ITFI20110185A1 - Capsula per terapia localizzata tramite cerotto endoluminale nel sistema gastrointestinale - Google Patents

Description

CAPSULA PER TERAPIA LOCALIZZATA TRAMITE CEROTTO ENDOLUMINALE

NEL SISTEMA GASTROINTESTINALE

DESCRIZIONE

La presente invenzione si riferisce al settore delle terapie localizzate nel sistema gastrointestinale ed in particolare si riferisce ad una capsula ingeribile guidata magneticamente con dispositivo di rilascio di film polimerici ad uso terapeutico.

Numerose patologie del tratto gastrointestinale si manifestano con infiammazioni croniche più o meno localizzate, ulcere e sanguinamenti. Alcuni esempi di tali patologie sono il morbo di Crohn o enterite segmentaria granulomatosa, la celiachia e la retto colite ulcerosa che si manifestano con lesioni tipiche dell’infiammazione o flogosi e dell’infiammazione cronica, ossia formazione di tessuti di granulazione e granulomi, ascessi, ulcere, aderenze o fibromi.

I sintomi di queste patologie si verificano lungo tutto il canale alimentare ed in forme diverse. Nel caso del morbo di Crohn, la malattia si presenta prevalentemente nell’ileo distale e nel colon (nel 40-55% dei casi), frequentemente nel retto e nella regione perianale (nel 30-36% dei casi) ed in alcuni casi anche tra la bocca ed il duodeno (con percentuali del 0.6%-0.9%); l’incidenza su esofago, stomaco e duodeno ha percentuali minori.

Un primo problema che si presenta in questa tipologia di malattie à ̈ la presenza di alterazioni della mucosa del tratto gastrointestinale di diversa tipologia e gravità; una alterazione che si verifica comunemente à ̈ la segmentarietà (cosiddette “lesioni a salto†).

Escludendo il trattamento delle complicanze o i casi in cui i tessuti lesi vengono individuati e risultano circoscritti in zone che possono essere rimosse chirurgicamente senza alterare le funzioni complessive dell’apparato digerente, allo stato attuale queste patologie vengono curate con medicinali somministrati in modo sistemico e non topico (quali, ad esempio, antiinfiammatori, immunosoppressivi, antibiotici, terapie biologiche). Tale metodo di somministrazione à ̈ la causa principale della scarsa efficacia delle terapie farmacologiche esistenti, poiché la quantità di farmaco che raggiunge la zona interessata dalla patologia ed il tempo di azione del farmaco sul tessuto risultano, generalmente, insufficienti.

La difficoltà di rilasciare farmaci in modo localizzato in dosi adeguate esclusivamente in corrispondenza dei tessuti malati à ̈ pertanto un problema legato a questa tipologia di malattie.

I sistemi di diagnosi attuali consistono in endoscopi e colonscopi, che consentono di visualizzare il tratto dell’intestino dal retto fino al cieco. È noto come l’endoscopia sia una procedura ormai standard nella pratica clinica a livello mondiale e di utilizzo quotidiano praticamente in tutti gli ospedali e cliniche.

Per limitazioni meccaniche di questi strumenti e per l’anatomia umana, non possono tuttavia essere visualizzati particolari tratti dell’intestino, quali, ad esempio, il tenue, dove frequentemente si manifestano i primi effetti del morbo di Crohn. Per ovviare a tale problema, sistemi alternativi di diagnosi consistono in capsule endoscopiche ingeribili, oggigiorno largamente utilizzate ed accettate a livello clinico. Queste permettono di registrare immagini dell’intero tratto gastrointestinale con efficienza diversa in funzione del tratto indagato.

Queste capsule presentano delle limitazioni, in quanto sono completamente passive, non possono essere fermate, controllate e/o direzionate dall’operatore per osservare zone di interesse in cui si presentino, ad esempio, macchie o sanguinamenti. Inoltre, a seguito dell’ispezione, deve essere intrapresa la terapia medica, che presenta le problematiche precedentemente descritte.

Per risolvere almeno in parte le problematiche precedentemente affrontate, sono state sviluppate capsule diagnostiche attive, capaci cioà ̈ di locomozione attiva e/o guidata all’interno del lume gastrointestinale (ad esempio capsule ad elica, con zampe, a locomozione magnetica ecc.).

Esistono anche capsule di questo tipo che vengono utilizzate per il rilascio di clip di sutura (un esempio di una capsula robotica per il rilascio di una clip chirurgica à ̈ descritto in EP2163206) o farmaci. In quest’ultimo caso il farmaco à ̈ rilasciato nel lume principalmente in forma liquida o solida. In US7763014 à ̈ descritta una capsula ingeribile che, seguendo un movimento naturale dovuto al transito fisiologico all’interno del lume, arriva nel tratto intestinale desiderato, dove rilascia sostanze farmaceutiche in forma liquida o in polvere. Il rilascio avviene attraverso un meccanismo di espulsione consistente in un pistone in grado di espellere il farmaco contenuto in una camera ricavata internamente alla capsula. Tale tipo di rilascio, sebbene maggiormente mirato, non à ̈ comunque classificabile come una terapia di tipo topico, al contrario presenta i problemi precedentemente descritti per tipologie di somministrazione sistemiche. Ancora un esempio di capsula per il trasporto ed il rilascio nel tratto gastrointestinale di sostanze quali farmaci ecc. à ̈ descritto in WO2010/022716.

