等可配发物质的可摄入装置以及相关的部件、系统和方法。还公开了被构造成用于可摄入装置且能够储存诸如例如治疗剂等可配发物质的能够被可移除地附接的储存器、以及相关的部件、系统和方法。

Description

用于递送可配发物质的机电可摄入装置
本申请是申请日为2017年9月8日、申请号为201780065257.7、发明 名称为“用于递送可配发物质的机电可摄入装置”的发明专利申请的分案申 请。
对相关申请的交叉引用
本申请根据35U.S.C.§119要求对以下申请的优先权：美国临时专利申 请No.62/385,553(2016年9月9日提交，名称为“用于递送可配发物质的机 电可摄入装置”)；美国临时专利申请No.62/478,955(2017年3月30日提交， 并且名称为“用于递送可配发物质的机电可摄入装置”)；美国临时专利申请 No.62/478,753(2017年3月30日提交，并且名称为“通过IL－6R抑制剂对 胃肠道的疾病的治疗”)；美国临时专利申请No.62/480,187(2017年3月31 日提交，名称为“用于可摄入装置的定位系统和方法”)；美国临时专利申请 No.62/540,873(2017年8月3日提交，名称为“用于可摄入装置的定位系统 和方法”)；以及美国临时专利申请62/545,129(2017年8月14日提交，名 称为“通过CD40/CD40L抑制剂对胃肠道的疾病的治疗”)。
通过引用包含的内容
本申请通过引用包含以下专利申请：USSN14/460,893；15/514,413； 15/680,400；15/680,430；15/694,458；62/376,688；62/385,553；62/478,753； 62/478,955；62/434,188；62/434,320；62/431,297；62/434,797；62/480,187； 62/502,383；62/540,873；和62/545,129。
技术领域
本公开内容整体上涉及可摄入装置以及相关部件、系统和方法，该可摄 入装置能够递送诸如例如治疗剂等可配发物质。本公开内容整体上还涉及可 附接的储存器以及相关部件、系统和方法，该储存器被构造为用于可摄入装 置并能够储存诸如例如治疗剂等可配发物质。
背景技术
胃肠(GI)道通常给个体身体提供医疗介质。有时，治疗剂可能需要被 配发到小肠内的规定位置，这比口服治疗剂更有效地治疗一些医疗情况。例 如，直接在小肠内施加的治疗剂将不会在胃中被污染，因而允许更高剂量被 递送到小肠内的特定位置。然而，直接在人体内的小肠内配发治疗剂可能较 为困难，这是因为，需要装置或机构承载治疗剂到小肠内的期望位置并且然 后在期望位置自动递送治疗剂。这样的装置或机构还需要以安全的方式操作， 这是因为所述装置或机构需要进入人体内。
发明内容
本公开内容提供一种可摄入装置，其可在受试者的胃肠道内递送可配发 物质，诸如例如治疗剂。所述递送可被高度控制。所述递送可在受试者胃肠 道内的期望位置以相对较高准确性进行。可选地，可摄入装置可包括可用于 控制/操控可摄入装置在受试者胃肠道内位置的机构。被递送的可配发物质的 量及其释放曲线可被控制到相对较高准确性。
本公开内容还提供可附接的储存器，其可例如被构造用于可摄入装置。 储存器可被开发为使得例如可配发物质(例如治疗剂)可在储存器被包封、 运输和/或装容之前、之中或之后被设置在储存器中。通过这样的方式，可以 提供一种储存器，其在可配发物质被递送之前相对较短时段容纳所希望的可 配发物质。例如，可配发物质在给定时间点设置有储存器，并且在此后不久， 在可摄入装置被摄入之前不久，容纳可配发物质的储存器可附接到可摄入装 置或附接到可摄入装置内。
在一个方面，本公开内容提供一种可摄入装置，包括：储存器，其被构 造为储存可配发物质；和力生成器部件，其被构造为使得，当所述力生成器 生成力时，所述可配发物质经由所述可摄入装置中的开口离开所述可摄入装 置。
所述可摄入装置可包括壳体。
所述力生成器可至少部分地设置在所述壳体内。
所述力生成器可完全设置在所述壳体内。
所述储存器可至少部分地设置在所述壳体内。
所述储存器可完全设置在所述壳体内。
所述壳体可包括：第一端；第二端；和在所述第一和第二端之间延伸的 壁。所述储存器可以邻近于所述第一端。
所述储存器可以能够附接到所述可摄入装置。
所述储存器可以是所述可摄入装置的集成部件。
可摄入装置还可以包括注射装置，其被构造为使得，当所述力生成器生 成力时，所述力使所述注射装置移动以迫使所述可配发物质经由所述开口到 所述可摄入装置外。
所述注射装置可包括注射器。
可摄入装置还可以包括被构造为将所述注射装置定位在上皮层处并在 所述可配发物质递送之前伸展所述上皮层的部件。
所述注射装置可被构造为使得其产生的力足以穿透粘膜。
所述注射装置可包括：活塞；针引导部，其设置在所述储存器内并具有 附接到所述活塞的一端；弹簧，其连接到所述针引导部；和注射针，其穿过 所述针引导部的一部分和所述弹簧。
所述弹簧可以被构造为被压缩；并且所述注射针可以被构造为随所述活 塞运动而延伸到所述可摄入装置外。
所述注射装置可包括：桁架机构，其支撑注射针；和气囊，其被构造为 膨胀以迫使所述桁架机构与所述注射针延伸到所述储存器外。
注射装置可包括薄膜，其被构造为使得，当所述力生成器生成力时，所 述力使所述薄膜移动以迫使所述可配发物质经由所述开口到所述可摄入装 置外。
所述薄膜可包括活塞，所述活塞被构造为使得，当所述力生成器生成力 时，所述力移动所述薄膜以迫使所述可配发物质经由所述开口到所述可摄入 装置外。
所述可摄入装置还可以包括光学感测单元，其被构造为探测来自所述可 摄入装置外的环境的反射率。
所述可摄入装置可包括壳体，和所述光学感测单元，其被构造为探测来 自所述壳体外的环境的反射率。
所述可摄入装置可以被构造为基于由所述光学感测单元探测的所述反 射率而确定所述可摄入装置的位置。
所述力生成器可以基于由所述光学感测单元探测的所述反射率而生成 力。
所述可摄入装置还可以包括电子部件，其在所述壳体内，其中所述电子 部件被构造为启动所述力生成器。
所述力生成器可邻近于所述电子部件。
所述可摄入装置还可以包括安全装置，其被构造为减轻所述壳体内的内 部压力。
所述储存器可储存可配发物质。
所述可摄入装置还可以包括封堵器。所述封堵器可具有第一状态，在所 述第一状态中，封堵器被构造防止所述可配发物质经由所述可摄入装置中的 所述开口离开所述可摄入装置。所述封堵器可具有第二状态，在所述第二状 态中，封堵器被构造为允许所述可配发物质经由所述可摄入装置中的所述开 口离开所述可摄入装置。
所述封堵器可包括磁体。
所述封堵器可包括滑动销。
所述封堵器可包括爆裂片。
所述封堵器可包括肠溶衣。
所述封堵器可包括肠溶衣和滑动销。
所述封堵器可包括肠溶衣和磁体。
所述封堵器可包括可溶解销。
所述封堵器可包括可溶解销和肠溶衣。
所述封堵器可包括蜡。
所述蜡可采取塞的形式。
所述封堵器还可以包括被构造为熔化所述蜡的导引线。
所述导引线可以被构造为响应于来自至少一个计算机处理器的命令而 由电源启动。
所述封堵器可设置在所述可摄入装置的壳体内。
所述可摄入装置还可以包括波纹管，其处于所述力生成器与所述储存器 之间。
所述力生成器可被构造为将所述力施加于所述波纹管而使所述可配发 物质离开所述可摄入装置中的所述开口。
所述可摄入装置还可以包括处于所述可摄入装置的所述开口中的构件。
所述构件可为塞的形状。
所述构件可包括可生物吸收材料。
所述力生成器可包括气体生成单元，其被构造为生成气体以提供所述力。
所述力生成器可包括加压气体室。
所述力生成器可包括真空室。
所述力生成器可包括弹簧。
所述力生成器可包括压缩弹簧和拉伸弹簧。
所述力生成器可包括齿轮马达。
所述可摄入装置可包括入口，所述入口被构造为将流体抽入所述储存器 中。
所述可摄入装置还可以包括螺旋钻装置，其围绕所述齿轮马达的处于所 述储存器内的部分设置。所述螺旋钻装置可被构造由所述齿轮马达驱动而旋 转以将所述可配发物质与被抽入到所述储存器中的流体混合。
所述可摄入装置还可以包括扫刷装置，其纵向地连接到所述齿轮马达的 处于所述储存器内的部分。所述扫刷装置可被构造为由所述齿轮马达驱动而 旋转以将所述可配发物质与被抽入到所述储存器中的流体混合。
所述可摄入装置还可以包括：螺旋部件，其围绕所述齿轮马达的处于所 述储存器内的部分设置；和活塞，其设置在所述螺旋部件的一端处。所述螺 旋部件可被构造由所述齿轮马达驱动而旋转，使得所述活塞被构造为沿所述 螺旋部件的节距纵向地且朝向所述出口阀运动。
所述可摄入装置可包括壳体，所述壳体被构造为在所述可摄入装置的使 用过程中保持其机械完整性。
所述可摄入装置可包括壳体，所述壳体被构造为在所述可摄入装置的使 用过程中当所述壳体内的压力增大时保持其机械完整性。
所述可摄入装置还可以包括被构造为减小所述可摄入装置内的气体压 力的机构。
所述机构可包括气体吸收材料。
所述机构可包括氧吸收材料。
所述机构可包括减压阀，其被构造为当所述可摄入装置的至少一个区域 内的压力达到阈值水平时开启。
所述储存器可包括多个室。
所述多个室中的每一个可被构造为储存不同的可配发物质。
所述可摄入装置可被构造为从所述可摄入装置同时释放所述不同的可 配发物质。
所述可摄入装置可被构造为从所述可摄入装置以顺序方式释放所述不 同的可配发物质。
所述可摄入装置可包括电子部件，其被构造为控制由所述力生成器对所 述力的生成，以提供离开所述可摄入装置中的所述开口的所述可配发物质的 计量剂量。
所述可配发物质可包括治疗剂。
所述治疗剂可采取从包括粉末、颗粒、液体和半液体凝胶的组中选择的 至少一种形式。
所述可摄入装置还可以包括使所述可摄入装置附接到受试者的所述胃 肠道的壁的机构。
所述机构可包括能够延伸的钩。
所述钩可以是能够缩回的。
所述钩可包括被构造为刺穿所述胃肠道的所述壁的针。
所述钩可以是中空的，且被构造为将所述可配发物质提供到所述胃肠道 的所述壁。
所述钩可包括可生物吸收材料。
所述可摄入装置还可以包括肠溶衣，其通过所述可摄入装置的壳体的至 少一部分支撑。
所述可摄入装置还可以包括致动器。
所述致动器可包括泵。
所述致动器可包括渗透泵。
所述可摄入装置还可以包括至少两种不同的肠溶衣。
在一个方面，本公开内容提供一种可摄入装置，包括：壳体；肠溶衣， 其通过所述壳体的至少一部分支撑；和储存器，其处于所述壳体中。所述储 存器被构造为储存可配发物质。
所述壳体可具有开口。在所述可摄入装置的第一状态中，所述肠溶衣可 覆盖所述开口，使得所述肠溶衣完全防止所述可配发物质经由所述开口离开 所述可摄入装置。在所述可摄入装置的第二状态中，所述肠溶衣可至少部分 地溶解，使得所述肠溶衣至少部分地允许所述可配发物质经由所述开口离开 所述可摄入装置。
所述壳体可包括第一部分和第二部分。在所述可摄入装置的第一状态中， 所述肠溶衣可使所述第一部分和第二部分保持在一起。在所述可摄入装置的 第二状态中，所述肠溶衣可以至少部分地溶解，使得所述肠溶衣使所述第一 部分和第二部分至少部分地彼此松开。
在一个方面，本公开内容提供一种可摄入装置，包括：壳体；致动器， 其位于所述壳体内；和储存器，其位于所述壳体内。所述储存器被构造为储 存可配发物质。
所述致动器可包括泵。
所述泵可包括渗透泵和/或蠕动驱动泵。
所述可摄入装置还可以包括：半透膜；和压力室，其设置为邻近于所述 半透膜。
所述可摄入装置可包括：第一试剂室，其被构造为储存第一试剂；第二 试剂室，其被构造为储存第二试剂；和隔膜，其使所述第一试剂室和所述第 二试剂室二者密封。
所述隔膜可被构造为通过由所述泵产生的第一压力而破裂，使得：所述 第一试剂经由所述半透膜进入所述压力室；所述第二试剂经由所述半透膜进 入所述压力室；并且所述第一试剂与所述第二试剂相互作用以产生第二压力。
所述可摄入装置还可以包括活塞，其邻近于所述压力室，其中所述活塞 被构造为在所述第二压力影响下运动。
所述储存器可包括波纹管，所述波纹管被构造为在所述第二压力影响下 被压缩。
所述致动器可包括：可脱离区部；渗透泵，其设置为邻近于所述可脱离 区部；和可溶材料，其使所述可脱离区部附接到所述渗透泵。所述可脱离区 部可被构造为当所述可溶材料溶解时脱离于所述渗透泵。
所述可摄入装置还可以包括：抽吸装置，其被构造为当所述可摄入装置 的一部分接触到受试者的所述胃肠道的壁时将肠壁的一部分通过所述配发 出口抽吸到所述壳体中。
所述抽吸装置可包括倒刺盘，其在所述储存装置内向内设置。
所述可摄入装置还可以包括第一肠溶衣和第二肠溶衣。
所述致动器可包括：第一半透膜，其邻近于所述第一肠溶衣；第一室， 其邻近于所述第一半透膜并储存可溶颗粒；和网，其在所述第一室的出口处， 并且被构造为防止所述可解颗粒离开所述第一室。
所述致动器可被构造为当所述第一肠溶衣溶解时产生进入所述可摄入 装置中的抽吸力。
所述致动器还可以包括：第二半透膜，其邻近于所述第二肠溶衣；第二 室，其邻近于所述第二半透膜并储存可溶颗粒；和活塞，其在所述第二室与 所述储存器之间。所述致动器可被构造为使得，当所述第二肠溶衣溶解时， 所述活塞运动。
在一个方面，本公开内容提供一种可摄入装置，包括：壳体；第一致动 部件，其在所述壳体中；第二致动部件，其也位于所述壳体内；第一肠溶衣， 其附接到所述第一致动部件；第二肠溶衣，其附接到所述第二致动部件；和 储存器，其位于所述壳体内。所述储存器可被构造为储存可配发物质，并且 所述壳体可具有与所述储存器流体连通的开口。所述第一肠溶衣可被构造为 当暴露于管腔流体时在第一时段内溶解；并且所述第二肠溶衣可被构造为当 暴露于管腔流体时在第二时段内溶解，所述第二时段长于所述第一时段。
所述致动器可包括：第一半透膜，其邻近于所述第一肠溶衣；第一室， 其邻近于所述第一半透膜并储存可解颗粒；和网，其在所述第一室的出口处， 并且被构造为防止所述可溶颗粒离开所述第一室。
所述可摄入装置还可以包括抽吸装置，其在所述开口附近。所述致动器 可被构造为当所述第一肠溶衣溶解时产生进入所述可摄入装置中的抽吸力。
所述致动器还可以包括：第二半透膜，其邻近于所述第二肠溶衣；第二 室，其邻近于所述第二半透膜并储存可溶颗粒；和活塞，其在所述第二室与 所述储存器之间。所述致动器可被构造为使得，当所述第二肠溶衣溶解时， 所述活塞朝向所述开口运动。
所述可摄入装置还可以包括注射装置，其具有在所述配发出口附近的第 一端和连接到所述储存器的第二端。所述注射装置可被构造为当所述活塞被 朝向所述配发出口推进时递送所述可配发物质。
所述可摄入装置可包括多个出口阀。
所述出口阀可具有渐缩的侧壁。
所述出口阀可具有平直的侧壁。
所述可摄入装置可包括多个配发出口，所述配发出口被构造为将所述可 配发物质从所述储存器递送到所述壳体外。
所述配发出口可具有渐缩的侧壁。
所述配发出口可具有平直的侧壁。
一种方法可包括通过所述第二压力使所述行进构件移动，以将预加载的 可配发物质经由多个配发出口递送到所述可摄入装置外。
所述可摄入装置可以包括多个开口，所述开口被构造为使得，当所述力 生成器生成力时，所述可配发物质经由所述多个开口离开所述可摄入装置。
所述壳体可具有多个开口，所述开口被构造为允许所述可配发物质经由 所述多个开口离开所述可摄入装置。
所述可摄入装置还可以包括：一个或多个处理装置；和一个或多个机器 可读硬件存储装置，其存储指令，该指令能够由所述一个或多个处理装置执 行以按至少85％的准确率确定所述可摄入装置在受试者的胃肠道的一部分 中的位置。
所述可摄入装置还可以包括：一个或多个处理装置；和一个或多个机器 可读硬件存储装置，其存储指令，该指令能够由所述一个或多个处理装置执 行以按至少70％的准确率确定所述可摄入装置在受试者的盲肠中。
所述可摄入装置还可以包括：一个或多个处理装置；和一个或多个机器 可读硬件存储装置，其存储指令，该指令能够由所述一个或多个处理装置执 行以将数据传送到能够利用所述数据的装置以按至少85％的准确率确定医 疗装置在受试者的胃肠道的一部分中的位置。
所述可摄入装置还可以包括：一个或多个处理装置；和一个或多个机器 可读硬件存储装置，其存储指令，该指令能够由所述一个或多个处理装置执 行以将数据传送到能够利用所述数据的装置以按至少70％的准确率确定所 述可摄入装置在受试者的盲肠中。
所述可摄入装置还可以包括：第一光源和第二光源，其中，所述第一光 源被构造为以第一波长发光，而所述第二光源被构造为以不同于所述第一波 长的第二波长发光。
所述可摄入装置还可以包括：第一探测器和第二探测器，其中，所述第 一探测器被构造为探测所述第一波长的光，而所述第二探测器被构造为探测 所述第二波长的光。
所述储存器可包括可配发物质。
所述储存器可被构造为部分地装配在所述可摄入装置的所述壳体内。
所述储存器可被构造为完全地装配在所述可摄入装置的所述壳体内。
所述储存器可包括壳体，并且所述壳体包括塑料。
所述塑料可包括从包含PVC、硅树脂和聚碳酸酯的组中选择的至少一种 材料。
所述储存器可包括壳体，并且所述壳体包括基于金属的材料。
所述基于金属的材料可包括合金。
所述基于金属的材料可包括不锈钢。
所述储存器可被构造为附接到所述可摄入装置的所述壳体。
所述储存器可被构造为与所述可摄入装置摩擦装配。
所述储存器可被构造为经由偏置机构被保持到所述可摄入装置。
所述偏置机构可包括从包含弹簧、闩锁、钩、磁体和电磁辐射的组中选 择的至少一种构件。
所述储存器可被构造为装配到所述可摄入装置的所述壳体中的槽或轨 道中。
所述储存器可被构造为卡合装配到所述可摄入装置。
所述储存器可被构造为被刺穿。
所述储存器可被构造为承载电子部件。
所述可摄入装置可满足食品药品管理局(FDA)的要求。
所述储存器可被构造为用于本文中公开的可摄入装置。
在一个方面，本公开内容提供一种一种试剂盒，其包括：可摄入装置； 和储存器，其被构造为用于可摄入装置中。所述储存器可被构造为保持可配 发物质。
所述试剂盒还可以包括处于所述储存器中的所述可配发物质。
所述储存器可为如本文中公开的储存器。
在一个方面，本公开内容提供一种方法，包括使用本文中公开的可摄入 装置将治疗剂递送到受试者。
所述治疗剂可递送到受试者的所述胃肠道中的位置。
在一个方面，本公开内容提供一种方法，其包括将本文中公开的储存器 附接到可摄入装置。
所述方法还可以包括在将所述储存器附接到所述可摄入装置之前，将治 疗剂设置在所述储存器中。
所述方法还可以包括在所述储存器附接到所述可摄入装置之后，使用所 述可摄入装置将所述治疗剂递送到受试者。
可将所述治疗剂递送到受试者的所述胃肠道中的位置。
所述方法还可以包括以至少85％的准确率确定所述可摄入医疗装置在 受试者的胃肠道中的一部分中的位置。
确定所述可摄入装置在受试者的所述胃肠道内的位置可包括确定所述 胃肠道内的反射光信号，其中反射的信号包括至少两种不同波长的光。
所述反射的信号可包括至少三种不同波长的光。
用于递送可配发物质的机电可摄入装置根据在此所述的一些实施例提 供一种可摄入装置，其具有：壳体；电子部件；气体生成单元；储存器；出 口阀和安全装置。壳体由第一端、与所述第一端大致相反的第二端、和从所 述第一端纵向延伸到所述第二端的壁限定。电子部件位于所述壳体内。气体 生成单元位于所述壳体内并邻近于所述电子部件；并且所述电子部件被构造 为启动所述气体生成单元生成气体。所述储存器位于所述壳体内，并且所述 储存器储存可配发物质，并且所述储存器的第一端连接到所述壳体的第一端。出口阀位于所述壳体的第一端处，并且所述出口阀被构造为允许所述可配发 物质从所述储存器释放到所述壳体的第一端之外。安全装置放置在所述壳体 内或附接到所述壳体，并且所述安全装置被构造为当所述壳体内的内部压力 超过阈值水平时减轻所述内部压力。
在一些实施例中，所述壳体具有聚碳酸酯壁，其厚度基本上足以承受内 部爆炸而无裂纹。
在一些实施例中，所述安全装置包括氧吸收材料，其吸收所述壳体内的 氧以避免内部爆炸。
在一些实施例中，所述安全装置包括惰性非导电电介质，其使所述气体 生成单元与所述壳体内的其它部件隔离。
在一些实施例中，所述安全装置包括减压阀，其放置在所述壳体的第一 端处；并且所述减压阀被构造为当所述壳体内的内部压力达到所述阈值水平 时开启。
在一些实施例中，所述安全装置包括破裂片，其放置在所述壳体的第一 端处；并且所述破裂片被构造为当所述壳体内的内部压力达到所述阈值水平 时破裂。
在一些实施例中，所述壳体被构造为当所述壳体内的内部压力达到所述 阈值水平时以受控方式破裂。
在一些实施例中，所述气体生成单元是氢生成单元，其安装到所述电子 部件上方并从所述电子部件密封。
在一些实施例中，可摄入装置具有活塞，其邻近于所述气体生成单元， 其中所述活塞经由来自所述气体生成单元的压力而被推进以朝向所述壳体 的第一端运动。
在一些实施例中，所述活塞以围绕所述气体生成单元卷绕的硅树脂密封 体的形式与所述气体生成单元集成，并且所述气体生成单元能够随所述活塞 运动。
在一些实施例中，所述储存器采取波纹管的形式，其被构造为经由来自 所述气体生成单元的压力被压缩。
在一些实施例中，所述储存器包括多个室，并且所述多个室中的每一个 储存不同的可配发物质。
在一些实施例中，所述不同的可配发物质经由所述出口阀同时释放。
在一些实施例中，来自所述多个室中的每一个的所述不同的可配发物质 经由所述出口阀以顺序方式递送。
在一些实施例中，来自所述多个室中的每一个的所述不同的可配发物质 通过不同的薄膜控制，并且所述电子部件控制所述气体生成单元释放气体， 以推进薄膜来递送相应的可配发物质。
在一些实施例中，可摄入装置包括柔性隔膜，其邻近于所述气体生成单 元，其中所述柔性隔膜被构造为经由来自所述气体生成单元的压力朝向所述 壳体的第一端变形。
在一些实施例中，可摄入装置包括：毛细板，其放置在所述气体生成单 元与所述壳体的第一端之间；和蜡密封体，其在所述气体生成单元与所述储 存器之间，其中所述蜡密封体被构造为熔化且所述可配发物质通过来自所述 气体生成单元的压力被推动而穿过所述毛细板。
在一些实施例中，所述毛细板由同心的微通道环构成。
在一些实施例中，所述气体生成单元被卷绕在弯曲的箔内，所述弯曲的 箔被构造为经由来自气体生成单元的压力而变形。
在一些实施例中，所述壁被构造为沿纵向轴线分为两个蛤壳半部；并且 所述可摄入装置还包括隔膜，其沿所述纵向轴线放置在一个蛤壳半部中并围 绕所述电子部件卷绕。所述隔膜被构造为经由来自所述气体生成单元的压力 偏转到另一蛤壳半部中。
在一些实施例中，所述出口阀为伞状，并且所述壳体的第一端具有在所 述出口阀下方的多个端口以将所述可配发物质径向导引到所述壳体外。
在一些实施例中，所述出口阀具有围绕所述壳体的所述第一端的环，并 在所述环上具有多个均匀分布的端口以将所述可配发物质导引到所述壳体 外。
在一些实施例中，所述出口阀包括延伸到所述壳体的所述第一端外的拱 形狭缝，并且所述可配发物质通过所述拱形狭缝递送。
在一些实施例中，所述出口阀包括在所述壳体的第一端的第一端处的孔， 并且所述孔通过蜡或硅树脂材料密封，所述蜡或硅树脂材料被构造为通过来 自所述壳体内的内部压力而破裂。
在一些实施例中，所述出口阀放置在所述壳体的第一端的重心处，以当 所述可配发物质通过所述出口阀递送时减小不平衡力和胶囊的旋转。
在一些实施例中，所述可摄入装置还包括光学感测单元，其位于所述壳 体的所述第一端或所述第二端附近。所述光学感测单元被构造为朝向所述壳 体外的环境发出光照并且探测由于所述光照造成的来自该环境的反射率。所 述电子部件还被构造为：基于所述反射率而识别所述可摄入装置的位置；和 当所识别的位置与预定位置匹配时启动所述气体生成单元以生成气体。
在一些实施例中，所述电子部件还被构造为基于所述反射率的特性而控 制所述气体生成单元以引起用于使所述可配发物质的计量剂量递送到所述 壳体外的内部压力。
在一些实施例中，所述电子部件包括可变电阻器，以控制由所述气体生 成单元生成的气体的量以计量所述可配发物质的剂量。
在一些实施例中，所述可配发物质的计量剂量是一次的剂量或者系统性 递送的多次剂量。
在一些实施例中，所述储存器储存10μL至1500μL的所述可配发物质。
在一些实施例中，所述壳体包括加载端口以将所述可配发物质加载到所 述储存器中。
在一些实施例中，所述可配发物质包括采取粉末、颗粒、液体、或半液 体凝胶形式的治疗剂。
在此描述的一些实施例提供一种可摄入装置，包括：壳体；电子部件； 气体生成单元；储存器；注射装置和安全装置。壳体由第一端、与所述第一 端大致相反的第二端、和从所述第一端纵向延伸到所述第二端的壁限定。电 子部件位于所述壳体内。气体生成单元位于所述壳体内并邻近于所述电子部 件，并且所述电子部件被构造为启动所述气体生成单元生成气体。储存器位 于所述壳体内，并且所述储存器储存可配发物质并且所述储存器的第一端连 接到所述壳体的第一端。注射装置位于所述壳体的第一端处，并且所述喷射 注射装置被构造为将所述可配发物质从所述储存器注射到所述壳体外。安全 装置放置在所述壳体内或附接到所述壳体，并且所述安全装置被构造为减轻 所述壳体内的内部压力。
在一些实施例中，所述可配发物质利用充分强大以穿透粘膜的力通过所 述注射装置释放。
在一些实施例中，所述可摄入装置还包括附接到所述壳体的外部的部件， 其中所述部件被构造为将所述注射装置定位在上皮层处并在所述可配发物 质递送之前伸展所述上皮层。
在一些实施例中，所述注射装置是注射器，其连接到所述壳体或位于所 述壳体内，并具有延伸到所述壳体外的注射部分。
在一些实施例中，所述注射装置包括注射出口，所述注射出口被构造穿 透上皮层以注射所述可配发物质。
在此所述的一些实施例提供一种可摄入装置，包括：壳体；光学感测单 元；电子部件；气体生成单元；储存器；薄膜；和配发出口。壳体由第一端、 与所述第一端大致相反的第二端和从所述第一端纵向延伸到所述第二端的 壁限定。光学感测单元位于所述壳体的一侧上，并且所述光学感测单元被构 造为探测来自所述壳体外的环境的反射率。电子部件位于所述壳体内。气体 生成单元位于所述壳体内并邻近于所述电子部件。所述电子部件被构造为响 应于基于所述反射率识别所述可摄入装置的位置而启动所述气体生成单元 生成气体。储存器位于所述壳体内，并且所述储存器储存可配发物质并且所 述储存器的第一端连接到所述壳体的所述第一端。薄膜接触所述气体生成单 元并被构造为通过由所述气体生成单元生成的压力而运动或变形到所述储 存器中。配发出口置于所述壳体的第一端处，并且所述配发出口被构造将所 述可配发物质从所述储存器递送到所述壳体外。
在一些实施例中，所述配发出口包括位于所述储存器的所述第二端处的 出口阀，并且所述出口阀被构造成允许所述可配发物质从所述储存器释放到 所述壳体的所述第一端外。
在一些实施例中，所述配发出口为伞状，并且所述壳体的所述第二端具 有在所述出口阀下方的多个端口以将所述可配发物质径向导引到所述壳体 外。
在一些实施例中，所述配发出口具有围绕所述壳体的所述第二端的环， 并且在所述环上具有多个均匀分布的端口以将所述可配发物质导引到所述 壳体外。
在一些实施例中，所述配发出口包括延伸到所述壳体的所述第二端外的 拱形狭缝，并且所述可配发物质通过所述拱形狭缝递送。
在一些实施例中，所述配发出口包括在所述壳体的所述第二端的所述第 二端处的孔，并且所述孔通过蜡或硅树脂材料密封，所述蜡或硅树脂材料被 构造为通过来自所述壳体内的内部压力的喷发而破裂。
在一些实施例中，所述配发出口放置在所述壳体的所述第二端的重心处， 以当所述可配发物质通过所述配发出口递送时减小不平衡力和胶囊的旋转。
在一些实施例中，所述配发出口包括位于所述储存器的所述第一端处的 注射喷嘴，和被构造为将所述可配发物质从所述储存器注射到所述壳体外的 注射出口。
在一些实施例中，所述可配发物质利用充分强大以穿透粘膜的力通过所 述配发出口释放。
在一些实施例中，所述可摄入装置还包括附接到所述壳体的外部的部件， 并且所述部件被构造为将所述配发出口定位在上皮层处并在所述可配发物 质递送之前伸展所述上皮层。
在一些实施例中，配发出口连接到注射器，注射器连接到壳体或位于壳 体内并具有延伸到壳体外的注射部分，并且气体致动器位于壳体内。所述气 体致动器电子地控制所述注射器以将所述可配发物质注射到所述注射部分 接触的位置。
在一些实施例中，所述注射部分被构造为穿透上皮层以注射所述可配发 物质。
在一些实施例中，所述电子部件被构造为响应于识别所述可摄入装置的 位置而自动启动所述气体生成单元，而无需所述可摄入装置外部的任何触发 机构或者任何预编程启动条件。
在一些实施例中，所述可摄入装置的所述位置基于指示所述位置的光学 特性的所述反射率而识别，而无需评估外部环境的pH水平。
在一些实施例中，所述位置包括紧邻在幽门括约肌之后的第一区部或者 紧邻在回盲瓣之前的第二区部中的任一者。
应认识到，前述的思路和在下文中更详细论述的另外的思路的所有组合 (若这样的思路相互并不矛盾)被认为是在此公开的本发明的主题的一部分。 特别地，在本公开内容末尾处显现的要求保护的主题的所有组合被认为是在 此公开的本发明的主题的一部分。还应认识到，本文中明确采用的也可显现 于通过引用所包含的任何公开内容中的术语应符合与本文中所公开的具体 思路最一致的含义。
附图说明
附图主要用于例示目的，而非意在限制在此所述本发明主题的范围。附 图不必按比例；在一些情况下，在此所述本发明主题的各个方面可在图中增 大或放大显示以利于理解不同特征。在附图中，相同/相似的附图标记通常表 示相同/相似的特征(例如，在功能上相似和/或在结构上相似的元件)。
图1根据在此所述的一些实施例提供示例性模型示意图，例示出用于递 送可配发物质的可摄入装置100的结构的各方面。
图2根据在此所述的一些实施例提供示例性示意图，例示出被构造为生 成气体以配发物质的气体生成单元的机构的各方面。
图3根据在此所述的一些实施例提供示例性结构示意图，例示出具有用 于推动可配发物质递送的活塞的可摄入装置100的各方面。
图4根据在此所述的一些实施例提供示例性结构示意图，例示出作为可 摄入装置的配发出口的伞形出口阀结构的各方面。
图5根据在此所述的一些实施例提供示例性结构示意图，例示出作为可 摄入装置的配发出口的环形出口阀结构的各方面。
图6根据在此所述的一些实施例提供示例性结构示意图，例示出作为可 摄入装置的配发出口的拱形狭缝的各方面。
图7根据在此所述的一些实施例提供示例性结构示意图，例示出作为可 摄入装置的配发出口位于壳体一端处的孔的各方面。
图8根据在此所述的一些实施例提供示例性结构示意图，其例示出具有 用于可配发物质储存器的波纹管结构的可摄入装置100的各方面。
图9根据在此所述的一些实施例提供示例性结构示意图，其例示出具有 变形以用于可配发物质递送的柔性隔膜的可摄入装置的各方面。
图10根据在此所述的一些实施例提供示例性结构示意图，其例示出可 摄入装置的各方面，该可摄入装置具有集成的活塞和气体生成单元，使得气 体生成单元能够随活塞而运动以推动可配发物质递送。
图11根据在此所述的一些实施例提供示例性结构示意图，其例示出具 有将可配发物质导引到储存器外的毛细结构的可摄入装置的各方面。
图12根据在此所述的一些实施例提供示例性结构示意图，其例示出具 有蛤壳形壳体和变形以用于可配发物质递送的侧旁分隔隔膜的可摄入装置 的各方面。
图13根据在此所述的一些实施例提供示例性结构示意图，其例示出具 有弹性体泡囊的可摄入装置的各方面。
图14根据在此所述的一些实施例提供示例性结构示意图，其例示出利 用弹性体泡囊提供压力以递送可配发物质的可摄入装置的各方面。
图15根据在此所述的一些实施例提供示例性结构示意图，其例示出具 有齿轮马达以将可配发物质配发到储存器外的可摄入装置的各方面。
图16根据在此所述的一些实施例提供示例性结构示意图，其例示出利 用螺旋钻以将可配发物质配发到储存器外的可摄入装置的各方面。
图17根据在此所述的一些实施例提供示例性结构示意图，其例示出利 用扫刷以将可配发物质配发到储存器外的可摄入装置的各方面。
图18根据在此所述的一些实施例提供示例性结构示意图，其例示出利 用活塞以驱动图17中的所述扫刷的可摄入装置的各方面。
图19根据在此所述的一些实施例提供示例性结构示意图，其例示出利 用渗透压力以配发可配发物质的可摄入装置的各方面。
图20根据在此所述的一些实施例提供示例性结构示意图，其例示出利 用可配发物质通过管腔流体的扩散的可摄入装置的各方面。
图21根据在此所述的一些实施例提供示例性结构示意图，其例示出具 有可分开的壳体的可摄入装置的各方面。
图22－图24根据在此所述的一些实施例提供示例性结构示意图，其例 示出可摄入装置的锚定机构的各方面，该锚定机构将可摄入装置锚定到肠用 于可配发物质递送。
图25－图26根据在此所述的一些实施例提供示例性结构示意图，其例 示出可摄入装置的肠抓器的各方面，该肠抓器抓紧肠壁的一部分用于可配发 物质递送。
图27－图30根据在此所述的一些实施例提供示例性结构示意图，其例 示出可摄入装置的展开支架的各方面，该展开支架使可摄入装置停留在胃肠 道中的特定位置用于配发。
图31根据在此所述的一些实施例提供示例性结构示意图，其例示出具 有喷流递送机构的可摄入装置的各方面。
图32根据在此所述的一些实施例提供可替代的示例性结构示意图，其 用于具有喷流递送机构的可摄入装置，该喷流递送机构具有增大的可用容量 的可配发物质。
图33根据在此所述的一些实施例提供示例性结构示意图，其用于具有 多个喷嘴的喷流递送机构。
图34根据在此所述的一些实施例提供可替代的示例性结构示意图，其 用于具有化学致动的喷流递送机构。
图35根据在此所述的一些实施例提供示例性结构示意图，其例示出通 过可摄入装置以针直接注射可配发物质。
图36根据在此所述的一些实施例提供可替代的示例性结构示意图，例 示出用于递送的注射针的非轴向构造。
图37根据在此所述的一些实施例提供示例性结构示意图，例示出通过 渗透单元驱动的注射针的非轴向构造。
图38根据在此所述的一些实施例提供示例性结构示意图，例示出使用 渗透压力将可摄入装置的抽吸装置粘接到肠壁。
图39根据在此所述的一些实施例提供示例性结构示意图，其例示出采 用如图38中所示的渗透机构和抽吸装置的可摄入装置。
图40根据在此所述的一些实施例提供示例性结构示意图，例示出如图 39中所述可摄入装置进行的翻滚抽吸的各方面。
图41根据在此所述的一些实施例提供示例性结构示意图，其例示出采 用翻滚抽吸和针注射的组合的可摄入装置。
图42－图43根据在此所述的一些实施例提供示例性结构示意图，其例 示出采用翻滚抽吸和针注射的组合的可摄入装置。
图44根据在此所述的一些实施例提供示例性结构示意图，例示出包括 处于可摄入装置的壳体内的印刷电路板(PCB)的电子部件的各方面。
图45根据在此所述的一些实施例例示出包括预加压致动器室和滑动活 塞的可摄入装置。
