JP2017532125A - 局所化能力を有する電気機械丸薬デバイス - Google Patents

局所化能力を有する電気機械丸薬デバイス Download PDF

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Abstract

種々の実施形態が、身体の消化管内の摂取可能デバイスの場所を識別するためのデバイス、システム、および方法について本明細書に説明される。いくつかの実施形態では、摂取可能デバイスは、デバイスの少なくとも１つの端部の近位に位置する軸方向光学感知サブユニットと、デバイスの半径方向壁の近位に位置する半径方向光学感知サブユニットとを伴う、感知ユニットを含み、消化管内の場所を自律的に識別し得る。いくつかの実施形態では、摂取可能デバイスは、複数の異なる波長において動作する光学照明源および検出器を含み、器官組織および偶発粒子状物質の反射性質を使用することによって消化管の領域を判別し得る。いくつかの実施形態では、摂取可能デバイスは、検出されたデバイス場所に基づいて、流体のサンプルを採取し、または薬剤を放出してもよい。

Description

消化（ＧＩ）管は、概して、個人の身体に関する豊富な情報を含有する。例えば、ＧＩ管内の内容物は、個人の代謝に関する情報を提供し得る。ＧＩ管の内容物の分析はまた、ＧＩ内容物組成とある疾患または障害との間の関係（例えば、細菌および生化学的内容物との間の関係）を識別するための情報を提供し得る。
ＧＩ管を分析するための本方法およびデバイスは、ＧＩ管から読み出されるデータの精度等のある側面において制限される。ＧＩ管から読み出されるデータは、物理的サンプルおよび／または測定を含むことができる。読み出されたデータの値は、ある程度、データが読み出される場所がどれだけ正確に識別されることができるかに依存し得る。しかしながら、ＧＩ管内の生体内場所検出は、困難であり得る。ＧＩ管内の異なる区画は、随時、生体内場所検出に影響を及ぼし得る、ある物質（血液）を含み得、また、異なる個人の間でＧＩ管の差異もあり得る。
いくつかの側面では、身体の消化（ＧＩ）管内の場所を識別するための摂取可能デバイスが、本明細書で提供される。摂取可能デバイスは、第１の端部、第１の端部と実質的に反対の第２の端部、および第１の端部から第２の端部まで縦方向に延在する半径方向壁によって画定される、筐体と、筐体の内側の感知ユニットであって、第１の端部および第２の端部のうちの少なくとも１つの近位に位置する、軸方向光学感知サブユニットであって、筐体の外部の環境に向かって軸方向照明を透過させるように、かつ軸方向照明に起因する環境からの軸方向反射率を検出するように構成される、軸方向光学感知サブユニットと、半径方向壁の近位に位置する、半径方向光学感知サブユニットであって、筐体の外部の環境に向かって半径方向照明を透過させるように、かつ半径方向照明に起因する環境からの半径方向反射率を検出するように構成される、半径方向光学感知サブユニットであって、半径方向照明は、軸方向照明と実質的に垂直である、半径方向光学感知サブユニットとを含む、感知ユニットを含み、処理モジュールは、少なくとも検出された半径方向および軸方向反射率に基づいて、摂取可能デバイスの場所を識別するように構成される。
少なくともいくつかの実施形態では、処理モジュールは、外部処理モジュールであってもよく、本デバイスはさらに、検出された半径方向反射率に対応する１つまたはそれを上回る半径方向反射率値、および検出された軸方向反射率に対応する１つまたはそれを上回る軸方向反射率値を外部処理モジュールに伝送するように構成される、通信モジュールを備えてもよい。
少なくともいくつかの実施形態では、本デバイスは、処理モジュールを備えてもよい。
少なくともいくつかの実施形態では、軸方向光学感知サブユニットは、軸方向照明を透過させるように構成される軸方向照明器と、軸方向反射率を検出するように構成される軸方向検出器とを有する、少なくとも１つの軸方向センサを備えてもよい。
少なくともいくつかの実施形態では、半径方向光学感知サブユニットは、半径方向照明を透過させるように構成される半径方向照明器と、半径方向反射率を検出するように構成される半径方向検出器とを有する、少なくとも１つの半径方向センサを備えてもよい。
少なくともいくつかの実施形態では、半径方向光学感知サブユニットは、３つの半径方向センサを備えてもよく、所与の半径方向センサの半径方向照明器および半径方向検出器は、半径方向壁の円周に沿って相互から約６０度に配置される。
少なくともいくつかの実施形態では、半径方向光学感知サブユニットはさらに、４つの半径方向センサを備え、各半径方向センサは、半径方向壁の円周に沿って相互から実質的に等距離に位置付けられる。
少なくともいくつかの実施形態では、軸方向光学感知サブユニットは、摂取可能デバイスの第１の端部の近位に位置する、第１の軸方向センサであって、環境に向かって第１の軸方向照明を透過させるように、かつ第１の軸方向照明に起因する環境からの第１の軸方向反射率を検出するように構成される、第１の軸方向センサと、摂取可能デバイスの第２の端部の近位に位置する、第２の軸方向センサであって、環境に向かって第２の軸方向照明を透過させるように、かつ第２の軸方向照明に起因する環境からの第２の軸方向反射率を検出するように構成される、第２の軸方向センサであって、第２の軸方向照明は、第１の軸方向照明と実質的に反対の方向にある、第２の軸方向センサとを備えてもよい。
少なくともいくつかの実施形態では、半径方向光学感知サブユニットは、半径方向壁の第１の壁部分の近位に位置する、第１の半径方向センサであって、環境に向かって第１の半径方向照明を透過させるように、かつ第１の半径方向照明に起因する環境からの第１の半径方向反射率を検出するように構成される、第１の半径方向センサと、半径方向壁の第２の壁部分の近位に位置する、第２の半径方向センサであって、環境に向かって第２の半径方向照明を透過させるように、かつ第２の半径方向照明に起因する環境からの第２の半径方向反射率を検出するように構成される、第２の半径方向センサであって、第２の壁部分は、半径方向壁の円周に沿って少なくとも６０度だけ第１の壁部分から離間され、第２の半径方向照明は、第１の半径方向照明から異なる半径方向にある、第２の半径方向センサとを備えてもよい。
少なくともいくつかの実施形態では、第１の壁部分は、半径方向壁の円周に沿って約１８０度だけ第２の壁部分から離間されてもよい。
少なくともいくつかの実施形態では、半径方向光学感知サブユニットはさらに、半径方向壁の第３の壁部分の近位に位置する、第３の半径方向センサであって、環境に向かって第３の半径方向照明を透過させるように、かつ第３の半径方向照明に起因する環境からの第３の半径方向反射率を検出するように構成される、第３の半径方向センサであって、第３の壁部分は、半径方向壁の円周に沿って少なくとも６０度だけ第１の壁部分および第２の壁部分から離間され、第３の半径方向照明は、第１の半径方向照明および第２の半径方向照明から別の異なる半径方向にある、第３の半径方向センサを備えてもよい。
少なくともいくつかの実施形態では、軸方向光学感知サブユニットは、赤外線発光ダイオード（ＬＥＤ）を備えてもよい。
少なくともいくつかの実施形態では、半径方向光学感知サブユニットは、約５７１ｎｍの波長を有する光を発するＬＥＤを備えてもよい。
少なくともいくつかの実施形態では、半径方向光学感知サブユニットは、ＲＧＢ ＬＥＤパッケージを備えてもよい。
少なくともいくつかの実施形態では、筐体は、カプセル形状である。
いくつかの側面では、身体のＧＩ管内の場所を識別するための方法が本明細書で提供される。本方法は、第１の端部と、第１の端部と実質的に反対の第２の端部と、第１の端部から第２の端部まで縦方向に延在する半径方向壁とを有する、筐体と、筐体の内側の感知ユニットであって、第１の端部および第２の端部のうちの少なくとも１つの近位に位置する、軸方向光学感知サブユニットであって、筐体の外部の環境に向かって軸方向照明を透過させるように、かつ軸方向照明に起因する環境からの軸方向反射率を検出するように構成される、軸方向光学感知サブユニットと、半径方向壁の近位に位置する、半径方向光学感知サブユニットであって、筐体の外部の環境に向かって半径方向照明を透過させるように、かつ半径方向照明に起因する環境からの半径方向反射率を検出するように構成される、半径方向光学感知サブユニットであって、半径方向照明は、軸方向照明と実質的に垂直である、半径方向光学感知サブユニットとを含む、感知ユニットとを備える、摂取可能デバイスを使用するステップと、少なくとも検出された半径方向および軸方向反射率に基づいて場所を識別するように、処理モジュールを操作するステップとを含む。
摂取可能デバイスはさらに、本明細書の教示のうちのいずれかに従って定義されてもよい。
いくつかの側面では、身体のＧＩ管内の場所を識別するためのシステムが本明細書で提供される。本システムは、第１の端部と、第１の端部と実質的に反対の第２の端部と、第１の端部から第２の端部まで縦方向に延在する半径方向壁とを有する、筐体と、筐体の内側の感知ユニットであって、第１の端部および第２の端部のうちの少なくとも１つの近位に位置する、軸方向光学感知サブユニットであって、筐体の外部の環境に向かって軸方向照明を透過させるように、かつ軸方向照明に起因する環境からの軸方向反射率を検出するように構成される、軸方向光学感知サブユニットと、半径方向壁の近位に位置する、半径方向光学感知サブユニットであって、筐体の外部の環境に向かって半径方向照明を透過させるように、かつ半径方向照明に起因する環境からの半径方向反射率を検出するように構成される、半径方向光学感知サブユニットであって、半径方向照明は、軸方向照明と実質的に垂直である、半径方向光学感知サブユニットとを含む、感知ユニットを含む、摂取可能デバイスと、少なくとも身体内の通過中に検出される半径方向および軸方向反射率に基づいて、摂取可能デバイスの場所を識別するように構成される、処理モジュールとを含む。
摂取可能デバイスはさらに、本明細書の教示のうちのいずれか１つに従って定義されてもよい。
いくつかの側面では、身体のＧＩ管内の場所を識別するための別の方法が本明細書で提供される。本方法は、反射率データを収集するように、感知ユニットを有する摂取可能デバイスを提供するステップであって、感知ユニットは、摂取可能デバイスの外部の環境に向かって軸方向照明を透過させるように、かつ軸方向照明に起因する環境からの軸方向反射率を検出するように動作可能である、軸方向光学感知サブユニットと、摂取可能デバイスの外部の環境に向かって半径方向照明を透過させるように、かつ半径方向照明に起因する環境からの半径方向反射率を検出するように動作可能である、半径方向光学感知サブユニットであって、半径方向照明は、軸方向照明と実質的に垂直である、半径方向光学感知サブユニットとを含む、ステップと、摂取可能デバイスが身体を通過するにつれて、少なくとも反射率データ系列を収集するように、感知ユニットを操作するステップであって、反射率データ系列は、軸方向反射率データ系列と、半径方向反射率データ系列とを備え、軸方向反射率データ系列および半径方向反射率データ系列はそれぞれ、通過の少なくとも一部の間に感知ユニットによって検出される、それぞれの軸方向反射率および半径方向反射率に対応する、１つまたはそれを上回る反射率値を含む、ステップと、反射率データ系列を使用して、場所を識別するように処理モジュールを操作するステップであって、処理モジュールは、感知ユニットと電子通信しており、処理モジュールは、軸方向反射率データ系列および半径方向反射率データ系列に基づいて、摂取可能デバイスの外部の環境の質を判定し、摂取可能デバイスの外部の環境の判定された質に基づいて、場所を示すように構成される、ステップとを含む。
少なくともいくつかの実施形態では、軸方向反射率データ系列および半径方向反射率データ系列のそれぞれに基づいて、摂取可能デバイスの外部の環境の質を判定するステップは、軸方向反射率データ系列の軸方向標準偏差および半径方向反射率データ系列の半径方向標準偏差を生成するステップと、軸方向標準偏差および半径方向標準偏差がそれぞれ、対応する偏差閾値を満たすかどうかを判定するステップと、軸方向標準偏差および半径方向標準偏差が偏差閾値を満たすと判定することに応答して、環境の質を均質として定義するステップとを含んでもよい。
少なくともいくつかの実施形態では、偏差閾値は、軸方向反射率データ系列の軸方向偏差閾値と、半径方向反射率データ系列の半径方向偏差閾値とを含んでもよく、半径方向偏差閾値は、軸方向偏差閾値と異なる値を有する。
少なくともいくつかの実施形態では、軸方向標準偏差および半径方向標準偏差が偏差閾値を満たすと判定することに応答して、かつ環境の質を均質として定義することに先立って、本方法はさらに、軸方向反射率データ系列の一部から軸方向平均および半径方向反射率データ系列の一部から半径方向平均を生成するステップと、半径方向平均が軸方向平均未満であるかどうかを判定するステップと、半径方向平均が軸方向平均未満であると判定することに応答して、環境の質を均質として定義するステップとを含んでもよい。
少なくともいくつかの実施形態では、半径方向平均が軸方向平均未満であるかどうかを判定するステップは、半径方向平均が最小差値だけ軸方向平均未満であるかどうかを判定するステップを含んでもよい。
少なくともいくつかの実施形態では、軸方向反射率データ系列の一部から軸方向平均および半径方向反射率データ系列の一部から半径方向平均を生成するステップは、軸方向反射率データ系列および半径方向反射率データ系列のそれぞれから、いくつかの反射率値を選択するステップを含んでもよく、いくつかの反射率値は、それぞれの軸方向反射率データ系列および半径方向反射率データ系列の最新の部分から選択される。
少なくともいくつかの実施形態では、感知ユニットはさらに、摂取可能デバイスが身体を通過するにつれて、温度データ系列を収集するための温度センサを備えてもよく、環境の質を均質として関連付けることに先立って、本方法はさらに、温度データ系列の一部が温度閾値を超える温度変化を含むかどうかを判定するステップと、温度データ系列の一部が温度閾値を超える温度変化を含まないと判定することに応答して、環境の質を均質として関連付けるステップとを含んでもよい。
少なくともいくつかの実施形態では、処理モジュールは、摂取可能デバイスの外部の環境の質が均質であると判定することに応答して、場所が小腸であることを示すように操作されてもよい。
いくつかの側面では、身体のＧＩ管内の場所を識別するための別の摂取可能デバイスが本明細書で提供される。摂取可能デバイスは、反射率データを収集するように構成される、感知ユニットであって、摂取可能デバイスの外部の環境に向かって軸方向照明を透過させるように、かつ軸方向照明に起因する環境からの軸方向反射率を検出するように動作可能である、軸方向光学感知サブユニットと、摂取可能デバイスの外部の環境に向かって半径方向照明を透過させるように、かつ半径方向照明に起因する環境からの半径方向反射率を検出するように動作可能である、半径方向光学感知サブユニットであって、半径方向照明は、軸方向照明と実質的に垂直である、半径方向光学感知サブユニットとを含む、感知ユニットを含んでもよく、処理モジュールは、摂取可能デバイスが身体を通過するにつれて、少なくとも反射率データ系列を収集するために、感知ユニットを操作するように構成され、反射率データ系列は、軸方向反射率データ系列と、半径方向反射率データ系列とを備え、軸方向反射率データ系列および半径方向反射率データ系列はそれぞれ、通過の少なくとも一部の間に感知ユニットによって検出される、それぞれの軸方向反射率および半径方向反射率に対応する、１つまたはそれを上回る反射率値を含み、軸方向反射率データ系列および半径方向反射率データ系列に基づいて、摂取可能デバイスの外部の環境の質を判定するように構成され、摂取可能デバイスの外部の環境の判定された質に基づいて、場所を示すように構成される。
処理モジュールは、本明細書の教示による方法のうちの少なくとも１つを行うように構成されてもよい。
少なくともいくつかの実施形態では、処理モジュールは、外部処理モジュールであってもよく、本デバイスはさらに、外部処理モジュールと電子通信している通信モジュールを備えてもよい。
少なくともいくつかの実施形態では、処理モジュールは、デバイス内に位置してもよい。
いくつかの側面では、身体の消化ＧＩ管内の場所を識別するための別の方法が本明細書で提供される。本方法は、ＧＩ管内の環境に向かって軸方向照明を透過させるように、かつ軸方向照明に起因する環境からの軸方向反射率を検出するように、軸方向光学感知サブユニットを操作するステップと、ＧＩ管内の環境に向かって半径方向照明を透過させるように、かつ半径方向照明に起因する環境からの半径方向反射率を検出するように、半径方向光学感知サブユニットを操作するステップであって、半径方向照明は、軸方向照明と実質的に垂直である、ステップと、検出された軸方向反射率および検出された半径方向反射率を使用して、場所を識別するように処理モジュールを操作するステップであって、処理モジュールは、検出された軸方向反射率および検出された半径方向反射率に基づいて、ＧＩ管内の環境の質を判定し、ＧＩ管内の環境の判定された質に基づいて、場所を示すように構成される、ステップとを含む。
少なくとも１つの実施形態では、本方法はさらに、時間周期にわたって少なくとも反射率データ系列を収集するステップを含んでもよく、反射率データ系列は、軸方向反射率データ系列と、半径方向反射率データ系列とを備え、軸方向反射率データ系列および半径方向反射率データ系列はそれぞれ、時間周期中にそれぞれの軸方向光学感知サブユニットならびに半径方向光学感知サブユニットによって検出される、それぞれの軸方向反射率および半径方向反射率に対応する、１つまたはそれを上回る反射率値を含む。
少なくとも１つの実施形態では、検出された軸方向反射率および検出された半径方向反射率に基づいて、ＧＩ管内の環境の質を判定するステップは、軸方向反射率データ系列の軸方向標準偏差および半径方向反射率データ系列の半径方向標準偏差を生成するステップと、軸方向標準偏差および半径方向標準偏差がそれぞれ、対応する偏差閾値を満たすかどうかを判定するステップと、軸方向標準偏差および半径方向標準偏差が偏差閾値を満たすと判定することに応答して、環境の質を均質として定義するステップとを含んでもよい。
少なくとも１つの実施形態では、偏差閾値は、軸方向反射率データ系列の軸方向偏差閾値と、半径方向反射率データ系列の半径方向偏差閾値とを含んでもよく、半径方向偏差閾値は、軸方向偏差閾値と異なる値を有する。
少なくとも１つの実施形態では、本方法はさらに、軸方向標準偏差および半径方向標準偏差が偏差閾値を満たすと判定することに応答して、かつ環境の質を均質として定義することに先立って、軸方向反射率データ系列の一部から軸方向平均および半径方向反射率データ系列の一部から半径方向平均を生成するステップと、半径方向平均が軸方向平均未満であるかどうかを判定するステップと、半径方向平均が軸方向平均未満であると判定することに応答して、環境の質を均質として定義するステップとを含んでもよい。
少なくとも１つの実施形態では、半径方向平均が軸方向平均未満であるかどうかを判定するステップは、半径方向平均が最小差値だけ軸方向平均未満であるかどうかを判定するステップを含んでもよい。
少なくとも１つの実施形態では、軸方向反射率データ系列の一部から軸方向平均および半径方向反射率データ系列の一部から半径方向平均を生成するステップは、軸方向反射率データ系列および半径方向反射率データ系列のそれぞれから、いくつかの反射率値を選択するステップを含んでもよく、いくつかの反射率値は、それぞれの軸方向反射率データ系列および半径方向反射率データ系列の最新の部分から選択される。
少なくとも１つの実施形態では、本方法はさらに、温度データ系列を収集するように温度センサを操作するステップをさらに含んでもよく、環境の質を均質として関連付けることに先立って、本方法はさらに、温度データ系列の一部が温度閾値を超える温度変化を含むかどうかを判定するステップと、温度データ系列の一部が温度閾値を超える温度変化を含まないと判定することに応答して、環境の質を均質として関連付けるステップとを含む。
少なくとも１つの実施形態では、処理モジュールは、ＧＩ管内の環境の質が均質であると判定することに応答して、場所が小腸であることを示すように操作されてもよい。
いくつかの側面では、説明されるような身体のＧＩ管内の場所を識別するための方法のうちのいずれかを実装するようにデバイスを適合するために、デバイスの処理モジュール上で実行可能な複数の命令を有する、コンピュータ可読媒体が本明細書で提供される。