Sono inoltre note capsule ingeribili, adatte ad esempio per l’acquisizione di immagini e informazioni durante l’esplorazione del tratto gastrointestinale, pertanto equipaggiate con mezzi di acquisizione immagini e sensori; un esempio di una capsula simile à ̈ descritto in US5395366.

Lo scopo della presente invenzione à ̈ pertanto quello di fornire una capsula che risolva le problematiche sopra descritte e che consenta la terapia localizzata (topica) nel sistema gastrointestinale.

Tali scopi vengono raggiunti da una capsula per terapia localizzata tramite cerotto endoluminale nel sistema gastrointestinale le cui caratteristiche essenziali sono definite nella prima delle rivendicazioni annesse.

Le caratteristiche e i vantaggi della capsula secondo la presente invenzione risulteranno più chiaramente dalla descrizione che segue di sue forme realizzative, fatta a titolo esemplificativo e non limitativo, con riferimento ai disegni annessi in cui: - la figura 1 mostra una vista in prospettiva di una capsula ingeribile per terapia localizzata secondo la presente invenzione;

- la figura 2 mostra la capsula di figura 1, in cui à ̈ ben visibile un vano, realizzato internamente alla capsula stessa, entro cui à ̈ alloggiato un piatto per il supporto di mezzi a film polimerico;

- la figura 3a à ̈ una vista della capsula delle figure precedenti in cui, internamente al vano di alloggiamento, sono visibili i mezzi a film polimerico supportati dal piatto di figura 2;

- la figura 3b mostra la capsula delle figure precedenti priva delle calotte anteriore e posteriore per evidenziare i magneti ed mezzi sensori di immagini contenuti internamente alle calotte stesse;

- le figure 4a e 4b rappresentano la traslazione del piatto tra due posizioni, rispettivamente una posizione retratta A, completamente raccolta internamente al vano, ed una posizione estratta B, esterna al vano;

- le figure da 5a a 5c illustrano una sequenza di apertura del vano di alloggiamento a seguito della apertura di sportelli;

- la figura 6 mostra mezzi a memoria di forma che azionano un leveraggio per il movimento dei mezzi a film polimerico, con sportelli in posizione aperta;

- le figure 7a e 7b rappresentano, in maggior dettaglio, un sistema di blocco/sblocco di un piatto che supporta i mezzi a film polimerico;

- la figura 8 à ̈ una vista in prospettiva della capsula delle figure precedenti in cui à ̈ visibile il sistema di movimentazione del piatto, mentre gli altri componenti non sono stati illustrati per maggiore chiarezza rappresentativa;

- la figura 9 à ̈ un’ulteriore vista del sistema di movimentazione del piatto, ed in particolare di molle di spinta per il sollevamento del piatto

- la figura 10 rappresenta una vista in dettaglio del piatto montato sul corpo della capsula ed, in particolare, del sistema di blocco/sblocco che libera il sollevamento del piatto;

- la figura 11 Ã ̈ una vista dal basso in prospettiva che mostra, in maggior dettaglio, il leveraggio di movimentazione del piatto; e

- la figura 12 Ã ̈ una schematizzazione funzionale del leveraggio delle figure precedenti.

Nella descrizione che segue, con la parola †capsula†si intende sostanzialmente un contenitore cilindrico, con estremità arrotondate, di dimensioni paragonabili a quelle di una pillola, così da poter essere ingerito.

Con riferimento alla figura 1, la capsula endoscopica secondo l'invenzione comprende un corpo di capsula 1, a sviluppo longitudinale secondo un asse X e in particolare di forma sostanzialmente cilindrica, chiuso alle due estremità 1a e 1b, dette anteriore e posteriore, da rispettive calotte 2 e 3 di cui quella anteriore 2 à ̈ almeno in parte trasparente in quanto alloggiante al suo interno mezzi sensori di immagini e relativi mezzi di i l luminazione, genericamente indicati con 4 ed illustrati schematicamente in figura 3b, dove la capsula à ̈ rappresentata priva delle calotte.

Internamente alle calotte 2 e 3, ancora come mostrato in figura 3b, sono anche alloggiati mezzi di locomozione, quali, secondo l’esempio realizzativo descritto, ma non limitatamente, una coppia di magneti 5. Tale coppia di magneti compone un sistema di guida e direziona mento della capsula di tipo wireless atto ad interagire con un campo magnetico esterno (non mostrato) al corpo del paziente che viene generato da un’unità di comando esterna gestito da personale medico esperto, in modo da poter comandare la capsula. In particolare, la capsula à ̈ direzionata cosicché i mezzi sensori di immagini 4 siano rivolti verso il tratto gastrointestinale da analizzare.