图46A根据在此所述的一些实施例例示出可摄入装置的包括与喷嘴部 分对准的爆裂片的一部分。
图46B根据在此所述的一些实施例例示出爆裂片保持器的局部剖视图。
图47根据在此所述的一些实施例例示出可摄入装置的包括肠溶衣封堵 部件的一部分。
图48根据在此所述的一些实施例显示出用于可摄入装置的肠溶衣的堆 叠层。
图49根据在此所述的一些实施例例示出包括磁封堵部件、爆裂片和预 加压致动器室的可摄入装置。
图50根据在此所述的一些实施例例示出包括磁封堵部件和预加压致动 器室的可摄入装置。
图51根据在此所述的一些实施例例示出包括肠滑动封堵部件和预加压 致动器室以及滑动活塞的可摄入装置。
图52根据在此所述的一些实施例例示出包括可溶的销封堵部件和预加 压室以及滑动活塞的可摄入装置。
图53根据在此所述的一些实施例例示出包括具有导引线启动器的蜡塞 的可摄入装置。
图54根据在此所述的一些实施例例示出包括预加压室和波纹管的可摄 入装置。
图55根据在此所述的一些实施例例示出包括弹簧致动器和滑动活塞的 可摄入装置。
图56根据在此所述的一些实施例例示出包括弹簧致动的可滑动壳体部 分的可摄入装置。
图57根据在此所述的一些实施例例示出具有另一种弹簧致动的可滑动 壳体部分的可摄入装置。
图58根据在此所述的一些实施例例示出包括溶解的封堵部件和加压室 的可摄入装置。
图59根据在此所述的一些实施例例示出包括可溶的销封堵部件和弹簧 致动的滑动活塞的可摄入装置。
图60根据在此所述的一些实施例例示出包括往返滑动体封堵部件和加 压室的可摄入装置。
图61根据在此所述的一些实施例例示出包括氢单元致动器和爆裂片封 堵部件的可摄入装置。
图62根据在此所述的一些实施例例示出包括氢单元致动器和爆裂片封 堵部件的另一可摄入装置。
图63根据在此所述的一些实施例例示出包括真空致动器室和肠溶衣封 堵部件的可摄入装置。
图64根据在此所述的一些实施例例示出包括可附接的储存器的可摄入 装置。
图65是根据本公开的一些实施例的可摄入装置的示例性实施例的图。
图66是根据本公开的一些实施例的图65所示可摄入装置的分解图。
图67是根据本公开的一些实施例的在示例性转移通过胃肠道的过程中 的可摄入装置的示意图。
图68是根据本公开的一些实施例的在示例性转移通过空肠的过程中的 可摄入装置的示意图。
图69是根据本公开的一些实施例的用于当可摄入装置转移通过胃肠道 时确定可摄入装置的位置的例示性步骤的流程图。
图70是根据本公开的一些实施例的用于探测从胃到十二指肠以及从十 二指肠回到胃的转移的例示性步骤的流程图，其可在可摄入装置转移通过胃 肠道时确定可摄入装置的位置时使用。
图71是根据本公开的一些实施例例示出在可摄入装置的示例性操作过 程中收集的数据的线图，其可在当可摄入装置转移通过胃肠道时确定可摄入 装置的位置时使用。
图72是根据本公开的一些实施例例示出在可摄入装置的示例性操作过 程中收集的数据的另一线图，其可在当可摄入装置转移通过胃肠道时确定可 摄入装置的位置时使用。
图73是根据本公开的一些实施例的用于探测从十二指肠到空肠的转移 的例示性步骤的流程图，其可在当可摄入装置转移通过胃肠道时确定可摄入 装置的位置时使用。
图74是根据本公开的一些实施例例示出在可摄入装置的示例性操作过 程中收集的数据的线图，其可在探测从十二指肠到空肠的转移时使用。
图75是根据本公开的一些实施例例示出由可摄入装置探测的随时间的 肌肉收缩的图线，其可在当可摄入装置转移通过胃肠道时确定可摄入装置的 位置时使用。
图76是根据本公开的一些实施例的用于探测从空肠到回肠的转移的例 示性步骤的流程图，其可在可摄入装置转移通过胃肠道时确定可摄入装置的 位置时使用。
图77是根据本公开的一些实施例的用于探测从空肠到回肠的转移的例 示性步骤的流程图，其可在可摄入装置转移通过胃肠道时确定可摄入装置的 位置时使用。
图78是根据本公开的一些实施例的用于探测从回肠到盲肠的转移的例 示性步骤的流程图，其可在可摄入装置转移通过胃肠道时确定可摄入装置的 位置时使用。
图79是根据本公开的一些实施例的用于探测从盲肠到结肠的转移的例 示性步骤的流程图，其可在可摄入装置转移通过胃肠道时确定可摄入装置的 位置时使用。
图80例示出渐缩的硅树脂波纹管。
图81例示出在模拟装置治具中的渐缩的硅树脂波纹管。
图82例示出平滑的聚氯乙烯(PVC)波纹管。
图83例示出在模拟装置治具中的平滑的PVC波纹管。
图84表明在实验中执行的竞争试验的原理。
图85显示出AlphaLISA数据。
图86显示出AlphaLISA数据。
图87显示出AlphaLISA数据。
图88例示出检测方法。
图89例示出试验原理。
图90例示出可摄入装置。
图91例示出蜡阀系统。
图92A例示出处于关闭位置的蜡阀系统。
图92B例示出处于开启位置的蜡阀系统。
图93例示出具有用于配发的两个出口的可摄入装置。
具体实施方式
以下是涉及能够递送可配发物质(例如治疗剂)的可摄入装置、以及相 关的部件、系统和方法的各种思路的更详细描述和示例性实施例。以下也是 涉及被构造用于可摄入装置且能够储存可配发物质(例如治疗剂)的可附接 的储存器、以及相关的部件、系统和方法的各种思路的更详细描述和示例性 实施例。
各种系统、装置和方法在此描述以提供在此所述主题的至少一个实施例 的示例。实施例不限制任何在此所述的主题，并且任何要求保护的主题可覆 盖与在此所述不同的系统、装置和方法。要求保护的主题可以不限于具有在 此所述任何一个系统、装置和方法的所有特征的系统、装置和方法，或者不 限于对在此所述的多个或所有系统、装置和方法通用的特征。在此所述系统、 装置或方法可以不是任何要求保护的主题的实施例。在此文件中未要求保护 的在此所述系统、装置和方法中公开的任何主题可为另一保护手段(例如连 续专利申请)的主题，并且申请人、发明人或所有者意指：对于在此文件中 由其公开的任何这样的主题，不会放弃、弃权或贡献于公众。
应认识到，为了使例示简化和清楚，在适当考虑的情况下，附图标记可 以在各图中重复使用以指示对应的或类似的元件。此外，提出多个具体细节 以提供对在此所述实施例的透彻理解。然而，本领域普通技术人员应理解， 在此所述实施例可在没有这些具体细节的情况下实现。在其它情况下，公知 的方法、进程和部件不详细描述，从而不会混淆在此所述的实施例。此外， 所述描述不应被认为限制在此所述实施例的范围。
应注意，程度用词，例如“大致”、“约”和“大约”，在本文中使用时意味 着修饰用词的合理偏离量，使得结果不会显著改变。这些程度用词应被理解 为当这种偏离不会否定其修饰的用词的含义时包括修饰用词的偏离。
此外，如在此所用，词语“和/或”意在表示包含性的或。也就是说，例如， “X和/或Y”意在是指X或Y、或“X和Y”两者。作为进一步的示例，“X、Y、 和/或Z”意在是指X或Y或Z或它们的任意组合。
如在此所用，用词“联接”是指：两个元件可直接相互联接或通过一个或 多个中间元件相互联接。
如在此所用，用词“身体”是指：接收可摄入装置的患者、受试者或个体 的身体。患者或受试者通常是人或其它动物。
如在此所用术语“胃肠道”或“GI道”是指：负责消耗和消化食物、吸收营 养和排出废物的器官系统的全部部分。这包括口和器官，例如嘴、喉、食道、 胃、小肠、大肠、直肠、肛门等等、以及连接前述部分的各种通路和括约肌。
如在此所用，用词“反射率”是指从由所述装置发出、反射回所述装置、 并由所述装置中或所述装置上的探测器接收的光所得到的值。例如，在一些 实施例中，这是指由所述装置发出的光，其中光的一部分被装置外部表面反 射，并且所述光由位于装置中或装置上的探测器接收。
如在此所用，用词“光照”是指任何电磁发射。在一些实施例中，光照可 在红外光(IR)、可见光谱和紫外光(UV)的范围内，并且光照可具有集中 在100nm至1000nm范围内的特定波长的其大部分的功率。在一些实施例中， 有利地可使用这样的光照，其大部分功率限制到以下中的至少一种：红外 (750nm－1000nm)、红(620nm－750nm)、绿(495nm－570nm)、蓝(450nm －495nm)、或紫外(100nm－400nm)光谱。在一些实施例中，可使用具有不同波长的多种光照。
在此所述的各个实施例大体上涉及一种可摄入装置，其被构造为通过口 服到达胃肠(GI)道内的特定位置，并且在一些实施例中用于在特定位置释 放包括药剂和治疗剂的物质。在另一实施例中，可摄入装置可以用于在身体 的其它部分(例如但不限于雌性生殖道和/或类似物)中释放包括药剂和治疗 剂的物质。在一些实施例中，可配发物质的释放可采取类似于大剂量或喷发 配发的形式。在一些实施例中，物质的释放可以采取类似于系统性治疗剂递 送的形式。可摄入装置可包括释放结构，其有助于将物质递送到GI道的内表面(例如粘膜层)上或通过粘膜层的穿透。
图1根据在此所述的一些实施例提供示例性模型示意图，例示出用于递 送可配发物质的可摄入装置100的结构的各方面。在一些实施例中，可摄入 装置100可以大体上为胶囊、药丸或可由个体口服的任意可吞咽形式的形状。 以此方式，可摄入装置100可由患者摄入并可由医疗保健从业人员和患者处 方使用。
可摄入装置100包括壳体101，壳体101可采取类似于胶囊、药丸和/ 或类似物的形状，该壳体可包括两个端部102a、102b。壳体101可被设计为 承受GI道的化学和机械环境(例如胃中的肌肉收缩力和浓缩盐酸的影响)。 大范围的材料可用于壳体101。这些材料的示例包括但不限于：符合关于生 物相容性的ISO 10993和USP Class VI规范的热塑性材料、含氟聚合物、弹 性体、不锈钢和玻璃；以及任何其它适合的材料和它们的组合。在特定实施 例中，这些材料还可以包括：液体硅树脂橡胶材料，具有使用硬度计(例如 由NuSilTM制造的MED－4942TM)确定为10至90的硬度水平；软生物相容 聚合物材料，例如但不限于：聚氯乙烯(PVC)、聚醚砜(PES)、聚乙烯(PE)、 聚氨酯(PU)或者聚四氟乙烯(PTFE)；和涂覆有软的或柔韧的生物相容材 料的刚性聚合物材料(例如涂覆有硅树脂聚合物的聚甲基丙烯酸甲酯 (PMMA)材料)。使用不同材料用于不同部件可实现特定表面的功能化， 以与蛋白质、抗体和其它生物标记物相互作用。例如，
Figure BDA0003736648860000241
可用作可摄入 装置10中用于可动部件的材料以减小这些部件之间的摩擦。其它示例性材 料可包括常用于微制造中的其它材料，例如聚二甲基硅氧烷(PDMS)、硼硅 酸盐玻璃和/或硅树脂。虽然特定材料可为例示目的在此被提及用于构建所述 装置，但是所述材料意在为非限制性的，并且本领域技术人员可容易地适配 所述装置以使用任意多种不同材料，而不会影响所述装置的总体操作或功能 性。
在一些实施例中，可摄入装置100的壳体101可通过一种塑料制造，例 如光敏性丙烯酸聚合物材料或惰性聚碳酸酯材料。壳体101也可使用可通过 化学物杀菌的材料形成。在一些实施方式中，壳体101的壁可具有0.5mm－ 1mm的厚度，足以经受内部爆炸(例如由于氢点燃或壳体内的过压力所致)。
壳体101可具有或不具有pH敏感性肠溶衣以探测可摄入装置外的环境 的pH水平或以其它方式对可摄入装置外的环境的pH水平敏感。在胃肠道 的一些特定部分中(例如但不限于经过紧邻在幽门括约肌之后的区部、或紧 邻在回盲瓣之前的区部)，可能难以仅基于pH水平标定特定位置。在不依赖 于pH水平的情况下，可摄入装置100包括光学感测单元，其将光照发送到 环境并收集反射率，基于此，可摄入装置的区域－特定位置可基于反射率的 光学特性而被识别。例如，可摄入装置可将治疗剂递送到胃肠道内包含损伤 (例如病灶)的特定位置。所述特定位置可通过先前进行的内窥镜检查预先 确定。对于确定可摄入装置的位置的进一步的论述可结合图44例示。
壳体101可通过将两个封闭部分联接到一起而形成。例如，两个封闭部 分可配合并通过粘接材料(例如氰基丙烯酸酯变体)熔接到一起。壳体101 有效保护可摄入装置100的内部免受其外部环境影响，并保护外部环境(例 如胃肠道)免受可摄入装置100内的部件影响。
可摄入装置100可包括壳体100内的电子部件。电子部件可以邻近壳体 的端部102b放置，并且包括印刷电路板(PCB)、电池、光学感测单元和/ 或类似物。电子部件的进一步的示例结构可例示在图44中。
可摄入装置100还包括气体生成单元103，其被构造为生成气体并因而 引起壳体101内的内部压力。在一个实施方式中，气体生成单元103可为氢 生成单元，例如但不限于
Figure BDA0003736648860000251
氢气体生成单元。在另一实施方式中，可以 使用一个或多个生成对人体无害的惰性气体的其它气体生成单元。
在一些实施方式中，气体生成单元可以包括或连接到可摄入装置的分立 的通道或阀，使得气体可通过所述通道或阀释放以形成运动而改变可摄入装 置在胃肠道内的位置。这样的气体释放也可用于使可摄入装置相对于肠道内 膜定位。在另一实施方式中，气体可通过分立的通道或阀释放以在可配发物 质递送之前改变肠组织的表面取向。
行进柱塞104可放置在壳体101内的气体生成单元103上方。行进柱塞 104是薄膜，其将气体生成单元103与储存可配发物质105的储存器分离。 在一些实施方式中，行进柱塞104可为可动活塞，如图3－4中进一步所示。
在一些实施方式中，行进柱塞104可替代地可为柔性薄膜，例如但不限于隔 膜，如图10中进一步所示。在一些实施方式中，行进柱塞104(其可具有柔 性隔膜的形式)可沿壳体101的轴向方向放置，而不是放置在气体生成单元 103上方，如图44中进一步所示。当气体生成单元103生成气体而形成推动 薄膜104的内部压力时，行进柱塞或薄膜104可朝向壳体的端部102a的方 向运动(当薄膜104是活塞时)或变形(当薄膜104是隔膜时)。以此方式，薄膜或行进柱塞104可将可配发物质105经由配发出口107推出壳体外。
壳体101可包括储存器，储存器邻近于行进柱塞104储存一种或多种可 配发物质105。可配发物质105可为治疗剂或医疗剂，其可采取粉末、压缩 粉末、流体、半流体凝胶或者任何其它可配发或可递送形式的形式。可配发 物质105的递送可采取的形式例如但不限于：大剂量、半剂量、连续、系统 性、喷发治疗剂递送和/或类似形式。
在一些实施方式中，储存器可包括多个室，并且每个室储存不同可配发 物质。例如，不同的可配发物质可同时经由配发出口107释放。可替代地， 多个室可采取在储存器内的不同层的形式，使得来自每个室的不同可配发物 质按顺序依次递送。在一个示例中，多个室中的每一者受控于分立的行进柱 塞，行进柱塞可通过气体生成而被推进。电子部件可控制气体生成单元103 生成气体以推进特定的行进柱塞，例如通过分立的气体生成室等以递送相应 的物质。在一些实施例中，多个室的内容物可在释放之前混合或组合，例如 以激活治疗剂。
可摄入装置100可以在壳体101的一个端部102a处包括配发出口107， 以将可配发物质105导引到壳体外。配发出口107可以包括：出口阀(如图 5－6中进一步所示)；狭缝或孔(如图7－8中进一步所示)；具有注射器的 喷流注射喷嘴；和/或类似物。当行进柱塞104朝向壳体101的端部102a移 动时，在储存器内的内部压力可增大并推动配发出口开启以使可配发物质 105释放到壳体101外。
在可摄入装置100内使用氢生成单元可导致各种安全风险，该风险可通 过适当的装置设计而降低。例如，可摄入装置100之内或之外的氢点燃/加热、 壳体101内部压力过大、氢毒性可损害可摄入装置的使用。安全装置，例如 减压装置106可放置在壳体101内或附接到壳体101以降低安全风险。
在一些实施例中，可摄入装置内的氢点燃可当空气(含氧)存在于可摄 入装置100内时发生。例如，氢需要极少能量即引发燃烧，例如在空气中点 燃的最小能量仅为0.017mJ。当氧化银电池(例如参见图3中的131)用于 可摄入装置100时，出现火花的可能性(即使是在远距离情况下)不能消除， 并可能源于感应电荷和被引入的气隙、或其它场景。
例如，可摄入装置100内的压力P1可基于氢－空气混合的最差场景分析 而估计约为P1＝1479kPa或215psi。由于可摄入装置100内的氢浓度可能 随时间增大，因而充分的氢浓度可被假定处于分别为4％和75％的爆炸下限
Figure BDA0003736648860000271
(LEL)与爆炸上限(UEL)之间。这样，假定可摄入装置内的初始压力可 以由于氢添加而超过101.3kPa，则最终压力可能更高。假定壳体101在此最 大压力时破裂，则释放的能量的量E可给定如下：
Figure BDA0003736648860000272
其中，V1表示可摄入装置的近似容积。作为参照，此能量转化为以82m/s (约180mph)行进的1g质量(已组装胶囊的约1/4)，或者包含在被推进 的气枪丸粒中的大约相同量的能量，这可能导致对患者的伤害。
为了降低氢点燃，在一个实施方式中，壳体101可由壁厚1.6mm的聚 碳酸酯制成，其可经受410psi的压力并因而承受内部爆炸影响而无裂纹。
在一个实施方式中，壳体101的内壁可由氧吸收材料制成(或者包括由 氧吸收材料制成的层)，以减小氧浓度(例如低于2％)以避免内部爆炸。
在一个实施方式中，可施加惰性的非导电液体电介质(例如硅酮油、食 品级蓖麻油、蜡和/或类似物)，以在可摄入装置100内容纳电连接结构，以 在可摄入装置100内使氢与任何可能的点燃隔离。例如，所述隔离也可以减 小可摄入装置外的氢点燃的风险，例如，当从气体生成单元103生成的氢与 包含在气泡中的适合量的空气(氧)混合，沿胃肠道行进时，任何点燃可能 导致小肠受伤。
在一个场景中，过度加压可发生在可摄入装置100内，例如当配发出口 107被堵塞或以其它方式密封氢释放时。在此情况下，当氢气到达阈值水平 的压力时，壳体101可能具有裂纹。例如，当可摄入装置具有500μL容积(氢 可连通于该容积)且释放的氢可以为40mL(毫升)时，由氢产生的内部压 力可高至：
Figure BDA0003736648860000273
Figure BDA0003736648860000281
通过过度加压的裂纹或爆炸而释放的能量可被计算为：
Figure BDA0003736648860000282
该数量的能量可造成对患者的伤害。
在一个实施方式中，壳体101可被设计为以受控方式破开或破裂，并因 而可减轻内部压力。例如，当被填充来自气体生成单元103的气体的室内的 内部压力超过阈值水平，所述室周边的壁可被设计为破裂或破坏以减轻压力。
在一个实施方式中，减压装置106可放置在壳体101内，例如在壳体101 的端部102a处。例如，减压装置106可为减压破裂片，其被构造为释放壳 体101内的内容物。这样，如果配发出口107阻塞或堵塞而且储存器内的压 力超过阈值水平，则减压装置106可撕裂以将可配发物质向外释放。减压装 置106的优点在于，其还可部分地用于防止可配发物质的上游污染，这是因 为，通过将可配发物质导引到壳体外而减轻内部压力，使得气体将不会渗漏 到储存器中。
在一些实施方式中，壳体101可以例如在壳体101的侧上或者在端部 102a处包括小孔(例如具有小于2mm的直径)，以利于将可配发物质加载到 储存器中。所述孔当多于两个时可在壳体101上沿轴向或沿径向定位。所述 孔可以随后以能够紫外(UV)固化的氰基丙烯酸酯密封。
在一些实施方式中，可以添加反馈控制电路(例如反馈电阻器等等)以 将来自气体生成单元103的反馈发送到电子部件，使得当内部压力到达阈值 水平时，电子部件可控制气体生成单元103关断气体生成或者启动其它安全 机构(例如反馈控制释放阀等)。例如，内部压力传感器可用于测量可摄入 装置的内部压力并对反馈控制电路生成反馈。
图2根据在此所述的一些实施例提供示例性示意图，例示出被构造为生 成气体以配发物质的气体生成单元103的机构的各方面。如图2所示，气体 生成单元103生成气体111，气体111可推进可配发物质105到配发出口107 外。可变电阻器108可连接到具有气体生成单元103的电路，使得可变电阻 器108可用于控制由单元103生成的气体111(例如氢气)的强度和/或量。 特别地，气体生成单元103可为电池形式因子单元，在应用电阻器时，该单 元能够生成氢气。以此方式，由于气体生成单元103仅需要使用电阻器，而 无任何有源动力需要，因而气体生成单元103可被集成于具有有限能量/动力 可用的可摄入装置(例如胶囊)中。例如，气体生成单元103可与尺寸为26mm x 13mm或更小的胶囊相兼容。
在一些实施方式中，基于来自单元的气体的洗脱率和可摄入装置的内部 容积，需要花费时间生成足够气体111以递送物质105，并且所需的时间可 为30秒或更长。例如，生成等同于500μL流体的氢气容积的时间将约为5 分钟。基于可摄入装置内的非理想条件(例如摩擦等等)，可能需要更长的 时段。这样，如果生产气体(例如氢气)可能花费时间，则气体生成可能需 要在可摄入装置到达递送部位之前开始以在所述装置内积聚压力。可摄入装 置于是可能需要知晓其何时到达递送部位。例如，所述装置可以在“进入转 移”时开始生成气体，这由温度确定，以生成足够气体来接近足够高以递送 可配发物质的压力。当可摄入装置到达递送部位时，可摄入装置然后可以仅 再次开始生成气体，这将使得可摄入装置内的内部压力达到配发出口所需的 释放可配发物质的水平。此外，对于区域－特定递送，可摄入装置可估计当 可摄入装置到达特定位置之前其用于积聚足够压力以递送可配发物质所花 费的时间，以启动气体生成。
例如，对于系统递送，当可摄入装置的内容积约500μL、气体生成时间 为2小时时，可以生成约300磅/平方英寸绝对压力(psia)的初始压力，更 高或更低的压力也是可能的。当空气进入储存器(其先前在配发过程中由可 配发物质占据)时，所生成的压力可以降低。对于系统可配发物质递送，可 能需要通过约100至360磅/平方英寸(psi)的所生成压力形成的力用于皮 渗透，例如渗透粘膜或上皮层。压力还可以根据配发出口处的喷嘴设计、流体粘度和周围组织接近性和性能而变化。
可被生成用于连续递送可配发物质的气体111(例如，4小时内1cc的 H2，以0.5L潮气量每分钟16次呼吸)可以等同于约2000L呼出空气中的 1cc氢气，或约0.5ppm的H2，这低于呼出氢气的生理值。将此时间减至10 分钟相当于约13ppm的氢气。这样，由于在此时段中可被覆盖的肠长度，因 而可摄入装置可以具备比生理值更高的局部值。
图3根据在此所述的一些实施例提供示例性结构示意图，例示出具有推 动可配发物质递送的活塞的可摄入装置100的各方面。可摄入装置100可具 有放置在壳体101的一个端部102a处的一个或多个电池131，以向可摄入装 置100提供动力。PCB 132可放置为邻近于电池131，并且气体生成单元103 可以安装到PCB 132的上方。气体生成单元103可与可摄入装置100的底室 (例如包括131和132的空间)密封。可动活塞134可以被放置为邻近于气体生成单元103。以此方式，来自气体生成单元103的气体生成可推进活塞 134朝向壳体101的另一端部102b移动而使得储存器135中的可配发物质可 以通过配发出口107被推到壳体外，例如，所述移动以136显示，其中活塞 134处于配发物质之后的位置。储存器135可具有约600μL或甚至更多可配 发物质的容积，可配发物质可按一次喷射配发，或者在一时段中逐渐配发。
电池单元131可以均具有1.65mm的高度，并且可使用1至3个电池。 活塞的高度可随定制模制部件而减小约1.5mm以节省空间。如果气体生成 单元103与活塞134集成(例如，如图10中进一步所示)，则PCB、电池和 气体生成单元的总高度可以总共减至约5mm，从而提供更多空间用于可配 发物质储存。例如，对于长度7.8mm的可摄入装置(例如从端部102a至另 一端部102b)，约600μL的储存器134可以用于可配发物质递送。对于另一 示例，对于长度17.5mm的可摄入装置，约1300μL的储存器134可用于可 配发物质递送。
图4根据在此所述的一些实施例提供示例性结构示意图，例示出作为可 摄入装置的配发出口的伞形出口阀结构的各方面。出口阀可以放置在可摄入 装置(例如，图3的100)的壳体的一个端部102b处。出口阀可以包括伞形 盖141，其放置在壳体的一个端部102b上方，在盖141下，壳体的端部102b 可以包括围绕圆形端部102b的中心沿径向均匀分布的孔142。当可配发物质 从壳体的内部通过孔142推出时，伞形阀141可以由于压力而提升以使可配 发物质从孔142泄露而被沿径向导引通过在壳体圆形端部102b的边缘上沿 径向分布的缺口143。伞形阀141(其覆盖递送孔142)也可用于保持配发出 口孔142免受可摄入装置100外的污染。缺口143和孔142可以基于可摄入 装置的几何形状(例如圆柱形等等)围绕重力的中心轴线沿径向均匀分布， 以减少或避免可摄入装置在可配发物质的运动力下旋转或倾斜。
图5根据在此所述的一些实施例提供示例性结构示意图，例示出作为可 摄入装置的配发出口的环形出口阀结构的各方面。可摄入装置的壳体101可 以包括环形阀151，其在围绕壳体101的位置并且接近于壳体101的端部102b。 环形阀151可具有围绕所述环沿径向均匀分布的端口157以将可配发物质导 引到壳体101外。环形阀151也可被设计为防止由于可摄入装置100外的污 染物而堵塞。环形阀151可选地可具有多个均匀分布的狭缝153，用于均匀 分配可配发物质，以保持可摄入装置的平衡。
图6根据在此所述的一些实施例提供示例性结构示意图，例示出作为可 摄入装置的配发出口的拱形狭缝的各方面。可摄入装置的储存器可以包括波 纹管161(进一步例示在图8中)，并且波纹管161的一端可包括延伸到壳体 101的端部102b外的拱形狭缝162。这样，当波纹管被压缩时，可配发物质 可以通过拱形狭缝162被推进到波纹管外。
在一个实施方式中，不同于通过图4－图5中所示阀的径向分布，具有 拱形狭缝162的波纹管161能够以高速喷射可配发物质，因而可以实现喷射 递送。所产生的用于压缩波纹管161的内部压力可以以足以穿透小肠内的粘 膜层的一定速度产生递送。
图7根据在此所述的一些实施例提供示例性结构示意图，例示出位于壳 体一个端部处的作为可摄入装置的配发出口的孔的各方面。递送孔171可以 被放置在壳体101的端部102b处用于喷发递送。孔171可通过薄蜡或硅树 脂密封，薄蜡或硅树脂可由于来自壳体101内部的力而破裂，使得可配发物 质可以被释放。
在一个实施方式中，注射喷嘴(图6－7中未示出)或注射器可以放置 在壳体101的一个端部102b处用于喷射递送。例如，喷嘴或注射器可以具 有延伸到拱形狭缝162或递送孔171外的注射针。注射喷嘴可以使用来自小 肠内的管腔流体的渗透压力以驱动配发机构。注射针可以用于穿透到小肠内 的粘膜层中。图4－图7中所述的各个递送机构可以被构造为沿径向或沿纵 向将可配发物质递送到可摄入装置外。
图8根据在此所述的一些实施例提供示例性结构示意图，其例示出具有 用于可配发物质储存器的波纹管结构的可摄入装置100的各方面。气体生成 单元103(类似于图1－图3中所述)可以安装到PCB 132和电池131。可 伸缩的硅树脂波纹管161放置在气体生成单元103上方，其中波纹管161的 一端与气体生成单元103接触且另一端与壳体101的一个端部102b接触。 可配发物质可以被加载到波纹管161中，波纹管161可以通过来自气体生成单元103的气体生成被压缩以将可配发物质配发到壳体101外。波纹管161 的形状可以有助于受控递送。配发出口107可以使用图4－图5中所述任意 出口阀或者如图6中所述拱形狭缝162。
图9根据在此所述的一些实施例提供示例性结构示意图，其例示出具有 变形用于可配发物质递送的柔性隔膜的可摄入装置的各方面。可摄入装置 100可具有柔性隔膜165，当气体生成单元103生成气体时，柔性隔膜165 可以朝向配发出口107变形。可配发物质于是可以通过变形的隔膜推进通过 配发出口107至壳体外。图9所示配发出口107为如图5中所述环形阀的形 式，然而可以采用图4－图7中所述的任何出口设计。
对于具有可变形隔膜的总长度7.8mm的相应的示例性可摄入装置，可 摄入装置可以储存和递送约600μL的可配发物质。对于另一示例，对于长度 17.5mm的可摄入装置，可摄入装置可以储存和递送约1250μL的可配发物质。
图10根据在此所述的一些实施例提供示例性结构示意图，其例示出可 摄入装置的各方面，该可摄入装置具有集成的活塞和气体生成单元，使得气 体生成单元能够随活塞运动以推动可配发物质递送。可摄入装置100可以包 括活塞166，活塞166通过气体生成单元103构成或集成于气体生成单元103。 气体生成单元103可以通过定制硅树脂密封。以此方式，气体生成单元103 可以在生成气体时随活塞166运动。触点可以嵌入到围绕气体生成单元103 卷绕的密封体166中，其中引线连接到PCB 132。运动的气体生成单元结构 可以允许约400μL容量用于可配发物质的储存和递送。
图11根据在此所述的一些实施例提供示例性结构示意图，其例示出具 有将可配发物质导引到储存器外的毛细结构的可摄入装置的各方面。毛细结 构169可以放置在气体生成单元103与壳体101的端部之间。可配发物质可 以储存在围绕气体生成单元103的空室135中并且储存在毛细结构169内。 蜡密封体可以施加于气体生成单元103与毛细结构169之间。在当识别出可 摄入装置处于肠内的特定位置时的适合时间，腊密封体可以熔化，例如通过 PCB 132或气体生成单元103所产生热量，并且然后气体生成压力可以推动 室135中的可配发物质通过毛细板169以用于通过配发出口107配发到壳体 101外。可选地，外部蜡密封体可以位于毛细结构169与配发出口107之间 以避免渗漏或提早递送。
在一个示例中，毛细结构169可以包括同心环的毛细板。在另一示例中， 在储存器135与壳体101的端部之间的毛细结构170可以由弯曲的箔制成。 具有毛细结构的可摄入装置100可以具有约450μL的可配发物质容量。在 一些实施方式中，可以通过减小PCB 132的尺寸、去除一个或两个电池、将 气体生成单元103集成到PCB 132中和/或类似方式而获得额外容积。可配 发物质容积可增至900μL。
图12根据在此所述的一些实施例提供示例性结构示意图，其例示出具 有蛤壳形壳体和变形以用于可配发物质递送的侧旁分隔隔膜的可摄入装置 的各方面。可摄入装置的壳体101可以包括沿壳体长轴线的两个蛤壳形半部 101a、101b。蛤壳形结构可以用于开启可配发物质且将可配发物质加载到可 摄入装置中，或将分立的储存器插入可摄入装置中。在可摄入装置100a中， 隔膜123可以沿一个蛤壳半部101b放置并延伸以围绕气体生成单元103卷 绕。以此方式，隔膜123可以用作在储存可配发物质的储存器135与电子器 件132之间的隔障以保护电子器件132。当气体生成单元103生成气体时， 内部压力可以将隔膜123偏转到另一个蛤壳半部101a中，并因而推进储存 器135内的可配发物质以被释放到壳体101外。可摄入装置100b、100c从 两个不同角度提供侧旁分隔隔膜123的不同视图。
图13根据在此所述的一些实施例提供示例性结构示意图，其例示出具 有提供压力以递送可配发物质的弹性体泡囊的可摄入装置的各方面。弹性体 部件152(例如泡囊、气囊等等)可以放置在储存可配发物质的储存器135 中，使得当弹性体部件152膨胀以填充储存器135的容积时，可配发物质可 以经由出口(例如可摄入装置的壁上的一个或多个孔)被推动到可摄入装置 外。
弹性体部件152可以由柔性材料制成，该柔性材料在其自由状态下占据 小容积，但能够膨胀以填充储存器135的容积。可能存在剩余容积，因为弹 性体部件152在其自由状态下仍占据储存器内的空间并因而减小可被填充到 储存器135中的可配发物质的容量。例如，如图13中所示，弹性体部件152 (例如气囊)甚至在自由状态下也可轻微充气，并因而占据57μL的容积。
可摄入装置100的外壳上的一个或多个孔156可以允许管腔流体抽入到 弹性体部件152之后的空隙中。外壁上的孔156的端口可以成形为防止在可 摄入装置100使用过程中的刺激(例如在行进过程中没有边缘卡住胃肠道内 的任何组织)，而且还减少来自管腔流体倒回填充的污染。
蜡塞可以用于密封一个或多个孔156，当可配发物质释放时，蜡塞可以 被压力推出。另外的涂层、可移除的包壳或封装物可添加到例如一个或多个 孔156上方，以确保可配发物质不会在操纵过程中配发。
图14根据在此所述的一些实施例提供示例性结构示意图，其例示出预 加载具有减小剩余容量的弹性体泡囊的可摄入装置的各方面。为了减少剩余 容量和以最大可能可配发物质加载可摄入装置，在以可配发物质填充储存器 154之前，弹性体部件152可以伸展并以棒155填充。以此方式，弹性体部 件152的自由状态在张力下预加载，这可减小剩余容量。在可摄入装置100 的外壳上的一个或多个孔156可以允许管腔流体抽入到弹性体部件152之后 的空隙中。外壁上的孔156的端口可以成形为防止在可摄入装置100使用过 程中的刺激(例如在行进过程中没有边缘卡住胃肠道内的任何组织)，而且 还减少来自管腔流体倒回填充的污染。
以此方式，当剩余容量减小时，可摄入装置的有效载荷能力可以增大， 例如，高达800μL的剂量可以由可摄入装置承载。由于有效载荷能力增大， 因而可摄入装置的总尺寸可以因而减小，这可使患者更易于给药，而且还可 以增大包装密度以改善分配物流。
图15根据在此所述的一些实施例提供示例性结构示意图，其例示出具 有将可配发物质配发到储存器外的齿轮马达的可摄入装置的各方面。齿轮马 达机构160可以放置在可摄入装置内，其中一端连接到电池单元131且另一 端放置在可摄入装置100的相反端。齿轮马达160可以被驱动以进行特定运 动，例如，旋转等，使得储存器中的可配发物质可以通过所述运动配发到可 摄入装置100外。可配发物质可以大剂量配发或者在给定时段中以逐渐剂量 配发，其剂量率可变，例如通过调节齿轮马达运动的速度、模式和动力。储 存器135可承载高达720μL的量，因为齿轮马达机构可能需要可以限制总有 效载荷量的增强电池系统。
图16根据在此所述的一些实施例提供示例性结构示意图，其例示出使 用将可配发物质配发到储存器外的螺旋钻的可摄入装置的各方面。齿轮马达 160可以装备有围绕齿轮马达160的外壁的螺旋钻装置，使得螺旋钻装置可 以被驱动以搅动或扫刷可配发物质以被配发到储存器外。
