JP2014514039A - カプセル光線療法 - Google Patents

Abstract

患者の消化（ＧＩ）管に光線療法を提供するための飲み込み可能なカプセルであって、動力源、１つ以上の光線療法光源、ＧＩ管内のカプセルの移動速度を計算するための速度決定ユニット、決定された速度に少なくとも部分的に基づいて、ＧＩ管内の標的部位に、治療照明用量を送達するための１つ以上の光源の１つ以上の活性化するためのコントローラユニットを含むカプセル。関連する装置および方法も記載されている。

Description

本発明は、そのいくつかの実施形態において、光線療法を用いて、消化管の疾患を処置するために、とりわけ炎症性腸疾患（ＩＢＤ）を処置するために使用してよい摂取可能な光線療法デバイスに関する。

従来「光線療法」と呼ばれてきた光療法には、生きている組織を光に露出して、器官または組織の疾患を処置することが含まれる。露出は典型的に、疾患に合わせた特定のプロトコールに応じて提供され、疾患は、組織を照明するために使用される光のスペクトルおよび強度と、光によって組織中に与えられる総エネルギーとを形成する。光は、レーザー、発光ダイオード（ＬＥＤ）および蛍光ランプなどの、任意の種々の好適な光源を用いて生成されてよい。

光線療法は一般に、口または鼻の皮膚および粘膜内層の外側領域などの、比較的簡単にアクセス可能な組織領域に適用され、にきび、乾癬、湿疹、（皮膚色素細胞へのダメージが結果として白色皮膚斑点となる）白斑、および皮膚に基づくリンパ腫、歯肉炎、歯茎の炎症、口潰瘍およびアレルギー性鼻炎を処置するために使用される。

消化（ＧＩ）管の疾患の処置のための光線療法は一般に、ＧＩ管組織へのアクセスが比較的難しいことから、実施されない。
光線療法と同様に聞こえるが異なる分野が、光線力学的療法（ＰＤＴ；Ｐｈｏｔｏｄｙｎａｍｉｃ Ｔｈｅｒａｐｙ）である。最新式のＰＤＴ適用には、３つの鍵となる構成要素、光線感作物質、光源および組織酸素が関与する。光源の波長は、反応性酸素種を生成するために、光線感作物質を励起するために適切である必要がある。これらの３つの構成要素の組み合わせが、光線感作物質を選択的に取り込むか、または局所で光に露出された任意の組織の化学的崩壊を導く。ＰＤＴの機構を理解することにおいて、光線感作物質を必要としないレーザー傷治癒やレーザー再生などの、他の光に基づく療法およびレーザー療法からＰＤＴを区別することが重要である。

特許文献１は「周辺組織の可変照明を有するカプセルカメラ（Ｃａｐｓｕｌｅ ｃａｍｅｒａ ｗｉｔｈ ｖａｒｉａｂｌｅ ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇ ｔｉｓｓｕｅ）」という表題であり、動物またはヒトの消化管内の、１つ以上の対象の疾患領域の生体内イメージングおよび／または処置のための摂取可能なカプセルおよび方法を開示する。カプセルには、イメージセンサ、イメージの焦点をイメージセンサに合わせるためのレンズシステム、対象の組織領域の照明のための少なくとも１つの光源、疾患領域に光学治療処置を提供することが任意に可能である少なくとも１つの光源、少なくとも１つの光源の前に位置する可変レンズシステムであって、疾患組織領域上に、少なくとも１つの光源からの光ビームを配向させ、焦点を合わせるためのビームステアリング手段および焦点手段を含む可変レンズシステム、イメージセンサ、少なくとも１つの光源および可変レンズシステムと通信するコントロールユニット、イメージセンサに動力を供給するための動力源、少なくとも１つの光源とコントロールユニット、およびイメージセンサ、レンズシステム、少なくとも１つの光源、可変レンズシステム、コントロールユニットおよび動力源を中に収納する透明外側保護シェルであって、消化管を通過するように構成された摂取不可能な透明外側保護シェル（保護外殻）が含まれる。

非特許文献１には、赤色および緑色バンドにて光を放射する非常に小さな光電子工学デバイスが、光送達カップリングと連結した２つの半球からなる小さなカプセルとして開発
されたことが記述されている。デバイス、すなわちフォトタブレットによって、小腸の免疫応答性形成を含む、消化管（ＧＩＴ）のすべての部分に照射され、小腸の免疫応答性器官は、すなわち分泌免疫グロブリン（ＩｇＡ）の生成に寄与するパイエル板である。フォトタブレットを用いる内因性光線療法の主要な機構が、ＧＩＴ器官の壁とその内容物両方を照明する時に、機能化を開始する。フォトタブレットの臨床試験の結果が、免疫機能の欠損のいくつかの型である無力症、および、大腸炎症症候群、十二指腸閉塞などである腸内毒素症においてヒト器官における内因性治療の好ましい効果を証明する。内因性光線療法の後、患者のリソザイム、白血球のレベル、乳酸菌の数が増加した。フォトタブレットを用いたときに、副作用はなかった。内因性光線療法に対する適応症および禁忌が表明された。したがって、内因性光線療法の方法によって、大規模に、医薬品中でフォトタブレットを利用可能にする薬剤および抗体なしに、ＧＩＴ器官の免疫応答性細胞における効果的かつ直接の影響を有することを可能にする。

ヘンドリックス（Ｈｅｎｄｒｉｋｓ）らによる特許文献２は、動物またはヒトの消化管における１つ以上の対象の疾患領域のための生体内イメージングおよび／または処置のための、摂取可能なカプセルおよび方法に関する適用について記述する。カプセルには、イメージセンサ、イメージの焦点をイメージセンサにあわせるためのレンズシステム、対象の組織領域の照明のための少なくとも１つの光源、疾患領域に光学治療処置を提供することが任意に可能である少なくとも１つの光源、少なくとも１つの光源の前に位置する可変レンズシステムであって、疾患組織領域上に少なくとも１つの光源からの光ビームを配向させ、焦点を合わせるためのビームステアリング手段および焦点手段を含む可変レンズシステム、イメージセンサ、少なくとも１つの光源および可変レンズシステムと通信するコントロールユニット、イメージセンサに動力を供給するための動力源、少なくとも１つの光源とコントロールユニット、およびイメージセンサ、レンズシステム、少なくとも１つの光源、可変レンズシステム、コントロールユニットおよび動力源を中に収納する透明外側保護シェルであって、消化管を通過するように構成された摂取不可能な透明外側保護シェルが含まれる。

さらなる技術背景には、以下が含まれる。
非特許文献２、非特許文献３、非特許文献４、バンディ（Ｂａｎｄｙ）らによる特許文献３、イダン（Ｉｄｄａｎ）らによる特許文献４、イリオン（Ｉｒｉｏｎ）による特許文献５、チョー（Ｃｈｏ）らによる特許文献６、イダン（Ｉｄｄａｎ）による特許文献７、およびスミス（Ｓｍｉｔｈ）による特許文献８である。

国際公開第２００８／０１２７０１号 米国特許出願公開第２００９／０１７７０３３号明細書 国際公開第２００９／１０２４４５号 米国特許出願公開第２００８／０１０６５９６号明細書 米国特許出願公開第２００４／０２４９２４５号明細書 米国特許出願公開第２００４／０１０６８４９号明細書 米国特許出願公開第２００３／０２１４５７９号明細書 米国特許第５，４６４，４３６号明細書

セルゲイ・エイ・ナウモフ（Ｓｅｒｇｅｙ Ａ．Ｎａｕｍｏｖ）、ウラジミール・エヌ・ダイリン（Ｖｌａｄｉｍｉｒ Ｎ． Ｄｙｒｉｎ）、セルゲイ・エム・ボブク（Ｓｅｒｇｅｙ Ｍ．Ｖｏｖｋ）、イブゲニイ・ワイ・ペトロフ（Ｅｖｇｅｎｙ Ｙ．Ｐｅｔｒｏｖ）、ウラジミール・ブイ・ユーダット（Ｖｌａｄｉｍｉｒ Ｖ．Ｕｄｕｔ）およびエレナ・ブイ・ボロデュリーナ（Ｅｌｅｎａ Ｖ．Ｂｏｒｏｄｕｌｉｎａ）ら著、「消化管免疫の光線刺激のための自立デバイス（Ａｕｔｏｎｏｍｏｕｓ Ｄｅｖｉｃｅ ｆｏｒ Ｐｈｏｔｏｓｔｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ Ｇａｓｔｒｏｉｎｔｅｓｔｉｎａｌ Ｔｒａｃｔ Ｉｍｍｕｎｉｔｙ）」というタイトルの記事、Ｐｒｏｃ． ＳＰＩＥ ３９０７，４３３、２０００年；ｄｏｉ：１０．１１１７／１２．３８６２８４ ローレンス・エックス・ユー（Ｌａｗｒｅｎｃｅ Ｘ．Ｙｕ）、ジョン・アール・クライソン（Ｊｏｈｎ Ｒ．Ｃｒｉｓｏｎ）およびゴードン・エル・アミドン（Ｇｏｒｄｏｎ Ｌ．Ａｍｉｄｏｎ）ら著、「ヒトにおける小腸移行速度のコンパートメント移行および分散モデル分析（Ｃｏｍｐａｒｔｍｅｎｔａｌ Ｔｒａｎｓｉｔ ａｎｄ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ Ｍｏｄｅｌ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｓｍａｌｌ Ｉｎｔｅｓｔｉｎｅ Ｔｒａｎｓｉｔ Ｆｌｏｗ ｉｎ Ｈｕｍａｎｓ）」というタイトルの記事、薬学の国際ジャーナル（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃｓ）、１９９９年、Ｖｏｌ ４０ デュアン・ディー・バートン（Ｄｕａｎｅ Ｄ．Ｂｕｒｔｏｎ）、エイチ・チェ・キム（Ｈ．Ｊａｅ Ｋｉｍ）、マイケル・カミレリ（Ｍｉｃｈａｅｌ Ｃａｍｉｌｌｅｒｉ）、デボラ・エイ・ステファンズ（Ｄｅｂｒａ Ａ．Ｓｔｅｐｈｅｎｓ）、ブライアン・ピー・ムラン（Ｂｒｉａｎ Ｐ．Ｍｕｌｌａｎ）、マイケル・ケイ・オコナー（Ｍｉｃｈａｅｌ Ｋ．Ｏ’Ｃｏｎｎｏｒ）およびニコラス・ジェイ・タリー（Ｎｉｃｈｏｌａｓ Ｊ．Ｔａｌｌｅｙ）ら著、「ヒトにおける胃内容排出と固形食後の容積変化との関係（Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｏｆ Ｇａｓｔｒｉｃ Ｅｍｐｔｙｉｎｇ ａｎｄ Ｖｏｌｕｍｅ Ｃｈａｎｇｅｓ Ａｆｔｅｒ Ｓｏｌｉｄ Ｍｅａｌ ｉｎ Ｈｕｍａｎｓ）」というタイトルの記事、胃腸肝臓生理学生理学米国ジャーナル（Ａｍ Ｊ Ｐｈｙｓｉｏｌ Ｇａｓｔｒｏｉｎｔｅｓｔ Ｌｉｖｅｒ Ｐｈｙｓｉｏｌ）、２００５年、２８９ ウィルツ（Ｗｉｒｔｚ）ら著、「ネイチャープロトコール（Ｎａｔｕｒｅ Ｐｒｏｔｏｃｏｌｓ）」、２００７年、Ｖｏｌ．２、ｐｐ．５４１−５４６

本発明は、そのいくつかの実施形態において、ＧＩ管の光線療法、とりわけ潰瘍性大腸炎およびクローン病などのＩＢＤ、直腸炎、セリアック病、１型糖尿病および２型糖尿病、後天性免疫不全（ＡＩＤＳ）症候群、ならびにレトロウイルス後の光線療法のために好適な摂取可能カプセルデバイスに関する。

語句フォトピル（ＰｈｏｔｏＰｉｌｌおよびｐｈｏｔｏｐｉｌｌ）は本明細書および特許請求の範囲を通して使用されており、語句「光線療法カプセル」または語句「カプセル」と互換的である。

本発明のいくつかの実施形態の様態に応じて、患者の消化（ＧＩ）管に光線療法を提供するための飲み込み可能なカプセルが提供され、このカプセルには、動力供給、１つ以上の光線療法光源、ＧＩ管内のカプセルの移動速度を計算するための速度決定ユニット、および決定された速度に少なくとも部分的に基づいて、ＧＩ管中の標的部位に治療照明用量を送達するための１つ以上の光源のうちの１つ以上を活性化するためのコントローラユニットが含まれる。

本発明のいくつかの実施形態に応じて、速度決定ユニットが、実質的にゼロであるカプセル速度を決定する場合、コントローラユニットは当該コントローラユニットが光源をオフにすることを引き起こすように構成される。

本発明のいくつかの実施形態に応じて、カプセルは、ＧＩ管の標的部位に効果的な用量
を提供するように、１つ以上の光線療法光源を制御する。
本発明のいくつかの実施形態に応じて、効果的な量は、ＧＩ管中のカプセルの移動速度に少なくとも部分的に基づいて算出される。

本発明のいくつかの実施形態に応じて、カプセルは、ＧＩ管中のカプセルの移動速度を測定しているカプセルに少なくとも部分的に基づいて、１つ以上の光線療法光源を制御する。

本発明のいくつかの実施形態に応じて、カプセルは、ＧＩ管中のカプセルの移動速度を測定しているカプセルに少なくとも部分的に基づいて、光源の強度を調節する。
本発明のいくつかの実施形態に応じて、光源は、実質的に大部分において、４００〜４８０ｎｍ、６１０〜７５０ｎｍおよび８００〜９５０ｎｍからなる群より選択される範囲のうちの１つ以上の波長にて、光を放射する。

本発明のいくつかの実施形態に応じて、光源は、４４０ｎｍ、６６０ｎｍおよび８５０ｎｍからなる群から選択される１つ以上の波長を中心波長とする光を放射する。
本発明のいくつかの実施形態の様態に応じて、患者の消化（ＧＩ）管に光線療法を提供するように、飲み込み可能なカプセルが提供され、前記カプセルは、動力供給、１つ以上の光線療法光源、およびＧＩ管の標的部位での推定されるカプセルの移動速度に少なくとも部分的に基づいて、ＧＩ管内の標的部位に治療的照明用量を送達するために、１つまたはそれ以上の光源のうちの１つ以上を活性化するためのコントローラユニットを含む。

本発明のいくつかの実施形態の様態に応じて、光線療法効果を提供するために好適な波長、用量および強度にて光を放射可能な１つ以上の光線療法光源、ＧＩ管中のカプセルの移動速度を計算するための速度決定ユニットを含むカプセルを飲み込むこと、およびＧＩ管の標的部位に効果的な用量を提供するように、カプセルが消化（ＧＩ）管中の１つ以上の標的部位の近傍に存在するときに、光源の活性化を制御することを含む、消化（ＧＩ）管の管腔内光線療法のための方法が提供される。

本発明のいくつかの実施形態に応じて、効果的な用量は、０．２５〜０．５ジュール／ｃｍ^２の範囲内である。
本発明のいくつかの実施形態に応じて、制御することに、以下の式に応じてＧＩ管に適用される要求される出力（Ｒｅｑｕｉｒｅｄ＿Ｐｏｗｅｒ）を制御することが含まれる。

式中Ｃはコントローラによってプログラムされた定数であり、Ｄｏｓｅはコントローラによってプログラムされた定数であり、Ｉｎｔｅｎｓｔｉｎｅ＿ＳｐｅｅｄはＧＩ管中のカプセルの速度であり、ＧＩ管中の標的位置に、ほぼＲｅｑｕｉｒｅｄ＿Ｐｏｗｅｒを提供するように、光源がオンおよびオフにされる。

本発明のいくつかの実施形態において、カプセルが実質的に停止したことを示すカプセルの速度を算出するときに、光源が消える。
本発明のいくつかの実施形態に応じて、光源は、実質的に大部分において、４００〜４８０ｎｍ、６１０〜７５０ｎｍおよび８００〜９５０ｎｍからなる群より選択される範囲内の１つ以上の波長の光を放射する。

本発明のいくつかの実施形態に応じて、光源は、４４０ｎｍ、６６０ｎｍおよび８５０
ｎｍからなる群から選択される１つ以上の波長を中心波長とする光を放射する。
本発明のいくつかの実施形態に応じて、消化（ＧＩ）管の管腔内光線療法は、１日おき、１週間に３回、および１日１回から１週間に１回の範囲からなる群より選択されるスケジュールにて適用される。

本発明のいくつかの実施形態に応じて、消化（ＧＩ）管の管腔内光線療法は、複数回適用される。
本発明のいくつかの実施形態に応じて、消化（ＧＩ）管の管腔内光線療法は、３回以上適用される。

本発明のいくつかの実施形態に応じて、方法は、クローン病、潰瘍性大腸炎および不確定大腸炎からなる群より選択される炎症性腸疾患を処置するために使用される。
本発明のいくつかの実施形態に応じて、方法は、腸粘膜および粘膜下組織の治癒を促進するために使用される。

本発明のいくつかの実施形態の様態に応じて、４００〜４８０ｎｍ、６１０〜７５０ｎｍおよび８００〜９５０ｎｍからなる群より選択される範囲内の波長で光を放射可能な１つ以上の光線療法光源を含むカプセルを飲み込むこと、およびカプセルが、消化（ＧＩ）管中の障害部位の近傍に存在するときに、光源の活性化を制御することを含む、ＧＩ管障害部位を処置するための方法が提供される。

本発明のいくつかの実施形態の様態に応じて、４００〜４８０ｎｍ、６１０〜７５０ｎｍおよび８００〜９５０ｎｍからなる群より選択される範囲内の１つ以上の波長を含む波長で、光を放射可能な１つ以上の光線療法光源を含むカプセルを飲み込むこと、およびカプセルが、消化（ＧＩ）管中の障害部位の近傍に存在するときに、光源の活性化を制御すること、を含むＧＩ管障害を処置するための方法が提供される。