Nella pubblicazione “Miniaturized robotic devices for endoluminal diagnosis and surgery: a single-module and a multiple-module approach†, di A. Menciassi, et al., 31st Annual International Conference of the IEEE EMBS Minneapolis, Minnesota, USA, September 2-6, 2009, à ̈ descritto un esempio di locomozione applicabile alla capsula secondo la presente invenzione. Tale locomozione à ̈ realizzata tramite l’interazione tra almeno un magnete permanente, alloggiato a bordo capsula, ed una unità di guida esterna, che comprende un braccio robotico che movimenta un magnete esterno; quest’ultimo genera un campo magnetico la cui variazione nello spazio, agendo sul magnete a bordo capsula, determina la movimentazione della capsula stessa.

Ritornando ora a quanto in sé e per sé oggetto della presente invenzione, sulla superficie esterna della capsula sono realizzate, secondo l’asse longitudinale X, una o più scanalature o gole 6, atte, come si capirà meglio in seguito, alla rimozione del muco presente sulla parete intestinale.

Il corpo di capsula 1 à ̈ dotato di sportelli 7 apribili, nel modo che sarà descritto a breve, per esporre un vano di alloggiamento 8 all’interno del corpo stesso. Gli sportelli 7 una volta chiusi, vanno a definire una porzione di superficie esterna della capsula. Pertanto, le scanalature possono essere realizzate anche sugli stessi sportelli, senza interruzioni (figura 1).

Come mostrato nelle figure 5a, 5b, 5c, durante l’apertura, gli sportelli vengono espulsi lateralmente, ovvero si aprono con un movimento rotatorio ad abbracciare la capsula; il movimento di apertura à ̈ stabilizzato ed assicurato corretto da perni 7a che si protendono dagli sportelli secondo l’asse X per impegnarsi in rispettive ed apposite guide 70 (si vedano in particolare le figure 2 e 8) realizzate sul corpo ed in particolare sulle pareti 2a, 3a, che definiscono lateralmente il vano 8 e che costituiscono, al contempo, le pareti che dividono il vano dalle calotte. Le guide 70 hanno una particolare curvatura che costringe il perno, e quindi lo sportello, ad un movimento di apertura a ruotare e contemporaneamente di allontanamento dalla superficie esterna del corpo capsula. Gli sportelli 7 presentano inoltre rispettive sedi 71, speculari rispetto all’asse X, per l’alloggiamento di una testa cilindrica 150 di una asta 15 che porta in rotazione ciascuno degli sportelli, come si capirà meglio in seguito. Le aste 15 sono pertanto in numero di quattro e connesse a coppie, da alberi di trasmissione 153, posti lungo l’asse X, e necessari per la movimentazione simultanea delle aste (figura 8).

Internamente al vano 8 à ̈ alloggiato un piatto di supporto 9 disposto parallelamente a detto asse longitudinale X e presentante una superficie superiore 9a rivolta verso l’esterno del vano e della capsula, in genere, ed una superficie ad essa opposta, quindi inferiore 9b (figure 7a, 7b).

Come mostrato nelle figure 4a e 4b, il piatto 9 à ̈ traslabile, lungo una direzione di applicazione Y del film, perpendicolare a detto asse longitudinale X, tra una posizione retratta A, completamente interna al vano 8 ed una posizione estratta B, in cui il piatto à ̈ sollevato esternamente al corpo di capsula. A tale movimento dalla posizione retratta alla posizione estratta corrisponde la contemporanea apertura degli sportelli 7. Il piatto 9 à ̈ impegnato su due perni di supporto 10 che garantiscono il corretto scorrimento lungo la direzione di applicazione Y.

Il piatto 9 à ̈ mantenuto in posizione retratta da un grilletto 11 che, ingranandosi con una sporgenza 90 che si protende dal piatto stesso, costringe il piatto in posizione; il grilletto e il suo aggancio sul piatto à ̈ mostrato in maggior dettaglio nelle figure 7a, 7b. Il grilletto 11 à ̈ solidale al corpo di capsula 1 ed anch’esso à ̈ alloggiato internamente al vano 8. Il grilletto 11 à ̈ azionato da un leveraggio indicato complessivamente con 12 movimentato da mezzi a memoria di forma (figura 6), consistenti in un filo a memoria di forma 13. In particolare, in figura 10 à ̈ mostrato il filo 13 in cui un’estremità fissa 13a del filo 13 si impegna solidalmente al corpo capsula 1 ed à ̈ connessa, come sarà descritto meglio in seguito ad una sorgente di alimentazione elettrica (non mostrata), mentre l’altra estremità libera 13b si impegna con una puleggia di comando 12a. Tra le due estremità 13a, 13b il filo 13 si avvolge anche su un’ulteriore puleggia folle 12b opposta alla puleggia di comando e disposta allineata a quest’ultima lungo l’asse X. Dalla puleggia di comando 12a si erge, centralmente ed in direzione Y, un perno di comando 12c alloggiato internamente al corpo capsula e, in modo specifico, internamente alla calotta posteriore 3.

