JP2002010990A - 組織の電気的特性の計測 - Google Patents

組織の電気的特性の計測

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、概して生体内計測システム、およ
び特に生物学的な管腔での電気的特性の内部計測のため
の装置を提供する。 【解決手段】 装置は、開口を有する外面を備える自律
的カプセル、開口内に配置された複数の電極、および電
気的特性を発生させるために複数の電極と通信するプロ
セッサを含んでいる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、概して生体内計測
システムに、そして特に生物学的な内腔の電気的特性の
内部計測のための装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】生理学上の組織は、特定の電気的インピ
ーダンス特性により特徴付けられる。例えば、上皮組織
のタイプにおける多様性は、電気的特性における相違に
よって認識されるであろう（Ｇｏｎｚａｌｅｓ−Ｃｏｒ
ｒｅａ ＣＡら、「インピーダンスプローブを用いるバ
レットの食道におけるバーチャルバイオプシ（仮想的生
体組織検査）（Ｖｉｒｔｕａｌ ｂｉｏｐｓｉｅｓ ｉ
ｎ Ｂａｒｒｅｔｔ’ｓｅｓｏｐｈａｇｕｓ ｕｓｉｎ
ｇ ａｎ ｉｍｐｅｄａｎｃｅ ｐｒｏｂｅ）」、Ａｎ
ｎａｌｓ ｏｆ ＮＹ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｓｃｉ
ｅｎｃｅｓ、Ｖｏｌ．８７３、１９９９年４月、３１３
〜３２１ページ）。
【０００３】この特性インピーダンスの変化は、組織、
およびその生体全体についての本質的な情報を提供する
ことができる。このコンセプトは、病理学的状態、特に
癌を予知することの多くの研究に対するスプリングボー
ド（きっかけ）となっている（Ｂｌａｄ ＢおよびＢａ
ｌｄｅｔｏｒｐ Ｂ、「正常組織と比較した腫瘍組織の
インピーダンススペクトル：電気的インピーダンストモ
グラフィー（断層撮影）についての可能な臨床アプリケ
ーション（Ｉｍｐｅｄａｎｃｅ ｓｐｅｃｔｒａ ｏｆ
ｔｕｍｏｒ ｔｉｓｓｕｅ ｉｎ ｃｏｍｐａｒｉｓ
ｏｎ ｗｉｔｈｎｏｒｍａｌ ｔｉｓｓｕｅ： ａ ｐ
ｏｓｓｉｂｌｅ ｃｌｉｎｉｃａｌａｐｐｌｉｃａｔｉ
ｏｎ ｆｏｒ ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｉｍｐｅｄａｎ
ｃｅｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）」、Ｐｈｙｓｉｏｌｏｇｉ
ｃａｌ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ、Ｖｏｌ．１７ Ｓ
ｕｐｐｌ４Ａ、１９９６年１１月、１０５〜１１５ペー
ジ）。例えば、結腸ガンの早期検知は、結腸上皮表面の
電気的特性における相違を検査することによって可能と
なるであろう（Ｄａｖｉｅｓ ＲＪら、「大腸ガンのネ
ズミモデルにおける結腸上皮インピーダンス解析（Ｃｏ
ｌｏｎｉｃｅｐｉｔｈｅｌｉａｌ ｉｍｐｅｄａｎｃｅ
ａｎａｌｙｓｉｓ ｉｎ ａ ｍｕｒｉｎｅ ｍｏｄ
ｅｌ ｏｆ ｌａｒｇｅ−ｂｏｗｅｌ ｃａｎｃｅ
ｒ）」、Ａｒｃｈｉｖｅｓ ｏｆ Ｓｕｒｇｅｒｙ、Ｖ
ｏｌ．１２４（４）、１９８９年４月、４８０〜４８４
ページ）。これらの計測は、概して、端部に電極を備え
る内視鏡またはプローブを使用してなされる。
【０００４】同様に、乳ガンは、正常組織と異常組織と
におけるインピーダンスの相違に基づいて予知されるで
あろう（Ｃｈａｕｖｅａｕ Ｎら、「バイオインピーダ
ンススペクトロスコピー（生体インピーダンス分光学）
を用いる人胸部の外科バイオプシにおける正常組織と異
常組織との間の生体外での弁別（Ｅｘ ｖｉｖｏ ｄｉ
ｓｃｒｉｍｉｎａｔｉｏｎ ｂｅｔｗｅｅｎ ｎｏｒｍ