本発明のいくつかの実施形態の様態に応じて、ＧＩ管の疾患部位に位置する医師が含まれ、光線療法効果を提供するために好適な波長、用量および強度にて光を放射可能な１つ以上の光線療法光源、および外部ユニットからの信号を受信することに基づき、光源の活性化が可能なコントローラを含むカプセルを飲み込むために、患者にカプセルを投与すること、いつＧＩ管の疾患部分の近傍にカプセルが存在するかを医師が検出すること、およびカプセルが、ＧＩ管の疾患部分の近傍にあるときに、医師がコントローラに信号を提供すること、を含む、消化（ＧＩ）管の管腔内光線療法のための方法が提供される。

本発明のいくつかの実施形態の様態に応じて、４００〜４８０ｎｍ、６１０〜７５０ｎｍおよび８００〜９５０ｎｍからなる群より選択される範囲内の波長で、光を放射可能な１つ以上の光線療法光源を含むカプセルを飲み込むこと、およびカプセルが胃の中に存在するときに光源を活性化すること、を含む胃に対して光線療法を提供するための方法が提供される。

本発明のいくつかの実施形態の様態に応じて、カプセルを結腸内に挿入すること、およびカプセルが結腸内に存在するときに光源を活性化することを含む、結腸に光線療法を提供するための方法が提供され、カプセルには、４００〜４８０ｎｍ、６１０〜７５０ｎｍおよび８００〜９５０ｎｍからなる群より選択される範囲内の波長で、光を放射可能な１つ以上の光線療法光源が含まれる。

本発明の１つの様態は、患者が自身のＧＩ管を通過するように飲み込み、通過において、治療光でＧＩ管の領域を照らす、本明細書において、以下「フォトピル」と呼ぶカプセルを含む、患者のＧＩ管に光線療法を適用するための光線療法デバイスに関する。

本発明のいくつかの実施形態において、患者は任意に、医薬品および／または流体を飲み込むことによって、ＧＩ管がカプセルを飲み込む前に妨げのない状態になっている。
本発明は、そのいくつかの実施形態において、ＧＩ管の管腔内光線療法における利用のために好適な飲み込み可能なカプセルデバイスに関する。前記カプセルは、光源（複数可）と光学要素が、ＧＩ管内の標的部位へ治療用量を送達可能であるように、１つ以上の光線と、光源（複数可）によって生成された光ビームの成形（シェーピング）を行うための任意の光学要素を含む。

いくつかの実施形態において、上述したカプセルは、ヒトによって飲み込まれるのに好適である、滑らかで、丸い外形を有する、薬理学的利用のために生成されたカプセルの形状と同様の形状を有する。

いくつかの実施形態において、上述したカプセルは、小腸よりもいくらか小さな直径を有し、これは、ＧＩ管内でカプセルが傾かないように保つことを補助する。
本発明のいくつかの実施形態において、光源（複数可）によって生成された光ビームは、放射光がカプセルの長手方向の軸と実質的に垂直な方向に、および／またはカプセルの移動方向とほぼ垂直な方向にカプセルから送出されるように、光学要素によって成形される。このような実施形態において、放射光は、使用において、ＧＩ管の壁にほぼ垂直に配向される。さらに、光源と関連する光学要素との配列は、放射光が、カプセルの周辺付近において外側に送出され、それによってカプセルを取り囲む光のバンドを投影する。

本発明のいくつかの実施形態において、放射光は、カプセルの全外周周辺に送出される。
本発明のいくつかの実施形態において、放射光は、カプセルを取り囲む光の、略円形の狭いバンドにて投影される。３６０度照明パターンは、カプセルの外周周辺に配列された複数の光源の利用、および／または放射光ビームが移動する方向を変更するための、反射および／または屈折光学要素の利用を含むが、これらに限定されない多数の方法にて作製されてよい。

レーザーおよび発光ダイオード（ＬＥＤ）を含む、任意の好適な光源を、本発明を実施するために使用してよい。本発明のいくつかの実施形態において、光源は任意に、所望の波長および／または可視または近赤外（ＮＩＲ）範囲内の波長バンド（帯域）にて、光／光子放射線を放射するために任意に選択される。例示的に、非限定例の目的で、ＧＩ管障害を処置するときに、使用した波長は、次の範囲：４００〜４８０ｎｍ、６１０〜７５０ｎｍおよび８００〜９５０ｎｍの１つ以上から選択される。使用する放射波長の一例には、４４０ｎｍ（青色）、６６０ｎｍ（赤色）および８５０ｎｍ（ＮＩＲ）が含まれる。また良好な結果をもたらすことが予想されるさらなる波長には、６００ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲の波長、４４０ｎｍ〜４９０ｎｍの青色範囲が含まれる。上記範囲の組み合わせもまた効果的であり得る。非限定例の目的で、すべての可視波長を含む、白色光がまた効果的な波長を含む。もう一つの非限定例の目的には、赤色と青色との組み合わせ、またはＮＩＲと赤色と青色との組み合わせがある。本発明のいくつかの実施形態において、異なる波長で放射している異なる光源が、単一のフォトピルデバイス内に組み込まれる。本発明のいくつかの実施形態において、処置の光線療法用量は、各波長によって提供される用量の総和である。フォトピルがＧＩ管を通じて移動する際の光の集中の結果、フォトピルが、ＧＩ管壁の比較的小さな区画に、集中された治療照明を提供する。本発明のいくつかの実施形態に応じて、フォトピルからの光の集中が、フォトピル光源によって提供された光学的エネルギーを保存し、ＧＩ管の壁に光が適用される効率を改善する。３〜５％までの出力が、レンズを通過する際に消失しうるが、１５％〜３０％までが、集中ビームの効果の増加によって得られ、効果的な用量を提供することが推定される。増加した効果の潜在
的な利点は、バッテリ動力における節約である。

本発明のもう一つの実施形態において、摂取可能なカプセル（フォトピル）はさらに、ＧＩ管を通じて移動するので、移動のその方向、速度および位置を決定するための手段を含む。いくつかの実施形態において、手段は、加速度計によって提供される。いくつかの実施形態において、手段は、カプセル内に埋め込まれた、一般に照明源と１つ以上の光検出器を含む、光学モーションセンシングシステムの形態で提供され、前記光検出器は、前記照明源によって放射され、腸壁などの外部構造によってカプセルに向かって反射された光信号を検出可能である。

本発明のいくつかの実施形態において、フォトピルカプセルにはさらに、動力供給の初期始動および／またはタイマークロックの初期始動、および／または治療光源の活性化／非活性化、および／またはカプセル速度の計算、および／または任意にモーション検出システム（複数可）および／またはオンボードタイマーによって提供される入力からの制御手段、方向および／または位置の計算、および／または治療光強度の計算などを含むが、これらに限定はされない、カプセルによって達成される少なくともいくつかの活性化を制御することにおける利用のための、（関連した回路とともに）１つ以上のマイクロプロセッサなどの制御手段が含まれる。

本発明のカプセルデバイスのいくつかの実施形態の利点は、治療光照射のため、および前記照射に関連した種々のパラメータのすべての制御および調節のために必要なすべての要素が、単一のカプセル内に含まれうることであり、それによって、付属制御デバイスまたは補助人員に対する必要性が取り除かれる。

本発明のいくつかの実施形態において、フォトピルには、光源と、ＧＩ管中の所望の位置にて、治療光を送達するために、光源を作動させるコントローラが含まれる。
本発明のいくつかの実施形態において、フォトピルには、光源と、予め決定された遅延時間に続いて治療光を送達するために、タイマーによって測定された時間に応答して光源を作動させるコントローラが含まれる。予め決定された遅延時間は、患者のＧＩ管およびＧＩ管における光線療法で処置されるべき疾患領域の位置を通じてフォトピルが移動する速度に応答して決定され、それによって実質的に疾患領域が位置するＧＩ管の長さ部分に近づく、および／またはその近くに存在する場合にのみ光線療法を送達するように、光源が作動する。疾患領域を含むＧＩ管の長さ部分に接近するおよび近くに存在する場合にのみ照明を開始するようにフォトピルを制御することが、フォトピルのエネルギー効率を改善し、疾患領域に所望の用量の治療光を送達するために、フォトピルに供給されなければならないエネルギー量を減少させる。

本発明のいくつかの実施形態において、コントローラは、フォトピルが、疾患領域を含むＧＩ管の長さ部分を離れ、疾患領域を照明するための位置に存在しないとき、光源を消す。本発明のいくつかの実施形態において、フォトピルは、ＧＩ管の異なる空間的に離れた長さ部分にて位置するＧＩ管の複数の異なる疾患領域を処置するために使用される。各疾患領域に対して、コントローラは、疾患領域に近づき、治療光で照明するための位置に存在する場合に、光源を作動させ、任意に最後の疾患領域を除き、疾患領域を離れた後に続いて光を消す。

本発明は当然、ＧＩ管の制限された長さ部分へのみ光線療法光を送達することに制限されず、所望の場合、本発明の実施形態に応じたフォトピルは、患者のＧＩ管の実質的にすべてに対して治療光を送達するように設定可能である。

本発明のいくつかの実施形態では、フォトピルは、パッケージに収容されており、また
カプセル内で種々の要素を作動させるために使用されるスイッチを備えている。この種々の要素は、
−遅延時間と露出期間を測定するための時間の測定を開始するための、随意ではフォトピルがパッケージから取り出されて患者によって飲み込まれるときに開始する、タイマー、−カプセルの移動方向、移動速度および位置を測定するための手段（非限定的な一例として、加速度計および／または光学モーションセンサシステムなど）、
を含むがそれらに限定されない。

任意に、スイッチには、フォトピルがパッケージによって生成された磁場から離れて存在するとき、タイマーを活性化させるように作動する磁気近接スイッチが含まれる。
任意に、スイッチには、パッケージからのフォトピルの取り出しによって始動される機械的スイッチが含まれる。

さらなる実施形態において、タイマーの初期始動は、カプセル内の機械的スイッチ要素の、作業者が開始した圧迫または圧縮によって影響を受ける。
本発明のいくつかの実施形態において、光線療法システムには、それぞれ、異なる遅延時間と、任意に異なる露出時間にプログラムされた一組のフォトピルが含まれる。フォトピルの組は、各フォトピルに対して比較的低い出力消費を維持する一方で、患者のＧＩ管の異なる部位に光線療法を提供するように使用される。

他の様態において、本発明は、ラジオまたは超音波ビーコン信号などの、ビーコン信号を送達する外部ビーコンと、ビーコン信号を受信するための受信機とを有するフォトピルを含む光線療法システムを提供する。ビーコンは、患者の体上の既知の位置に位置し、患者のＧＩ管の疾患部位の位置は、例えば既知の位置からビーコンによって送達されたビーコン信号の、周波数、極性および信号強度などの、特徴的な性質に相関する。患者によって飲み込まれた後、フォトピルがビーコン信号を受信して、フォトピルが、光線療法を意図したＧＩ管の部位に位置するか否かを決定するように同信号を処理する。フォトピルが、ＧＩ管の光線療法を意図した部位に位置すると決定した場合、フォトピルが光線療法光で領域を照明するために作動する。

本明細書において上述したように、本発明のいくつかの実施形態において、フォトピルには、フォトピルがＧＩ管を通じて移動する速度の変化をモニタするための、加速度計が含まれる。任意に、速度の変化は、フォトピルによって提供された治療光を制御するために使用される。例えば、そのような制御は任意に、領域の単位面積あたりの、ＧＩ管の特定の部位に対する治療光の所定量を提供することが有利である場合に、有用である。

本発明のいくつかの実施形態において、フォトピルは、ＧＩ管内の異なる領域に、異なる量の治療光を提供するためにプログラムされてもよい。本発明のいくつかの実施形態において、ＧＩ管内のカプセルの移動速度は既知であり、効果的な用量を提供するために、異なる速度に相当する異なる光強度が任意に提供される。特定の部位を通じて移動するときに、フォトピルによって提供される治療光の強度は、任意に生成された信号から加速度計によって決定された速度を考慮して、部位の単位面積あたりに送達されるべき治療光の所定量に実質的に比例するように任意に制御される。例えば、より短い組織露出時間で、より大きな移動速度に対して、治療光の一定の所望の用量を維持するためにより高い出力が要求される。以上で開示したように、光学手段などの他のモーション検出手段が、加速度計に代えてまたは加えて使用されてよい。

本発明のいくつかの実施形態において、速度の変化が、フォトピルがＧＩ管中に位置する場所を決定するために使用される。任意に、位置は、ＧＩ管を通じて移動した距離を決定するために、長い期間、加速度計による測定に応答して決定された加速度を二階積分す
ることによって決定される。

本発明のいくつかの実施形態において、任意に加速度計によって提供された加速度測定によって示される、速度の実質的な変化を、位置を決定するために使用する。例えば、ＧＩ管を通じて伝わる物質は、小腸において盲腸におけるよりもゆっくり動く。結果として、実質的な減速を含む、加速度計信号によって示されるフォトピルの移動速度の実質的な減少は、フォトピルが盲腸に達した時を測定するために任意に使用される。

本発明のいくつかの実施形態において、患者の消化（ＧＩ）管の一部位に光線療法を提供するための飲み込み可能なカプセルが提供され、カプセルには、光線療法のための光を生成するために制御可能な少なくとも１つの光源と、患者のＧＩ管の部位の少なくとも一部分を含むＧＩ管の一部分を照明するために、光線療法開始時間に少なくとも１つの光源を作動させるコントローラとが含まれる。

任意に、コントローラが光線開始時間に少なくとも１つの光源を作動させた場合、カプセルは、光源からの光が部位を照明することが可能なＧＩ管中の一部の近くに位置する。さらにまた、この近くの位置は任意に部位の１０ｃｍ以内である。任意には、この近くの位置は、部位の５ｃｍ以内である。任意には、この近くの位置は、部位の２ｃｍ以内である。本発明のいくつかの実施形態において、コントローラにはタイマーが含まれる。

任意に、光線療法開始時間は、クロックオン時間に関して決定された時間であり、このクロックオン時間において、タイマーは光線療法開始時間を決定するために時間の測定を開始する。任意に、カプセルはパッケージ内に含まれ、クロックオン時間は、パッケージからカプセルが取り出されることによって決定された時間である。飲み込み可能なカプセルには任意に、クロックオン時間を設定するために、パッケージからのカプセルの取り出しによって操作されるスイッチが含まれる。任意に、スイッチは、磁気的に操作される。任意に、パッケージには、磁場を生成する磁石が含まれ、スイッチは、パッケージからのカプセルの取り出しによって引き起こされるカプセルにおける磁場の変化に対応してクロックオン時間を設定するように操作される。

本発明のいくつかの実施形態において、スイッチには、クロックオン時間を設定するように操作されるプッシュボタンが含まれる。任意に、プッシュボタンは、スイッチを操作するために、機械的に操作される。任意に、パッケージには、突起が含まれ、プッシュボタンは、カプセルがパッケージ内に存在するときに突起物によって押され、カプセルがパッケージから取り出されるときに、スイッチを操作してクロックオン時間を設定するようにプッシュボタンが解放される。

本発明のいくつかの実施形態において、コントローラは、カプセルの周辺環境の特性の変化に応答して、クロックオン時間を設定するためにスイッチを操作する。任意にその特性は温度である。さらにまたはあるいは、特性には任意に光が含まれる。本発明のいくつかの実施形態において、特性には、ｐＨが含まれる。本発明のいくつかの実施形態において、特性には湿分が含まれる。

本発明のいくつかの実施形態において、カプセルは、体の外側から光信号を受信する。光信号は任意に、体の外側からの通信を受取る。通信には任意に、カプセル中における活性化コマンド、および／またはプログラミングパラメータが含まれる。パラメータには、遅延時間、開始時間および停止時間、ならびに光線療法光強度が含まれてよい。

本発明のいくつかの実施形態において、光線療法開始時間は、クロックオン時間から予め決定された遅延時間だけ遅延された時間である。任意に、予め決定された遅延時間は、
部位の位置と、カプセルがＧＩ管を通じて部位まで移動する速度とに応じて決定される。

本発明のいくつかの実施形態において、コントローラは、ビーコン信号を受信し、ビーコンによって生成されたビーコン信号に応じて光線療法開始時間を決定するために設定される。任意に、ビーコン信号は磁場を含む。

任意に、コントローラは、磁場の強度に応答して、光線療法開始時間を決定する。
本発明のいくつかの実施形態において、ビーコン信号には、音響信号が含まれる。
本発明のいくつかの実施形態において、ビーコン信号には、超音波信号が含まれる。

本発明のいくつかの実施形態において、ビーコン信号には、ＲＦ信号が含まれる。さらにまたはあるいは、ビーコン信号は任意に、ビーコンの位置に対する方向に関連する周波数によって特徴付けられる。

任意に、コントローラは、その周波数に応答して、光線療法開始時間を決定する。
本発明のいくつかの実施形態において、コントローラは、ビーコン信号の強度に応答して、光線療法開始時間を決定する。

本発明のいくつかの実施形態において、コントローラは、光線療法光によってＧＩ管が照明される予め決定された露出時間の後、光線療法開始時間に続く光線療法停止時間にて、少なくとも１つの光源を停止する。

本発明のいくつかの実施形態において、コントローラは、複数の光線療法開始時間を決定する。
本発明のいくつかの実施形態において、飲み込み可能なカプセルには、カプセルの加速度に応じて加速度信号を生成する加速度計が含まれる。任意に、コントローラは、加速度計によって生成された加速度信号を受信する。任意に、コントローラは、加速度信号に応答して少なくとも１つの光源によって生成された治療光の強度を調節する。さらにまたはあるいは、コントローラは任意に、加速度信号に応答して、患者のＧＩ管中のカプセルによる移動の距離を決定する。任意に、コントローラは、決定された距離に応答して、少なくとも１つの光線を作動させる。