Al perno di comando 12c, in corrispondenza dell’estremità del perno opposta a quella solidale alla puleggia di comando 12a, si inserisce un anello 12d (figura 8) alla cui periferia (quindi in posizione decentrata) à ̈ fissata una prima estremità 120e di un braccio di leva 12e. Il braccio di leva 12e à ̈ posto in assetto perpendicolare al perno di comando 12c, e si estende tra il summenzionato anello 12d e il corpo centrale 120f di una molla di comando 12f, a cui à ̈ reso solidale tramite una seconda estremità 121e. La molla di comando 12f comprende il corpo centrale 120f su cui à ̈ realizzata una sede ad asola 122f di forma ovale che si impegna su di un primo dei due perni di supporto 10 che vincolano il piatto alla traslazione in direzione Y. Come mostrato in figura 9, sul corpo 120f della molla sono realizzate sedi 123f (speculari rispetto al primo perno di supporto secondo l’asse longitudinale X ed opposte all’estremità 121e in direzione Y) atte ad ospitare una testa 120g di un secondo braccio 12g (figura 10) del leveraggio 12.

Il secondo braccio 12g à ̈ quindi connesso, al grilletto 11 tramite un sistema di leve che definisce, insieme al secondo braccio ed al grilletto stessi, un leveraggio a quadrilatero articolato.

Come mostrato nelle figure ed in maggior dettaglio in figura 11, il secondo braccio ha forma a L ed in corrispondenza del gomito 121g à ̈ incernierato su di un primo asse di rotazione fisso 12m solidale al corpo della capsula. Il primo asse di rotazione fisso 12m à ̈ disposto, al di sotto del piatto internamente al vano 8, secondo un asse Z perpendicolare a detto asse X e a detta direzione Y a formare con X e Y una terna di assi cartesiani. Un’estremità libera 122g del secondo braccio 12g agisce su una prima leva 12h connessa girevolmente, con un’estremità, al grilletto 11 e con l’estremità opposta, ad una seconda leva 12i rispetto alla quale à ̈ incernierata secondo detta direzione Z. La seconda leva 12i à ̈ connessa girevolmente in corrispondenza delle due estremità alla prima leva e al primo asse di rotazione fisso 12m. La seconda leva 12i si trova pertanto adiacente in direzione Z a detto secondo braccio 12g. Il grilletto 11 à ̈ incernierato su di un secondo asse di rotazione fisso 12n parallelo al primo asse di rotazione fisso 12m e spaziato rispetto ad esso lungo l’asse X (figura 11).

Riassumendo il leveraggio a quadrilatero articolato presenta quattro punti di connessione girevole: C (corrispondente al primo asse fisso 12m, punto di connessione tra secondo braccio 12g e seconda leva 12i), D (corrispondente al secondo asse fisso 12n, punto di cardine del grilletto 11), E (connessione girevole tra prima e seconda leva), F (connessione girevole tra prima leva e grilletto). Di questi punti di connessione girevole i primi due sono fissi, mentre gli altri possono traslare.

Secondo quanto mostrato schematicamente in figura 12, a seguito della rotazione del secondo braccio 12g attorno al primo asse 12m, l’estremità libera 122g trasla in direzione Y e spinge il punto E di connessione tra prima e seconda leva verso l’alto, facendo ruotare la prima leva e conseguentemente il punto di connessione F attorno al secondo asse 12n (punto D). Tale rotazione pura permette il sollevamento del grilletto e lo sgancio del piatto.

Il grilletto si impegna con una protuberanza 90 che si erge inferiormente dal piatto 9.

Una volta che il grilletto à ̈ stato rimosso il piatto à ̈ sollevato sotto l’azione di molle di spinta 14. Le molle di spinta 14, visibili in figura 8, sono disposte alla periferia del vano lungo l’asse X e, secondo l’esempio descritto, in numero di quattro e a coppie opposte per generare la spinta diretta secondo la direzione di applicazione Y necessaria alla traslazione del piatto. Le molle si estendono pertanto tra il corpo capsula, a cui sono fissate tramite un’estremità, ed il piatto, che presenta opportuni cardini 91 per l’incastro con estremità opposte delle molle, visibili nelle figure da 7 a 11.

Il piatto presenta inoltre, sempre inferiormente, da lato da cui si protende la protuberanza 90, un cuneo 92 (figure 5a, 5b, 5c) a forma di T che si impegna con sporgenze 151 delle aste 15; alla traslazione del piatto in direzione Y, corrisponde quindi, per effetto dell’impegno delle sporgenze 151 sui lati inclinati del cuneo a T, la rotazione degli sportelli 7. Il cuneo 92 agisce su una sola coppia di aste speculari rispetto all’asse X; il moto alle rimanenti aste à ̈ trasmesso attraverso gli alberi di comando 153.

