JP2008521541A - 生体内電気刺激のデバイス、システム、および方法 - Google Patents

Abstract

生体内電気刺激のためのデバイス、システム、および方法。例えば、自律型生体内デバイスが、体腔の少なくとも一部に電気刺激を与える生体内電気刺激ユニット、および生体内画像を取得する撮像器を含む。

Description

本発明は、生体内手術の分野に関する。より詳細には、本発明は、生体内電気刺激を実施するためのデバイス、システム、および方法に関する。

一部の生体内感知システムは、例えば、消化管の管腔を通過しながら消化管の画像を取得かつ伝送できる生体内撮像デバイスを含む。
体内の通路または腔における生体内感知、ならびに情報（例えば、画像情報、ｐＨ情報、温度情報、電気インピーダンス情報、圧力情報など）の感知および収集のための他のデバイス、システム、および方法は、当技術分野において知られている。

本発明の一部の実施形態は、例えば、生体内電気刺激のためのデバイス、システム、および方法を含む。
一部の実施形態では、例えば、生体内電気刺激デバイスが自律型である。一部の実施形態では、例えば、生体内電気刺激デバイスが可飲、例えば飲み込んで消化管を通過することのできる可飲カプセルである。

一部の実施形態では、例えば、生体内デバイスが、少なくとも体腔の一部に電気刺激を与える生体内電気刺激ユニット、および生体内画像を取得する撮像器を含む。
一部の実施形態では、例えば、生体内デバイスが、通常は遠隔または外部資源からの、生体内電気刺激コマンドおよび／またはパラメータを表す信号を受信するための受信器を含む。一部の実施形態によれば、電気刺激を遠隔制御するのに無線周波数が使用される。

一部の実施形態では、例えば、生体内デバイスが、受信信号に基づいて、あるいは事前にプログラムされた生体内電気刺激方式に基づいて生体内電気刺激ユニットに電力を選択的に提供する電源を含む。

一部の実施形態では、例えば、生体内電気刺激ユニットが自律型生体内デバイスのある場所に置かれ、その場合、生体内電気刺激ユニットが置かれる場所は、撮像器によって撮像される視野に対して実質上遮蔽とならない位置である。

一部の実施形態では、例えば、生体内デバイスが、生体内電気刺激ユニットと動作可能に結合された視覚表示器を含み、この場合、視覚表示器は、生体内電気刺激に関する視覚表示を提供する。

一部の実施形態では、例えば、生体内デバイスが、自律型生体内デバイスの前面に配置された前面生体内電気刺激ユニット、および自律型生体内デバイスの背面に配置された背面生体内電気刺激ユニットを含む。一部の実施形態では、例えば、生体内デバイスが、前面生体内電気刺激ユニットと動作可能に結合された前面視覚表示器、および背面生体内電気刺激ユニットと動作可能に結合された背面視覚表示器を含む。一部の実施形態では、例えば、前面視覚表示器が第１の色を有する視覚表示を生成し、背面視覚表示器が第２の、第１とは異なる色を有する視覚表示を生成する。

一部の実施形態では、例えば、システムが、生体内画像を取得するための少なくとも一つの撮像器を含む自律型生体内撮像デバイス、および少なくとも一つの電気刺激ユニットを含む自律型生体内電気刺激デバイスを含む。

一部の実施形態では、例えば、撮像器が、少なくとも生体内電気刺激デバイスの一部または視覚表示器を含む生体内画像を取得する。
一部の実施形態では、例えば、システムが、生体内撮像デバイスおよび生体内電気刺激デバイスに接続するための連結具を含む。

一部の実施形態では、例えば、方法が、生体内電気刺激コマンドを表す信号を受信することと、生体内電気刺激コマンドに基づいて、生体内電気刺激ユニットを操作することとを含む。

一部の実施形態では、例えば、この方法が、生体内電気刺激パラメータを表す信号を受信することと、生体内電気刺激パラメータに基づいて、生体内電気刺激ユニットを操作することとを含む。

一部の実施形態では、例えば、この方法が、生体内電気刺激ユニットを選択的に起動かつ／または停止することを含む。

本発明によるシステム、装置、および方法の原理および動作は、図面および以下の説明を参照することでよりよく理解されよう。これらの図面は例示のみを目的として与えられるものであり、限定を意図するものではないことが理解されよう。

例示を簡潔にするために、図に示される要素が必ずしも原寸に比例してはいないことが理解されよう。例えば、見やすいように一部の要素の寸法が他の要素に比して誇張されることがある。また適切と思われる場合には、複数の図を通じて対応または類似する要素を示すために、参照番号が各図を通じて繰り返されることがある。

以下の詳細な説明では、本発明の完全な理解をもたらすために多数の具体的詳細が記載される。しかし、本発明がこれらの具体的詳細なしでも実行され得ることは当業者には理解されよう。他の事例では、本発明を曖昧にしないために、よく知られた方法、手順、および構成要素が詳細に記載されていない。