いくつかの側面では、身体の消化管内の摂取可能デバイスの場所を判定するための別の方法が本明細書で提供される。本方法は、摂取可能デバイスの筐体の外部の環境に向かって、第１の波長において第１の照明を透過させるステップと、第１の照明に起因する環境からの第１の反射率を検出し、第１のデータセットに第１の反射率値を記憶するステップであって、第１の反射率値は、第１の反射率における光の量を示す、ステップと、摂取可能デバイスの筐体の外部の環境に向かって、第２の波長において第２の照明を透過させるステップであって、第２の波長は、第１の波長と異なる、ステップと、第２の照明に起因する環境からの第２の反射率を検出し、第２のデータセットに第２の反射率値を記憶するステップであって、第２の反射率値は、第２の反射率における光の量を示す、ステップと、摂取可能デバイスの状態を識別するステップであって、状態は、摂取可能デバイスの既知または推定の場所である、ステップと、状態遷移が起こったかどうかを検出することによって、身体の消化管内の摂取可能デバイスの場所の変化を判定するステップであって、状態遷移は、第１のデータセットを第２のデータセットと比較することによって検出される、ステップとを含む。
いくつかの実施形態では、第１のデータセットを第２のデータセットと比較するステップは、第１のデータセットに記憶された第１の反射率値と第２のデータセットに記憶された第２の反射率値との間の差をとるステップを含む。
いくつかの実施形態では、第１のデータセットを第２のデータセットと比較するステップは、（ｉ）第１のデータセットに記憶された反射率値と第２のデータセットに記憶された反射率値との間の差、または（ｉｉ）第１のデータセットの移動平均と第２のデータセットの移動平均との間の差のうちの少なくとも１つを積分するステップを含む。
いくつかの実施形態では、第１のデータセットおよび第２のデータセットを比較するステップは、第１のデータセットに記憶された反射率値から第１の平均をとり、第２のデータセットに記憶された反射率値から第２の平均をとり、第１の平均と第２の平均との間の差をとるステップを含む。
いくつかの実施形態では、第１のデータセットおよび第２のデータセットを比較するステップは、第１のデータセットの標準偏差の倍数未満の第１のデータセットの平均が、第２のデータセットの標準偏差の倍数を加えた第２のデータセットの平均を上回るときに、カウンタをインクリメントするステップを含む。
いくつかの実施形態では、第１の波長は、赤色および赤外線スペクトルのうちの少なくとも１つの中にあり、第２の波長は、青色および緑色スペクトルのうちの少なくとも１つの中にある。
いくつかの実施形態では、識別された状態は、胃であり、比較するステップが、第１のデータセットおよび第２のデータセットが統計的に有意な様式で分岐したことを示すときに、状態遷移が起こっており、状態遷移は、幽門遷移である。
いくつかの実施形態では、識別された状態は、十二指腸であり、比較するステップが、第１のデータセットと第２のデータセットとの間の差が統計的に有意な様式で一定であることを示すときに、状態遷移が起こっており、状態遷移は、トライツ遷移である。
いくつかの実施形態では、第１の波長は、赤外線スペクトル内にあり、第２の波長は、緑色および青色スペクトルのうちの少なくとも１つの中にある。
いくつかの実施形態では、識別された状態は、空腸であり、比較するステップが、第１のデータセットおよび第２のデータセットが統計的に有意な様式で収束したことを示すときに、状態遷移が起こっており、状態遷移は、回盲遷移である。
いくつかの実施形態では、第１の波長は、赤色スペクトル内にあり、第２の波長は、緑色および青色スペクトルのうちの少なくとも１つの中にある。
いくつかの実施形態では、識別された状態は、盲腸であり、比較するステップが、第１のデータセットおよび第２のデータセットが統計的に有意な様式で収束したことを示すときに、状態遷移が起こっており、状態遷移は、盲腸遷移である。
いくつかの実施形態では、本方法はさらに、摂取可能デバイスの筐体の外部の環境の温度変化を測定するステップを含む。
いくつかの実施形態では、識別された状態は、身体の外部にあり、測定された温度変化は、閾値を上回り、状態遷移が起こっており、状態遷移は、胃に進入している。
いくつかの実施形態では、識別された状態は、大腸であり、測定された温度変化は、閾値を上回り、状態遷移が起こっており、状態遷移は、身体から退出している。
いくつかの実施形態では、本方法はさらに、状態遷移が起こったかどうかを検出した後に、所定の時間周期にわたって摂取可能デバイスの機能を動作停止させるステップと、所定の時間周期後に摂取可能デバイスの機能を再起動するステップと、摂取可能デバイスの筐体の外部の環境に向かって、第１の波長において第３の照明を透過させるステップと、第３の照明に起因する環境からの第３の反射率を検出し、第１のデータセットに第３の反射率値を記憶するステップであって、第３の反射率値は、第３の反射率から摂取可能デバイスによって検出される光の量を示す、ステップと、摂取可能デバイスの筐体の外部の環境に向かって、第２の波長において第３の照明を透過させるステップと、第４の照明に起因する環境からの第４の反射率を検出し、第２のデータセットに第４の反射率値を記憶するステップであって、第４の反射率値は、第４の反射率から摂取可能デバイスによって検出される光の量を示す、ステップと、摂取可能デバイスの状態を識別するステップと、状態遷移が起こったかどうかを検出することによって、身体の消化管内の摂取可能デバイスの場所の変化を判定するステップであって、状態遷移は、第１のデータセットを第２のデータセットと比較することによって検出される、ステップとを含む。
いくつかの実施形態では、摂取可能デバイスの状態は、身体の外部、胃、幽門、小腸、十二指腸、空腸、回腸、大腸、盲腸、および結腸のうちの１つから選択される
いくつかの実施形態では、状態遷移は、身体に進入すること、胃から退出すること、幽門遷移、トライツ遷移、回盲遷移、盲腸遷移、および身体から退出することのうちの１つから選択される。
いくつかの側面では、別の摂取可能デバイスが本明細書で提供され、第１の端部、第１の端部と反対の第２の端部、および第１の端部から第２の端部まで縦方向に延在する半径方向壁によって画定される、筐体と、筐体の内側の感知ユニットであって、第１の波長において筐体の外部の環境に向かって第１の照明を透過させるように、かつ第１の照明に起因する環境からの第１の反射率を検出するように構成される、第１の光学感知サブユニットと、第２の波長が第１の波長と異なる、第２の波長において筐体の外部の環境に向かって第２の照明を透過させるように、かつ第２の照明に起因する環境からの第２の反射率を検出するように構成される、第２の光学感知サブユニットとを備える、感知ユニットと、第１のデータセットに第１の反射率値を記憶するように構成され、第１の反射率値は、第１の反射率からデバイスによって検出される光の量を示し、第２のデータセットに第２の反射率値を記憶するように構成され、第２の反射率値は、第２の反射率からデバイスによって検出される光の量を示し、デバイスの状態を識別するように構成され、状態は、摂取可能デバイスの既知または推定の場所であり、状態遷移が起こったかどうかを検出することによって、身体の消化管内の摂取可能デバイスの場所の変化を判定するように構成され、状態遷移は、第１のデータセットを第２のデータセットと比較することによって検出される、摂取可能デバイス内に位置する、処理モジュールとを備える。
いくつかの実施形態では、摂取可能デバイスはさらに、本明細書の教示のうちのいずれか１つに従って定義されてもよい。
いくつかの実施形態では、身体の消化管内の摂取可能デバイスの場所を判定するための別のシステムが本明細書で提供される。本システムは、摂取可能デバイスの筐体の外部の環境に向かって、第１の波長において第１の照明を透過させるための手段と、第１の照明に起因する環境からの第１の反射率を検出するための手段と、第１のデータセットに第１の反射率値を記憶するための手段であって、第１の反射率値は、第１の反射率における光の量を示す、手段と、摂取可能デバイスの筐体の外部の環境に向かって、第２の波長において第２の照明を透過させるための手段であって、第２の波長は、第１の波長と異なる、手段と、第２の照明に起因する環境からの第２の反射率を検出するための手段、および第２のデータセットに第２の反射率値を記憶するための手段であって、第２の反射率値は、第２の反射率における光の量を示す、手段と、摂取可能デバイスの状態を識別するための手段であって、状態は、摂取可能デバイスの既知または推定の場所である、手段と、状態遷移が起こったかどうかを検出することによって、身体の消化管内の摂取可能デバイスの場所の変化を判定するための手段であって、状態遷移は、第１のデータセットを第２のデータセットと比較することによって検出される、手段とを備える。
いくつかの実施形態では、本システムはさらに、本明細書の教示のうちのいずれか１つに従って定義されてもよい。
いくつかの側面では、摂取可能デバイスを用いて消化管のサンプルを採取するための別の方法が本明細書で提供される。本方法は、摂取可能デバイスの筐体の外部の環境に向かって、第１の波長において第１の照明を透過させるステップと、第１の照明に起因する環境からの第１の反射率を検出するステップと、摂取可能デバイスの筐体の外部の環境に向かって、第２の波長において第２の照明を透過させるステップと、第２の照明に起因する環境からの第２の反射率を検出するステップと、第１の反射率および第２の反射率に基づいて、身体の消化管内の摂取可能デバイスの場所を判定するステップと、判定された場所が所定の場所に合致するときに、消化管のサンプルを採取するステップとを含む。
いくつかの実施形態では、消化管のサンプルを採取するステップは、消化管からのサンプルがサンプルチャンバに進入することを可能にしない配向から、サンプルがサンプルチャンバに進入することを可能にする配向まで、摂取可能デバイスの筐体の一部を移動させるステップを含む。
いくつかの実施形態では、本方法はさらに、消化管のサンプルを採取した後の時間量を判定するステップと、判定された時間量が閾値を上回るときに、消化管のサンプルを再び採取するステップとを含む。
いくつかの実施形態では、本方法はさらに、検出された第３の反射率に基づいて、消化管内の摂取可能デバイスの第２の場所を判定するステップと、判定された場所が第２の所定の場所に合致するときに、消化管のサンプルを再び採取するステップとを含む。
いくつかの実施形態では、消化管のサンプルを再び採取するステップは、消化管からの第２のサンプルが第２のサンプルチャンバに進入することを可能にしない配向から、第２のサンプルが第２のサンプルチャンバに進入することを可能にする配向まで、摂取可能デバイスの筐体の一部を移動させるステップを含む。
いくつかの側面では、別の摂取可能デバイスが本明細書で提供される。摂取可能デバイスは、第１の端部、第１の端部と反対の第２の端部、および第１の端部から第２の端部まで縦方向に延在する半径方向壁によって画定される、筐体と、筐体の近位に位置するサンプリングチャンバと、筐体の内側の感知ユニットであって、第１の波長において筐体の外部の環境に向かって第１の照明を透過させるように、かつ第１の照明に起因する環境からの第１の反射率を検出するように構成される、第１の光学感知サブユニットと、第２の波長において筐体の外部の環境に向かって第２の照明を透過させるように、かつ第２の照明に起因する環境からの第２の反射率を検出するように構成される、第２の光学感知サブユニットとを備える、感知ユニットと、第１の反射率および第２の反射率に基づいて、身体の消化管内の摂取可能デバイスの場所を判定し、筐体の一部およびサンプリングチャンバのうちの少なくとも１つを作動させることによって、識別された場所が所定の場所に合致するときに、消化管のサンプルを採取するように構成される、摂取可能デバイス内に位置する、処理モジュールとを含む。
いくつかの実施形態では、摂取可能デバイスはさらに、本明細書の教示のうちのいずれか１つに従って定義されてもよい。
いくつかの側面では、摂取可能デバイスを用いて消化管のサンプルを採取するための別のシステムが本明細書で提供される。本システムは、摂取可能デバイスの筐体の外部の環境に向かって、第１の波長において第１の照明を透過させるための手段と、第１の照明に起因する環境からの第１の反射率を検出するための手段と、摂取可能デバイスの筐体の外部の環境に向かって、第２の波長において第２の照明を透過させるための手段と、第２の照明に起因する環境からの第２の反射率を検出するための手段と、第１の反射率および第２の反射率に基づいて、身体の消化管内の摂取可能デバイスの場所を判定するための手段と、判定された場所が所定の場所に合致するときに、消化管のサンプルを採取するための手段とを含む。
いくつかの実施形態では、本システムはさらに、本明細書の教示のうちのいずれか１つに従って定義されてもよい。
いくつかの側面では、摂取可能デバイスを用いて消化管の中へ物質を放出するための別の方法が本明細書で提供される。本方法は、摂取可能デバイスの筐体の外部の環境に向かって、第１の波長において第１の照明を透過させるステップと、第１の照明に起因する環境からの第１の反射率を検出するステップと、摂取可能デバイスの筐体の外部の環境に向かって、第２の波長において第２の照明を透過させるステップと、第２の照明に起因する環境からの第２の反射率を検出するステップと、第１の反射率および第２の反射率に基づいて、身体の消化管内の摂取可能デバイスの場所を判定するステップと、判定された場所が所定の場所に合致するときに、消化管の中へ物質を放出するステップとを含む。
上記および他の目的ならびに利点は、類似参照文字が全体を通して類似部品を指す、添付図面と併せて解釈される、以下の発明を実施するための形態を考慮することにより、明白となるであろう。
図１Ａは、摂取可能デバイスの例示的実施形態の図である。 図１Ｂは、図１Ａの摂取可能デバイスの分解図である。 図２Ａは、図１Ａの摂取可能デバイスに使用され得る、電気構成要素の例示的ブロック図である。 図２Ｂおよび２Ｃは、図１Ａの摂取可能デバイスで使用され得る、回路設計の例示的実施形態である。 図２Ｂおよび２Ｃは、図１Ａの摂取可能デバイスで使用され得る、回路設計の例示的実施形態である。 図２Ｄは、図１Ａの摂取可能デバイスで使用され得る、フレキシブルＰＣＢの回路設計の上面図である。 図２Ｅは、図２Ｄの回路設計の底面図である。 図３Ａおよび３Ｂは、摂取可能デバイスのための例示的センサ構成の略図である。 図４Ａおよび４Ｂは、摂取可能デバイスのための別の例示的センサ構成の略図である。 図５Ａおよび５Ｂは、摂取可能デバイスのためのさらなる例示的センサ構成の略図である。 図６Ａおよび６Ｂは、摂取可能デバイスのためのさらに別の例示的センサ構成の略図である。 図７Ａ−７Ｃは、例示的動作における図３Ａの摂取可能デバイスの略図を図示する。 図８Ａは、動作中に起こり得る透過および検出された光の領域を示す、摂取可能デバイスの例示的実施形態の断面図である。 図８Ｂおよび８Ｃは、例示的動作における図８Ａの摂取可能デバイスの略図である。 図８Ｂおよび８Ｃは、例示的動作における図８Ａの摂取可能デバイスの略図である。 図９Ａは、本明細書に説明される摂取可能デバイスの動作方法の例示的実施形態のフローチャートである。 図９Ｂは、本明細書に説明される摂取可能デバイスの外部の環境の質を判定する方法の例示的実施形態のフローチャートである。 図１０Ａ−１０Ｃは、個人の消化（ＧＩ）管を通した例示的通過中の図３Ａの摂取可能デバイスの略図である。 図１１Ａ−１１Ｃは、個人のＧＩ管を通した例示的通過中の図４Ａの摂取可能デバイスの略図である。 図１２Ａ−１２Ｃは、個人のＧＩ管を通した例示的通過中の図５Ａの摂取可能デバイスの略図である。 図１３Ａ−１３Ｃは、図３Ａの摂取可能デバイスの例示的動作中に収集されるデータを図示するプロットである。 図１３Ａ−１３Ｃは、図３Ａの摂取可能デバイスの例示的動作中に収集されるデータを図示するプロットである。 図１３Ａ−１３Ｃは、図３Ａの摂取可能デバイスの例示的動作中に収集されるデータを図示するプロットである。 図１４Ａは、摂取可能デバイスの別の例示的実施形態の分解図である。 図１４Ｂは、図１４Ａの摂取可能デバイスの断面図である。 図１５は、図１４Ａの摂取可能デバイスに使用され得る電気構成要素の例示的ブロック図である。 図１６は、図１４Ａの摂取可能デバイスのための動作方法の例示的実施形態のフローチャートである。 図１７Ａ−１７Ｃは、摂取可能デバイスとともに使用され得る基地局の例示的実施形態の異なる図である。 図１８Ａ−１８Ｃは、本明細書に説明される摂取可能デバイスと相互作用するためのユーザインターフェースの例示的実施形態のスクリーンショットである。 図１８Ａ−１８Ｃは、本明細書に説明される摂取可能デバイスと相互作用するためのユーザインターフェースの例示的実施形態のスクリーンショットである。 図１８Ａ−１８Ｃは、本明細書に説明される摂取可能デバイスと相互作用するためのユーザインターフェースの例示的実施形態のスクリーンショットである。 図１９は、摂取可能デバイスの別の例示的実施形態の図である。 図２０は、図１９のデバイスの簡略化された上面図および側面図である。 図２１は、デバイスのいくつかの実施形態で使用される光の波長が、どのようにして異なる環境と相互作用するかを説明する。 図２２は、デバイスに関する際の消化管の異なる領域の反射性質を説明する。 図２３は、異なるタイプの反射光が、どのようにして消化管の異なる領域中で検出され得るかを説明する。 図２４は、消化管の異なる領域中で測定された反射率と、デバイスを局限するためのプロセスとを説明する。 図２５は、消化管のサンプルを採取する、または薬剤を放出するために使用され得る、摂取可能デバイスの別の実施形態の外観図である。 図２６は、図２５の摂取可能デバイスの分解図である。 図２７は、デバイスのいくつかの実施形態に対応する主要な電気サブユニットを説明する。 図２８は、デバイスのいくつかの実施形態に対応するファームウェアを説明する。 図２９は、デバイスのいくつかの実施形態による、短い間隔で高速処理を可能にし得る、デバイスの「高速ループ」動作を説明するフローチャートである。 図３０Ａおよび３０Ｂは、デバイスのいくつかの実施形態による、デバイスの「低速ループ」動作を説明するフローチャートを描写する。 図３０Ａおよび３０Ｂは、デバイスのいくつかの実施形態による、デバイスの「低速ループ」動作を説明するフローチャートを描写する。 図３１は、デバイスのいくつかの実施形態による、例示的用途におけるデバイスの動作状態を説明するフローチャートである。 図３２は、デバイスのいくつかの実施形態で使用される盲腸検出アルゴリズムを説明する、フローチャートである。 図３３は、デバイスのいくつかの実施形態で使用される十二指腸検出アルゴリズムを説明する、フローチャートである。 図３４は、試験中に患者に投与された摂取可能デバイスからのデータである。 図３５は、１３回の異なる試験においてデバイスによって検出された変化するレベルの反射光を示す、カラーマップである。
種々のシステム、デバイス、および方法が、請求される主題の少なくとも１つの実施形態の実施例を提供するように本明細書に説明される。いかなる実施形態も、請求される主題を限定せず、任意の請求される主題が、本明細書に説明されるものと異なるシステム、デバイス、および方法を対象とし得る。請求される主題は、本明細書に説明されるいずれか１つのシステム、デバイス、および方法の特徴の全てを有する、システム、デバイス、および方法に、または本明細書に説明されるシステム、デバイス、および方法の複数もしくは全てに共通する特徴に限定されない可能性がある。本明細書に説明されるシステム、デバイス、または方法は、いかなる請求される主題の実施形態でもない可能性があり得る。本書に記載されていない、本明細書に説明されるシステム、デバイス、および方法に開示される任意の主題が、別の保護文書、例えば、継続特許出願の主題であり得、出願者、発明者、および所有者は、本書におけるその開示によって、いかなるそのような主題も棄却し、放棄し、または一般に献呈することを意図しない。
例証を簡単かつ明確にするために、適切と見なされる場合、参照数字は、対応または類似する要素を示すように図の間で繰り返され得ることが理解されるであろう。加えて、多数の具体的詳細が、本明細書に説明される実施形態の徹底的な理解を提供するために記載される。しかしながら、これらの具体的詳細を伴わずに、本明細書に説明される実施形態が実践され得ることが、当業者によって理解されるであろう。他の場合において、周知の方法、手順、および構成要素は、本明細書に説明される実施形態を曖昧にしないよう詳細に説明されていない。また、説明は、本明細書に説明される実施形態の範囲を限定すると見なされないものである。
本明細書で使用されるときの「実質的に」、「約」、および「およそ」等の程度の用語は、最終結果が有意に変化させられないように、修正された用語の妥当な量の偏差を意味することに留意されたい。これらの程度の用語は、本偏差が、それが修正する用語の意味を否認しないであろう場合に、修正された用語の偏差を含むと解釈されるべきである。