Sul piatto 9, ed in particolare sulla superficie 9a del piatto destinata ad essere esposta verso l’esterno del vano, à ̈ posizionato un film polimerico 16 (figura 3a) caricabile, come si vedrà a breve, con farmaci o altro, ai fini della terapia medica di una determinata zona target del tratto gastrointestinale. Il film 16 à ̈ pertanto contenuto internamente alla capsula quando il piatto 9 à ̈ in posizione retratta A e viene esposto all’esterno quando il piatto 9 à ̈ in posizione estratta B. In particolare, in posizione estratta B, il film 16 à ̈ esterno alla capsula e può entrare in contatto con la parete della zona target, aderendo ad essa.

Il film polimerico 16 ha, preferibilmente, un rapporto tra la dimensione caratteristica associata alla superficie (ad esempio il lato o la diagonale nel caso di forma quadrata) e spessore maggiore di 10. Il film può essere sottile (con spessore variabile da 1mm a 1Î1⁄4m) o ultrasottile (con spessore variabile da 1Î1⁄4m a pochi nanometri). L’estensione superficiale può oscillare tra 1mm<2>ad alcuni cm<2>.

Vantaggiosamente, il film 16 può essere composto da più strati di polimero ed, in questo caso, può essere realizzato tramite tecniche di formazione note (layer-by-layer, spin assisted deposition, Langmuir blodgett o dipping, casting e successivo curing di sostanze polimeriche o altro). Il polimero utilizzato per la formazione del film può essere di origine naturale o sintetica includendo, ad esempio, acido polilattico e chitosano o collagene.

L’adesione del film 16 alla mucosa à ̈ permessa proprio dalle proprietà dei suddetti film, in particolare, proprietà fisiche (quali ad esempio lo spessore estremamente ridotto che favorisce l’azione delle forze di coesione e capillarità), chimiche (idrofilicità) o, ancora, la presenza di sostanze chimiche specifiche sulla superficie del film, o, infine, la presenza di sostanze mucoadesive o bioadesive.

L’adesione del film 16 alla parete gastrointestinale può inoltre essere favorita oltre che dalla temperatura e dal pH della mucosa, dall’aumento della forza di contatto tra il film e la parete gastrointestinale sfruttando l’accoppiamento magnetico tra capsula ed il sistema di guida esterno. In particolare, aumentando l’intensità del gradiente del campo magnetico prodotto esternamente al corpo del paziente in corrispondenza dei magneti 5 interni alla capsula, si aumenta la forza di attrazione tra capsula e parete, aumentando così la pressione con cui il film 16 à ̈ portato ad aderire alla parete stessa.

Come detto, il film 16 può essere caricato, ai fini della terapia medica da intraprendere, con:

- farmaci, includendo micro particelle multifunzionali (ovvero particelle – con dimensioni caratteristiche che vanno da 1Î1⁄4m a frazioni di 1mm – che possono essere stimolate con, ad esempio, onde elettromagnetiche e/o acustiche per ottenere determinate risposte); - nanoparticelle funzionali (particelle con dimensioni caratteristiche che vanno da 0,1 nm a 1Î1⁄4m);

Eventualmente si può prevedere la possibilità di visualizzare il film 16 con tecniche di imaging specifiche (quali ad esempio tecniche ecografiche). In tal caso, il film può essere caricato anche con bolle, contenenti liquidi o gas, di dimensioni massime nell’ordine di 1mm.

Per fornire l’alimentazione elettrica necessaria all’azionamento del filo a memoria di forma 13, ai mezzi di ricezione immagini 4, eventuali acquisizioni dati ecc, la capsula à ̈ equipaggiata con una sorgente di energia elettrica a bordo, quale una batteria o un sistema di approvvigionamento elettrico di tipo wireless (non mostrati). La batteria utilizzata può essere di tipo ricaricabile ai polimeri di ioni di Litio. Può inoltre essere previsto l'utilizzo di un trasferimento di energia elettromagnetica transcutaneo, basato sulla risonanza di due antenne accoppiate, una esterna al paziente ed una a bordo della capsula (vedi ad es. R. Carta, et al., “Wireless power supply as enabling technology towards active locomotion in capsular endoscopy†, Biosensors and Bioelectronics, 2009, Vol.25, No.4, pp.845-851)

Eventualmente possono essere previsti anche motori in corrente continua di tipo brushless o meno, per l’azionamento di sensori o attuatori a bordo.

Inoltre a bordo della capsula può essere prevista un’unità elettronica di controllo allo scopo di trasmettere e ricevere comandi, trasmettere video e/o immagini, acquisire dati qualora la capsula sia equipaggiata anche con sensori. L’unità di controllo comprende microcontrollori, trasmettitori/ricettori wireless ecc..

Relativamente alla componentistica della capsula destinata alla rilevazione di fattori esterni, questa può comprendere un sensore di immagini CMOS o CCD, che consente di acquisire immagini in tempo reale in combinazione con mezzi di illuminazione associati ai mezzi di ricezione immagini. Il flusso di dati ed immagini può essere poi inviato all’unità di controllo esterna attraverso un collegamento wireless.