ａｌ ａｎｄ ｐａｔｈｏｌｏｇｉｃａｌ ｔｉｓｓｕ
ｅｓ ｉｎ ｈｕｍａｎ ｂｒｅａｓｔ ｓｕｒｇｉｃ
ａｌ ｂｉｏｐｓｉｅｓ ｕｓｉｎｇ ｂｉｏｉｍｐｅ
ｄａｎｃｅ ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）」、Ａｎｎａ
ｌｓ ｏｆ ＮＹ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎ
ｃｅｓ、Ｖｏｌ．８７３、１９９９年４月、４２〜５０
ページ、およびＪｏｓｓｉｎｅｔ Ｊ、「正常および異
常な胸部組織におけるインピーディビティの変異性（Ａ
Ｖａｒｉａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｉｍｐｅｄｉｖｉｔ
ｙｉｎ ｎｏｒｍａｌ ａｎｄ ｐａｔｈｏｌｏｇｉｃ
ａｌ ｂｒｅａｓｔ ｔｉｓｓｕｅ）」、Ｍｅｄｉｃａ
ｌ ａｎｄ Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒ
ｉｎｇ ａｎｄ Ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ 、Ｖｏｌ．３４
（５）、１９９６年９月、３４６〜３５０ページ）。
【０００５】多くの他の状態が、電気的インピーダンス
変化に基づいて予知され得るであろう。例えば、食道の
インピーダンスは、バレットの食道（Ｂａｒｒｅｔｔ’
ｓｅｓｏｐｈａｇｕｓ）、食道の正常なうろこ状の粘膜
が円柱上皮により置換される障害に関連があるであろう
（Ｇｏｎｚａｌｅｓ−Ｃｏｒｒｅａ ＣＡら、「インピ
ーダンスプローブを用いるバレットの食道におけるバー
チャルバイオプシ（Ｖｉｒｔｕａｌ ｂｉｏｐｓｉｅｓ
ｉｎ Ｂａｒｒｅｔｔ’ｓ ｅｓｏｐｈａｇｕｓ ｕ
ｓｉｎｇ ａｎ ｉｍｐｅｄａｎｃｅ ｐｒｏｂ
ｅ）」、Ａｎｎａｌｓ ｏｆ ＮＹ Ａｃａｄｅｍｙ
ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ、Ｖｏｌ．８７３、１９９９年
４月、３１３〜３２１ページ）。口腔インピーダンスに
おける変化は、口腔粘膜における変化に関連しているで
あろう（Ｎｉｃａｎｄｅｒ ＢＬら、「電気的インピー
ダンス、人口腔粘膜の微妙な変化を評価する方法（Ｅｌ
ｅｃｔｒｉｃａｌ ｉｍｐｅｄａｎｃｅ、Ａ ｍｅｔｈ
ｏｄ ｔｏ ｅｖａｌｕａｔｅｓｕｂｔｌｅ ｃｈａｎ
ｇｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｈｕｍａｎ ｏｒａｌ ｍｕｃ
ｏｓａ）」、Ｅｕｒｏｐｅａｎ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ
Ｏｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ、Ｖｏｌ．１０５（６）、
１９９７年１２月、５７６〜５８２ページ）。この原理
を用いる他の診断法は、組織損傷（Ｐａｕｌｓｅｎ Ｋ
Ｄら、「放射され誘起された組織損傷の進行の生体内電
気的インピーダンススペクトロスコピックモニタリング
（Ｉｎ ｖｉｖｏ ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｉｍｅｄａ
ｎｃｅｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｉｃ ｍｏｎｉｔｏｒｉ
ｎｇ ｏｆ ｔｈｅ ｐｒｏｇｒｅｓｓｉｏｎ ｏｆ
ｒａｄｉａｔｅｄ−ｉｎｄｕｃｅｄ ｔｉｓｓｕｅ ｉ
ｎｊｕｒｙ）」、Ｒａｄｉａｔｉｏｎ Ｒｅｓｅａｒｃ
ｈ、Ｖｏｌ．１５２（１）、１９９９年７月、４１〜５
０ページ）、肺換気（Ｆｒｅｒｉｃｈｓ Ｉら、「補助
換気の間の機能的電気的インピーダンストモグラフィに
よる局所的肺換気のモニタリング（Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎ
ｇ ｒｅｇｉｏｎａｌ ｌｕｎｇ ｖｅｎｔｉｌｌａｔ
ｉｏｎ ｂｙ ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ ｅｌｅｃｔｒｉ
ｃａｌ ｉｍｐｅｄａｎｃｅ ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ
ｄｕｒｉｎｇ ａｓｓｉｓｔｅｄｖｅｎｔｉｌｌａｔｉ
ｏｎ）」、Ａｎｎａｌｓ ｏｆ ＮＹ Ａｃａｄｅｍｙ
ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ、Ｖｏｌ．８７３、１９９９年
４月、４９３〜５０５ページ）、および虚血組織（Ｃａ
ｓａ Ｏら、「生体内および原位置での、電気的インピ
ーダンススペクトロスコピーを用いる虚血組織の特徴付
け（Ｉｎ ｖｉｖｏ ａｎｄ ｉｎ ｓｉｔｕ ｉｓｃ
ｈｅｍｉｃ ｔｉｓｓｕｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａ
ｔｉｏｎ ｕｓｉｎｇ ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｉｍｐ
ｅｄａｎｃｅ ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）」、Ａｎｎ
ａｌｓ ｏｆ ＮＹ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｓｃｉｅ
ｎｃｅｓ、Ｖｏｌ．８７３、１９９９年４月、５１〜５
８ページ）を含んでいる。
【０００６】組織のインピーダンス特性の計測は、典型
的には、電極を備えるプローブの使用を通して、あるい
は電極を埋め込むことによって、達成される（Ｌｅｈｒ
ｅｒＡＲら、「雌牛における生殖イベントの間の生殖器
組織の電気的抵抗、およびその可能なオンファームアプ
リケーション：レビュー（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｒｅｓ
ｉｓｔａｎｃｅ ｏｆ ｇｅｎｉｔａｌ ｔｉｓｓｕｅ
ｓ ｄｕｒｉｎｇｒｅｐｒｏｄｕｃｔｉｖｅ ｅｖｅｎ
ｔｓ ｉｎ ｃｏｗｓ、ａｎｄ ｉｔｓｐｏｓｓｉｂｌ
ｅ ｏｎ−ｆａｒｍ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ： Ａ
ｒｅｖｉｅｗ）」、Ｗｉｅｎｅｒ Ｔｉｅｒａｒｚｔ
ｌｉｃｈｅ Ｍｏｎａｔｓｓｃｈｒｉｆｔ、Ｖｏｌ．７
８、１９９１年、３１７〜３２２ページ）。前記電極
は、腸の計測のための腸鏡（ｅｎｔｅｒｏｓｃｏｐｅ）
の端部に取り付けられていてもよい。その上、付加的な
技術も開発されている。これらの技術の１つは、「電気
的インピーダンストモグラフィ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ
Ｉｍｐｅｄａｎｃｅ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）」、ま
たはＥＩＴと称されている（Ｂｒｏｗｎ ＢＨ ら、
「適用される電位トモグラフィ：可能な臨床アプリケー
ション（Ａｐｐｌｉｅｄ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ ｔｏｍ
ｏｇｒａｐｈｙ： ｐｏｓｓｉｂｌｅｃｌｉｎｉｃａｌ
ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ）」、Ｃｌｉｎｉｃａｌ
Ｐｈｙｓｉｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｐｈｙｓｉｏｌｏｇｉ
ｃａｌ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ、Ｖｏｌ．６
（２）、１９８５年５月、１０９〜１２１ページ）。こ