加えて、本明細書で使用されるように、「および／または」という表現は、包含的な「または」を表すことを意図している。すなわち、「Ｘおよび／またはＹ」は、例えば、ＸまたはＹ、もしくは両方を意味することを意図している。さらなる実施例として、「Ｘ、Ｙ、および／またはＺ」は、ＸまたはＹまたはＺ、もしくはそれらの任意の組み合わせを意味することを意図している。
本明細書で使用されるように、「結合される」という用語は、２つの要素が、相互に直接結合される、もしくは１つまたはそれを上回る中間要素を通して相互に結合され得ることを示す。
本明細書で使用されるように、「身体」という用語は、摂取可能デバイスを受容する患者、対象、または個人の身体を指す。患者または対象は、概して、人間もしくは他の動物である。
本明細書に説明される種々の実施形態は、概して、消化（ＧＩ）管内の１つまたはそれを上回る場所を識別するため、いくつかの実施形態では、データを収集する、および／または識別された場所で薬剤ならびに治療薬を含む物質を放出するための摂取可能デバイスに関する。本明細書で使用されるように、「消化管」または「ＧＩ管」という用語は、食物を消費して消化し、栄養を吸収し、老廃物を排出する責任がある器官系の全ての部分を指す。これは、口、喉、食道、胃、小腸、大腸、直腸、肛門、ならびに同等物等の開口部および器官、ならびに前述の部分を接続する種々の通路および括約筋を含む。
本明細書で使用されるように、「反射率」という用語は、デバイスによって発せられ、デバイスへ後方反射され、デバイスの中または上の検出器によって受光される光から導出される値を指す。例えば、いくつかの実施形態では、これは、デバイスによって発せられる光を指し、光の一部は、デバイスの外部の表面によって反射され、光は、デバイスの中または上に位置する検出器によって受光される。
本明細書で使用されるように、「照明」という用語は、任意の電磁放射線を指す。いくつかの実施形態では、照明は、赤外光（ＩＲ）、可視スペクトル、および紫外線（ＵＶ）の範囲内であってもよく、照明は、１００ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲内の特定の波長を中心とする、その出力の大部分を有してもよい。いくつかの実施形態では、赤外線（７５０ｎｍ〜１０００ｎｍ）、赤色（６２０ｎｍ〜７５０ｎｍ）、緑色（４９５ｎｍ〜５７０ｎｍ）、青色（４５０ｎｍ〜４９５ｎｍ）、または紫外線（１００ｎｍ〜４００ｎｍ）スペクトルのうちの１つに限定される、その出力の大部分を伴う照明を使用することが有利であり得る。いくつかの実施形態では、異なる波長を伴う複数の照明が使用されてもよい。
ここで図１Ａを参照すると、摂取可能デバイス１０の筐体１２の一部が除去されている、摂取可能デバイス１０の例示的実施形態の図がそこに示されている。摂取可能デバイス１０は、消化管の一部等の体内の場所を自律的に識別するために使用されてもよい。いくつかの実施形態では、摂取可能デバイス１０は、それが胃、小腸、または大腸の中に位置するかどうかを判定することができる。いくつかの実施形態では、摂取可能デバイスはまた、十二指腸、空腸、または回腸等の小腸のどの部分にそれが位置するかを判別することが可能であり得る。摂取可能デバイス１０は、概して、従来の丸薬のようなカプセルの形状であってもよい。したがって、摂取可能デバイス１０の形状は、容易な摂取を提供し、医療関係者および患者によく知られている。
従来の丸薬と異なり、摂取可能デバイス１０は、ＧＩ管の化学および機械的環境（例えば、筋肉収縮力および胃の中の濃塩酸の影響）に耐えるように設計される。しかしながら、患者の身体の内側に留まることを意図している他のデバイス（例えば、医療インプラント）と異なり、摂取可能デバイス１０は、一時的に体内で移動するように設計されてもよい。したがって、摂取可能デバイス１０の材料および製造を統制する規制は、身体の内側に留まることを意図しているデバイスの規制ほど厳格ではない場合がある。それでもなお、摂取可能デバイス１０が身体に進入するため、摂取可能デバイス１０を製造するために使用される材料は、概して、少なくとも生体適合性の規格（例えば、ＩＳＯ １０９９３）に準拠するように選択される。さらに、摂取可能デバイス１０の内側の構成要素は、いかなる制限および／または毒性金属も含まず、特定有害物質使用制限指令（ＲｏＨＳ）としても公知である、欧州議会の指令２００２／９５／ＥＣに従って無鉛である。
摂取可能デバイス１０を製造するために使用され得る、広範囲の材料がある。異なる材料が、摂取可能デバイス１０の異なる構成要素のそれぞれに使用されてもよい。これらの材料の実施例は、生体適合性に対するＩＳＯ １０９９３ならびにＵＳＰクラスＶＩ仕様に準拠する、熱可塑性物質、フッ素重合体、エラストマー、ステンレス鋼、およびガラス、ならびに任意の他の好適な材料およびそれらの組み合わせを含むが、それらに限定されない。ある実施形態では、これらの材料はさらに、デュロメータ（例えば、ＮｕＳｉｌＴＭ製のＭＥＤ−４９４２ＴＭ）を使用して判定されるような１０〜９０の硬度レベルを伴う液体シリコーンゴム材料、限定されないが、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリウレタン（ＰＵ）、またはポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等の軟質生体適合性ポリマー材料、および軟質もしくは柔軟性である生体適合性材料でコーティングされた剛性ポリマー材料（例えば、シリコーンポリマーでコーティングされたポリ（メチルメタクリレート）（ＰＭＭＡ）材料）を含んでもよい。異なる構成要素のための異なる材料の使用は、タンパク質、抗体、および他のバイオマーカとの相互作用のために、ある表面の官能化を可能にし得る。例えば、Ｔｅｆｌｏｎ（登録商標）が、可動構成要素の間の摩擦を低減させるために、これらの可動構成要素のために摂取可能デバイス１０で材料として使用されてもよい。他の例示的材料は、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）、ホウケイ酸ガラス、および／またはシリコン等の微細加工で一般的に使用されている他の材料を含んでもよい。例証目的でデバイスを構築するために使用されている具体的材料を参照し得るが、記載される材料は、限定的であることを意図しておらず、当業者は、デバイスの全体的動作または機能性に影響を及ぼすことなく、任意の数の異なる材料を使用するようにデバイスを容易に適合させ得る。
いくつかの実施形態では、摂取可能デバイス１０の筐体１２は、感光性アクリルポリマー材料または不活性ポリカーボネート材料等のあるタイプのプラスチックから製造されてもよい。筐体１２はまた、化学物質によって滅菌されることができる材料を使用して、形成されてもよい。
筐体１２は、２つのエンクロージャ部分をともに結合することによって形成されてもよい。例えば、２つのエンクロージャ部分は、シアノアクリレート変異体等の接着材料でともに噛合および融合されることができる。筐体１２は、事実上、その外部環境から摂取可能デバイス１０の内部を保護し、また、摂取可能デバイス１０の内側の構成要素から外部環境（例えば、消化管）を保護する。
さらに、摂取可能デバイス１０は、１つまたはそれを上回る付加的な保護層を含んでもよい。付加的保護は、筐体１２と関連付けられる任意の構造的問題（例えば、２つのエンクロージャ部分が崩壊する、または破砕が筐体１２に発生する）から生じる悪影響に対して患者または個人を保護し得る。例えば、摂取可能デバイス１０の内側の電力供給部は、電力供給部上の電気接点のみが露出されるように、不活性かつ柔軟な材料（例えば、シリコーンポリマーの薄い層）でコーティングされてもよい。電力供給部への本付加的保護は、摂取可能デバイス１０の内側の化学物質が患者の身体に染み込むことを防止し得る。
いくつかの実施形態では、摂取可能デバイス１０の表面および摂取可能デバイス１０内の異なる構成要素の表面は、摂取可能デバイス１０の意図された用途に従って変動する、異なる処理を受けてもよい。例えば、摂取可能デバイス１０の表面は、親水性挙動を増加させるためのプラズマ活性化を受けてもよい。別の実施例では、収集されたサンプルおよび／または放出するための物質において二次汚染を最小限にするために、これらのサンプルおよび／または物質と接触し得る、ある貯蔵構成要素が、親水性処理を受けてもよい一方で、ある他の構成要素は、疎水性処理を受けてもよい。
摂取可能デバイス１０の構成要素は、従来のツール（例えば、旋盤、手動フライス盤、ボール盤、および同等物）を用いた加工のためには小さく複雑すぎるが、微細加工技法を使用した効率的構築のためには大きすぎ得る。３Ｄ印刷（例えば、３Ｄ機械的コンピュータ支援設計（ＣＡＤ）のマルチジェットモデリング（ＭＪＭ））を含むが、それに限定されない、従来の技法と微細加工技法との中間に位置する加工技法が使用されてもよい。ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓＴＭおよび／またはＡｌｉｂｒＴＭによるソフトウェアパッケージが、摂取可能デバイス１０のある構成要素を設計するために使用され得る、ＣＡＤソフトウェアの実施例であるが、任意の好適なＣＡＤソフトウェアが使用されてもよい。
いくつかの実施形態では、摂取可能デバイス１０の構成要素は、射出成形、コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）機械加工、および多軸旋盤を使用すること等による異なる従来の製造技法を使用して加工されてもよい。例えば、摂取可能デバイス１０の筐体１２は、ＣＮＣ機械加工ポリカーボネート材料から加工されてもよく、貯蔵構成要素は、シリコーンポリマー等の生体適合性材料を３Ｄ印刷された金型または鋳型に適用することによって加工されてもよい。
シリコーンポリマーは、ある利点を摂取可能デバイス１０の加工プロセスに提供することができる。例えば、シリコーンポリマー材料を使用して形成される摂取可能デバイス１０内の構成要素は、成形技法等の従来の方法を使用して加工されることができる。シリコーンポリマー材料はまた、柔軟材料でもある。したがって、シリコーンポリマー材料から形成される摂取可能デバイス１０の構成要素は、製造段階中の一連の設計偏差に適応することができ、また、圧縮嵌合のために適合されることもできる。
依然として図１Ａを参照すると、摂取可能デバイス１０が、例示的実施形態に従って図示されている。摂取可能デバイス１０は、種々の電子および機械構成要素のためのエンクロージャを提供するための筐体１２を含む。筐体１２は、第１の端部分１６ａと、第２の端部分１６ｂと、第１の端部分１６ａから第２の端部分１６ｂまで延在する半径方向壁１４とを含む。
半径方向壁１４は、１つまたはそれを上回る構成要素から形成されることができる。図１Ａの実施例では、半径方向壁は、第１の壁部分１４ａと、第２の壁部分１４ｂと、第１の壁部分１４ａを第２の壁部分１４ｂと接続するための接続壁部分１４ｃとを含む。半径方向壁１４の他の構成が、摂取可能デバイス１０の用途に応じて使用されてもよい。
ここで図１Ｂを参照すると、一例示的実施形態における摂取可能デバイス１０の構成要素の分解図がそこに示されている。図１ＡおよびＩＢに示されるように、第１の壁部分１４ａ内に、プリント回路基板（ＰＣＢ）３０、バッテリ１８、感知サブユニット３２、４２、および通信サブユニット１２０が封入されている。摂取可能デバイス１０内の種々の構成要素は、図２Ａ−２Ｅを参照して説明される。
図２Ａは、摂取可能デバイス１０に使用され得る、電気構成要素の例示的実施形態のブロック図１００である。ブロック図１００に示されるように、摂取可能デバイス１０は、マイクロコントローラ１１０と、通信サブユニット１２０と、感知サブユニット１３０と、電力供給部１６０と、メモリサブユニット１４０とを含んでもよい。電子構成要素のうちの少なくともいくつかは、ＰＣＢ３０上に組み込まれてもよい。
いくつかの実施形態では、マイクロコントローラ１１０は、ファームウェアまたはソフトウェアを保持して実行し、摂取可能デバイス１０およびＰＣＢ３０上に組み込まれた他の周辺機器の全ての機能を調整するためのプログラミング、制御、ならびにメモリ回路を含む。例えば、マイクロコントローラ１１０は、ＳＴＭｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓＴＭからのＳＴＭ３２群のマイクロコントローラ等の３２ビットマイクロコントローラを使用して実装されてもよいが、任意の好適なマイクロコントローラが使用されてもよい。
図２Ａで提供されるマイクロコントローラ１１０は、汎用入力／出力（Ｉ／Ｏ）インターフェース１１２と、ＳＰＩまたは万能非同期受信機／伝送機（ＵＡＲＴ）インターフェース１１４と、アナログ／デジタル変換器（Ａ／Ｄ変換器）１１６とを含んでもよい。マイクロコントローラ１１０は、Ａ／Ｄ変換器１１６を周辺デバイスと見なしてもよい。
汎用Ｉ／Ｏインターフェース１１２は、固定数の汎用入力／出力ピン（ＧＰＩＯ）を含む。これらのＧＰＩＯは、例えば、単線インターフェース（ＳＷＩ）、２線インターフェース（例えば、集積回路間またはＩ２Ｃ）および／または直列周辺インターフェース（ＳＰＩ）等の種々の通信プロトコルを実装するための２本もしくは３本のピンの群に群化されてもよい。これらの通信プロトコルに委託されるＧＰＩＯの群は、マイクロコントローラ１１０を１つまたはそれを上回る周辺デバイスと接続するためのバスとしての機能を果たしてもよい。
上記に列挙される通信プロトコルのうちのいずれか、または任意の他の好適な通信プロトコルを使用して、マイクロコントローラ１１０は、該当する場合、いずれの周辺デバイスがバス上に存在するかを検出するために、ＧＰＩＯの具体的群と関連付けられるアドレスに一連の要求を送信してもよい。周辺デバイスのうちのいずれかがバス上に存在する場合、存在する周辺デバイスは、指定時間枠内で確認応答信号をマイクロコントローラ１１０に返す。応答が本指定時間枠内で受信されない場合、周辺デバイスは不在と見なされる。
Ａ／Ｄ変換器１１６は、感知サブユニット１３０内のセンサのうちのいずれかと結合されることができる。いくつかの実施形態では、摂取可能デバイス１０は、赤外光を受光する、および／または透過させることによって通信することができ、その場合、赤外線（ＩＲ）感受性フォトトランジスタおよびＡ／Ｄ変換器１１６に結合される抵抗器が、通信サブユニット１２０に含まれる。加えて、いくつかの実施形態では、摂取可能デバイス１０は、デバイスの外側に信号を伝達するように、マイクロコントローラ１１０に結合される赤外線（ＩＲ）発光ダイオード（ＬＥＤ）を含んでもよい。
いくつかの実施形態では、通信サブユニット１２０は、基地局（例えば、ドック上の赤外線伝送機および／または受信機）等の外部デバイスから動作命令を受信することができる。基地局は、最初に動作命令で摂取可能デバイス１０をプログラムする、および／またはリアルタイムで動作中に、もしくは摂取可能デバイス１０が身体から回収された後に摂取可能デバイス１０と通信するために使用されてもよい。いくつかの実施形態では、通信サブユニット１２０は、外部デバイスからいかなる動作命令も受信せず、代わりに、摂取可能デバイス１０は、生体内で自律的に動作する。
いくつかの実施形態では、通信サブユニット１２０は、赤外線エミッタおよび受信機等の光学エンコーダ２０を含むことができる。ＩＲエミッタおよび受信機は、変調された赤外光、すなわち、８５０ｎｍ〜９３０ｎｍの波長の段階範囲内の光を使用して、動作するように構成されることができる。さらに、ＩＲ受信機は、基地局におけるＩＲ伝送機からプログラミング命令を受信するために摂取可能デバイス１０に含まれてもよく、ＩＲ伝送機は、データを基地局におけるＩＲ受信機に伝送するために摂取可能デバイス１０に含まれてもよい。したがって、摂取可能デバイス１０と基地局との間の双方向ＩＲ通信が提供されることができる。他のタイプの光学エンコーダまたは通信サブユニットが、いくつかの実施形態で使用されることができ、例えば、いくつかの通信サブユニットは、光学信号ではなく（またはそれに加えて）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、高周波（ＲＦ）通信、近接場通信、および同等物を利用し得ることが理解されるであろう。
感知サブユニット１３０は、摂取可能デバイス１０が身体の内側で通過中である間に生体内情報を取得するように、種々のセンサを含むことができる。半径方向センサ３２および軸方向センサ４２等の種々のセンサは、摂取可能デバイス１０が身体内にあり得る場所を識別することに役立つように、摂取可能デバイス１０の異なる場所に提供されることができる。いくつかの実施形態では、センサ３２、４２によって提供されるデータは、摂取可能デバイス１０の動作をトリガするために使用されることができる。例えば、いくつかの実施形態では、摂取可能デバイス１０は、デバイスを囲繞する領域から、消化管からサンプルを採取することが可能なサンプリングチャンバを含むように適合されてもよく、センサ３２、４２によって提供されるデータは、サンプルを取得するようにデバイスをトリガしてもよい。各センサ３２、４２は、照明器３２ｉおよび４２ｉと、検出器３２ｄおよび４２ｄとを含むことができる。センサ３２、４２は、図３Ａ−８Ｃを参照してさらに説明される。別の実施例として、いくつかの実施形態では、摂取可能デバイス１０は、薬剤および治療薬を含む物質を送達するように適合されてもよく、センサ３２、４２によって提供されるデータは、物質を送達するようにデバイスをトリガしてもよい。
メモリサブユニット１４０は、フラッシュ記憶装置、ＥＥＰＲＯＭ、および同等物等のメモリ記憶構成要素１４２を提供されることができる。メモリサブユニット１４０は、基地局から受信される命令を記憶するために、ならびに感知サブユニット１３０によって収集される通過データおよびセンサデータ等の種々の他の動作データを記憶するために使用されることができる。いくつかの実施形態では、マイクロコントローラ１１０は、感知サブユニット１３０、通信サブユニット１２０、および電力供給部１６０等の摂取可能デバイス１０の他の構成要素を操作することを伴い得る、メモリサブユニット１４０に記憶された命令を実行するように動作することができる。
いくつかの実施形態では、電力供給部１６０は、リチウムポリマー、リチウム炭素、酸化銀、アルカリ、および同等物等の異なる化学組成物から形成される、１つまたはそれを上回るバッテリ１８を含むことができる。これは、摂取可能デバイス１０内の種々の構成要素の異なる所要電力に適応する際に役立ち得る。いくつかの実施形態では、電力供給部１６０は、電力を摂取可能デバイス１０内の種々の構成要素に供給するための酸化銀電池を含んでもよい。電力を電力供給部１６０に供給する電池は、１．５５Ｖで動作してもよい。酸化銀コイン電池バッテリが、摂取可能デバイス１０の動作に適する放電特性を有するため、例えば、ＲｅｎａｔａＴＭ製のもの等の酸化銀コイン電池型バッテリが使用されてもよい。いくつかの実施形態では、他のタイプの電池が使用されてもよい。
いくつかの実施形態では、電力供給部１６０が１つまたはそれを上回る電池を含むことが可能である。例えば、複数のコイン電池が、摂取可能デバイスの動作のためのより高い電圧を提供するために使用されてもよい。また、電力供給部１６０が１つまたはそれを上回る異なるタイプの電池を含むことも可能であり得る。
また、電力供給部１６０は、電力供給部１６０における一時的中断または変更が、摂取可能デバイス１０の全体的動作に影響を及ぼすことを防止するように、１つまたはそれを上回る電池群に分割されてもよい。例えば、例示的電力供給部１６０は、３つの電池を含むことができ、各電池は、１．５５ボルトを提供するように動作可能である。一例示的実施形態では、３つの電池が、全電圧として４．６５ボルトを提供するように動作可能な１つの電池群として提供されることができる。電圧調整器が、電池群によって提供される電圧を制御してもよい。電圧調整器は、全電圧を感知サブユニット１３０に提供するように動作しながら、３．３ボルト等の調整された電圧をマイクロコントローラ１１０に提供するように動作してもよい。別の例示的実施形態では、３つの電池は、第１の電池群が２つの電池を含み、第２の電池群が１つの電池を含む、２つの異なる電池群として提供されることができる。したがって、第１の電池群が、３．１ボルトを提供することができる一方で、第２の電池群は、１．５５ボルトを提供することができる。第１の電池群は、電圧変動を防止するように、３．１ボルトをマイクロコントローラ１１０に提供するように動作可能であり得る。次いで、第１の電池群および第２の電池群は、４．６５ボルトを感知サブユニット１３０に提供するように組み合わせられることができる。