螺旋钻装置161的直径小于储存器的直径，使得螺旋钻装置161不接触 可摄入装置100的内壁以避免对可摄入装置100的壁的任何刮擦或损害。可 摄入装置100的密封在齿轮马达160的壳体与可摄入装置100的主体之间可 以是静态的。这可减小驱动螺旋钻161所需的扭矩量，并且可以允许使用较 小的齿轮马达160，这样可增大可摄入装置100内的可用有效载荷量。
螺旋钻机构可以允许可配发物质被冲出可摄入装置100并随管腔流体抽 入到储存器中而被逐步稀释。可配发物质然后以下降的浓度被递送到储存器 外。结果，低剩余量的可配发物质可留存在储存器内，取决于螺旋钻机构被 实例化以配发可配发物质的次数。
图17根据在此所述的一些实施例提供示例性结构示意图，其例示出使 用将可配发物质配发到储存器外的扫刷的可摄入装置的各方面。扫刷装置 163可以连接到齿轮马达160，使得齿轮马达160旋转地驱动扫刷装置163， 以配发可配发物质。在可摄入装置100的外壳上、在扫刷任一侧上的两个端 口164a、164b将用作入口或出口。入口(例如164a或164b)被构造为允许 管腔流体填充由运动的扫刷163形成的空隙，并调整形成的负压力。扫刷163 的尺寸构造为使得扫刷163的边缘基本上接触储存器的内壁，以保持密封和 正确递送可配发物质。因此，可能需要电池提供更高的动力以保持齿轮马达 160克服摩擦而旋转。蜡密封体可用于在不使用时保留可配发物质。图17 中的扫刷机构有效递送整个有效载荷(低/零剩余容量)以使可配发物质递送 最大化和使物质浪费最小化。
图18根据在此所述的一些实施例提供示例性结构示意图，其例示出使 用活塞以驱动图17中所述的扫刷的可摄入装置的各方面。精细节距螺旋165 设置在齿轮马达160上，并且活塞166围绕齿轮马达160的一部分设置并设 置在螺旋165的一端处。这样，当齿轮马达160旋转时，精细节距螺旋165 被驱动以旋转而使得活塞朝向螺旋165的相反端运动。结果，活塞的运动将 可配发物质推动到储存器外。
被动伞阀167(例如也参见图4中的141)可用于可摄入装置100的出 口处。螺旋165的节距可被规定以改善对随时间的配发剂量进行计量的控制。 低剩余容量可以实现，因为活塞166可以清空储存器的有效载荷量。
图19根据在此所述的一些实施例提供示例性结构示意图，其例示出使 用渗透压力配发可配发物质的可摄入装置的各方面。在一些实施方式中，渗 透性可用于增大可摄入装置的内部压力以配发物质。渗透或管腔流体可以通 过流动路径173经由在可摄入装置外壁上的入口进入可摄入装置。蜡塞172 可用于使管腔流体保持与半透膜179分离，直到可摄入装置处于所希望的位 置，例如，蜡塞可被冲离以允许管腔流体进入邻近于薄膜179的室中。这样， 流体可渗透通过半透膜179(其放置在储存器15的一端处)以进入储存器 135。
一定量的干燥盐180(溶质)可以位于半透膜179的一侧上(例如储存 器的侧上)，这允许来自胃肠流体的水(溶剂)被抽入通过以组合为溶液。 溶液不能通过半透膜179的相反方向移动。这样，随着越来越多胃肠流体被 抽入到储存器135中以形成溶液，压力可以积聚在薄膜179的一侧上，这可 用于排空可配发物质。
当粘液和矿物质“剩余物”(例如来自胃肠流体)可能阻碍水顺利通过薄 膜179时，可以采取各种不同的选择。例如，活塞171可用于将可配发物质 驱动到可摄入装置外。或者对于另一示例，由于可配发物质的一部分由于渗 透压力被推动到可摄入装置外，因而管腔流体可缓慢填充在储存器135内的 腔中(将结合图20进一步论述)，以扩散剩余可配发物质。扩散的可配发物 质的混合物因而可以被迫使排到单向阀外。
渗透配发机构可以构建到放置在可摄入装置内的壳体176上。PCB 177 可安装到壳体176上方。隔离体175可放置在PCB 177与流动路径通道173 之间以隔离PCB 177免于任何与胃肠流体的直接接触。电阻器174可被构造 为提供低成本加热元件。当PCB 177产生电流以通过电阻器174时，电阻器 174可产生热量而使得放置为邻近于或接近于电阻器的蜡塞172可在加热时 从固态转变为液态。任何外部胃压力或在内部产生的压力然后可以使熔化的 蜡塞172被推出原始位置，因而允许胃流体进入所述装置以驱动渗透机构。
使用渗透压力的可摄入装置可以提供比气体生成单元更安全的优点，这 是因为，气体(通常为氢气)可以为可燃气体并且当给送到人体中时可能导 致安全威胁。
图20根据在此所述的一些实施例提供示例性结构示意图，其例示出利 用可配发物质通过管腔流体的扩散的可摄入装置的各方面。各个端口181a、 182b和182可以添加到可摄入装置的外壁。这些端口可以临时密封，例如使 用蜡密封体或肠溶衣。一旦启动，则端口可开启，并且可配发物质可缓慢进 入胃肠道中与管腔流体混合。填充可配发物质的弹性体薄膜183b可以放置 在储存器135内，以利用胃肠道内的蠕动压力促进管腔流体与可配发物质混 合。例如，端口182可以通过肠溶衣或蜡塞密封。当肠溶衣熔化或蜡塞由于 蠕动压力从原始位置移除时，管腔流体可进入储存器135以与可配发物质混 合。当端口181a、182b开启时，管腔流体也可经由端口181a、182b进入储 存器，以产生压力迫使弹性体薄膜183b塌缩到位置183a，由此将与管腔流 体混合的可配发物质经由端口182配发到储存器135外。
随着可配发物质逐渐配发到储存器135外，储存器中的腔可被冲刷多次， 例如通过将管腔流体抽入到储存器135中。结果，更高浓度的可配发物质首 先被递送到胃肠道，并且浓度可随时间下降。
图21根据在此所述的一些实施例提供示例性结构示意图，其例示出具 有可分开的壳体的可摄入装置的各方面。替代使用可摄入装置的外壁上的端 口将管腔流体抽入到储存器中并与可配发物质混合(如图20中所示)，可采 用可分开的壳体183，其具有机械闩锁186和肠溶衣187的组合。在191处， 闩锁186通过肠溶衣而保持关闭。在192处，当可摄入装置进入胃肠道时， 肠溶衣可以溶解且闩锁186松开。在193处，当闩锁松开时，壳体185可分 为两个半部，因而释放可配发物质。以此方式，整个有效载荷可以被配发。
闩锁的松开可以在预定位置处启动，例如通过使用熔化蜡塞以松开闩锁 机构和/或通过使用定位系统确定用于启动的位置。定位可摄入装置的进一步 的论述可见于在2015年9月25日提交的PCT国际申请No. PCT/US2015/052500中，该国际申请通过引用明确并入本文。可分开的壳体 也可以通过渗透压力致动。
图22－图24根据在此所述的一些实施例提供示例性结构示意图，其例 示出可摄入装置的锚定机构的各方面，该锚定机构将可摄入装置锚定到肠用 于可配发物质递送。如图22中所示，在可摄入装置100已进入所关注区域 之后,可摄入装置100可以通过来自可摄入装置100的延伸钩203a－d锚定 在肠内。在201处，随着可摄入装置100沿胃肠道行进，钩203a－d包含在 可摄入装置内。在202处，当可摄入装置100确定其已到达胃肠道内的位置时，则钩203a－d可以被致动而延伸到可摄入装置100之外以卡入肠壁中并 使可摄入装置100保持在相应的位置。钩203a－d可以取向为卡紧肠壁，而 无论可摄入装置100的实时取向如何。当可配发物质已在锚定位置处被递送 之后，钩203a－d也可缩回、溶解或脱离于肠壁。
如图23中所示，钩203a－d也可从可摄入装置沿径向延伸并刺入肠壁 中以将可摄入装置100保持就位。如图24中所示，如果延伸的钩(例如203a －b)是中空的，则钩可用于锚定可摄入装置和将可配发物质注射到肠壁中。
图25－图26根据在此所述的一些实施例提供示例性结构示意图，其例 示出可摄入装置的肠抓器的各方面，该肠抓器抓紧肠壁的一部分用于可配发 物质递送。如图25中所示，活塞205连接到可摄入装置内的两个锚定臂204a －b，例如在206处。当(例如通过如本公开内容的全文中所述的气体生成 单元或渗透压力)产生的内部压力使活塞205向前移动时，两个锚定臂204a －b可以因而被推动延伸到可摄入装置外并靠近以抓紧肠壁的一部分，例如 在207处。锚定臂204a－b(为例示目的在图25中显示出两个臂)可为两个 或更多个臂，可以圆形样式布置以在状态207下形成抽吸状形式。可替代地， 锚定臂204a－b可以矩形样式布置以实现简单结构(例如可使用更少的锚定 臂)。锚定臂204a－b可由刚性材料制成，但具有枢轴以允许各臂在状态207 下靠近，或者锚定臂204a－b可由挠性金属元件制成，当活塞205朝向可摄 入装置的出口运动时，挠性金属元件可弯曲。
如图26中所示，注射针206可用于锚定臂204a－b以在肠壁的一部分 被抓紧之后将可配发物质注射到肠壁中。例如，由于来自致动机构(例如气 体或渗透压力等等)211的压力可以推进活塞205朝向可摄入装置的出口运 动，因而储存可配发物质105(例如治疗剂)的储存器135、装容锚定臂204a －b的柱塞212和可延伸的针206均可以朝向可摄入装置的出口运动。在状 态213下，柱塞212可移动到使得锚定臂204a－b和针206延伸到可摄入装置外的位置，并且因而锚定臂204a－b抓紧肠壁的一部分并且针206插入被 抓紧部分中。在状态214下，流体路径可以在柱塞212的一端处开启，使得 可配发物质105经由针206注射到肠壁中。
图27－图30根据在此所述的一些实施例提供示例性结构示意图，例示 出展开支架的各方面，该展开支架使可摄入装置停留在胃肠道中特定位置用 于配发。圆柱形支架的示例显示在图27－图28中，例如实心圆柱体220或 中空框架支架21等。支架220－221的外表面可涂覆上碎片，碎片可以使可 配发物质扩散到小肠中，而支架自身保护可配发物质免受管腔流体中的酶的 影响。
在一些实施方式中，支架可通过形状记忆合金形成，当转变到体温时， 支架回到展开状态。支架可通过预张紧结构形成，在肠溶衣溶解时，支架展 开。支架材料也可溶解或者包括释放治疗剂的材料。可采用例如散开线圈的 展开支架的几何形状、或者允许所述装置沿圆柱体220的短或长轴线展开的 其它几何形状。所述碎片可包括在可溶基体中的嵌入治疗剂。可溶基体允许 治疗剂重新溶解，或者支架材料自身随时间溶解。
如图29中所示，支架放置为压紧或粘接碎片或其它可配发物质－配发 对象到粘膜层表面。意在允许可配发物质通过碎片的前方朝向上皮细胞扩散， 同时保护可配发物质的主体免受管腔流体中的降解剂的影响。支架外表面也 可包含溶解微针以促进可配发物质的递送。支架可通过将可摄入装置分开而 展开，以允许机械驱动的支架通过弹簧力展开。支架也可以在展开时类似于 气囊充气。使用渗透压力充气的可充气支架的示例显示在图30中。
如果支架采取中空圆柱体形式，则肠流体仍可以穿过支架中心并因而当 可配发物质被配发时不会导致堵塞。支架的表面可以包括针、钩或粘膜粘接 剂以提供对肠壁的抓紧，从而使可摄入装置停留在胃肠道内的特定位置。
图31根据在此所述的一些实施例提供示例性结构示意图，其例示出具 有喷流递送机构的可摄入装置的各方面。可摄入装置100可以为图1中所述 可摄入装置100的变型，其中出口107为注射喷嘴301。在一些实施方式中， 当气体生成单元103生成气体302以推进活塞104朝向喷嘴301运动时，使 得可配发物质105可在压力下被推动以使爆裂片106破裂而经由喷嘴301被 注射。为了在可摄入装置内产生足够压力用于注射，可能需要325μL气体量 以排出可配发物质105。这样，可配发物质105的有效载荷可被限制，例如 最大300μL。
可摄入装置可以在注射之前被推离肠壁，使得可配发物质105可以穿透 组织。
图32根据在此所述的一些实施例提供可替代的示例性结构示意图，用 于具有喷流递送机构的可摄入装置，其中喷流递送机构具有增大的可用容量 的可配发物质。喷嘴301可以布置在可摄入装置的中心处。气体通道303可 以沿可摄入装置的壁沿纵向放置以运输来自气体生成单元103的气体以推进 放置在可摄入装置的端部处的活塞104。活塞104的运动方向可以相反，例 如从可摄入装置的一端朝向可摄入装置的中心。以此方式，约690μL的总气 体空间可以在可摄入装置内使用，并且结果，可以产生更大的力以注射可配 发物质使爆裂片106破裂。图32中所述机构(具有更大的气体压力室)可 以用于多个喷流，如图32中所示。
图33根据在此所述的一些实施例提供示例性结构示意图，用于具有多 个喷嘴的喷流递送机构。三位置喷嘴304构造有三个均匀分开的喷口305a －c，这样可以平衡喷流递送的反作用力并且在三个部位305a－c递送可配 发物质。在一些实施方式中，不同数量(例如两个、四个、五个、六个等等) 的喷嘴可以与三位置喷嘴304所示类似的方式使用。在一些实施方式中，两 位置喷嘴构造有以180度分开的喷嘴。
在一些实施方式中，类似于304的多喷嘴出口可用于通过受控压力递送 可配发物质，其中基于的因素例如但不限于：可摄入装置在胃肠道的位置， 粘膜壁的厚度，可配发物质的性质(可配发物质待被递送到胃肠道的壁中的 深度)，和/或类似物。例如，当可配发物质将被局部递送时(例如经过粘液 进入第一细胞层中)，可摄入装置可调节待生成以用于局部递送的压力量。 作为另一示例，当可配发物质待被系统性地递送时(例如待被递送到粘膜下 层中)，则可摄入装置可以构造相对较高的压力量以用于高速喷流而起动喷 流递送。
在一些实施方式中，可摄入装置可以通过控制时序和所产生的压力量而 以一系列释放事件递送可配发物质。例如，预限定的递送模式可以存储在 PCT 132(如图44中进一步所示)处以按照一系列递送事件递送可配发物质， 例如间歇递送(例如每几秒钟递送等等)、恒定或连续递送(例如在几秒钟 内递送全有效载荷等等)。因而基于递送模式将由可摄入装置产生的压力量 被预编程到PCT 132中。
在一些实施方式中，PCB 132中的微控制器(如图44中进一步所示) 可以基于递送变量矩阵而控制被产生用于递送的压力量。递送变量可包括但 不限于：径向喷嘴的数量(例如1，2，3，4，5等等)，喷嘴的设计(例如 喷嘴的形状和几何形状参数等等)，释放事件的数量(例如1，2，3，4，5， 连续，等等)，释放事件之间的持续时间(例如5秒、10秒、30秒、2分钟， 等等)，可摄入装置被构造为产生的压力范围(例如50psi，150psi，300psi， 等等)，可配发物质的量(例如有效载荷10μl至1500μl等等)，可摄入装置 与胃肠道的组织或内壁的距离(被称为“偏移距离”)，和/或类似物。
图34根据在此所述的一些实施例提供可替代的示例性结构示意图，其 用于具有化学致动的喷流递送机构。可摄入装置可使用混合一种或多种试剂 311－312的化学反应以产生足够气体量进入压力室315，而推进活塞104用 于可配发物质递送。化学反应可以使用可摄入装置外壁上的肠溶衣307(其 可溶解以露出胃肠道中的泵310)的组合而启动。一旦暴露于胃肠流体，则 泵310可以通过渗透驱动(渗透驱动泵)或通过蠕动驱动(蠕动驱动泵，例 如生理蠕动驱动泵)，并可施加足够压力以使隔膜密封体/弹簧309破裂。当 隔膜密封体309破裂时，预储存在分立室中与第二试剂312分离的第一试剂 311可与第二试剂312接触以启动化学反应。反应可以形成气体，气体可穿 过半透膜179进入压力室315中。集成剪环308设置在活塞104的一端上以 稳定活塞104，并且可以从压力室315释放所储存的能量以递送有效载荷物 质105通过喷流喷嘴301(为例示目的而显示出两个喷嘴)。
在化学反应过程中的气体释放可以增大可摄入装置内的压力，提供所希 望的驱动机构。酸碱之间的化学反应被认为是快速反应，可产生大量气体作 为产物。在小胶囊内的产物气体的积聚可以提供所需压力用于药物递送喷流。 气体和压力的量可通过仔细选择所述过程的反应和化学计量而控制。理想的 化学反应必须快速而且不应释放对于活体应用而言有毒的或不安全的产物。
醋酸与碳酸氢钠之间的反应可以实现。产物包括碳酸和醋酸钠。化学反 应的酸碱解离常数(pKa,pKb)的初步分析指示出：平衡倾向于有利于反应 右侧，产生产物相对于反应物的大比率。
Figure BDA0003736648860000411
反应的完成涉及反应物在水中解离及其离子的释放。
Figure BDA0003736648860000412
Figure BDA0003736648860000413
在低压力水环境中，碳酸分解为水和气态形式的二氧化碳。通过在小容 器中释放二氧化碳，容器内的压力将升高，以提供将药物喷流朝向目标组织 推动所需的压力驱动。平衡常数(KC和KP)的初始分析和气体的亨利定律 意味着：通过足够的碳酸生成，二氧化碳被释放到封闭室中，足以满足压力 要求。
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在水环境中，碳酸还将解离并释放质子。碳酸的解离速率是溶液碱性和 所释放气体的分压的函数。
上述反应是可逆反应，意味着：随着产物与反应物的比率增大，反应速
Figure BDA0003736648860000421
率将减小。除了化学计量比以外，产物的分压还可以影响反应的速率和方向。 多离子的释放、对反应物和产物的离子化以及溶解度的限制、和压力变化的 影响使化学驱动系统对于模型成为复杂环境。结果，在实施高效安全化学驱 动系统之前，需要仔细选择和分析化学计量比、酸的摩尔浓度和室尺寸。
作为示例，可摄入装置可具有400μl的有效载荷105，其中50％体积是 水中的碳酸与干碳酸盐的组合。可摄入装置可以需要165μl的压力室315和 30μl的试剂312。通过渗透泵在100磅/平方英寸(PSI)的力下移动30μl的 试剂，可以需要少于1μl的盐用于具有4mm直径渗透膜的渗透泵310。
图35根据在此所述的一些实施例提供示例性结构示意图，其例示出通 过可摄入装置以针直接注射可配发物质。可摄入装置可包括：装容在针引导 部318内的单针317，或者针阵列(现在显示在图35中)，其可延伸到可摄 入装置外和缩回可摄入装置内。针引导部318的一端放置在活塞316内。
在状态321下，针317在可摄入装置内，并且活塞316在储存器一端处 的初始位置。在状态322下，当可摄入装置被致动时(例如通过生成气体的 气体生成单元)，活塞316朝向可摄入装置的出口运动。活塞316与针引导 部318之间的摩擦力高于可摄入装置的内壁处的阻力，使得针317行进到可 摄入装置外。弹簧319可以在可摄入装置的轴向端处被压缩以允许针317延 伸到可摄入装置外。在状态323下，一旦弹簧319完全收缩，则来自气体生 成单元的压力可以保持积聚到足以克服活塞318与针引导部318之间的静态 摩擦力的水平，使得活塞316保持朝向可摄入装置的出口运动并因而使可配 发物质暴露于针317的仍处于可摄入装置内的端部。以此方式，当活塞保持 运动时，物质可通过针317(具有中空中心)配发。在状态324下，在配发 后，气体生成单元关闭。钉可以放置在可摄入装置的一个端325处的内壁处， 以当活塞316到达端325时在活塞316中扎孔。当扎孔之后，活塞316的两 侧上的压力可以平衡，并且弹簧316可以驱动活塞316和针317回到缩回位 置，例如，针317在可摄入装置内。
图36根据在此所述的一些实施例提供可替代的示例性结构示意图，例 示出用于递送的注射针的非轴向构造。如图35中所述的直接注射的径向形 式例示在图36中，通过使用填充有可配发物质并放置在可摄入装置内的气 囊(类似于导管球囊)。挠性桁架或联动机构334a－334b和332a－b可用于 支撑针333移动到可摄入装置外。在状态331下，当气囊336放气时，针和 联动机构332a－b和334a－b在可摄入装置内。在状态332下，当气囊336启动时(例如通过由气体生成单元生成的气体)，由于气囊336的变形，联 动机构332a－b的两个节点可以被推进以朝向彼此运动。结果，桁架334a －b和针333可以被迫使到可摄入装置外。在状态333下，当气囊336保持 变形并因而进一步推动桁架334a－b时，针333可以被推出以将可配发物质 从可摄入装置注射到胃肠道。
齿轮马达或者可选地通过渗透作用或气体单元驱动的活塞可以用于对 气囊336充气。图37根据在此所述的一些实施例提供示例性结构示意图， 其例示出通过渗透单元驱动的注射针的非轴向构造。渗透单元337可以用于 产生压力以对气囊336充气。一旦气囊336被充气，则针可以如图36中所 述类似的方式将物质递送到可摄入装置外。
图38根据在此所述的一些实施例提供示例性结构示意图，例示出使用 渗透压力将可摄入装置的抽吸装置粘接到肠壁。可摄入装置100可以具有渗 透机构，渗透机构具有储存盐晶体的室342。室342包括：网341，其接近 在室342的一端处的爆裂阀340放置；和反渗透(RO)膜343，其接近在室 342的另一端上的阀345放置。抽吸装置，例如两个或更多个抽吸指347a－ b(两个指被显示在图38中以实现例示目的)放置在室342外，其中开放出 口暴露于胃肠道中的管腔流体。
在状态351下，渗透机构停用，例如，阀345关闭，使得没有管腔流体 抽入到渗透室342中。在状态352下，当渗透机构通过开启所述阀345而被 启动时，管腔流体通过抽吸装置347a－b的出口进入可摄入装置100中，并 通过阀345进入渗透室342。室342中的盐然后溶解到流体中。RO膜343 防止任何流体沿相反的方向流动，例如从室342内向阀345流动。流体持续 流动，例如通过流动路径346，直到室342中包含的所有盐溶解或者直到肠 组织被抽入到抽吸装置347a－b中。随着管腔流体保持流动到室342中，管 腔流体与室342中的溶解盐的溶液可减小渗透压力，使得347a－b处的抽吸 力也可减小。以此方式，在肠组织接触阀345之前，肠组织的抽吸可以停顿 以避免对肠组织的伤害。如果阀340是爆裂阀，则当一种或多种管腔流体进 入室342中时，管腔流体可最终使爆裂阀340破裂，并且渗透流可逆转，主 动将肠组织推动到抽吸装置347a－b外。放置在爆裂阀340附近的网341可 以防止盐晶体离开室342。
图39根据在此所述的一些实施例提供示例性结构示意图，其例示出采 用如图38中所示渗透机构和抽吸装置的可摄入装置。可摄入装置100如图 39中所示，出口107放置在可摄入装置100的一端处。抽吸装置，例如两个 或更多个抽吸指347a－b(类似于图38中所示)设置在出口107附近。出口 107连接于储存可配发物质(例如治疗剂)105的储存器135。储存器135 接触活塞363(类似于图1中的104)，活塞363可以通过从渗透泵362产生 的压力而被推进以朝向出口107运动。渗透泵362类似于图38中所述渗透 机构。断离区部361放置在可摄入装置100的另一端部(与设置出口107处 的端部相反)附近，如图40中进一步所述。
图40根据在此所述的一些实施例提供示例性结构示意图，例示出如图 39中所述可摄入装置进行的翻滚抽吸的各方面。如图39中所示，可摄入装 置100不需要任何电子器件或其它致动元件。如图40中所示，当行进通过 肠370时，可摄入装置100可以恒定地、间歇地或周期性地翻滚。当可摄入 装置翻滚到出口107直接接触肠壁371的位置时，类似于图38中所述的抽 吸过程可以发生。另外的结构元件(例如翅片、沟槽或类似物)可以添加到 可摄入装置100的外壁，以促进翻滚运动。
如图40中所示，当可摄入装置100从位置372a或372b翻滚到位置372c 时，轴向端(例如出口107)通过一些压力接触肠壁371。压力量可推动肠 壁371的少量组织进入出口107，使得向内指向的抽吸指347a－b可以闩锁 到肠壁371上。在位置372d处，断离区部361(其使用肠溶衣或基于保持特 征部的葡萄糖被预固定到可摄入装置的一端处)可从可摄入装置100移除以 露出渗透泵362，因为肠溶衣或葡萄糖可在胃肠道中溶解。
图41根据在此所述的一些实施例提供示例性结构示意图，其例示出采 用翻滚抽吸和针注射的组合的可摄入装置。如图41中所示，可摄入装置包 括管控多个抽吸指/倒刺(例如类似于图39中所示347a－b)的向内倒刺盘347。隔膜弹簧319连接到可摄入装置的储存器的一端，并且针317的一端 连接到弹簧319。针317的另一端装容在处于储存器另一端处的活塞316内。 活塞位于渗透单元363附近，渗透单元363类似于图39中的渗透泵362。溶解材料361类似于图39中的断离装置361。
因此，随着可摄入装置进入肠并且沿肠行进，溶解材料361可溶解并因 而使渗透单元362暴露于管腔流体。渗透单元362然后可以生成渗透压力， 以推进活塞316朝向向内倒刺盘347运动。同时，可摄入装置可通过向内倒 刺盘347抽吸肠组织的一部分，例如以与图40中所述类似的方式。针317 然后可以在活塞316由于渗透压力而保持运动时延伸到通过向内倒刺盘327 抓取的肠组织中，并将可配发物质注射到肠组织中。针运动和注射过程可以 类似于图35中所述的针运动和注射过程。
图42－图43根据在此所述的一些实施例提供示例性结构示意图，其例 示出采用翻滚抽吸和针注射的组合的可摄入装置。图38中所述渗透机构可 以与渗透驱动的活塞363、静态定位的针317(其具有中空中心且暴露于储 存器135中储存的可配发物质)和两个肠溶衣371a－b组合，以将可配发物 质注射到肠壁中。
可摄入装置具有空室375，其连接到抽吸装置347用于将管腔流体抽入。 空室375的内壁可由瞬时延迟的肠溶衣371b覆盖。如图43中所示，在状态 401下，可摄入装置(类似于图42中所述)可以进入肠中。在状态402下， 瞬时延迟的肠溶衣371b可以破坏，并因而允许管腔流体接触半透膜343b。 水然后从室375中的管腔流体被抽入到盐室342b中，并且然后通过爆裂阀 340的破裂而释放到盐室342b外。网筛341防止全部盐晶体释放到可摄入装置外。以此方式，随着水从室375中的管腔流体持续抽入，渗透致动将更多 管腔流体抽入到室375中，并且肠壁的组织可以通过抽吸装置347被抽吸到 室375中。抽吸装置347在抽吸肠组织时还可以将可摄入装置锚定到肠壁。 针317可以刺入被抓取的肠壁组织中。
在图43中的状态403下，在肠壁组织已通过抽吸装置347抓取之后， 长时延迟的肠溶衣371a(其放置在可摄入装置一端处)可破坏并允许管腔流 体接触半透膜343a(其放置在可摄入装置的端部附近)。水然后被抽入盐室 342a中，并且然后通过形成渗透压力而致动活塞363。活塞363然后将可配 发物质从储存器135经由针371推动到由抽吸装置347抓取的肠组织中。
当可配发物质有效载荷从储存器135中全部释放之后，渗透压力将积聚 在储存器内的活塞363的后方。此压力可用于使针317缩回或者使抽吸装置 347开口张开以释放肠壁组织。可替代地，在一定时间后，当可配发物质已 被递送且活塞363被推到储存器135的端部之后，可摄入装置可以自然地从 肠壁脱离并且然后可以安全经过。针317和抽吸装置347的倒刺位于可摄入 装置内，并且在无真空的情况下不能接触肠壁。
图42中所示的示例性可摄入装置可以递送400μl的有效载荷可配发物 质，与具有气体生成单元和气体室的情况相比具有减小的总尺寸。
通过图1－图43显示的钩、支架、针、倒刺、抽吸装置或类似物可以通 过生物可吸收的或生物可降解的材料制成并且可在一段时间后在人体中溶 解或吸收，所述材料例如但不限于：聚乙交酯，聚－L－乳酸(PLLA)，聚 －L－D－乳酸(PLDA)，聚ε－己内酯－聚乳酸(PCL－PLA)共混物和合 金，聚原酸酯(POE)，聚(DL－丙交酯)(PDLLA)，聚(丙交酯－共－乙交酯)(PLGA)，聚对二氧环己酮(PDS)，聚己内酯(PCL)，聚(烷基氰基 丙烯酸酯)(PCA)，聚酸酐，聚(原酸酯)，或具有适合材料性能(例如， 降解率、钩住、抓住、刺入或抓紧肠壁的刚性)的任何生物可吸收聚合物。
图44根据在此所述的一些实施例提供示例性结构示意图，例示出包括 在可摄入装置的壳体内的PCB的电子部件的各方面。PCB 132可以采取装配 到可摄入装置中的形式并卷绕气体生成单元。在一个示例中，当PCB 132具 有分立的电池单元131时，PCB 132的总高度可以大致为19mm。在另一示 例中，PCB 132可以与集成的气体生成单元131实现减小的高度14mm，这 可以进一步使PCB 132的高度减小至10mm以下。以此方式，PCB设计可 以节省用于储存器的空间。
在一些实施例中，PCB 132可包括(但不限于)微控制器、光学感测 单元、电源(例如电池131)、通信单元、连接不同部件的通信周边装置和/ 或类似物的任意组合。
在一些实施例中，微控制器包括编程、控制和记忆电路，用于保持和执 行固件或软件和协调可摄入装置(例如见图1中的100)和嵌入到PCB 132 上的其它周边装置的所有功能。例如，微控制器可以使用32位微控制器实 现，例如来自STMicroelectronicsTM的微控制器的STM32系列，然而也可使 用任何适合的微控制器。
在一些实施例中，通信单元可以从外部装置接收操作指令，外部装置例 如为基站(例如基座上的红外发送器和/或接收器)。基站可以用于通过操作 指令对可摄入装置(例如图1中的100)初始编程和/或在实时操作过程中或 在可摄入装置从体内取回之后与可摄入装置10通信。在一些实施例中，通 信单元不接收任何来自外部装置的操作指令，而是，可摄入装置在活体内自 主操作。
在另一实施例中，内窥镜纹身可用于标记或者识别疾病(例如管腔消化 道病灶)位置或疾病上游。疾病特定位置的识别可以进而触发可摄入装置的 操作。例如，光学感测单元可探测在更早进程中给送的内窥镜纹身(例如绿 色染料)的存在，这可以通过启动气体生成单元的气体生成而触发在疾病部 位处或其近处释放治疗剂。
在其它实施例中，触发机构或标记器(例如不锈钢夹或磁体)可用于标 记或识别疾病部位。例如，所述机构可以触发可摄入装置的操作，例如磁体 可以开启可摄入装置上的阀，使得可配发物质可以被递送。局部触发机构(例 如内窥镜纹身)可以不必用于可配发物质(例如治疗剂)的区域－特定递送。
在一些实施例中，通信子单元可以包括光学编码器，例如红外发射器和 接收器。IR发射器和接收器可被构造成使用调制红外光(即，波长范围为级 别850nm至930nm的光)操作。另外，IR接收器可被包括在可摄入装置 中以接收来自基站处的IR发送器的编程指令，并且IR发送器可被包括在可 摄入装置中以将数据发送到基站处的IR接收器。因而可提供在可摄入装置 与基站之间的双向IR通信。应理解，其它类型的光学编码器或通信子单元可在一些实施例中使用；例如，替代(或除了)光学信号，一些通信子单元 可利用蓝牙、射频(RF)通信、近场通信和类似物。
光学感测单元可放置在PCB上，处于可摄入装置的壳体侧上的位置。 光学感测单元可包括各种传感器，以当可摄入装置在体内转移时获取活体内 信息。各种传感器，例如围绕可摄入装置壳体的径向传感器和沿可摄入装置 轴线的轴向传感器可设置在可摄入装置的不同位置，以助于识别可摄入装置 在体内的位置。在一些实施例中，由传感器提供的数据可用于触发可摄入装 置的操作，例如触发气体生成单元(例如图3中的103)以开始生成气体。 每个传感器可以包括：光照器，其可对可摄入装置的外部环境产生光照；和 探测器，其可响应于所产生的光照探测来自环境的反射率。反射率可通过 PCB132上的通信周边装置发送到微控制器，以识别可摄入装置的特定位置。
例如，光学感测单元可包括：传感器，其具有作为光照器的红外发光二 极管(IR－LED)；和探测器，其对红外光谱的光照敏感。传感器在一些实 施例中可包括作为光照器的黄绿LED，其发射具有约571nm的波长的光。 在一些实施例中，传感器可包括：发射光具有约517nm的波长的绿LED和 发射光具有约632nm的波长的红LED。在一些实施例中，传感器可以包括 红绿蓝(RGB)LED封装件，其能够以多个不同波长发射光照。
在一些实施例中，传感器可以包括准直光源。准直光源可定向反射光， 以便使来自特定外部环境(例如圆形的解剖体)的反射率最大化。例如，光 照可以通过准直光源提供(准直光源可使用LED分级或补充透镜提供)，或 者通过准直光源和非准直光源的组合提供。
响应于光照而探测到的反射率可用于通过微控制器确定可摄入装置在 胃肠道中的位置。以此方式，可摄入装置可追踪所述装置周围的当前胃肠道 区域，并监控所述装置周围的环境，以确定从一个区域到另一个区域的变化。 在一些实施例中，可摄入装置可通过监控从一个区域到另一个区域的变化而 自主识别所述装置在身体的胃肠道内的位置。在一些实施例中，可摄入装置 可用作状态机，其中所述状态追踪可摄入装置所处的胃肠道的当前部分。可 摄入装置可在各个位置之间进行区分，所述位置包括：体外的开始部位、胃、 十二指肠、空肠、盲肠、大肠和体外的排出部位。在一些实施例中，可摄入 装置可以仅在胃、小肠(例如可包括十二指肠和空肠的小肠)和大肠(例如 可包括盲肠的大肠，和大肠)之间进行区分。在一些实施例中，可摄入装置 可以在以上所述位置的子组和/或以上位置和其它位置(例如嘴、回肠、直肠) 的组合之间进行区分。
在一些实施例中，可摄入装置可以第一波长朝向可摄入装置壳体外的环 境发出光照，探测形成的反射率，并基于第一反射率将反射率值存储在数据 组中。例如，可摄入装置可按红色波长发出光照，探测红光反射率，并将反 射率值存储在红光数据组(指示出在红光反射率中测量到多少光)中。可摄 入装置可对于多种其它类型的光照以其它波长(例如蓝、绿或红外波长)重 复此过程。可摄入装置可在红、绿、蓝和IR光谱中的每一者中追踪从反射 率传感器(即，径向探测器)搜集到的反射率数据。
这种数据然后可以由内置微处理器使用以执行定位算法，该算法识别： 从胃到小肠的十二指肠部分的幽门转移；从十二指肠到空肠的特雷茨(treitz) 转移；从回肠(即，位于空肠的端处的区)到盲肠的回盲肠转移；和从盲肠 到大肠其余部分的盲肠转移。这可以通过以下方式实现：使用多种不同波长 的光，测量所述装置周围环境反射的不同的光量，并依据胃肠道不同区域的 不同光学吸收性能确定所述装置的位置。可摄入装置可按周期性时间段搜集 这种数据，并且在一些实施例中，这些周期性时间段可间隔1秒至10分钟。例如，可摄入装置可间歇地、恒定地或周期性地探测可摄入装置的位置，直 到确定可摄入装置处于小肠内，然后可摄入装置可启动气体生成单元生成气 体并由此推进可配发物质到壳体外。应注意，在至少一些实施方式中，电子 部件被构造为响应于可摄入装置位置的识别而自动启动气体生成单元，例如 如前所述基于分析所获取的反射率。不需要可摄入装置外的外部触发。可替 代地，电子部件不以任何启动条件预编程，例如但不限于：在预确定的时段 之后启动，和/或类似方式。在至少另一实施方式中，可摄入装置不根据pH 敏感的肠溶衣确定位置，例如，特别是在难以仅基于pH敏感的肠溶衣标定 的胃肠道的特定部分中，例如但不限于：在通过紧邻在幽门括约肌之后的区 部、或紧邻在回盲瓣之前的区部。可摄入装置定位的进一步论述可见于2015 年9月25日提交的PCT国际申请No.PCT/US2015/052500中，其在此通过 引用明确并入本文。