本発明の一部の実施形態は、典型的な可飲生体内デバイス、例えば、典型的な可飲生体内感知または撮像デバイスを対象とする。本発明の諸実施形態によるデバイスは、２００１年３月８日に出願され、米国特許出願公開第２００１／００３５９０２号として２００１年１１月１日に公開された「Ｄｅｖｉｃｅ ａｎｄ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ Ｉｎ−ｖｉｖｏ Ｉｍａｇｉｎｇ」と題される米国特許出願第０９／８００，４７０号、および／またはイダン（Ｉｄｄａｎ）他による「Ｉｎ−Ｖｉｖｏ Ｖｉｄｅｏ Ｃａｍｅｒａ Ｓｙｓｔｅｍ」と題される米国特許第５，６０４，５３１号、および／または２００２年１月１６日に出願され、米国特許出願公開第２００２／０１０９７７４号として２００２年８月１５日に公開された米国特許出願第１０／０４６，５４１号に記載の実施形態に類似し、これら全てを本願明細書に組み込まれる。外部受信器／記録器ユニットや、例えば、上記の公開に記載されているそれのように、ワークステーション内にあるプロセッサおよびモニタは、本発明の一部の実施形態と併せて使用するのに適する。本明細書に記載のデバイスおよびシステムは、他の構成および／または他の数組の構成要素を有する。例えば、本発明は、内視鏡、注射針、ステント、カテーテルなどを用いて実行される。一部の生体内デバイスは、カプセル状であり、あるいは他の形状、例えば、ピーナツ型、あるいはチューブ状、球状、円錐状、または他の適切な形状であってもよい。

本発明の一部の実施形態は、例えば、典型的な可飲生体内デバイスを含む。他の実施形態では、生体内デバイスが可飲型かつ／または自律型である必要はなく、他の形状または構成を成してもよい。一部の実施形態は、様々な体腔、例えば、消化管、血管、尿道、生殖器管などで使用される。一部の実施形態では、生体内デバイスが、任意選択で、感知器、撮像器、および／または他の適切な構成要素を含む。

生体内デバイスの諸実施形態は、典型的には自律型であり、典型的には自己充足型である。例えば、生体内デバイスは、実質的に全構成要素が容器、ハウジングまたはシェル内に収められ、当該生体内デバイスが、例えば電力を受け取るか情報を送信するためのワイヤまたはケーブルを必要としない、カプセルまたは他のユニットであってもよいし、あるいはそれらを含むものであってもよい。生体内デバイスは、データ、制御、または他の機能の表示を提供する外部の受信／表示システムと通信する。例えば、電力は、内蔵電池または無線受信システムにより提供される。他の実施形態では異なる構成および機能を有する。例えば、構成要素が複数のサイトまたはユニットに分散される。制御情報が外部の資源から受信される。

図１は、本発明の一部の実施形態による生体内システムを概略的に示す。システムの一つまたは複数の構成要素が、本明細書に記載のデバイスおよび／または構成要素、あるいは本発明の諸実施形態による他の生体内デバイスと組み合わせて使用され、あるいはそれらと動作可能に関連付けられる。

一部の実施形態では、システムが、感知器を有するデバイス１４０、例えば、撮像器１４６、一つまたは複数の照明源１４２、電源１４５、および送信器１４１を含む。一部の実施形態では、デバイス１４０が可飲カプセルを用いて実装されるが、別の種類のデバイスまたは適切な実装態様が用いられてもよい。患者の体の外部に、例えば、（例えば、一つまたは複数のアンテナまたはアンテナアレイを含む、あるいはそれらと動作可能に関連付けられた）外部受信器／記録器１１２、記憶ユニット１１９、プロセッサ１１４、およびモニタ１１８が存在する。一部の実施形態では、例えば、プロセッサ１１４、記憶ユニット１１９、および／またはモニタ１１８が、ワークステーション１１７、例えば、コンピュータまたはコンピューティング・プラットフォームとして実装される。

送信器１４１は、無線波を用いて動作するが、デバイス１４０が内視鏡であるか、あるいは内視鏡に含まれる場合など一部の実施形態では、送信器１４１が、例えばワイヤ、光ファイバ、および／または他の適切な方法でデータを送受信する。他の公知の無線伝送方法が用いられてもよい。送信器１４１は、例えば、伝送モジュールまたはサブユニットおよび受信器モジュールまたはサブユニット、あるいは内蔵型のトランシーバまたは送受信器を含む。

デバイス１４０は、典型的には自律型可飲カプセルであるか、またはそれを含むものであるが、他の形状をとってもよく、必ずしも可飲型また自律型でなくでもよい。デバイス１４０の諸実施形態は、典型的には自律型であり、典型的には自己充足型である。例えば、デバイス１４０は、実質的に全構成要素が容器またはシェル内に収められ、当該のデバイス１４０が、例えば電力を受け取るかまたは情報を送信するためのワイヤまたはケーブルを必要としないカプセルまたは他のユニットである。一部の実施形態では、デバイス１４０が、自律型かつ非遠隔制御可能型であり、他の実施形態では、デバイス１４０が、部分的にまたは完全に遠隔制御可能型である。