患者の消化（ＧＩ）管の一部位に光線療法を提供するための、飲み込み可能なカプセルが、本発明の実施形態に応じてさらに提供され、カプセルには、光線療法のための光を生成するために制御可能な少なくとも１つの光源、および少なくとも１つの光源から光を受信し、略円状の帯状領域内に光を集中させる光検出器が含まれる。

もう一つの様態において、本発明はまた、
ａ）本明細書において上述され、本明細書において以下により詳細に記載される飲み込み可能なカプセルを提供すること、および
ｂ）患者へカプセルを経口投与すること、
の工程を含む、治療を必要とする患者における消化管の管腔内光線療法のための方法に関する。

本明細書で使用するところの語句「管腔内光線療法」は、ＧＩ管の内腔内から、障害を処置する、および／または組織治癒を促進するための、光照射治療の利用を意味する。本発明のいくつかの実施形態において提供された方法はしたがって、腸粘膜および粘膜下組織を含む、ＧＩ内腔からアクセス可能なすべての組織の状態の処置および治癒に適用可能である。

本発明のいくつかの実施形態において、患者は、カプセルデバイスを患者自身で投与する。
本発明の本様態の１つの好ましい実施形態において、方法はＩＢＤを処置するために使用される。本願において開示された方法は、クローン病、潰瘍性大腸炎、直腸炎、セリアック病、１型糖尿病、２型糖尿病、ＡＩＤＳ症候群および不確定大腸炎を含む、すべてのタイプのＩＢＤを処置するために使用されてよい。処置は、上述の疾患が、不適切な血流および／または粘膜へのダメージによって、ＧＩ管中で問題を発生させる状況を含む、ＧＩ管を改善する。

もう一つの好ましい実施形態において、本発明の方法は、腸粘膜および粘膜内層の治癒を促進し、助長し、加速させるために使用される。
本発明の１つの好ましい実施形態において、方法は、障害を処置するため、および／または小腸に存在する組織の治癒を促進するために使用される。

他に定義しない限り、本明細書で使用したすべての技術的および／または科学的語句は、本発明が属する技術分野の当業者によって一般に理解されるのと同一の意味を有する。本明細書で記述したものと同様の、または同等の方法および材料が、本発明の実施形態の実施または試験にて使用可能であるが、例示的方法および／または材料が以下に記載される。不一致が生じた場合、定義を含む本発明明細書が優先される。加えて、材料、方法および例は例示のみであり、必ずしも限定を意図するものではない。

本発明の実施形態の方法および／またはシステムの実施は、手動で、自動でまたはこれらの組み合わせで、選択されたタスクを実施するまたは完了することが含まれうる。さらに、本発明の方法および／またはシステムの実施形態の実際の器具の使用および装置に応じて、種々の選択されたタスクが、操作システムを用いて、ハードウェアによって、ソフトウェアによって、またはファームウェアによって、またはこれらの組み合わせによって実行可能である。

例えば、本発明の実施形態に応じて選択されたタスクを実施するためのハードウェアは、チップまたは回路として実装可能である。ソフトウェアとして、本発明の実施形態に応じて選択されたタスクは、任意の好適な操作システムを用いてコンピュータによって実行される複数のソフトウェア命令として実装可能である。本発明の例示的実施形態において、本明細書で記述した方法および／またはシステムなどの例示的実施形態に応じて１つ以上のタスクが、複数の命令を実行するためのコンピュータプラットフォームなどの、データプロセッサによって実行される。任意に、データプロセッサには、命令および／またはデータの保存のための揮発性メモリ、および／または命令および／またはデータを保存するための不揮発性メモリ、例えば磁気ハードディスクおよび／またはフラッシュメモリ、および／またはリムーバブルディスクが含まれる。任意に、ネットワーク接続も同様に提供される。ディスプレイおよび／またはキーボードまたはマウスなどのユーザ入力デバイスも同様に任意に提供される。

本発明のいくつかの実施形態が、添付の図面を参照して、例示の目的でのみ、本明細書で記載される。ここで詳細に図面を特に参照することで、示された項目が例示の方法によるものであり、本発明の実施形態の例示的説明の目的のためであることが強調される。これに関して、図面とともになされる記載によって、本発明の実施形態がどのように実施され得るのか、当業者に明らかになる。

本発明の実施形態の非限定例について、本段落に続いて列記され、添付された図面を参照して以下に記載する。１つ以上の図にて示される同一の構造、要素または部分は一般に、それらが示される全ての図中、同一の番号で標識される。図中に示した構成要素および
特性の寸法は、利便性と提示の明確性のために選択しており、実物大を必ずしも示さない。

本発明の実施形態に応じた、フォトピルを示す簡略図。 本発明の実施形態に応じて、図１に示したフォトピルをプログラムすることを示す簡略図。 本発明の実施形態に応じた、患者のＧＩ管の疾患部位を処置するために使用される、図１にて示したフォトピルと同様のフォトピルを示す簡略図。 本発明の実施形態に応じて、患者のＧＩ管の疾患部位を処置するために使用される、図１に示したフォトピルと同様のフォトピルを示す簡略図。 本発明の実施形態に応じて、パッケージ内に含まれる図３Ａおよび３Ｂで示したフォトピルが、それらの内部電気回路を起動し、パッケージからフォトピルが取り出されるときに、時間遅延および露出時間に対してクロックを開始することを示す簡略図。 本発明の実施形態に応じて、フォトピルが含まれるパッケージから取り出されるときに、そのタイマーが、時間遅延および露出時間に対して起動するもう一つのフォトピルを示す簡略図。 コントローラと、ビーコン信号を受信するために好適なアンテナと適合したフォトピルを示す簡略図。 本発明の実施形態に応じて、患者のＧＩ管の疾患領域に光線療法を提供するために使用される、図６に示したフォトピルを示す簡略図。 本発明の実施形態に応じて、指向性ビーコン信号に応答して、疾患部位に光線療法を提供するフォトピルを示す簡略図。 例示的なシリコン光線療法光源によって生成された非常に広い角度の照明パターンを示す簡略図。 例示的なシリコン光線療法光源の前に、再成形光学要素を配置する効果を示す簡略図。 シリコン光源要素の前で、環形状レンズ要素と適合した本発明のカプセルデバイスを示す図。 少ない数の光源がカプセルの端面上に位置する、本発明の他の実施形態を示す図。 図１２に示した実施形態において、光源と関連した光学要素の内部配列を示す図。 カプセルの初期始動が、金属管を圧迫することによって達成される、本発明の実施形態を示す簡略図。 本発明の特定の実施形態において使用される、光学移動センスシステムの一般特性を示す簡略図。 図１５に示した光学移動センスシステムのさらなる詳細を提供する図。 本発明のいくつかの好ましい実施形態において使用される光学移動センスシステム中の光子検出器によって検出される、例示的な反射光信号を示す図。 本発明の実施形態に応じた、消化（ＧＩ）管の管腔内光線療法のための方法を示す簡略化したフローチャート。 異なる用量の光に対する組織の応答を示す、簡略化された用量応答グラフ。 本発明の例示実施形態に応じた、異なる用量の光に対するマウス結腸組織の応答を示す、実験用量応答グラフ。 ＧＩ管の長さ部分の簡略化された図表と、カプセル内の光源（複数可）の対応する図表であって、スイッチをオンにする、およびオフにするときの例の図表。 ＧＩ管の長さ部分の簡略化された図表と、カプセル内の光源（複数可）の対応する図表であって、スイッチをオンにする、およびオフにするときの例の図表。 ＧＩ管の長さ部分の簡略化された図表と、カプセル内の光源（複数可）の対応する図表であって、スイッチをオンにする、およびオフにするときの例の図表。 ＧＩ管の長さ部分の簡略化された図表と、カプセル内の光源（複数可）の対応する図表であって、スイッチをオンにする、およびオフにするときの例の図表。

本発明は、そのいくつかの実施形態において、消化管の疾患を処置するため、とりわけ炎症性腸疾患（ＩＢＤ）を処置するために使用されてよい摂取可能光線療法デバイスに関する。

本発明の少なくとも１つの実施形態を詳細の説明する前に、本発明は、以下の記述にて列記された、および／または図面および／または実施例にて例示された構造および構成要素の配列および／または方法の詳細に対して、その適用を必ずしも制限されないことが理解されるべきである。本発明は、他の実施形態、または種々の方法にて、実施または実行可能である。

ＧＩ管に沿って移動し、ＧＩ管に治療的照明を提供するために必要なカプセルは、それを行うために多量の動力を必要としうる。「総処置エネルギー」という表題の以下の項目にて、総バッテリ動力と必要な治療用量とが、処理される総面積をどのように制限可能であるかについて記述する。

本発明のいくつかの実施形態において、総バッテリ動力は、処置を必要とするすべての領域の処置に出力を与えるのに十分ではない。本発明のいくつかの実施形態において、ＧＩ管の一部分のみであって、疾患であることが既知であるか、または疾患であることが推定される部分が照明される。疾患部分でさえ、１つのカプセルによって処置しうる領域よりも大きいことがある。本発明のいくつかの実施形態において、１つのカプセルが、疾患領域の部分を照射し、後に飲み込まれる他のカプセルが、疾患領域の他の部分を照明する。特定の疾患状態が、完全または部分的な軽減を達成するために、繰り返し手順を必要としうる。

本発明のいくつかの実施形態において、ＧＩ管の疾患部分の一部分のみが処置され、任意に疾患における改善が提供される。非限定例の目的で、障害部分のみが処置され、障害部分の大きさが減少する。

カプセルが疾患領域に到達する時、および／またはカプセルが疾患領域の特定の部分に到達する時に応じて、いつ照明を作動させ、いつ停止させるかを制御することが有用である。

本発明のいくつかの実施形態において、カプセルが疾患領域に到達したときの測定が、初期開始点からの時間を測定することによって実施される。開始点は、カプセルがそのパッケージから取り出されるとき、またはスイッチがカプセル上で押されるとき、またはカプセル中のセンサが、その環境におけるｐＨ、カプセルの環境に適用された磁場、または磁場減衰などを検知するときに開始されてよい。

本発明のいくつかの実施形態において、カプセルは、照明の点灯および消灯のサイクルを繰り返す。このような繰り返しは、多くの利点を提供し、動力の保存、１つの照明が延びる範囲において処置可能である範囲より大きな領域を処置すること、効果的な用量まで照明用量を制限すること、などがあり、以下に記載するカプセル速度および／または光強度などの特定の状態において、パルスにて光を提供することは、連続照明よりも良好な結果を導きうる。

本発明のいくつかの実施形態において、治療照明は、治療照明とともに医薬品を摂取することなどの、いくつかの他の医薬品治療と同時に提供され、任意に、医薬品と治療照射間の協奏効果が提供される。

本発明のいくつかの実施形態の特性は、腸障害を含むＧＩ管中の光照射のために必要なすべての要素、ならびに前記照射と関連したパラメータを制御するための手段が、「オンボード」に位置する、すなわちカプセルデバイス自体に位置する。結果として、カプセルの利用、およびとりわけ患者自身による自己使用が、いくつかの実施形態において、追加の装置、および／または外部装置および／または補助員または医療専門家の利用の必要がないという事実によって促進される。

本発明のいくつかの実施形態において、いくつかの要素であって、非限定例目的で、外部磁石ベスト、パワー送信機などの、カプセルの光をオンまたはオフにさせるための外部アクチュエータ、および／またはＧＩ管中のどの場所で治療光がオンとなるかを決定するための指向性ビーコンなどが、カプセルデバイス自体に対して外部に存在する。

ここで図１を参照する。
図１は、本発明の実施形態に応じて、患者のＧＩ管５０の壁５１の疾患部分に光線療法を提供するフォトピル２０の断面図を簡略的に示す。ＧＩ壁５１の疾患部分は、ＧＩ壁５１の波状部分５２によって示される。

フォトピル２０には、１つ、または任意に２つの光源２１および２２と、本発明の実施形態に応じて、外部壁３６を有するカプセルハウジング３４内部に格納される光源検出器３１および３２が含まれる。カプセルハウジング３４は、飲み込むこと、およびＧＩ管を通じて通過することに好適な寸法によって特徴付けられる。例示の目的で、フォトピル２０は任意に、約２７ｍｍ長であり、約１１ｍｍの環状断面直径を有する。光源２１および２２および光検出器３１および３２は任意に、光源２１および２２によって提供された光に対して透過性である壁３６の点線位置３５によって表される、本明細書において以下に「ウインドウ」と呼ぶ部位によって取り囲まれたカプセルハウジング３４の中心部分に位置する。光検出器３１および３２が、それぞれ光源２１および２２からの、矢印６０によって表された光を受け、受けた光を、それぞれ点線４１および４２によって示されたＧＩ管５０の環状領域を照明するために、壁３６のウインドウ３５を通じて通過させるように配向する。図１の例示実施形態において環状部位４１および４２は、それぞれ光源２１および２２からの光を放射するディスク型領域を形成する。フォトピル２０には、カプセルハウジング３４の反対側の端部に任意に位置する、動力供給源２４とコントローラ２６が含まれる。本発明の実施形態において、コントローラ２６には、タイマー２７が含まれ、タイマーによって供給されたクロック信号に応答して、以下に記載するように、光源２１および２２を制御する。

光線療法光が、カプセルの軸に対して環状に放射されるように図面中に示される一方で、本発明のいくつかの実施形態において、光線療法光が、カプセルの１つまたは両方の端部から、および環状にかつカプセルの端部からの両方で放射される。

光源２１および２２には、ＧＩ管５０の疾患部位を処置するための所望の光線療法プロトコールに応じて光を提供するために好適な、レーザーまたはＬＥＤのなどの任意の光源が含まれてもよい。例示の目的で、フォトピル２０内で、光源２１および２２が、カプセル２０の軸３７上に位置する光放射交差点２９および２８を有するＬＥＤとして示される。本発明のいくつかの実施形態において、光源２１および２２が、実質的に同一の波長バンドにて光を提供する。他の実施形態において、光源２２は、光源２１が提供する光の波
長バンドとは異なる波長バンドで光を提供する。

例示の目的で、ＧＩ管５０の疾患部分５２が炎症性疾患を患っており、フォトピル２０が、炎症性腸疾患（ＩＢＤ）に対する光線療法を提供するように設定される。本発明の実施形態に応じて、疾患部分５２中のＩＢＤを処置するために、光源２１が任意に、約６６０ｎｍ（ナノメートル）を中心波長として約±３０ｎｍの幅を有する波長バンドで光を提供し、光源２２が、約８５０ｎｍを中心波長として約±３０ｎｍと等しいバンド幅の波長バンドで光を任意に提供する。有利に、各光源２１および２２による放射光の強度は、ＩＢＤを患っているＧＩ管組織のｃｍ^２あたり、約０．１ジュール〜約１ジュールの各波長バンドでの光線療法光を与える。可視スペクトル（例えば４４０ｎｍ）および近赤外線（ＮＩＲ）スペクトル（例えば８５０ｎｍ）、または任意のこれらの組み合わせでの他の波長にて放射する光源がまた、本発明を機能させるために使用されもよいことが認識されるべきである。

ＮＩＲ、赤色波長および青色波長における同様の光強度が、少なくとも１ジュール／ｃｍ^２用量にて、実質的に同様の治療効果を有することが試験されたことに留意する。
青色光を放射することは、同様の光強度を提供するためにより大きなバッテリ動力を必要とすることに留意する。

より高い光用量レベルが、必ずしもＧＩ管障害のより効果的な光線療法とならないことに留意すべきである。反対に、多くの場合で、より低い用量レベルが、より高い光照射レベルよりも良好な処置結果を生成することが発見されてきた。しかしながら、最小効果用量レベルが存在することも認識されるべきである。

結果として、効果的な腸光線療法カプセルが、効果的な用量領域内である、正確な量の処置エネルギーを送達可能でなければならない。バッテリを有する光源を飲み込むことを含む、極めて簡単すぎる手法は、効果的ではない可能性があり、より危険でもありうる。したがって、光線用量制御が以下の望ましくないシナリオを避けるために使用される。

ａ）過小用量は効果を有しない。
ｂ）過剰用量は効果を有さず、例えば組織の加熱によって、局所ダメージを引き起こしうる。

ｃ）小型バッテリなどの動力供給源は、効果的な用量が組織に、または十分な組織領域に提供される前に、使い果たされうる。
ｄ）全腸壁の周辺の適用範囲が、満足する治療手法を得るために必要となりうる。

一般に平方センチメートルあたりのジュール単位で表される、光照射用量は、露出時間（秒間）と照射出力（ワット／平方センチメートル）によって影響を受けることが発見されている。

組織への用量送達に影響を与えるいくつかの要素には、
−組織壁上に映し出された照明パターンにおけるムラ（そのムラによって実際に送達された用量のムラが引き起こされる、
−腸内移動時間の変化（その変化に起因する露出時間の変化によって、実際に送達された用量における変化が引き起こされる）、
が含まれる。

飲み込み可能なカプセルの大きさ、および腸内移動の全体に渡る光線療法に対応する必要となり得る動力のため、シリコンに基づく光線療法源が、上記要求をみたす問題を解決
するために、本発明のいくつかの実施形態にて使用される極めて実用的な解決策である。そのようなシリコンに基づく光源（例えばライトオン（ＬＩＧＨＴＯＮ）によって製造されたＨＳＤＬ−４４００）は、図９に示すように、カプセルの長手方向の軸（移動軸）に沿って減衰する照明パターンを腸壁上に形成する、非常に広い角度の照明（一例では、１１０〜１４０度）を有する。

ここで図９を参照する。
図９において、シリコン光線療法供給源２１０が、腸壁２１２に向かって外側に照射するのが示される。広い角度の照射２１４のため、および照射強度が減少する事実のために、いくつかの場合で、光源からの距離の二乗に比例して、腸壁２１６によって吸収される照射パターンが変化する。パターン中いくつかの点にて、非常に高いエネルギーレベルの照射が見られ（光源に隣接）、一方他の点で、非常に低い、最小閾値エネルギーレベル以下の照射が見られる。