记忆单元可设置有记忆存储部件，例如闪速存储存器、EEPROM和类 似物。记忆单元可用于存储从基站接收的指令和存储各种其它操作数据，例 如传输数据和由光学感测单元收集的传感器数据。例如，记忆单元可存储： 指示出特定位置的预定的反射率参数；和基于测量的反射率识别可摄入装置 的实时位置的指令。对于另一示例，记忆单元可存储预定的参数和用于待递 送的可配发物质的量的指令，并且当存在多个室用于不同可配发物质时，存 储基于所获取的反射率确定和配发可配发物质的指令。在一些实施例中，微 控制器可以操作以执行存储在记忆单元处的指令，所述指令可以涉及操作可 摄入装置的其它部件，例如光学感测单元、通信单元和电源。
在一些实施例中，电源可包括由不同化学组分(例如锂聚合物、锂碳、 氧化银、碱和类似物)形成的一个或多个电池131。这可以有助于适应可摄 入装置中各个部件的不同电力需要。在一些实施例中，电源可包括氧化银电 池单元，用于将电力供应到可摄入装置中的各个部件。电池单元131(将电 力供应到电源)可在1.55V下操作。例如，可以使用氧化银纽扣电池类型的 电池(例如由RenataTM制造)，因为氧化银纽扣电池的放电特性适合操作可 摄入装置。在一些实施例中，可使用其它类型的电池单元。
在一些实施例中，可包括一个或多个电池单元131。例如，多个纽扣电 池可用于提供更高电压用于操作可摄入装置。还可以使电源131包括一个或 多个不同类型的电池单元。
而且，电源可分为一个或多个单元组以防止电供应的临时中断或变化影 响可摄入装置的整体操作。例如，示例性电源可包括三个单元，并且每个单 元可以操作为提供1.55V。在一个示例性实施例中，三个单元可设置为一个 单元组，可操作为提供作为全电压的4.65V。电压调整器可控制由单元组提 供的电压。电压调整器可操作为将调整电压(例如3.3V)提供到微控制器， 而同时操作以将全电压提供到光学感测单元。在另一示例性实施例中，三个 单元可设置为两个不同的单元组，其中，第一单元组包括两个单元，而第二 单元组包括一个单元。因此，第一单元组可提供3.1V，而第二单元组可提供 1.55V。第一单元组可操作为将3.1V提供到微控制器以防止电压变化。第一 单元组和第二单元组然后可以组合以将4.65V提供到光学感测单元。
在一些实施例中，电源131可以从可摄入装置移除，以通过可摄入装置 外的再充电电路再充电。在一些实施例中，在例如通过提供允许可摄入装置 感应耦合到基站并无线充电的电路而使再充电电路被包括在PCB 132上时， 电源131在处于可摄入装置中时可再充电。
在一些实施例中，可摄入装置具有驱动机构，其提供正压力以提供足够 能量，以利用通过喷嘴的高速喷流递送大剂量可配发物质(例如治疗剂)到 期望位置，例如小肠的侧壁。用于驱动机构的示例性可替代应用包括：将能 量提供到释放机构，和提供抽吸以将装置附接到肠壁。
图45根据在此所述的一些实施例例示出包括预加压致动器室4503和滑 动活塞4504的可摄入装置4500。
可摄入装置4500包括装置壳体4501。装置壳体4501在所示的实施例中 包括帽部分4502a和基部部分4502b。可摄入装置4500还包括预加压致动器 室4503，其例如在制造过程中或者在摄入之前经由空气填充端口4506被加 压到目标压力。胶囊包括主动释放机构，当胶囊到达目标位置时，主动释放 机构启动。当释放机构启动时，滑动活塞4504将会快速向左运动，推动可 配发物质(例如治疗剂)的高压力喷流通过喷嘴。
根据形成装置壳体4501的壁所用的材料，所述材料可使预加压致动器 室4503中的压缩气体随时间扩散，从而减小内部压力。为了确保可摄入装 置4500中的压力在制造与患者使用之间的时段被保持，在特定实施例中， 封装可以被加压到等于药物的内部压力；因而防止压缩气体从可摄入装置 4500渗漏。假定胶囊内的气体膨胀发生很快而且发生绝热多方过程，则气体 定律用于将气体的初始和最终压力关联于其体积变化率。
对于多方过程
pvk＝CTE
Figure BDA0003736648860000511
其中，p是压力，v是气体体积，并且k是气体的比热率(对于空气为 1.4)。
对于一定范围的初始压力和体积变化率的递送压力情况呈现在表1中。 可看到，随着预加压致动器室4503中的压缩气体的体积比增大，递送压力 的变化变小。然而，增大体积比的代价将使可配发物质(例如治疗剂)量减 小。可在两个参数之间进行折衷以达到具有适合可配发物质(例如治疗剂) 量的期望压力情况。下表1提供在此公开的实施加压气体用于可配发物质(例 如治疗剂)递送的实施例的样本结果。
表1
Figure BDA0003736648860000512
Figure BDA0003736648860000521
*表示在药物递送之前和之后气体的初始体积与最终体积之比。
**假定对于气体和药物的胶囊内的可用总容积为1000ul。
在特定实施例中，可摄入装置4500填充有储存器4505中的液体可配发 物质(例如液体治疗剂)。响应于通过预加压致动器室4503中的加压气体平 衡的致动，液体可配发物质通过滑入储存器4505的活塞4504从储存器4505 喷出。在预加压气体室4503中的加压气体初始通过封堵部件(例如塞4508) 保持在加压状态，防止可配发物质从储存器4505喷出。例如，装置4500放 置在外部压力室中，而可摄入装置4500内的室4503升高到目标压力。空气 填充端口4506在压力室4503中(通过粘接剂或类似物)密封，并且塞4508 安装在导管4509中。当塞4508例如基于在目标部位处或其附近发生的反应 溶解而被移除时，随着可配发物质经由出口导管4509从储存器4505清空， 活塞4504进一步移入储存器4505中，因而室4503中的压力随室4503容积 增大而降低。
在特定实施例中，经由室内化学反应过程中的气体释放，室4503中的 压力在室本身内产生。在酸碱之间的化学反应被认为是快速反应，可产生大 量气体作为产物。产物气体在小胶囊内的积聚可提供所需压力用于可配发物 质(例如治疗剂)递送喷出。气体和压力的量可通过对所述过程的反应和化 学计量的仔细选择而控制。理想的化学反应必须快速而且不应释放对于活体 应用有毒的或不安全的产物。在特定实施例中，醋酸和碳酸氢钠用于化学反 应。考虑所有反应物和产物应少量摄入。产物包括碳酸和醋酸钠。在低压力 的水环境中，碳酸将分解为水和气态形式的二氧化碳。通过在小容器中释放 二氧化碳，室4503内的压力将升高，从而提供朝向出口导管4509推动活塞 4504通过储存器4505所需的力，以从其中喷射可配发物质。
在一些实施例中，爆裂片可通过在目标压力下有意破裂而能够释放药物。 这种方式常作为加压系统中的安全机构用于工业应用中。
图46A例示出爆裂片4608和成直线的喷嘴4509。图46B根据在此所述 的一些实施例例示出爆裂片保持器4610的局部剖视图。爆裂片4608可通过 在目标压力下有意破裂而能够释放可配发物质，例如治疗剂(例如来自储存 器4505)，从而允许可配发物质离开喷嘴4509至胃肠道内的目标位置。爆裂 片4608在特定实施例中可用作唯一的封堵部件，并在包括另一封堵部件的 实施例中可用于在上游污染与可配发物质有效载荷之间提供隔离。爆裂片 4608可通过片保持器4610的夹紧外环4611而保持就位，如图46B中所示。
在特定实施例中，可使用定制的爆裂片。这种方式的优点可包括以下中 的一种或多种：成本减少；对设计和尺寸设置的控制增强；定制对于操作和 爆裂压力性能的设计；材料类型选择增多；和质量和容差控制。为论述起见， 假定爆裂片被设计为薄壁球形压力容具(凹形内侧－凸形外侧)的一部分的 形式，如图46B中所示，则可采取以下分析方式。在此方式中，估计薄壁压 力容具上的剪切应力和拉伸应力。使用莫尔圆定理估计主应力，包括拉伸和 剪切应力。对于薄壁球形，球和外壁上的主应力通过以下给出：
Figure BDA0003736648860000531
Figure BDA0003736648860000532
其中，p是内表面上的压力，r是切制爆裂片的球的半径，并且t是容具 的厚度。
容具内壁上的最大剪切应力通过以下给出：
Figure BDA0003736648860000533
如公式所述，爆裂片上的最大应力是压力、直径和壁厚度的函数。在此 方式中未考虑应力集中对所述片的周边的影响。为了使爆裂片通过预想的操 作压力正确操作，希望在容具内外表面上的主应力(法向和剪切应力)小于 最大容许应力。最大容许应力常为材料的极限拉伸和剪切应力。
可影响爆裂片性能的另一因素是恰在破裂之前的材料延伸。材料在破裂 前的塑性变形和延伸导致球的等效直径在应力下改变。这可导致破裂延迟。 可能希望的是，选择在破裂之前具有最小塑性延伸的材料。设计限制、来自 供应者的材料可用性以及产品厚度和容差使得爆裂片设计过程成为一个复 杂过程。开发出动态模型。所述模型接收设计性能作为输入，随后计算所需 的材料最小厚度。此外，还研究厚度容差的影响并估计材料破裂的压力范围。 这种模型将系统的最大主应力与每种材料的最大拉伸和剪切应力进行比较。表2列出对来自供应商的11种不同垫片材料的结果。表2中的操作压力的 定义为用于设计的名义压力，并且不影响表现结果，而最小和最大压力是对 于破裂的预计压力。这种分析未考虑基础材料的拉伸强度变化，这可能增加 最小和最大压力的进一步扩展。
表2
Figure BDA0003736648860000541
Figure BDA0003736648860000551
通过所述分析，多种现货可用材料可被认为适合使用。可根据相关压力、 材料性能以及与可配发物质(例如治疗剂)的材料相容性进行选择。在一些 实施例中，可能希望使用性能类似于材料#3和#4(耐化学性和生物相容性可 通过其被模拟和使用)的材料。在特定实施例中，可能希望使用不锈钢316L。
在一些实施例中，一个或多个肠溶衣可用作触发机构。图47根据在此 所述的一些实施例例示出可摄入装置4700的包括肠溶衣封堵部件4708的一 部分。作为探测进入小肠的通常进口的经济有效的方法，肠溶衣在特定实施 例中用作封堵部件或者用作封堵部件的一部分，其基于区域pH水平的变化 而重新构造。相应地，pH水平提供用于重新构造封堵部件和启动或释放可 配发物质致动器的有效的位置探测信号。在特定实施例中，压力作用到肠溶 衣4708的下侧上，并且当肠溶衣4708由于暴露于小肠管腔流体而被削弱时， 其失效，从而允许可配发物质从储存器4505释放。用于密封或强度的良好 涂层(例如蜡)可被包含在肠溶衣的内表面或外表面上，以提供可配发物质 (例如治疗剂)与肠溶衣(其可溶解涂层)的隔离，或者增加结构支撑。在 一些实施例中，在导管4509的渐缩几何形状上包含肠溶衣的优点在于：提 供到内表面上的任何压力进一步压紧涂层。
图48根据在此所述的一些实施例显示出用于可摄入装置的肠溶衣4708 的堆叠层。作为通过肠溶衣直接致动的可替代方案，公开了利用涂层暴露引 起喷流释放的次特征的思路。一些这种机构依赖于暴露酶原层4708d以驱动 流体。图48显示出肠溶衣4708a的实施方式，其经由网层4708b露出薄膜 4708c和酶原4708d，这将驱动水流入胶囊中。
图49根据在此所述的一些实施例例示出可摄入装置4900，其包括磁封 堵部件4908b、爆裂片4608和预加压致动器室4903。图50根据在此所述的 一些实施例例示出可摄入装置5000，其包括磁封堵部件、预加压致动器室 4903和生物可吸收塞5008。当蠕动或渗透压力施加时，磁堆叠(如图49和 50中所示)释放气动压力，从而允许可配发物质喷流通过导管4509递送。 如图49和图50中所示，渗透压力可用于重新构造封堵部件，其在图49和 50中包括磁体4908a和4908b。当暴露于管腔流体时，肠溶衣4908c溶解， 露出薄膜4908d和酶原4908e。薄膜4908d和酶原4908e有利于液体运动， 以对磁体4908a形成渗透压力。随着渗透压力积聚，磁体4908a将被上推接 近于磁体4908b。磁体4908b将被下拉，以提供流动通过路径用于来自加压 室4905的气体，以经由连接导管4911与储存器4905相互作用。此系统的优点在于：所述机构可完全密封胶囊外部，从而允许压力仅投入于室4905 中。应注意，肠溶衣/薄膜堆叠4908c、4908d可被替换为通过利用蠕动以推 动磁体4908a的方法。图49通过爆裂片4608被实施，一旦室4905暴露于 加压室4903，则爆裂片4608作为密封/释放机构。图50通过生物可吸收的 塞5008(例如肠溶衣)被实施，一旦储存器4905暴露于加压致动器室4903， 则生物可吸收的塞5008(例如肠溶衣)溶解并被排出。
图51根据在此所述的一些实施例例示出可摄入装置5100，其包括肠滑 动封堵部件5102、预加压致动器室4903和滑动部件5108。包括肠溶衣5102 和半透膜5104的渗透驱动器4908被构造为使滑动部件5108移动。一旦滑 动部件5108被渗透驱动器4908推动，则滑动部件5108将允许流动通过端 口4911使加压致动器室4903连接到储存器4905，从而提供通过喷嘴5108 的可配发物质递送。
图52根据在此所述的一些实施例例示出可摄入装置5200，其包括可溶 销封堵部件、药物室5202、预加压室5204和滑动活塞5206。在另一实施例 中，肠溶衣5208b溶解而露出结构销5208a(例如葡萄糖钉或水凝胶)，结构 销5208a当存在肠管腔流体时溶解。通过这种设计，只要销5208a就位，则 施加于活塞5206和药物室5202上的力不足以大到使爆裂片4608破裂。在 胶囊5200被摄入时，肠溶衣5208b和销5208a将会溶解，并且结果，活塞 5206上的压力将增大。经由活塞5206转移到药物室5202上的预加压室5204 的全部力足够大以使爆裂片4608破裂。爆裂片4608的破裂使得加压液体喷 流从药物室5202通过喷嘴4509递送。
图53根据在此所述的一些实施例例示出可摄入装置5300，其包括具有 导引线启动器5308b的蜡塞5308a。在此方法中，配发部位基于所收集的反 射光而被识别。测量绿光谱和红光谱中的光反射率(对此方法进行迭代，并 主动寻求算法)，并且使用算法将测量到的反射率关联于胃肠(GI)道中的 位置。此方法提供非基于pH的系统来确定胶囊在快速转移过程中的解剖学 位置。当胶囊5300到达目标位置时，生成信号，该信号将用于启动可替代 的释放机构。
通过包括具有基于光学的定位技术的印刷电路板组件(在此称为PCBA)， 提出基于熔化蜡的方法。这通过从算法限定的探测部位接收电子信号并将能 量提供到电阻加热元件而起作用。这种加热元件引起从固态到液态的相变， 释放压力并驱动可配发物质的喷流进入肠壁中。对这种方法的其中一种限制 因素是：与PCBA相关联的额外费用。
在此公开的各种实施例使用喷嘴，例如喷嘴4509以形成能够穿透肠壁 的高压力流体喷流。喷嘴可直接连接到可配发物质储存器(除非例如当使用 爆裂片时)，并且结果，如果喷嘴开口未密封，则可配发物质可能意外配发。 缓解此问题的一种方式包括：使用生物可吸收材料关闭喷嘴开口。生物可吸 收的塞是指：由当注射到肠壁或管腔区域中时能够被身体吸收的材料制成的 塞。如果塞直接接触可配发物质，则小的密封剂层可用于使塞与可配发物质 分离，以避免不希望发生的溶解。特定实施例使用被动的生物可吸收塞，其 仅作为密封机构操作以关闭喷嘴。被动的生物可吸收塞可用于密封可配发物 质室，并避免可配发物质的任何不希望发生的溢散。在此情况下，可配发物 质室的内部压力低，并且另一机构用于启动可配发物质的释放。当胶囊到达 目标位置时，可配发物质室内的压力升高至预定值。这可通过使用任意上述 释放机构而进行。通过启动释放机构，高压力流体将克服生物可吸收塞对喷 嘴壁的粘接力并通过流体喷流将塞外推。在此情况下，塞在可配发物质的启 动和释放中不起重要作用。在被排出喷嘴外之后，塞可以落到胃肠道内或者 喷射到肠壁中。在这两种情况下，在一定时段之后，其将被吸收到体内。
特定实施例实施主动塞，其同时用作密封机构和用于释放致动器机构的 可重新构造的封堵部件。主动的生物可吸收塞用作对于可配发物质室的释放 机构和密封机构。在此情况下，塞用于关闭喷嘴的开口。可配发物质室已经 被加压，并且结果，塞处于压力下。塞的外部主体可接触胃肠道流体或用肠 溶衣覆盖。当胶囊转移通过胃肠道时，塞将开始溶解(在肠覆盖塞的情况下， 覆盖物溶解将会先于塞开始溶解)。随时间的推移，由于塞部分溶解，因而 塞的结构强度将削弱。在预定量的时间之后，塞的结构将削弱并将不能再保 持高压力液体。在此时，塞将从喷嘴开口剪断，并将通过高压力的可配发物 质的流动被推出。在此情况下，塞用作密封机构和释放机构，并且因此使用 术语“主动”。
图54根据在此所述的一些实施例例示出可摄入装置5400，其包括预加 压室5403和波纹管5404。可摄入装置5400包括两个室：压力致动器室5403 和储存器5405(图11)。这两个室通过波纹管5404分离。压力室5403填充 以高压力气体，并提供将可配发物质推出喷嘴5411所需的驱动机构。粘接 层5412位于与喷嘴5411相反的壳体上。用于此思路的封堵部件或释放机构 包括生物可吸收塞5408a(肠溶衣、基于其它基体的葡萄糖以及可能的组合，参见部分5.5)，其通过保护剂层5408b而与液体可配发物质分离。塞5408a 被构造为承受由加压致动器室5403中的气体施加的压力。使塞5408a保持 就位所需的力是塞5408a安装之处截面积的函数。由于在此实施例中，塞 5408a位于喷嘴出口5411的小截面区域处，因而施加于塞5408a上的力相对 较小。随着胶囊5400被摄入并移动通过胃肠道，生物可吸收塞5408a将开 始溶解(参见部分5.5)。在特定的时间量之后(该时间量可受控于生物可吸 收塞的性能)，塞5408a将被削弱或完全溶解在胃肠流体中。当塞5408a溶 解之后，保护层5408b将喷出，并且可配发物质(例如采取喷流的形式)将 撞击期望组织，例如目标位置的内壁(例如小肠内壁)。
在一些实施例中，对于预加压气体室的可替代方式是：使用弹簧机构提 供喷流递送机构所需的压力。在特定实施例中，可能希望满足一种或多种以 下的情况：
·弹簧外径小于胶囊内径。
·弹簧的压缩长度最小化以留出更多空间用于药物。
·弹簧的自由长度最大化且大于胶囊内腔的自由长度，以确保在喷流递 送的整个时间阶段中提供可接受的驱动压力。
·弹簧刚度应足够大，以从开始就提供可接受的压力直到药物递送结束。
·由弹簧提供的初始压力应在100～250psi的范围内，并且最终压力应不 低于50psi。
基于以上因素，可考虑来自各个供应商的不同弹簧。弹簧分析/选择的样 本结果显示在表3中。可选地，可以实施定制弹簧。也可以实施使用锥形弹 簧，可能地通过减小弹簧固实长度。在一些实施例中，活塞可以通过弹簧实 施，使得活塞可驱动来自室的流体。在特定实施例中，活塞可具有一个或多 个密封接口。
表3
Figure BDA0003736648860000591
图55根据在此所述的一些实施例例示出可摄入装置5500，其包括弹簧 致动器5503和滑动活塞5504。可摄入装置5500使用被压缩时储存在弹簧 5503中的势能作为驱动或致动机构，以用于喷流递送可配发物质。封堵部件 或释放机构包括：生物可吸收塞5508a，其通过保护层5508b与储存器5505 分离。在此实施例中，胶囊5500的内容积被分为由滑动活塞5504分离的两 个区部。左区部(例如储存器5505)填充以可配发物质，并且弹簧5503安 装到右区部中。活塞5504可以向右或向左自由移动，取决于施加于活塞5504 上的净力(图55)。O形环5510用于提供在两个区部之间所需的密封，可替 代密封方式也是可能的。压缩弹簧5503将力施加于活塞5504上，并且活塞 5504将这种力以压力形式传递到液体可配发物质。相同的压力将传递到密封 喷嘴5512的塞5508a。然而，此压力作用到小区域(塞5508a的区域)上。 因此，由弹簧5503施加的大的力转变为密封塞5508a上的小的力。当胶囊 5500被摄入时，其移动通过胃肠道，并且生物可吸收密封塞5508a将开始溶 解。在特定时间量之后，塞将削弱或者完全溶解在胃肠流体中。只要塞5508a 削弱到设计阈值，则储存器5503内的压力降低，弹簧5503将伸展，通过开 口递送可配发物质(例如采用高压力流体喷流的形式)。
图56根据在此所述的一些实施例例示出可摄入装置5600，其包括弹簧 致动的可滑动壳体部分5602b。可摄入装置5600包括：加压致动器室5603； 储存器5605，其通过可变形体5604(例如波纹管)与压力致动器室5603分 离；和弹簧/肠溶衣释放机构。弹簧5608a从一端安装到聚碳酸酯帽5602a 上，并在另一端上安装到滑动帽5602b(图56)。不锈钢顶部滑动体5602b 可向左和向右滑动，以开启和关闭喷嘴5611。肠环5608b用于保持顶部滑动 体关闭。O形环和生物可吸收塞5609用于提供所需的密封。粘接密封体5612 位于壳体上，在胶囊5600的与弹簧5608a相反的端上。压缩气体将力施加 于波纹管5604上，并且波纹管5604将此力以压力形式传递到液体可配发物 质。相同的压力将以径向力形式传递到滑动体5602b。然而，此压力作用到 小区域(出口孔5607的区域)上。因此，滑动体5602b上的横向载荷相对 较小。当胶囊5600被组装时，弹簧5608a被压缩(滑动体5602b处于关闭 模式)，且肠溶衣5608b使滑动体5602b保持就位。当胶囊5600被摄入时， 其移动通过胃肠道。当胶囊5600经过肠流体时，肠溶衣5608b将溶解。通 过肠溶衣5608b的溶解，弹簧5608a将向回推动滑动体5602b远离胶囊5600 (开启模式)。结果，出口孔5607变为与喷嘴5611同心，并且流体喷流将 被释放。
图57根据在此所述的一些实施例例示出可摄入装置5700，其具有另一 种弹簧致动的可滑动壳体部分5712。可摄入装置5700使用压缩弹簧(弹簧 5703)作为驱动机构，并且使用压缩弹簧5708a(具有滑动顶帽5712的弹簧) 作为释放机构。活塞5704使储存器5705与弹簧室分离，并且肠溶衣5708b 用于启动释放机构。O形环5710用于提供在活塞5704与缸之间的密封。压 缩弹簧5703将力施加于活塞5704上，并且活塞5704将这种力以压力形式 传递到液体可配发物质。相同的压力将以径向力形式传递到顶帽滑动体5712。 然而，此压力作用到小区域(出口孔5714的区域)上，导致顶滑动体5712 上的小的横向力。当胶囊5700被组装时，弹簧5703保持在压缩模式(滑动 体5712处于关闭位置)。当胶囊5700被摄入时，其移动通过胃肠道。当胶 囊5700经过肠流体时，肠溶衣5708b将溶解。通过肠溶衣5708b的溶解， 弹簧5708a将向回推动滑动体5712远离胶囊5700(开启模式)。结果，出口 孔5714变为与喷嘴5716同心，并且流体喷流将被释放。
图58根据在此所述的一些实施例例示出可摄入装置5800，其包括熔离 的封堵部件5808a和加压室5803。可摄入装置5800包括两个室，一个室填 充可配发物质，并且另一个室填充加压气体。通过定位板5822致动的蜡阀 5808a用作封堵部件。压力室5803的大部分被释放机构和所需的电池5821 占据。蜡阀导线5808b连接到蜡阀5808a，并将使用电流熔化蜡。此操作的 定时受控于定位板5822。在此实施例中，使用完全受控的释放机构。当胶囊5800到达目标区域时，定位试剂盒将启动并将预定电流朝向蜡阀5808a导引。 加热元件将接收此电流并将熔化或削弱蜡阀5808a。通过将蜡削弱或从喷嘴 5810移除，加压室5803的气体压力将推动波纹管5804，使得液体可配发物 质的加压喷流离开喷嘴5810，从而递送可配发物质。
图59根据在此所述的一些实施例例示出可摄入装置5900，其包括可溶 销封堵部件5908和弹簧致动的滑动活塞5914。设计有效胶囊的主要挑战之 一在于：胶囊内两个室之间的密封，因为这两个室之间存在显著的压力差， 可配发物质易于从可配发物质室移动到压力或弹簧室中。特定实施例通过在 保存限期中且在喷流递送之前减小两个室之间的压力差而解决这一问题。例 如，可摄入装置5900包括压缩弹簧5903，其使用可溶销5908保持。此外， O形环5912用于在活塞5914与壳体之间提供密封。通过这种设计，只要销 5908就位，则没有力施加于活塞5904以及室5906中的液体上。由弹簧5903 施加的力将导致销5908上的剪切应力。销5908将在胶囊5900被摄入时溶 解，结果，弹簧力将转变为加压液体喷流。在销5908的端部上的肠溶衣可 以进一步增强触发位置的确定性。在胶囊5900的保存限期中且在摄入之前， 没有显著量的压力作用到可配发物质上，并且因此，更易于解决密封问题。以200psi设计压力，销将预计保持约20lbf，并且将涉及对可溶销剪切强度 的设计考虑。随着胶囊5900经过胃肠道，销5908将开始溶解。随着销5908 溶解，对活塞5904不存在支撑以将活塞5904保持就位。弹簧5903的力将 导致流体中的显著压力。在特定部位，销5908将失效，并且活塞5904将向 左移动而通过喷嘴5910释放高压力流体喷流。
图60根据在此所述的一些实施例例示出可摄入装置6000，其包括往返 滑动体封堵部件6012和加压室6010。可摄入装置6000包括通过聚碳酸酯制 成的壁6002分离的两个室。右室是粘接密封体6028和气体加压的加压室6010，并且波纹管6006安装到左室中。没有连接两个室6006、6010的开口。 渗透释放机构用于通过滑阀6012连接两个室6006、6010。如图60中所示， 酶原6014被包含在滑阀6012下方的小容器内。酶原6014通过以肠溶衣6018覆盖的透水膜6016而与胃肠流体分离。在酶原6014顶部上，安装往返滑动 体6012。滑动体6012在中间具有开口6020。往返滑动体6012利用通过端 口6022的压力被夹在两个聚碳酸酯厚板之间。当往返滑动体6012处于关闭 形式时，聚碳酸酯厚板上的孔不与往返滑动体6012上的孔同心。当往返滑 动体6012处于开启模式时，滑动体和包围其的聚碳酸酯厚板的孔均将同心， 以允许在两个室6006、6010之间进行气体和压力交换。
当可摄入装置6000到达小肠中的目标位置时，使薄膜6016与胃肠流体 分离的肠溶衣6018将溶解。水将开始移动通过薄膜6016而进入酶原6014 中。随时间的推移，酶原6014内的水量将增大，使往返滑动体6012上的压 力积聚。当压力到达特定值时，往返体6012将上滑，并且其端口将变得与 滑动体旁的两个聚碳酸酯厚板上的端口同心。在此时，高压力气体将移动到 左室。这使得波纹管6006上的压力增大。当波纹管6006上的压力达到特定 值时，生物可吸收塞6024将从喷嘴6026喷出，并且可配发物质喷流将递送 到目标组织。
图61根据在此所述的一些实施例例示出可摄入装置6100，其包括氢单 元致动器6112和爆裂片封堵部件6106。可摄入装置6100采用氢单元6103 作为可配发物质致动器。配发部位的选择以算法确定。定位算法用于控制氢 单元6103的启动时间。波纹管6104用于使可配发物质与定位装置和氢单元 6103分离。爆裂片6106用于确保在可配发物质的压力达到设计压力之前可 配发物质不会喷出喷嘴6108。胶囊6100还可包括接近于爆裂片6106的保持 片6114。当胶囊6100到达胃肠道中的目标位置时，定位试剂盒将启动氢单 元6103。通过启动，单元将开始将氢气释放到胶囊6100内的小的封闭容积 6105中，并且随着越来越多氢气释放，压力将增大。氢单元6103使用电池 6110被供以动力，并使用印刷电路板组件6112被控制和/或致动。随着胶囊 6100中的氢压力增大，波纹管6104上的压力也将升高，将可配发物质推动 到爆裂片6106上。当可配发物质的压力达到爆裂片6106的破裂压力时，片6106将爆裂，导引高压力可配发物质通过喷嘴6108到目标组织。
图62根据在此所述的一些实施例例示出另一可摄入装置6200，其包括 氢单元致动器6014和爆裂片封堵部件6206。在这些实施例中，可摄入装置 6200的内室分为两个区部。通过波纹管6204封装的左区部6202包含液体可 配发物质。爆裂片6206用于阻止可配发物质流动通过喷嘴6218，直到可配 发物质压力达到设计标准。左区部6202还包括保持环6222。驱动机构安装 到右室6208中。驱动机构通过生物可吸收涂层机构启动，生物可吸收涂层 机构安装到胶囊6200的外表面6210上。图61和62之间的主要差别在于： 定位试剂盒替换为生物可吸收涂层机构。这些使得成本减少，且可配发物质 波纹管可用容量增大。
当胶囊6200被摄入时，其将通过消化系统。当胶囊6200进入小肠中时， 生物可吸收涂层6212将溶解在肠流体中。分段的导体6214暴露于肠流体， 肠流体用作液态导体以闭合氢释放电路6216。胶囊6200被启动并开始在胶 囊6200的右室6208(其包括可加压室6220)内释放氢气。通过胶囊6200 完全密封，氢气释放使得胶囊6200内部压力升高。随着气体压力增大，波 纹管6204上的压力将升高，并且因此，波纹管6204内的可配发物质压力将增大。当可配发物质压力达到爆裂片6206的设计阈值时，片6206将破裂， 且高压力可配发物质将朝向目标区域流动通过喷嘴6218。
作为包含加压空气室的可替代方案，为了附接到肠壁的目的，真空可以 被替代。类似于正压力思路，抽吸思路包括主动释放/定位机构，其在胶囊到 达目标位置时将会启动。当释放机构启动时，抽吸机构将提供所需的驱动以 将组织抽吸到胶囊中(或者将胶囊附接到组织)。一旦附接，则另一驱动机 构(例如针和渗透压力)可用于将药物注射到组织中。这种思路的一个可能 的优点可以为：将相对较大有效载荷的可配发物质直接递送到期望位置，例 如受试者的胃肠道的组织。
图63根据在此所述的一些实施例例示出可摄入装置6300，其包括真空 致动器室6308和肠溶衣封堵部件。特定实施例包括真空致动器。真空致动 器6308可用于将可摄入装置附接到肠壁和/或将可配发物质从可配发物质储 存器抽出，例如在附接到肠壁的过程中。在特定实施例中，可摄入装置提供 约7.5psi的真空(7.2psi绝对压力)的抽吸。
与正压力实施例类似，抽吸致动器包括主动释放/定位机构，当胶囊达到 目标位置时，主动释放/定位机构响应于探测信号(例如，涂层被构造为响应 于与接近目标位置处常见的化学物的化学相互作用而溶解)而启动。当释放 机构启动时，抽吸机构将提供所需驱动以将组织抽吸到胶囊6300中(或者 将胶囊附接到组织)。一旦附接，则另一驱动机构(例如针和渗透压力)可 以用于将可配发物质注射到组织中。
可摄入装置6300描述基于这样的抽吸和直接针注射的可配发物质递送 机构。与先前的一些思路(其中高压力流体喷流用于将可配发物质注射到组 织中)不同的是，在这种思路中，针6306直接穿透到组织中是可配发物质 递送机构。胶囊6300包括在钢主体内的多个室。这些室是：针室6310；预 先真空室6312(在左边)；可配发物质波纹管6314；盐室6316(在右边)。 针室在顶部上具有开口，其中夹紧尖刺物指向室的内部空间。针6306的尖锐端部安装到抽吸开口6304的中间。针3606的另一端设置在波纹管6314 中。针室6310在底部上具有端口6318，将针室连接到预先真空室6312。此 端口6318以瞬时延迟肠溶衣密封。预先真空室6312设置在针室6310的底 部处，并具有两个端口6320、6318。在预先真空室左边的一个端口6320用 于形成真空压力，并且另一端口将预先真空室连接到针室。当室6312被抽 真空至所需压力之后，真空端口6320以粘接密封体6322密封。胶囊的右手 区部包括两个室：可配发物质室6314和盐室6316。一个室6314通过波纹管 6324封装，并将保持液态可配发物质。针3606的一端设置在室6314内，提 供低阻力路径用于可配发物质朝向目标流动通过针6306。波纹管6324被盐 室6316包围。此室6316具有开口6326，通过半透膜6328通向周围。此薄 膜被覆盖有长时延迟肠溶衣。
当胶囊6300被摄入时，其将移动通过胃肠道。胃肠道流体将进入针室 6310并将溶解瞬时延迟肠溶衣。通过正确设计胶囊6300，可以确保当胶囊 6300到达目标区域时，溶衣将完全溶解。通过瞬时延迟溶衣的溶解，端口 6322被露出，并且预先真空室6312将会将目标组织抽吸到针室6310中。针 6306将穿透组织，并且尖刺物6330将使胶囊6300保持附接到组织。随时间 的推移，长时延迟肠溶衣也将溶解，使端口6326和半透膜6328暴露于胃肠 流体。由于渗透作用，流体将通过薄膜6328运输到盐室6316，从而使盐室 6316和波纹管6324的压力增大。随着盐室6316的压力增大，可配发物质将 被推出波纹管6324通过针6306进入目标组织中。随时间的推移，由于身体 的自然防御机制，尖刺物6330对组织的夹紧将削弱，并且组织将被松开。
图64例示出系统6400，其包括可摄入装置6410和可附接的储存器6420。 可摄入装置6410可以被设计为如本文其它部分中所述，不同之处在于，其 不包括作为集成部件的储存器。可附接的储存器6420可被设计为如本文其 它部分中所述，不同之处在于，其不是可摄入装置6410的集成部件。
在一些实施例中，储存器6420在定位到和/或联接到可摄入装置6410 前加载有可配发物质(例如治疗剂)。如图64中所示，可摄入装置壳体6410 包括一个或多个开口6430，开口6430被构造为装容储存器6420。然而，其 它的实施例可以实现为将可附接的储存器附接到可摄入装置，其中一些内容 将在下文中论述。可选地，可摄入装置壳体6410包括一个或多个开口，其 被构造为通气口。
典型地，可配发物质设置在储存器6410中，并且储存器6420随后附接 到可摄入装置6410。例如，储存器6420可以独立于装置6410被制造、包封 和/或运送。可选地，储存器6420和装置6410在受试者将摄入所述装置之前 相对不久时组合。假定没有可配发物质(例如治疗剂)的可摄入装置的安全 使用期限可能显著长于可配发物质(例如治疗剂)的安全使用期限，则在一 些情况下，使用可附接的装置可能是期望的，特别是当认为不希望或不方便 将可配发物质加载到具有储存器作为集成部件的可摄入装置中时。