電力供給部１６０は、いくつかの実施形態では、摂取可能デバイス１０のための「オン」／「オフ」機構として動作するための磁気スイッチ１６２を含んでもよい。強い磁場に暴露されたとき、磁気スイッチ１６２は、摂取可能デバイス１０が起動されない、オフ位置で維持されることができる。強い磁場は、摂取可能デバイス１０内の電流フローを効果的に停止し、開回路を発生させることができる。例えば、これは、摂取可能デバイス１０が患者に投与される前に、エネルギーを消費し、バッテリ１８を放電することを防止し得る。しかしながら、磁気スイッチ１６２がもはや強い磁場に暴露されなくなるとき、磁気スイッチ１６２は、摂取可能デバイス１０を起動するように、「オン」位置に切り替わってもよい。次いで、電流が、摂取可能デバイス１０内の電気経路（例えば、ＰＣＢ３０上の経路）を通って流動してもよい。
いくつかの実施形態では、ＭＥＤＥＲＴＭ ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓからのＭＫ２４リードセンサが、磁気スイッチ１６２として使用されてもよいが、任意の好適な磁気スイッチが使用されてもよい。例えば、いくつかの実施形態では、磁気スイッチ１６２は、磁気作動型通常閉単極単投（ＳＰＳＴ−ＮＣ）スイッチであってもよい。いくつかの実施形態で、ＭＥＭＳＣＡＰＴＭ製のもの等の微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）磁気スイッチが、磁気スイッチ１６２として使用されてもよい。いくつかの実施形態では、磁気スイッチ１６２は、ホール効果センサであってもよい。
いくつかの実施形態では、電力供給部１６０は、摂取可能デバイス１０の外部にある回路を再充電することによって充電されるように、摂取可能デバイス１０から除去されてもよい。いくつかの実施形態では、電力供給部１６０は、再充電回路がＰＣＢ３０上に含まれるときに、例えば、摂取可能デバイス１０が基地局に誘導結合され、無線で充電されることを可能にする回路を提供することによって、摂取可能デバイス１０内にある間に再充電されてもよい。
図２Ｂは、摂取可能デバイス１０の電気構成要素のうちのいくつかの例示的回路設計１０２である。回路設計１０２は、例示的にすぎず、他の構成および設計が同様に使用され得ることが理解されるであろう。図２Ｃは、感知サブユニット１３０の例示的回路設計１０４である。
上記のように、電子構成要素のうちのいくつかは、ＰＣＢ３０上に組み込まれてもよい。図２Ｄおよび２Ｅは、それぞれ、フレキシブルＰＣＢ３０の回路設計の上面図１０６ｔならびに底面図１０６ｂを図示する。
ＰＣＢ３０は、フレキシブルプリント回路から成ってもよい。フレキシブルプリント回路は、摂取可能デバイス１０の寸法制約へのより容易な共形化を可能にすることによって、摂取可能デバイス１０内の空間の利用を最大限にし得る。増大した可撓性は、ＰＣＢまたはＰＣＢのある部分のさらなる捻転、屈曲、および成形を可能にし、最終的に、振動もしくはねじり力に対してより堅調である、より小型の丸薬につながる。
本実施例におけるＰＣＢ３０は、通信サブユニット１２０と、マイクロコントローラ１１０と、感知サブユニット１３０と、以下で説明される他の周辺構成要素とを含む。ＰＣＢ３０上に位置する電子構成要素は、１つまたはそれを上回る電子信号経路、トレース、もしくはトラックを用いて、他の構成要素に電気的に結合される。
フレキシブルＰＣＢ３０は、織繊維ガラス布材料または任意の他の好適な材料等の可撓性プラスチック材料および剛性材料の組み合わせを使用して、加工されてもよい。したがって、結果として生じるフレキシブルＰＣＢ３０は、可撓性品質および剛性品質の両方を呈することができる。フレキシブルＰＣＢ３０の可撓性品質は、フレキシブルＰＣＢ３０上に位置する電子構成要素が、摂取可能デバイス１０の寸法制約に共形化することを可能にする。具体的には、概して、図１Ａに図示されるように、フレキシブルＰＣＢ３０は、第１の壁部分１４ａに挿入されることができる。同時に、フレキシブルＰＣＢ３０の剛性品質は、高いレベルの物理的応力の影響を受けやすくあり得る領域の補強を可能にする。例えば、いくつかの実施形態では、フレキシブルＰＣＢ３０を電力供給部１６０に接続するために使用される、２１８ｂ、２１８ｂ等の接触端子が、付加補強を有してもよい。
図２Ｄおよび２Ｅに図示されるように、フレキシブルＰＣＢ３０は、１つまたはそれを上回る別個であるが接続された区画を含む。例えば、フレキシブルＰＣＢ３０は、主要ＰＣＢ区画２０２と、より小さいＰＣＢ区画２０４ａおよび２０４ｂ等の１つまたはそれを上回るより小さいＰＣＢ区画２０４とを含んでもよい。より小さいＰＣＢ区画２０４は、主要ＰＣＢ区画２０２に直接または間接的に接続されることができる。主要ＰＣＢ区画２０２は、摂取可能デバイス１０の構造寸法に共形化するように、略円筒形状に丸められてもよい。
図１Ｂに示されるように、より小さいＰＣＢ区画２０４ａおよび２０４ｂは、１つまたはそれを上回る重複層に折り畳まれ、摂取可能デバイス１０の中へ嵌合されてもよい。いくつかの実施形態では、より小さいＰＣＢ区画２０４ａおよび２０４ｂは、バッテリ１８の周囲で層状であり得る。フレキシブルＰＣＢ３０は、異なる形状ならびにサイズ、および／または異なる数の区画等の異なる構成を有し得ることが理解されるであろう。
電子構成要素は、主要ＰＣＢ区画２０２またはより小さいＰＣＢ区画２０４ａおよび２０４ｂのうちのいずれか１つの上に位置することができる。例えば、図２Ｄおよび２Ｅに図示されるように、主要ＰＣＢ区画２０２は、マイクロコントローラ１１０と、磁気スイッチ１６２と、半径方向センサ３２とを含むことができる。より小さいＰＣＢ区画２０４ａは、光学エンコーダ２０と、軸方向センサ４２とを含むことができる。より小さいＰＣＢ区画２０４ａおよび２０４ｂはまた、バッテリ１８に係合するためのそれぞれの電力供給接触端子２１８ａおよび２１８ｂを含むこともできる。いくつかの実施形態では、フレキシブルＰＣＢ３０上のこれらの構成要素の他の配列が可能である。
再度、図１Ａを参照すると、第１の端部分１６ａは、概して、摂取可能デバイス１０の第１の壁部分１４ａにおいて構成要素を封入する。第１の端部分１６ａおよび第１の壁部分１４ａは、光学および電波半透明または透明材料で加工されてもよい。本タイプの材料は、センサ３２、４２によって等、光の透過および受光を可能にする。いくつかの実施形態では、第１の端部分１６ａおよび第１の壁部分１４ａは、プラスチックから加工されてもよい。
いくつかの実施形態では、感知サブユニット１３０は、感知サブユニット１３０の出力に起因する、いかなる内部反射も低減させるように、筐体１２に対して配向または提供されることができる。例えば、感知サブユニット１３０は、感知サブユニット１３０の出力が筐体１２に到達するときに、最小内部反射が筐体１２によって引き起こされるように、筐体１２の円周に対して、ある角度で配向されることができる。いくつかの実施形態では、遷移媒体および感知サブユニット１３０の屈折率が、筐体１２の屈折率に合致し、反射および散乱を低減させることができるように、ある油性物質等の遷移媒体が、感知サブユニット１３０と筐体１２との間に提供されることができる。いくつかの実施形態では、各センサの照明器および検出器（例えば、センサ３２の照明器３２ｉおよび検出器３２ｄ）は、デバイスの円周の周囲で物理的に分離されてもよい。例えば、図８Ａ−８Ｃ、１９、および２０で議論される実施形態では、照明器３２ｉおよび検出器３２ｄを分離することにより、内部反射をさらに低減させ得る。
いくつかの実施形態では、感知サブユニット１３０は、体内の摂取可能デバイス１０の場所を推定することに役立つように、摂取可能デバイス１０の異なる場所に軸方向感知サブユニット４２および半径方向感知サブユニット３２を含む。摂取可能デバイス１０、３００は、可変速度において体内で移動する。例えば、消化管内で、異なる管区画の変動サイズ、形状、および環境が、場所識別を困難にし得る。
ここで図３Ａおよび３Ｂを参照すると、例示的摂取可能デバイス３００の略図がそこに示されている。図３Ａおよび３Ｂは、概して、筐体１２のある構成要素に対するセンサ３３２、３４２の例示的構成を図示する。図３Ａは、摂取可能デバイス３００の断面図３００Ａであり、図３Ｂは、摂取可能デバイス３００の３次元側面図３００Ｂである。
軸方向感知サブユニット４２は、第１の端部分１６ａおよび第２の端部分１６ｂのうちの少なくとも１つの近位に位置する。図３Ａに示されるように、軸方向センサ３４２は、第１の端部分１６ａの近位に位置する。摂取可能デバイス３００の構造に応じて、軸方向センサ３４２は、代わりに第２の端部分１６ｂの近位に位置し得ることが理解されるであろう。半径方向感知サブユニット３２は、概して、半径方向壁１４の近位に位置する。例えば、図３Ａおよび３Ｂに示されるように、半径方向センサ３３２は、半径方向壁１４の一部の近位に位置する。
摂取可能デバイス３００の例示的通過が、図１０Ａ−１０Ｃに示されている。胃４５２、小腸４５４、次いで、大腸４５６を通した摂取可能デバイス３００の通過は、概して、それぞれ、４５０Ａ、４５０Ｂ、および４５０Ｃに示されている。摂取可能デバイス３００の移動は、実質的にその場所に応じて変動する。図１０Ａに示されるような胃４５２は、大型の開放海綿状器官であり、したがって、摂取可能デバイス３００は、比較的大きい可動域を有することができる。一方で、図１０Ｂに示されるような小腸４５４は、管様構造を有し、摂取可能デバイス３００は、概して、縦方向運動に限定される。胃４５２に類似する大腸４５６は、大型の開放構造であり、摂取可能デバイス３００は、小腸４５４を通したその通過と比較して、比較的大きい可動域を有することができる。軸方向感知サブユニット４２および半径方向感知サブユニット３２を提供することによって、異なる程度ならびにタイプの反射率データが、通過場所の形状および／またはサイズに応じて利用可能である。変動反射率データは、図１３Ａ、１３Ｂ、および１３Ｃでさらに説明される。
いくつかの実施形態では、各軸方向センサ３４２および各半径方向センサ３３２は、筐体１２の外部の環境に向かって照明を指向するための照明器と、照明に起因する環境からの反射率を検出するための検出器とを含むことができる。照明は、赤外光（ＩＲ）、可視スペクトル、および紫外線（ＵＶ）の範囲内の任意の電磁放射線を含むことができる。センサ３４２、３３２の例示的動作は、図７Ａ−７Ｃを参照して以下で説明される。
図７Ａ−７Ｃは、異なる環境内の軸方向センサ３４２および半径方向センサ３３２の動作を図示する。図７Ａ−７Ｃのそれぞれでは、センサ３３２および３４２の照明器ならびに検出器が、摂取可能デバイス３００のために示されている。軸方向センサ３４２は、軸方向照明を外部環境に透過させるための軸方向照明器３４２ｉと、外部環境（すなわち、摂取可能デバイス３００の外部）から軸方向反射率を検出するための軸方向検出器３４２ｄとを含む。軸方向反射率は、外部環境に応じて、異なる照明に起因し得る。
同様に、半径方向センサ３３２は、半径方向照明を外部環境に透過させるための半径方向照明器３３２ｉと、外部環境から半径方向反射率を検出するための半径方向検出器３３２ｄとを含む。軸方向反射率と同様に、半径方向反射率は、外部環境に応じて、異なる照明に起因し得る。例えば、いくつかの実施形態では、複数の半径方向照明があってもよく、検出される半径方向反射率は、外部環境から反射し、複数の方向に散乱する複数の半径方向照明に起因し得る。図７Ａ−７Ｃに示されるように、半径方向照明器３３２ｉの位置は、結果として生じる半径方向照明が、軸方向照明器３４２ｉによって生成される軸方向照明と異なる方向にあるようなものである。いくつかの実施形態では、半径方向照明は、軸方向照明と実質的に垂直である。
図７Ａは、不透明液体４１０を通した摂取可能デバイス３００の通過を図示する。不透明液体４１０は、ある条件下で消化管を通過する際に、大腸（例えば、図１０Ｃの大腸４５６）内の不透明流体が摂取可能デバイス３００に接触し得る方法と同様に、摂取可能デバイス３００の半径方向壁１４と接触している。したがって、半径方向照明器３３２ｉによって透過させられる半径方向照明は、半径方向検出器３３２ｄによってほぼ完全に内部反射されて検出され、比較的大きい反射率を検出させる。本実施例では、いかなる物質または組織も軸方向照明器３４２ｉの前に提供されないため、軸方向検出器３４２ｄは、いかなる反射率も検出しない。
図７Ｂは、組織４１２の付近の摂取可能デバイス３００の通過を図示する。半径方向照明器３３２ｉによって透過させられる半径方向照明は、半径方向照明が条件下で小腸（例えば、図１０Ｂの小腸４５４）または他の器官の組織と相互作用し得る方法と同様に、部分的に反射され（および組織４１２によって部分的に吸収され）、半径方向検出器３３２ｄによって検出される。図７Ａと同様に、いかなる物質または組織も軸方向検出器３４２ｄの範囲内で提供されないため、本実施例における軸方向検出器３４２ｄもまた、いかなる反射率も検出しない。組織４１２によって反射および吸収される照明の量は、照明の波長に依存し得る。例えば、赤色組織は、赤色スペクトル（すなわち、６２０ｎｍ〜７５０ｎｍ）内の波長を伴う照明をよく反射し、比較的高い反射率を摂取可能デバイス３００によって検出させ得る。対照的に、緑色スペクトル（４９５ｎｍ〜５７０ｎｍ）または青色スペクトル（４５０ｎｍ〜４９５ｎｍ）内の波長を伴う照明は、組織によって吸収され、比較的低い反射率を摂取可能デバイス３００によって検出させ得る。いくつかの実施形態では、消化管の異なる器官および部分が異なる反射性質を有することを考慮して、異なるそれぞれの波長を伴う複数の半径方向または軸方向照明が、消化管内の摂取可能デバイス３００の場所を識別することに役立つために使用されてもよい。
図７Ｃは、粒子状物質４１４を伴う透明液体を通した摂取可能デバイス３００の通過を図示する。本タイプの環境は、ある条件下で胃（例えば、図１０Ａの胃４５２）の中で見出される環境に類似し得る。示されるように、軸方向照明および半径方向照明は、それぞれの軸方向照明器３４２ｉおよび半径方向照明器３３２ｉの範囲内で粒子状物質４１４ａ−４１４ｄによって反射される。また、照明の一部が、粒子状物質４１４ｃから粒子状物質４１４ｂに等、１つの粒子状物質から別の粒子状物質に反射されることも可能である。軸方向検出器３４２ｄおよび半径方向検出器３３２ｄのそれぞれによって検出される反射率は、それぞれの軸方向照明器３４２ｉおよび半径方向照明器３３２ｉによって生成される照明に限定されなくてもよい。軸方向検出器３４２ｄが半径方向照明に起因する反射率を検出することが可能である。同様に、半径方向検出器３３２ｄが軸方向照明に起因する反射率を検出することが可能である。いくつかの実施形態では、軸方向センサ３４２および半径方向センサ３３２に、２つの異なる波長を伴う照明を使用させることによって、本影響を低減させることが可能である。例えば、半径方向センサ３３２が、赤色スペクトル内の波長を透過させて検出する照明器３３２ｉおよび検出器３３２ｄを有し、軸方向センサ３４２が、赤外線スペクトル内の波長を透過させて検出する照明器３４２ｉおよび検出器３４２ｄを有する場合、半径方向検出器３３２ｄに対する軸方向照明器３４２ｉの影響が低減させられる。
センサ３２、４２の種々の実施形態は、図４Ａ−８Ｃを参照して以下で説明される。
ここで図４Ａおよび４Ｂを参照すると、別の例示的摂取可能デバイス３０２の略図がそこに示されている。図４Ａは、摂取可能デバイス３０２の断面図３０２Ａであり、図４Ｂは、摂取可能デバイス３０２の３次元側面図３０２Ｂである。摂取可能デバイス３０２は、２つの軸方向センサ３４２および３４４を有する、軸方向感知サブユニット４２と、２つの半径方向センサ３３２および３３４を有する、半径方向感知サブユニット３２とを含む。
図３Ａおよび３Ｂを参照して説明されるように、軸方向センサ３４２または第１の軸方向センサは、第１の端部分１６ａの近位に位置する。軸方向センサ３４４または第２の軸方向センサは、第２の端部分１６ｂの近位に位置する。図４Ａおよび４Ｂに示されるように、第１の軸方向センサ３４２および第２の軸方向センサ３４４は、筐体１２に対して相互と実質的に反対に位置する。したがって、第１の軸方向センサ３４２によって生成される第１の軸方向照明は、第２の軸方向センサ３４４によって生成される第２の軸方向照明と実質的に反対の軸方向にあろう。
摂取可能デバイス３０２の半径方向センサ３３２または第１の半径方向センサが、半径方向壁１４の第１の壁部分の近位に位置する一方で、半径方向センサ３３４または第２の半径方向センサは、第２の壁部分の近位に位置する。図４Ａおよび４Ｂに示されるように、第１の壁部分は、半径方向壁１４の円周に沿って約１８０度だけ第２の壁部分から離間される。それぞれの第１の半径方向センサ３３２および第２の半径方向センサ３３４によって生成される、第１の半径方向照明および第２の半径方向照明は、異なる半径方向にある。結果として、第１の半径方向照明および第２の半径方向照明は、実質的に反対の方向に透過させられる。
概して、半径方向感知サブユニット３２が、２つまたはそれを上回る半径方向センサ３３２、３３４から成る、実施形態では、半径方向センサ３３２および３３４は、結果として生じる第１の半径方向照明ならびに第２の半径方向照明が、概して、相互と異なる半径方向にあるように、少なくとも６０度だけ半径方向壁１４の円周に沿って離間されることができる。また、半径方向センサ３３２と半径方向センサ３３４との間の分離は、内部反射を最小限にすることに役立ち得る。
より多くのセンサが摂取可能デバイス１０、３００、３０２内に提供されるとき、より多くの反射率データが利用可能となるであろう。図１０Ａ−１２Ｃを参照して説明されるように、反射率データは、摂取可能デバイス１０、３００、３０２の生体内場所が識別され得る、精度を増加させることができる。
ここで図５Ａ−５Ｂを参照すると、別の摂取可能デバイス３０４の略図がそこに示されている。図５Ａは、摂取可能デバイス３０４の断面図３０４Ａであり、図５Ｂは、摂取可能デバイス３０４の３次元側面図３０４Ｂである。摂取可能デバイス３００と同様に、摂取可能デバイス３０４は、１つの軸方向センサ３４２を有する、軸方向感知サブユニット４２を含む。しかしながら、摂取可能デバイス３００および３０２と異なり、摂取可能デバイス３０４の半径方向感知サブユニット３２は、４つの半径方向センサ３３２、３３４、３３６、および３３８を含む。
記述されるように、半径方向センサ３３２、３３４、３３６、および３３８は、概して、少なくとも６０度だけ半径方向壁１４の円周に沿って離間されるように提供される。摂取可能デバイス３０４では、半径方向センサ３３２、３３４、３３６、および３３８は、半径方向壁１４の円周に沿って相互から実質的に等距離に位置付けられてもよい。摂取可能デバイス３００と同様に、しかし摂取可能デバイス３０２と異なり、摂取可能デバイス３０４は、第１の端部分１６ａの付近に単一の軸方向センサ３４２を有することに留意されたい。いくつかの実施形態では、摂取可能デバイス（例えば、摂取可能デバイス３００、３０４）は、軸方向センサ３４２の場所と実質的に反対側で、第２の端部分１６ｂの近位に位置するサンプリングチャンバを有してもよい。本実施形態は、図１４Ａ、１４Ｂ、および２５に図示されている。いくつかの実施形態では、摂取可能デバイス（例えば、摂取可能デバイス７００、２５００）は、消化管に送達される物質を貯蔵するためのチャンバを有してもよい。これらの実施形態は、図１４Ａ−１４Ｂおよび図２５に図示されている。
ここで図６Ａおよび６Ｂを参照すると、別の例示的摂取可能デバイス３０６の略図がそこに示されている。図６Ａは、摂取可能デバイス３０６の断面図３０６Ａであり、図６Ｂは、摂取可能デバイス３０６の３次元側面図３０６Ｂである。摂取可能デバイス３０６は、図４Ａならびに４Ｂの摂取可能デバイス３０２に類似する、２つの軸方向センサ３４２および３４４を有する、軸方向感知サブユニット４２と、図５Ａならびに５Ｂの摂取可能デバイス３０４に類似する、４つの半径方向センサ３３２、３３４、３３６、および３３８を有する、半径方向感知サブユニット３２とを含む。
ここで図８Ａを参照すると、摂取可能デバイス３０８の別の例示的実施形態の断面図がそこに示されている。解説を容易にするために、摂取可能デバイス３０８の軸方向感知サブユニット４２は、図８Ａに示されていない。半径方向感知サブユニット３２は、３つの半径方向センサ３５２、３５４、および３５６を含む。摂取可能デバイス３０８では、それぞれの半径方向センサ３５２、３５４、および３５６のそれぞれの照明器ならびに検出器は、約６０度だけ相互から分離される。本構成を用いると、半径方向照明器３５２ｉ、３５４ｉ、および３５６ｉはそれぞれ、半径方向壁１４の円周に対して約１２０度のそれぞれの照明領域３６２ｉ、３６４ｉ、および３６６ｉを有する。同様に、半径方向検出器３５２ｄ、３５４ｄ、および３５６ｄはそれぞれ、半径方向壁１４の円周に対して約１２０度のそれぞれの検出領域３６２ｄ、３６４ｄ、および３６６ｄを有する。
半径方向センサ３５２、３５４、および３５６の間の分離は、内部反射を最小限にすることに役立ち得る。例えば、摂取可能デバイス３０８内の半径方向センサ３５２、３５４、および３５６が、約６０度だけ相互から分離されるとき、半径方向センサ３５２、３５４、および３５６は、摂取可能デバイス３０８の円周に沿って相互から略等距離にあり、また、最大距離において相互から分離される。結果として、筐体１２のインターフェースにおける内部反射が、最小限にされることができる。