一部の実施形態では、デバイス１４０が外部の受信／表示システム（例えばワークステーション１１７またはモニタ１１８）と通信してデータ、制御、または他の機能の表示を提供する。例えば、電力が、内蔵電池、内蔵電源、または電力を受信できる無線システムを用いてデバイス１４０に提供される。他の実施形態では異なる構成および機能を有する。例えば、構成要素が複数のサイトまたはユニットに分散され、制御情報または他の情報が外部の資源から受け取られる。

一部の実施形態では、デバイス１４０が生体内ビデオ・カメラ、例えば、撮像器１４６を含み、この撮像器は、デバイス１４０が消化管の管腔を通過しながら、例えば消化管の画像を捕捉、伝送することができる。デバイス１４０により他の管腔および／または体腔も撮像かつ／または感知される。一部の実施形態では、撮像器１４６が、例えば、電化結合素子（ＣＣＤ）カメラまたは撮像器、相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）カメラまたは撮像器、デジタル・カメラ、スチル・カメラ、ビデオ・カメラ、あるいは他の適切な撮像器、カメラ、または画像取得構成要素を含む。

一部の実施形態では、デバイス１４０内の撮像器１４６が、送信器１４１に動作可能に接続される。送信器１４１は、例えば、外部のトランシーバまたは受信器／記録器１１２に（例えば一つまたは複数のアンテナを介して）画像を伝送し、外部のトランシーバまたは受信器／記録器１１２は、そのデータをプロセッサ１１４に、かつ／または記憶ユニット１１９に送る。送信器１４１はまた、制御機能を含むが、制御機能は独立した構成要素、例えばプロセッサ１４７に含まれる。送信器１４１は、画像データ、他の感知データ、および／またはその他のデータ（例えば制御データ）を受信デバイスに伝送可能な任意の適切な送信器を含む。送信器１４１はまた、例えば、信号／コマンドを外部のトランシーバから受信することができる。例えば、一部の実施形態では、送信器１４１は、おそらくチップ・スケール・パッケージ（ＣＳＰ）で提供される超低電力無線周波数（ＲＦ）広帯域送信器を含む。

一部の実施形態では、送信器１４１が、アンテナ１４８を介して送受信する。送信器１４１および／またはデバイス１４０内の他のユニット、例えば制御器あるいはプロセッサ１４７は、制御機能、例えば、一つデバイス１４０を制御するための、デバイス１４０の動作モードまたは設定を制御するための、かつ／またはデバイス１４０内で制御操作または処理操作を実施するための一つまたは複数の制御モジュール、処理モジュール、回路および／または機能を含む。一部の実施形態によれば、送信器１４１が、例えば、アンテナ１４８を介して、あるいは他のアンテナまたは受信要素を介して、信号を（例えば患者の体の外部から）受信する受信器を含む。一部の実施形態によれば、信号またはデータが、デバイス１４０内の独立した受信デバイスによって受信される。

電源１４５は、一つまたは複数の電池またはパワーセルを含む。例えば、電源１４５は、酸化銀電池、リチウム電池、高密度エネルギーを有する他の適切な電気化学セルなどを含む。他の適切な電源が使用されてもよい。例えば、電源１４５は、電力またはエネルギーを外部電源（例えば電磁場生成器）から受信し、この外部電源は、生体内デバイス１４０に電力またはエネルギーを伝送するのに使用される。

一部の実施形態では、電源１４５がデバイス１４０の内部に存在し、かつ／または、例えば電力を受信するために外部電源に結合されない。電源１４５は、デバイス１４０の一つまたは複数の構成要素に、連続して、実質的に連続して、または非離散的に、もしくは非離散的なタイミングで、あるいは周期的に、断続的に、またはその他の非連続的な様態で、電力を提供する。一部の実施形態では、電源１４５は、例えば、必ずしも要求に応じてではなく、あるいは必ずしもトリガ・イベントまたは外部からの起動もしくは刺激に応じてではなく、デバイス１４０の一つまたは複数の構成要素に電力を提供する。

一部の実施形態では、任意選択で、送信器１４１が、例えば撮像器１４６によって生成される信号および／またはデータを処理するために、処理ユニットまたはプロセッサまたは制御器を含む。他の実施形態では、処理ユニットが、デバイス１４０内の独立した構成要素、例えば制御器またはプロセッサ１４７を用いて実装され、あるいは撮像器１４６、送信器１４１、または他の構成要素の統合された一部として実装され、あるいは必要とされない。処理ユニットは、例えば中央演算処理ユニット（ＣＰＵ）、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、マイクロプロセッサ、制御器、チップ、マイクロチップ、制御器、回路、集積回路（ＩＣ）、特殊用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、あるいは他の任意の適切な多目的または専用プロセッサ、制御器、回路を含む。一部の実施形態では、例えば、処理ユニットまたは制御器が、送信器１４１に組み込まれ、または一体化され、例えばＡＳＩＣを用いて実装される。

一部の実施形態では、撮像器１４６が、連続して、実質的に連続して、あるいは非離散的に、例えば、必ずしも要求に応じてではなく、あるいは必ずしもトリガ・イベントまたは外部からの起動もしくは刺激に応じてではなく、あるいは周期的に、断続的に、またはその他の非連続的な様態で、生体内画像を取得する。