本発明のいくつかの実施形態において、シリコン光線療法に基づく光源（複数可）を用いて、光源（複数可）が正確な量の治療エネルギーを組織に送達することを確認するために、光源が任意に、要求された「用量応答曲線」に対して比較可能な、公知で、測定可能なパワーレベルを生成する。本発明のいくつかの実施形態において、用量応答曲線は、カプセル内でプログラムされ、カプセルが、「総処置エネルギー」という表題の項目を参照して、以下により詳細に記載するように、どの量の治療エネルギー量が組織に送達されたのかを計算する。

本発明のいくつかの実施形態において、任意に、エミッタ内に組み込まれた、またあるいは、カプセルのシェル内に製造された、事前に製造された光学レンズおよび／または反射鏡とともに、市販のシリコンエミッタが使用される。

任意にビーム角度を狭めることが、腸壁に対する閾値以下の、非効率な処置用量の送達を防止しうるが、狭めることは別の問題、すなわち処置されるＧＩ管の部位内の全腸周囲に対して不十分な治療出力を送達する問題を作り出しうる。

本明細書において、上述したように、本発明の光線療法腸内カプセルのいくつかの実施形態の所望の特性は、処置される腸区画の全周囲に光線療法を送達することである（すなわちカプセル周辺３６０度照射）。したがって、シリコン照射器の角度を単に狭めることは、いくつかの例において、カプセルの外周囲周辺に位置するように要求されうる光源の数の増加が、飲み込むために十分小さなカプセルの範囲内に物理的に適合しないので、実現困難でありうる。

本発明のいくつかの実施形態において、本問題に対する解決策は、ビーム成形光学構成を用いることによって提供され、このビーム光学構成は任意にまたカプセルの長手方向の軸（移動軸）に沿って狭い照射パターンを提供し、カプセルの周辺の３６０度の照射提供範囲を作り出すように設計される。そのようなビームは、腸壁上のその照射パターンの特定の幅で形成されてよく、ビーム成形光学構成を有しないよりも、より均一で測定可能な形態にて、出力密度、すなわち用量送達を提供する。

本発明の本様態のいくつかの実施形態において、使用されるシリコン照射器、例えばヒューイジャンエレクトロニクス産業株式会社（Ｈｕｅｙ Ｊａｎｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｃｏ．）によって製造されたＨＩＲＴＬＢ２−４Ｇは、広い照射パターンを有し、カプセルの全周辺に配置される。３つのそのような照射器で、カプセルの周辺の３６０度カバーを得るように使用可能である。環状のように成形され、光源上に配置される再成形光学構成が、ビームをその長手方向の軸に沿って、より狭いビームへと集光する。

ここでさらに図１０を参照する。図１０に示すように、本実施形態を用いて腸壁上に生成される照射ビーム２１４ａが、均一化されたエネルギー密度２１６ａを有する環の形状にて形成される。この照射パターンは、光源２１０と腸壁２１２間に位置する凸面レンズ２１８の手段によって達成される。フォトピルカプセルの移動の方向を矢印２２０によって示す。本実施形態のさらなる詳細が図１１にて提供される。ここでさらに図１１を参照し、そこで、シリコン照明源２３４を覆っている周辺に配列された環状レンズ要素２３２（「光学環」）と適合したフォトピルカプセル２３０が示される。

ここで図１２をさらに参照する。他の好ましい実施形態において、円周様式にて配列された照明源の代わりに、図１２で示すように、デバイスの長手方向に沿って前方方向または後方方向のいずれかを向くように配置される。カプセルデバイス２４０の本実施形態において、要求されたエネルギー出力を生成するために、より少ないが、より強い光源２４２が必要である。腸壁上で所望の照明パターンを達成するために、生成されたビームを光学的に透明なドーム２４６を通じて径方向外側に再配向するために、ファンネル形状の反射光学要素２４４が使用される。

ここでさらに図１３を参照する。本実施形態の内部配列を図１３にてより詳細に図解し、ここで矢印２４６は、光ビームが反射要素２４４上の入射光であるときに、光源２４２によって生成された前記光ビームの方向の変化を示す。この場合、光ビームは、ＧＩ管２４８の内部壁上へ径方向外側に向かって投射される。

説明された実施形態はしたがって、光源によって生成された照明パターンを制御する手段によって、腸組織への所望の用量レベルの送達を大いに達成する。しかしながら、上述したように、異なる手法によって、すなわちカプセルの腸移動時間を制御することによって、所望の用量レベルを得ることも可能であり、これによる露出時間における変化のために、実際の送達用量における変化を引き起こす。

露出時間に関与する特定の要因、例えば腸運動性を決定している生物学的要素は制御不可能である一方で、他の因子を制御可能である。したがって、本発明の１つの好ましい実施形態において、フォトピルデバイスは、ＧＩ管を通じて移動するように、前記デバイスの速度における変化に対する応答にて、放射光の強度を制御するための機構を組み入れる。これらの機構について、本明細書において以下でさらに詳細に記載する。

所望の照射パターンを生成するために使用してよい光学要素のもう一つの実施形態を図１で示し、図１には光検出器３１および３２が示されており、光検出器３１および３２は任意の好適な反射材料からなってよい。本発明の本実施形態において、各光検出器３１および３２は、フォトピル２０の軸３７と一致する回転軸を有する錐状反射器２３を含む。環状の照明された部位４１および４２が重なるか、重ならないか、およびそれらが重なった場合、どの程度まで重なるのか、これらの部位の相対位置が、ＬＥＤ２１と、関連した反射器２３の空間的配座、錐状反射器３１および３２の錐面角α、および照明されたＧＩ管５０の一部の直径に関係する。いくつかの構成およびＧＩ管直径に関して、図１で示したように、環状の照明された領域４１および４２が、比較的小さな領域にわたり重なる。

光検出器は、すべての表面要素が錐面角のコンプリメントと等しい錐面角に関して同一の「勾配」角を作り出す単一の錐面角を有する単純な錐状光反射器に制限されないことが留意される。錐状光反射器には、錐面軸に対して、異なる角度を形成する領域を有する表面が含まれてよい。例示の目的で、本発明の実施形態に応じた、錐状反射器には、任意に錐面軸からの表面部位の距離で、約３０°から約６０°に徐々に増加する勾配角を有する表面部位が含まれる。光検出器は、当然に錐状光反射器または反射器に限られず、ＧＩ管
の環状領域を照明するために、任意の種々の型の反射要素、レンズ、回析格子および／または光パイプおよび単一または多数の光源からの直接光が含まれる。

本発明の１つの好ましい実施形態において、フォトピル２０が、患者のＧＩ管の部位または部位群、たとえば光線療法のために光線が意図されるＧＩ管５０の疾患部位５２のみに光線療法を提供するように、タイマー２７によって提供されたクロック信号に応答して、コントローラ２６が光源２１および／または２２のオン、オフを行う。任意に、フォトピルコントローラ２６は、光源２１および／または２２のオン、オフを行う時を制御するように、少なくとも１つの光線療法開始時間と、少なくとも１つの光線療法終了時間をプログラム可能である。光線療法開始時間は、コントローラが、光源２１および／または２２からの光で、患者のＧＩ管の部位の光線療法を開始するために、光源２１および／または２２をオンにする時間であり、光線療法終了時間は、光源２１および／または２２によって提供された光線療法を終了させるために、光源２１および／または２２をオフにする時間である。

光線療法開始時間および停止時間は、光線療法開始および停止時間を決定するために、タイマー２７がクロッキング時間を開始する、「クロックオン」時間に対して測定される。クロックオン時間は、フォトピルによって提供された光線療法を実施するように、フォトピル２０を患者が飲み込む時間に関連した時間である。

任意に、クロックオン時間は、患者がトリガを活性化する時間と実質的に等しい時間、すなわち遅延なしの時間である。任意に、クロックオン時間は、患者がフォトピル２０を飲み込む時間に実質的に等しい時間である。本発明のいくつかの実施形態において、クロックオン時間は、患者がフォトピルを飲み込む時間に対して、予め決定された時間差によって特徴づけられる時間である。例えば、クロックオン時間は、胃酸がインシュレータを溶解し、それによって、クロックオン時間を設定する回路を閉じるのにかかる時間によって、フォトピル２０を飲み込んだ後に設定されてよい。

本発明のいくつかの実施形態において、クロックオン時間は、光線療法のためにフォトピルを使用することに関連したフォトピルの周辺環境の変化によって決定される。変化は、クロックオン時間の設定を引き起こす。例えば、フォトピル２０は任意に、体温より低い温度で保存される。飲み込む時、体温が、フォトピルの温度を上昇させ、温度変化が、クロックオン時間を設定する。いくつかの実施形態において、フォトピル２０はｐＨモニタを含み、クロックオン時間は、すなわち患者によってフォトピルが飲み込まれ、患者の唾液と接触するときに検出され得るｐＨの変化などのｐＨの変化に応答して設定される。本発明のいくつかの実施形態において、フォトピルには、フォトピルが飲み込まれた後に患者の口またはＧＩ管中の液体または組織に露出される電極が含まれる。電極間の直流（ＤＣ）抵抗または交流（ＡＣ）インピーダンスの変化が、クロックオン時間を設定するために使用される。

本発明のいくつかの実施形態において、クロックオン時間は、フォトピルがその中に含まれるパッケージから、フォトピル２０を患者が取り出す時間である。パッケージからフォトピルを取り出す動作が、クロックオン時間を決定する。パッケージからフォトピル２０を取り出すことがクロックタイムを設定するという本発明の実施形態を、図４および図５を参照して以下に説明する。しかしながら、この説明を開始する前に、活性化機構のさらなる実施形態をここで図１４を参照して記載する。

ここでさらに、外部金属環３１２に適合したカプセルデバイス３１０を図示する、図１４を参照する。使用の直前に、患者（または医療従事者）が、前記環の内部に位置する環状金属プレート３１４と電気接触を引き起こすように、前記金属環を圧迫する。この回路
閉止が次いで、バッテリをカプセル内の電気回路に接触させ、それによってその動作を開始させる。この種類のいくつかの実施形態において、カプセル内またはその表面上に含まれる指示灯が、カプセルの回路が活性化されたことを示すために点灯される。

ここで（図４および５を参照して）より一般的な説明に戻り、フォトピル２０が、ＧＩ管を通じて疾患部位に移動するためにかかるクロックオン時間に続く時間にて少なくとも１つの光源２１および光源２２が作動するように、光線療法を受けるべき患者のＧＩ管中の疾患部位の位置に応答して光線療法開始時間が決定される。光線療法開始時間と関連した光線療法停止時間は、フォトピルが疾患部位から離れ、既に疾患部位を照明するための位置に存在しない後に、光線２１および２２が消えるように、疾患部位の程度と、フォトピル２０が疾患部位を通じて移動するのにかかる時間によって任意に決定される。

疾患部位の位置とその程度は、カプセル内視鏡検査、磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）、Ｘ線コンピュータ化トモグラフィ（ＣＴ）および超音波イメージングなどの、任意の種々の医学イメージングモダリティを用いて、または単純な患者の「ここが痛い」という指示および／または専門的な触診によって決定されてよい。

フォトピル２０の移動時間は、非特許文献２および非特許文献３などの種々の研究によって提供されたデータを用いて推定されてよい。任意に、所与の患者に対する移動時間は、患者のＧＩ管を通じた対象の移動時間の測定より推定される。例えば、音響的に反射する「校正フォトピル」が患者によって飲み込まれ、超音波センサまたは内部速度測定の無線送信機を用いて測定された患者のＧＩ管を通じた校正フォトピルが、外部レコーダに進む。

本明細書において上記に説明したように、フォトピルカプセルの移動の測定が、ＧＩ管内のフォトピルカプセルの平均速度と位置を計算するために使用されてよい。同様に、これらのパラメータを、標的組織の治療的照明のための開始時間および停止時間を制御するために使用してよい。本発明のいくつかの実施形態において、フォトピルの移動の決定と、この決定からのフォトピルの速度および位置の計算の両方、ならびに光源の制御が、さらに外部に位置したデバイスが存在することなく、デバイス自体内で、オンボードで含まれた要素によって実施される。本発明のいくつかの実施形態において、デバイスには、オンボード加速度計が含まれる。オンボード加速度計の例示的使用には、ＧＩ管に沿って移動した距離を測定すること、およびカプセルの方向の任意の測定が含まれる。これらの実施形態において、光線療法の開始時間および停止時間は、加速度計出力から決定されたようなＧＩ管を通じたフォトピルによって移動した距離と、ＧＩ管中の既知の位置からの疾患部位の距離を、それらの入力として使用するオンボード処理手段（本明細書において以下に詳細に記載する）によって決定される。任意に「移動距離」は加速度計によって提供された加速度測定値の二階積分によって決定される。例えば、疾患領域が、口から１．５から１．６メートルの間に位置する場合、光線療法開始時間は、加速度の二階積分が、約１．５メートルと等しい時間である。続く光線療法停止時間は、加速度の二階積分が約１．６メートルと等しい時間である。

本発明のいくつかの実施形態において、カプセル速度測定をまた、照明を消すために使用する。照明を消すことによって、カプセルが停止した領域の過剰適用（オーバドーズ）が防止され、また動力の無駄が防止される。

ここで図１５をさらに参照する。他の実施形態において、フォトピルの移動を決定し、測定するためのオンボード手段には、（同様に、コンピュータスクリーン上にカーソルを配置するために一般に使用されるタイプの光学マウスの原理による）光学モーションセンシング手段が含まれる。これらの実施形態において、図１５に示すように、カプセル３２
０には、その透明シェルの方法によってカプセルの面を通じて外側に配向される、照明源（「イルミネータ」）３２２と、また腸壁３２６から後に反射した光学信号に応答するカプセルの外側の点に配向する２つまたはそれ以上の光学的な光検出器３２４を含む、光学移動センシング要素が含まれる。

ｗｗｗ．ｓｕｎｌｅｄｕｓａ．ｃｏｍ／ｐｒｏｄｕｃｔｓ／ｓｐｅｃ／ＸＺＭＤＫＴ５３Ｗ−６．ｐｄｆにて閲覧が可能な、ＳｕｎＬＥＤモデルＸＺＭＤＫＴ５３Ｗ−６によるＳＭＤ ＬＥＤなどのイルミネータが、小腸壁上へのその光を、光検出器が焦点をあてる同一の位置に配向させる方法にて配置される。一対の（ＬｉｔｅＯＮによるＰＩＮ光検出器のＳＭＤ ＨＳＤＬ−５４ｘｘシリーズなどの）光検出器が、カプセルから離れた同一の距離に焦点をあてるが、しかしそれぞれがカプセルの長手方向の軸に沿って、（５ｍｍなどの）他の光検出器から予め定義された距離で配置される方法で配置される。

本発明のいくつかの実施形態において、治療照明光源は、光学モーションセンサ上へ反射する光を提供する。そのような実施形態は、光療法が、ｐＨセンサなどの光学モーションセンシング、および／またはタイマー以外の機構によってオンにされるときなどの、特定の場合で有用である。このような実施形態はまた、全ＧＩ管に沿って光療法が提供されるなど、特定の場合で有用である。

ここで図１６をさらに参照する。図１６で示される実施形態において、光学要素が以上に記載したように配置される場合、カプセルが小腸３３６に沿って運動する一方で、イルミネータ３４６（透明シェル３３５を通じて）によって照射された光と、小腸壁から反射した光が、検出器３４４および３４５によって検出される。小腸壁上の検出器３４５の視野は、数字３５０によって示される。検出器が、互いに予め定義された距離３３８で配置されるので、わずかに異なる反射が、２つの検出器によって得られるであろう。（矢印３４８によって示された方向で）カプセルが進行すると、検出された信号は、カプセルの移動の速度に応じる程度まで、位相が異なるであろう。図１６はまた、カプセルが腸内を運動するとき、光検出器３４４および３４５の出力を示す。（ＡおよびＢなどの）腸壁からの反射が、移動の方向に応じて光検出器によって検出される。本図中で示された例において、反射Ａ、次いでＢが、カプセルの先端エッジに最も近くに配置された検出器（すなわち検出器３４４）によってまず検出されるであろう。

ここで図１７をさらに参照する。一対の検出器の出力がまた図１７のグラフで図示される。本図に示されるように、先端３４４による検出が、デバイスの後端エッジに近く位置する検出器３４５によって検出されるよりも早く発生する。

したがって反射信号を検出する第一検出器のアイデンティティが一旦既知となれば、移動の方向を得られることが理解されうる。また、検出器が互いに予め定義された距離で配置されるので、移動の速度が、検出器１番による特定の事象の検出と、検出器２番による同一の事象の検出間で経過した時間を計算すること、および検出時間の差で、検出器間の距離を割ることによって得ることが可能である。

移動方向と速度の値は、位相検出器などの種々の方法によって、または２つの検出器出力間の相互相関などのソフトウェア技術によって得ることが可能である。
デバイスの移動の速度と方向の決定に続いて、腸内のその位置が、速度を時間について積分することによって決定可能である。

フォトピル２０は、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）を任意に用いて、患者のＧＩ管の疾患部位に光線療法を提供するために、光線療法開始時間および停止時間をプログラムされてよい。

ここで図２をさらに参照する。例示の目的で、図２は、本発明の実施形態に応じて、モニタ７１を有するＰＣ７０を用いて、医学専門家６９がフォトピル２０をプログラミングすることを略図的に示す。ＰＣ７０は、ドッキングステーション７２の中にフォトピルがプログラミングのために備えられるドッキングステーション７２と、有線または無線通信チャンネルによって接続される。ドッキングステーション７２は任意にフォトピル２０と通信して、フォトピルにＰＣ７０からのコマンドを送達する。本発明のいくつかの実施形態において、以下の通信が使用される。光（任意に強度が調節される）、無線周波数（ＲＦ）および物理的接触による有線通信である。