図８Ｂおよび８Ｃは、異なる環境内の半径方向センサ３５２、３５４、および３５６の例示的動作を図示する。図８Ｂは、４０２Ａにおいて、小腸４５４を通過する摂取可能デバイス３０８を図示する。小腸４５４の管状構造により、小腸４５４の壁は、摂取可能デバイス３０８を密接に囲繞する。図８Ｃは、４０２Ｂにおいて、胃４５２等のより大きい空間を通過する摂取可能デバイス３０８を図示する。図８Ａに示される様式で、半径方向照明器３５２ｉ、３５４ｉ、および３５６ｉ、ならびに半径方向検出器３５２ｄ、３５４ｄ、および３５６ｄを物理的に分離することによって、より可変の反射率が、図８Ｂおよび８Ｃに示されるように検出されることができる。
本明細書に説明される摂取可能デバイス１０、３００、３０２、３０４、３０６、および３０８に関して、軸方向感知サブユニット４２は、１つまたはそれを上回る軸方向センサを含むことができる。軸方向センサのうちの少なくとも１つは、照明器として赤外線発光ダイオード（ＩＲ−ＬＥＤ）と、赤外線スペクトル内の照明に感受性がある検出器とを有してもよい。半径方向感知サブユニット３２はまた、１つまたはそれを上回る半径方向センサを含むこともできる。半径方向センサは、いくつかの実施形態では、照明器として、約５７１ｎｍの波長を有する光を発する、黄緑色ＬＥＤを含んでもよい。いくつかの実施形態では、半径方向センサは、約５１７ｎｍの波長を有する光を発する、緑色ＬＥＤと、約６３２ｎｍの波長を有する光を発する、赤色ＬＥＤとを備えてもよい。いくつかの実施形態では、半径方向センサは、複数の異なる波長において照明を発することが可能なＲＧＢ ＬＥＤパッケージを含んでもよい。
半径方向センサがＲＧＢ ＬＥＤパッケージを含むとき、摂取可能デバイス１０は、異なる波長を連続的に発することができる。ある組織および流体が、異なる照明の波長の異なる吸収率を有してもよい。ＲＧＢ ＬＥＤの使用により、より広い範囲の反射率データが収集および分析されることができる。
例えば、ＲＧＢ ＬＥＤパッケージは、約６３２ｎｍにおける波長を伴う赤色照明を透過させ、赤色照明に起因する反射率を検出することができる。次いで、ＲＧＢ ＬＥＤパッケージは、約５１８ｎｍにおける波長を伴う緑色照明を透過させ、緑色照明に起因する反射率を検出することができる。次いで、ＲＧＢ ＬＥＤパッケージは、約４６５ｎｍにおける波長を伴う青色照明を透過させ、青色照明に起因する反射率を検出することができる。種々の周波数においてＲＧＢ ＬＥＤパッケージによって収集される反射率データに基づいて、摂取可能デバイス１０の対応する場所を判定するために、マイクロコントローラ１１０および／または外部処理モジュールは、各反射率データ系列を相互と比較することができる。特定の波長における反射率データ系列のある１つまたはそれを上回る部分は、考慮されなくてもよい可能性があり得る。異なる波長からの反射率データを比較することによってデバイスの場所を判定する実施形態が、図１９−２４に図示されている。
異なるタイプの照明のそれぞれからの検出された反射率は、マイクロコントローラ１１０による以降の処理のために、メモリサブユニット１４０に記憶されることができる。加えて、いくつかの実施形態では、本処理は、外部処理モジュールによって行われてもよい。
いくつかの実施形態では、軸方向センサおよび半径方向センサは、平行光源を含んでもよい。平行光源は、形状が円形である生体構造等のある外部環境からの反射率を最大限にするために、反射光を配向することができる。例えば、照明は、ＬＥＤビニングまたは補足レンズを使用して提供され得る平行光源によって、もしくは平行および非平行光源の組み合わせによって提供されてもよい。
いくつかの実施形態では、本明細書に説明される種々の摂取可能デバイス１０、３００、３０２、３０４、および３０６の感知サブユニット１３０が反射率データを収集した後、通信サブユニット１２０は、検出された半径方向および軸方向反射率データを外部処理モジュールに伝送してもよい。いくつかの実施形態では、デバイス処理モジュール（図示せず）が、摂取可能デバイス１０、３００、３０２、３０４、および３０６内に提供され、反射率データが、処理のためにデバイス処理モジュールに提供されることができる。次いで、処理モジュールは、有無にかかわらず、本明細書に説明される方法に従って、それぞれの摂取可能デバイス１０、３００、３０２、３０４、および３０６の場所を識別することができる。いくつかの実施形態では、マイクロコントローラ１１０は、処理モジュールとして機能してもよい。
処理モジュールは、記述されるように、ＰＣＢ３０上に提供されるマイクロコントローラ１１０、または外部処理モジュールであってもよい。検出されたデータが分析のために外部処理モジュールに提供されるものであるとき、通信サブユニット１２０は、検出されたデータをメモリサブユニット１４０に記憶し、以降で（例えば、摂取可能デバイス１０、３００、３０２、３０４、および３０６が身体から退出した後に）検出されたデータを外部処理モジュールに提供してもよく、または通信サブユニット１２０は、高周波（ＲＦ）伝送機等の無線通信構成要素を使用して、リアルタイムで検出されたデータを提供してもよい。しかしながら、デバイスの場所を判定するために使用される処理の一部または全ては、デバイス内のマイクロコントローラ１１０によって行われ得ることに留意されたい。
説明されるように、感知サブユニット１３０によって収集される反射率データは、摂取可能デバイス１０の生体内場所を推定するために使用されることができる。図９−１２Ｃを参照して説明されるように、軸方向反射率データおよび半径方向反射率データは、異なる器官および／または通過点を識別するために使用されてもよい。例えば、軸方向反射率および半径方向反射率のレベルは、外部環境のタイプを示すことができる。
また、異なる材料は、異なる屈折率等を有することができ、結果として生じる光吸収特性は、変動し得る。例えば、流体は、組織より比較的低い屈折率を有する傾向がある。器官のタイプに応じて、異なる材料が存在し得る。例えば、胃では、いくらかの液体および食物粒子が存在し得る。一方で、小腸では、限定された液体があるが、気泡またはガスがあり得る。反射率データに基づいて、処理モジュールは、反射率データが検出された環境のある特性を判定することができる。
ここでは、摂取可能デバイス１０、３００、３０２、３０４、３０６、および３０８、または本明細書に説明されるその別の実施形態の例示的動作方法５００のフローチャートである、図９Ａを参照する。摂取可能デバイス１０、３００、３０２、３０４、３０６、および３０８の動作を図示するために、図１０Ａ−１２Ｃも参照する。
ステップ５１０では、１０、３００、３０２、３０４、３０６、および３０８等の本明細書に説明される摂取可能デバイスのうちのいずれかが、提供されることができる。記述されるように、感知サブユニット１３０は、照明を透過させ、外部環境との照明による相互作用に起因する反射率データを収集することができる。
摂取可能デバイス１０、３００、３０２、３０４、３０６、および３０８は、個人によって摂取されることができ、次いで、個人の身体を通過することができる。ＧＩ管の一部内の摂取可能デバイス３００、３０２、３０４、および３０６のそれぞれの例示的通過が、図１０Ａ−１２Ｃに示されている。
ステップ５２０では、感知サブユニット１３０は、摂取可能デバイス１０、３００、３０２、３０４、３０６、および３０８が身体を通過するにつれて、反射率データ系列を収集するように操作される。
反射率データ系列は、軸方向反射率データ系列と、半径方向反射率データ系列とを含むことができる。軸方向反射率データ系列および半径方向反射率データ系列はそれぞれ、通過の少なくとも一部の間に感知サブユニット１３０によって検出される、それぞれの軸方向反射率および半径方向反射率を示す、１つまたはそれを上回る反射率値を含むことができる。処理モジュールは、いくつかの実施形態では、リアルタイムで反射率データ系列を受信し、リアルタイムで生体内場所を識別するように動作してもよいため、処理モジュールは、反射率データ系列の一部のみにアクセスできるであろう。いくつかの実施形態では、処理モジュールは、摂取可能デバイス１０、３００、３０２、３０４、３０６、および３０８が身体から退出した後に、反射率データを受信してもよいため、完全な反射率データ系列が処理モジュールに利用可能である。
図１０Ａ−１０Ｃは、概して、胃４５２、小腸４５４、次いで、大腸４５６を通した摂取可能デバイス３００の通過を図示する。
胃４５２は、４５０Ａで示されるように、比較的広い空間である。したがって、摂取可能デバイス３００は、全ての軸に沿って移動することができる。摂取可能デバイス３００の運動は、反射率データ系列に高い偏差を引き起こし得る。また、胃４５２の内容物は、個人が絶食していない、または摂取可能デバイス３００を摂取することに十分先立って絶食していない場合に、比較的透明な液体を含むが、粒子状物質も含んでもよい。したがって、ある反射率データが、粒子状物質の存在によって引き起こされ得る。
図１０Ａの実施例では、摂取可能デバイス３００は、胃４５２を通過するにつれて数回、回転させられる。摂取可能デバイス３００の経路および配向は、実施例にすぎず、他の経路および配向が可能であることが理解されるであろう。位置「Ｉ」では、軸方向センサ３４２および半径方向センサ３３２が両方とも、胃４５２の壁に対面しているが、異なる距離にある。軸方向センサ３４２および半径方向センサ３３２によって検出される、結果として生じる反射率は、異なる距離によって引き起こされる、異なる吸収量により、おそらく変動するであろう。軸方向反射率および半径方向反射率は、おそらく、胃４５２の壁ならびに胃４５２内の粒子状物質４１４との相互作用に起因するであろう。軸方向センサ３４２はまた、半径方向センサ３３２によって生成される、照明に起因する反射率を検出する可能性が高く、その逆も同様である。軸方向および半径方向反射率値は、胃４５２内に存在し得る内容物とともに変動し得る。個人が十分に絶食した場合、胃４５２の中により少ない量の粒子状物質４１４があり得るため、結果として生じる反射率値は、比較的低くあり得る。
位置「ＩＩ」では、軸方向センサ３４２は、位置「Ｉ」より近接近して胃４５２の壁に対面する。軸方向センサ３４２は、胃の壁への近接近性により、胃４５２の壁から高い反射率値を検出するであろう。半径方向センサ３３２は、胃４５２の壁に直接対面しない。しかしながら、半径方向センサ３３２が胃４５２の内容物に暴露されるため、半径方向センサ３３２は、胃４５２内の任意の粒子状物質４１４の存在に起因する反射率を検出するであろう。
位置「ＩＩＩ」で軸方向センサ３４２および半径方向センサ３３２によって検出される軸方向ならびに半径方向反射率は、位置「Ｉ」で検出される反射率に類似する。値は、胃４５２の内容物による異なる吸収量により、変動し得る。
しかしながら、位置「ＩＶ」では、摂取可能デバイス３００は、胃４５２と比較してさらに狭い構造である、幽門を通過し始める。図１０Ａに示されるように、軸方向センサ３４２は、小腸４５４に向かって対面し、したがって、小腸４５４の中に存在し得る内容物に起因する反射率を検出し続けるであろう。しかしながら、半径方向センサ３３２は、幽門壁と密接に接触しており、幽門壁の照明に起因する高い反射率値を検出するであろう。幽門壁と半径方向センサ３３２との間の密接な接触により、軸方向センサ３４２は、存在する場合、半径方向センサ３３２によって透過させられる照明に起因する非常に少ない反射率を検出するであろう。
図１０Ｂは、小腸４５４を通した摂取可能デバイス３００の通過を図示する。記述されるように、小腸４５４は、管状構造を有し、したがって、摂取可能デバイス３００は、その縦軸に沿った縦方向および回転運動に制約される。また、小腸４５４は、概して、限定された液体を含むが、湿潤粘液層および気泡またはガスを含んでもよい。
位置「Ｖ」ならびに「ＶＩ」で可能デバイス３００によって検出される軸方向反射率および半径方向反射率は、位置「ＩＶ」で検出される反射率に類似する。軸方向センサ３４２は、小腸４５４の一方の端部に対面し、存在する場合、粒子状物質４１４、または小腸４５４の屈曲に起因する反射率を検出するであろう。しかしながら、半径方向センサ３３２は、小腸４５４の壁と密接に接触しており、小腸４５４の壁の照明に起因する高い反射率値を検出するであろう。小腸４５４の壁と半径方向センサ３３２との間の密接な接触により、軸方向センサ３４２は、存在する場合、半径方向センサ３３２によって透過させられる照明に起因する非常に少ない反射率を検出するであろう。
摂取可能デバイス３００が小腸４５４を通過した後、摂取可能デバイス３００は、大腸４５６に進入する。概して、大腸４５６は、糞便物質の存在により、不透明な褐色の内容物によって特徴付けられる。不透明な内容物は、液体および／または固体を含み得る。生成されている照明のタイプに応じて、位置「ＶＩＩ」、「ＶＩＩＩ」、および「ＩＸ」で検出される反射率は、変動するであろう。例えば、位置「ＶＩＩ」、「ＶＩＩＩ」、および「ＩＸ」で検出される反射率は、（半径方向センサ３３２に関して図７Ａに示されるように）照明が可視スペクトル内であるときに、大部分が内部反射率であり得る可能性がある。照明がＩＲ照明または緑色照明であるとき、位置「ＶＩＩ」、「ＶＩＩＩ」、および「ＩＸ」で検出される反射率は、内容物の褐色により、極めて高い値と関連付けられ得る。
胃４５２、小腸４５４、次いで、大腸４５６を通した摂取可能デバイス３０２の通過は、図１１Ａ−１１Ｃを参照して説明される。図４Ａおよび４Ｂに図示されるように、摂取可能デバイス３０２は、２つの半径方向センサ３３２および３３４と、２つの軸方向センサ３４２および３４４とを含む。したがって、付加的な反射率値が検出されることができる。
第１に図１１Ａを参照すると、位置「Ｉ」で摂取可能デバイス３０２内のセンサ３３２、３３４、３４２、および３４４によって検出される反射率値は、摂取可能デバイス３００内のセンサ３３２および３４２によって検出される反射率値に類似する。軸方向センサ３４２、３４４および半径方向センサ３３２、３３４は、概して、存在する場合、胃４５２内の内容物に暴露される。
位置「ＩＩ」では、第１の軸方向センサ３４２は、第２の軸方向センサ３４４によって検出される第２の軸方向反射率と異なる第１の軸方向反射率を検出する。第１の軸方向センサ３４２が、胃４５２の壁に近接近している一方で、第２の軸方向センサ３４４は、胃４５２の壁からより遠くにある。したがって、第１の軸方向センサ３４２は、胃の壁への近接性により、高い反射率値を検出するであろうが、第２の軸方向センサ３４４は、胃４５２の中に存在する内容物のタイプのみに応じて、反射率値を検出するであろう。広く変動する第１の軸方向反射率および第２の軸方向反射率の比較に基づいて、処理モジュールは、摂取可能デバイス３０２が小腸４５４に到達していないと判定することができる。
位置「ＩＩＩ」では、第２の半径方向センサ３３４は、胃４５２の壁へのその近接性により、高い反射率値を検出するであろう。しかしながら、第１の半径方向センサ３３２は、図１０Ａを参照して説明されるように、粒子状物質４１４の量とともに変動する反射率値を検出する。再度、処理モジュールは、摂取可能デバイス３０４が小腸４５４に到達していないと判定することができる。
摂取可能デバイス３０２が幽門の中へ移動すると、第１および第２の半径方向センサ３３２ならびに３３４は、幽門壁との密接な接触により、高い反射率値を検出し始める。処理モジュールは、半径方向反射率値から、遷移が起こり得ると判定することができる。第１の軸方向センサ３４２および第２の軸方向センサ３４４によって検出される反射率値は、それらの配向により、それぞれ、小腸４５４ならびに胃４５２の内容物に依存し続けるであろう。
図１１Ｂは、小腸４５４を通した摂取可能デバイス３０２の通過を図示する。半径方向センサ３３２および３３４が小腸４５４の壁に近接近しているため、摂取可能デバイス３０２によって検出される半径方向反射率値は、概して、図１０Ｂの摂取可能デバイス３００によって検出される半径方向反射率値に類似するであろう。軸方向センサ３４２および３４４によって検出される軸方向反射率値は、再度、小腸４５４の中に存在し得る内容物に応じて変動し得る。
記述されるように、大腸４５６は、不透明な褐色の内容物によって特徴付けられる。したがって、その実施例が図１１Ｃに示される、摂取可能デバイス３０２が大腸４５６を通過するにつれて、位置「ＶＩＩ」、「ＶＩＩＩ」、および「ＩＸ」で検出される反射率は、照明が可視スペクトル内であるときに、大部分が内部反射率であってもよく、照明が褐色によりＩＲ照明または緑色照明であるときに、高い反射率値を含んでもよい。
ＧＩ管を通した別の例示的通過が、ここで図１２Ａ−１２Ｃを参照して摂取可能デバイス３０４について説明される。摂取可能デバイス３０４は、（図５Ａおよび５Ｂに示されるような）４つの半径方向センサ３３２、３３４、３３６、および３３８と、軸方向センサ３４２とを含む。
図１２Ａ−１２Ｃに示される実施例で検出される軸方向反射率値は、概して、図１０Ａ−１０Ｃに示される実施例で検出される軸方向反射率値に類似する。したがって、軸方向反射率値は、図１２Ａ−１２Ｃを参照して再度説明されないであろう。ＧＩ管内のある場所では、軸方向センサ３４２は、半径方向センサ３３２、３３４、３３６、および３３８のうちの１つから生成される、照明に起因するより多くの量の反射率を検出し得る可能性がある。
図１２Ａでは、位置「Ｉ」ならびに「ＩＩ」で半径方向センサ３３２、３３４、３３６、および３３８によって検出される半径方向反射率値は、概して、それぞれ、図１０Ａならびに１１Ａの摂取可能デバイス３００および３０２によって検出される半径方向反射率値に類似するであろう。半径方向センサ３３６および３３８によって検出される半径方向反射率値は、胃４５２の幅に応じて変動するであろう。位置「ＩＩＩ」では、半径方向センサ３３６および３３８によって検出される半径方向反射率値は、半径方向センサ３３２によって検出される半径方向反射率に類似するであろう。位置「Ｉ」、「ＩＩ」、および「ＩＩＩ」で収集される半径方向反射率値から、種々の半径方向センサ３３２、３３４、３３６、および３３８からの半径方向反射率データが、おそらく、胃４５２の内容物ならびにそれらの変化する配向へのそれらの依存性に応じて、一貫性のない値であるため、したがって、処理モジュールは、摂取可能デバイス３０４が小腸４５４に進入していないと判定することができる。
図１０Ａならびに１１Ａに示される摂取可能デバイス３００および３０２の通過のように、位置「ＩＶ」で収集される半径方向反射率値はまた、幽門通過が起こっていることも示すであろう。図１２に示される実施例では、４つの異なる半径方向センサ３３２、３３４、３３６、および３３８が摂取可能デバイス３０４の中にあるため、より多くの量の反射率値が提供され、したがって、処理モジュールは、小腸４５４への通過が起こっているとより容易に判定することができる。同様に、図１２Ｂの小腸４５４を通した摂取可能デバイス３０４の通過は、図１０Ｂおよび１１Ｂの感知サブユニット１３０の構成として、類似する半径方向反射率値を生成する。しかしながら、記述されるように、摂取可能デバイス３０４は、より多くの量の反射率値、したがって、より確実な場所検出を提供する。
最終的に、記述されるように、大腸４５６を通した摂取可能デバイス３０４の通過は、照明が可視スペクトル内であるときに、大腸４５６の中の大部分が不透明な内容物の存在により、大部分が内部反射率をもたらし得、照明が褐色によりＩＲ照明または緑色照明であるときに、高い反射率値をもたらし得る。
いくつかの実施形態では、感知サブユニット１３０は、温度センサを含むことができる。温度センサは、摂取可能デバイス１０が身体を通過するにつれて、温度データ系列を収集するように動作することができる。温度センサは、センサ３２、４２が動作中である間に動作してもよく、またはマイクロコントローラ１１０によって、もしくは通信サブユニット１２０を介して外部デバイス（例えば、基地局）によって提供されるトリガに応答して、動作してもよい。いくつかの実施形態では、温度は、摂取可能デバイスが消化管に進入した、またはそこから退出したときを判定するために使用されてもよい。例えば、身体の外部の環境から胃に進入すると、摂取可能デバイス１０によって測定される温度は、体温に近い値を反映し得る。同様に、自然に身体から退出すると、摂取可能デバイス１０によって測定される温度は、周囲室温に変化し得る。
温度値は、いくつかの実施形態では、摂取可能デバイス１０の生体内場所を判定する際に使用されてもよい。胃４５２の中の温度値は、摂取され得た液体および／または食物により変動し得る。例えば、温度値の大きな低下は、概して、摂取可能デバイス１０が依然として胃４５２の内側にあることを示すことができる。