通常，可附接的储存器和可摄入装置可被设计为任意适合的样式，使得 储存器可在期望时附接到可摄入装置。设计示例包括：完全装配到可摄入装 置内的储存器(例如，在可摄入装置中而使得当所述装置被受试者摄入时， 储存器密封于所述装置内)；部分装配到可摄入装置内的储存器；由所述装 置的壳体承载的储存器。在一些实施例中，储存器与可摄入装置卡合装配。 在特定实施例中，储存器与可摄入装置摩擦装配。可选地，储存器通过螺纹 连接结构与可摄入装置连接。这样的螺纹连接结构可以包括密封体，例如O 形环密封体。在一些实施例中，储存器经由偏置机构，例如，一个或多个弹 簧、一个或多个闩锁、一个或多个钩、一个或多个磁体和/或电磁辐射与可摄 入装置保持到一起。在特定实施例中，储存器可以为可刺穿的构件。在一些 实施例中，可摄入装置具有套以供储存器牢固装配其中。在一些实施例中， 储存器设置在可滑动的轨道/槽中/可滑动的轨道/槽上，而使当期望递送可配 发物质时储存器可移动到刺穿针上。在特定实施例中，除了附接机构以外， 还可使用密封体，以减少或甚至防止流体的侵入和/或捕获胶囊内的内部压力 (例如，用于气体生成单元实施例和/或预加压实施例)。在特定实施例中， 储存器通过软塑料涂层制成，其以任意取向与针接触以在期望时递送可配发 物质。通常，储存器可通过一种或多种适合材料，诸如例如一种或多种塑料 和/或一种或多种金属或合金制成。示例性材料包括：硅树脂、聚氯乙烯、聚 碳酸酯和不锈钢。可选地，设计可使得储存器承载由可摄入装置使用的一些 或所有电部件。虽然以上论述涉及一个储存器，但应理解，可摄入装置可以 被设计承载任意所希望数量(例如2、3、4、5个)的储存器。不同的储存 器可以具有相同或不同设计。在一些实施例中，可摄入装置(当完全组装和 包封时)满足用于在选自以下一个或多个司法管辖区域中销售医疗装置的规 定要求：美国、欧盟或其任何成员国家、日本、中国、巴西、加拿大、墨西 哥、哥伦比亚、阿根廷、智利、秘鲁、俄罗斯、英国、瑞士、挪威、土耳其、 以色列、海湾合作委员会的任何成员国家、南非、印度、澳大利亚、新西兰、 韩国、新加坡、泰国、菲律宾、马来西亚、越南和印度尼西亚。
虽然以上描述关于包括可摄入装置6410和可附接的储存器6420的系统 6400，但是本公开内容不限于此。例如，在一些实施例中，可摄入装置可以 包含作为集成部件的一个或多个储存器，并且也可被设计与一个或多个可附 接储存器一起使用。可选地，可附接的储存器6420还可包括特征以允许识 别储存器，目的在于，调节胶囊的配发参数和/或防止所述装置重新使用。典 型地，在此公开的可摄入装置包括一个或多个处理装置和又一个机器可读硬 件存储装置。在一些实施例中，一个或多个机器可读硬件存储装置存储指令，该指令可由一个或多个处理装置执行以确定可摄入装置在受试者的胃肠道 的一部分中的位置。在特定实施例中，一个或多个机器可读硬件存储装置存 储指令，该指令可由一个或多个处理装置执行以将数据传送到能够利用数据 确定所述可摄入装置在受试者胃肠道内的位置的外部装置(例如受试者外部 的基站，诸如在由受试者穿戴的物件上承载的基站)。
在一些实施例中，可摄入装置在受试者胃肠道内的位置的确定准确度可 至少85％、例如至少90％、至少95％、至少97％、至少98％、至少99％、 100％。在这样的实施例中，受试者胃肠道的所述部分可例如包括：食道、 胃、十二指肠、空肠和/或末端回肠、盲肠和结肠。
在特定实施例中，可摄入装置在受试者食道内的位置的确定准确度可为 至少85％、例如至少90％、至少95％、至少97％、至少98％、至少99％、 100％。
在一些实施例中，可摄入装置在受试者的胃内的位置的确定准确度可为 至少85％、例如至少90％、至少95％、至少97％、至少98％、至少99％、 100％。
在特定实施例中，可摄入装置在受试者十二指肠内的位置的确定准确度 可为至少85％、例如至少90％、至少95％、至少97％、至少98％、至少 99％、100％。
在一些实施例中，可摄入装置在受试者空肠内的位置的确定准确度可为 至少85％、例如至少90％、至少95％、至少97％、至少98％、至少99％、 100％。
在特定实施例中，可摄入装置在受试者的末端回肠、盲肠和结肠内的位 置的确定准确度可至少85％、例如至少90％、至少95％、至少97％、至少 98％、至少99％、100％。
在一些实施例中，可摄入装置在受试者盲肠内的位置的确定准确度可为 至少85％、例如至少90％、至少95％、至少97％、至少98％、至少99％、 100％。
如在此所述，术语“反射率”是指从由所述装置发出、反射回所述装置、 并由所述装置中或所述装置上的探测器接收的光所得到的值。例如，在一些 实施例中，这是指由所述装置发出的光，其中光的一部分被装置外部表面反 射，并且所述光由位于装置中或装置上的探测器接收。
如在此所用，术语“光照”是指任何电磁发射。在一些实施例中，光照可 在红外光(IR)、可见光谱和紫外光(UV)的范围内，并且光照可使其大部 分的功率集中在100nm至1000nm范围内的特定波长。在一些实施例中，有 利地可使用这样的光照，其大部分功率限制到红外(750nm－1000nm)光谱、 红(600nm－750nm)光谱、绿(495nm－600nm)光谱、蓝(400nm－495nm) 光谱或紫外(100nm－400nm)光谱中的一种。在一些实施例中，可使用具有不同波长的多种光照。为了例示目的，在此所述的实施例可提到使用绿或 蓝光谱的光。然而，应理解，这些实施例可使用任何适合的光，其具有的波 长大致或近似处于如上限定的绿或蓝光谱内，且在此所述的定位系统和方法 可使用任何适合光谱的光。
现在参见图65，其中显示出可摄入装置65100的示例性实施例的图，其 可用于识别胃肠(GI)道内的位置。应理解的是，关于可摄入装置65100的 设计的特定细节在图65和后续图中未示出，并且通常，本文中其它部分中 所述的可摄入装置的各种方案可在可摄入装置65100和后续图中所示的可摄 入装置中实现。
在一些实施例中，可摄入装置65100可被构造为利用以不同波长光操作 的传感器自主确定其是否位于胃、小肠的特定部分(例如十二指肠、空肠或 回肠)或者大肠中。此外，可摄入装置65100可被构造为自主确定其是否位 于小肠或大肠的特定部分(例如十二指肠、空肠、盲肠或结肠)内。
可摄入装置65100可具有形状类似于药丸或胶囊的壳体65102。可摄入 装置65100的壳体65102可具有第一端部分65104和第二端部分65106。第 一端部分65104可包括第一壁部分65108，并且第二端部分65106可包括第 二壁部分65110。在一些实施例中，可摄入装置65100的第一端部分65104 和第二端部分65106可分别制造，并可通过连接部分65112固定到一起。
在一些实施例中，可摄入装置65100可包括光学透明窗65114。光学透 明窗65114可对可见光谱、红外光谱或紫外光谱中的各种类型的光照是可透 光的，并且可摄入装置65100可具有位于壳体65102内且在透明窗65114之 后的各种传感器和光照器。这可允许可摄入装置65100被构造为以不同波长 将光照通过透明窗65114传输到可摄入装置65100的壳体65102外的环境， 并探测从壳体65102外的环境通过透明窗65114反射回的部分光照的反射率。 可摄入装置65100然后可使用探测到的反射率水平，以为了确定可摄入装置65100在胃肠道中的位置。在一些实施例中，光学透明窗65114可为任意形 状和尺寸，并可围绕可摄入装置65100的周边卷绕。在此情况下，可摄入装 置65100可具有位于窗65114之后不同方位位置的多组传感器和光照器。
在一些实施例中，可摄入装置65100可以可选地包括在第二壁部分 65110中的开口65116。在一些实施例中，第二壁部分65110可被构造为围 绕可摄入装置65100的纵向轴线旋转(例如经由装容在可摄入装置65100内 的适合马达或其它致动器)。这可允许可摄入装置65100通过开口65116获 取来自于胃肠道的流体样本、或者将物质释放到胃肠道中。
图66显示出可摄入装置65100的分解图。在一些实施例中，可摄入装 置65100可以可选地包括旋转组件65118。可选的旋转组件65118可包括： 马达65118－1，其通过微控制器(例如联接到印刷电路板65120的微控制器) 驱动；旋转位置传感环65118－2；和存储子单元65118－3，其被构造为紧 密装配到第二端部分65104内。在一些实施例中，旋转组件65118可以使第 二端部分65104和开口65116相对于存储子单元65118－3旋转。在一些实施例中，存储子单元65118－3的侧面上可存在腔，其用作储存室。当开口 65116对准存储子单元65118－3的侧面上的腔时，存储子单元65118－3的 侧面上的腔可暴露于可摄入装置65100的壳体65102外部的环境。在一些实 施例中，在可摄入装置65100被送给到受试者之前，存储子单元65118－3 可被加载以药剂或其它物质。在此情况下，通过使开口65116对准存储子单 元65118－3内的腔，药剂或其它物质可从可摄入装置65100释放。在一些 实施例中，存储子单元65118－3可被构造为保持从胃肠道获取的流体样本。 例如，可摄入装置65100可被构造为使开口65116对准存储子单元65118－3 内的腔，从而允许来自胃肠道的流体样本进入存储子单元65118－3内的腔。 此后，可摄入装置65100可被构造为：通过使第二端部分65106相对于存储 子单元65118－3进一步旋转而将流体样本密封到存储子单元65118－3内。 在一些实施例中，存储子单元118－3还可包括亲水海绵，其可使可摄入装 置65100能够更好地将特定类型流体样本抽入可摄入装置65100中。在一些 实施例中，响应于确定可摄入装置65100已到达胃肠道内的预定位置，可摄 入装置65100可被构造为从胃肠道内获取样本或者将物质释放到胃肠道中。 例如，可摄入装置65100可被构造为：响应于确定可摄入装置已进入小肠的 空肠部分中(例如，如参照图73所述过程65900所确定)，从胃肠道获取流 体样本。能够获取样本或者释放物质的其它可摄入装置在以下文件中论述：2013年2月15日递交的共同转让的PCT申请No.PCT/CA2013/000133、共 同转让的美国临时申请No.62/385,553和共同转让的美国临时申请No. 62/376,688，这些文件中的每一者均在此全文通过引用并入本文。应理解， 获取样本或释放物质的任何适合方法可并入在此公开的可摄入装置的一些 实施例中，并且用于确定可摄入装置的位置的系统和方法可并入任何适合类 型的可摄入装置中。
可摄入装置65100可包括印刷电路板(PCB)65120、和被构造为给PCB 65120提供电力的电池65128。PCB 65120可包括：可编程的微控制器；和 控制和记忆电路，用于保持和执行用于协调可摄入装置65100以及可摄入装 置65100各个部件的操作的固件或软件。例如，PCB 65120可包括记忆电路， 其用于存储数据，例如通过传感子单元65126收集的测量值数据组、或由控 制电路执行的用于实现定位过程(诸如例如，在此所述的一个或多个过程，包括以下结合一个或多个相关联的流程图所述的过程)的指令。PCB 65120 可包括探测器65122和光照器65124，它们一起形成传感子单元65126。在 一些实施例中，PCB 65120内的控制电路可包括处理单元、通信电路、或用 于操作可摄入装置65100的任何其它适合类型的电路。为了例示目的，仅显 示出形成单个传感子单元65126的单个探测器65122和单个光照器65124。 然而，应理解，在一些实施例中，可摄入装置65100内可存在多个传感子单 元，每个传感子单元具有分立的光照器和探测器。例如，可以存在围绕PCB 65120的周边沿方位角分开的多个传感子单元，多个传感子单元可以使可摄 入装置65100能够发送光照并且沿所述装置的周边各方向探测反射率或环境 光。在一些实施例中，传感子单元65126可被构造为使用光照器65124产生 光照，光照被导引通过窗65114，沿径向方向远离可摄入装置65100。这种 光照可反映出可摄入装置65100外的环境，并且通过窗65114回到可摄入装 置65100中的反射光可由探测器65122探测反射率。
在一些实施例中，窗65114可为任何适合的形状和尺寸。例如，窗65114 可围绕可摄入装置65100的全周边延伸。在一些实施例中，可存在多个传感 子单元(例如类似于传感子单元65126)，它们位于窗后的不同位置。例如， 三个传感子单元可位于窗后，处于相同的纵向位置，但沿方位角分开120度。 这可使可摄入装置65100能够围绕可摄入装置65100沿径向各方向传输光照， 并测量每个对应的反射率。
在一些实施例中，光照器65124可以能够产生在紫外、红外或可见光谱 中的各种不同波长的光照。例如，光照器65124可使用红－绿－蓝发光二极 管包封件(RGB－LED)实现。这些类型的RGB－LED包封件能够传输红、 蓝或绿光照、或者红、蓝或绿光照的组合。类似地，探测器65122可被构造 为传感与光照器65124所产生光照波长相同的反射光。例如，如果光照器 65124被构造为产生红、蓝或绿光照，则探测器65122可被构造为探测由红、 蓝或绿光照产生的不同反射率(例如通过使用适合构造的光电二极管)。这 些探测到的反射率可由可摄入装置65100存储(例如存储到PCB 65120的记 忆电路内)，并且然后可以由可摄入装置65100使用以确定可摄入装置65100 在胃肠道内的位置(例如通过使用过程65500(图69)，过程65600(图70) 或过程65900(图73))。
应理解，可摄入装置65100意在为例示性的，而非限制性的。应理解， 对关于图65和图66所述的各种装置和机构的整体形状和结构的修改可在不 显著改变所述装置和机构的功能和操作的情况下进行。例如，可摄入装置 65100的壳体可以通过单一件模制塑料形成，而不是分为第一端部分65104 和第二端部分65106。作为可替代示例，窗65114在可摄入装置65100内的 位置可以移动到一些其它位置，例如可摄入装置65100的中心，或者移动到可摄入装置65100的一个端部。另外，关于图65－74所述的系统和方法可 实现在任何适合类型的可摄入装置上，只要可摄入装置能够探测一定量光照 的反射率或水平。例如，在一些实施例中，可摄入装置65100可修改为将探 测器65122替换为图像传感器，并且可摄入装置可被构造为通过将记录的图 像分解为其各个光谱分量而测量红、蓝或绿光的相对水平。具有定位能力的 可摄入装置的其它示例(可用于实施关于图65－75所述的系统和方法)在2015年9月25日提交的共同拥有的PCT申请No.PCT/US2015/052500中论 述，该申请通过引用全文并入本文。另外，应注意，在任一实施例中所述的 特征和限定可应用于本文中的任何其它实施例，并且关于一个实施例的描述 和示例可与任何其它实施例以适合方式组合。
图67是根据本公开的一些实施例的可摄入装置在示例性转移通过胃肠 (GI)道的过程中的示意图。可摄入装置65300可包括本公开内容中所述任 意其它可摄入装置(例如可摄入装置65100(图65))的任意部分，并且可 为具有定位能力的任意适合类型的可摄入装置。例如，可摄入装置65300可 为可摄入装置65100的一个实施例，而没有可选的开口65116(图65)或者 可选的旋转组件65118(图66))。在一些实施例中，可摄入装置65300可被受试者摄入，并且当可摄入装置65300穿过胃肠道时，可摄入装置65300可 被构造为确定其在胃肠道内的位置。例如，可摄入装置65300的运动和可摄 入装置65300探测(例如通过探测器65122(图66))的光的量可显著不同， 取决于可摄入装置65300在胃肠道内的位置，并且可摄入装置65300可被构 造为使用此信息确定可摄入装置65300在胃肠道内的位置。例如，可摄入装 置65300可探测来自周围环境的环境光或基于由可摄入装置65300产生(例如由光照器65124(图65)产生)的光照的反射率，并使用此信息确定可摄 入装置65300在整个过程中的位置，例如在本文中所述。可摄入装置65300 的当前位置以及可摄入装置65300探测在胃肠道各个部分之间每次转移的时 间然后可以通过可摄入装置65300存储(例如存储在PCB 65120(图66)的 记忆电路中)，并可用于任何适合目的。
当可摄入装置65300被摄入之后不久，可摄入装置将穿过食道65302， 食道可将受试者的嘴连接到胃65306。在一些实施例中，可摄入装置65300 可被构造为：通过测量可摄入装置65300周围环境中的光的量和类型(例如 通过探测器65122(图66))而确定其已进入食道部分胃肠道。例如，与在 胃肠道内时探测到的光水平相比，当在受试者体外时，可摄入装置65300可 在可见光谱中探测到更高的光水平(例如通过探测器65122(图66))。在一 些实施例中，可摄入装置65300可预先存储数据(例如存储在PCB 65120(图 66)的记忆电路上)而指示当处于体外时典型的光水平，并且可摄入装置 65300可被构造为当(例如通过探测器65122(图66)探测的)已探测光水 平已减至超出阈值水平(例如减少至少20－30％)持续足够时段(例如5 秒)时确定进入体内已发生。
在一些实施例中，可摄入装置65300可被构造为通过经过括约肌65304 而探测从食道65302到胃65306的转移。在一些实施例中，可摄入装置65300 可被构造为至少部分地基于多个参数而确定其是否已进入胃65306，所述参 数例如但不限于：使用光或温度测量值(例如经由探测器65122(图66)或 经由可摄入装置65300内的温度计)、pH测量值(例如经由可摄入装置65300 内的pH计)、时间测量值(例如通过使用PCB 65120(图66)内包括的时钟电路探测)或者任何其它适合信息。例如，可摄入装置65300可被构造为： 当探测到可摄入装置65300的测量温度超过31摄氏度之后，确定可摄入装 置65300已进入胃65306。另外地或可替代地，可摄入装置65300可被构造 为：从可摄入装置65300被摄入起经过一分钟(或另一预设持续时间参数， 80秒、90秒等)或者从可摄入装置65300探测到其已进入胃肠道起一分钟 (或另一预设持续时间参数，80秒、90秒等)之后，自动确定其已进入胃 65306。
胃65306是相对较大的、开放的并且空腔状的器官，并且因而可摄入装 置65300可具有相对较大的运动范围。通过比较，可摄入装置65300的运动 相对被限制在十二指肠65310、空肠65314和回肠(未示出)(它们共同形成 小肠)的管状结构内。此外，胃65306的内部具有与十二指肠65310和空肠 65314不同的光学性能，这可使可摄入装置65300能够通过适当使用测量到 的反射率(例如通过使用由探测器65122(图66)测量到的反射率)而探测从胃65306到十二指肠65310的转移，如结合过程65600(图70)所用。
在一些实施例中，可摄入装置65300可被构造为探测从胃65306经幽门 65308到十二指肠65310的幽门转移。例如，在一些实施例中，可摄入装置 65300可以被构造为定期地产生绿和蓝光波长的光照(例如经由光照器65124 (图66))，并测量形成的反射率(例如经由探测器65122(图66))。可摄入 装置65300可被构造为然后使用探测到的绿光反射率与探测到的蓝光反射率 的比率确定可摄入装置65300是否位于胃65306或十二指肠65310内(例如 经由过程65600(图70))。进而，这可使可摄入装置65300能够探测从胃65306 到十二指肠65310的幽门转移，其示例关于图70论述。
类似地，在一些实施例中，可摄入装置65300可被构造为探测从十二指 肠65310到胃65306的逆向幽门转移。可摄入装置65300将典型地自然从胃 65306转移到十二指肠65310，并向前到空肠65314和胃肠道其余部分。然 而，类似于其它被摄入物质，可摄入装置65300由于受试者的运动或由于器 官胃肠道的自然行为而可能偶然从十二指肠65310转移回到胃65306。为调 解这种可能性，可摄入装置65300可被构造为继续定期地产生绿和蓝光波长 的光照(例如经由光照器65124(图66))，并测量形成的反射率(例如经由 探测器65122(图66))以探测可摄入装置65300是否已返回到胃65306。示 例性探测过程参照图70更详细描述。
在进入十二指肠65310之后，可摄入装置65300可被构造为探测通过十 二指肠空肠曲65312向空肠65314的转移。例如，可摄入装置65300可被构 造为使用反射率探测空肠65314内的蠕动波，其由于使空肠65314的壁起皱 的平滑肌组织收缩所致。特别地，可摄入装置65300可被构造为以足够高频 率开始定期发出光照(并测量形成的反射率(例如经由探测器65122和传感 子单元65126(图66)的光照器65124)，以探测空肠65314内的肌肉收缩。 可摄入装置65300然后可响应于已探测到首次肌肉收缩或者预定数量的肌肉 收缩(例如在已依次探测到三次肌肉收缩之后)而确定其已进入空肠65314。 可摄入装置65300与空肠65314的壁的相互作用还参照图68论述，并且这 种探测过程的示例参照图73更详细描述。
图68是根据本公开的一些实施例的可摄入装置在示例性转移通过空肠 的过程中的示意图。示意图65410、65420、65430和65440图示出在可摄入 装置65400穿过空肠(例如空肠65314)时的可摄入装置65400和可摄入装 置65400如何与由空肠壁65406A和65406B(共同为壁65406)形成的蠕动 波相互作用。在一些实施方式中，可摄入装置65400可包括在此公开内容中 所述的任何其它可摄入装置(例如可摄入装置65100(图65)或可摄入装置65300(图67))的任何其它部分，并可以为具有定位能力的任意适合类型的 可摄入装置。例如，可摄入装置65400可大致类似于可摄入装置65300(图 67)或者可摄入装置65100(图66)，其中窗65404与窗65114(图65)相 同，并且传感子单元65402与传感子单元65126(图66)相同。
示意图65410图示出空肠内的可摄入装置400，此时空肠的壁65406放 松。在一些实施例中，空肠的狭窄的管状结构自然使可摄入装置65400沿空 肠长度沿纵向取向，其中窗65404面对壁65406。在此取向下，可摄入装置 65400可使用传感子单元65402以产生朝向壁65406取向的光照(例如经由 光照器65124(图66))，并(例如经由探测器65122(图66))探测从壁65406 反射并且向回通过窗65404的光照部分的形成的反射率。在一些实施例中，可摄入装置65400可被构造为使用传感子单元65402产生光照并以足够频率 测量形成的反射率，以探测空肠内的蠕动波。例如，在健康人类受试者中， 蠕动波可以约0.05Hz至0.33Hz的速率发生。因此，可摄入装置65400可 被构造为产生光照并每2.5秒至少一次测量形成的反射率(即，可能的最小 速率以探测0.2Hz的信号)，并且优选地以更高频率(例如每0.5秒一次)， 这由于更多可用数据点而可以改善总体探测过程的可靠性。应理解，可摄入 装置65400不需以精确时间间隔搜集测量值，并且在一些实施例中，可摄入 装置65400可被适配为分析以更不规则的时间间隔搜集的数据，只要仍有足 够数量的适当分开的数据点来探测0.05Hz至0.33Hz的信号。
示意图65420图示出空肠内的可摄入装置65400，此时空肠的壁65406 开始收缩并形成蠕动波。示意图65420图示出壁65406A的收缩部分65408A 和壁65406B的收缩部分65408B(共同为壁65406的收缩部分65408)，其 在空肠内形成蠕动波。蠕动波随壁65406的不同部分收缩和松开而沿空肠长 度行进，使其显现如同壁65406的收缩部分65408沿空肠长度行进(即，图 示收缩部分65408在示意图65410－65430中从左向右行进)。在此位置时，可摄入装置65400可以探测(例如通过使用光照器65124和传感子单元65126 (图66)的探测器65122)的反射率水平可与未发生蠕动波时探测(例如当 可摄入装置65400处于示意图65410中所示位置时探测)的反射率类似。
示意图65430图示出空肠内的可摄入装置65400，此时空肠的壁65406 继续收缩，围绕可摄入装置65400挤压。随着蠕动波沿空肠长度行进，壁 65406的收缩部分65408可围绕可摄入装置65400紧密挤压，使壁65406的 内表面接触窗65404。在此位置时，可摄入装置65400可以探测由于传感子 单元65402所产生光照的探测的反射率的变化。测量的反射率的变化的绝对 值可取决于多个因素，例如，窗65404的光学性能、光照的光谱分量和壁65406的光学性能。然而，可摄入装置65400可以被构造为随时间推移而存 储具有反射率值的数据组，并在数据组中搜索与蠕动波频率一致的周期性变 化(例如通过分析频率域中的数据组并搜索0.05Hz至0.33Hz之间的峰值)。 这可使可摄入装置65400能够探测由于蠕动波所致的肌肉收缩，无需预先知 晓由于探测蠕动波的肌肉收缩可能发生的反射率信号幅度的确切变化。用于 探测肌肉收缩的示例性进程参照图73进一步论述，并且当可摄入装置65400 位于空肠内时搜集的反射率数据组的示例参照图74论述。
示意图440图示出空肠内的可摄入装置65400，此时蠕动波已移动经过 可摄入装置65400。示意图65440图示出形成空肠内的已移动经过可摄入装 置65400的端的蠕动波的收缩部分65408。蠕动波随壁65406的不同部分收 缩和松开而沿空肠长度行进，使其显现如同壁65406的收缩部分65408沿空 肠长度行进(即，如通过收缩部分65408在示意图65410－65430中从左向 右行进所示)。在此位置时，可摄入装置65400可以探测(例如通过使用光照器65124和传感子单元65126(图66)的探测器65122)的反射率水平与 未发生蠕动波时探测(例如当可摄入装置65400处于示意图65410或示意图 65420中所示位置时探测)的反射率水平类似。
根据受试者的种类，蠕动波可以相对可预计的规律发生。在蠕动波已经 过可摄入装置65400之后(例如如示意图65440中所示)，空肠的壁65406 可再次放松(例如如示意图65410中所示)，直到下一蠕动波开始形成。在 一些实施例中，可摄入装置65400可被构造为当其处于胃肠道内时继续搜集 反射率值数据，并可随时间推移而存储具有反射率值的数据组。这可以允许 可摄入装置65400随着蠕动波经过可摄入装置65400(例如如示意图65430 中所示)而探测每次肌肉收缩，并可使可摄入装置65400能够对发生的肌肉 收缩数量计数并确定可摄入装置65400在空肠内的当前位置。例如，可摄入 装置65400可被构造为当处于胃或十二指肠内时监测可能的肌肉收缩，并响 应于探测与蠕动波一致的肌肉收缩而可以确定可摄入装置65400已移动到空 肠。
图69是例示出可摄入装置所用的定位过程的一些方面的流程图。虽然 图69出于例示目的可结合可摄入装置65100描述，但是这不意在限制性的， 并且图69中所述定位进程65500的任一部分或全部可应用于本申请中所述 的任意装置(例如可摄入装置65100,65300和65400)，并且任意可摄入装置 可用于执行图69中所述过程的一个或多个部分。另外，图69的特征可与本 申请中所述的任何其它系统、方法或过程组合。例如，图69中的过程的一 部分可集成于图70所述的幽门转移探测进程或者按图73所述的空肠探测过 程或与所述探测进程或过程组合。
在65502处，可摄入装置(例如可摄入装置65100,65300,65400)搜集 环境光的测量值(例如通过探测器65122(图66))。例如，可摄入装置65100 可被构造为定期地测量可摄入装置65100周围的环境中的环境光的水平(例 如通过探测器65122(图66))。在一些实施例中，被测量的环境光的类型可 取决于可摄入装置65100内的探测器65122的构造。例如，如果探测器65122 被构造为探测红、绿和蓝波长的光，则可摄入装置65100可被构造为测量来 自周围环境的环境红、绿、蓝光的量。在一些实施例中，与可摄入装置65100 当处于食道、胃或胃肠道其它部分(例如食道65302、胃65306、十二指肠 65310或空肠65314(图67))内时测量到的环境光水平相比，由可摄入装置 65100在体外区域中(例如在将可摄入装置65100给送给到受试者的照明良 好的房间)和在受试者口腔中测量到的环境光的量将会更大。
在65504处，可摄入装置(例如可摄入装置65100,65300或65400)确 定(例如经由PCB 65120(图66)内的控制电路)是否已探测到可摄入装置 进入胃肠道中。例如，可摄入装置65100可被构造确定何时环境光的最近测 量值(例如在65502处搜集的测量值)指示可摄入装置已进入胃肠道。例如， 在首次可摄入装置65100在65502处搜集环境光测量值时，可摄入装置65100 可将测量值存储(例如经由PCB 65120(图66)内的存储电路实现)为体外环境光的典型水平。可摄入装置65100可被构造为然后将环境光的最近测量 值与体外环境光的典型水平比较(例如经由PCB 65120(图66)内的控制电 路)，并当环境光最近测量值显著小于体外环境光的典型水平时确定可摄入 装置65100已进入胃肠道。例如，可摄入装置65100可被构造为响应于确定 环境光的最近测量值小于或等于体外环境光的典型水平的20％，探测到其已 进入胃肠道。如果可摄入装置65100确定已探测到进入到胃肠道中(例如可 摄入装置65100已至少进入食道65302(图67))，则过程65500行进到65506。 可替代地，如果可摄入装置65100确定没有探测到进入胃肠道中(例如由于 最近测量值类似于体外环境光的典型水平)，则过程65500行进回到65502， 其中可摄入装置65100搜集进一步的测量值。例如，可摄入装置65100可被 构造为等待预定的时间量(例如5秒、10秒，等等)，并且然后从可摄入装 置65100的周围环境搜集环境光水平的另一测量值。
在65506处，可摄入装置(例如可摄入装置65100,65300,或65400)等 待从食道转移到胃(例如从食道65302到胃65306(图67))。例如，可摄入 装置65100可被构造为在已进入胃肠道之后等待预定时段之后，确定其已进 入胃(例如胃65306(图67))。例如，人类患者中典型的食道转移时间可在 15－30秒的量级。在此情况下，在65504处已探测到可摄入装置65100已进 入胃肠道之后(即，在探测到可摄入装置65100已至少到达食道65302(图 67)之后)，可摄入装置65100可被构造为在自动确定可摄入装置65100至 少已进入胃(例如胃65306(图67))之前等待一分钟、或者长于典型食道 转移时间的类似时间量(例如90秒)。
在一些实施例中，可摄入装置(例如可摄入装置65100,65300或65400) 也可基于pH或温度的测量值确定其已进入胃。例如，可摄入装置65100可 被构造为当可摄入装置的温度已增大到至少31摄氏度(即，与胃内的温度 一致)时或者当可摄入装置65100周围环境的测量的pH足够酸(即，与可 在胃内出现的胃液的酸性一致)时确定其已进入胃。
在65508处，可摄入装置(例如可摄入装置65100,65300或65400)存 储指示出可摄入装置已进入胃(例如胃306(图67))的数据。例如，当在 65506处已等待足够时间量之后，可摄入装置65100可存储指示可摄入装置 65100至少已进入胃的数据(例如存储到PCB65120(图66)的存储电路内)。 一旦可摄入装置65100至少到达胃，则过程65500行进到65510，在此，可 摄入装置65100可被构造为搜集数据以探测进入十二指肠(例如十二指肠65310(图67))。
在一些实施例中，过程65500也可以从65508到65520同时进行，其中， 可摄入装置65100可被构造为搜集数据，以探测肌肉收缩和探测进入空肠(例 如空肠65314(图67))中。在一些实施例中，可摄入装置65100可被构造 为同时在65516－65518处监测进入十二指肠中以及在65520－65524处探测 进入空肠中。这可以允许可摄入装置65100确定何时其已进入空肠(例如由 于探测肌肉收缩而确定)、甚至何时其未能首先探测到进入十二指肠(例如由于可摄入装置通过十二指肠的极快转移时间所致)。
在65510处，当在胃(例如胃65306(图67))中时，可摄入装置(例 如可摄入装置65100,65300,或65400)搜集绿和蓝光反射率水平的测量值(例 如通过使用光照器65124和传感子单元65126(图66)的探测器65122)。例 如，可摄入装置100可被构造为当在胃中时定期地搜集绿和蓝光反射率水平 的测量值。例如，可摄入装置65100可被构造为每5－15秒发出绿色光照和 蓝色光照(例如经由光照器65124(图66))，并测量形成的反射率(例如经 由探测器65122(图66))。每次可摄入装置65100搜集新的测量值组，测量 值可被添加到存储的数据组(例如存储到PCB 65120(图66)的记忆电路内)。 可摄入装置65100然后可使用此数据组确定可摄入装置65100是否仍在胃 (例如胃65306(图67))或十二指肠(例如十二指肠65310(图67))内。
在一些实施例中，可摄入装置(例如可摄入装置65100,65300或65400) 可被构造为基于产生约为绿色光谱(在495－600nm)的第一波长的光照探 测第一反射率，和基于产生约为蓝色光谱(在400－495nm)的第二波长的 光照探测第二反射率。在一些实施例中，可摄入装置可确保绿色光谱的光照 和蓝色光谱的光照具有分离至少50nm的波长。这可使可摄入装置65100能 够当探测反射率(例如经由探测器65122(图66))时在两个波长之间充分区别。应理解，分离50nm意在例示性的，而非限制性的，而且根据可摄入 装置65100内的探测器的准确性，也可使用较小的分离。