本発明の実施形態において、医学専門家が、疾患部位または強調されるかもしくは示される部位で、ＰＣのモニタ７１上に患者のＧＩ管５０のイメージ７４を表示する。例示の方法によって、イメージ７４において、患者のＧＩ管、５０の疾患部位５２が、影によって略図的に強調される。医学専門家は、イメージ７４中の部位のイメージを選択することによって、フォトピル２０からの光線療法光で照明されるべきＧＩ管５０の部位を選択する。イメージ７４中の領域の選択は、部位を強調するか、部位を境界線で囲むためにマウスを使用することによって、またはモニタ７１がタッチスクリーンである場合、選択されるべき部位をタッチすることによってなどの、本技術分野で公知の種々の方法の任意を用いて実施してよい。図２において、例示の目的で、医学専門家は、光線療法を受けるための疾患部位５２を含む部位を定義するために、楕円形５５を描くためにマウス７３を使用する。

ＰＣ７０は任意に、示された部位の位置と、フォトピルが患者のＧＩ管５０を通じて移動することが推定される速度に関連する患者データに応答して、光線療法開始時間および停止時間を算出する。計算された光線療法開始時間および停止時間が、ＰＣ７０から、開始時間および停止時間でフォトピルをプログラムするために、プログラミング信号をフォトピル２０に送達するドッキングステーション７２に通信される。

加速度計、またはフォトピル２０によって移動したＧＩ管における距離を決定するためのデータを提供する光学モーションセンシングを含む、フォトピル２０の実施例に関して、加速度計出力から決定されたフォトピルによって移動された距離が、ＧＩ管に沿って疾患部位５２を挟む距離と等しい場合に、光源２１および／または光源２２のオン、オフを行うために、コントローラ２６をプログラムするためにＰＣ７０を任意に使用する。任意に、疾患部位を挟む距離は、楕円形５５が、疾患部位を包含しているＧＩ管の部位を横切る位置である。

本発明の実施形態に応じて、ｐＨモニタを含むフォトピルに関して、フォトピルは任意に、ＧＩ管内のｐＨに応答して制御される。ＧＩ管の異なる部位は、異なるｐＨ値によって特徴づけられることが知られており、フォトピルは、疾患部位が位置するＧＩ管の一部分のｐＨ値特性を有するＧＩ管の部位に達する開始時間にて、作動し、ＧＩ管の疾患領域に光線療法を提供するようにプログラムされる。

本発明のいくつかの実施形態において、医学専門家６９は、光線療法開始時間および停止時間でフォトピル２０をプログラムすることに加えて、または代わりに、疾患部位５２に適用されるべき光線療法光の所望の強度および／または波長で、任意にフォトピル２０をプログラムする。例えば、光源２１および２２が同調可能である、または光源２１が、光源２２の波長バンドとは異なる波長バンドでの治療光を提供する、本発明の実施形態において、医学専門家はまた、疾患部位５２へ、治療光の波長の異なる組み合わせを送達するために、フォトピル２０をプログラム可能である。本発明のいくつかの実施形態において、医学専門家は、疾患部位５２中に与える治療光の総所望量に応答して、光源２１およ
び２２によって提供された光の強度を測定する。

本明細書において以上に説明したように、本発明のフォトピルカプセルは、治療光源の活性化および非活性化を制御するためにプログラムされてよく、それによって、ＧＩ管内の所望の部位にて治療光照射が発生することを確かにし、ならびに非標的部位の不必要な照射とカプセルのバッテリの早すぎる枯渇を防止する。

プログラム可能な機能性を実施するために、カプセルは、１つの実施形態において、大きさが小さく、電流消費が低く、操作するために外部構成要素を必要とせず、カプセルのバッテリによって供給される広い範囲の操作電圧内で機能可能である、プログラム可能なマイクロプロセッサコントローラを含む。

本タスクのために好適なマイクロプロセッサの１つの好ましい例は、マイクロチップ（ＭｉｃｒｏＣｈｉｐ）のＰＩＣ１２Ｆ１８２２プロセッサであり、これは、小さな大きさ（３×３ｍｍ）の、そしてその動作に外部構成要素を必要としない、自己完結型再プログラム可能コントローラである。このマイクロプロセッサは、１．８Ｖ〜５Ｖの範囲の電圧で動作可能である。ＰＩＣ１２Ｆ１８２２は非常に低い動力消費を有し、デジタル入力／出力ならびにサンプリングおよび信号プロセシングのための種々のアナログ入力を含む。

本明細書において上述したように、フォトピルカプセルは、次の１つ以上の種々の異なる活性化モード／非活性化モードにて使用されてよい。
ａ）タイマーに基づく活性化／非活性化
ｂ）位置に基づく活性化／非活性化
ｃ）ｐＨに基づく活性化／非活性化
ｄ）温度変化に基づく活性化／非活性化
ｅ）水分および／または湿度に基づく活性化／非活性化
ｆ）外部磁石に基づく活性化／非活性化。

活性化／非活性化の異なるモードが任意に、活性化／非活性化に対する基礎として１つ以上を使用することによって、組み合わせて使用可能である。
タイマーに基づく活性化／非活性化
本発明のいくつかの実施形態は、単純な、自宅での使用に好適な、医師を必要としないものとして設計される。患者は任意に、飲み込む前にカプセルを活性化する。活性化は、時間測定またはｐＨ測定内で、カプセルの操作を開始する。患者はカプセルを飲み込み、カプセルが、活性化の後、および／または特定のｐＨおよび／または湿度および／または温度変化を検知した後、予め決定した時間に、光源を作動させてよい。

本発明のいくつかの実施形態において、患者自身が種々のカプセルを投与し、すなわち飲み込み、任意に古いカプセルが体から排出された後に、および／または１日後、および／または異なる時間後に新たなカプセルを飲み込む。各種々のカプセルが、ＧＩ管の異なる区画を照明してよいように、種々のカプセルが、活性化から、またはｐＨ検知から異なる時間持続期間の後に、光線療法照明を開始するために、コントローラの事前プログラミングをそれぞれ含んでよい。任意に、異なるカプセルが、どのカプセルがいつの後に照明を開始するかについて印がつけられてよく、および／またはカプセルを飲み込む順番を特定するために印がつけられてよい。このような印付けは、カラーコードによって、および／またはカプセル上に時間を印刷することによって、および／またはパッケージ上にあってよい。任意に異なるカプセルが、製造の間異なる開始時間を制御するために予めプログラムされてよく、それらの開始時間に応じて印付けされてよい。任意に異なるカプセルは、患者にカプセルを提供する医師によって、異なる開始時間を制御するために予めプログラムされてよい。

本発明のいくつかの実施形態において、任意に照明の前に異なるタイムラグがある種々のカプセルをキットとしてパッケージ化される。
このモードの操作は主に、予め定義されたプロフィールに応じて注意深く患者が選択される臨床研究などの比較的予測可能な腸移動速度が通用し、良好に制御され、モニタされた環境中でカプセルを用いる状態に対して使用されるであろう。

カプセルは、一旦そのパッケージから取り出されると、または患者によって飲み込まれる前に、起動される。一旦起動されると、内部プロセッサが、起動からの経過時間をカウントし、一旦予め定義された時間遅延値に達すると、カプセルが活性化される（すなわち治療光源が作動する）。

予め定義された遅延値は、胃遅延時間（例えば−制御された環境において３０分間）、およびカプセルがその治療標的領域に到達可能なさらなる遅延（例えば−３時間の腸移動時間、２時間の遅延が末端回腸領域に達するために必要である）を反映する。

位置に基づく活性化
本モードは、いくつかの非限定例の目的で、腸移動時間の推定が存在しない場合、および／または大きな変化が移動速度値にて推定される場合、および／または位置に基づく活性化が、いくつかの病院でのように容易に利用可能であるシナリオでの利用のために好適である。

位置に基づく活性化を使用するために、本明細書において上述した、加速度計および光学位置センシング手段などの、ＧＩ管内のカプセルの位置と進行を測定するための１つ以上の機構を利用することが可能である。これらの機構を用いて、小腸内のカプセルの進行を測定し、瞬間平均移動速度を提供し、積分した場合、移動した距離を生成することが可能である。

移動した距離を知ることによって、カプセルがここで、小腸内の絶対位置に到達するのにかかる時間に関わらず、（幽門括約筋下４．５メートルなどの）小腸内の絶対位置にて活性化されるように設定可能である。本方法は、胃の通過における様々な遅延により、また測定誤差により、とりわけ正確ではないことが留意されるべきである。

光学速度センシングを用いる実施形態において、カプセルは、胃の中では小腸内の場合のように組織と一定の接触状態にはないので、カプセルが小腸に入った時を検出可能であることが留意される。一旦光学センサからの有効なおよび／または一定の速度測定が得られると、例えば、カプセルが小腸に入ったことが示される。

位置を決定するためのもう一つの方法は、カプセルが活性化されるべき場所に隣接した患者の体上に位置するベルトおよび／またはパッチに対する近接による。近接は、カプセル内のＲＦＩＤタグ、およびベルトおよび／またはパッチ上のＲＦＩＤ検出器を用いて検出されてよい。ＲＦＩＤ検出器は、カプセル内のスイッチを活性化することによってカプセルの活性化を引き起こしてよい。スイッチは、非限定例の目的で、磁気スイッチであってよく、電磁気コイルの活性化によって活性化される。

位置を決定するためのもう一つの方法は、標準の医学イメージングを用いるイメージングである。カプセルが、所望の位置にあると決定されたときに、カプセルが上述したように遠隔で活性化されてよい。

本発明のいくつかの実施形態において、所望の部位の位置とその程度は、痛む場所を示
す、患者による指示および／または専門的な触診による指示である。カプセルは、金属検出器中で使用されるように、コイルによって患者内に配置され、信号が治療照明をオンに変えるようにカプセルに送られる時点で、コイルに対するカプセルの近接を検出し表示する。信号は任意に、カプセルの近接を検出するために使用されるコイルによって提供された電磁気信号である。本発明のいくつかの実施形態において、コイルによる検出のためにより明確な信号を生成するために、磁石がカプセル内に挿入される。

ｐＨに基づく活性化
ｐＨ値はＧＩ管に沿って有意に変化するので、カプセルの位置を、カプセルが現在位置する部位内のｐＨを測定する方法によって得ることが可能である。以下の表は、ヒト対象におけるＧＩ管の種々の部位で典型的に見られる最大および最小ｐＨ値を提供する。

したがって、周辺ｐＨ値を、小腸内へのカプセルの進入を特定するために使用可能であることが理解されうる。この点から以降、（本明細書において上述した加速度計および光学モーションセンサなどの）他の機構を、小腸内の位置における変化を測定するために使用可能である。

ｐＨの測定は、カプセル内に組み込まれたｐＨセンサを用いて実施可能である。任意の好適なセンサが使用可能である一方で、１つの実施形態において、ｐＨセンサは、米国特許第２００４／０１０６８４９号明細書に記載されたテレメトリカプセルにて使用されたセンサなどの、ＩＳＦＥＴ（イオン感応型電界効果トランジスタ）センサであってよい。

カプセルのプログラミング
本発明のいくつかの実施形態において、オンボードマイクロプロセッサをまた、光源出力強度の制御および速度および位置パラメータの計算を含む（しかし限定はしない）、治療光源の活性化／非活性化以外の目的のために使用する。

カプセル内のプログラム可能なパラメータの設定は、例えば、
ｉ）カプセルの製造の間に予め定義された設定、
ｉｉ）使用前の医師によるプログラミング、
によって達成可能である。

製造セットアップは、それによってカプセル製造工程の間、操作値がカプセル内にプログラムされる方法である。とりわけ、本発明のいくつかの実施形態において、種々のバージョンのマイクロプロセッサソフトウェアが予め準備され、それぞれが異なるセットアップを含む（例えば−１つのバージョンが、０．５時間まで遅延した動作を含み、一方、も
う一つが２時間までの遅延した動作を含む）。

マイクロプロセッサは、異なるソフトウェアバージョンでプログラムされ、異なるバージョン間を区別するために、ここで標識されるカプセル内にアセンブリ化される。
第二の手法には、摂取の前にカプセルを再プログラミングすることが含まれる。したがって、特定のセットアップパラメータが必要な場合、例えば患者の小腸移動速度が異常に速いまたは遅い場合、医師は、通常の生理学的パラメータを考慮するためにカプセルのセットアップパラメータを変更可能である。再プログラミングは、カプセルとの２方向無線通信の手段によって達成可能であり、パラメータがカプセルから読まれ、カプセル内に書き戻されることが可能である。

そのような無線通信は、ＷｉＦｉまたはＢＬＵＥＴＯＯＴＨ（登録商標）などの標準の無線プロトコールを用いて、あるいは、医師のコンピュータとカプセル間の光学送信機の手段によって達成可能である。

非限定例の目的で、医師が腸移動速度を見つけることが可能な方法を記述している参考文献を以下に示す。
呼気検査（ラクトース−ウレイド呼気試験）：ｗｗｗ．ｅｕｒｏｓｔａｒｃｈ．ｏｒｇ／Ｐｒｉｅｂｅ．ｐｄｆ；
ワイヤレススマートピル：ｗｗｗ．ｔｏｕｃｈｂｒｉｅｆｉｎｇｓ．ｃｏｍ／ｐｄｆ／２６０２／Ｓｍａｒｔｐｉｌｌｃｏｒｐｆｉｎａｌ＿ｔｅｃｈ．ｐｄｆ；
ピルカムイメージ処理：ｗｗｗ．ｉｍａ．ｏｒｇ．ｉｌ／ｉｍａｊ／ａｒ０４ｓｅｐ−３．ｐｄｆ；
ラジオテレメトリ：ｗｗｗ．ｓｐｒｉｎｇｅｒｌｉｎｋ．ｃｏｍ／ｃｏｎｔｅｎｔ／ｔ０３８ｊ５５０２０２４７ｗ７５。

停止時間
本発明のいくつかの実施形態において、フォトピルは、光オフ時間または停止時間を予めプログラムされる。
本発明のいくつかの実施形態において、フォトピルは、ＧＩ管内のｐＨおよび／または検出された位置における変化に応じて、任意に非活性化される。
本発明のいくつかの実施形態において、フォトピルは、停止時間をプログラムされない。代わりに一旦その光源が起動すると、フォトピルは、その光源が、光源に動力供給することに十分ではないエネルギーしか持たなくなるまで、光線療法光を生成し続ける。

本発明のいくつかの実施形態において、フォトピルは、加速度計によって測定されたフォトピルの速度に少なくとも部分的に依存して、光を消すようにプログラムされる。
本発明のいくつかの実施形態において、フォトピルは光学速度センサによって測定されたフォトピルの速度に少なくとも部分的に依存して、光を消すようにプログラムされる。

本発明のいくつかの実施形態において、フォトピルは、加速度計によって計算されたように、フォトピルの位置に少なくとも部分的に依存して、光を消すようにプログラムされる。

本発明のいくつかの実施形態において、フォトピルは、光学速度センサによって計算されたフォトピルの位置に少なくとも部分的に依存して、光を消すようにプログラムされる。

ここで図３Ａおよび３Ｂをさらに参照する。図３Ａおよび３Ｂは、本発明の実施形態に応じた光線療法を、管の部位５２Ａおよび５２Ｂにおいて炎症性腸疾患（ＩＢＤ）を煩う
患者のＧＩ管５０に適用するために使用されているフォトピル１２１および１２２を略図的に図解する。フォトピル１２１および１２２は、図１で示したフォトピル２０と同様であってよく、約３０ｎｍのバンド幅を有する、４４０ｎｍ、６６０ｎｍおよび８５０ｎｍを中心波長とする波長バンドにおいて任意に光を放射するように設計された光源２１および２２（図１）を含む。図３Ａにおいて、フォトピル２０が、そのタイマー２７（図１）のクロックオン時間で、またはその周辺の時間に飲み込まれ、患者のＧＩ管５０を移動することが始まる。フォトピルは、任意に図２で示したように、疾患部位５２Ａに達することが推定されることに続く光線療法開始時間にて、両方の光源２１および２２を作動させるように、および部位を離れる光線療法停止時間ｔ２まで光源を作動させたまま維持するようにプログラムされる。

フォトピル１２１は、ＧＩ管５０を進んでゆくにつれて管に沿った種々の位置に示される。ｔ１およびｔ２までの時間での、フォトピル１２１の推定される位置は、時間でラベルされる。フォトピルのウインドウ３５を通じて光源２１および２２からの治療光が管の部位を照明するために送達されるフォトピルのウインドウ３５（図１）が、光源２１および２２がオフである時を示すために影を付けずに示され、光源がオンの時を示すために影付きで示される。疾患部位５２Ａにおいて、光源２１および２２はオンであり、ウインドウ３５は影で示されている。本発明の実施形態に応じて、フォトピル１２１は、約０．１〜１ジュール／ｃｍ^２に等しい、４４０ｎｍ、６６０ｎｍおよび８５０ｎｍを中心波長とするそれぞれの波長バンドが、疾患部位５２Ａまで、治療光学エネルギーの総量を運ぶようにプログラムされる。所望のエネルギー適用を提供するために、所望のエネルギー適用をフォトピルが疾患領域の近傍にあって疾患領域を照明している時間で割ったのと等しい各バンドの光の強度で、フォトピル１２１は疾患部位５２Ａを照明する。