再度、図９Ａを参照すると、ステップ５３０では、処理モジュールが、感知サブユニット１３０によって収集される反射率データ系列を使用して、摂取可能デバイス１０の外部の環境の質を判定することができる。反射率データ系列は、軸方向反射率値を含む軸方向反射率データ系列と、半径方向反射率値を含む半径方向反射率データ系列とを含むであろう。例示的反射率データ系列が、図１３Ａ−１３Ｃを参照して説明される。
ＧＩ管の異なる区画は、概して、異なる特性と関連付けられる。環境が、存在する場合もあり、そうではない場合もある、粒子状物質４１４とともに変動するため、胃４５２内の環境の質は、概して、一貫性がない。胃４５２の中の広い空間はまた、粒子状物質４１４および摂取可能デバイス１０による持続性運動を可能にし、これは、胃４５２の環境の変動性をさらに増加させる。一方で、小腸４５４は、より狭い空間であり、典型的には、一貫した内容物タイプを含む。したがって、小腸４５４は、比較的均質な質と関連付けられることができる。胃４５２に類似する大腸４５６は、小腸４５４より広い空間であり、したがって、その内容物および摂取可能デバイス１０による、より可変の運動を可能にする。
図１３Ａは、対象のＧＩ管を通した通過中に図３Ａの摂取可能デバイス３００によって収集された反射率データ系列を図示する、プロット６００Ａである。プロット６００Ａのｙ軸は、反射率値を表す未加工ＡＤＣ値として提供され、プロット６００Ａのｘ軸は、期間（時間）に関して提供される。プロット６００Ａは、半径方向センサ３３２によって収集される半径方向反射率データ系列６０２Ａ、および軸方向センサ３４２によって収集される軸方向反射率データ系列６０４Ａを示す。
０〜３時間の間に、または通過周期６１０Ａ中に、半径方向反射率データ系列６０２Ａは、特に根本的である。図１０Ａを参照して説明されるように、胃４５２が、摂取可能デバイス３００が移動するための広い空間を提供し、したがって、結果として生じる反射率データ系列が大きく変動させられる可能性が高いため、摂取可能デバイス３００は、おそらく、通過周期６１０Ａ中に胃４５２を通過している。
約３時間で、または通過点６２０Ａで、反射率データ系列は、値が減少する。３時間〜約７時間の間に、または通過周期６１２Ａ中に、反射率データ系列は、比較的安定しているように見える。通過点６２０Ａにおける反射率値の減少があり、通過点６２２Ａまでのその後の比較的一貫した反射率値は、概して、小腸４５４内の通過を示す。
健康な成人の小腸４５４を通した通過時間は、長さが約４時間である。また、図１０Ｂを参照して説明されるように、小腸４５４まで幽門を通過するにつれて摂取可能デバイス３００によって収集される反射率データ系列は、安定性が増加する。具体的には、半径方向反射率データ系列６０２Ａは、小腸４５４の壁への近接近性により、摂取可能デバイス３００が小腸４５４を通過するにつれて、一貫して高い反射率値を含む可能性が高い。
通過点６２２Ａは、摂取可能デバイス３００がＧＩ管に進入してから約７時間後にある。プロット６００Ａに示されるように、大幅な急上昇が通過点６２２Ａで起こり、反射率データ系列は、その後、通過周期６１４Ａ中に、ほぼ増加した値において継続する。大腸４５６を通した摂取可能デバイス３００の通過中に、図１０Ｃを参照して説明されるように、軸方向センサ３４２および半径方向センサ３３２は、照明が可視範囲内であるときに、大部分が不透明な褐色の内容物である大腸４５６の内容物により、大部分が内部反射率を検出し得る。したがって、通過点６２２Ａは、おそらく、大腸４５６の中への通過を示す。
図１３Ｂは、対象のＧＩ管を通した別の通過中に図３Ａの摂取可能デバイス３００によって収集された反射率データ系列を図示する、別のプロット６００Ｂである。プロット６００Ｂは、半径方向センサ３３２によって収集された半径方向反射率データ系列６０２Ｂと、軸方向センサ３４２によって収集された軸方向反射率データ系列６０４Ｂとを示す。
プロット６００Ａに示される反射率データ系列と同様に、プロット６００Ｂは、胃４５２と小腸４５４との間の通過点６２０Ｂと、小腸４５４と大腸４５６との間の通過点６２２Ｂとを図示する。小腸４５４を通した通過周期６１２Ｂは、健康な成人にとって典型的である、約４時間である。しかしながら、胃４５２を通した通過周期６１０Ｂは、通過周期６１０Ａより実質的に長い。通過周期６１０Ａおよび６１０Ｂの間の変動は、限定されないが、デバイス３００を摂取する前に個人が十分に絶食したかどうか、および他の起こり得る事象等の種々の要因の結果であり得る。
図１３Ｃは、対象のＧＩ管を通した別の通過中に図３Ａの摂取可能デバイス３００によって収集された反射率データ系列を図示する、別のプロット６００Ｃを示す。プロット６００Ｃは、半径方向センサ３３２によって収集された半径方向反射率データ系列６０２Ｃと、軸方向センサ３４２によって収集された軸方向反射率データ系列６０４Ｃとを示す。プロット６００Ａおよび６００Ｂと異なり、プロット６００Ｃはまた、温度データ系列６０６も含む。
約２．５時間で（通過点６２０Ｃで）示されるように、温度データ系列６０６における温度は、わずかに上昇し、通過周期６１２Ｃおよび６１４Ｃの大部分にわたって上昇した温度で維持される。通過点６２０Ｃにおける温度の上昇は、胃４５２から小腸４５４までの通過を示すことができる。
例示的プロット６００Ａ−６００Ｃに示される反射率データ系列は、未加工ＡＤＣ値として提供される。図６Ａ−６Ｃに図示されるように、処理モジュールが、概して、未加工ＡＤＣ値に基づいてＧＩ管内の通過点６２０、６２２を識別することが可能である。処理モジュールは、いくつかの実施形態では、摂取可能デバイス１０の生体内場所を推定するために、摂取可能デバイス１０の外部環境の質を判定するときに、未加工ＡＤＣ値を分析してもよい。摂取可能デバイス１０の外部の環境の質を判定する例示的方法５５０が、図９Ｂを参照して説明される。
図９Ｂを含む、本開示のフローチャートのステップおよび説明は、例証的にすぎないことが理解されるであろう。図９Ｂを含む、フローチャートのステップおよび説明のうちのいずれかが、修正され、省略され、再配列され、代替的順序で、または並行して行われてもよく、ステップのうちの２つまたはそれを上回るものが、組み合わせられてもよく、もしくは本開示の範囲から逸脱することなく、任意の付加的ステップが追加されてもよい。例えば、いくつかの実施形態では、摂取可能デバイスは、全体的計算時間を短縮するように、標準偏差および平均値を同時に計算してもよい。さらに、図９Ｂのステップおよび説明は、本願に説明される任意の他のシステム、デバイス、または方法と組み合わせられ得、本願で議論される摂取可能デバイスもしくはシステムのうちのいずれかは、図９Ｂのステップのうちの１つまたはそれを上回るものを行うために使用され得ることに留意されたい。
摂取可能デバイス１０の生体内場所を推定するために、処理モジュールは、ステップ５６０において、軸方向反射率データ系列６０４および半径方向反射率データ系列６０２のそれぞれの標準偏差を判定することができる。
典型的には、胃４５２の変動する環境により、軸方向および半径方向標準偏差値は、比較的高い。軸方向および半径方向標準偏差値は、小腸４５４のより均質な環境の結果として、摂取可能デバイス１０が幽門を通って小腸４５４の中へ通過するにつれて減少する。胃４５２と小腸４５４との間の通過点６２０を識別するために、処理モジュールは、軸方向標準偏差値および半径方向標準偏差値がそれぞれ偏差閾値を満たすかどうかを判定することができる。軸方向および半径方向標準偏差値はそれぞれ、軸方向および半径方向標準偏差値がそれぞれ偏差閾値と等しいまたはそれ未満であるときに、偏差閾値を満たしてもよい。
偏差閾値は、軸方向反射率データ系列および半径方向反射率データ系列の異なる値、または軸方向および半径方向反射率データ系列の同一の値を含むことができる。偏差閾値は、データ系列のそれぞれの部分の標準偏差が小腸４５４の環境を表すレベルに達したことを示すために使用され得る、値である。偏差閾値は、摂取可能デバイス１０が最初に起動されるときに、個人のある特性または要件に対処するため等の種々の要因に応じて変動させられてもよい。偏差閾値は、事前に定義されてもよく、および／または定義された時間周期にわたって感知サブユニット１３０によって収集される反射率データに基づいて、使用中に変動させられてもよい。
いくつかの実施形態では、偏差閾値は、反射率データの一部に基づいて、使用中に調節されてもよい。例えば、平均が、事前に定義された時間周期中に収集される反射率データについて判定されることができる。判定された平均が、反射率データ値が、概して、期待されるよりも低いことを示すとき、処理モジュールは、より低い反射率データ値に適応するように、それに応じて偏差閾値を減少させてもよい。同様に、判定された平均が、反射率データ値が、概して、期待されるよりも高いことを示すとき、処理モジュールは、より高い反射率データ値に適応するように、それに応じて偏差閾値を増加させてもよい。
処理モジュールが、ステップ５６２において、軸方向標準偏差値および半径方向標準偏差値が両方とも偏差閾値を満たすと判定するとき、処理モジュールは、（ステップ５８２において）摂取可能デバイス１０の外部環境の質が均質であり、したがって、摂取可能デバイス１０が、おそらく、小腸４５４の中に到達したことを示してもよい。そうでなければ、処理モジュールは、（５８０において）摂取可能デバイス１０が均質環境内にある可能性が低いことを示してもよい。いくつかの実施形態では、処理モジュールは、ステップ５６４において、ステップ５６２における判定をさらに検証し、ステップ５６６において、ステップ５６２における判定をさらに検証するように外部環境の質を判定することに先立って、反射率データ系列の一部の平均値を生成してもよい。
いくつかの実施形態では、軸方向標準偏差値と半径方向標準偏差値との間の比較が行われてもよい。比較を促進するために、処理モジュールは、対応する反射率データ値の平均を使用して、軸方向標準偏差値および半径方向標準偏差値を調節してもよい。
軸方向および半径方向標準偏差値が偏差閾値を満たすと判定することは、おそらく、（ステップ５８２において）小腸４５４の中への遷移を示すが、摂取可能デバイス１０の場所の精度が有意となり得る用途も存在し得る。例えば、摂取可能デバイス１０が、特に小腸４５４からサンプルを収集するように動作するとき、摂取可能デバイス１０は、任意のサンプル収集に先立って、具体的には、サンプルを受容するために摂取可能デバイス１０内に限定された空間があるため、小腸４５４内にあるはずである。
生体内場所を検証するために、処理モジュールは、軸方向反射率データ系列の一部を半径方向反射率データ系列の一部と比較することができる。例えば、ステップ５６６では、平均値が、軸方向平均を取得するように軸方向反射率データ系列の一部について生成されることができ、別の平均値が、半径方向平均を取得するように半径方向反射率データ系列について生成されることができる。少なくとも図１０Ｂおよび１３Ａを参照して説明されるように、軸方向反射率値と比較して、半径方向反射率値は、概して、より多くの光吸収により、摂取可能デバイスが小腸４５４を通過するにつれて有意に減少する。したがって、半径方向平均は、摂取可能デバイス１０が小腸４５４内にあるときに、軸方向平均未満であるはずである。いくつかの実施形態では、処理モジュールは、ステップ５６８において、半径方向平均が最小差値だけ軸方向平均未満であると判定されるときに、（ステップ５８２において）外部環境の質が均質であることを示し得る。そうでなければ、処理モジュールは、（５８０において）摂取可能デバイス１０が均質環境内にある可能性が低いことを示し得る。
偏差閾値と同様に、最小差値は、摂取可能デバイス１０が最初に起動されるときに、個人のある特性または要件に対処するため等の種々の要因のために変動させられてもよい。最小差値は、事前に定義されてもよく、および／または通過中に収集されるデータに基づいて、使用中に変動させられてもよい。
いくつかの実施形態では、処理モジュールは、収集された反射率データの合計、および／または軸方向反射率データ系列ならびに／もしくは半径方向反射率データ系列の合計の絶対値に基づいて、最小差値を変動させてもよい。
比較のために選択される反射率値の一部もまた、変動し得る。いくつかの実施形態では、標準偏差値に基づく通過点６２０の初期検出後に、処理モジュールは、通過点６２０後のいくつかの反射率値を選択してもよい。いくつかの反射率値は、いくつかの実施形態では、通過中に収集されるデータに基づいて、使用中に調節されてもよい。
いくつかの実施形態では、いくつかの反射率値は、（軸方向標準偏差値の合計である）全軸方向標準偏差および（半径方向標準偏差値の合計である）全半径方向標準偏差に基づいて、調節されてもよい。例えば、全軸方向標準偏差および全半径方向標準偏差が両方とも、許容偏差閾値未満であるとき、全軸方向標準偏差および全半径方向標準偏差が、検出可能な偏差閾値より低いときにごくわずかと見なされ得るため、いくつかの反射率値は、低減させられることができる。検出可能な偏差閾値は、概して、摂取可能デバイス１０に関して、生体内場所の判定を変動させ得る、反射率値の最小レベルの偏差を示す。
図１３Ｃを参照して説明されるように、感知サブユニット１３０はさらに、温度値を収集するための温度センサを含んでもよい。いくつかの実施形態では、温度センサは、摂取可能デバイス１０のマイクロコントローラ１１０において提供されてもよい。
収集された温度値は、ステップ５７０およびステップ５７２において、生体内場所をさらに検証するために、処理モジュールによって使用されてもよい。胃４５２の内側の温度が小腸４５４の内側の温度よりも可変であるため、温度の任意の有意な変化は、摂取可能デバイス１０が小腸４５４に進入していないことを示すことができる。例えば、処理モジュールは、値の最大許容変化であり得る、ステップ５７２において判定されるような温度閾値を超える温度変化が、（ステップ５８０において）環境が均質ではないことを示し、摂取可能デバイス１０が小腸４５４の中にないことを示すことができる。温度値は、身体の中への進入（例えば、温度が身体の中への進入時に上昇する可能性が高い）および／または身体からの退出（例えば、温度が身体からの退出時に低下する可能性が高い）を示すこともできる。
いくつかの実施形態では、温度値は、内部クロックが時間精度を向上させるために、温度補正で使用されることができる。温度値は、マイクロコントローラ１１０の各起動サイクルにおいて記録される時間が、摂取可能デバイス１０の使用中に変動する温度により補正されるべきであるかどうか、参照テーブルまたは式を使用して判定されることができる。
いくつかの実施形態では、使用されていない（例えば、身体の外側にある）とき、温度センサは、摂取可能デバイス１０の貯蔵条件を示すように、周辺環境から温度値を検出することができる。
再度、図９Ａを参照すると、ステップ５４０では、処理モジュールが、ステップ５３０において判定される外部環境の質に基づいて、摂取可能デバイス１０の場所を識別することができる。
ＧＩ管の異なる区画は、異なる特性と関連付けられる。したがって、処理モジュールは、本明細書に説明される摂取可能デバイス１０の外部環境から収集されるデータを使用して、生体内場所を識別することができる。例えば、小腸４５４は、典型的には、制限された後続および一貫した内容物により、より均質な環境と関連付けられる。したがって、処理モジュールは、外部環境の質が均質であると判定されるときに、摂取可能デバイス１０の生体内場所が、おそらく小腸４５４であることを示すことができる。
例えば、方法５００等の本明細書に説明される場所検出方法を用いると、摂取可能デバイス１０の生体内場所は、比較的高い精度で識別されることができる。摂取可能デバイス１０は、結果として、あるタスクが行われるときに、より優れた制御を有することができる。
図９Ａを含む、本開示のフローチャートのステップおよび説明は、例証的にすぎないことが理解されるであろう。図９Ａを含む、フローチャートのステップおよび説明のうちのいずれかが、修正され、省略され、再配列され、代替的順序で、または並行して行われてもよく、ステップのうちの２つまたはそれを上回るものが、組み合わせられてもよく、もしくは本開示の範囲から逸脱することなく、任意の付加的ステップが追加されてもよい。例えば、いくつかの実施形態では、摂取可能デバイスは、新しいデータを収集するように軸方向および半径方向感知サブユニットを同時に操作しながら、既存のデータを使用して環境の質を判定し始めてもよい。さらに、図９Ａのステップおよび説明は、本願に説明される任意の他のシステム、デバイス、または方法と組み合わせられ得、本願で議論される摂取可能デバイスもしくはシステムのうちのいずれかは、図９Ａのステップのうちの１つまたはそれを上回るものを行うために使用され得ることに留意されたい。
記述されるように、摂取可能デバイス１０、３００、３０２、３０４、３０６、および３０８等の本明細書に説明される摂取可能デバイスのうちのいずれかは、異なるタスクに使用されることができる。ある場合には、摂取可能デバイス１０は、ＧＩ管の内容物から使用可能なサンプル（例えば、１００μＬサイズのサンプル）を収集し、サンプルが抽出されるまで、相互から隔離して各サンプルを維持するために使用されてもよい。いくつかの実施形態では、摂取可能デバイス１０は、制御された様式で身体の中へ物質を放出するために使用されてもよい。この場合、摂取可能デバイス１０を身体に導入することに先立って、摂取可能デバイス１０内のチャンバのうちの少なくとも１つは、液体または乾燥粉末形式のいずれかにおける物質を装填されてもよい。
いくつかの実施形態では、身体のＧＩ管内の場所を識別するための摂取可能デバイス（例えば、摂取可能デバイス７００）は、治療薬を含む薬剤と、疾患の治療のための薬剤の制御された投与のための手段とを含有する。いくつかの側面では、制御された投与のための手段は、本明細書で提供される方法によって判定されるような消化管内のデバイスの場所に従って、薬剤をＧＩ管の具体的領域に分注するための制御手段を含んでもよい。例えば、クローン病の最も一般的なタイプである、回結腸炎の場合、炎症部位、例えば、回腸における薬剤の分注が、炎症を起こした罹患組織にそれを容易に利用可能にするであろう一方で、同時に全身循環内の濃縮を最小限にする。結果として、薬剤を送達するための摂取可能デバイスの使用は、潜在的副作用を生じ得る。局所送達が利益を提供する、他のＧＩ疾患を治療するために、同様の方法が使用されてもよい。例えば、ＧＩ腫瘍の治療またはセリアック病の治療が、効果的に標的化されてもよい。
いくつかの実施形態では、身体のＧＩ管内の場所を識別するための摂取可能デバイス（例えば、摂取可能デバイス１０、３００、３０２、３０４、３０６、および７００）は、ＧＩ管内の１つの場所から別の場所までの通過（例えば、通過時間）についてのデータを収集する。例えば、本デバイスは、胃、小腸、および大腸等のＧＩ管の異なる領域を通した通過時間を測定してもよい。そのような通過時間は、腎不全麻痺および低速通過便秘等の運動性の病的状態を検出するために有用であり得る。具体的な解剖学的場所を認識し、本明細書に説明されるような通過時間を判定することによって、本デバイスは、全腸管内通過時間（ＷＧＴＴ）、胃内容排出時間（ＧＥＴ）、小腸通過時間（ＳＢＴＴ）、および結腸通過時間（ＣＴＴ）を測定するための正確な方法を提供する。いくつかの実施形態では、これは、場所を判定するようにｐＨまたは画像データに依拠する摂取可能デバイスと比較して、豊富な付加的知識をもたらし得る。
いくつかの実施形態では、摂取可能デバイス１０は、（複数の試薬の場合に事前に定義された順序で）身体の中へ１つまたはそれを上回る物質を放出した後に、サンプルを収集するように構成されてもよく、次いで、摂取可能デバイス１０は、身体から結果として生じる物理的サンプルを収集してもよい。例えば、サンプルが収集される前に、（例えば、サンプルが収集された環境の「スナップショット」を取得するために、収集されたサンプルの潜在的分解を防止するために）酵素および化学プロセスを阻害し得る物質が、身体の中へ放出されてもよい。
本明細書に説明される場所検出方法を自律的に行うように、かつ物質を運搬するように構成される、例示的摂取可能デバイス７００が、図１４Ａ、１４Ｂ、および１５を参照して説明される。図１４Ａ、１４Ｂ、および１５から見られることができるように、摂取可能デバイス７００のある構成要素は、摂取可能デバイス１０の構成要素に対応する（例えば、図１Ａ、１Ｂ、および２Ａを参照）。したがって、摂取可能デバイス１０および７００内の類似する構成要素は、再度説明されないであろう。
図１４Ａおよび１４Ｂは、それぞれ、摂取可能デバイス７００の分解図７００Ａおよび断面図７００Ｂを図示する。摂取可能デバイス７００は、摂取可能デバイス１０と同様に構成されるが、摂取可能デバイス７００は、物質（例えば、サンプル、試薬、薬剤、または治療薬）を貯蔵するように構成される。摂取可能デバイス１０と同様に、摂取可能デバイス７００は、バッテリ１８と、ＰＣＢ３０とを含む。ＰＣＢ３０は、少なくとも、その上に組み込まれた軸方向感知サブユニット４２および半径方向感知サブユニット３２を有する。バッテリ１８およびＰＣＢ３０は、第１の壁部分１４ａならびに第１の端部分１６ａによって封入される。しかしながら、摂取可能デバイス１０と異なり、摂取可能デバイス７００は、第２の壁部分７１４ｂ、およびモータ７０４の端部を受容するように構成される第２の端部分７１６ｂによって封入される、モータ７０４ならびに貯蔵サブユニット７０２を含む。第２の壁部分７１４ｂはまた、チャンバエンクロージャの役割を果たしてもよい。