の方法は、抵抗率分布変化、それに引き続く導電または
絶縁流体の収集を含んでいる。加えて、身体の組成が、
身体全体の導電率によって解析される（Ｇａｌｖａｒｄ
Ｈら、「老婦人の臀部骨折患者間の身体組成における相
違および健康管理：体脂肪は、体重および脂肪のない身
体質量よりも重要な、骨折について説明的ファクタであ
る（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓ ｉｎ ｂｏｄｙ ｃｏｍ
ｐｏｓｉｔｉｏｎ ｂｅｔｗｅｅｎ ｆｅｍａｌｅ ｇ
ｅｒｉａｔｒｉｃ ｈｉｐ ｆｒａｃｔｕｒｅ ｐａｔ
ｉｅｎｔｓ ａｎｄ ｈｅａｌｔｈｙ ｃｏｎｔｒｏｌ
ｓ： ｂｏｄｙ ｆａｔ ｉｓ ａ ｍｏｒｅ ｉｍｐ
ｏｒｔａｎｔ ｅｘｐｌａｎａｔｏｒｙ ｆａｃｔｏｒ
ｆｏｒ ｔｈｅ ｆｒａｃｔｕｒｅ ｔｈａｎ ｂｏ
ｄｙ ｗｅｉｇｈｔ ａｎｄ ｌｅａｎ ｂｏｄｙ ｍ
ａｓｓ）」、Ａｇｉｎｇ（Ｍｉｌａｎｏ）、Ｖｏｌ．８
（２４）、１９９６年８月、２８２〜２８６ページ、お
よびＹａｓｉｕ Ｔら、「全身体電気伝導度による悪液
質のラビットの身体構成解析（Ｂｏｄｙ ｃｏｍｐｏｓ
ｉｔｉｏｎ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｃａｃｈｅｔｉ
ｃ ｒａｂｂｉｔｓ ｂｙ ｔｏｔａｌ ｂｏｄｙ ｅ
ｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ）」、
Ｎｕｔｒｉｔｉｏｎ ａｎｄ Ｃａｎｃｅｒ、Ｖｏｌ．
３２（３）、１９９８年、１９０〜１９３ページ）。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、生物学的な
内腔の電気的特性を計測するための装置および方法を記
載する。
【０００８】
【課題を解決するための手段】したがって、本発明の好
ましい実施の形態によって、生物学的組織の電気的特性
を計測するための装置であって、開口を有する外面を備
えるカプセル、開口内に配置された複数の電極、および
電気的特性を発生させるために複数の電極と通信するプ
ロセッサを含む装置が提供される。
【０００９】装置は、生物学的組織内の関心のあるエリ
アをイメージングするためのイメージャをさらに含んで
いてもよい。
【００１０】カプセルは自律的（ａｕｔｏｎｏｍｏｕ
ｓ）であってもよく、そしてカプセルは飲み込むことに
より、または身体内の所望の位置にカプセルを配置する
ことにより導入されてもよい。
【００１１】電気的特性は、インピーダンスまたは導電
率の値、あるいはユーザによって決定される通りのいか
なる他の関連する電気的特性を含んでいてもよい。生物
学的組織は、小腸、または消化管のいずれかの部分の内
部であってもよい。
【００１２】複数の電極は、少なくとも２つの電極を含
んでいる。電極は、開口がスリットである場合に、金属
のリングであってもよく、あるいは電極は、開口が円形
である場合に、金属の球またはカップ状であってもよ
い。電極は、開口を通って突出していてもよく、あるい
はカプセルの外面と同一平面をなしていてもよい。
【００１３】本発明は、さらに、身体内の消化管の電気
的特性を計測するための方法であって、次の各ステップ
を含む方法を記載する。消化管内に自律的な電極構成を
導入し、計測のための電極のセットを選択し、選択され
た電極に電流を導入し、選択された電極から電気的デー
タを収集し、そして収集された電気的データから電気的
特性を計算する。自律的な電極構成は、カプセルの外面
に配置されていてもよく、そして飲み込むことによっ
て、消化管内に導入されてもよい。
【００１４】本発明のさらなる実施の形態は、電気的特
性を身体の外部のワイヤレス受信機に送信するステップ
を含む。
【００１５】本発明の１つの実施の形態においては、収
集するステップは、２つの選択された電極の間の電圧を
得ることを含む。電気的特性は、インピーダンスまたは