例示の目的で、疾患部位５２Ａおよび５２Ｂ両方に治療光を提供するために十分なエネルギーをフォトピル１２１の動力供給２４が有しないことが推測され、フォトピルは、疾患部位５２Ａのみに光線療法を提供するために使用される。図３Ｂにて略図的に示されたフォトピル１２２が、疾患部位５２Ｂに光線療法を送達するために使用される。フォトピル１２２は、クロックオン時間ｔ_０ ^＊にて、または周辺で飲み込まれ、ｔ_０ ^＊に続く時間ｔ３にてその光源２１および２２を起動させるようにプログラムされ、時間ｔ３にて、フォトピル１２２は、疾患部位５２Ｂの近傍に到着することが期待される。フォトピルは、フォトピルが疾患領域５２Ｂの近傍を離れると期待される時間ｔ４まで、時間ｔ３にて起動した後、その光源を維持するようにプログラムされる。図３Ｂにおいて、フォトピル２０は、その光源をオフとし（ウインドウ３５が透明）、疾患部位５２Ｂ近傍にて、その光源２１および２２を駆動させ（ウインドウ３５が影付き）、疾患部位５２Ａを通じて通過して示される。

ここでさらに図４を参照する。本発明の実施形態において、フォトピル１２１および１２２が、それらそれぞれの光線療法開始および停止時間でプログラムされた後、図４で略図的に示した保護パッケージ１３０中にパッケージ化され、パッケージからのフォトピルの取り出しが、フォトピルのクロックオン時間を設定する。

任意に、パッケージ１３０が、ソケット１３２の中にフォトピル１２１または１２２を挿入し安定して維持するソケット１３２を有して形成される。本発明の実施形態に応じて、フォトピル１２１および１２２内に含まれるコントローラ２６は、フォトピル内でクロックオン時間を設定するために操作される、磁気的に活性化された「クロックオンスイッチ」（図示せず）を有し、パッケージ１３０は、各ソケット１３２の近傍に、磁場を発生させる磁石１３４を含む。フォトピル１２１または１２２がプログラムされた後、まずパッケージ１３０のフォトピルソケット１３２中に配置されたときに、ソケットの近傍の磁石１３４によって発生した磁場が、フォトピルのコントローラ２６中の磁気クロックオン
スイッチを作動可能にする。フォトピルがそのソケットから取り出され、ソケット内の磁場から遠ざけられたときに、フォトピルの近傍の磁場が実質的に減少する。磁場の減少は、フォトピルに対するクロックオン時間を設定するために、磁気クロックオンスイッチを活性化する。

本発明のいくつかの実施形態において、フォトピルには、パッケージから取り出されたときに、フォトピルに対するクロックオン時間を設定するために機械的に操作される、クロックオンスイッチが含まれる。

ここでさらに図５を参照する。図５は、ソケットから取り出されたときにフォトピルに対するクロックオン時間を設定するために、フォトピル中のクロックオンスイッチを機械的に操作する、パッケージ１６２のソケット１６０中に位置するフォトピル１５０を略図的に示している。フォトピル１５０は任意に、影付きで示しており、本明細書において以下で、スイッチを操作するために押され続いて解放される、「プッシュボタン１５２」と呼ぶ、伸縮壁部位１５２を有する。ソケット１６０は、フォトピル１５０がソケット内に位置するときに、プッシュボタン１５２を押すように設計される、突起１６１として参照される、隆起を有して形成される。フォトピル１５０が、光線療法開始時間および停止時間でプログラムされた後、フォトピルは、突起１６１がプッシュボタン１５２を押すように、ソケット１６０中に位置する。プッシュボタンを押すことによって、クロックオンスイッチが作動可能になる。フォトピル１５０がソケット１６０から取り出されたときに、プッシュボタン１５２が解放され、フォトピル１５０に対するクロックオン時間を設定するためにクロックオンスイッチにスイッチが入る。

フォトピルが、磁場によって、または機械的に、それらのクロックオン時間設定を有することに限定されないことが留意される。本発明のいくつかの実施形態において、フォトピルのクロックオン時間は、フォトピルの光への露出によって設定される。任意に、フォトピルには、付属的な光に応答する信号を生成する光センサが含まれる。フォトピルは、光漏れのないスリーブまたはパッケージ中にパッケージ化される。取り出され、光に露出されるときに、光センサが、設定されるべきクロックオン時間を引き起こす信号を発生させる。

本発明のいくつかの実施形態において、フォトピルは信号に対して、本明細書において以下に、任意に患者の体にマウントされた、患者の体に対して外部であるビーコン送信機によって送達されるビーコン信号に応じて、患者のＧＩ管の部位に光線療法を提供するために活性化される。

ここでさらに図６を参照する。任意に、図６は、ビーコン信号を受信するために、アンテナ１７４によって表される受信機を有するコントローラ１７２を含むフォトピル１７０を略図的に示す。任意に、フォトピル１７０には、図１にて示されたフォトピル１７０中に含まれる構成とは異なる光線療法光を放射するための、光源の構成が含まれる。フォトピル１７０は任意に、ウインドウ３５の中に位置し、任意にフォトピルのウインドウ３５を通じて、ＧＩ管の部位の環状部位を直接照明する円の周辺に沿って対称的に位置する多数の光源１７６が含まれる。

任意に、コントローラ１７２は、患者のＧＩ管が光線療法でのフォトピル１７０によって処置されるべき患者の体に位置する近接ビーコンによって確立されるか、送達される近接ビーコン信号を有するように設定される。コントローラは、フォトピルが送信機の近傍であり、したがって、光線療法を受信する意図があるＧＩ管の部位中に配置されることを示す近接ビーコンから、アンテナ１７４によって受信される信号に応答して、フォトピルが患者のＧＩ管を横断するように、光源１７６を活性化し、すなわち光源１７６をオン、
オフする。

任意の種々のタイプの信号は、近接ビーコン信号として好適であり得る。例えば、本発明の実施形態に応じて、近接ビーコンは、超音波または無線周波数（ＲＦ）近接ビーコン信号を提供してよい。本発明のいくつかの実施形態において、近位ビーコンは、患者の体内の磁場などの、比較的一定な場を発生させる。コントローラ１７２は、場を感知し、感知された場の強度に応答して、光源１７６を作動させる時を決定する。

ここでさらに図７を参照する。図７は、疾患領域に近い、患者の体に対して外部に配置されるビーコン１８２によって送達される、本明細書でまた「信号円」と呼ぶ、点線同心円１８０によって表されるビーコン信号に応答して、患者のＧＩ管５０の疾患部位５２に光線療法を提供するために使用されているフォトピル１７０を略図的に示す。ビーコン信号１８０の強度は、ビーコン１８２からの距離で減少する。フォトピル１７０は任意に、受信機１７４が受信するビーコン信号１８０の強度が、予め決定された閾値強度より大きい限り、光源１７６を作動させ、光源を維持するようにプログラムされる。ビーコン信号強度が、予め決定された信号強度と等しいか、それより大きい患者の体中の領域が、「信号円」１８０で同心の立体「閾値円」１８０＊内の領域によって略図的に示される。

図７において、フォトピル１７０は、患者によって飲み込まれた後に、ＧＩ管５０中の種々の位置で示される。フォトピルは、閾値円１８０＊の外側に残る限り、明確なウインドウ３５によって示されるように、オフのままである（すなわち光源１７６はオフである）。一旦閾値円１８０＊に達し、円の領域下患者の体の部位内で残ると、フォトピル１７０が受信するビーコン信号１８０が、予め決定された閾値強度よりも大きい強度を有し、フォトピルが「オン」であり、ＧＩ管５０の疾患部位５２に治療光を送達する。円１８０＊内のフォトピル１７０のオン状態は、そのウインドウ３５の影の付加によって示される。

本発明のいくつかの実施形態において、フォトピル１７０と同様のフォトピルは、患者のＧＩ管中フォトピルの位置を決定し、その光源を作動させ、ＧＩ管に光線療法を提供する時を決定するために、指向性ビーコンによって送達された指向性ビーコン信号を処理する。

本発明のいくつかの実施形態において、ビーコンは、位置が任意に、カプセルがビーコンの近くである一方で強度が増加した後に、ビーコン信号強度が減少する場所であるように、カプセルに対する「作動」位置を記録する。

ここでさらに図８を参照する。図８は、フォトピルが、患者の体に対して外部の既知の位置にてマウントされた指向性ビーコン２００から受信する指向性ビーコン信号に応答して、患者のＧＩ管５０の疾患部位５２に光線療法を提供しているフォトピル１８０を略図的に示す。

指向性ビーコン２００は、その周波数「ｆ」と強度「Ｉ」が、それに沿ってビームが送達される角度方向「φ」と、ビーコンからの患者の体中の放射距離「ｒ」でそれぞれ変化する、随意の音響エネルギーのブロック矢印２０２によって表される、回転ビームを送達する。ビーム２０２の角度方向φは、ビーコン２００を通じて通過する軸（図示せず）周辺の方位角であり、患者の体の冠状面に垂直に交わる（図８のページに対して垂直な軸）。回転の方向は任意に時計回りであり、曲がった矢印２０４によって示される。周波数ｆと強度Ｉは、指向性ビーコン２００に対して方位角および放射距離に応じて、それらそれぞれを明確に示すために、ｆ（φ）およびＩ（ｒ）と記載される。

患者の体内の部位の位置は、位置におけるビーム２０２の周波数と強度を決定することによって、指向性ビーコン２００の位置に関して決定されてよい。例えば、ルックアップテーブルを使用して、患者の体中の該位置にて測定されたビーム２０２の周波数ｆ（φ）と強度Ｉ（ｒ）を、位置の方位角φと放射距離ｒ座標に対してマッピングしてよい。図８において、疾患部位５２は、指向性ビーコン２００に対して、方位角φ１およびφ２と、放射距離Ｒ１およびＲ２間に位置して略図的に示される。図において、それぞれφ１およびφ２を標識した点線は、疾患部位５２の放射範囲を挟んで位置し、それぞれＲ１およびＲ２を標識した点線は、疾患部位の放射範囲を挟んで位置する。本発明の実施形態において、疾患部位は周波数ｆ（φ１）および周波数ｆ（φ２）間の周波数範囲における相当する周波数と、Ｉ（Ｒ１）とＩ（Ｒ２）間の相当する強度に関連する。

フォトピル１７０が飲み込まれ、ＧＩ管５０に沿って移動した後、フォトピル１７０の受信機１７４（図６）が、指向性ビーコン２００によって送達された指向性ビーコン信号２０２を受信し、信号がコントローラ１７２によって処理されて、それらの周波数と強度を決定する。疾患領域５２の位置をマークする範囲ｆ（φ１）−ｆ（φ２）およびＩ（Ｒ１）−Ｉ（Ｒ２）中の周波数および強度を有する指向性信号を受信することに際して、光線療法光で疾患部位を照明するために、コントローラが光源１７６を作動させる。

以上の記載において、フォトピルが、ＧＩ管の疾患部位に光を提供する一方で、本発明の実施形態に応じたフォトピルは、ＧＩ管の疾患部位に光線療法を提供することに制限されないことが留意される。フォトピルは例えば、患者に予防的治療を提供するために、患者のＧＩ管の一部または実質的に全てを照明するために使用されてよい。

本発明のいくつかの実施形態において、患者は、臨床設定にてフォトピルによって処置される。臨床設定は、同時に種々の患者を処置することに集中してよい。フォトピルは任意に、医療イメージングシステムを用いて、患者の体中で追跡されてよく、医師は任意に、医療イメージングの結果に基づいて、治療的照射のオン、オフを行う時を決定してよい。医師は任意に、医療イメージングの結果に基づいて、フォトピル内のタイマーを作動させる時を決定してよい。

本発明のフォトピルカプセルの実施形態が、以下の様式にて、消化管中の状態を処置するために、患者によって使用されてよい。
フォトピルカプセルは、食事の少なくとも３０分前に、朝の起床後に、患者によって自分で投与されてよい。あるいは、食事摂取後少なくとも４時間にて取られてよい（透明な流体が任意の時間で任意に消費されてよい）。この要件により、胃が空であり、カプセルが胃から小腸へ移動するまで、光学的な障害物がないままである。

フォトピルカプセルは、６または１０カプセルのパッケージにパッケージ化されてよい。使用の前に、ユーザが、そのパッケージからカプセルを取り出す。
一旦そのパッケージから取り出されると、（本明細書において上述した、および任意に１秒に１回、３回、カプセル内から可視赤色光のフラッシュによって任意に示された、活性化モードの１つの手段によって）カプセルは活性化されてよく、パッケージからの取り出しから５分以内に飲み込まれるべきである。ユーザは、カプセルが活性であることを確かめるべきである。カプセルのもう一つのバージョンにおいて、活性化は、（上述したように）カプセルを圧迫することによって達成されてよい。この文脈において、カプセルの活性化は、タイマーの活性化を意味し、それによって、患者によって飲み込まれることの準備が出来ている状態にカプセルを置く。治療光源は、タイマー、加速度計または光学検出器によって発生した信号に対する応答において、後に作動されうることが留意されるべきである。

ここでさらに、本発明の実施形態に応じた、消化（ＧＩ）間の管腔内光線療法のための方法の単純化フローチャート図である、図１８を参照する。
図１８は、光線療法効果を提供するために好適な波長と強度にて、光を放射可能な１つ以上の光源を含むカプセルを飲み込む工程（１８１０）、および
カプセルが消化管内にあるときに、光源を活性化する工程、
を含む方法を示す。

光学性能のための放射用量の推定
効果的な光線療法中の要素は、光学性能のための照射プロトコールの決定である。
光線療法のために必要な光学照射の選別は、低出力レーザー療法（Ｌｏｗ Ｌｅｖｅｌ
Ｌｉｇｈｔ Ｔｈｅｒａｐｙ（ＬＬＬＴ））として公知の分野である。ＬＬＬＴにて公知の照射レジメは、二相性用量応答曲線としても引用される、アルント−シュルツ（Ａｒｄｎｔ−Ｓｃｈｕｌｚ）曲線によって表される。

ここで、異なる用量の光に対する組織の応答を示す単純化用量応答グラフ２０００である、図１９Ａを参照する。図１９Ａは、増加照明用量の定性的ｘ軸２０１０と、光用量に対する応答の定性的ｙ軸２０２０を用いた、アルント−シュルツ曲線２０３０を示す。アルント−シュルツ曲線２０３０は、増加照射用量に対する応答が、低用量に対するゼロ応答から開始し、用量の増加に伴って増加し、次いで用量の増加に伴って減少する。

二相性用量応答は、低レベルの光が、高レベルの光よりも、組織を刺激し、回復させることにおいて、非常によりよい効果を有することを意味する。事実、より低い光レベルまたはより高い光レベルではそれより相当少ない効果的な治療しか提供されない、最良な応答の最適条件が存在する。

実験結果
本発明者らの実験により、特定の用量が、ヒトにおける用量に対する良好な指示を提供するために行われた、マウスにおける急性デキストラン硫酸ナトリウム（ＤＳＳ）大腸炎において最適な効果を有することが示された。

ここで、本発明の例示的実施形態に応じた、様々な光の用量に対する、マウス大腸組織の応答を示す実験的用量応答グラフである、図１９Ｂを参照する。図１９Ｂは、ジュール／ｃｍ^２での照明用量のｘ軸、光用量に対する応答の標準化ｙ軸２０６５を有する応答曲線２０５５を示す。ｙ軸は、カプセルを挿入するが、治療光源を操作しないことを含んだ疑似の処置を受けた、マウスにおける未処置の大腸が、値１を有するように標準化されたものであり、より下のレベルの大腸が処置されたマウスにて見られる。ｘ軸には、１ジュール／ｃｍ^２、０．５ジュール／ｃｍ^２、０．２５ジュール／ｃｍ^２および０．１ジュール／ｃｍ^２の用量を示す。

応答曲線２０５５は、照明用量に対する応答が、０．２５ジュール／ｃｍ^２にて最適であり、０．１ジュール／ｃｍ^２から開始したより広い範囲で良好であり、０．５ジュール／ｃｍ^２〜１ジュール／ｃｍ^２まで延びている。

ｗｗｗ．ｎｃｂｉ．ｎｌｍ．ｎｉｈ．ｇｏｖ／ｐｍｃ／ａｒｔｉｃｌｅｓ／ＰＭＣ２７９０３１７／ｐｄｆ／ｄｒｐ−０７−３５８．ｐｄｆにおいて参照しうる、用量応答団体２００９（Ｄｏｓｅ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ Ｓｏｃｉｅｔｙ ２００９）による刊行物には、不十分なエネルギーしか適用されない場合、（最小閾値に達しないので）応答は起こらず、それより多くのエネルギーが適用される場合、閾値を越えるので生体刺激が得られ、過剰にエネルギーが適用される場合、刺激は消失して、その代わりに生体阻害が生じる、と記載されている。

２つの主要な照射パラメータ−「医薬品」と「用量」を有するＬＬＬＴの分野にアプローチすることが受け入れられる。「医薬品」は、重要な要素は波長（典型的にｎｍにて測定される）および放射照度（典型的にＷ／ｃｍ^２にて測定される）である、種々の要素から成ることが考慮される。「用量」は、さらなる要素、例えばエネルギー密度（Ｊ／ｃｍ^２）および照射時間（ｓ）が含まれると考慮される。

研究者らは、異なる病理に対して以上のパラメータを調査し、それぞれに対する最適処置プロトコールを決定することを試みた。主な使用される照射領域は、１ｍＷ〜５００ｍＷのＬＥＤまたは低出力レーザー照射である。

いくつかの例示的プロトコール試験の刊行物業績には以下が含まれる。
ヒトにおける光線療法用量

動物試験における光線療法用量

試験管内（ｉｎ ｖｉｔｒｏ）試験における光線療法用量

ＩＢＤの小腸には光線療法は実施されていなかったので、小腸ＬＬＬＴに対する適切な医薬品および／または用量の値の決定に利用可能なデータは知られていない。
大腸回復パラメータについても小腸回復値と同様であろう。

本発明のいくつかの実施形態では、小腸処置に対して提案されるエネルギーおよび用量は、平均小腸移動時間に基づくものである。平均的な７メートルのＧＩ管長、及び平均的な３〜５時間の移動時間では、推定されるカプセルの移動速度は、０．０６５〜０．０３９ｃｍ／秒の平均速度である。