在65512处，可摄入装置(例如可摄入装置65100,65300或65400)确 定(例如使用PCB 65120(图66)内的控制电路)可摄入装置是否基于绿和 蓝(G/B)反射率水平的比率已探测到从胃(例如胃65306(图67))到十二 指肠(例如十二指肠65310(图67))的转移。例如，可摄入装置65100可 以(例如从PCB 65120(图66)的记忆电路)获取数据组，其中包含在相应 时间测量的绿光反射率与蓝光反射率的相应比率的历史数据。通常而言，与 由胃(例如胃65306(图67))反射的绿光与蓝光的比率相比，人类受试者 的十二指肠(例如十二指肠65310(图67))反射的绿光与蓝光的比率会更 高。基于此，可摄入装置65100可被构造为：提取体现最近测量结果的数据 组中的第一组比率，并将其与体现过去测量结果的数据组中的第二组比率比 较。当可摄入装置65100确定第一组比率的平均值显著大于第二组比率的平 均值(即，反射绿光与反射蓝光的比率增大)时，可摄入装置65100可确定 其已从胃(例如胃65306(图66))进入十二指肠(例如十二指肠65310(图 67))。如果可摄入装置65100探测到从胃(例如胃65306(图67))转移到 十二指肠(例如十二指肠65310(图67))，则过程65500行进到65514，其 中可摄入装置65100存储指示可摄入装置65100已进入十二指肠(例如十二 指肠65310(图67))的数据。可替代地，如果可摄入装置确定可摄入装置 尚未从胃(例如胃65306(图67))转移到十二指肠(例如十二指肠65310 (图67))，则过程65500行进回到65510以当仍处于胃(例如胃65306(图 67))中时搜集更多的绿和蓝光反射率水平的测量值。用于使用绿和蓝光反 射率测量值监测胃和十二指肠之间转移的示例性进程参照图70更详细描述。
在一些实施例中，在第一次可摄入装置65100探测到从胃(例如胃65306 (图67))转移到十二指肠(例如十二指肠65310(图67))时，可摄入装置 65100可被构造为提取第二组数据(例如在胃65306(图67)中时先前记录 的数据组)的平均值，并将其存储为胃(例如胃65306(图67))内探测到 的绿光与蓝光的典型比率(例如存储到PCB 65120(图67)的记忆电路内)。 此存储的信息可在此后由可摄入装置65100使用以确定何时可摄入装置 65100由于逆向幽门转移而从十二指肠(例如十二指肠65310(图67))再次 进入胃(例如胃65306(图67))。
在65514处，可摄入装置(例如可摄入装置65100,65300或65400)存 储指示出可摄入装置已进入十二指肠(例如十二指肠65310(图67))中的 数据。例如，可摄入装置65100可将标志存储到本地记忆体(例如PCB 65120 的记忆电路)内，指示出可摄入装置65100当前处于十二指肠中。在一些实 施例中，可摄入装置65100也可存储时间戳，指示出可摄入装置65100进入 十二指肠时的时间。一旦可摄入装置65100到达十二指肠，则过程65500行 进到65520，其中，可摄入装置65100可被构造为搜集数据以探测肌肉收缩 和探测进入空肠(例如空肠65314(图67))中。过程65500也从65514行 进到65516，其中，可摄入装置65100可被构造为搜集额外数据以探测从十 二指肠(例如十二指肠65310(图67))再次进入胃(例如胃65306(图67)) 中。
在65516处，可摄入装置(例如可摄入装置65100,65300或65400)当 在十二指肠(例如十二指肠65310(图67))中时搜集绿和蓝光反射率水平 的测量值(例如经由传感子单元65126(图66))。例如，可摄入装置65100 可被构造为当在十二指肠中时定期地搜集绿和蓝光反射率水平的测量值(例 如经由传感子单元65126(图66))，类似于当在胃中时在65510处实现的测 量值。例如，可摄入装置65100可被构造为每5至15秒发出绿色光照和蓝色光照(例如经由光照器65124(图66))，并测量形成的反射率(例如经由 探测器65122(图66))。每次可摄入装置65100搜集新的测量值组时，测量 值可被添加到存储的数据组(例如存储到PCB 65120(图66)的记忆电路内)。 可摄入装置65100然后可使用此数据组确定可摄入装置65100是否仍处于十 二指肠(例如十二指肠65310(图67))内或者可摄入装置65100是否已转 移回到胃(例如胃65306(图67))中。
在65518处，可摄入装置(例如可摄入装置65100,65300或65400)基 于测量的绿光反射率水平与测量的蓝光反射率水平的比率确定从十二指肠 (例如十二指肠65310(图67))到胃(例如胃65306(图67))的转移。在 一些实施例中，可摄入装置65100可比较由可摄入装置65100最近搜集的测 量的绿光反射率水平与测量的蓝光反射率水平的比率(例如在65516搜集的 测量值)，并确定测量的绿光反射率水平与测量的蓝光反射率水平的比率是否类似于胃(例如胃65306(图67))中所见测量的绿光反射率水平与测量 的蓝光反射率水平的平均比率。例如，可摄入装置65100可以(例如从PCB 65120(图66)的记忆电路)取回指示出胃中所见测量的绿光反射率水平与 测量的蓝光反射率水平的平均比率的数据，并当测量的绿光反射率水平与测 量的蓝光反射率水平的最近测量比率充分类似于胃中的平均水平(例如处于 胃中所见的测量的绿光反射率水平与测量的蓝光反射率水平的平均比率的 20％范围内，或处于任何其它适合阈值水平内)时，确定可摄入装置65100 已转移回到胃。如果可摄入装置探测到从十二指肠(例如十二指肠65310(图 67))转移到胃(例如胃65306(图67))，则过程65500行进到65508以存 储指示出可摄入装置已进入胃(例如胃65306(图67))的数据，并且继续 监测进一步的转移。可替代地，如果可摄入装置没有探测到从十二指肠(例 如十二指肠65310(图67))转移到胃(例如胃65306(图67))，则过程65500 行进到65516以当在十二指肠(例如十二指肠65310(图67))中时搜集额 外的绿和蓝光反射率水平测量值，其可用于连续监测可能的回到胃中的转移。 用于使用绿和蓝光反射率测量值监测在胃与十二指肠之间的转移的示例性 进程参照图70更详细论述。
在65520处，可摄入装置(例如可摄入装置65100,65300或65400)当 在十二指肠(例如十二指肠65310(图67))中时搜集反射率水平的周期性 测量值(例如经由传感子单元65126(图66))。在一些实施例中，可摄入装 置(例如可摄入装置65100,65300或65400)也可以当在胃中时搜集类似的 周期性测量值。在一些实施例中，这些周期性测量值可以使可摄入装置65100 能够探测肌肉收缩(例如由于参照图68所述的蠕动波的肌肉收缩)，其可指示出进入到空肠(例如空肠65314(图67))中。可摄入装置65100可被构 造为使用任何适合波长的光照(例如通过使用光照器65124产生光照并使用 探测器65122(图66)探测形成的反射率)或波长组合的光照搜集周期性测 量值。例如，在一些实施例中，可摄入装置65100可被构造为产生红、绿和 蓝光照，存储指示红、绿和蓝光照的分离数据组，并分别分析每个数据组以 在记录数据中搜寻指示出探测到肌肉收缩的频率分量。在一些实施例中，由 可摄入装置65100在65520搜集的测量值可以足够快以探测受试者中的蠕动 波。例如，在健康的人类受试者中，蠕动波可按约0.05Hz至0.33Hz的速 率发生。因此，可摄入装置65400可以被构造为产生光照并每2.5秒至少一 次(即，探测0.2Hz的信号的可能的最小速率)并且优选地以更高速率(例 如每0.5秒一次或更快)测量形成的反射率，并将指示形成的反射率的值存 储到数据组中(例如在PCB 65120(图66)的记忆电路内)。当搜集额外数 据之后(例如当搜集一个新的数据点或预定数量的新数据点之后)，过程 65500行进到65522，在65522处可摄入装置65100确定是否已探测到肌肉 收缩。
在65522处，可摄入装置(例如可摄入装置65100,65300或65400)基 于反射率水平的测量值(例如由传感子单元65126(图66)所搜集)确定可 摄入装置是否探测到肌肉收缩(例如经由PCB 65120(图66)内的控制电路)。 例如，可摄入装置65100可以获取存储为在65520进行的测量值结果的固定 量的数据(例如从PCB 65120(图66)内的记忆电路中取回上一分钟的数据)。 可摄入装置65100然后可将获取的数据转变为频率域，并在将与蠕动波一致 的频率范围内搜寻峰值。例如，在健康的人类受试者中，蠕动波可以约0.05 Hz至0.33Hz的速率发生，并且可摄入装置65100可被构造为高于阈值的在 0.05Hz至0.33Hz之间的数据的频率域表现中搜寻峰值。如果可摄入装置 65100基于反射率水平探测到收缩(例如基于探测到在0.05Hz至0.33Hz之 间的数据的频率域表现中探测到峰值)，则过程65500行进到65524以存储 指示出所述装置已进入空肠的数据。可替代地，如果可摄入装置65100没有 探测到肌肉收缩，则过程65500行进到65520以当在十二指肠(例如十二指 肠65310(图67))中时搜集反射率水平的周期性测量值。在一些实施例中， 可摄入装置(例如可摄入装置65100,65300或65400)可存储指示探测到肌 肉收缩的数据(例如存储到PCB 65120(图66)的记忆电路内)，并且直到 已探测到足够数量的肌肉收缩，过程65500才从65522进行到65524。
在65524处，可摄入装置(例如可摄入装置65100,65300或65400)存 储指示出所述装置已进入空肠(例如空肠65314(图67))的数据(例如到 PCB 65120(图66)的记忆电路内)。例如，响应于在65522处探测到肌肉 收缩已发生，可摄入装置65100可确定其已进入空肠65314，而不再处于十 二指肠(例如十二指肠65310(图67))或者胃(例如胃65306(图67))内。 在一些实施例中，可摄入装置65100可当在空肠中时继续测量肌肉收缩，并 且可存储指示出肌肉收缩随时间推移的频率、数量或者强度的数据(例如到 PCB 65120(图66)的记忆电路内)。在一些实施例中，可摄入装置65100 也可被构造为监测一次或多次转移。这样的转移可包括从空肠到回肠的转移， 从回肠到盲肠的回盲肠转移，从盲肠到结肠的转移，或者探测从身体的离开 (例如通过测量反射率、温度或环境光水平)。
在一些实施例中，可摄入装置(例如可摄入装置65100,65300或65400) 也可在已探测到进入十二指肠(例如十二指肠65310(图67))之后已经过 预定时间量之后确定其已进入空肠(例如空肠65314(图67))。例如，除非 发生从十二指肠(例如十二指肠65310(图67))回到胃(例如胃65306(图 67))的逆向幽门转移，否则可摄入装置从健康人类受试者中的十二指肠达 到空肠的典型转移时间少于三分钟。在一些实施例中，可摄入装置(例如可摄入装置65100,65300或65400)可因而被构造为当在十二指肠内经过至少 三分钟之后自动确定其已进入空肠。这种确定可独立于基于测量的肌肉收缩 所进行的确定(例如在65522进行的确定)而进行，并且在一些实施例中， 可摄入装置65100可响应于探测到肌肉收缩或者从已进入十二指肠(例如， 如通过在65514处存储指示出可摄入装置进入十二指肠的时间的数据而确定) 起经过三分钟之后而确定其已进入空肠。
为例示目的，过程65500的65512－65518描述可摄入装置(例如可摄 入装置65100,65300或65400)测量绿光反射率和蓝光反射率，计算两种反 射率的比率，并使用此信息确定何时可摄入装置在十二指肠与胃之间转移。 然而，在一些实施例中，可使用其它波长的光，而非绿光和蓝光，只要所选 光的波长在胃和十二指肠内具有不同的反射性能(例如由于胃组织和十二指 肠组织的不同的反射系数)。
应理解，本公开内容的流程图(包括图69)的步骤和描述仅为例示性的。 流程图(包括图69)的任何步骤和描述可修改、省略、重新布置和以可替代 顺序或并行地执行，两个或更多个步骤可组合，或者可增加任意额外的步骤， 而不背离本公开内容的范围。例如，可摄入装置65100可并行地计算多个数 据组的平均值和标准偏差以加速总计算时间。作为另一示例，可摄入装置 65100可搜集数据周期性测量值和探测可能的肌肉收缩(例如在65520－ 65522处)，而同时搜集绿和蓝光反射率水平以确定往来于胃和十二指肠的转 移(例如在65510－65518)。另外，应注意，图69的步骤和描述可与本申请 中所述任何其它系统、装置或方法(包括过程65600(图70)和65900(图 73))组合，并且在本申请中所述的任何可摄入装置或系统(例如可摄入装 置65100,65300或65400)可用于执行图69中的一个或多个步骤。
图70是根据本公开的一些实施例的流程图，例示出用于探测从胃到十 二指肠以及从十二指肠回到胃的转移的过程的一些方面，可在确定可摄入装 置当其转移通过胃肠(GI)道时的位置时使用。在一些实施例中，过程65600 可以在可摄入装置首先探测到其已进入胃时开始，并且只要可摄入装置确定 其处于胃或十二指肠内将继续。在一些实施例中，过程65600可以仅当可摄 入装置确定其已进入空肠时被终止，或者以其它方式进行通过十二指肠和胃。 虽然图70为例示目的可结合可摄入装置65100描述，但是这并非限制性的， 并且图70中所述的十二指肠探测过程65600的任一部分或全部可应用于本 申请中所述的任意装置(例如可摄入装置65100,65300或65400)，并且任意 可摄入装置可用于执行图70中所述过程的一个或多个部分。另外，图70的 特征可与本申请中所述的任何其它系统、方法或过程组合。例如，通过图70 中的过程所述的过程的一部分可集成于参照图69所述的过程65500中。
在65602处，可摄入装置(例如可摄入装置65100,65300或65400)取 回数据组(例如从PCB 65120(图66)内的记忆电路取回)，其中具有随时 间推移的测量的绿光反射率水平与测量的蓝光反射率水平的比率。例如，可 摄入装置65100可从PCB 65120取回数据组，该数据组包含最近记录的测量 的绿光反射率水平与测量的蓝光反射率水平的比率(例如，如在过程65500 (图69)的65510或65516处记录的)。在一些实施例中，已取回的数据组 可包括随时间推移的测量的绿光反射率水平与测量的蓝光反射率水平的比 率。测量的绿光反射率水平与测量的蓝光反射率水平的比率的数据组的示例 性线图参照图71和图72进一步论述。
在65604处，可摄入装置(例如可摄入装置65100,65300或65400)包 括在数据组中的测量的绿光反射率水平与测量的蓝光反射率水平的比率的 新测量值(例如通过传感子单元65126(图66)进行)。例如，可摄入装置 65100可被构造为：通过发出绿色和蓝色光照(例如经由光照器65124(图 66))而偶尔记录新数据，探测由于绿色和蓝色光照而接收的反射率的量(例 如通过探测器65122(图66)实现)，并(例如在PCB 65120(图66)的记 忆电路中)存储指示出所接收反射率的量的数据。可摄入装置65100可以被 构造为每5－15秒、或以任意其它方便的时间间隔记录新数据。为了例示目 的，可摄入装置65100被描述为存储和取回测量的绿光反射率水平与测量的 蓝光反射率水平的比率(例如，如果在给定时间探测的绿光反射率的量等于 探测的蓝光反射率的量，则在所述给定时间绿和蓝光反射率的比率将为 “1.0”)；然而应理解，绿光反射率数据和蓝光反射率数据可以分别存储到可 摄入装置65100的记忆体内(例如，在PCB 65120(图66)的记忆电路中存 储为两个分立的数据组)。
在65606处，可摄入装置(例如可摄入装置65100,65300或65400)通 过将第一滑动窗过滤器施加于数据组而取回第一子组的最近数据。例如，可 摄入装置65100可使用滑动窗过滤器在数据组内获取预定量的最近数据，其 可包括在65604处获取的测量的绿光反射率水平与测量的蓝光反射率水平的 比率的任何新值。例如，可摄入装置可被构造为在来自数据组的10至40个 数据点之间选择，或者，可摄入装置65100可被构造为在15秒数据至5分钟数据之间选择预定的数据值范围。在一些实施例中，根据记录测量值的频 繁程度和合宜的具体应用可选择其它数据范围。例如，可在滑动窗中选择任 意适合量的数据，条件是足以探测到第二滑动窗中所选择数据(例如在65614 处选择的第二子组数据)之间的统计学上的显著差别。
在一些实施例中，可摄入装置(例如可摄入装置65100,65300或65400) 也可被构造为从数据组中去除异常点或者消除数组中的不需要的噪点。例如， 可摄入装置65100可通过将窗过滤器施加于数据组首先获取原始组的值而选 择第一子组数据或任何其它子组数据(例如选择特定数据范围包括其中)。 可摄入装置65100然后可以被构造为识别原始组的值中的异常点；例如，通 过识别大于偏离原始组值平均值或任意其它适合阈值的3个标准偏差的数据 点。可摄入装置65100然后可以通过从原始组值中去除异常点而确定子组数据。这可使可摄入装置65100能够在确定是否其位于胃或十二指肠内时避免 非真信息。
在65608处，可摄入装置(例如可摄入装置65100,65300或65400)确 定是否最近探测的位置是十二指肠(例如十二指肠65310(图67))。在一些 实施例中，可摄入装置65100可存储数据标志(例如存储到PCB 65120(图 66)的记忆电路内)，其指示出可摄入装置65100探测到其自身处于胃肠道 内的最近部分。例如，每次可摄入装置65100探测到进入到胃(例如由于在 65610处进行的决定而探测到进入胃65306(图67)中)，标志被存储到记忆 体中(例如作为在65612处的存储数据的一部分)而指示出可摄入装置65100 处于胃中。如果可摄入装置65100随后探测到进入十二指肠中(例如由于在 65624处进行的决定而探测到进入十二指肠65310(图67)中)，则另一不同 的标志存储到记忆体中(例如作为在65624处的存储数据的一部分)而指示 出可摄入装置65100处于十二指肠中。在此情况下，可摄入装置65100可在 65608处取回最近存储的标志，并确定所述标志是否指示出可摄入装置65100最近处于十二指肠内。如果可摄入装置65100探测到其最近处于十二指肠中， 则过程65600行进到65610，其中，可摄入装置将测量的绿光反射率水平与 测量的蓝光反射率水平的比率的最近测量值(例如包括在65606处进行的最 近测量值的测量值)与在胃内测量到的典型比率比较，并使用此信息确定是 否已经发生从十二指肠回到胃的逆向幽门转移。可替代地，如果可摄入装置 65100探测到其最近未处于十二指肠中(例如而是由于其处于胃中)，则过程65600行进到65614，其中可摄入装置将测量的绿光反射率水平与测量的蓝 光反射率水平的比率的最近测量值(例如包括在65606处进行的最近测量值 的测量值)与过去测量值比较，并使用此信息确定是否已经发生从胃到十二 指肠的幽门转移。
当可摄入装置确定其最近处于十二指肠中时，过程65600从65608行进 到65610。在65610处，可摄入装置(例如可摄入装置65100,65300或65400) (例如经由PCB 65120(图66)内的控制电路)确定当前G/B信号是否类 似于记录的胃中的平均G/B信号。例如，可摄入装置65100可以被构造为(例 如在PCB 65120(图66)的记忆电路内)具有先前存储的数据，其指示在胃 中测量到的测量的绿光反射率水平与测量的蓝光反射率水平的平均比率。可摄入装置65100然后可以取回指示在胃中的测量的绿光反射率水平与测量的 蓝光反射率水平的平均比率的该存储数据，并将其与最近测量值比较，以确 定可摄入装置65100是否已从十二指肠返回到胃。例如，可摄入装置65100 可以确定最近第一子组数据的平均值(即，测量的绿光反射率水平与测量的 蓝光反射率水平的最近测量的比率的平均值)是否小于在胃内的测量的绿光 反射率水平与测量的蓝光反射率水平的平均比率，或者小于胃内测量的平均 比率加上胃内测量的比率的标准偏差的预定倍。例如，如果在胃中的测量的绿光反射率水平与测量的蓝光反射率水平的平均比率是“1”且标准偏差是 “0.2”，则可摄入装置100可确定第一子组数据的平均值是否小于“1.0+ k*0.2”，其中k是0至5之间的数。应理解，在一些实施例中，可摄入装置 65100可被构造为使用不同阈值水平确定最近第一子组数据的平均值充分是 否相似于在胃内的测量的绿光反射率水平与测量的蓝光反射率水平的平均 比率。响应于确定测量的绿光反射率水平与测量的蓝光反射率水平的最近比率相似于胃中所见的测量的绿光和蓝光反射率水平的平均比率，过程65600 行进到65612，其中，可摄入装置65100存储数据，该数据指示可摄入装置 65100已从十二指肠再次进入胃。可替代地，响应于确定测量的绿光和蓝光 反射率水平的最近比率充分不同于胃中所见的测量的绿光和蓝光反射率水 平的平均比率，可摄入装置65100直接行进到65604，并且在正在进行的基 础上继续获取新数据。
在65612处，可摄入装置(例如可摄入装置65100,65300或65400)存 储数据，该数据指示出探测到从十二指肠到胃的逆向幽门转移。例如，可摄 入装置65100可以(例如在PCB 65120(图66)的记忆电路内)存储数据标 志，该数据标志指示出可摄入装置65100最近探测到自身处于胃肠道的胃部 分(例如胃65306(图67))内。在一些实施例中，可摄入装置65100也可 (例如在PCB 65120(图66)的记忆电路内)存储数据，该数据指示出可摄 入装置65100探测到从十二指肠到胃的逆向幽门转移的时间。此信息可由可 摄入装置65100在65608处使用，并且结果过程65600可从65608行进到 65614，而非从65618行进到65610。在可摄入装置65100存储指示探测到从 十二指肠到胃的逆向幽门转移的数据之后，过程65600行进到65604，在 65604处，可摄入装置65100继续搜集额外测量值，并继续监测胃与十二指 肠之间的进一步转移。
当可摄入装置确定其最近未在十二指肠中时(例如而是由于最近在胃 中)，过程65600从65608行进到65614。在65614处，可摄入装置(例如可 摄入装置65100,65300或65400)通过将第二滑动窗过滤器施加于数据组而 取回先前的第二子组数据。例如，可摄入装置65100可使用滑动窗过滤器获 取来自过去时间范围的预定量的较旧数据，过去时间范围可以与用于选择在 65606处搜集的第一子组数据的最近时间范围分开预定时段。在一些实施例 中，任意适量的数据可通过第一和第二窗过滤器选择，并且第一和第二窗过 滤器可分开任意适合的预定时间量。例如，在一些实施例中，第一窗过滤器 和第二窗过滤器可以各自被构造为从数据组选择预定范围的数据值，所述预 定范围在15秒数据至5分钟数据之间。在一些实施例中，最近测量值和过 去测量值然后可以分开预定时段，该预定时段在数据值的预定范围的1至5 倍之间。例如，可摄入装置65100可将第一子组数据和第二子组数据选择为 各自为从数据组中选择的1分钟数据(即，选择为具有1分钟的预定范围)， 并且第一子组数据和第二子组数据从分隔至少2分钟的记录测量值选择(即， 预定时段为2分钟，其是用于使用窗过滤器选择子组数据的范围的两倍)。 作为另一示例，可摄入装置100可选择第一子组数据和第二子组数据为各自 从数据组中选择的5分钟数据(即，选择为具有5分钟的预定范围)，并且 第一子组数据和第二子组数据从分隔至少10分钟的记录测量值中选择(即， 预定时段为2分钟，其是用于使用窗过滤器选择子组数据的范围的两倍)。
在一些实施例中，如果可摄入装置65100最近从十二指肠转移到胃(例 如通过检查在65612处存储到可摄入装置65100内的最近数据而确定)，当 可摄入装置65100已知处于胃内时，可摄入装置65100可以在65614处从时 间帧中选择第二子组数据。在一些实施例中，可摄入装置65100可以可替代 地对于胃内的绿光反射率和蓝光反射率的比率选择先前记录的平均值和标 准偏差(例如，如先前在65620处存储在PCB 65120的记忆电路内的在胃内 记录的数据的典型平均值和标准偏差)替代第二子组数据。在此情况下，当 在65616处进行确定时，可摄入装置65100可简单地使用先前记录的平均值 和先前记录的标准偏差，而非耗费资源计算第二子组的平均值和标准偏差。
在65616处，可摄入装置(例如可摄入装置65100,65300或65400)确 定是否第二子组的平均值与第一子组的平均值之差大于第一子组标准偏差 的预定倍数。例如，可摄入装置65100可以计算第一子组最近数据的平均值 与第二子组过去数据的平均值之差，并确定该差是否大于第二子组过去数据 的标准偏差的3倍。在一些实施例中，应理解，可以使用任何方便的阈值水 平，而非标准偏差的3倍，例如为标准偏差的1至5倍之间的任意值。而且，在一些实施例中，可摄入装置可以可替代地基于第二子组而非第一子组的标 准偏差而设定阈值水平。响应于确定第一子组的平均值与第二子组的平均值 之差大于第二子组的标准偏差的预定倍数，过程65600行进到65618。否则， 过程65600行进回到65604，其中，可摄入装置65604继续搜集新数据，用 于监测在胃(例如胃65306(图67))与十二指肠(例如十二指肠65310(图 67))之间的转移。
在65618处，可摄入装置(例如可摄入装置65100,65300或65400)(例 如经由PCB65120(图66)内的控制电路)确定在65616处所进行的确定是 否是第一子组最近数据的平均值与第二子组过去数据的平均值之差首次被 计算为大于第二子组的标准偏差。如果可摄入装置确定这是第一子组的平均 值与第二子组的平均值之差首次被计算为大于第二子组的标准偏差，则过程 65600行进到65620以存储过去的第二子组数据的平均值存储作为胃中的平 均G/B信号。可替代地，如果可摄入装置确定在65616处做出的立刻进行的 确定不是第一子组最近数据的平均值与第二子组过去数据的平均值之差首 次被计算为大于第二子组的标准偏差，则过程65600直接行进到65622。
在65620处，可摄入装置(例如可摄入装置65100,65300或65400)存 储第二子组的平均值作为胃中的平均G/B信号。例如，可摄入装置65100可 以被构造为存储过去的第二子组数据的平均值(例如存储到PCB 65120(图66)的记忆电路内)作为胃中测量到的测量的绿光反射率水平与测量的蓝光 反射率水平的平均比率。在一些实施例中，可摄入装置65100也可存储过去 的第二子组数据的标准偏差作为在胃内探测到的测量的绿光反射率水平与测量的蓝光反射率水平的比率的典型标准偏差。这种存储信息可由可摄入装 置在此后使用(例如在65610处)以与未来数据比较，这可使可摄入装置能 够探测从十二指肠(例如十二指肠65310(图67))回到胃(例如胃65306 (图67))的逆向幽门转移，并可通常用于替代从胃中搜集的其它实验数据 (例如替代在65616处的第二子组数据)。在存储第二子组的平均值作为胃 中的平均G/B信号之后，过程65600行进到65622。
在65622处，可摄入装置(例如可摄入装置65100,65300或65400)确 定第一子组最近数据的平均值与第二子组过去数据的平均值之差是否大于 预定阈值M。在一些实施例中，预定阈值M将足够大以确保第一子组的平 均值显著大于第二子组的平均值，并且可以使可摄入装置65100能够确保其 探测到实际转移到十二指肠。当由于过去的第二子组数据的标准偏差异常小 而使得在65616处进行的确定可能不可靠时，这可以特别有利。例如，预定 阈值M的典型值可以在0.1至0.5的量级。如果可摄入装置65100确定第一 子组最近数据与的第二子组过去数据的平均值之差大于预定阈值，则过程 65600行进到65624以存储数据，该数据指示探测到从胃到十二指肠(例如 从胃65306到十二指肠65310(图67))的幽门转移。可替代地，如果可摄 入装置确定第一子组与第二子组的平均值的比率小于或等于预定阈值M(即， 确定未发生到十二指肠的转移)，则过程65600直接行进到65604，其中可摄入装置65100继续进行新的测量并监测胃与十二指肠之间的可能转移。
在一些实施例中，替代使用第一子组最近数据的平均值与第二子组过去 数据的平均值之差，可摄入装置(例如可摄入装置65100,65300或65400) 确定第一子组最近数据的平均值与第二子组过去数据的平均值的比率是否 大于预定阈值“M”。在一些实施例中，预定阈值“M”将足够大，以确保第 一子组的平均值显著大于第二子组的平均值，并且可以使可摄入装置65100 能够确保其探测到实际转移到十二指肠。当由于过去的第二子组数据的标准 偏差异常小而使得在65616处进行的确定可能不可靠时，这可特别有利。例 如，预定阈值“M”的典型值可在1.2至2.0的量级。应理解，任何方便类 型的阈值或者计算可用于确定第一子组数据和第二子组数据是否均在统计 学上彼此区别，而且根据总体平均值也彼此显著不同。
在65624处，可摄入装置(例如可摄入装置65100,65300或65400)存 储数据，该数据指示探测到从胃到十二指肠的幽门转移。例如，可摄入装置 65100可存储数据标志(例如在PCB 65120(图66)的记忆电路内)，该数 据标志指示可摄入装置65100最近探测到自身处于胃肠道的十二指肠部分 (例如十二指肠65310(图67))内。在一些实施例中，可摄入装置65100 也可存储数据(例如在PCB 65120(图66)的记忆电路内)，该数据指示可 摄入装置65100探测到从胃到十二指肠的幽门转移的时间。此信息可由可摄 入装置65100在65608处使用，并且结果，过程65600可以从65608行进到 65610，而非从65618行进到65614。在可摄入装置65100存储指示出探测到 从胃到十二指肠的幽门转移的数据之后，过程65600行进到65604，其中， 可摄入装置65100继续搜集额外测量值，并继续监测胃与十二指肠之间的进 一步转移。
应理解，本公开内容的流程图(包括图70)的步骤和描述仅为例示性的。 流程图(包括图70)的任何步骤和描述可修改、省略、重新布置和以可替代 顺序或并行地执行，两个或更多个步骤可组合，或者可增加任意额外的步骤， 而不背离本公开内容的范围。例如，可摄入装置65100可并行地计算多个数 据组的平均值和标准偏差以加速总计算时间。另外，应注意，图70的步骤 和描述可与本申请中所述任何其它系统、装置或方法组合，并且在本申请中 所述的任何可摄入装置或系统可用于执行图70中的一个或多个步骤。例如， 过程65600的一部分可被包含到过程65500(图69)的65508－65516中， 并且可以为用于确定可摄入装置的位置的更通常过程的一部分。作为另一示 例，探测到的蓝和绿光的比率(例如，在65604处测量到并添加到数据组) 可以甚至在胃或十二指肠外继续，并且在可摄入装置在胃肠道中的整个转移 过程，相似信息可由可摄入装置记录。测量的绿光和蓝光反射率水平的比率 的数据组的示例性线图可通过胃肠道搜集，在下文中参照图71和图72进一 步论述。
图71是根据本公开的一些实施例的线图，例示出在可摄入装置(例如 可摄入装置65100,65300或65400)的示例性操作过程中收集的数据，其可 在当可摄入装置转移通过胃肠(GI)道时确定可摄入装置的位置时使用。
虽然图71出于例示目的可结合可摄入装置65100描述，但是这并非意 在限制性的，并且线图65700和数据组65702可为本申请中所述任意装置搜 集的典型数据。线图65700图示出随时间的测量的绿光反射率水平与测量的 蓝光反射率水平的比率。例如，可摄入装置65100通过以下方式计算数据组 65702中的每个点的值：在给定时间发出绿色和蓝色光照(例如经由光照器 65124(图66))，测量形成的绿色和蓝色反射率(例如经由探测器65122(图 66))，计算形成的反射率的比率，以及将所述比率与指示反射率被搜集时间的时间戳一起存储到数据组中。
在65704处，在可摄入装置65100开始操作后不久，可摄入装置65100 确定其至少已到达胃(例如，由于作出与结合过程65500(图69)中的65506 所述确定相似的确定)。可摄入装置65100继续搜集绿光和蓝光反射率水平 的额外的测量值，并且在65706处，可摄入装置65100确定已发生从胃到十 二指肠的幽门转移(例如，由于作出与结合过程65600(图70)的65616－ 65624所述确定相似的确定)。显而易见的，数据组65702中的值在65706 附近突然上跳，这指示出十二指肠中典型的测量的绿光反射率水平与测量的 蓝光反射率水平的更高比率。
数据组65702的其余部分图示出穿过胃肠道其余部分测量的绿光反射率 水平与测量的蓝光反射率水平的比率。在65708处，可摄入装置65100已到 达空肠(例如，如通过肌肉收缩的测量所确定，如参照图73所述)，并且通 过65710，可摄入装置65100已到达盲肠。应理解，在一些实施例中，数据 组65702的整体特性和外观，在小肠(即，十二指肠、空肠和回肠)相比于 盲肠内发生变化。在空肠和回肠内，在测量的绿光反射率水平与测量的蓝光反射率水平的比率中典型地可以存在宽的变化，导致具有高标准偏差的相对 较多噪声数据。比较而言，在盲肠内，可摄入装置65100可测量测量的绿光 反射率水平与测量的蓝光反射率水平的相对稳定的比率。在一些实施例中， 可摄入装置65100可被构造为基于这些不同而确定从小肠到盲肠的转移。例 如，可摄入装置65100可将最近的数据窗与过去的数据窗比较，并响应于确 定最近数据窗中的比率的标准偏差显著小于过去数据窗中的比率的标准偏 差而探测出转移到盲肠。
图72是根据本公开的一些实施例的另一线图，例示出在可摄入装置的 示例性操作过程中收集的数据，其可在当可摄入装置转移通过胃肠(GI)道 时确定可摄入装置的位置时使用。与图71相似，图72出于例示目的可结合 可摄入装置65100描述。然而，这并非意在限制性的，并且图线65800和数 据组65802可为本申请中所述任意装置搜集的典型数据。
在65804处，在可摄入装置65100开始操作后不久，可摄入装置65100 确定其至少已到达胃(例如，由于作出与结合过程500(图69)中65506所 述确定相似的确定)。可摄入装置65100继续搜集绿光和蓝光反射率水平的 额外的测量值(例如经由传感子单元65126(图66))，并且在65806处，可 摄入装置65100确定已发生从胃到十二指肠的幽门转移(例如，由于作出与 结合过程65600(图70)的65616－65624所述确定相似的确定)。显而易见 的，数据组65802中的值在65806附近突然上跳，这指示在在此后不久的下 落之前，十二指肠中典型的测量的绿光反射率水平与测量的蓝光反射率水平 的更高比率。由于数据组65802中的值减小，因而可摄入装置65100确定在 65808处已发生从十二指肠返回到胃的逆向幽门转移(例如，由于作出与结 合过程65600(图70)的65610－65612所述确定类似的确定)。在65810处， 由于数据组65802中的值再次增大，因而可摄入装置65100确定已发生从胃 到十二指肠的另一幽门转移，且此后不久，可摄入装置65100向上行进到空 肠、回肠和盲肠。