一部の実施形態では、送信器１４１が、連続して、実質的に連続して、例えば、必ずしも要求に応じてではなく、あるいは必ずしもトリガ・イベントまたは外部からの起動もしくは刺激に応じてではなく、あるいは周期的に、断続的に、またはその他の非連続的な様態で、画像データを伝送する。

一部の実施形態では、デバイス１４０が、一つまたは複数の照明源１４２、例えば、一つまたは複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）、「白色ＬＥＤ」、あるいは他の適切な光源を含む。照明源１４２は、例えば、撮像かつ／または感知される体腔を照らす。例えば、一つまたは複数のレンズまたは複合レンズ・アセンブリ、一つまたは複数の適切な光学フィルタ、あるいは他の任意の適切な光学要素など、一つまたは複数の光学要素を含む任意選択の光学システム１５０が、任意選択でデバイス１４０に含まれて、反射光を撮像器１４６に集束し、照明光を集束し、かつ／または他の光処理動作を実施するのに役立たせる。

一部の実施形態では、照明源１４２が、連続して、あるいは実質的に連続して、例えば、必ずしも要求に応じてではなく、あるいは必ずしもトリガ・イベントまたは外部からの起動もしくは刺激に応じてではなく、照らす。一部の実施形態では、例えば、照明源１４２が、毎秒所定の回数（例えば２回あるいは４回）、実質的に連続して、例えば、２時間、４時間、８時間などといった時間の間、あるいは周期的に、断続的に、またはそれ他の非連続的な様態で、照らす。

一部の実施形態では、デバイス１４０の構成要素が、例えば、カプセル状、楕円、あるいは他の適切な形状を有するハウジングまたはシェルに収納される。ハウジングまたはシェルは実質的に透明または半透明であり、かつ／または実質的に透明または半透明である、一つまたは複数の部分、窓またはドームを含む。例えば、デバイス１４０内の一つまたは複数の照明源１４２は、透明または半透明な部分、窓またはドームを通して体腔を照らし、体腔から反射する光は、例えば、同じ透明または半透明な部分、窓またはドームを通り、あるいは任意選択で他の透明または半透明な部分、窓またはドームを通りデバイス１４０に入射し、光学システム１５０および／または撮像器１４６によって受け取られる。一部の実施形態では、例えば、光学システム１５０および／または撮像器１４６が、照明源１４２がそこを通して体腔を照らす同じ窓またはドームを通して、体腔から反射する光を受け取る。

データ・プロセッサ１１４は、デバイス１４０から外部受信器／記録器１１２を介して受け取るデータを解析し、記憶ユニット１１９と通信、例えば記憶ユニット１１９との間でフレーム・データを転送する。データ・プロセッサ１１４は、解析されたデータをモニタ１１８に供給し、モニタ１１８でユーザ（例えば医師）はデータを閲覧するか、さもなければ使用する。一部の実施形態では、データ・プロセッサ１１４は、逐次処理用に、かつ／また後で実施かつ／または閲覧される後処理用に構成される。制御機能（例えば遅延、タイミングなど）がデバイス１４０の外部にある場合、適切な外部デバイス（例えばデータ・プロセッサ１１４または送信器またはトランシーバを有する外部受信器／記録器１１２）が、一つまたは複数の制御信号をデバイス１４０に伝送する。

モニタ１１８は、例えば、一つまたは複数のスクリーン、モニタ、あるいは適切な表示ユニットを含む。モニタ１１８は、例えば、デバイス１４０によって捕捉かつ／または伝送される一つまたは複数の画像または画像ストリーム、例えば消化管または他の撮像された体腔の画像を表示する。それに加えて、またはそれに代えて、モニタ１１８は、例えば、制御データ、場所または位置データ（例えばデバイス１４０の位置または相対位置を記述または表示するデータ）、方位データ、および他の様々な適切なデータを表示する。一部の実施形態では、例えば、画像とその位置（例えば撮像される体腔に対する）の両方または場所がモニタ１１８を用いて表され、かつ／または記憶ユニット１１９を用いて記憶される。収集された画像データおよび／またはその他のデータを記憶かつ／または表示する他のシステムおよび方法が使用されてもよい。

典型的には、デバイス１４０は、画像情報を離散的に分割して伝送する。各部分は、典型的には一つの画像または一つのフレームに対応しており、他の適切な伝送方法が使用されてもよい。例えば、一部の実施形態では、デバイス１４０が１／２秒ごとに１回画像を捕捉または取得し、その画像データを外部受信器／記録器１１２に伝送する。他の一定した、かつ／または可変捕捉レートおよび／または伝送レートが使用されてもよい。