処置されてよいＧＩ管のさらなる部分
本発明のいくつかの実施形態において、胃が処置される。カプセルが飲み込まれ、胃に治療的照明が提供される。本発明のいくつかの実施形態において、照明を提供した後、カプセルはＧＩ管を下り、排出される。

本発明のいくつかの実施形態において、結腸が処置される。カプセルは任意に、結腸鏡を挿入するのと同様に挿入され、結腸に治療的照明が提供される。
本発明のいくつかの実施形態において、結腸が処置される。カプセルは任意に、座薬を挿入するのと同様に挿入され、結腸に治療的照明が提供される。

処置プロトコール
本発明のいくつかの実施形態において、以下のプロトコールが、光線療法処置を提供するために使用される。

処置スケジュール：１日おき、１週間に３回、および１日１回から１週間に１回の範囲。
処置数：３回処置以上。ＮＩＲ光線療法を提供することに際しての改善が、第３の処置の後に検出されたこと、および本明細書で列記された任意の波長で光線療法を提供するこ
とに際しての改善が、第３の処置の後に推定される。

光線療法照明の持続期間：光線療法照明の持続期間は、処置のために選択された用量に応じる。持続期間は、以下にさらに記載されるように、光源の光強度と、測定された、および／または想定されたＧＩ管にそった移動速度を考慮して計算される。

本明細書に記載されるマウス実験にて使用された用量／持続期間プロトコールの例のいくつかには以下が含まれる。

エネルギー計算
以下は、小腸を通じて移動する際の、カプセルの例示的実施形態の例示的エネルギー密度計算である。ここに記載されるカプセルの例示的実施形態は、光学構成の再形成によって、および／またはカプセルの表面周辺に光源、図６でのように、光源１７６を配置することによって生成される、その周辺に「光環」を有する。

この「光環」は、治療光が腸壁に送達されるがカプセルの前後の領域には送達されないことを確実にするべく機能する。
空の時の小腸の内径、ほぼ１〜１．５ｃｍに対して、例示的カプセルの大きさ、２７ｍｍ長、直径１１ｍｍであるカプセルが典型的に腸壁に平行して移動することを決定付ける。

総処置エネルギー
カプセルによって照射された治療光は任意に、カプセル内に位置する内部バッテリによってエネルギーが与えられ得る。バッテリによって供給されうる理論的最大エネルギー（Ｂａｔ＿ｔｏｔａｌ＿ｐｏｗｅｒ）は、以下の様に計算されてよい。

式中Ｉはバッテリからの連続ドレイン電流であり、Ｖは平均バッテリ電圧である（バッテリが消耗するとバッテリ電圧は低下する）。バッテリ容量はｍＡＨ（ミリアンペア時）によって測定され、それにより、バッテリ容量が、その間に該電流がバッテリから排出（ドレイン）されうる持続期間を決定する。

バッテリ理論エネルギー（Ｅ）は、

に応じて、総ジュールによって定義可能である。
最大理論処置領域は任意に、バッテリによって提供される最大理論エネルギーと比較して、処置のための必要なエネルギー密度（ジュール／ｃｍ^２）を用いることによって計算される。

治療的摂取可能カプセルはしばしば、その体積によって制限される。カプセルは大きな大きさのバッテリを使用できない。
典型例の方法によって、８０ｍＡｈバッテリを、３．６Ｖで平均化した放電圧曲線で使用される。

カプセル内の電子回路中要素および治療的ＬＥＤからの損失のために、「現実の」処置領域はより低くてよい。エネルギー「損失」に対するいくつかの寄与するものとしては、
ＤＣ−ＤＣ変換およびＬＥＤドライバ（典型的には約１５％の損失）、
ＬＥＤ効率（典型的には約７０％の損失）、および
対称電極（典型的には約５％の損失）。

ＬＥＤ効率は、ＬＥＤの優先波長に依存することが留意される。現在利用可能な近赤外（ＮＩＲ）または赤色ＬＥＤは、上述したような効率、２０％〜３０％を示すことが可能である。他の波長におけるＬＥＤは、１５〜２０％の例示的な効率をしめしうる青色ＬＥＤのように、より低い効率を示すことが可能である。

実際、バッテリ最大エネルギーの２５％に相当する理論処置領域が予想される。
実際のカプセル性能のシミュレーションが実施され、「実際の」カプセル処置に対して以下の結果が得られた。

ＮＩＲ ＬＥＤ処置源−

上記に提示されたシミュレーションは、１１ｍｍの直径を有するカプセルと、１５ｍｍまたはそれ以下の直径の平均小腸に基づく。より小さな腸半径は、バッテリ動力を保存し、光源によってカバーされる処置領域を増加させる、同一の用量に対して、必要な動力が少なくなる。

処置の領域
典型的に、クローン病（ＣＤ）は、完全なＧＩ管疾患（「口〜肛門」）である。ほとんどの患者において、クローン病には小腸が関与し、患者によっては大腸も関与する。

ＣＤのほとんどの場合に、一般に小腸、とりわけ末端回腸が含まれ、本発明のいくつかの実施形態で実施されるように、カプセルの目的は、可能であれば全小腸を照明することである。例えば処置領域の制限によって、小腸の部分的なカバーに制限される場合、末端回腸が処置の優先的領域である。

典型的な全小腸は、長さ（ｈ）にして約７メートル（７００センチメートル）であり、約１．５ｃｍ〜２ｃｍの平均内径（２ｒ）である。末端回腸長は約２ｍ〜４ｍである。
これらの寸法を用いて、処置領域（Ａｒｅａ）が、チューブの単純化モデルに基づいて計算可能である。

以上に基づいて、全小腸平均処置領域（面積）はほぼ６，５９４ｃｍ^２であり、末端回腸処置領域は約２，８２６ｃｍ^２である。
本発明のいくつかの実施形態において、１５ｍｍの小腸壁の平均内径を有する、小腸にて使用されるカプセルは、小腸の直径よりもわずかに小さいだけであり、またはほぼ９ｍｍ〜１１ｍｍである。ほとんどの場合、蠕動運動の間、腸壁はカプセルまたはカプセルの極めて近傍において「収縮」し、カプセルの方向を、側面移動が実質的にほとんどなく、腸下方に向くようにさせる。

ＮＩＲ波長の利用により、４ｃｍまでの深い組織浸透が許容され、ＬＥＤ源の直接視野中の組織を処置する必要性を克服する。深い組織浸透は、ＮＩＲおよび赤外線（ＩＲ）と関連し、波長が黄色〜青色およびＵＶより短い場合に減少する。この深い組織浸透の補助によって、カプセル光線療法では、腸襞が腸組織への光線療法送達に干渉することが妨げられる。

処置の領域の重なりは、特定の重なり領域における「適用過剰」を引き起こす可能性があるが、上述したように、この領域で効果が生じなくなる。光源の活性化機構は任意に、これらの重なり領域を最小化し続けるために働く。

移動速度に応じた用量の制御
本発明のいくつかの実施形態において、用量は、出力と露出時間との積に基づく。
カプセルは、腸を通じて移動する際、ＧＩ管の蠕動作用に基づく移動速度の変化に影響される。移動速度の変化によって組織露出時間が変化する（カプセルがより早く移動するとき、腸の単位領域（面積）あたりの照明はより少なくなる）。

組織に対する最適な用量の送達を制御するために、制御機構が本発明のいくつかの実施形態に含まれ、移動速度に応じた照明出力を変化させるように設計される。
成人ヒトにおける典型的な小腸長（Ｉｎｔｅｓｔｉｎｅ＿Ｌｅｎｇｔｈ）は７メートルである。小腸を通した移動時間（Ｔｒａｖｅｌ＿Ｔｉｍｅ）は、人によって、また１日のうちの時刻によって変化するが、平均で３〜５時間である。

以上の平均的な値を用いて、移動速度（ＴｒａｖｅｌＳｐｅｅｄ）は

であると計算される。
例えば、３時間の移動時間の場合、速度は以下のように計算される。

以上の計算によって、３〜５時間の移動時間、０．０６４８（ｃｍ／秒）〜０．０３８８（ｃｍ／秒）についての移動速度が求められる。
移動の式によれば、

である。
露出時間（Ｅｘｐｏｓｕｒｅ＿ｔｉｍｅ）は、決まった距離（ここでは「光環」の長さ、すなわち、ＬＥＤによって照射されるカプセル周辺の効果的な領域）を移動するのにカプセルが要する時間である。

以上の数字を用いて、移動速度と「環」長さとに関連して、以下の露出時間を得た。

ここで記述された例示実施形態において、カプセル光学および／または光源の配置は、実質的に均一に「光環」にわたって治療光を分散する。実質的に、「光環」外の治療光の「漏れ」は存在せず、光源からの全励起治療光は、内部腸壁の「光環」領域に送達される。

「環」の表面積（Ｒｉｎｇ＿ｓｕｒｆａｃｅ＿ａｒｅａ）は、

によって得られる。
以上で計算したいくつかの値を用いて、典型的な「光環」の表面積は以下のように計算される。

以上に記載したように、放射されたカプセル出力が「光環」に送達される。出力密度（Ｐｏｗｅｒ Ｄｅｎｓｉｔｙ）が、

によって計算されてよい。
腸半径と「光環」長に関する値を用いて、以下の照射された出力密度が得られる。

治療光のエネルギー密度は、出力密度と小腸中の該点の露出時間の乗数である。
以上の計算すべてを用いる場合、例示される動作シナリオに対するエネルギー密度の１つの例が得られる。
腸半径（Ｉｎｔｅｓｔｉｎｅ＿ｒａｄｉｕｓ）−５ｍｍ
環長（Ｒｉｎｇ＿ｌｅｎｇｔｈ）−１０ｍｍ
本設定に対する処置領域は３．１４ｃｍ^２である。

制御機構の動作の原理を要約すると、以下の入力は、組織に照射された用量に影響を与えるものである。
ＬＥＤ出力−ＬＥＤ平均電流に渡る直接制御によって、またはＬＥＤを調節することによる、制御機構の出力である。

蠕動または移動速度−移動速度は、カプセル加速度計または同様の機構によって測定される。
腸半径は、小腸に関して７．５ｍｍ、大腸に対して１５ｍｍと推定される。

環長−カプセルの設計の間に決定される。第一世代カプセルの例示的実施形態は、１０ｍｍ環長を有する。および
必要な用量（Ｊ／ｃｍ^２）である。

制御式をここで、ほぼ以下として表現してよい。

本発明のいくつかの実施形態において、医師が光線療法に対して適用すべき用量を計画し、推定平均Ｉｎｔｅｓｔｉｎｅ＿Ｓｐｅｅｄが既知である場合、医師は任意に、上記の式１１、１２および１３の結果であり、疾患領域に対する用量を提供するために必要な出力の近似値である、以下の式１４を適用する。

本発明のいくつかの実施形態において、上式のＲｅｑｕｉｒｅｄ＿Ｐｏｗｅｒの算出は、

として記載される。
式中Ｃは、式１４の数を用いて計算された定数であり、患者のＧＩ管の疾患部分のＲａｄｉｕｓに対する推定される値である。定数Ｃは任意に、異なる値のＲａｄｉｕｓに対して、医師およびまたは医学施術者に対して、ルックアップテーブルとして提供される。

本発明のいくつかの実施形態において、カプセルは、Ｃに対する値、Ｄｏｓｅ値でプログラムされ、カプセルは任意に、Ｉｎｔｅｓｔｉｎｅ＿Ｓｐｅｅｄを感知し、カプセルが、式１５に応じてＲｅｑｕｉｒｅｄ＿Ｐｏｗｅｒを計算することが可能である。

本発明のいくつかの実施形態において、最小閾値より大きく、かつ過剰用量を下回るように出力を提供することによって、カプセルは効果的な用量を提供するようにプログラムされる。例えば、腸速度（Ｉｎｔｅｓｔｉｎｅ＿Ｓｐｅｅｄ）が大きい場合、より大きな出力が供給される。

カプセルが、Ｒｅｑｕｉｒｅｄ＿Ｐｏｗｅｒが閾値よりも大きいということを感知したとき、Ｒｅｑｕｉｒｅｄ＿Ｐｏｗｅｒが効果的であり、かつ過剰用量に達しないように制限するように閾値が設定され、カプセルは光源をオフにするようにプログラムされてよい。

本発明のいくつかの実施形態において、カプセルは任意に光源をオフにした後、カプセルがＲｉｎｇ＿ｌｅｎｇｔｈと等しいＧＩ管に沿った移動を感知するとき、およびカプセルがまだ、処置のためにプログラムされたＧＩ管の区画内にある場合、カプセルは任意で光源をオンにする。

本明細書中の本発明の実施形態の記載は、例示の方法によって提供され、本発明の範囲を制限する意図はない。記載された実施形態には、異なる特徴が含まれ、その全てが、本発明のすべての実施形態に必ずしも必要ではない。いくつかの実施形態は、特徴のいくつかのみ、または特徴の可能性ある組み合わせを利用する。記述される本発明の実施形態の変化、および記載された実施形態中で留意された特徴の異なる組み合わせを含む本発明の実施形態が、当業者には明らかである。本発明の範囲は、請求項によって制限される。

いくつかの場合で、カプセルは、疾患ＧＩ管全てに対して照明療法を提供できないことが留意され、上述したように教示される。
上述したように、本発明のいくつかの実施形態において、カプセルは、ＧＩ管を通じたその移動中、特定の点において、治療的照明を点灯し、ＧＩ管を通じたその移動後に、治療的照明を消灯するか、またはおそらく治療的照明を作動させる動力が完全に消費される。

ここでさらに、ＧＩ管の長さ部分の単純化ダイアグラム２１２０と、カプセル内の光源（複数可）がオン２１０５およびオフ２１１０となる第一例に相当するダイアグラム２１３０である、図２０Ａを参照する。

ＧＩ管ダイアグラムは、ＧＩ管２１２０の疾患部分２１２５も示す。
ダイアグラム２１３０は、カプセルの照明が点灯した時（ダイアグラム２１３０はオンのライン２１０５に沿って延びる）、および消灯した時（ダイアグラム２１３０はオフのライン２１１０に沿って延びる）を示す。

図２０Ａは、第一例において、飲み込まれる時に光を放射し、ＧＩ管２１２０に沿ったその移動の第１の部分に対して光を放射するカプセルを示す。
図２０Ａは、動力の枯渇のため、または治療的照明がオンであるべき時のタイミングが適切でないためのいずれかで、ＧＩ管２１２０の疾患部分２１２５が、ＧＩ管の開始２１２０よりも後に開始され、さらにカプセルが治療的照明を提供するよりもさらに延びる、問題の場合を示す。

ここでさらに、ＧＩ管の長さ部分の単純化ダイアグラム２１２０と、カプセル中の光源（複数可）が、オン２１０５およびオフ２１１０である時の第二例に相当するダイアグラム２１３５である、図２０Ｂを参照する。

ＧＩ管ダイアグラムはまた、ＧＩ管２１２０の疾患部分２１２５も示す。
ダイアグラム２１３５は、カプセルの照明が点灯する時（ダイアグラム２１３５はオンのライン２１０５に沿って延びる）、および消灯する時（ダイアグラム２１３５はオフのライン２１１０に沿って延びる）を示す。

図２０Ｂは、第二例において、飲み込まれた後、時々光を放射し、ＧＩ管２１２０に沿
ったその移動のいくつかの部分に対して光を照射するカプセルを示す。
図２０Ｂは、治療的照明が、ＧＩ管２１２０の疾患部分２１２５すべてに沿ってカプセルから照射される、適切に設計された場合を示す。治療的照明の開始は、実質的に、疾患部分２１２５の開始においてであり、疾患部分２１２５は、疾患部分２１２５の終端にてオフとなるか、または動力を失う。オンである治療的照明と、ＧＩ管の疾患部分２１２５の良好な重なりは、光源をオンにする、タイマーを設定する、および／または環境検知によってタイマーを開始させる、および／または位置を感知するためなどの、上述した方法の任意の１つによって達成される。

図２０Ｂの例示の方法のために好適な例示的な医学的な場合では、ＧＩ管を処置することなく、末端回腸の領域を処置可能である。
ここでさらに、ＧＩ管の長さに沿った単純化ダイアグラム２１２０と、カプセル中の光源（複数可）がオン２１０５およびオフ２１１０である時の第三例の相当するダイアグラム２１４１、２１４２、２１４３である、図２０Ｃを参照する。

ＧＩ管ダイアグラムはまた、ＧＩ管２１２０の疾患部分２１２６を示す。
図２０Ｃは、第三例において、一群の３つのカプセルを示しており、それぞれが、飲み込まれた後に時々光を放射し、ＧＩ管２１２０に沿ったその移動のいくつかの部分に対して光を照射する。

ダイアグラム２１４１は、第一カプセルの照明が点灯する時（ダイアグラム２１４１がオンのライン２１０５に沿って延びる）、および消灯するとき（ダイアグラム２１４１はオフのライン２１１０に沿って延びる）時を示している。ダイアグラム２１４２は、第二カプセルの照明が点灯する時（ダイアグラム２１４２がオンライン２１０５に沿って延びる）、および消灯する時（ダイアグラム２１４２はオフライン２１１０に沿って延びる）時を示している。ダイアグラム２１４３は、第さンカプセルの照明が点灯する時（ダイアグラム２１４３がオンライン２１０５に沿って延びる）、および消灯する時（ダイアグラム２１４３はオフのライン２１１０に沿って走る）時を示している。

図２０Ｃは、適切に設計された場合を示しており、そこで治療的照明は、ＧＩ管２１２０の疾患部分２１２５すべてに沿って３つのカプセルから照射される。
ここでさらに、ＧＩ管の長さに沿った単純化ダイアグラム２１２０と、カプセル内の光源（複数可）がオン２１０５になる、およびオフ２１１０になる時の第四の例の相当するダイアグラム２１５０である、図２０Ｄを参照する。