数据组65802的其余部分图示出穿过胃肠道的其余部分测量的绿光反射 率水平与测量的蓝光反射率水平的比率。显而易见的，在65812处，可摄入 装置到达回肠与盲肠之间的转移部位。如在上文中结合图71所述，转移到 盲肠以随时间推移的测量的绿光反射率与测量的蓝光反射率的比率中的减 小的标准偏差被标记，并且可摄入装置65100可被构造为：基于确定从空肠 或回肠取得的最近测量值组的标准偏差显著小于过去测量值的标准偏差而 探测出转移到盲肠。
图73是根据本公开的一些实施例的用于探测从十二指肠到空肠的转移 的例示性步骤的流程图，其可在当可摄入装置转移通过胃肠(GI)道时确定 可摄入装置的位置时使用。虽然图73出于例示目的可结合可摄入装置65100 描述，但是这不意在限制性的，并且图73中所述过程65900的部分或全部 可应用于本申请中所述的任意装置(例如可摄入装置65100,65300和65400)， 并且这些可摄入装置中的任意装置可用于执行图73中所述过程的一个或多 个部分。另外，图73的特征可以与本申请中所述任意其它系统、方法或过 程组合。例如，图73中的过程所述的部分过程可集成于图69中所述定位过 程中(例如作为过程65500(图69)的部分65520－65524)。在一些实施例 中，可摄入装置65100当在十二指肠中时或响应于探测到进入十二指肠而执 行过程65900。在其它实施例中，可摄入装置65100可在胃中时或响应于探 测到进入胃肠道中而执行过程65900。还可理解的是，过程65900可与本公 开内容中所述任意其它过程(例如过程65600(图70))并行执行，这可使 可摄入装置65100能够探测到进入胃肠道各个部分中，而不必探测进入胃肠 道的在前部分中。
为了例示目的，图73可按照可摄入装置65100论述，其基于由单个传 感子单元(例如传感子单元65126(图66))以单波长产生的单组反射率水 平生成并且进行确定。然而，应理解，可摄入装置65100可通过沿可摄入装 置的周边定位多个不同传感子单元(例如位于可摄入装置65100(图65)的 窗65114之后不同位置的多个传感子单元)产生多个波长的光照，并且形成 的反射率的每个均可存储为分立的数据组。另外，这些组反射率水平组中的每组可用于通过运行多版本的过程65900而探测肌肉收缩，其中每一组处理 与从不同波长测量值或者由不同传感子单元进行的测量值获取的数据组对 应的不同组反射率的数据。
在65902处，可摄入装置(例如可摄入装置65100,65300或65400)取 回反射率水平组。例如，可摄入装置65100可从记忆体(例如从PCB 65120 (图66)的记忆电路)取回先前记录的反射率水平的数据组。每个反射率水 平可对应于从通过可摄入装置65100(例如经由光照器65124(图66))产生 的光照由可摄入装置65100先前探测(例如经由探测器65122(图66))的 反射率，并可体现指示以给定反射率探测到的光量的值。然而，应理解，可 使用任意适合频率的光，例如红外、可见、或紫外光谱的光。在一些实施例 中，反射率水平可对应于先前由可摄入装置65100以周期性时间间隔探测到 的反射率。
在904处，可摄入装置(例如可摄入装置65100,65300或65400)包括 在数据组中的新的反射率水平测量值。例如，可摄入装置65100可被构造为： 以规律时间间隔或者通过足以探测蠕动波的速度探测新的反射率(例如使用 传感子单元65126(图66)发出光照并探测结果反射率)。例如，可摄入装 置65100可被构造为每3秒一次(即，探测0.17Hz信号的可能最小速率) 产生光照并测量形成的反射率，并且优选地采用更高速率，快至0.1秒或甚 至更快。应理解，各次测量之间的周期性时间间隔可基于受试者物种、和待 测量蠕动波的预计频率而根据需要适配。每次可摄入装置65100在65904处 进行新的反射率水平测量时，新的数据被包括到数据组(例如存储到PCB 65120(图66)的记忆电路内的数据组)。
在65906处，可摄入装置(例如可摄入装置65100,65300或65400)通 过将滑动窗过滤器施加于数据组而获取第一子组最近数据。例如，可摄入装 置65100可从数据组取回1分钟价值的数据。如果数据组包括每秒测量到的 反射率值，则这将约为60个数据点价值的数据。可使用任何适合类型的窗 尺寸，只要窗尺寸足够大以探测到蠕动波(例如对于健康人类受试者的0.05 Hz至0.33Hz量级的波动)即可。在一些实施例中，可摄入装置65100也可清除数据，例如通过从利用滑动窗过滤器获取的第一子组数据去除异常点。
在65908处，可摄入装置(例如可摄入装置65100,65300或65400)通 过对第一子组最近数据进行插值获取第二子组最近数据。例如，可摄入装置 65100可对第一子组数据插值以产生具有足够数量的数据点(例如，每0.5 秒或更大间隔分开的数据点)的第二子组数据。在一些实施例中，这可使可 摄入装置65100还能够替换作为在65906处施加窗过滤器的一部分可能已被 去除的任何异常数据点。
在65910处，可摄入装置(例如可摄入装置65100,65300或65400)从 第二子组数据计算归一化频谱。例如，可摄入装置65100可被构造为执行快 速傅里叶变换，以将第二子组数据从时间域表现转变为频率域表现。应理解， 根据所使用的应用和子组数据的性质，可使用任意数量的适合进程(例如傅 里叶变换进程)确定第二子组数据的频谱。例如，第二子组数据的采样频率 和尺寸可事先已知，并且可摄入装置65100可被构造为在记忆体(例如PCB 65120(图66)的记忆电路)内具有归一化离散傅里叶变换(DFT)矩阵的 预先存储值、或对应于所关注的0.05Hz至0.33Hz频率分量的DFT矩阵行。 在此情况下，可摄入装置可使用DFT矩阵与数据组之间的矩阵乘法产生适 合的频谱。可通过可摄入装置获取的示例性的数据组和对应的频谱参照图74 更详细论述。
在65912处，可摄入装置(例如可摄入装置65100,65300或65400)确 定归一化频谱的至少一部分是否在00.05Hz至0.33Hz之间高于0.5Hz的阈 值。健康人类受试者中的蠕动波以0.05Hz至0.33Hz之间的速率发生，并 且经历蠕动波的可摄入装置(例如探测空肠(图68)的壁65406中的收缩的 可摄入装置65400)可在遵照相似的0.05Hz至0.33Hz频率的被探测反射率 水平的幅度中探测到正弦变化。如果可摄入装置确定归一化频谱在0.05Hz 至0.33Hz之间的部分高于0.5Hz阈值，则此测量值可与健康人类受试者中 的蠕动波一致，并且过程65900行进到65914，其中，可摄入装置65100存 储指示探测到肌肉收缩的数据。可替代地，如果可摄入装置确定归一化频谱 在0.05Hz至0.33Hz之间没有高于0.5的阈值的部分，则过程65900直接行 进到65904以进行新的测量并继续监测新的肌肉收缩。应理解，可使用不同 于0.5的阈值，并且准确的阈值可取决于可摄入装置65100使用的采样频率 和所用频谱类型。
在65914处，可摄入装置(例如可摄入装置65100,65300或65400)存 储指示探测到肌肉收缩的数据。例如，可摄入装置65100可将数据存储到记 忆体(例如PCB 65120(图66)的记忆电路)中，指示探测到肌肉收缩，并 指示探测到肌肉收缩的时间。在一些实施例中，可摄入装置65100也可监测 探测到的肌肉收缩的总数量、或者在给定时间帧中探测到的肌肉收缩数量。 在一些实施例中，探测到特定数量的肌肉收缩可与在健康人类受试者的空肠(例如空肠65314(图67))内的可摄入装置65100一致。在探测到肌肉收 缩之后，过程65900行进到65916。
在65916处，可摄入装置(例如可摄入装置65100,65300或65400)确 定肌肉收缩的总数量是否超过预定阈值数量。例如，可摄入装置65100可取 回从记忆体(例如从PCB65120(图66)的记忆电路)探测到的肌肉收缩的 总数量，并将总数量与阈值比较。在一些实施例中，阈值可为1、或者大于 1的任何数。阈值越大，则在可摄入装置65100存储指示其已进入空肠的数 据之前需要探测到的肌肉收缩越多。在实践中，将阈值设定为3或更高可防 止可摄入装置探测到假阳性(例如由于胃肠道器官的自然运动或者由于受试 者的运动)。如果收缩总数量超过预定阈值数量，则过程65900行进到65918 以存储指示探测到从十二指肠转移到空肠的数据。可替代地，如果收缩总数 量未超过预定阈值数量，则过程65900行进到65904以在数据组中包括新的 反射率水平测量值。随时间推移探测到的肌肉收缩的示例性线图参照图75 更详细论述。
在65918处，可摄入装置(例如可摄入装置65100,65300或65400)存 储指示探测到从十二指肠转移到空肠的数据。例如，可摄入装置65100可将 数据存储到记忆体(例如PCB65120(图66)的记忆电路)中，该数据指示 已到达空肠。在一些实施例中，如果可摄入装置65100被构造为当在胃中时 执行过程65900的所有或部分，则可摄入装置65100可在65918处存储指示 探测到从胃直接转移到空肠(例如由于进行使用过程65600(图70)探测幽 门转移时过快转移通过十二指肠)的数据。
在一些实施例中，可摄入装置(例如可摄入装置65100,65300或65400) 可被构造为响应于识别出可摄入装置位置改变而从可摄入装置壳体外的环 境中获取流体样本。例如，可摄入装置65100可被构造为：响应于确定可摄 入装置位于空肠(例如空肠65314(图67))内而从可摄入装置65100壳体 外的环境中获取流体样本(例如通过使用可选的开口65116和可选的旋转组 件65118(图66))。在一些实施例中，可摄入装置65100还可装备有适合的 诊断机构以基于取回的流体样本(例如小肠细菌过度生长(SIBO))而探测 特定医疗状况。
在一些实施例中，可摄入装置(例如可摄入装置65100,65300或65400) 可被构造为响应于识别出可摄入装置的位置变化而将预先储存在可摄入装 置内的可配发物质从可摄入装置递送到胃肠道中。例如，可摄入装置65100 可具有预先储存在可摄入装置65100内(例如在可选的储存子单元65118－3 (图66)上的储存室或腔内)的可配发物质，并且可摄入装置65100可被构 造为：当可摄入装置65100探测到可摄入装置65100位于空肠(例如空肠 65314(图67))内时，将物质配发到胃肠道中(例如通过使用可选的开口 65116和可选的旋转组件65118(图66))。在一些实施例中，这可使可摄入 装置65100能够将物质(例如治疗剂或药剂)递送到胃肠道内的目标位置处。
在一些实施例中，可摄入装置(例如可摄入装置65100,65300或65400) 可被构造为基于探测到的肌肉收缩总数量执行动作。例如，可摄入装置65100 可被构造为(例如从PCB 65120(图66)的记忆电路)取回指示肌肉收缩总 数量的数据，并将其与健康个体中的肌肉收缩预计数量比较。作为响应，可 摄入装置可以(例如通过使用可选的开口65116和可选的旋转组件65118(图 66))将物质配发到胃肠道中，或者可以(例如通过使用可选的开口65116 和可选的旋转组件65118(图66))从可摄入装置65100的壳体外的环境中 获取流体样本。例如，可摄入装置65100可被构造为响应于确定探测到的肌 肉收缩数量反常且显著不同于预计数量而获取样本。作为另一示例，可摄入 装置65100可被构造为响应于确定探测到的肌肉收缩与健康个体中的活动的 胃肠道一致而将物质(例如药剂)递送到胃肠道中。
应理解，本公开内容的流程图(包括图73)的步骤和描述仅为例示性的。 流程图(包括图73)的任何步骤和描述可修改、省略、重新布置、和以可替 代顺序或并行地执行，两个或更多个步骤可组合，或者可增加任意额外的步 骤，而不背离本公开内容的范围。例如，可摄入装置65100可并行地计算多 个数据组(例如多个数据组，每一个对应于不同波长的反射率或者用于探测 反射率的不同传感子单元)的平均值和标准偏差以加速总计算时间。另外， 应注意，图73的步骤和描述可与本申请中所述任何其它系统、装置或方法 组合，并且在本申请中所述的任何可摄入装置或系统可用于执行图73中的 一个或多个步骤。
图74是根据本公开的一些实施例的线图，例示出在可摄入装置的示例 性操作过程中收集的数据，其可在探测从十二指肠转移到空肠时使用。示意 图651000图示出由可摄入装置测量的反射率水平的数据组(例如参照图73 的65908论述的第二子组数据)的时间域线图651002。在一些实施例中，可 摄入装置65100可被构造为以约分开0.5秒的半正则时间间隔搜集数据点。 通过比较，示意图651050图示出由可摄入装置测量的相同的反射率水平的 数据组的频率域线图651004(例如由于在图73的65910处计算频谱的可摄 入装置65100)。在一些实施例中，可摄入装置65100可被构造为通过任意方 便手段计算频谱。
在示意图651050中，在0.05Hz至0.33Hz之间的频率范围651006可 以为可摄入装置65100搜寻以探测肌肉收缩的频率范围。如示意图651050 中所示，频率域线图651004在0.14Hz附近存在强峰，这与健康人类个体中 蠕动运动的频率一致。在此情况下，分析频率域线图651004的可摄入装置 65100可构造为确定数据与探测到的肌肉收缩一致(例如使用与过程65900 (图73)的65912相似的过程)，并可存储指示已探测到肌肉收缩的数据(例 如在PCB 65120(图66)的记忆电路中)。由于从终止于118分钟处的1分 钟窗的数据中探测到肌肉收缩，因而可摄入装置65100也可存储数据，该数 据指示出在118分钟标记处探测到肌肉收缩(即，其可指示出可摄入装置 65100在118分钟前起动并由受试者摄入)。
图75是根据本公开的一些实施例的线图，例示出由可摄入装置随时间 推移探测的肌肉收缩，其可在当可摄入装置转移通过胃肠(GI)道时确定可 摄入装置的位置时使用。在一些实施例中，可摄入装置65100可被构造为： 探测肌肉收缩，并存储指示探测到每次肌肉收缩的时间(例如作为过程65900 (图73)的部分65914)的数据。线图651100图示出随时间推移探测到的 肌肉收缩651106，其中每次肌肉收缩通过在y轴上从0到1延伸的竖直线表现。
在651102处，在10分钟标记附近，可摄入装置65100首次进入十二指 肠中(例如通过可摄入装置65100执行过程65600(图70)所确定)。此后 不久，在651108处，可摄入装置65100开始探测到快速连续的多次肌肉收 缩1106，这可指示在空肠(例如空肠65314(图67))中形成的强蠕动波。 此后，在651110附近，可摄入装置65100继续探测到间歇的肌肉收缩，这 可与可摄入装置65100处于回肠内一致。最后，在651104处，可摄入装置 65100转移出小肠并进入盲肠中。显然，与小肠的回肠部分相比，可摄入装 置65100在小肠的空肠部件中探测到更频繁的肌肉收缩，并且可摄入装置 65100在已离开小肠之后未测量到任何肌肉收缩。在一些实施例中，可摄入 装置65100可将这种信息包含到定位过程中。例如，可摄入装置65100可被 构造为响应于确定探测的肌肉收缩的频率(例如在给定10分钟的窗中测量到的肌肉收缩的数量)处于阈值数量以下而探测到从空肠转移到回肠。作为 另一示例，可摄入装置65100可被构造为响应于确定在阈值时段中未探测到 肌肉收缩而探测到从回肠转移到盲肠。应理解，这些示例意在为例示性的， 而非限制性的，并且肌肉收缩的测量可与本公开内容中所述的任何其它过程、 系统、或方法组合。
图75是用于特定实施例的流程图651200，用于确定所述装置从空肠转 移到回肠。应注意，通常，空肠比回肠更红且具有更多血管。另外，通常， 与回肠相比，空肠具有带有更多肠系膜脂肪的更厚的肠壁。在空肠与回肠之 间的这些差异预计引起在空肠中相对于回肠的光学响应差异。可选地，一个 或多个光学信号可用于研究光学响应的不同。例如，所述过程可包括监测被 反射的红光、蓝光、绿光的光学响应的变化、红光与绿光的比率、红光与蓝 光的比率、和/或绿光与蓝光的比率。在一些实施例中，在所述过程中探测到 反射的红光。
流程图651200表现出单个滑动窗处理。在步骤651210中，空肠基准信 号基于光学反射确定。典型地，从确定所述装置进入空肠起的时段中，此信 号作为平均信号(例如反射红光)。所述时段可例如从5分钟到40分钟(例 如从10分钟到30分钟、从15分钟到25分钟)。在步骤651220中，恰在步 骤651210中所用时段之后探测到的信号(例如反射红光)被归一化为步骤 651210中确定的基准信号。在步骤651230中，探测到信号(例如反射红光)。 在步骤651240中，基于单个滑动窗探测到的平均信号与信号阈值比较。步 骤651240中的信号阈值基本是步骤651210中确定的空肠基准信号的基准信 号的分数。例如，信号阈值可以是空肠基准信号的60％至90％(例如70％ 至80％)。如果平均信号超过信号阈值，则所述过程在步骤651250处确定所 述装置已进入回肠。如果平均信号未超过信号阈值，则所述过程返回到步骤 651230。
图77是用于特定实施例的流程图651200，用于使用两个滑动窗处理确 定所述装置从空肠转移到回肠。在步骤651310中，空肠基准信号基于光学 反射确定。典型地，经过从确定所述装置进入空肠起的一定时段，此信号作 为平均信号(例如反射红光)。所述时段可以例如为从5分钟到40分钟(例 如从10分钟到30分钟、从15分钟到25分钟)。在步骤651320中，恰在步 骤651310中所用时段之后探测到的信号(例如反射红光)被归一化为步骤651310中确定的基准信号。在步骤651330中，探测到信号(例如反射红光)。 在步骤651340中，基于两个滑动窗探测到的信号平均差与信号阈值比较。 在步骤651340中的信号阈值基于探测到的信号的平均差是否超过第一窗的 探测到的信号的倍数(例如从1.5倍至5倍、从2倍到4倍)。如果超过信号 阈值，则所述过程在步骤651350处确定所述装置已进入回肠。如果未超过 信号阈值，则所述过程返回到步骤651330。
图78是用于特定实施例的过程的流程图651400，用于确定所述装置从 回肠转移到盲肠。通常，所述过程涉及探测被反射光学信号(例如，红光、 蓝光、绿光、红光与绿光的比率、红光与蓝光的比率和/或绿光与蓝光的比率) 的变化。在一些实施例中，所述过程包括探测反射的红光与反射的绿光的比 率的变化，并且还包括探测反射的绿光与反射的蓝光的比率的变化。通常， 在过程651400中，继续进行关于过程65600所述滑动窗分析(第一和第二 窗)。
步骤651410包括：在探测的信号中设定第一阈值，例如，探测的红光 与探测的绿光的比率；对于探测的信号设定关于变化系数的第二阈值，例如 用于探测的绿光与探测的蓝光的比率的变化系数。第一阈值可被设定为第一 窗中平均信号(例如探测的红光与探测的绿光的比率)的分数(例如从0.5 至0.9，从0.6至0.8)，或者为两个窗中的探测信号(例如探测的红光与探测 的绿光的比率)之间的平均差的分数(例如从0.4至0.8，从0.5至0.7)。第 二阈值可被设定到0.1(例如0.05,0.02)。
步骤651420包括：探测第一和第二窗中的信号，信号待用于与第一阈 值和第二阈值比较。
步骤651430包括：将探测的信号与第一和第二阈值比较。如果对应值 不低于第一阈值或者对应值不低于第二阈值，则确定所述装置尚未离开回肠 并进入盲肠，并且所述过程返回到步骤651420。如果对应值低于第一阈值而 且对应值低于第二阈值，则确定所述装置已离开回肠并进入盲肠，并且所述 过程行进到步骤651440。
步骤651450包括：确定是否首次确定所述装置离开回肠并进入盲肠。 如果是首次确定所述装置离开回肠并进入盲肠，则所述过程行进到步骤 651460。如果不是首次所述装置已离开回肠并进入盲肠，则所述过程行进到 步骤651470。
步骤651460包括设定基准信号。在此步骤中，光学信号(例如探测的 红光与探测的绿光的比率)作为基准信号。
步骤651470包括：确定所述装置是否可能已离开盲肠并返回回肠。如 果对应的探测的信号(例如探测的红光与探测的绿光的比率)与基准信号(在 步骤651460中确定)在统计学上相当而且对应的探测的信号(例如探测的 绿光与探测的蓝光的比率)的变化系数超过第二阈值，则确定所述装置已离 开盲肠并返回回肠。如果确定所述装置可能已离开盲肠并返回回肠，则所述 过程行进到步骤651480。
步骤651480包括：继续探测相关光学信号一定时段(例如，至少1分 钟、从5分钟到15分钟)。
步骤651490包括：确定在步骤651480中所确定信号(使用在步骤651470 中所述方法)是否指示所述装置再次进入回肠。如果所述信号指示所述装置 再次进入回肠，则所述过程行进到步骤651420。如果所述信号指示所述装置 处于盲肠中，则所述过程行进到步骤651492。
步骤651492包括：继续监测相关光学信号持续一定时段(例如，至少 30分钟、至少1小时、至少2小时)。
步骤651494包括：确定在步骤651492中所确定信号(使用在步骤651470 中所述方法)是否指示所述装置再次进入回肠。如果所述信号指示出所述装 置再次进入回肠，则所述过程行进到步骤651420。如果所述信号指示所述装 置处于盲肠中，则所述过程行进到步骤651496。
在步骤651496处，所述过程确定所述装置处于盲肠中。
图79是用于特定实施例的流程图651500，其用于确定所述装置从盲肠 转移到结肠的过程。通常，所述过程涉及：探测反射的光学信号(例如，红 光、蓝光、绿光、红光与绿光的比率、红光与蓝光的比率和/或绿光与蓝光的 比率)中的变化。在一些实施例中，所述过程包括探测反射的红光与反射的 绿光的比率中的变化，并且还包括探测反射的蓝光的比率中的变化。通常， 在过程651500中，继续进行关于过程651400所述的滑动窗分析(第一和第 二窗)。
在步骤651510中，当所述装置处于盲肠中时(例如在步骤651480的过 程中)，收集光学信号(例如，反射的红光信号与反射的绿光信号以及反射 的蓝光信号的比率)持续一定时段(例如，至少1分钟、至少5分钟、至少 10分钟)。用于所记录光学信号(例如反射的红光信号与反射的绿光信号以 及反射的蓝光信号的比率)的平均值建立盲肠基准信号。
在步骤651520中，在已经确定所述装置进入盲肠(例如在步骤651440 处)之后，探测光学信号。光学信号被归一化为盲肠基准信号。
步骤651530涉及确定所述装置是否已进入结肠。这包括确定是否满足 三个不同准则中的任意准则。如果探测的光学信号的比率(例如探测的红光 信号与探测的绿光的比率)中的平均差是第二窗中的对应信号(例如探测的 红光信号与探测的绿光的比率)的标准偏差的大于1的倍数(例如2X,3X, 4X)，则满足第一准则。如果探测的光学信号(例如探测的红光信号与探测 的绿光的比率)的平均值超过给定值(例如超过1)，则满足第二准则。如果 在第一窗中的光学信号(例如探测的蓝光)的变化系数超过给定值(例如超 过0.2)，则满足第三准则。如果满足三个准则中的任意准则，则所述过程行 进到步骤651540。否则，三个准则均不满足，则所述过程返回到步骤651520。
为了例示目的，本公开内容主要着重于可摄入装置的多个不同示例性实 施例和用于确定可摄入装置在胃肠道内位置的方法的示例性实施例。然而， 可被构造的可能的可摄入装置不限于这些实施例，并且在不显著改变所述装 置的功能和操作的情况下，可进行形状和设计上的变化。相似地，用于确定 可摄入装置在胃肠道内位置的可能的进程不限于所述的具体进程和实施例 (例如过程65500(图69)，过程65600(图70)，过程65900(图73)，过 程651200(图76)，过程651300(图77)，过程651400(图78)和过程651500 (图79))。而且，在此所述的可摄入装置的应用不仅限于搜集数据、采样和 检测胃肠道部分、或递送药剂。例如，在一些实施例中，可摄入装置可以被 适配为包括多个化学、电或光学的诊断机构以诊断多种疾病。相似地，用于 测量身体现象或其它生理量的多个不同传感器可包括在可摄入装置上。例如， 可摄入装置可以被适配为测量胃肠道中的特定化学化合物或杂质的升高水 平，或者，采样室中包含的定位、采样、和适合的诊断和试验技术的组合可 以特别良好适用于确定小肠细菌生长(SIBO)的存在。
在此所述可摄入装置的各个实施例的至少一些经由软件实现的元件(例 如通过PCB 65120(图66)内的控制电路执行的软件)可通过高级的过程语 言，例如面向对象编程、脚本语言或两者编写。相应地，程序代码可通过C、 C++、或任何其它适合的编程语言编写，并可包括模块或类，如面向对象编 程领域中普通技术人员公知的那样。可替代地或另外地，在此所述可摄入装 置的实施例的至少一些经由软件实现的元件可根据需要通过汇编语言、机器 语言或者固件编写。在任一情况下，所述语言可为编译或解释语言。
用于实现可摄入装置的至少一些程序代码可存储到存储介质上或者能 够由通用或专用目的的可编程计算装置(其具有处理器、操作系统和相关联 的硬件和软件以实现在此所述的至少一个实施例的功能)读取的计算机可读 介质上。程序代码当由计算装置读取时配置计算装置以新型特别的预定的方 式操作，以执行在此所述的至少一种方法。
另外，与在此所述的示例性实施例的系统、装置和方法相关联的至少一 些程序能够分布在计算机程序产品中，该计算机程序产品包括承载用于一个 或多个处理器的计算机可用指令的计算机可读介质。所述介质可通过各种形 式设置，包括非暂时形式，例如但不限于：一个或多个磁盘、光盘、磁带、 芯片和磁和电子存储存器。在一些实施例中，所述介质可本质为暂时性的， 例如但不限于：有线传送、卫星传送、互联网传送(例如下载)、介质、数 字和模拟信号、以及类似物。计算机可用指令也可为不同形式，包括编译和 非编译代码。
上述技术可使用软件实现以在计算机上执行。例如，软件形成了在一个 或多个计算机程序中的进程，其在一个或多个编程或可编程的计算机系统 (其可为各种构架，例如分布式、客户机/服务器、或网格)上执行，每个计 算机系统包括至少一个处理器、至少一个数据存储系统(包括易失性或非易 失性的记忆体和/或存储元件)、至少一个输入装置或端口、和至少一个输出 装置或端口。
软件可设置在存储介质(例如CD－ROM)上，能够由通用或专用目的 的可编程计算机读取，或者通过网络通信介质传输(以传播信号编码)到其 被执行的计算机。所有功能可在专用目的计算机上执行或者使用专用目的硬 件(例如协处理器)执行。软件可通过分布方式实现，其中由软件规定的不 同计算部分通过不同计算机执行。每个这样的计算机程序优选地存储在或下 载到能够通过通用或专用目的可编程计算机读取的存储介质或装置(例如固 态记忆体或介质、或者磁或光学介质)，用于当存储介质或装置通过计算机 系统读取时配置和操作计算机以执行在此所述的进程。本发明的系统也可被 认为实现为计算机可读存储介质，其配置有计算机程序，其中如此配置的存 储介质使得计算机系统以特定和预定方式操作以执行在此所述的功能。
为了例示目的，在此给出的示例主要着重于可摄入装置的多个不同的示 例性实施例。然而，可被构建的可能的可摄入装置不限于这些实施例，并且 在不显著改变所述装置的功能和操作的情况下，可进行整体形状和设计上的 变化。例如，可摄入装置的一些实施例可具有以下特征：采样室大致朝向所 述装置的中间，以及两组轴向传感子单元，每组各自位于所述装置的大致相 反端。此外，可摄入装置的应用不仅限于搜集数据、采样和检测胃肠道部分、 或者递送药剂。例如，在一些实施例中，可摄入装置可被适配为包括多个化学、电、或光学的诊断机构以诊断多种疾病。类似地，用于测量身体现象或 其它生理量的多个不同传感器可被包括在可摄入装置上。例如，可摄入装置 可被适配为测量胃肠道中的特定分析物、化学化合物或杂质的升高水平，或 者，采样室中包含的定位、采样、和适合的诊断和试验技术的组合可以特别 良好适用于确定小肠细菌生长(SIBO)的存在。还应注意，虽然在此所述的 实施例着重于在胃肠道中的可摄入装置，但是图1－64中所述的这种可摄入装置可用于在身体其它部分(例如但不限于雌性生殖道和/或类似物)中递送 包括药剂和治疗剂的物质。
各种实施例的系统、过程和设备已在此仅示例性地描述。可以设想，任 一实施例中所述的特征和限定可应用于本文中的任意其它实施例，并且涉及 一个实施例的流程图或示例可通过适合方式与任意其它实施例组合、以不同 顺序进行、或并行地进行。应注意，上述的系统和/或方法可应用于其它系统 和/或方法或结合于其它系统和/或方法使用。在不背离仅通过所附实施例限 定的实施例的精神和范围的情况下，对于这些示例性实施例可进行各种修改 和变化。所附实施例应被给予与整体描述一致的最宽范围的解读。
本专利文件中所述的主题和操作的实施方案可通过数字电子电路或者 经由计算机软件、固件、或硬件(包括本专利文件中公开的结构和它们的等 同结构)、或它们中的一个或多个的组合实现。本专利文件中所述主题的实 施方案可实现为一个或多个计算机程序，即，一个或多个计算机程序指令模 块，其在计算机存储介质上编码，以由数据处理设备执行或控制数据处理设 备的操作。
计算机存储介质可以是或被包括于计算机可读存储装置、计算机可读存 储基体、随机或串行存取记忆体阵列或装置、或者它们中的一个或多个的组 合。另外，虽然计算机存储介质不是传播信号，但是计算机存储介质可以是 以人工生成的传播信号编码的计算机程序指令的源或目的地。计算机存储介 质也可以是或者被包括于一个或多个分立的物理部件或介质(例如，多个 CD、磁盘、或其它存储装置)。
本专利文件中所述的操作可实现为由数据处理设备对数据(存储在一个 或多个计算机可读存储装置上或者从其它源接收)执行的操作。
术语“数据处理设备”涵盖用于处理数据的所有类型的设备、装置和机器， 例如包括：可编程处理器、计算机、芯片上的系统、或者前述中的多个或组 合。所述设备可包括专用目的逻辑电路，例如FPGA(现场可编程门阵列) 或ASIC(专用集成电路)。除了硬件以外，所述设备还可包括形成考虑中的 计算机程序的执行环境的代码，例如构成处理器固件、协议栈、数据库管理 系统、操作系统、跨平台运行时间环境、虚拟机器、或它们中的一个或多个 的组合的代码。所述设备和执行环境可实现各种不同的计算模型基础结构， 例如网络服务、分布式计算和网格计算基础结构。
计算机程序(也已知为程序、软件、软件应用、脚本或代码)可通过任 意形式的编程语言编写，编程语言包括编译或解读语言、说明或过程语言， 并且其可通过任何形式使用，包括为：独立程序或者为模块、元件、子例程、 对象、或其它适用于计算环境中的单元。计算机程序可以但不必对应于文件 系统中的文件。程序可存储到文件的一部分中，该部分将其它程序或数据(例 如存储于标记语言文件中的一个或多个脚本)保持在专用于考虑中的程序的 单个文件中或多个协同文件(例如存储一个或多个模块、子程序、或部分代 码的文件)中。计算机程序可用于在一个计算机上执行，或者在位于一个地 点或在多个地点分布且通过通信网络相互连接的多个计算机上执行。
本专利文件中所述的过程和逻辑流程可由一个或多个可编程处理器执 行，可编程处理器通过对输入数据操作和生成输出而执行一个或多个计算机 程序以执行动作。过程和逻辑流程也可由专用目的逻辑电路执行而且所述设 备也可被实现为专用目的逻辑电路，所述专用目的逻辑电路例如为FPGA(现 场可编程门阵列)或ASIC(专用集成电路)。
适于执行计算机程序的处理器例如包括：通用和专用目的的微处理器、 和任意类型数字计算机的任意一个或多个处理器。通常，处理器将从只读记 忆体或随机存取记忆体或两者接收指令和数据。计算机的基本元件是用于根 据指令执行动作的处理器和用于存储指令和数据的一个或多个记忆装置。通 常，计算机还将包括用于存储数据的一个或多个大存储装置，例如磁盘、磁 光盘、或光盘，或操作性地联接为从该一个或多个大存储装置接收数据或将 数据发送到该一个或多个大存储装置。然而，计算机不需要具有这样的装置。另外，计算机可嵌入另一装置，例如移动电话、个人数字助理(PDA)、移 动式音频或视频播放器、游戏机、全球定位系统(GPS)接收器、或便携式 存储装置(例如通用串行总线(USB)闪存驱动器)，在此仅举几例。适于 存储计算机程序指令和数据的装置包括所有形式的非易失性记忆体、介质和 记忆装置，例如包括：半导体或记忆装置，例如EPROM、EEPROM和闪存存储装置；磁盘，例如内部硬盘或可移除盘；磁光盘；和CD－ROM和DVD －ROM盘。所述处理器和记忆体可由专用目的逻辑电路补充或包含到专用 目的逻辑电路。
为了提供与用户的交互作用，本专利文件中所述主题的实施方案可在具 有用于向用户显示信息的显示装置(例如为CRT(阴极射线管)或LCD(液 晶显示器)监视器)和使用户可由其向计算机提供输入的键盘和点击装置(例 如鼠标或跟踪球)的计算机上实现。也可使用其它类型的装置以提供与用户 的交互作用；例如，向用户提供的反馈可为任意形式的传感式反馈，例如视 觉反馈、听觉反馈或触觉反馈；并且来自用户的输入可通过任意形式接收， 包括声学、语音、或触觉输入。此外，计算机可通过将文件发送到由用户所 用装置和从该装置接收文件而与用户交互作用；例如，通过响应于从网络浏 览器接收到的请求而将网页发送到用户的用户装置上的网络浏览器。
在此专利文件中所述的主题的实施方案可在包括后端元件(例如数据服 务器)或包括中间件部件(例如应用服务器)或包括前端部件(例如用户计 算机，其具有图像显示器或网络浏览器，通过其使用户可以与本专利文件中 所述主题的实施方案进行交互作用)或一个或多个这样的后端、中间件或前 端部件的任意组合的计算系统中实现。所述系统的各部件可通过任意形式或 介质的数字数据通信(例如通信网络)而相互连接。通信网络的示例包括局 域网(LAN)和广域网(WAN)、互联网(例如因特网)和点对点网络(例 如临时点对点网络)。