典型的には、記録され伝送される画像データはデジタル・カラー画像データを含み、代替の実施形態では、別の画像フォーマット（例えばモノクロ画像データ）が使用される。一部の実施形態では、画像データの各フレームが２５６行含み、各行が２５６画素を含み、各画素が公知の方法により色と明度のデータを含むことができる。他の実施形態によれば、３２０×３２０画素の撮像器が使用される。画素サイズは、５〜６ミクロンである。一部の実施形態によれば、画素にそれぞれマイクロ・レンズが付加される。例えば、Ｂａｙｅｒカラー・フィルタが適用される。他の適切なデータ・フォーマットが用いられてもよく、また他の適切な数またはタイプの行、列、アレイ、画素、サブ画素、ボックス、スーパー画素、および／または色が使用されてもよい。

任意選択で、デバイス１４０は、撮像器１４６などの感知器の代わりに、またはそれに加えて、一つまたは複数の感知器１４３を含む。感知器１４３は、例えば、デバイス１４０の周囲の特性または特質の一つまたは複数の値を感知、検出、判定、かつ／または測定する。例えば、感知器１４３は、ｐＨ感知器、温度感知器、導電感知器、圧力感知器、あるいは公知の他の任意の適切な生体内感知器を含む。

一部の実施形態では、デバイス１４０が、一つまたは複数の電気刺激ユニット（ＥＳＵ）、例えば、一つまたは複数の前面ＥＳＵ１９１および／または一つまたは複数の背面ＥＳＵ１９２を含む。ＥＳＵ１９１〜１９２は、例えば、一つまたは複数の電極、バイポーラ電極、電気部品、導体素子、あるいは電気刺激を実施可能にする他の適切な構成要素を含む。ＥＳＵ１９１〜１９２は、電源１４５に動作可能に接続されて電気刺激用に電力を受け取ることができる。

ＥＳＵ１９１〜１９２は、例えば、デバイス１４０の外周部近辺または外周部に、例えばデバイス１４０の外装付近に置かれ、デバイス１４０の構成要素などを収納またはカプセル化することのできるハウジング（例えばカプセル・ハウジング）内に組み込まれる。一部の実施形態によれば、ＥＳＵ１９１〜１９２は幅が５ｍｍであり、カプセル状デバイスの外周を囲み、互いの間隔を３ｍｍ空ける。一部の実施形態では、ＥＳＵ１９１〜１９２が、デバイス１４０に対して内部かつ／または外部であってよい。一部の実施形態では、ＥＳＵ１９１〜１９２が、撮像器１４６により撮像される視野を妨げない、さもなければ遮ることのない一つまたは複数の箇所に置かれる。例えば、ＥＳＵ１９１〜１９２は、デバイス１４６の外側または一部外側（ｓｅｍｉ−ｅｘｔｅｒｎａｌ）に存在するが、撮像器１４６の通例の撮像方向ではないデバイス１４０の一部に置かれて、デバイス１４０の側面部分に置かれる、などである。

一部の実施形態では、例えば、選択的に、所定の時間間隔で、実質的に連続して、１または所定の複数回で、要求に応じて、遠隔指示に応じて、外部からの指示に応じてなど、電力（例えば電圧または電流）が一つまたは複数のＥＳＵ１９１〜１９２に印加される。電力が印加されると、ＥＳＵ１９１〜１９２は、組織、例えば筋肉組織、筋肉、神経、あるいは体腔壁に電気刺激を与える。典型的には、消化管では、消化管壁の輪走筋が刺激される。これにより、例えば、組織または体腔に、例えば電気刺激を実施したＥＳＵ１９１〜１９２の近く、または周辺で、収縮が生じる。一部の実施形態では、収縮により、デバイス１４０を、例えば、前方、後方、あるいは側方へ促し、進め、付勢し、加速し、減速し、押し、引き、押し込み、またはその他の様態で動かし、さもなければデバイス１４０にその位置、場所、方位または方向を変えさせることができる。任意選択で、例えばデバイス１４０を体腔内でさらに移動または推進するために、電気刺激が反復される。一部の実施形態では、収縮が体腔または組織に沿って伝播し、それによりデバイス１４０をさらに推進する。一部の実施形態では、連続して発火された電極により蠕動（すなわち連続した収縮）が擬態または誘発されることがある。任意選択で、ＥＳＵ１９１〜１９２が、例えば、デバイス１４０を減速するために、電気刺激の実施を止める。

一部の実施形態では、ＥＳＵ１９１〜１９２が、例えば体外にある送信器からの無線信号により受け取られたコマンドに応答して、遠隔制御される。例えば、デバイス１４０は無線受信器１９６を含み、この受信器は、例えば、スタンド・アローンのユニットとして、ＡＳＩＣを用いて、送信器１４１の一部として（例えばトランシーバまたは送受信器ユニットとして）などのように実施される。受信器１９６は、アンテナ１４８に動作可能に結合され、例えば、外部送信器から信号を受信する。ＲＦ受信器が使用され、この受信器は遠隔無線制御玩具で使われる受信器と同様である。遠隔送信器は、典型的にはＲＦ送信器であるが、外部の画像受信システムに含まれる。例えば、外部受信器／記録器１１２が、コマンドを送りデバイス１４０内で電気刺激を制御する外部オペレータにより制御されるＲＦまたは他の適切な送信器を含む。他の周波数および他の伝送技術が使用されてもよく、例えば、ブルートゥース技術が使用されてデバイス１４０に信号を送る。