Esempi di sensori ed equipaggiamenti noti che possono essere integrati nella presente capsula sono descritti nel testo “Swallowable-Capsule Technology†Mc Caffrey, et al., Tyndall National Research Institute, Pervasive Computing, IEEE, (Jan-March 2008, Volume 7 Issue 1, Pages 23-29).

L’unità di controllo esterna comprende sistemi meccatronici per la generazione della locomozione realizzata, ad esempio, tramite bracci robotici che supportano magneti permanenti o tramite sistemi di avvolgimenti percorsi da correnti elettriche, entrambi in grado di interagire con i magneti interni alla capsula. L’unità di guida e controllo comprende inoltre sistemi per il controllo della locomozione che integrano sottosistemi per la localizzazione e per il tracking della capsula, per la trasmissione di dati e immagini (potenzialmente usate per controllare in ciclo chiuso la navigazione e l’intervento di rilascio del film), per il comando del sistema di rilascio del piatto.

È inoltre prevista un’interfaccia utente atta a integrare tutte le suddette funzionalità in modo da ottimizzare l’espletamento e il controllo di tali funzioni da parte dell’operatore.

Il funzionamento della capsula secondo l’invenzione à ̈ pertanto il seguente. La capsula à ̈ guidata lungo il lume gastrointestinale tramite la forza magnetica che si viene a creare tra i magneti interni 5 ed il campo magnetico esterno e direzionata in modo da visualizzare la parete intestinale ed individuare su di essa le zone di interesse. Successivamente à ̈ posizionata in modo da mettere in contatto la porzione del corpo capsula su cui sono realizzate le scanalature 6 con la parete intestinale che necessita della terapia. Tramite movimenti roto-traslatori della capsula, ottenuti modificando il campo magnetico esterno in modo da far ruotare la capsula attorno all’asse longitudinale X, viene rimosso il muco dalla parete intestinale per agevolare la successiva adesione del film polimerico, attraverso l’azione di raschiatura generata dalle scanalature sulla parete.

Successivamente alla rimozione del muco viene comandato, tramite segnale a radiofrequenza (centrato su portante tale da oltrepassare i tessuti biologici umani senza subire una attenuazione rilevante, tipicamente 433 MHz o 866 Mhz), il rilascio del film 16, attuato tramite il sollevamento del piatto 9 e la contemporanea apertura degli sportelli 7.

Una volta sollevato il piatto, il film 16 va ad aderire alla parete intestinale, separandosi dal piatto della capsula quando questo viene allontanato tramite allontanamento della capsula stessa.

Al contempo, per via della particolare curvatura delle guide 70 su cui impegnano i perni 71, gli sportelli 7 ruotano fino a che la testa 150 di ciascuna asta 15 non esce dalla rispettiva sede 71; gli sportelli 7 si distaccano quindi dalla capsula disperdendosi internamente al tratto gastrointestinale.

Vantaggiosamente, può essere previsto un sistema di ritorno manuale del piatto nella posizione retratta A dalla posizione estratta B.

In maggior dettaglio, il grilletto 11 presenta un labbro elastico 11a (figura 7a) che consente il caricamento del meccanismo elastico di rilascio del piatto 9 tramite il semplice spostamento manuale del piatto stesso, dalla configurazione estratta B a quella retratta A. In particolare, quando il piatto à ̈ nella configurazione A, il labbro del grilletto si trova in contatto con una superficie (non mostrata in figura) del corpo capsula. Questo contatto genera un carico sul labbro stesso 11a, che tuttavia non à ̈ in grado di innescare il rilascio del grilletto, in virtù del dimensionamento del quadrilatero articolato di cui sotto. Dopo il sollevamento del piatto 9 verso la configurazione B, la forma dell’estremità inferiore del grilletto 11 garantisce che l’estremità superiore dello stesso si posizioni univocamente in modo tale da consentire il corretto impegno del grilletto 11 con la protuberanza 90 durante la corsa di ritorno dalla configurazione B a quella A (cioà ̈ durante la corsa con cui si ricarica il meccanismo).

Infine, ancora nella figura 7a e in figura 7b, à ̈ visibile una protuberanza che si estende dalla superficie inferiore del piatto, terminante con una superficie inclinata 93 destinata a premere la leva 12h durante la corsa di caricamento (manuale) del meccanismo, cioà ̈ dalla configurazione estratta B a quella retratta A. Con riferimento al quadrilatero articolato di cui sopra, la superficie inclinata 93 à ̈ atta a spingere la leva 12h fino a portare il punto E sotto la congiungente dei punti C ed F (questo assicura il blocco in sicurezza del grilletto).

I vantaggi della presente invenzione sono chiari da quanto precedentemente descritto; in particolar modo la capsula secondo l’invenzione à ̈ applicabile a tutte le principali tecniche endoscopiche.

La capsula ha dimensioni tali da essere ingerita; in una forma realizzativa preferita la capsula ha forma cilindrica con una sezione di diametro tra 10-15mm e una lunghezza tra 25-40mm.