计算系统可包括用户和服务器。用户和服务器通常彼此远离且典型地通 过通信网络交互作用。用户和服务器的关系利用在相应计算机上运行且具有 用户－服务器相互关系的计算机程序形成。在一些实施例中，服务器将数据 (例如HTML页)发送到用户装置(例如，目的在于向与用户装置交互作 用的用户显示数据和从用户接收用户输入)。在用户装置处产生的数据(例 如由于用户交互作用的结果)可在服务器处从用户装置被接收。
虽然本专利文件包含多种具体实施细节，但是这些细节不应被认为会限 制任何发明或可要求保护的方案的范围，而是作为对特定发明的特定实施方 案的具体特征的描述。在本专利文件中描述的在独立实施方案的应用环境中 的特定特征也可在单个实施方案中组合实施。相反地，在单个实施方案的应 用环境中描述的各种特征也可在多个实施方案中分别地或以任意适合子组 合方式实施。另外，虽然各特征在上文中可被描述为以特定组合起作用，并 且甚至最初被要求保护其本身，但是来自要求保护的组合的一个或多个特征 可在一些情况下从组合中去除，并且要求保护的组合可转向子组合或子组合 的变体。
为实现本公开内容的目的，术语“联接”是指将两个构件直接或间接相互 接合。这样的接合本质上可为静止的或可动的。这样的接合可以通过相互集 成形成为单个单一体的两个构件或两个构件和任意额外中间构件实现，或者 通过相互附接的两个构件或两个构件和任意额外中间构件实现。这样的接合 可以本质上为持久的或者可本质上为可移除的或可释放的。
应注意，各个元件的取向可以根据其它示例性实施方案而不同，并且这 样的变例意在被本公开内容涵盖。应认识到，所公开的实施方案的特征可被 包含到其它所公开实施方案中。
示例
实验1
根据本公开内容的可摄入医疗装置(TLC1)对20个受试者进行测试以 研究其定位能力。TLC1是生物相容的聚碳酸酯胶囊，包含电源、电子器件 和软件。机载软件算法使用时间、温度和反射光谱数据以确定胶囊在其行进 于胃肠道时的位置。胶囊为0.51x1.22英寸，大于0.4x0.85英寸的维生素 药丸。受试者在参与研究之前禁食一夜。计算机断层扫描(CT)用作确定 TLC1收集定位数据的准确性的基础。20个受试者中的一个不遵从禁食规定。 20个受试者中的另一个没有CT数据。这样，这两个受试者被排除于进一步 的分析。TLC1在进入受试者胃中之后的首个14小时每15秒采样RGB数据 (沿径向发射)，并且此后每5分钟采样，直到电池耗尽。TLC1直到其到达 受试者的胃，才开始记录光学数据。这样，对于任意受试者，对于嘴－食道 转移，没有基于RGB的数据。
此外，
Figure BDA0003736648860001071
SB(给定成像)装置对57个受试者进行测试。受试者 在参加研究之前禁食一夜。在每个受试者内记录胶囊内镜(PillCam)视频。 胶囊内镜的采样频率取决于速率。胶囊内镜行进越快，则其采样数据将越快。 每个视频约7至8小时长，始于胶囊送给到受试者嘴中。RGB光学数据记 录在表中。医生对于每个视频中何处发生胃－十二指肠转移和回肠－盲肠转 移提供注释。计算机断层扫描(CT)用作确定由胶囊内镜收集定位数据的准 确性的基础。
食道－胃转移
对于TLC1，假定此转移发生在患者摄入所述装置后1分钟。对于胶囊 内镜，算法如下：
1.在胶囊启动/送给之后，开始探测嘴－食道转移；
2.检查是否绿光<102.3且蓝光<94.6，
a.如是，则标记为嘴－食道转移，
b.如否，则继续扫描数据；
3.在探测到嘴－食道转移之后，继续监测绿光和蓝光信号持续另外30 秒，以防止位置逆反；
a.如果绿光>110.1或蓝光>105.5，则标记其为嘴－食道的位置逆反；
b.重置嘴－食道标志，并循环步骤2和3直到确认探测到嘴－食道 的转移；
4.增加1分钟至确认的嘴－食道转移，并标记其为食道－胃转移。
对于胶囊内镜受试者中的一个，在食道和胃之间不存在明确的差别，因 而此受试者被排除于未来的胃定位分析。在56个有效受试者中，54个具有 正确的食道－胃转移定位。总符合率为54/56＝96％。两个失败情况均具有大 于1分钟的延长的食道。因此，增加1分钟至嘴－食道转移不足以覆盖这两 个受试者的食道中的转移。
胃－十二指肠
对于TLC1和胶囊内镜，使用滑动窗分析。算法使用哑铃形的两个滑动 窗的方式，其中在前(第一)、后(第二)窗之间具有2分钟间隙。2分钟的 间隙被设计为至少部分地跳过从胃到小肠的快速转移，并当胶囊在小肠中稳 定之后捕获小肠信号。算法如下：
1.在胶囊进入胃之后，开始检查胃－十二指肠转移；
2.设立两个窗(前和后)；
a.每个窗的时间长度：对于TLC1为3分钟，对于胶囊内镜为30 秒；
b.两个窗之间的时间间隙：对于两种装置均为2分钟；
c.窗滑动步骤尺寸：对于两种装置均为0.5分钟；
3.比较两个滑动窗中的信号；
a.如果平均差高于后窗中的绿/蓝光信号的标准偏差的3倍；
i.如果是第一次，则记录后窗中的信号的平均值和标准偏差作 为胃基准；
ii.如果前窗中的平均信号比胃基准信号高特定阈值(对于 TLC1为0.3且对于胶囊内镜为0.18)，则标记此为可能的胃－十二 指肠转移；
b.如果探测到可能的幽门转移，则继续扫描另外10分钟以防止假 阳性标志；
i.如果在此10分钟内探测到位置逆反，则先前的幽门转移标 志是假阳性标志。清除此标志并继续检查；
ii.如果在可能的幽门转移标志之后10分钟内未识别到位置逆 反，则标记其为确认的幽门转移；
c.在确认幽门转移之后继续监测绿/蓝光数据持续另外2小时以防 止位置逆反；
i.如果识别到位置逆反，则当逆反发生时标志时间戳，并且然 后重复步骤a－c以寻找下一次幽门转移；
ii.如果在先前确认幽门转移之后2小时胶囊尚未回到胃，则 停止位置逆反监测并假定胶囊将会停留在小肠区中。
对于TLC1，18个受试者中的一个由于通过先前开发的定位算法的延迟 的食道－胃转移识别，因而具有从胃中取得的过少(<3分钟)的样本。因 此，此受试者被从胃－十二指肠转移的算法检测排除。对于其余TLC1受试 者，CT图像确认对所有受试者的探测的幽门转移位于胃与空肠之间某处。 17个受试者中的两个显示出胶囊在首次胃－十二指肠转移之后回到胃。在 TLC1算法探测与CT扫描之间的总符合率为17/17＝100％。
对于胶囊内镜受试者中的一个，在视频结束之前胶囊一直停留在受试者 胃中。对于胶囊内镜受试者中的另外两个，过少的样本从胃中取得以运行定 位算法。这三个胶囊内镜受试者被从胃－十二指肠转移定位算法性能检测排 除。胶囊内镜的幽门转移定位算法的性能总结如下：
1.良好案例(48个受试者)：
a.对于25个受试者，我们的探测准确与医生注释匹配；
b.对于19个受试者，两个探测之间的差别小于5分钟；
c.对于4个受试者，两个探测之间的差别小于10分钟(完全转移 在G/B信号稳定之前可花费10分钟)。
2.失败案例(6个受试者)：
a.4个受试者在胃中的绿/蓝光信号具有高标准偏差；
b.1个受试者在胃中具有胆汁，严重影响胃中的绿/蓝光信号；
c.1个受试者在幽门转移处没有绿/蓝光变化。
胶囊内镜的胃－十二指肠转移定位算法探测与医生注释的总符合率为 48/54＝89％。
十二指肠－空肠转移
对于TLC1，假定所述装置离开十二指肠，并在确定所述装置进入十二 指肠之后3分钟进入空肠。在前述17个受试者中，相对于胃－十二指肠转 移的TLC1研究，所提及受试者中16个具有确认十二指肠－空肠转移位于 胃与空肠之间某处的CT图像。17个受试者中的一个在十二指肠中具有延长 的转移时间。在算法探测与CT扫描之间的总符合率为16/17＝94％。
对于胶囊内镜，十二指肠－空肠转移未确定。
空肠－回肠转移
应注意，空肠比回肠更红且具有更多血管，而且空肠具有带有更多肠系 膜脂肪的更厚的肠壁。这些差别可引起在空肠与回肠之间的不同光学响应， 特别是对于反射的红光信号而言。对于TLC1和胶囊内镜，采用两种不同手 段追踪在空肠－回肠转移处的红光信号变化。第一种手段是单个滑动窗分析， 其中窗为10分钟长，并且当窗移动时，比较平均信号与阈值。第二种手段 是两个滑动窗分析，其中每个窗为10分钟长且在两个窗之间具有20分钟的 间隙。用于空肠－回肠转移定位的算法如下：
1.在十二指肠－空肠转移之后获取20分钟的红光信号，将数据求平均 并将其记录为空肠基准信号；
2.在所述装置进入空肠之后20分钟开始检查空肠－回肠转移；
a.通过空肠基准信号使新接收的数据归一化；
b.两种手段：
i.单个滑动窗分析：
·如果反射的红光信号的平均值小于0.8，则设定转移标 志
ii.两个滑动窗分析：
·如果反射的红光的平均差高于在前窗中的反射的红光 信号的标准偏差的2倍，则设定转移标志。
对于TLC1，18个受试者中的16个具有确认探测的空肠－回肠转移处 于空肠与盲肠之间的CT图像。算法与CT扫描之间的总符合率为16/18＝ 89％。这对于单滑动窗和双滑动窗手段而言均是如此，并且相同的两个受试 者在这两种手段中失败。
对于胶囊内镜的空肠－回肠转移的探测的性能总结如下列出：
1.单个滑动窗分析：
a.11个案例探测到空肠－回肠转移在空肠与盲肠之间某处
b.24个案例探测到空肠－回肠转移在盲肠之后
c.19个案例未探测到空肠－回肠转移
d.总符合率：11/54＝20％
2.两个滑动窗分析：
a.30个案例探测到空肠－回肠转移在空肠与盲肠之间某处
b.24个案例探测到空肠－回肠转移在盲肠之后
c.总符合率：30/54＝56％
回肠－盲肠转移
数据表明：对于TLC1，反射的红/绿光的平均信号提供在回肠－盲肠的 转移前后的大多数统计学差别。数据还表明：对于TLC1，反射的绿/蓝光的 变化系数提供回肠－盲肠的转移的大多数统计学对比。基于胶囊内镜视频的 分析显示出与通过TLC1装置获取的结果非常类似的统计学趋势。这样，算 法利用反射的红/绿光的平均值的变化和反射的绿/蓝光的变化系数。算法如 下：
1.在胶囊进入胃之后开始监测回肠－盲肠转移
2.设立两个窗(前(第一)和后(第二))
a.对于每个窗使用5分钟时间长度
b.在两个窗之间使用10分钟间隙
c.使用1分钟窗滑动步骤尺寸
3.比较两个滑动窗中的信号
a.在以下情况下设定回肠－盲肠转移标志：
i.反射的红/绿光具有显著变化或者低于阈值
ii.反射的绿/蓝光的变化系数低于阈值
b.如果是首次探测到回肠－盲肠转移，则将小肠中的平均的反射的 红/绿光信号记录为小肠基准信号
c.在以下情况下标记位置逆反(即，胶囊返回末端回肠)：
i.反射的红/绿光与小肠基准信号在统计学上相当
ii.反射的绿/蓝光的变化系数高于阈值
d.如果探测到可能的回肠－盲肠转移，则对于TLC1继续扫描另外 10分钟(对于胶囊内镜为15分钟)，以避免假阳性标志
i.如果在此时间帧内(对于TLC1为10分钟，对于胶囊内镜 为15分钟)探测到位置逆反，则先前的回肠－盲肠转标志是假阳 性标志。清除此标志并继续检查
ii.如果在可能的回肠－盲肠转移标志之后在此时间帧内(对 于TLC1为10分钟，对于胶囊内镜为15分钟)未识别到位置逆反， 则标记其为确认的回肠－盲肠转移
e.在确认回肠－盲肠转移之后继续监测数据持续另外2小时，以防 止位置逆反
i.如果识别到位置逆反，则当逆反发生时标志时间戳，并且然 后重复步骤a－d以寻找下一次回肠－盲肠转移
ii.如果在先前确认的回肠－盲肠转移之后2小时胶囊未回到 小肠，则停止位置逆反监测并假定胶囊将会停留在大肠区中 被特别设计用于TLC1装置的标志设定和位置逆反准则如下：
1.在以下情况下设定回肠－盲肠转移标志：
a.前窗中的平均的反射的红/绿光小于0.7或两个窗之间的平均差 高于0.6
b.反射的绿/蓝光的变化系数小于0.02
2.在以下情况下限定为位置逆反：
a.前窗中的平均的反射的红/绿光高于小肠基准信号
b.反射的绿/蓝光的变化系数高于0.086
对于TLC1，18个受试者中的16个具有CT图像，其确认探测的回肠－ 盲肠转移处于末端回肠和结肠之间。在算法与CT扫描之间的总符合率为 16/18＝89％。关于这两个回肠－盲肠转移定位算法失败的受试者，对于一个 受试者，当TLC1仍在受试者末端回肠中时，探测到回肠－盲肠转移，并且 对于另一个受试者，当所述装置在结肠中时，探测到回肠－盲肠转移。
在57个可用胶囊内镜内窥镜检查视频中，对于三个受试者，内窥镜检 查视频在胶囊内镜到达盲肠之前结束，另两个受试者在大肠中仅具有非常有 限的视频数据(少于5分钟)。这五个受试者被从回肠－盲肠转移定位算法 性能检测排除。对于胶囊内镜的回肠－盲肠转移探测的性能总结如下列出：
1.良好案例(39个受试者):
a.对于31个受试者，胶囊内镜探测与医生标注之间的差别小于5 分钟
b.对于3个受试者，胶囊内镜探测与医生标注之间的差别小于10 分钟
c.对于5个受试者，胶囊内镜探测与医生标注之间的差别小于20 分钟(完全转移在信号稳定之前可花费20分钟)
2.边缘/不佳案例(13个受试者)：
a.边缘案例(9个受试者)
i.胶囊内镜回肠－盲肠转移探测出现在末端回肠或结肠中，但 是两种探测的差别在1小时内
b.失败案例(4个受试者)
i.失败原因：
1.信号在末端回肠中已稳定
2.信号从入口到出口高度可变
3.在回肠－盲肠转移处的反射的红/绿光没有在统计学上 的显著变化
如果仅考虑良好案例，则在回盲肠转移定位算法探测与医生注释之间的 总符合率为39/52＝75％。包括可能的可接受案例的总符合率是48/52＝ 92.3％。
盲肠－结肠转移
数据表明：对于TLC1，反射的红/绿光的平均信号提供在盲肠－结肠的 转移前后的大多数统计学差别。数据还表明：对于TLC1，反射绿光的变化 系数提供盲肠－结肠的转移的大多数统计学对比。相同信号用于胶囊内镜。 盲肠－结肠转移定位算法如下：
1.在回肠－盲肠转移之后获取10分钟的反射的红/绿光和反射的蓝光信 号，求数据平均值并将其记录为盲肠基准信号；
2.在胶囊进入盲肠之后，开始检查盲肠－结肠转移(盲肠－结肠转移算 法取决于回肠－盲肠转移标志)
a.通过盲肠基准信号将新接收的数据归一化；
b.两个滑动窗分析：
i.使用两个相邻的10分钟窗
ii.如果满足任意以下准则，则设定转移标志：
·反射的红/绿光的平均差大于后(第二)窗中的反射的红/绿 光的标准偏差的4倍
·前(第一)窗中的反射的红/绿光的平均值高于1.03
·前(第一)窗中的反射的蓝光信号的变化系数大于0.23
以上阈值基于TLC1取得的数据的统计学分析而选择。
对于TLC1，18个受试者中的15个被探测到盲肠－结肠转移处于盲肠 与结肠之间。受试者中的一个当TLC1仍在盲肠中时被探测到盲肠－结肠转 移。另两个受试者均具有错误的回肠－盲肠转移探测和错误的盲肠－结肠转 移探测。在算法与CT扫描之间的总符合率为15/18＝83％。
对于胶囊内镜，三个受试者的内窥镜视频在胶囊内镜到达盲肠之前结束， 并且对于另两个受试者，在大肠中具有非常有限的视频数据(少于5分钟)。 这五个受试者被从盲肠－结肠转移定位算法性能检测排除。对于胶囊内镜的 盲肠－结肠转移探测的性能总结如下列出：
1. 27个案例被探测到盲肠－结肠转移处于盲肠与结肠之间某处；
2. 1个案例被探测到盲肠－结肠转移在回肠中
3. 24个案例未定位到盲肠－结肠转移
总符合率：27/52＝52％.
下表总结出定位准确性结果。
转移 TLC1 胶囊内镜
胃－十二指肠 100％(17/17) 89％(48/54)
十二指肠－空肠 94％(16/17) N/A
回肠－盲肠 89％(16/18) 75％(39/52)
回肠－末端回肠/盲肠/结肠 100％(18/18) 92％(48/52)
实验2
进行实验以评估波纹管材料将对用作可配发材料的药物的功能的影响。 实验还评估由于在波纹管中的保存期限引起的对药物功能的影响。
药物Exemptia(阿达木单抗)被加载到模拟装置治具(包含渐缩的硅树 脂波纹管或平滑PVC波纹管)中并允许在室温且同时避光的情况下培养4、 24或336小时。图80例示出渐缩的硅树脂波纹管，并且图81例示出在模拟 装置治具中的渐缩的硅树脂波纹管。图82例示出平滑的PVC波纹管，并且 图83例示出在模拟装置治具中的平滑的PVC。
药物随后使用相应配发系统提取并通过竞争抑制试验进行检测。检测方 法已从文献(Velayudhan等人的“Demonstration of functional similarity of proposedbiosimilar ABP501 to adalimumab”，BioDrugs 30:339－351(2016) 和Barbeauet等人的“Application Note:Screening for inhibitors of TNFα/s TNFR1 Binding usingAlphaScreenTM Technology”，PerkinElmer Technical Note ASC－016.(2002))以及使用控制药物的预检测研发工作和使用所提供 AlphaLISA检测试剂盒的实验中发展。图84表明在实验中执行的竞争试验 的原理。
波纹管被如下加载：以70％乙醇无菌清扫模拟胶囊治具的配发端口；允 许空气干燥1分钟；使用Exemptia递送注射器对每组波纹管加载200μL药 物；对加载的装置照相；轻轻旋转所述装置而使得药物被允许接触所有波纹 管表面；保护波纹管避光；和在室温培养预定时段以允许药物与所有波纹管 表面全接触。
药物被如下提取：在培养时段完成之后，装置治具倒转，使配发端口位 于无菌收集微量离心管上方且在培养皿下方；5立方厘米的空气被抽入适合 注射器中；卢尔锁附接到装置治具；注射器用于将正压力轻微施加于具有空 气的波纹管，使得药物在收集微量离心管中恢复；如果可能，则拍摄药物配 发视频；样本从每个波纹管类型中收集；控制药物样本通过将200μL药物 从商用配发注射器直接配发到无菌微量离心管而被收集；无控制药物的样本 通过使用无菌移液管将200μL磷酸盐缓冲液(PBS)直接配发到无菌微量离 心管中而被收集；收集的药物被保护避光；以及药物在无菌PBS中被稀释到 以下稀释范围(250,125,25,2.5,0.25,0.025,0.0125,0.0025μg)以确定药物 的IC50范围。
为了确定储存条件可对装置中的药物效力具有的任何影响，药物(储存 在注射器、硅树脂波纹管、或PVC波纹管中)在室温储存，同时保护避光 持续24小时或72小时。样本然后被提取，并重复前述段落中的步骤。
使用AlphaLISA(LOCITM)测试方法。人类TNFα标准稀释范围的制备 如表4中所述。
表4
Figure BDA0003736648860001161
Figure BDA0003736648860001171
测试执行如下：以上标准稀释范围处于分立96井板中；为了确保一致 混合，样本以移液管轻轻上下混合5次；根据表5所示的测试布局示意图制 备384井测试板；来自先前做出的稀释板的5微升的10,000pg/ml标准TNFα 添加到如图5所示的各相应浓度中；5微升的恢复药物(直接来自商用注射 器(A)、来自硅树脂波纹管(B Si)、来自PVC波纹管(BPVC)、或来自 PBS控制物(C))添加到对应的表5中所述的井中；测试板在室温培养1 小时，同时避光；10微升受体珠添加到每个先前访问的井；所述井在室温培 养30分钟，同时避光；10μL的生物素化抗体添加到每个先前访问的井；所 述井在室温培养15分钟，同时避光；使室内光变暗，并且25微升SA供体 珠添加到每个先前访问的井；所述井在室温培养30分钟，同时避光；所述 板以阿尔法模式读取；并且记录结果。当在各个步骤中添加试剂时，每个井被上下移液3次以实现良好混合。
表5
Figure BDA0003736648860001172
数据显示在图85－87中。数据表明：在保存期限4、24小时或336小 时后，波纹管不会负面影响药物功能。从波纹管配发的药物的IC50值与标 准配发方法(表6)的IC50值相当。注意到24小时之后的波纹管曲线中有 轻微右移(图86)，但是此偏移完全处于曲线的误差棒内。表7－9分别表现 出图85－87的数据。应注意，当比较浓度范围中的测试件之间的平均(n＝5) RFU数据时，可看出显著差别(p<0.05)。然而，这些显著差别随时间推移 不利于任一测试件，这意味着它们无关于响应于药物的材料性能(图85－87)。
表6
针控制(A) 硅树脂波纹管(B) PVC波纹管(C)
4小时 0.0174 0.0169 0.0172
24小时 0.0180 0.0180 0.0180
336小时 0.0144 0.0159 0.0163
表7
统计(学生的T测试，2尾、非成对式，显著性p<0.05)
Figure BDA0003736648860001181
*p<0.5数据组
表8
统计(学生的T检测，2尾，非成对式，显著性p<0.05)
Figure BDA0003736648860001182
Figure BDA0003736648860001191
*p<0.5数据组
表9
统计(学生的T检测，2尾，非成对式，显著性p<0.05)
Figure BDA0003736648860001192
*p<0.5数据组
实验3
进行检测以确定用于通过在此公开的可摄入装置递送药物的特定压力 是否将导致对药物的物理损害。
目标分析物(Novolog)被加载到喷流装置中，喷流装置包括具有释放 机构的活塞。在活塞后侧上，通过手动泵提供压力，并且释放机构被释放以 释放Novolog。端固紧件被拧紧以紧固该喷嘴插件并密封所述室。喷流装置 以目标压力操作以将目标分析物配发到聚丙烯管中用于收集和分析。对于最 小压力测试，通过缓慢向前推动活塞人工地操作喷流以配发目标分析物。对 于最大压力测试，150磅/平方英寸(psi)施加于喷流装置，并且目标分析物 被小心地配发到收集管中。对于正控制，分析物使用标准注射器配发，并且 负控制通过以下方式准备：使分析物经过一系列沸腾和冷冻解冻循环而引起 故意的物理损害。药物效力通过以下方式探测：将收集的样本在商用ELISA (酶联免疫吸附试验)试剂盒中运行，并且将探测的药物浓度与标准曲线进 行比较。药物恢复的减少关联于对物理药物形态的影响，由ELISA试剂盒 引起探测减少。如果喷流配发对药物形态没有影响，则通过所述装置恢复的 药物的浓度将与正控制相同。如果发生损害，则探测的浓度将与负控制相似。 测试矩阵显示在表10中。
表10
Figure BDA0003736648860001201
*1个异常数据点被移除
检测方法例示在图88中。试验原理例示在图89中。结果显示在表11 中。统计显示在表12中。
表11
Figure BDA0003736648860001202
表12
统计(学生的T检测，2尾，非成对式，显著性p<0.05)
Figure BDA0003736648860001203
Figure BDA0003736648860001211
试验能够证实通过此方法物理去活性的药物的探测，并且这显著不同于 正控制。在此实验的检测参数的应用环境中，当通过喷流递送系统以150psi 配发时，不存在对药物形态的负面影响。在此实验的检测参数的应用环境中， 当通过喷流递送系统以<30psi配发时，不存在对药物形态的负面影响。在通 过喷流系统以150psi或<30psi配发之间没有显著差别(p>0.7)。与任一压 力的正控制相比，没有显著差别。
其它实施例
虽然已经描述了特定实施例，但是本公开内容不限于这样的实施例。
作为示例，在一些实施例中，弹性体泡囊可以用于容纳可配发物质(例 如治疗剂)，使得可配发物质经由弹性体泡囊(当伸展时)和阀系统的压缩 力从可摄入装置配发。
图90例示出具有壳体9010的可摄入装置9000。可摄入装置还具有弹性 体泡囊9002和阀系统9004。可摄入装置9000还包括管9006，其将配发端 口9008连接到泡囊9002。此外，可摄入装置9000具有PCBA 9012。起初， 弹性体泡囊9002包含一定容量的可配发物质并伸展以容纳所述容量的可配 发物质。伸展的泡囊9002将压缩力作用于可配发物质上，使得最终可配发 物质通过管9006并最后通过壳体9010中的配发端口9008离开泡囊9002。 阀系统9004设置在管9006上或管9006中并具有关闭和开启两个位置。当 关闭时，阀系统9004防止泡囊9002与配发端口9008之间的流体连通。在 关闭位置中，阀系统9004完全堵塞管9006中的流动。在开启位置中，阀系 统9004利于泡囊9002与配发端口9008之间的流体连通。在开启位置中， 阀系统9004从管9006中去除至少一部分堵塞物。结果，泡囊9002的压缩力将可配发物质从泡囊9002挤压通过管9006，并开启阀系统9004。可配发 物质然后根据需要从配发端口9008配发到胃肠道的一部分上。阀系统9004 受控于PCBA 9012。通常，PCBA9012被构造为接收信号并基于所接收信号 中包含的信息致动阀系统9004。PCBA 9012另外可向阀系统提供动力。
弹性体泡囊9002可由任何适合材料制成。通常，泡囊9002由弹性体材 料制成。示例性材料包括：乳胶、硅树脂、PVC、橡胶、低密度聚乙烯、聚 丙烯。典型地，泡囊9002具有提供期望的柔性的厚度。在一些实施例中， 泡囊9002具有的厚度从0.001英寸至0.0020英寸(例如0.002英寸至0.0015 英寸)。
图91和92A例示出蜡阀系统9100作为阀系统9004的实施例。蜡阀系 统9100包括隔膜9102、蜡9104和加热元件9106。典型地，加热元件9106 与PCBA 9012(也显示在图90中)电子通信。蜡9102是固体的并完全被隔 膜9102覆盖。蜡9104的构造完全突入管9006中，使得没有液体或气体可 通过管9006。隔膜9102由于蜡9104的构造而伸展，然而隔膜9102的自然状态堵塞管9006的一部分或者不堵塞管9006。当蜡9104和伸展的隔膜9102 完全堵塞9006管时，蜡阀系统9100被认为关闭。加热元件9106热联接到 蜡9104，使得当加热元件9106产生热量时，蜡9104熔化。随着蜡9104熔 化，来自蜡9104的使隔膜9102伸展的压力减小，并且隔膜9102松弛至更 自然状态。隔膜9102和蜡9104不再完全堵塞管9006，并且蜡阀系统9100被认为开启。
图92A和92B显示出可摄入装置9000中的蜡阀系统9100。在图92A 中，蜡阀系统9100关闭，并且在图92B中，蜡阀系统9100开启。
在图92A中，泡囊9002伸展并容纳可配发物质。泡囊9002将压缩力施 加于可配发物质上，使其通过管9006离开泡囊9002。蜡阀系统9100处于关 闭位置，并且泡囊9002不能压缩。蜡9104支撑隔膜9102，使隔膜9102伸 展以堵塞管9006，从而防止泡囊9002与配发端口9008之间的流体连通。蜡 阀系统9100关闭，并且可配发物质不能通过配发端口9008配发。
PCBA 9012然后接收信号以配发可配发物质，并发送电流到加热元件 9106。加热元件9106熔化蜡9104。结果，隔膜9102不再被蜡9104支撑， 并从堵塞、伸展的位置松弛至中性位置，如图92B中所示。在中性位置，隔 膜9102可部分地堵塞管9006或者其可不堵塞管9006。图92B中所示中性 位置显示出：隔膜9102部分地堵塞管9006。当蜡阀系统9100开启时，由于 隔膜9102松弛，因而泡囊9002与配发端口9008流体连通，其也显示在图 92B中。在需要时，泡囊9002对于可配发物质的压缩力按压可配发物质通 过管9006、开启的蜡阀系统9100、和配发端口9008，进入胃肠道中。泡囊9002被完全压缩并可包含残余量的可配发物质。
虽然特定实施例已描述为其中可摄入装置包括单个出口，例如喷嘴，但 是本公开内容不限于此。通常，在此公开的可摄入装置的任意实施例可通过 多个出口，例如喷嘴实现。例如，可摄入装置可包括两个出口、三个出口、 四个出口、五个出口、或多于五个出口。在这样的实施例中，相同类型的递 送机构(例如气体生成单元)可用于每个出口(例如喷嘴)，而不同类型的 递送机构可用于不同出口，或者可结合使用。在一些实施例中，可摄入装置 可包括用于每种可配发物质的分立的储存器，可摄入装置可包括用于每个储 存器的分立的递送系统，或者这样的方式可组合使用。在特定实施例中，具 有多出口的可摄入装置被设计为使得每个出口同时开启。这样的方式可增强 可配发物质的相对较高的压力递送，其中期望这种相对较高的压力。在特定 实施例中，使用多出口(例如两个出口)，则递送到胃肠道组织(例如在外 肌层与粘膜下层之间)的可配发物质的量可增大。在一些实施例中，使用多 出口(例如两个出口)可允许增强力平衡(例如，可配发物质喷流具有使可 摄入装置以远离期望位置(例如肠壁)的减小的趋势)。在一些实施例中， 在可摄入装置位于相对远离目标位置的位置的情况下，使用多出口(例如两 个出口)可使得增强递送一些剂量可配发物质的可能性。
图93例示出可摄入装置93000的示例性实施例，其包括第一出口 93100A和第二出口93100B。装置93000还包括：以O形环93300密封的活 塞93200；和移动活塞93200的能量源(例如气体生成单元)93400。此外， 装置93000包括储存器93500和帽93600。在使用过程中，能量源93400使 活塞93200移动，迫使储存器93500中的可配发物质经由出口93100A和93100B离开装置93100。
喷嘴可以适当地设计。喷嘴设计的示例包括具有平直侧壁的喷嘴和具有 渐缩侧壁的喷嘴。具有渐缩侧壁的喷嘴的示例被例示在例如图31,32,45, 46A,47,49－63中。
虽然已公开了特定容量的储存器，但是本公开内容不限于这样的容量。 通常，储存器可具有所期望的容量。例如，在本文中公开的任意实施例中， 储存器具有的容量可以从10μL至1500μL(例如从50μL至1000μL,从100 μL至750μL,从200μL至600μL,从300μL至500μL,从350μL至450μL, 400μL)。
在任意实施例中，可摄入装置可包括一个或多个用于容纳样本的储存器。 例如，可摄入装置可被构造为当在受试者胃肠道中时获取样本。
系统、过程和设备的各种实施例已在此仅示例性地描述。可以设想，任 一实施例中所述的特征和限制可应用于在此的任何其它实施例，并且涉及一 个实施例的流程图或示例可通过适合方式与任何其它实施例组合，以不同顺 序进行，或并行地进行。应注意，上述的系统和/或方法可应用于其它系统和 /或方法，或者根据其它系统和/或方法使用。在不背离实施例精神和范围的 情况下，对于这些示例性实施例可进行各种修改和变化，并且所附实施例列 表应给予与说明书整体一致的最宽的解读范围。

Claims (22)

1.一种可摄入装置，包括：
壳体中的储存器；
储存器中的可配发物质；
壳体中的喷嘴；
力生成器部件，其被构造为使得，当力生成器生成力时，所述可配发物质经由所述喷嘴离开所述可摄入装置；以及
封堵器，具有第一状态，在所述第一状态中，所述封堵器被构造为防止所述可配发物质经由所述可摄入装置中的开口离开所述可摄入装置；并且
所述封堵器具有第二状态，在所述第二状态中，所述封堵器被构造为允许所述可配发物质经由所述可摄入装置中的所述开口离开所述可摄入装置。
2.如权利要求1所述的可摄入装置，其中，所述力生成器部件构造成注射可配发物质。
3.如权利要求1或2所述的可摄入装置，其中，所述力生成器构造成产生100-360psi的压力。
4.如权利要求3所述的可摄入装置，其中，所述力生成器构造成产生300psi的压力。
5.如前述权利要求中任一项所述的可摄入装置，其中，所述力生成器部件是加压气体室。
6.如权利要求1至4中任一项所述的可摄入装置，其中，所述力生成器部件是压缩弹簧。
7.如权利要求6所述的可摄入装置，其中，所述封堵器在第一状态保持压缩弹簧。
8.如权利要求6或7所述的可摄入装置，在弹簧被释放后，弹簧维持可配发物质上至少50psi的压力。
9.如前述权利要求中任一项所述的可摄入装置，其中，所述喷嘴在垂直于可摄入装置的纵向轴线的方向上径向向外延伸穿过壳体的侧壁。
10.如前述权利要求中任一项所述的可摄入装置，还包括活塞，其可在壳体内滑动。
11.如权利要求10所述的可摄入装置，其中，所述储存器形成在活塞和壳体的内壁之间。
12.如前述权利要求中任一项所述的可摄入装置，包括多个喷嘴。
13.如权利要求12所述的可摄入装置，包括两个、三个、四个、五个或六个喷嘴，它们均匀分开以平衡反作用力。
14.如前述权利要求中任一项所述的可摄入装置，其中，所述储存器包括毛细结构。
15.如前述权利要求中任一项所述的可摄入装置，其中，所述封堵器是爆裂片。
16.一种可摄入装置，包括：
壳体中的可配发物质；
壳体中的喷嘴；
壳体中的加压气室；以及
释放机构，该释放机构适于在可摄取装置被摄取之后允许来自加压气室的压缩气体将可配发物质的射流从喷嘴中排出。
17.如权利要求16所述的可摄入装置，还包括壳体中的储存器，用于保持可配发物质。
18.一种可摄入装置，包括：
壳体中的储存器；
储存器中的可配发物质；
壳体中的一个或多个喷嘴，连接到储存器中，每个喷嘴在垂直于可摄入装置的纵向轴线的方向上径向向外延伸穿过壳体的侧壁；
壳体中的压缩弹簧；
封堵部件，将可配发物质保持在储存器中，封堵部件在壳体的内径上延伸；以及
壳体中的滑动活塞，位于储存器和压缩弹簧之间，
其中，在可摄取装置被摄取之后，封堵部件削弱或溶解，可摄入装置将可配发物质的射流释放出喷嘴。
19.一种可摄入装置，包括：
壳体中的储存器；
储存器中的可配发物质；
壳体中的一个或多个喷嘴，连接到储存器中，每个喷嘴在垂直于可摄入装置的纵向轴线的方向上径向向外延伸穿过壳体的侧壁；
壳体中的压缩弹簧；
壳体中的滑动活塞，位于储存器和压缩弹簧之间；以及
壳体中的封堵部件，位于压缩弹簧和滑动活塞之间；
其中，在可摄取装置被摄取之后，封堵部件削弱或溶解，可摄入装置将可配发物质的射流释放出喷嘴。
20.一种可摄入装置，包括：
壳体内的可配发物质；
壳体中的一个或多个喷嘴；
壳体中的压缩气源部件，与壳体的柱形内壁间隔开；以及
释放机构，该释放机构适于在可摄取装置被摄取之后允许来自压缩气源部件的压缩气体将可配发物质的射流从喷嘴中排出。
21.如权利要求20所述的可摄入装置，还包括壳体中的储存器，用于保持可配发物质。
22.一种可摄入装置，包括：
壳体中的储存器，所述储存器保持可配发物质，所述储存器形成在活塞和所述壳体的内壁之间；
壳体中的多个喷嘴，每个喷嘴沿垂直于可摄入装置的纵向轴线的方向径向向外延伸穿过壳体的侧壁；和
壳体中的压缩气源部件，与壳体的柱形内壁间隔开，活塞可通过气源在壳体内滑动以对可配发物质施加压力；
其中，在可摄入装置被摄取后，来自压缩气源部件的压缩气体驱动活塞以使可配发物质的射流离开喷嘴。
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