受信信号は、例えば、電気刺激を実施する指示、電気刺激を止める指示、ＥＳＵ１９１〜１９２により使用される電気刺激パラメータの値（例えば電圧値、電流値、電力レベル値、時間間隔値、電気パルスの数を示す値など）、あるいは他の適切なデータを表す。データは、例えば、刺激マネージャ１９７を使用して処理され、刺激マネージャは、受信信号に基づいて一つまたは複数のＥＳＵ１９１〜１９２を操作、起動、かつ／または終了する。

任意選択で、一つまたは複数のＥＳＵ１９１〜１９２が、視覚表示器に動作可能に接続される。例えば、視覚表示器１９３および１９４が、それぞれＥＳＵ１９１および１９２に動作可能に結合される。視覚表示器１９３〜１９４は、例えば、一つまたは複数のＬＥＤまたは色付ＬＥＤあるいは他の適切な照明源を含む。一部の実施形態では、例えば、様々な視覚表示器１９３〜１９４が、様々な別個の色で発光し、例えば、視覚表示器１９３は緑色で発光し、一方で視覚表示器１９４は黄色で発光する。他の適切な色が使用されてもよい。一部の実施形態では、例えば、ＥＳＵ１９１〜１９２により電気刺激が実施される際に視覚表示器１９３〜１９４が発光し、ＥＳＵ１９１〜１９２により電気刺激が実施されない場合には視覚表示器１９３〜１９４が発光しない。他の実施形態によれば、異なる光学信号（例えば異なる色彩光）がデバイスの動きの異なる方向（例えば前方または後方）を示す。これにより、例えば、ＥＳＵ１９１〜１９２が機能かつ／または電気刺激を実施するという視覚的または光学的表示が可能となる。視覚表示はまた、撮像カプセルが使用される腹腔鏡検査などのインターベンシン療法（ｉｎｔｅｒｖｅｎｔｉｏｎａｌ ｐｒｏｃｅｄｕｒｅｓ）においても有用である。

一部の実施形態では、ＥＳＵ１９１〜１９２が、例えば、２ボルトから１０ボルトの間の電圧、例えば３ボルトまたは５ボルトを受信するが、他の適切な電圧値が使用されてもよい。一部の実施形態では、ＥＳＵ１９１〜１９２が、例えば、３Ｈｚから２０ｋＨｚの間の、あるいは１０Ｈｚから３０Ｈｚの間の周波数で電圧を受信するが、他の適切な周波数値が使用されてもよい。

一部の実施形態では、前面ＥＳＵ１９１による電気刺激がデバイス１４０を後方に動かし、一方で背面ＥＳＵ１９２による電気刺激がデバイス１４０を前方へ動かし、あるいはその反対も同様である。ＥＳＵ１９１〜１９２はデバイス１４０の他の部分に置かれてもよく、デバイス１４０に別のタイプの動きをもたらすように使用される。一部の実施形態では、一部のあるいは全てのＥＳＵ１９１〜１９２の電気刺激が、デバイス１４０を、それがいる位置に実質的に保持または「固定」する。例えば、卵型またはカプセル状のデバイスの両端に同時に印加された刺激により、典型的にはデバイスの両端が組織に接触している場合、デバイスをある位置に停止させる。例えば、一つまたは複数のＥＳＵ１９１〜１９２を選択的に起動かつ／または終了させることにより、他の適切な運動方式が用いられてもよい。

一部の実施形態では、デバイス１４０が、任意選択で、例えば電源１４５によりＥＳＵ１９１〜１９２に提供される電力を制御するために、電力マネージャ１９５を含む。このことは、例えば、刺激マネージャ１９７により操作される起動方式に基づいて、かつ／または（例えば無線受信器１９６の受信する）外部信号またはコマンドに基づいて、実施される。一部の実施形態では、任意選択で、電力マネージャ１９５が、電力をデバイス１４０の様々な構成要素に選択的に提供し、例えば、ＥＳＵ１９１〜１９２が起動されている場合には、撮像器１４６が撮像しないこともあり、あるいはその反対も同様である。

一部の実施形態では、刺激マネージャ１９７が、受信器１９６に動作可能に接続されず、かつ／または外部信号に基づいて動作しない。例えば、刺激マネージャは、例えば電気刺激パルスのタイミングまたは間隔、電気刺激に用いられる電力レベル、あるいは他のパラメータを含む、事前にプログラムまたは事前に構成された刺激方式を利用する。

以上に加えて、あるいは以上に代えて、刺激マネージャ１９７は、任意選択で、例えば、デバイス１４０が所定の期間動かない場合、デバイス１４０が比較的低速で（例えば閾値より低く）動く場合、デバイス１４０が生体内での特定の場所または状態に達する場合、感知器１４３が特定の情報を感知する場合（例えば、温度情報、ｐＨ情報、圧力情報など）、あるいは他のトリガ・イベントなど、トリガ・イベントが発生すると一つまたは複数のＥＳＵ１９１〜１９２を起動する。一部の実施形態では、刺激マネージャ１９７が、デバイス１４０の定位データに基づいて、撮像器１４６により捕捉された一つまたは複数の画像の解析に基づいて、異常または病変の検出などに応じて、選択的に一つまたは複数のＥＳＵ１９１〜１９２を起動する。