ＧＩ管ダイアグラムはまた、ＧＩ管２１２０の疾患部分２１２７を示す。
ダイアグラム２１５０は、カプセルの照明が点灯する時（ダイアグラム２１５０がオンのライン２１０５に沿って延びる）、および消灯する時（ダイアグラム２１５０はオフのライン２１１０に沿って延びる）時を示す。

図２０Ｄは、第四の例において、カプセルが飲み込まれた後の所定の時間に、該カプセルは、ＧＩ管２１２０に沿ったその移動の一部分にわたって、照射光のオンおよびオフのサイクルを開始する。

カプセルは、種々の理由の任意の１つのために、治療的照明の提供のサイクルを行わせる。それには以下が含まれる。
過剰適用にならないように、区画において、治療的照明を制限することが望ましい可能性がある。連続照明を提供することが過剰適用を引き起こすようにカプセルの移動がゆっくりである場合、カプセルは任意に、照明のサイクルを行い、したがって単位長／単位面積あたりの用量を低下させる。

いくつかの例において、ＧＩ管疾患が、ＧＩ管に沿った種々の位置で検出される場合、光源は任意に、疾患領域でオンとなり、疾患を示さない位置でオフとなる。
カプセルが、ＧＩ管の疾患区画の全てに沿って、最後まで十分な出力を持たなくてもよい。例示的な医学的な場合では、全ＧＩ管が影響を受けている、クローン病を処置することであってもよい。本発明のいくつかの実施形態において、処置は、ＧＩ管すべてに沿った制限された長さ区画にて提供される。本発明のいくつかの実施形態において、ＬＥＤ光強度の調節、および／またはＬＥＤをオンおよびオフにすることは、ＬＥＤのデューティサイクルを変更することによって、ＬＥＤ平均パワー出力に影響を与えるように任意に使用される。

本願から経過している特許期間に、多くの関連する動力供給、光源および医学イメージングシステムが開発されるであろうことが推測され、語句動力供給、光源および医学イメージングシステムの範囲は、すべてのそのような新規技術を先験的に含むことを意図する。

本明細書で使用するところの語句「約」は±１０％を意味する。
語句「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「有する（ｈａｖｉｎｇ）」およびその共役は、「含むが限定はしない」を意味する。

語句「からなる」は、「含み限定される」を意味する意図がある。
語句「実質的にからなる」は、組成物、方法または構造が、さらなる成分、段階および／または部分を含みうるが、さらなる成分、段階および／または部分が、請求された組成物、方法または構造の基礎および新規特徴を物質的に変化させない場合のみである。

本明細書で使用するとことの単数形「ａ」、「ａｎ」および「ｔｈｅ」は、文脈にて他に明確に指示されない限り複数参照を含む。例えば、語句「ユニット（ａ ｕｎｉｔ）」または「少なくとも１つのユニット」には、それらの組み合わせを含む、多数のユニットが含まれうる。

語句「例」および「例示」は、「例、事例または実例として供給する」を意味するために本明細書で使用される。「例」または「例示」として記載された任意の実施形態は、他の実施形態に対して、好ましいまたは有利であるとして構築される必要はなく、および／または他の実施形態からの特徴の組込を除外する必要はない。

語句「任意に」は、「いくつかの実施形態において提供される、および他の実施形態においては提供されない」を意味するために本明細書で記載される。本発明の任意の特定の実施形態には、そのような特徴が矛盾しない限り、多数の「任意の」特徴を含んでよい。

本明細書の至る所で、本発明の種々の実施形態が範囲形式にて提示されてよい。範囲形式での記載は、単に簡便さ、および簡素さのためであり、本発明の範囲における自由度のない制限として構築されるべきでないことが理解されるべきである。したがって、範囲の記載は、全ての可能性ある範囲下ならびに範囲内の個々の数字の値をとりわけ開示して考慮されるべきである。例えば、１〜６の範囲の記載は、１〜３、１〜４、１〜５、２〜４、２〜６、３〜６などの範囲下、ならびに範囲内の個々の数字、例えば１、２、３、４、５および６を特に開示すると考慮されるべきである。これは、範囲の幅に関わらず適用される。

本明細書でいつ数字範囲が指示されるかにかかわらず、指示された範囲内の任意の引用された数字（分数または正数）が含まれることが意味される。語句第一指示数字と第二指
示数字「間に範囲している／範囲」および第一指示数字「から」第二指示数字「まで範囲している／範囲」は、本明細書で相互互換的に使用され、第一および第二指示数字と、その間のすべての分数および正数が含まれることが意味される。

本明細書で使用するところの語句「方法」は、化学、薬理学、生物学、生化学および医学領域の当業者に公知の、または当業者によって公知の様式、手段、技術および工程から容易に開発される、様式、手段、技術および工程を含む、与えられたタスクを達成するための様式、手段、技術および工程を意味する。

本明細書で使用するところの語句「処置すること」には、状態の進行を無効にすること、実質的に阻害すること、遅延させること、または反転させること、状態の臨床または美的症状を実質的に改善すること、または状態の臨床または美的症状の発生を実質的に防止することが含まれる。

明確化のために、別の実施形態の文脈にて記載される本発明の特定の特徴がまた、単独の実施形態中で、組み合わせにて提供されてもよいことが理解される。反対に、簡素さのために、単独の実施形態の文脈中で記載される本発明の種々の特徴がまた、別々に、または任意の好適なサブコンビネーションにて、または本発明の任意の他の記載された実施形態にて好適なものとして、提供されてもよい。種々の実施形態の文脈中で記載された特定の特徴は、実施形態がそれらの要素なしに操作できない限り、それらの実施形態の必須の特徴とは考慮されない。

本明細書において以上に詳しく記載したような、そして以下の請求項にて請求されたような、本発明の種々の実施形態および様態は、以下の実施例にて実験的な支持が見出される。

以下の実施例は、例示の目的のため、そして本発明のより特定的に説明および記載するために提供される。しかしながら、本発明はこれらの実施例にて開示された特定の実施形態に制限されない。

［実施例］
非限定様式にて、本発明のいくつかの実施形態を例示している以上の記載とともに、ここで以下の実施例を参照する。

実施例１：本発明の例示光線療法カプセル
物理的寸法−長さ２７ｍｍ
外径１１ｍｍ
外シェルは透明であり、０．４ｍｍの壁厚にて、ポリカーボネート、ポリスチレンおよびＫ−レジンの混合物からなり、当業者に周知の従来の成型技術を用いて製造される。

カプセル内の動力源は、１５ｍｍの長さと１０ｍｍの直径を有する、小さな筒状バッテリ、例えばＧＰ１０１５Ｌ０８である。
カプセルには、２つの電子プリント回路板が含まれ、その第一はカプセル内で使用したＬＥＤを駆動するために使用するＤＣ／ＤＣブーストコンバータ（テキサスインスツルメンツ（Ｔｅｘａｓ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ）のＴＰＳ６１０４１）、およびカプセルの活性化および動作を制御する、制御マイクロプロセッサ（ＭｉｃｒｏＣｈｉｐのＰＩＣ１２Ｆ１８２２−Ｉ／ＭＦ）である。

第二回路は、前記ＬＥＤによって発生した光が、径方向外側に放射されるように、円状配列にて、光線療法ＬＥＤをホストする。
ＬＥＤは、エルシーエルイーディー（Ｌ．Ｃ ＬＥＤ）によって供給されたＵＴ−６９２ＵＲであり、６６０ｎｍを中心波長とする光が提供される。

カプセルのシェルの部分として、ＬＥＤの上に、ＬＥＤ放射エネルギーを、カプセル周辺の均一な「環」形状ビームに再成形するビーム成形光学構成である。この光学構成はカプセルの透明シェル内に組み込まれ、ＬＥＤを取り囲む「環」として設計される。この光学構成は、ビームをカプセルの縦軸に集中させるように、一方で放射軸ビームには影響を与えないように設計される。カプセルはまた、上述した制御マイクロプロセッサに連結した小加速度計（アナログデバイス（Ａｎａｌｏｇ Ｄｅｖｉｃｅ）によって製造されたＡＤＸＬ３３７）も含む。

実施例２：齧歯類大腸炎モデルにおける腔内光線療法の効果
イントロダクション：
マウスにおけるデキストラン硫酸ナトリウム（ＤＳＳ）−誘導結腸炎モデルを使用して、ＧＩ管の炎症性障害を処置するために、腔内光線療法を用いることによって得た陽性の治療効果を実証した。大腸炎を、慢性および急性ＤＳＳ−誘導大腸炎に対する標準プロトコール［非特許文献４］に応じて、その飲み水にＤＳＳを添加することによって、Ｃ５７ＢＬ／６マウスにて誘発させた。光線療法処置を、４４０±４０ｎｍ（青色）、６６０±５０ｎｍ（赤色）および８５０±５０ｍｍ（近赤外［ＮＩＲ］）にて放射している腔内光源と適合した、ストルツ（Ｓｔｏｒｚ）小内視鏡システムを用いて実施した。誘発された結腸炎の重症度を、以下の基準組を用いて、内視鏡によって評価した。

実験設計：急性ＤＳＳ大腸炎が４４匹のマウスで誘発され、次いでこれらを、以下の表にて示したプロトコールに応じて、４つの処置群（それぞれ１１匹を含む）：２つの処置群（ＡおよびＢ）、疑似処置（光を使用しない）および対照に配置した。

処置相の間（群Ａ、Ｂおよび疑似）、結腸鏡を、脾湾曲部まで結腸に挿入し、ついで摂取したカプセルデバイスの移動をシミュレートするようにゆっくりと引き抜いた。以下の表は、（試験の開始時より測定した）３つの異なる時間点−９日目、１３日目および１９日目にて評価された疾患重症度に関する結果を示す。

処置群ＡおよびＢに対する結果をともに取得したときに、疑似群に対する光線療法処置動物における疾患重症度の減少が、３つの時間点それぞれにおいて、統計学的に有意であった。

本研究の結果は、マウスにおける大腸炎の重症度を有意に減少させることにおいて、腔内光線療法が効果的であることを立証している。
本発明はその特定の実施形態に連動して記載されてきたが、多くの変法、改変および変形が、当業者に対して自明であることが明らかである。したがって、付随する請求項の精
神および広範な範囲内に入るすべてのそのような変法、改変および変形を強調することが意図される。

本明細書にて言及されたすべての刊行物、特許およびお特許明細書は、それぞれ個々の刊行物、特許または特許明細書が特に、そして個々に、参考文献によって本明細書に組み込まれていると示唆される場合は同程度まで、本明細書内に参考文献によってその全てが組み込まれている。さらに、本明細書内の任意の参考文献の示唆または特定は、そのような参考文献が本発明に対して先行技術として利用可能であることの許可として構築されるべきでない。項目表題が使用される程度まで、これらは、必ずしも制限として構築されるべきではない。

Claims (25)

1. 患者の消化（ＧＩ）管に光線療法を提供するための飲み込み可能なカプセルであって、
   動力源と、
   １つ以上の光線療法光源と、
   ＧＩ管内のカプセルの移動速度を計算するための速度決定ユニットと、
   決定された速度に少なくとも部分的に基づいて、ＧＩ管内の標的部位に治療照明用量を送達するための、１つ以上の光源のうちの１つ以上を活性化するためのコントローラユニットと、を含むカプセル。
2. 前記速度決定ユニットが、実質的にゼロであるカプセル速度を決定する場合、前記コントローラユニットによって光源がオフにされるよう構成される、請求項１に記載のカプセル。
3. 前記カプセルが、前記ＧＩ管の前記標的部位に効果的な用量を提供するように、前記１つ以上の光線療法光源を制御する、請求項１に記載のカプセル。
4. 前記効果的な用量が、前記ＧＩ管中のカプセルの移動速度に少なくとも部分的に基づいて算出される、請求項３に記載のカプセル。
5. 前記カプセルが、前記ＧＩ管内のカプセルの移動速度を測定しているカプセルに少なくとも部分的に基づいて、前記１つ以上の光線療法光源を制御する、請求項３に記載のカプセル。
6. 前記カプセルが、前記ＧＩ管内のカプセルの移動速度を測定しているカプセルに少なくとも部分的に基づいて、光源の強度を調節する、請求項３に記載のカプセル。
7. 前記光源が、実質的に大部分において４００〜４８０ｎｍ、６１０〜７５０ｎｍおよび８００〜９５０ｎｍからなる群より選択される範囲のうちの１つ以上の波長にて光を放射する、請求項１に記載のカプセル。
8. 前記光源が、４４０ｎｍ、６６０ｎｍおよび８５０ｎｍからなる群より選択される１つ以上の波長を中心波長とする光を放射する、請求項１に記載のカプセル。
9. 患者の消化（ＧＩ）管に光線療法を提供するための、飲み込み可能なカプセルであって、
   動力源と、
   １つ以上の光線療法光源と、
   ＧＩ管の標的部位での推定されるカプセルの移動速度に少なくとも部分的に基づいて、前記ＧＩ管中の前記標的部位に治療照明用量を送達するために、前記１つ以上の光源のうちの１つ以上を活性化するためのコントローラユニットと、を含むカプセル。
10. 消化（ＧＩ）管の腔内光線療法のための方法であって、
    光線療法効果を提供するために好適な波長、用量および強度にて光を放射することが可能な１つ以上の光線療法光源と、
    前記ＧＩ管中のカプセルの移動速度を計算するための速度決定ユニットと、
    を含むカプセルを飲み込む工程と、
    効果的な用量を前記ＧＩ管の標的部位に提供するように、消化（ＧＩ）管中の１つ以上の標的部位の近傍にカプセルがある時に、光源の活性化を制御する工程と、を含む方法。
11. 前記効果的な用量が、０．２５〜０．５ジュール／ｃｍ^２の範囲内である、請求項１０に記載の方法。
12. 前記制御する工程は、以下の式に応じてＧＩ管に適用されたＲｅｑｕｉｒｅｄ＿Ｐｏｗｅｒを制御することを含み、
    式中Ｃはコントローラによってプログラムされた定数であり、
    Ｄｏｓｅはコントローラによってプログラムされた定数であり、
    Ｉｎｔｅｓｔｉｎｅ＿ＳｐｅｅｄはＧＩ管内のカプセルの速度であり、
    前記ＧＩ管中の前記標的部位にほぼＲｅｑｕｉｒｅｄ＿Ｐｏｗｅｒを提供するように前記光源のオンおよびオフが行われる、請求項１０に記載の方法。
13. カプセルが実質的に停止したことを示すカプセルの速度をカプセルが算出するときに、前記光源がオフとなる、請求項１０に記載の方法。
14. 前記光源が、実質的に大部分において、４００〜４８０ｎｍ、６１０〜７５０ｎｍおよび８００〜９５０ｎｍからなる群より選択される範囲内の１つ以上の波長にて、光を放射する、請求項１０に記載の方法。
15. 前記光源が、４４０ｎｍ、６６０ｎｍおよび８５０ｎｍからなる群より選択される１つ以上の波長を中心波長とする光を放射する、請求項１０に記載の方法。
16. 前記消化（ＧＩ）管の腔内光線療法が、１日おき、１週間に３回、および１日１回から１週間に１回の範囲からなる群より選択されるスケジュールにて適用される、請求項１０に記載の方法。
17. 前記消化（ＧＩ）管の腔内光線療法が複数回適用される、請求項１０に記載の方法。
18. 前記消化（ＧＩ）管内の腔内光線療法が、３回以上適用される、請求項１０に記載の方法。
19. クローン病、潰瘍性大腸炎および不確定大腸炎からなる群より選択される炎症性腸疾患を処置するために使用される、請求項１０に記載の方法。
20. 腸粘膜および粘膜下組織の治癒を促進するために使用される、請求項１０に記載の方法。
21. ４００〜４８０ｎｍ、６１０〜７２０ｎｍおよび８００〜９５０ｎｍからなる群より選択される範囲内の波長にて光を放射することが可能な１つ以上の光線療法光源を含むカプセルを飲み込む工程と、
    消化（ＧＩ）管内の障害の近傍にカプセルが存在する時に、光源の活性化を制御する工程と、
    を含む、ＧＩ管障害を処置するための方法。
22. ４００〜４８０ｎｍ、６１０〜７２０ｎｍおよび８００〜９５０ｎｍからなる群より選択される範囲内の１つ以上の波長からなる波長にて光を放射することが可能な１つ以上の光線療法光源を含むカプセルを飲み込む工程と、
    消化（ＧＩ）管内の障害の近傍にカプセルが存在する時に、光源の活性化を制御する工程と、
    を含む、ＧＩ管障害を処置するための方法。
23. ＧＩ管の疾患部分に位置する医師と、
    患者に飲み込ませるためにカプセルを提供する工程であって、カプセルが、
    光線療法効果を提供するために効果的な波長、用量および強度にて光を放射可能な１つ以上の光線療法光源と、
    外部ユニットから信号を受信することに基づいて光源の活性化可能なコントローラと、を含んでおり、
    医師が、いつ前記ＧＩ管の疾患部分の近傍にカプセルが存在するかを検出する工程と、
    医師が、前記ＧＩ管の疾患部分の近傍にカプセルがある時に、コントローラに信号を提供する工程と、
    を含む消化（ＧＩ）管の腔内光線療法のための方法。
24. ４００〜４８０ｎｍ、６１０〜７２０ｎｍおよび８００〜９５０ｎｍからなる群より選択される範囲内の波長にて光を放射することが可能な１つ以上の光線療法光源を含むカプセルを飲み込む工程と、
    カプセルが胃内にある時に、光源を活性化する工程と、
    を含む、胃に光線療法を提供するための方法。
25. 結腸内にカプセルを挿入することで、カプセルは４００〜４８０ｎｍ、６１０〜７２０ｎｍおよび８００〜９５０ｎｍからなる群より選択される範囲内の波長にて光を放射することが可能な１つ以上の光線療法光源を含む、および
    カプセルが結腸内にある時に、光源を活性化する工程と、
    を含む、結腸に光線療法を提供するための方法。