貯蔵サブユニット７０２は、物質を貯蔵するための７０６等のチャンバを含む。物質は、サンプルとして通過中に身体から収集され、および／または通過中に身体に放出されてもよい。ある場合には、物質は、物質が通過中に体内で放出されることができるように、使用前に摂取可能医療デバイス７００の中へ装填されてもよい。アクセスポート７１８が、チャンバ７０６の中への物質の進入またはそこからの退出に適応するように、第２の壁部分７１４ｂの上に提供される。第２の壁部分７１４ｂは、チャンバエンクロージャと称され得る。
チャンバ７０６は、概して、円筒形貯蔵サブユニット７０２の長さに沿った長い長方形の溝である。しかしながら、チャンバ７０６は、任意の形状を成すことができ、形状は、摂取可能デバイス７００の意図された用途に応じて変動し得ることが理解されるであろう。チャンバ７０６はそれぞれ、１つまたはそれを上回る離散物質が、動作中にサンプル採取から貯蔵され得るか、もしくは動作中に放出するために使用に先立って貯蔵され得るかのいずれかであるように、相互から隔離されることができる。概して、チャンバ７０６はそれぞれ、例えば、約１００μＬの体積等の使用可能なサンプルサイズを貯蔵する寸法を有する。
各チャンバ７０６は、対応するチャンバ開口部７０８を有する。チャンバ開口部７０８は、約６０°の弧に跨架してもよい。したがって、（例えば、それぞれ約６０°の距離を伴って）陥凹状ではない領域が、貯蔵サブユニット７０２上のチャンバ開口部７０８のそれぞれの間に提供されてもよい。いくつかの実施形態では、チャンバ開口部７０８および対応するチャンバ７０６は、貯蔵サブユニット７０２の円周の周囲で不均等に分布している。例えば、チャンバ開口部７０８および対応するチャンバ７０６は、摂取可能デバイス７００が物質の各収集または放出の間で中断することが望ましくないときに、ともに近づいて位置してもよい。いくつかの実施形態では、チャンバ開口部７０８は、異なる円周方向範囲を有する弧に跨架することができる。
上記で説明されるように、貯蔵サブユニット７０２内のチャンバ７０６は、ＧＩ管から収集されるサンプルを貯蔵する、および／またはＧＩ管の中へ放出するための物質を貯蔵するために使用されてもよい。したがって、チャンバ開口部７０８およびアクセスポート７１８は両方とも、蠕動運動を通したチャンバ７０６の中または外への物質の移動に適応するために十分に大きい。
貯蔵サブユニット７０２の動作は、図１５を参照してさらに説明される。
摂取可能デバイス１０と同様に、接続壁部分１４ｃは、第１の壁部分１４ａを第２の壁部分７１４ｂと接続することができる。筐体７１２は、第１の端部分ｌ６ａ、第２の端部分７１６ｂ、ならびに第１の壁部分１４ａ、接続壁部分１４ｃ、および第２の壁部分７１４ｂによって形成される半径方向壁１４から形成される。図１４Ｂに示されるように、半径方向壁７１４は、第１の端部分１６ａから第２の端部分７１６ｂまで延在する。
貯蔵サブユニット７０２およびモータ７０４により、軸方向感知サブユニット４２は、第１の端部分１６ａの近位に位置する軸方向センサに限定される。しかしながら、半径方向感知サブユニット３２は、本明細書に説明されるような任意の数の半径方向センサを含んでもよい。例えば、摂取可能デバイス７００は、図５Ａ、４Ａ、および８Ａに示されるように同様に構成される、半径方向感知サブユニット３２を含むことができる。
また、貯蔵サブユニット７０２およびチャンバエンクロージャ７１４ｂは、異なるように構成されることができる。例えば、貯蔵サブユニット７０２は、代わりに回転してもよく、チャンバエンクロージャ７１４ｂは、静止し得る。貯蔵サブユニット７０２およびチャンバエンクロージャ７１４ｂの他の実施形態が使用されてもよい。
図１５は、図１４Ａの摂取可能デバイス７００に使用され得る、電気構成要素の例示的実施形態のブロック図７５０である。
メモリサブユニット１４０、電力供給部１６０、および感知サブユニット１３０は、摂取可能デバイス１０ならびに７００の両方について同様に動作することができる。
摂取可能デバイス７００内の通信サブユニット７２０は、摂取可能デバイス１０のように、光学エンコーダ２０、また、ＲＦ送受信機７２２も含む。摂取可能デバイス１０が、外部処理モジュールと無線通信を行うためのＲＦ送受信機７２２も含むことが可能である。
ＲＦ送受信機７２２は、マイクロコントローラ７１０にとって周辺デバイスと見なされてもよい。したがって、マイクロコントローラ７１０は、ＲＦ送受信機７２２が伝送するものであるチャネルを規定するデータ、ならびにＲＦ通信に使用される電力、周波数、および他のパラメータ、ならびに摂取可能デバイス７００の動作に特有であるデータをＲＦ送受信機７２２に送信することによって、ＲＦ通信を開始してもよい。
いくつかの実施形態では、摂取可能デバイス７００内のＲＦ送受信機７２２は、物質の収集および／または放出中にリアルタイムテレメトリを促進してもよい。例えば、ＲＦ送受信機７２２は、摂取可能デバイス７００の動作および／または収集されるサンプルと関連付けられるデータをリアルタイムで基地局に伝送してもよい。
マイクロコントローラ７１０は、マイクロコントローラ１１０と類似するプロセッサを使用して提供されてもよい。しかしながら、摂取可能デバイス７００内のマイクロコントローラ７１０は、モータ制御サブユニット７４０および位置付けサブユニット７３０によって提供されるもの等の付加的機能性を取り扱うように構成されるであろう。
摂取可能デバイス７００が動作中である時間の大部分にわたって、マイクロコントローラ７１０は、おそらく、電力供給部１６０から電力を引き出す唯一の構成要素である。マイクロコントローラ７１０が使用中ではないとき、他の構成要素の殆どは、電源を切られることができる。
位置付けサブユニット７３０およびマイクロコントローラ７１０は、チャンバ開口部７０８のそれぞれに対するアクセスポート７１８の場所を判定するように、ともに動作することができる。位置付けサブユニット７３０は、磁気センサまたはセンサを含んでもよい。
磁気センサがアクセスポート７１８の場所を判定するために使用されるとき、符号化磁気配列７３４も摂取可能デバイス７００に含まれる。符号化磁気配列７３４内の磁石が磁気センサを覆って回転すると、磁気センサは、磁石を感知し、特定の実装に応じて準正弦または方形波であり得る、対応する位置信号を生成する。
モータ制御サブユニット７４０は、モータドライバ７４２と、モータ７０４とを含む。モータドライバ７４２は、ＤＰＤＴスイッチと、単一のパッケージの中に抵抗器−ダイオードの組み合わせを含む保護回路とを備える、デュアルフルブリッジドライバであってもよい。
モータ７０４は、電力を受電するとき、受電した電力に対応する距離だけチャンバエンクロージャ７１４ｂを回転させるであろう。符号化磁気配列７３４がチャンバエンクロージャ７１４ｂに組み込まれるため、符号化磁気配列７３４は、チャンバエンクロージャ７１４ｂとともに回転する。磁石が磁気センサを覆って回転するとき、磁気センサは、磁石から変動する磁気強度を感知し、次いで、Ａ／Ｄ変換器１１６を通してマイクロコントローラ７１０に送信される、位置信号内の本情報を符号化する。
マイクロコントローラ７１０と異なり、いくつかの側面では、モータ７０４は、高い放電能力を有してもよい。例えば、３Ｖ動作電圧では、６ｍｍページャギヤモータが、装填解除されたときに１２０ｍＡの電流、引き止められたときに２３０ｍＡの電流を引き出してもよい。６ｍｍモータは、摂取可能デバイス７００で使用されることができるモータの実施例にすぎず、類似動作特性および変動する寸法を伴う他のタイプのモータが使用され得ることが理解されるであろう。
電力供給部１６０は、高いエネルギー密度を供給し、要求に応じて高い電流を放電する（例えば、瞬時の時間周期にわたって高レベルの電流を放電する）必要があり得る。そのような電力供給部の実施例は、複数の酸化銀バッテリ（例えば、組み合わせて３．１Ｖになる、それぞれ１．５５Ｖで動作する２つの３０ｍＡｈバッテリ）であってもよい。酸化銀化学性質は、比較的高いエネルギー密度を提供し、要求に応じて十分な電流（例えば、２５０ミリクーロン／秒の最大値を伴う１５０ミリクーロン／秒）を放出することができる。酸化銀化学性質の高いエネルギー密度はまた、酸化銀バッテリが、約５％／年の低い自己放電率とともに長いバッテリ寿命を有することも示す。酸化銀化学性質を使用して形成されるバッテリはまた、コンパクトな形態を有してもよく、そのような形態は、標準コイン電池形状因子として存在する。高いエネルギー密度、長い寿命、および高いオンデマンド放電率を保有する、別の例示的バッテリ化学性質は、リチウムポリマーを含むことができる。
モータ７０４は、電力供給部１６０から電力を受電するためにマイクロコントローラ７１０に結合される。モータ７０４は、制御回路を介してマイクロコントローラ７１０に結合されることができる。次いで、モータ７０４は、貯蔵サブユニット７０２の周囲でチャンバエンクロージャ７１４ｂを回転させてもよい。概して、モータ７０４は、外部歯車装置を用いることなく、高いトルクを提供するように実装される。いくつかの実施形態では、モータ７０４は、小型ＤＣモータであってもよい。いくつかの実施形態では、ＤＣモータは、ブラシレスであり得る。例えば、（例えば、Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ Ｍｉｃｒｏｄｒｉｖｅ製のような）７００：１縮小遊星歯車装置を伴う小型ＤＣモータが使用されてもよい。７００：１縮小遊星歯車装置は、概して、トルクの比例的増加および毎分回転数（ＲＰＭ）の減少を提供する。
図１４Ｂに図示されるように、２つの同心円層が、モータ７０４の周囲に形成する。摂取可能デバイス７００の内側の空間を最大限にするために、貯蔵サブユニット７０２およびチャンバエンクロージャ７１４ｂは、モータ７０４の周囲で同心円状に嵌合するように構築される。モータ７０４の周囲の第１の層は、貯蔵サブユニット７０２であり、モータ７０４の周囲の第２の層は、チャンバエンクロージャ７１４ｂである。
ここで図１６を参照すると、摂取可能デバイス７００を操作する例示的方法８００のフローチャートがそこに示されている。
ステップ８１０では、摂取可能デバイス７００が起動される。摂取可能デバイス７００は、磁気スイッチ１６２を起動することによって起動されてもよい。例えば、摂取可能デバイス７００は、磁気スイッチ１６２を「オン」位置に切り替えるように、磁場から除去されることができる。次いで、電流が、摂取可能デバイス７００内の電気経路（例えば、ＰＣＢ３０上の経路）を通って流動してもよい。
摂取可能デバイス７００が起動されることに応答して、マイクロコントローラ７１０は、周辺構成要素および／またはデバイスを検出して初期化し始めることができる。マイクロコントローラ７１０は、例えば、汎用Ｉ／Ｏ１１２を通して、汎用Ｉ／Ｏ１１２と関連付けられる具体的アドレスに一連の要求を送信することによって、１つまたはそれを上回る周辺デバイスがバス上に存在するかどうかを検出することができる。それに応答して、次いで、存在する任意の周辺デバイスが、確認応答信号をマイクロコントローラ７１０に送信する。マイクロコントローラ７１０が指定時間枠内で応答を受信しない場合、マイクロコントローラ７１０は、周辺デバイスが存在しない場合のように動作する。指定時間枠は、変動し得る。例示的時間枠は、２０秒であり得る。次いで、マイクロコントローラ７１０は、存在する周辺デバイスを初期化する。初期化プロセスは、異なる周辺デバイスとともに変動し得る。
マイクロコントローラ７１０が周辺デバイスを初期化した後、マイクロコントローラ７１０は、概して、周辺デバイスを低エネルギー状態にし、またはさらに、電力の不必要な消費を回避するために不揮発性メモリを伴う周辺デバイスの電源を完全に切ってもよい。
ステップ８２０では、マイクロコントローラ７１０が、摂取可能デバイス７００のための動作命令を受信する。
周辺デバイスを初期化した後、マイクロコントローラ７１０は、基地局からの開始信号について、ＲＦ送受信機７２２等の通信サブユニット７２０をポーリングしてもよい。本開始信号の後には、概して、基地局からの動作命令があってもよい。開始信号および動作命令は、摂取可能デバイス７００の特定の実装に応じて、ＩＲまたはＲＦ伝送を通して無線で提供されてもよい。
基地局は、外部コンピュータにとって周辺デバイスの役割を果たすドックを含むことができ、ＳＰＩプロトコルを使用して、外部コンピュータのＣＯＭポートを通して外部コンピュータと通信してもよい。いくつかの実施形態では、基地局は、本明細書に説明される摂取可能デバイスの生体内場所を識別するための処理モジュール等のマイクロコントローラと、送受信機とを含む。送受信機は、摂取可能デバイス７００と基地局との間の通信を促進するように選択される。
ここで図１７Ａ−１７Ｃを参照すると、基地局９５０の例示的実施形態の異なる図がそこに示されている。
基地局９５０は、プログラミングおよび充電ドック９５２と、頂点９５０ｔにおける磁化領域９６０と、前面９５０ｆにおけるユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）接続ポート９６２とを含む。磁化領域９６０は、磁気スイッチ１６２をトリガするために使用されることができる。磁気スイッチ１６２が起動されるとき、磁気スイッチ１６２は、マイクロコントローラ１１０が続けて摂取可能デバイス７００を起動するように、マイクロコントローラ１１０をリセットすることができる。マイクロコントローラ１１０によって起動された後、摂取可能デバイス７００は、動作命令を受信するようにプログラミングおよび充電ドック９５２と係合することができる。動作命令は、ＵＳＢ接続ポート９６２または無線を介して受信されてもよい。
いくつかの実施形態では、基地局９５０はまた、摂取可能デバイス７００からサンプルを回収する、または摂取可能デバイス７００の中へ物質を挿入するためのチャンバ係合ドックを含んでもよい。
基地局９５０は、いくつかの実施形態では、プログラミングおよび充電ドック９５２の状態、ならびに外部コンピュータから受信される、あるコマンドを示すためのＬＥＤを含んでもよい。例えば、ＬＥＤは、摂取可能デバイス７００の中へ物質を抽出または挿入するときに、コンピュータから着信する緊急停止およびオーバーライドコマンドを示すために使用されてもよい。
プログラミングおよび充電ドック９５２は、ＰＣＢ３０上のプログラミングおよび充電コネクタに接続するための１つまたはそれを上回る電気接点を含むことができる。電力供給部１６０はまた、プログラミングおよび充電ドック９５２上の電気接点を通して充電されてもよい。電気接点の数は、異なる用途のために変動し得ることが理解されるであろう。
プログラミングおよび充電ドック９５２が図１７Ａに示されているが、いくつかの実施形態では、摂取可能デバイス７００を充電するための充電ドックと、摂取可能デバイスをプログラムするための別個のプログラミング構成要素とがあり得ることを理解されたい。プログラミング構成要素は、無線送受信機または赤外線（ＩＲ）送受信機であり得る。例えば、ＩＲ送受信機は、変調された赤外光（例えば、８５０〜９３０ｎｍの波長段階）を使用して動作してもよい。無線送受信機は、基地局９５０における特定のタイプの送受信機に応じて、Ｚｉｇｂｅｅ（登録商標）プロトコルまたはＡＮＴＴＭプロトコルを使用して動作してもよい。
ＵＳＢ接続ポート９６２は、ＵＳＢケーブルを介して、外部コンピュータデバイスに接続されることができる。外部コンピュータデバイスは、デスクトップコンピュータ、ラップトップ、タブレット、および同等物であってもよい。グラフィカルユーザインターフェースが、摂取可能デバイス７００との管理者による相互作用を可能にするように、外部コンピュータデバイスを介して提供されることができる。相互作用は、データ転送、制御通信、および他の類似機能等の種々の異なる動作を含むことができる。
動作命令は、動作モード（例えば、サンプルの収集および／または物質の放出等のあるタイプのタスク）、動作パラメータ（例えば、サンプル採取時間、サンプル採取間隔、エラー記録、およびサンプル採取場所）、摂取可能デバイス７００内の周辺デバイスを管理するためのパラメータ、および摂取可能デバイス７００を摂取する個人に特定の検査または治療手技を行うことと関連付けられる動作パラメータを識別するデータを含んでもよい。
ここで図１８Ａ−１８Ｃを参照すると、それぞれ、摂取可能デバイス７００と相互作用するためのユーザインターフェース９００、９３２、および９４２の例示的実施形態のスクリーンショットがそこに示されている。類似インターフェース９００、９３２、および９４２は、摂取可能デバイス１０、３００、３０２、３０４、３０６、および３０８と相互作用するために使用されることができるが、摂取可能デバイス１０、３００、３０２、３０４、３０６、および３０８は、貯蔵サブユニット７０２を含まないため、異なる機能性が提供され得ることが理解されるであろう。例えば、摂取可能デバイス１０、３００、３０２、３０４、３０６、および３０８と相互作用するためのユーザインターフェースは、感知サブユニット１３０上に付加的制御を含んでもよく、貯蔵サブユニット７０２の動作への制御を含む可能性は低くなり得る。
図１８Ａは、摂取可能デバイス７００を構成するためのメインユーザインターフェース９００を図示する。示されるように、メインユーザインターフェース９００は、状態構成要素９１０と、通信構成要素９２０と、データ回収構成要素９２２と、プログラミング定義構成要素９３０と、モータ制御構成要素９４０とを含む。
状態構成要素９１０は、摂取可能デバイス７００の動作状態に対応する情報を表示することができる。例えば、動作状態は、摂取可能デバイス７００上の周辺構成要素の状態、電力供給部１６０のバッテリ状態９１６、および／または感知サブユニット１３０によって検出される測定９１４を含むことができる。リアルタイム生体内場所９１２もまた、表示されてもよい。
通信構成要素９２０を使用して、管理者は、通信ポートを選択し、選択された通信ポートとの接続を開始することができる。管理者はまた、データ回収構成要素９２２を介して、（メモリ記憶構成要素１４２から等）摂取可能デバイス７００からのデータの回収を開始することもできる。
プログラミング定義構成要素９３０は、図１８Ｂに示されるプログラミングインターフェース９３２を提供することができる。プログラミングインターフェース９３２は、サンプル取得アルゴリズムを定義するためのサンプル取得制御９３４、およびデータ収集アルゴリズムを定義するためのデータ収集制御９３６を提供することができる。図１８Ｂに示される実施例では、サンプル取得制御９３４は、３つのサンプル取得定義９３４（ａ）、９３４（ｂ）、および９３４（ｃ）を含む。
第１のサンプル取得定義９３４（ａ）では、摂取可能デバイス７００は、胃の中への進入が検出された６０分後に第１のサンプルを収集するものであり、摂取可能デバイス７００は、１０分にわたってチャンバ開口部７０８を露出するものである。第２のサンプル取得定義９３４（ｂ）では、摂取可能デバイス７００は、小腸４５４（十二指腸）の中への進入が検出された６０分後に第２のサンプルを収集するものであり、摂取可能デバイス７００は、１０分にわたってチャンバ開口部７０８を露出するものである。第３のサンプル取得定義９３４（ｃ）では、サンプル採取が無効にされていることが示される。
本実施例におけるデータ収集制御９３６は、摂取可能デバイス７００が摂取された直後に反射率データが収集されるものであることを示す。反射率データは、常時の代わりに、１５秒毎に記録されてもよい。これは、収集され、後に処理される、データの量を低減させることに役立ち、動作中にバッテリ１８から必要とされるエネルギーの量を低減させることもできる。
再度、図１８Ａを参照すると、モータ制御構成要素９４０は、図１８Ｃに示されるモータ制御インターフェース９４２を提供することができる。チャンバ７０６の構成は、モータ制御インターフェース９４２で図示されることができる。図示される実施例では、摂取可能デバイス７００は、３つのチャンバ、すなわち、７０６（ａ）−７０６（ｃ）を有する。移動型制御９４６および対応するパルス持続時間制御９４４等の制御もまた、提供されてもよい。
マイクロコントローラ７１０は、動作命令が失敗なく受信されたかどうかを判定することができる。該当する場合、マイクロコントローラ７１０は、続いて、ステップ８３０において、動作命令に従って摂取可能デバイス７００をプログラムし、初期化する。該当しない場合、マイクロコントローラ７１０は、動作命令が再送信されることを要求することができる。