一部の実施形態では、任意選択で、デバイス１４０が実質的に卵型または楕円形である。これにより、例えば、デバイス１４０は、電気刺激による体腔収縮に対してより優れた感応性を有し、デバイス１４０の生体内での動きをさらに円滑にする。他の適切な形状が用いられてもよい。

図２は、本発明の一実施形態による一組の複数からなる生体内デバイスを概略的に示す。生体内撮像デバイス２０１および生体内電気刺激デバイス２０２が、例えば順次または実質的に同時に患者の体に挿入され、体腔２１０を通過する。生体内撮像デバイス２０１は、生体内で画像を取得し、生体内電気刺激デバイス２０２は、生体内で電気刺激を実施する。例えば、図１のデバイス１４０の撮像関連構成要素が生体内撮像デバイス２０１に含まれ、図１のデバイス１４０の電気刺激関連構成要素が生体内電気刺激デバイス２０２に含まれる。

任意選択で、生体内撮像デバイス２０１は、生体内電気刺激デバイス２０２またはその一部を含み得る画像を取得する。例えば、生体内撮像デバイス２０１が、生体内電気刺激デバイス２０２の一つまたは複数の視覚表示器１９４を示す画像を取得する。これにより、例えば、生体内撮像デバイス２０１により捕捉された画像に基づいて、生体内電気刺激デバイス２０２の動作の視覚的な識別または解析が可能となる。任意選択で、生体内電気刺激デバイス２０２またはその一部が、生体内撮像デバイス２０１の撮像器１４６によって撮像可能な視野２１５内にあるように、撮像器１４６の焦点、視野、あるいは他の光学的パラメータが構成あるいは適合される。

一部の実施形態において、任意選択で、スペーサ、より糸、同軸ケーブル、ケーブル、またはその他の連結器２０５により、複数の生体内デバイスを接続または連結する。これにより、例えば、電気刺激を生体内撮像デバイス２０２の直視下で発生させることが可能となる。

一部の実施形態では、連結器２０５の長さが、約１０ミリメートル、または１０ミリメートル以下である。これにより、例えば、生体内撮像デバイス２０１が、例えば、２つのデバイスの間により大きな空間に吸い込まれてくることのある組織あるいは体腔２１０の一部に遮られることなく、生体内電気刺激デバイス２０２の画像を取得することが可能となる。

図３は、本発明の一部の実施形態による生体内電気刺激の方法の流れ図である。この方法は、例えば、本明細書に記載の一つまたは複数の構成要素、デバイス、および／またはシステム、および／または他の適切な生体内デバイスおよび／またはシステムを組み合わせて使用される。

ボックス３１０に示されるように、この方法は、任意選択で、例えば、生体内電気刺激に関連するコマンドまたはパラメータを表す信号を受信することを含む。
ボックス３２０に示されるように、この方法は、任意選択で、例えば、一つまたは複数のＥＳＵを、例えば受信信号に基づいて、生体内で選択的に操作することを含む。このことは、例えば、電力を一つまたは複数のＥＳＵに選択的に供給することにより実施されて、例えば、電気刺激により引き起こされた収縮により生体内デバイスの動きを誘発する。

他の適切な数組の動作の操作が使用されてもよい。
本明細書に開示されている様々な実施形態の様々な態様は、本明細書に開示されている他の実施形態と組み合わせることが可能である。

一部の実施形態によれば、視覚／撮像要素が、消化管におけるペース・メーキングと組み合わされてよい。例えば、本発明の諸実施形態によるデバイスが、胃、食道、小腸および大腸のペースを整え、吐き気、嘔吐、術後腸閉塞、便秘、肥満、胃食道逆流、および胃不全麻痺に対して収縮を誘発するのに使用されてよい。本発明の諸実施形態によるデバイスが、胃内容排出障害を伴う患者の胃に刺激を与えるのに使用されてよい。

一部の実施形態によれば、電気刺激を伴うカプセルの胃壁への装着が、胃に刺激を与え、収縮があったことを視覚的に確認するのに利用される。本発明の諸実施形態による生体内撮像デバイスを使用することはまた、例えば、収縮を誘発させるための光学的設定を見出す際にも役立つ。

本発明の諸実施形態によれば、電気刺激が、デバイス（例えばカプセル）に向けて組織を圧搾する。これはエフェクタ機構に用いられる。例えば、組織が（例えば組織の小片を採取する）生検用のデバイスの窪みに押し込まれる。

さらに電気刺激は、例えば、デバイスから放出された薬が目標の組織または場所に「押し込まれる」ように毛細管透過性を変化させるのに使用される。
いくつかの目的で、電気刺激が、例えば、微量化学分析用に少量の流体をカプセル内に吸引するのに役立つ。視覚化されたターゲットからデバイス内の毛管房（ｃａｐｉｌｌａｒｙ ｃｈａｍｂｅｒ）に組織液を押しやるのに力を及ぼすために電気刺激が使用される。