導電率の値であってもよい。
【００１６】さらにまた、本発明の１つの実施の形態
は、時間パラメータを計測するステップを含む。その他
の実施の形態は、消化管内の距離を判定するステップを
さらに含む。
【００１７】本発明は、添付された図面に関連を持たせ
た以下の詳細な説明から、一層完全に理解され且つ評価
されるであろう。
【００１８】
【発明の実施の形態】本発明は、外部電極を有するカプ
セルである。外部制御なしに消化系を通って移動すると
いう点で、自律的であってもよく、そして飲み込むこと
によって、あるいは身体内の所望の位置にカプセルを配
置することによって、身体内に導入されてもよい。
【００１９】当該技術において知られている生体内計測
システムは、典型的には、データを収集し且つ該データ
を受信機システムに送信する、飲み込むことができる電
極カプセルを含んでいる。これらの、蠕動の動作を介し
消化系を通って移動する腸のカプセルは、しばしば「ハ
イデルベルク（Ｈｅｉｄｅｌｂｅｒｇ）」カプセルと呼
ばれ、ｐＨ、温度（「コア温度（Ｃｏｒｅｔｅｍ
ｐ）」）、および腸全体にわたる圧力を計測するのに利
用される。それらは、食物が胃および腸を通過するのに
要する所要時間である、胃滞留時間（ｇａｓｔｒｉｃ
ｒｅｓｉｄｅｎｃｅｔｉｍｅ）を計測するのにも利用さ
れる。
【００２０】前記腸カプセルは、典型的には、計測シス
テムおよび送信システムを含んでおり、前記送信システ
ムは、計測されたデータを無線周波数にて受信機システ
ムに送信する。受信機システムは、通常、身体の外部に
配置される。代りのシステムは、カプセル内の記憶デバ
イスに全てのデータを格納するようにすることもでき
る。その場合、データは、カプセルが胃腸（ＧＩ）管を
出た後に読み取られ得る。
【００２１】本明細書に引用により組み込まれている、
米国特許第５、６０４、５３１号においては、本出願と
共通の譲受人が、小腸を含む消化管全体を通過し、自律
的なビデオ内視鏡として動作できる、飲み込むことがで
きるカプセルを記述している。米国特許第５、６０４、
５３１号のシステムのブロック図が図１に示されてい
る。
【００２２】生体内ビデオカメラシステムは、典型的に
は、消化系の内部を観察し且つ少なくともビデオデータ
を送信するための飲み込むことができるカプセル１０、
典型的には、患者の外部に配置される受信システム１
２、およびビデオデータを処理するためのデータプロセ
ッサ１４を備えている。データプロセッサ１４は、典型
的には、２つのモニタ、すなわち消化系内のカプセル１
０の現在位置が表示される位置モニタ１６、およびカプ
セル１０により現在見られるイメージが表示されるイメ
ージモニタ１８を操作する。
【００２３】受信システム１２は、ポータブルであっ
て、その場合、データプロセッサ１４における処理に先
立って、データプロセッサ１４が受信するデータが記憶
ユニット１９に一時的に格納されるようにすることもで
き、あるいは、固定され且つデータプロセッサ１４に近
くに位置していることもできる。カプセルは、典型的に
は、照明源４２、イメージャ４６、および送信機４１を
備えている。
【００２４】さて、図２Ａ、図２Ｂおよび図２Ｃを参照
し、これらの図は、電極２０を持つ本発明のカプセル１
０’のいくつかの実施の形態を説明している。電極２０
とともに説明されるカプセル１０’は、上述された生体
内カメラシステムを付加的に備えていてもよく、あるい
は備えていなくてもよいことに留意されたい。
【００２５】カプセル１０’は、典型的には、プラステ
ィック材料から作られ、そして電極２０のための小さな
開口２１が製作されている。電極２０は、各電極２０の
一部がカプセル１０’の内側部分内にあり、各電極２０
の一部が開口２１の反対側から突出するように、開口２
１を通して配置されている。代りに、電極２０は、カプ
セル１０’の表面と同一平面をなしていてもよい。電極