In particolare, grazie al rilascio del film polimerico, la capsula realizza un trattamento topico, localizzato alla zona interessata dalla patologia, senza dispersione del farmaco nel tratto gastrointestinale (cosa che avviene tipicamente in caso di trattamento sistemico). Inoltre, il rilascio tramite film polimerico può portare ad una riduzione della quantità di farmaco necessario con benefici relativi alla salute del paziente.

Pertanto il trattamento con la capsula secondo l’invenzione à ̈ poco invasivo, indolore e facilmente tollerabile da parte dei pazienti sottoposti all’indagine. Proprio per questi motivi può essere effettuato in ambiente ambulatoriale senza anestesia.

La capsula à ̈ anche utilizzabile nella diagnosi precoce di alcune patologie che interessano il tratto gastrointestinale, quale il cancro del colon-retto, neoplasie anche nella fase asintomatica, colite ulcerosa (malattia infiammatoria cronica a carico della mucosa intestinale), morbo di Crohn ecc.

Un ulteriore vantaggio della capsula secondo l’invenzione à ̈ che, grazie alla capacità di captare immagini, consente, in fase di esame endoscopico, di riconoscere i tessuti potenzialmente interessati da patologie e/o compromessi da esse (ad esempio, tessuti che presentino macchie, arrossamenti, ulcere, sanguinamenti ecc.).

La capsula potrà essere utilizzata anche per trattamenti interventistici ed in particolare per trattamenti di sutura; in questi casi il film polimerico non sarà necessariamente caricato con un farmaco ma sarà sufficiente l’azione di adesione del film alla parete gastrointestinale per realizzare la suturazione richiesta.

Il leveraggio 12, anche in considerazione degli attriti ridotti, consente di trasmettere una forza sufficiente a mantenere in posizione il grilletto a fronte della ridotta potenza richiesta all’azionamento elettrico. Questo permette di ridurre le dimensioni della capsula, riducendo le dimensioni dei mezzi di alimentazione a bordo.

Il ritorno manuale del piatto alla posizione retratta sopra descri t to à ̈ particolarmente vantaggioso ai fini del caricamento del piatto con il film polimerico. Risulta infatti maggiormente facile caricare il film sul piatto estratto, in quanto, essendo il piatto sporgente dal corpo capsula, non si corre il rischio di urtare il film contro le pareti della capsula; anche un lieve contatto, considerando che il film à ̈ estremamente sottile e molto cedevole, potrebbe causare la rottura del film stesso.

Ancora, si realizza la possibilità di passare dalla posizione estratta a quella retratta con una semplice azione meccanica che non comporta consumi addizionali di energia, che dovrebbero essere estratti da sistemi di alimentazione a bordo.

La presente invenzione à ̈ stata fin qui descritta con riferimento a sue forme di realizzazione preferite. È da intendersi che possono esistere altre forme di realizzazione che afferiscono al medesimo nucleo inventivo, tutte rientranti nell’ambito di protezione delle rivendicazioni qui di seguito riportate.

Claims (20)