他の実施形態によれば、組織をデバイスの窪みに入り込ませるために電気刺激が使用され、この場合、吸入管の使用を要することなく、視覚カプセルを胃壁または小腸壁に遠隔的に装着することのできる組織を通して撃針が作動される。より長期間の観察における消化管への撮像カプセルの装着は、とりわけ出血の観察に役立つことになる。

本発明の一部の実施形態によるデバイス、システム、および方法は、例えば、人体に挿入されてよいデバイスと組み合わせて使用されてよい。しかし、本発明の範囲がこの点に限られることはない。例えば、本発明の一部の実施形態は、人間以外の体または動物の体に挿入されてよいデバイスとも組み合わせて使用され得る。

本発明の諸実施形態についての以上の説明は、例示および説明を目的として提示されている。網羅的とも、本発明を開示された正確な形態に限定するようにも意図されてはいない。数多くの修正形態、変形形態、代替形態、変更、および均等物が、上記の教示に照らして可能であることが当業者に理解されよう。したがって、添付の特許請求の範囲が、本発明の真の趣旨の範囲内で、かかる全ての修正および変更を網羅するように意図されていることを理解されたい。

本発明の一実施形態による生体内システムを示す概略図。 本発明の一実施形態による複数の生体内デバイスの組を示す概略図。 本発明の一実施形態による生体内電気刺激の方法の流れ図。

Claims (18)

1. 自律型生体内デバイスであって、
   少なくとも体腔の一部に電気刺激を与える生体内電気刺激ユニットと、
   生体内画像を取得する撮像器と
   を備える、自律型生体内デバイス。
2. 生体内電気刺激コマンドを表す信号を受信する受信器
   をさらに備える、請求項１に記載の自律型生体内デバイス。
3. 生体内電気刺激パラメータを表す信号を受信する受信器
   をさらに備える、請求項１に記載の自律型生体内デバイス。
4. 受信信号に基づいて、前記生体内電気刺激ユニットに選択的に電力を供給する電源
   をさらに備える、請求項１に記載の自律型生体内デバイス。
5. 事前にプログラムされた生体内電気刺激方式に基づいて、前記生体内電気刺激ユニットに選択的に電力を供給する電源
   をさらに備える、請求項１に記載の自律型生体内デバイス。
6. 前記生体内電気刺激ユニットが、前記自律型生体内デバイスのある場所に置かれ、該場所が、前記撮像器によって撮像される視野に対して実質上遮蔽とならない位置である、請求項１に記載の自律型生体内デバイス。
7. 前記生体内電気刺激ユニットに動作可能に結合された視覚表示器
   をさらに備え、
   該視覚表示器が生体内電気刺激に関する視覚表示を提供する、請求項１に記載の自律型生体内デバイス。
8. 前記生体内電気刺激ユニットが、
   前記自律型生体内デバイスの前面に配置された前面生体内電気刺激ユニットと、
   前記自律型生体内デバイスの背面に配置された背面生体内電気刺激ユニットと
   を備える、請求項１に記載の自律型生体内デバイス。
9. 前記前面生体内電気刺激ユニットと動作可能に結合された前面視覚表示器と、
   前記背面生体内電気刺激ユニットに動作可能に結合された背面視覚表示器と
   をさらに備える、請求項８に記載の自律型生体内デバイス。
10. 前記前面視覚表示器が第１の色を有する視覚表示を生成し、前記背面視覚表示器が第２の、第１の色とは異なる色を有する視覚表示を生成することができる請求項９に記載の自律型生体内デバイス。
11. システムであって、
    生体内画像を取得する少なくとも一つの撮像器を含む自律型生体内撮像デバイスと、
    少なくとも一つの電気刺激ユニットを含む自律型生体内電気刺激デバイスと
    を備える、システム。
12. 前記撮像器が、前記生体内電気刺激デバイスの少なくとも一部を含む生体内画像を取得する、請求項１１に記載のシステム。
13. 前記撮像器が、前記生体内電気刺激デバイスの少なくとも一つの視覚表示器を含む生体内画像を取得する、請求項１１に記載のシステム。
14. 前記生体内撮像デバイスと前記生体内電気刺激デバイスとを接続する連結器、
    をさらに備える、請求項１１に記載のシステム。
15. 方法であって、
    生体内電気刺激コマンドを表す信号を受信すること、
    該生体内電気刺激コマンドに基づいて、生体内電気刺激ユニットを操作すること
    を備える方法。
16. 生体内電気刺激パラメータを表す信号を受信すること、
    該生体内電気刺激パラメータに基づいて、前記生体内電気刺激ユニットを操作すること
    をさらに備える、請求項１５に記載の方法。
17. 前記生体内電気刺激ユニットを選択的に起動すること
    を備える、請求項１５に記載の方法。
18. 前記生体内電気刺激ユニットを選択的に終了すること
    を備える、請求項１５に記載の方法。

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