２０は、形状が球であってもよく、あるいは、図２Ｂに
おけるようなカップ状に形成された電極２０’のよう
に、他の形状および形態に製作されていてもよい。
【００２６】図２Ｃに図示された構成においては、開口
２１’は、カプセル１０’のまわりに配置されたスリッ
トであり、その内部には、金属リングの形態をなす電極
２０’’が配置されている。いずれの実施の形態におい
ても、カプセル１０’は、最低で２つの電極を含んでい
なければならないが、２つのセットにおいて、さらに多
くを含んでいてもよい。他の実施の形態も同様に可能で
ある。
【００２７】さて、図３および図４を参照する。図３
は、腸２２内部における球電極２０を有するカプセル１
０’の断面図であり、そして図４は、電極の出力の処理
のブロック図である。
【００２８】図３に示されるように、いかなる与えられ
た時点においても、いくつかの電極は、消化管の内側部
分に接触し、一方他の電極は接触しないであろう。消化
管に接触している一対の電極の間で計測されるインピー
ダンス値は、接触していないものよりもはるかに高くな
るであろう。それゆえ、図４に示されるように、マルチ
プレクサ２６は、電位の計測、およびインピーダンスま
たは逆に導電率の値の計算のために、一対の電極（例え
ば、２０Ａまたは２０Ｂ（図３））を選択するために用
いられる。
【００２９】図４の回路は、電流源２４、マルチプレク
サ２６、アナログ−ディジタル（Ａ／Ｄ）コンバータ３
４、マイクロプロセッサ３６、および送信機４１を備え
ている。最初のペアの電極２０Ａを選択しているマルチ
プレクサ２６を通して、電流源２４は、知られている一
定の電流ｉｉｎｐｕｔを送る。結果として得られる電圧
Ｖｏｕｔｐｕｔは、Ａ／Ｄコンバータ３４により変換さ
れ、そしてそれからインピーダンス値を計算するマイク
ロプロセッサ３６に供給される。インピーダンスＺ（オ
ーム（Ω）で表される）は、次の式に従って電圧対電流
の正規化された比として計算される。
【００３０】Ｚ＝Ｌ・Ｖｏｕｔｐｕｔ／ｉｉｎｐｕｔ ここで、Ｌは選択された電極の間の距離である。
【００３１】マイクロプロセッサ３６と直接通信するマ
ルチプレクサ２６は、それからインピーダンス計算のた
めの他のペアの電極２０Ｂを選択する。電極ペアの全て
の可能性のある組合わせが選択される。それから、マイ
クロプロセッサ３６は、前記電極ペアのうちから最大の
インピーダンス値を選択し、そしてこの値が、送信機４
１を通して、身体の外部に配置された受信機に送信され
る。送信される値は、計測される領域の特性インピーダ
ンス値に比例しており、そして消化管内の他の領域から
得られた値と比較するために用いられる。他の電極構成
についても、同様の方法が採用される。
【００３２】より小さな直径の部分は、電極に対してよ
り多く接触するであろうが、計測は、消化管に沿ういか
なる点においても行なわれてよい。計測は、周期的な間
隔で、例えば０．１秒毎に、行なわれる。計測時におけ
る消化管内のカプセルの位置は、米国特許第５、６０
４、５３１号に記述されたように、遠隔測定システム
（ｔｅｌｅｍｅｔｒｉｃ ｓｙｓｔｅｍ）によって決定
される。インピーダンスにおける変化も、幽門または種
々の器官のような、消化管の異なる部分を通るカプセル
の通過を信号で伝える。例えば、胃に対する腸のよう
な、管に沿うｐＨ値における相違は、結果としてインピ
ーダンス計測における変化を生じるであろう。これらの
値は、米国特許第５、６０４、５３１号の遠隔測定シス
テムの、前記消化管の通路に沿うカプセル１０’の位置
を確認する助けとなるであろう。
【００３３】さて、図２Ａに戻って参照すれば、図２Ａ
は、カプセル１０’を囲み、列１７Ａ、１７Ｂおよび１
７Ｃをなす電極２０を示している。列１７Ａ、１７Ｂお
よび１７Ｃは、互いに知られている距離だけ離されてお
り、電極２０に任意の数の列があってもよい。
【００３４】そして、図５Ａおよび図５Ｂを参照する。