1. RIVENDICAZIONI 1. Una capsula ingeribile per terapia localizzata di una determinata zona del tratto gastrointestinale di un paziente, comprendente un corpo di capsula (1) ad asse longitudinale (X) equipaggiato con mezzi sensori di immagini (4) per acquisire immagini di detto tratto gastrointestinale, detta capsula comprendendo inoltre un sistema di guida e direzionamento di tipo wireless (5) atto ad interagire con un’unità esterna di ricezione dati e comando di detta capsula, detta capsula essendo caratterizzata dal fatto di comprendere un vano (8) realizzato internamente a detto corpo di capsula (1) per l’alloggiamento di mezzi a film polimerico (16), detta capsula comprendendo inoltre mezzi di supporto e rilascio (9, 12) atti a movimentare, secondo una direzione di applicazione (Y) di detti mezzi a film polimerico (16) perpendicolare a detto asse longitudinale (X), detti mezzi a film polimerico (16), da una posizione retratta (A), in cui detti mezzi a film polimerico (16) sono contenuti internamente a detto vano (8), ad una posizione estratta (B) in cui detti mezzi a film polimerico (16) sono esterni a detto vano (8) e atti ad entrare in contatto con detta determinata zona di detto tratto gastrointestinale.
2. 2. La capsula secondo la rivendicazione 1, in cui detti mezzi di supporto e rilascio comprendono un piatto di supporto (9) traslabile, secondo detta direzione di applicazione (Y), da detta posizione retratta (A), in cui detto piatto (9) Ã ̈ completamente contenuto internamente a detto vano (8), a detta posizione estratta (B) in cui detto piatto (9), ed in particolare, almeno una superficie superiore (9a) di detto piatto (9), sporge da detto vano (8), su detta superficie superiore (9a) giacendo detti mezzi a film polimerico (16).
3. 3. La capsula secondo le rivendicazioni 1 e 2, in cui detti mezzi di supporto e rilascio comprendono mezzi a memoria di forma (12, 13) agenti su detto piatto (9) per realizzarne la traslazione secondo detta direzione di applicazione (Y), detti mezzi a memoria di forma (12, 13) comprendenti a loro volta un filo a memoria di forma (13) che, attraverso un leveraggio (12), movimenta detto piatto (9).
4. 4. La capsula secondo la rivendicazione 3, in cui detto leveraggio (12) aziona un grilletto (11) che, impegnandosi con una protuberanza (90) estendentesi da una superficie inferiore (9b) del piatto (9), opposta a detta superficie superiore (9a), blocca detto piatto (9) in detta posizione retratta (A).
5. 5. La capsula secondo la rivendicazione 4, in cui detto piatto (9) Ã ̈ connesso a molle di spinta (14) che, quando detto grilletto (11) Ã ̈ impegnato su detta protuberanza (90) sono compresse, mentre, al rilascio di detto grilletto (11) esercitano un spinta sul piatto secondo detta direzione (Y).
6. 6. La capsula secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 2 a 5, in cui detto piatto (9) Ã ̈ impegnato su perni di guida (10) che si estendono da detto corpo di capsula (1) secondo detta direzione di applicazione (Y) internamente a detto vano (8), detti perni di guida (10) assicurando la traslazione secondo detta direzione (Y) di detto piatto (9).
7. 7. La capsula secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto corpo di capsula comprende sportelli apribili (7) per la chiusura di detto vano (8), detti sportelli (7) aprendosi per esporre detto vano con un movimento a rotazione secondo detto asse longitudinale (X) per mezzo di aste (15), dette aste essendo poste in rotazione per l’effetto dell’impegno di sporgenze (151) di dette aste su un cuneo (92) che si protende da detto piatto (9), detti sportelli (7) aprendosi quindi in concomitanza con la traslazione in direzione di applicazione (Y) di detto piatto (9).
8. 8. La capsula secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detta capsula a sviluppo longitudinale secondo detto asse (X) ha forma sostanzialmente cilindrica ed à ̈ delimitata alle due estremità da rispettive calotte anteriore e posteriore (2, 3) di cui detta calotta anteriore (2) à ̈ alloggiante al suo interno detti mezzi sensori di immagini (4) e relativi mezzi di illuminazione.
9. 9. La capsula secondo la rivendicazione 8, in cui internamente ad almeno una di dette calotte (2, 3) sono alloggiati mezzi di locomozione di detto sistema di guida e direzionamento, quali, almeno un magnete (5) atto ad interagire con un campo magnetico esterno a detta capsula e generato da detta unità esterna.
10. 10. La capsula secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui su una superficie esterna di detto corpo di capsula à ̈ realizzata, secondo detto asse longitudinale (X), almeno una scanalatura (6) atta, tramite movimenti roto-traslatori della capsula, alla rimozione del muco presente su una parete del tratto gastrointestinale.
11. 11. La capsula secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui à ̈ prevista un’unità elettronica di controllo allo scopo di trasmettere e ricevere comandi, video e/o immagini da detti mezzi sensori di immagini e acquisire dati da mezzi sensori di detta capsula, detta unità elettronica di controllo comprendente microcontrollori e/o trasmettitori/ricettori wireless.
12. 12. La capsula secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui à ̈ prevista una sorgente di energia elettrica a bordo, quale una batteria o un sistema di approvvigionamento elettrico di tipo wireless per l’azionamento di detti mezzi a memoria di forma, detti mezzi sensori di immagini, detti mezzi sensori ecc.
13. 13. La capsula secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 9 a 12, in cui detta unità di guida esterna comprende sistemi meccatronici per la generazione della locomozione realizzata tramite bracci robotici che supportano magneti permanenti o tramite sistemi di avvolgimenti percorsi da correnti elettriche in grado di interagire con detto almeno un magnete (5).
14. 14. La capsula secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui a bordo di detta capsula à ̈ previsto un motore in corrente continua di tipo brushless o non brushless per l’azionamento di sensori e/o attuatori di bordo.
15. 15. La capsula secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detti mezzi a film polimerico sono un film polimerico (16) atto a supportare agenti terapeutici per detta terapia localizzata.
16. 16. La capsula secondo la rivendicazione 15, in cui detto film polimerico (16) Ã ̈ caricato con farmaci.
17. 17. La capsula secondo la rivendicazione 15, in cui detto film polimerico (16) Ã ̈ caricato con nano particelle funzionali.
18. 18. La capsula secondo la rivendicazione 15, in cui detto film polimerico (16) à ̈ caricato con bolle, contenenti liquidi o gas, di dimensioni massime nell’ordine di 1mm.
19. 19. La capsula secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti in cui detto film polimerico (16) ha un rapporto tra la dimensione caratteristica associata alla superficie, ad esempio il lato o la diagonale nel caso di forma quadrata, e lo spessore maggiore di 10.
20. 20. La capsula secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto film (16) Ã ̈ realizzato con polimero di origine naturale o sintetica.