図５Ａは、時間に対する２組の電極のインピーダンス値
を示しており、一方図５Ｂは、２組の電極の出力の相互
相関を示している。カプセルの通路に沿う組織の空間的
な不均一性に起因して、計測された、時間に対するイン
ピーダンスは、いくらかの変動を示すであろう。グラフ
においては、実線は、第１の列１７Ａ（図２Ａ）に沿っ
て配置される電極２０の最初のペアから得た信号を示し
ている。点線は、第２の列１７Ｂ（図２Ａ）に沿って配
置される電極２０のその他のペアから得た信号を示して
いる。同様の計測が、他の電極構成からもなされるであ
ろう。２つの結果としてのトレースは同様であるけれど
も、それらの間にはタイムラグがある。
【００３５】図５Ｂは、カプセルのまわりに配置された
電極の２つのペアの間の相互相関を示している。図から
分かるように、グラフにはピーク３２が存在する。この
ピークは、時間Ｔにおいて発生し、電極の２つのペアの
間の距離をカプセルが進むのに要する時間を示してい
る。最小でも４つの電極が、この計算に必要であること
に留意すべきである。
【００３６】これらの値は、例えば、引用により本明細
書に組み込まれた、米国特許第５、１１６、１１９号に
説明されたものと同様の方法を用いて、カプセルの速度
を計算するのに用いることができる。「液体流を計測す
るための方法および装置（Ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ Ａｐ
ｐａｒａｔｕｓ ｆｏｒ Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ Ｌｉｑ
ｕｉｄ Ｆｌｏｗ）」と題された米国特許第５、１１
６、１１９号は、知られている寸法を有するチャンバ内
における電磁放射により、液体流を計測する方法を説明
している。液体による電磁放射の瞬時的な減衰が、液体
の瞬時的な量および速度を判定するために計測される。
同様に、本発明は、速度を判定するために電気的特性を
利用している。
【００３７】他の情報も、相互相関から取得されるであ
ろう。例えば、幽門部のような、いくつかの知られてい
る基準点からのある部分の長さを、計算することができ
る。
【００３８】上述において詳細に示され且つ記述された
ことに本発明が限定されないことは、当業者によって理
解されるであろう。それどころか、発明の範囲は、特許
請求の範囲によって規定される。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、従来のビデオイメージングのための飲
み込むことができるカプセルのブロック説明図である。
【図２Ａ】図２Ａは、電極を有する本発明のカプセルの
実施形態の概略図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、電極を有する本発明のカプセルの
実施形態の概略図である。
【図２Ｃ】図２Ｃは、電極を有する本発明のカプセルの
実施形態の概略図である。
【図３】図３は、小腸内における図２Ａのカプセルの断
面図である。
【図４】図４は、インピーダンス計測および送信のブロ
ック図である。
【図５Ａ】図５Ａは、図４において説明される計測およ
び処理の理解に有用な、２つの電極についてのインピー
ダンスのグラフである。
【図５Ｂ】図５Ｂは、図５Ａの２つのトレースの相関の
グラフである。
【符号の説明】
１０、１０’ 飲み込むことができるカプセル １２ 受信システム １４ データプロセッサ １６ 位置モニタ １７Ａ、１７Ｂ、１７Ｃ 電極列 １８ イメージモニタ １９ 記憶ユニット ２０、２０’、２０’’ 電極 ２０Ａ、２０Ｂ 電極ペア ２１ 開口 ２２ 腸 ２４ 電流源 ２６ マルチプレクサ ３４ アナログ−ディジタルコンバータ ３６ マイクロプロセッサ ４１ 送信機 ４２ 照明源 ４６ イメージャ

Claims (24)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 生物学的組織の電気的特性を計測するた
    めの装置であって、 開口を有する外面を備えるカプセルと、 前記開口内に配置された複数の電極と、 前記電気的特性を発生させるために前記複数の電極と通
    信するプロセッサとを具備する、生物学的組織の電気的
    特性を計測するための装置。
  2. 【請求項２】 前記生物学的組織内の関心のあるエリア
    をイメージングするためのイメージャをさらに備える請
    求項１に記載の装置。
  3. 【請求項３】 前記カプセルは、自律的である請求項１
    に記載の装置。
  4. 【請求項４】 前記カプセルは、飲み込むことにより導
    入される請求項１に記載の装置。
  5. 【請求項５】 前記カプセルは、身体内の所望の位置に
    カプセルを配置することにより導入される請求項１に記
    載の装置。
  6. 【請求項６】 前記電気的特性は、インピーダンス値を
    含む請求項１に記載の装置。
  7. 【請求項７】 前記電気的特性は、導電率の値を含む請
    求項１に記載の装置。
  8. 【請求項８】 前記生物学的組織は、小腸である請求項
    １に記載の装置。
  9. 【請求項９】 前記生物学的組織は、消化管のいずれか
    の部分の内部である請求項１に記載の装置。
  10. 【請求項１０】 前記複数の電極は、少なくとも２つの
    電極を含んでいる請求項１に記載の装置。
  11. 【請求項１１】 前記電極は金属のリングであり、且つ
    前記開口はスリットである請求項１に記載の装置。
  12. 【請求項１２】 前記電極は金属の球であり、且つ前記
    開口は円形である請求項１に記載の装置。
  13. 【請求項１３】 前記電極はカップ状であり、且つ前記
    開口は円形である請求項１に記載の装置。
  14. 【請求項１４】 前記電極は、前記外面と同一平面をな
    す請求項１に記載の装置。
  15. 【請求項１５】 前記電極は、前記外面から突出する請
    求項１に記載の装置。
  16. 【請求項１６】 身体内の消化管の電気的特性を計測す
    るための方法であって、 前記消化管内に自律的な電極構成を導入するステップ
    と、 計測のための電極のセットを選択するステップと、 前記選択された電極に電流を導入するステップと、 前記選択された電極から電気的データを収集するステッ
    プと、 前記収集された電気的データから電気的特性を計算する
    ステップとからなる、身体内の消化管の電気的特性を計
    測するための方法。
  17. 【請求項１７】 前記電極構成を導入するステップは、
    飲み込むことによって達成される請求項１６に記載の方
    法。
  18. 【請求項１８】 前記電極構成は、カプセルの外面に配
    置される請求項１６に記載の方法。
  19. 【請求項１９】 前記計算された電気的特性を、前記身
    体の外部の受信機に送信するステップをさらに有する請
    求項１６に記載の方法。
  20. 【請求項２０】 前記収集するステップは、２つの前記
    選択された電極の間の電圧を得ることを含む請求項１６
    に記載の方法。
  21. 【請求項２１】 前記計算するステップは、２つの前記
    選択された電極の間のインピーダンスを計算することを
    含む請求項１６に記載の方法。
  22. 【請求項２２】 前記計算するステップは、導電率を計
    算することを含む請求項１６に記載の方法。
  23. 【請求項２３】 時間パラメータを計測するステップを
    さらに有する請求項１６に記載の方法。
  24. 【請求項２４】 前記消化管内の距離を判定するステッ
    プをさらに有する請求項１６に記載の方法。
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