再度、図１６を参照すると、ステップ８４０では、摂取可能デバイス７００が、個人によって摂取される。
摂取された後、マイクロコントローラ７１０は、事前に定義された待機周期にわたって、摂取可能デバイス７００を低エネルギー状態（例えば、スリープ状態）にしてもよい。本時間中に、ＲＦ送受信機７２２は、基地局９５０からの新しい命令（例えば、以前に受信された命令をオーバーライドする新しい命令）についてポーリングするように、および／またはデータを基地局９５０に伝送するように、断続的にオンにされてもよい。いくつかの実施形態では、低エネルギー状態にされることは、所定の時間周期にわたってデバイスの機能を無効にすること、または動作停止させることを含んでもよい。例えば、個々のセンサ、エンコーダ、アナログ／デジタル変換器、サブユニット全体（例えば、通信サブユニット１２０（図２Ａ）または感知サブユニット１３０（図２Ａ））、および同等物をオフにすることは、エネルギーを保存し、バッテリ１８を使い果たすことを回避し得る。いくつかの実施形態では、事前に定義された待機周期は、メモリ（例えば、メモリ記憶構成要素１４２）にプログラムされた所定の時間周期であってもよい。例えば、これは、製造プロセスの一部として、または基地局によってプログラムされることの一部として設定されてもよい。
事前に定義された待機周期は、動作命令の一部として提供されてもよい。例えば、図１８Ｃのデータ収集制御９３６において示されるように、マイクロコントローラ７１０は、摂取可能デバイス７００が摂取された直後に、または（例えば、摂取可能デバイス７００が個人の体内の標的場所まで進行する時間を有し得るように）摂取可能デバイス７００が摂取されてからある時間量が経過した後に、摂取可能デバイス７００の動作を初期化してもよい。
いったん事前に定義された待機周期が経過すると、または事前に定義された待機周期がない場合、マイクロコントローラ７１０は、ステップ８５０において、外部環境からの反射率を検出し、例えば、方法５００等の本明細書に説明される種々の方法に従って、摂取可能デバイス７００の生体内場所を識別するように、感知サブユニット１３０を起動することができる。
ステップ８６０では、マイクロコントローラ７１０は、摂取可能デバイス７００が、例えば、サンプル取得制御９３４から等の動作命令において識別されるような標的場所に到達したかどうかを判定する。マイクロコントローラ７１０が、摂取可能デバイス７００が標的場所に到達していないと判定する場合、マイクロコントローラ７１０は、ステップ８５０に戻る。
摂取可能デバイス７００が標的場所に到達したことを検出することに応答して、マイクロコントローラ７１０は、ステップ８７０において、動作命令に従って摂取可能デバイス７００の動作を初期化してもよい。
例えば、サンプル取得定義９３４（ａ）に従って、摂取可能デバイス７００は、胃の中への進入が検出された後にサンプルを収集する。したがって、マイクロコントローラ７１０は、本明細書に説明される方法に従って、感知サブユニット１３０によって収集される反射率データに基づいて、処理モジュールが胃の中の到達を示すことに応答して、第１のサンプルの収集を開始する。
摂取可能デバイス７００がサンプル取得定義９３４（ａ）と関連付けられるタスクを完了した後、マイクロコントローラ７１０は、ステップ８８０において、動作命令が完了されたかどうかを判定する。
動作命令が完了されていない場合、マイクロコントローラ７１０は、ステップ８５０に戻る。例えば、摂取可能デバイス７００が第１のサンプルを収集した後、マイクロコントローラ７１０は、続いて、動作命令に従って残りのサンプルを収集することができる。第２のサンプルに関して、マイクロコントローラ７１０は、サンプル取得定義９３４（ｂ）に従って、（ステップ８６０において）処理モジュールが小腸４５４の中への到達を示すことに応答して、第２のサンプルの収集を開始するであろう。摂取可能デバイス７００が第２のサンプルを収集した後、マイクロコントローラ７１０は、ステップ８５０に戻るであろう。
動作命令が完了された、または摂取可能デバイスがその動作を継続することができない場合、摂取可能デバイス７００は、（ステップ８９０において）回収されることができる。マイクロコントローラ７１０は、電力を節約するように、全ての周辺機器を低エネルギー状態にしてもよい。
回収時に、摂取可能デバイス７００は、そのプログラムされたタスクに応じて、さらなる分析を受けてもよい。例えば、摂取可能デバイス７００が個人からサンプルを収集するためにプログラムされた場合、摂取可能デバイス７００は、その収集されたサンプルがさらに分析されるように回収されてもよい。概して、摂取可能デバイス７００内のサンプルは、当業者によって公知であるように、手動ピペット操作または自動化され得る別の好適な技法を通して抽出されてもよい。抽出されたサンプルは、例えば、限定されないが、生化学分析等の種々の技法を使用して分析されることができる。
図１６を含む、本開示のフローチャートのステップおよび説明は、例証的にすぎないことが理解されるであろう。図１６を含む、フローチャートのステップおよび説明のうちのいずれかが、修正され、省略され、再配列され、代替的順序で、または並行して行われてもよく、ステップのうちの２つまたはそれを上回るものが、組み合わせられてもよく、もしくは本開示の範囲から逸脱することなく、任意の付加的ステップが追加されてもよい。例えば、いくつかの実施形態では、摂取可能デバイスは、製造プロセス中にデフォルトプログラミングを提供されてもよく、または動作命令が、起動に先立ってデバイス上に符号化されてもよい。さらに、図１６のステップおよび説明は、本願に説明される任意の他のシステム、デバイス、または方法と組み合わせられ得、本願で議論される摂取可能デバイスもしくはシステムのうちのいずれかは、図１６のステップのうちの１つまたはそれを上回るものを行うために使用され得ることに留意されたい。
ここで図１９を参照すると、摂取可能デバイス１９００の別の例示的実施形態の図がそこに示されている。他の摂取可能デバイス（例えば、摂取可能デバイス１０、３００、３０２、３０４、３０６、７００、および２５００）と同様に、摂取可能デバイス１９００は、消化管内の場所を識別するために使用されてもよい。摂取可能デバイス１９００の実施形態は、異なる光の波長とともに動作するセンサを利用することによって、それが胃、小腸、または大腸の中に位置するかどうかを自律的に判定するように構成される。加えて、摂取可能デバイス１９００は、それが十二指腸、空腸、または盲腸等の小腸もしくは大腸のある部分内に位置するかどうかを判別することができる。
摂取可能デバイス１９００は、本願で議論される他の摂取可能デバイス（例えば、摂取可能デバイス１０、３００、３０２、３０４、３０６、７００、および２５００）の同一の一般形状ならびに構造を有してもよく、摂取可能デバイス１９００に関係付けられる開示は、本願で議論される任意の他の摂取可能デバイスに関係付けられる開示と組み合わせられ得ることが明白となるであろう。例えば、摂取可能デバイス１０、３００、３０２、３０４、３０６、７００、および２５００に関連して説明される、個々のタイプのセンサ構成、材料、デバイス筐体、電子機器、機能性、および検出アルゴリズムが、摂取可能デバイス１９００のいくつかの実施形態で使用されてもよい。
例えば、摂取可能デバイス１９００は、摂取可能デバイス１０と実質的に同様に、第１の端部分１４ａと、第２の端部分１４ｂと、接続壁部分１４ｃとを備える、筐体を有してもよい。摂取可能デバイス１９００はまた、摂取可能デバイス１０に関連して議論されるもの等の類似電気システムまたは構成要素を利用してもよい。摂取可能デバイス１９００は、照明器１９０６ａおよび１９０６ｂと、検出器１９０４とを含む、感知サブユニットから構築される感知アレイを採用する。それらの全てが図上に示されているわけではないが、摂取可能デバイス１９００は、ＰＣＢ１９０２の円周の周囲に位置する半径方向照明器および検出器の３つのセットを有する。いくつかの実施形態では、他の数または構成の感知ユニットが使用されてもよい。摂取可能デバイス１９００はまた、ＰＣＢ１９０２の軸方向端部に上部軸方向感知サブユニット４２を有してもよい。一般に、ＰＣＢ１９０２は、本願で議論される他の回路と類似する製造および構造であり、照明器および検出器場所のわずかな変動を伴って、他のデバイスと類似するタイプのＰＣＢ区画（例えば、ＰＣＢ区画２０２および２０４）を利用してもよい。可視的ではないが、摂取可能デバイス１９００はまた、上部軸方向感知サブユニットと実質的に反対側で、ＰＣＢ１９０２のＰＣＢ区画２０４上に位置する底部軸方向感知サブユニットを含んでもよい。
図２０は、例示的照明器または検出器場所を図示する、摂取可能デバイスの簡略化された上面図および側面図である。図２０は、任意の数の摂取可能デバイスに対応してもよいが、例証目的で、摂取可能デバイス１９００を参照するであろう。描写されるような摂取可能デバイス１９００は、照明を生成する３つの半径方向照明器２００４ａ、２００４ｂ、および２００４ｃとともに、３つの半径方向検出器２００２ａ、２００２ｂ、および２００２ｃを備えるものとして図示される、センサアレイを特色とする。検出器および照明器の類似構成が、図８Ａに図示された。各半径方向照明器および半径方向センサは、摂取可能デバイス１９００の円周に沿って約６０度ずつ均等に離間される。本位置付けは、摂取可能デバイス１９００の筐体により、照明器からの内部反射を低減させることが分かっている。しかしながら、いくつかの実施形態では、摂取可能デバイス１０、３００、３０２、３０４、および３０６によって説明される配列等の照明器ならびに検出器の他の配列が、類似効果で使用されてもよい。
半径方向照明器２００４ａ、２００４ｂ、および２００４ｃは、複数の異なる波長において照明を生成することができ、摂取可能デバイス１９００のいくつかの実施形態では、それらは、赤−緑−青色発光ダイオードパッケージ（ＲＧＢ−ＬＥＤ）を使用することによって実装されてもよい。これらのタイプのＲＧＢ−ＬＥＤパッケージは、赤色、青色、または緑色照明を透過させることができる。摂取可能デバイス１９００の半径方向照明器２００４ａ、２００４ｂ、および２００４ｃはそれぞれ、同時に特定の波長を伝送し、複数の異なる半径方向にデバイスから照明を送信するように構成される。例えば、摂取可能デバイス１９００が赤色光を透過させるように構成されるとき、３つ全ての半径方向照明器が、同時に赤色光を透過させてもよい。摂取可能デバイス１９００を囲繞する環境に基づいて、光の一部が、環境から反射されてもよく、結果として生じる反射率が、半径方向センサ２００２ａ、２００２ｂ、および２００２ｃによって検出されてもよい。
摂取可能デバイス１０に関連して議論されるセンサと同様に、半径方向センサ２００２ａ、２００２ｂ、および２００２ｃは、受光された光を電気信号に変換する、光検出器を備えてもよい。次いで、本信号は、アナログ／デジタル変換器（ＡＤＣ）に伝送されてもよく、結果として生じるデジタル信号は、プロセッサまたはマイクロコントローラ（例えば、ＰＣＢ３０上に位置するマイクロコントローラ１１０）によって操作されてもよい。
いくつかの実施形態では、半径方向照明器はそれぞれ、異なる光の波長を透過させてもよく、またはそれらは、異なる時間に光を透過させるように操作されてもよい。例えば、半径方向照明器のそれぞれを独立して操作することは、デバイスが、デバイスの特定の側面に位置する環境上の特徴を検出することを可能にし得る。
図２０はまた、デバイスの実質的に反対の端部において摂取可能デバイスのいくつかの変異形型上に含まれ得る、一対の軸方向検出器２００６ａおよび２００６ｂならびに一対の軸方向照明器２００８ａおよび２００８ｂも描写する。これらは、摂取可能デバイス１０の軸方向感知サブユニット４２に関連して説明される軸方向照明器４２ｉおよび軸方向検出器４２ｄと同様に提供されてもよい。軸方向照明器２００８ａおよび２００８ｂは、実質的に反対の方向に照明を透過させるように操作される。いくつかの実施形態では、軸方向照明器２００８ａおよび２００８ｂは、赤外線スペクトル内の照明を透過させるように構成されるが、いくつかの実施形態では、全可視スペクトルを網羅する波長の範囲を備える白色光等の他の光の波長が使用されてもよい。
半径方向照明器２００４ａ、２００４ｂ、および２００４ｃと同様に、軸方向照明器２００８ａおよび２００８ｂは、同時に光を透過させるように構成されてもよいが、いくつかの実施形態では、それらは、異なる波長において光を透過させるように、または異なる時間に、もしくは交互に光を透過させるように適合されてもよい。摂取可能デバイス１９００を囲繞する環境に応じて、軸方向照明器２００８ａおよび２００８ｂによって透過させられる照明の一部は、軸方向検出器２００６ａおよび２００６ｂ等のデバイス上に位置する種々の検出器によって検出されてもよい。
消化管を通した摂取可能デバイス１９００の通過中に、摂取可能デバイス１９００は、センサデータのセットを周期的に取り出すように構成される。これは、所定の順序で異なるタイプの照明を点滅させ、各点滅の反射率データを取得することによって行われる。センサデータを取り出す度に、摂取可能デバイス１９００は、最初に、照明器２００４ａ、２００４ｂ、および２００４ｃから赤色照明を透過させ、検出器２００２ａ、２００２ｂ、２００２ｃから結果として生じる反射率を検出するように、信号を伝送してもよい。次いで、反射率において検出される光の量は、（例えば、アナログ／デジタル変換器１１６を使用することによって）定量化され、摂取可能デバイス内のメモリに記憶される。次いで、摂取可能デバイス１９００は、青色照明および緑色照明で本プロセスを繰り返してもよい。いくつかの実施形態では、摂取可能デバイスは、軸方向照明器（例えば、軸方向照明器２００８ａおよび２００８ｂ）から白色または赤外線照明を透過させ、軸方向または半径方向検出器（例えば、軸方向検出器２００６ａおよび２００６ｂ）を使用して、結果として生じる反射率を検出し、データを定量化し、それをデバイスメモリ内に記憶することによって、データセットを完成させてもよい。いくつかの実施形態では、他のタイプの温度、ｐＨ、電圧、または他のセンサが、摂取可能デバイスに提供されてもよく、これらのセンサ出力の測定された値もまた、センサデータセットに含まれてもよい。
図２１は、いくつかの実施形態による、デバイスのいくつかの実施形態で使用される光の波長、および異なる光の波長がどのようにして摂取可能デバイスを囲繞する環境と相互作用し得るかを描写する。摂取可能デバイス（例えば、摂取可能デバイス１９００）が消化管を通過すると、管の各部分は、異なる光の波長に対して異なる吸収および反射性質を伴う異なる環境を有するであろう。例えば、胃は、典型的には、水、偶発的粒子状物質、緩い組織接触、および自然発生粘液の混合物によって特徴付けられる。対照的に、小腸は、摂取可能デバイスが平滑筋と密接に接触する、より制限的な環境によって特徴付けられ、結腸は、不透明な褐色の糞便物質を特色とし得る。これらの異なる環境は、摂取可能デバイス上の種々のセンサによって検出される照明の絶対値の変動を引き起こし得、また、異なる光の波長からの発散信号も引き起こし得る。
少なくとも２つの光の波長を提供することによって、摂取可能デバイス１９００はまた、患者間変動による、検出された反射率の変動を低減させることもできる。いくつかの側面では、絶対レベルの変化を探すのではなく、複数の光の波長からの応答レベルをともに比較することによって、摂取可能デバイス１９００はまた、製造変動性（例えば、ケーシング不透明性、光受容器応答、搭載距離）の影響、およびバッテリ電圧レベルの変動に対処してもよい。
脂肪および／または水の中で高い組織の吸収値は、約６００ｎｍ以上の波長において通常の組織から分散することが公知である（例えば、“Ｏｐｔｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ ｔｉｓｓｕｅｓ： ａ ｒｅｖｉｅｗ，” Ｐｈｙｓ．， Ｍｅｄ． Ｂｉｏｌ， ｓｅｒ． ２７， ｖｏｌ． ２， ｐｐ． １４９−５２， Ｎｏｖ． ２０１３を参照）。加えて、約５７５〜約７００ｎｍ（すなわち、赤色スペクトルに近い光）の吸着の急減も観察される（同文献参照）。本明細書に開示されるように、実質的に異なる吸収性質を伴う２つの異なる波長において照明を使用することによって、デバイスの周囲の環境が生物組織から成るときを判別することが可能である。例えば、グラフ２１００は、デバイスのいくつかの実施形態によって使用される照明と同様に、青色照明２１０６、緑色照明２１０８、赤色照明２１１０、および赤外線照明２１１２の異なる吸収性質を図示する。
摂取可能デバイス１９００の周囲の環境が、照明を主に小腸の封入空間内のような生物組織から反射させるとき、赤色照明２１１０のより低い吸収値は、より多くの量の赤色照明２１１０を生物組織によって反射させる。結果として、より高いレベルの赤色反射率が、青色または緑色反射率と比較して、摂取可能デバイス１９００の半径方向センサ２００２ａ、２００２ｂ、および２００２ｃによって小腸内で検出される。
また、当技術分野では、一般的軟組織が異なる光の波長の散乱に影響を及ぼすことも認識される。グラフ２１０４上で図示されるように、一般的軟組織は、増加した波長のより低いレベルの散乱を有する。順に、光の散乱はまた、光検出器に戻る光子の数にも影響を及ぼし得る。加えて、軟組織の散乱特性は、代替的反射媒体と異なる（例えば、大腸内の糞便物質と対比した胃内の胃液）。本明細書に説明されるように、異なる光の波長（例えば、青色照明２１０６、緑色照明２１０８、および赤色照明２１１０）を使用する摂取可能デバイス１９００は、消化管内の場所を判定する際に、これらの異なる散乱特性を利用することができる。
胃液、小腸の中に位置する胆汁、および大腸に至る回盲部の付近の褐色の物質のわずかに異なる色等の他の要因に加えて、上記の要因の結果として、摂取可能デバイス１９００は、消化管を通過するにつれて、複数の異なる波長においてデータを収集し、消化管内の異なる場所を確実に区別することができる。
いくつかの実施形態では、摂取可能デバイス１９００は、半径方向照明器のための好適なＲＧＢ ＬＥＤパッケージを使用して、実装されてもよい。いくつかの実施形態では、摂取可能デバイス１９００内の半径方向に搭載された照明器は、ＳＭＬ−ＬＸ０４０４ＳＩＵＰＧＵＳＢ ＲＧＢ ＬＥＤを含んでもよい。いくつかの実施形態では、付加的ＬＥＤが、付加的波長を可能にするように、ＲＤＢ ＬＥＤパッケージと並んで搭載されてもよく、いくつかの実施形態では、ＩＲ ＬＥＤまたは多色白色ＬＥＤが、（例えば、軸方向照明器２００８ａまたは２００８ｂを実装するように）摂取可能デバイス１９００の軸方向位置に搭載されてもよい。
図２２は、デバイスに関する際の消化管の異なる領域の反射性質を図示する。摂取可能デバイス（例えば、摂取可能デバイス１９００）が消化管を通過すると、異なる環境が、異なる状況下で種々の半径方向センサによって測定される反射率の全体量に影響を及ぼす。検出された光の絶対レベルのこれらの変化は、異なる光の波長の間の付加的変動を考慮しない。半径方向および軸方向照明器を具備される摂取可能デバイス１９００の実施形態を使用して、図２２が説明されるが、議論は、異なる数または異なる配向の照明器および検出器を有し得る、本願で説明される任意の摂取可能デバイス（例えば、摂取可能デバイス１０、３００、３０２、３０４、３０６、および７００）に該当する。加えて、いくつかの実施形態では、半径方向センサのみを伴う摂取可能デバイスが、本明細書に説明される局所化技法のうちのいくつかを実装するために使用されてもよい。
例えば、画像２２００は、胃の中の摂取可能デバイス（例えば、摂取可能デバイス１９００）の縦方向図を示し、種々の半径方向照明器から摂取可能デバイス１９００上の種々の半径方向センサによって検出される光の量が、どのようにして異なる条件下で変化するかを示す。胃壁からわずかな距離で離れて透過させられている照明２２０２は、壁から、隣接する半径方向検出器の受光角の中へ反射される。本結果は、多量の全体的反射率を検出させる。比較すると、任意の種類の組織または粒子状物質から離れて向く照明２２０４は、最小限の光を検出器の中へ後方反射させる。照明２２０６は、摂取可能デバイス１９００が周辺壁または組織に近すぎるときに、非常に少ない光が、半径方向検出器によって検出されるであろう様式で反射されることを実証する。最終的に、照明２２０８は、粒子状物質の存在が、光が反射して散乱することを可能にし、より大きい信号を半径方向検出器によって受信させ得ることを実証する。これらの異なるタイプの挙動は、胃の中にある間に、異なる絶対レベルの光を摂取可能デバイス１９００によって検出させる。図８−１３に関連して議論されるように、これはまた、摂取可能デバイス１９００によって検出されるであろう光の量の大きな分散にもつながる。
別の実施例として、画像２２１０は、胃の中の摂取可能デバイス（例えば、摂取可能デバイス１９００）の側面図を示し、軸方向照明から摂取可能デバイス１９００上の種々の半径方向センサによって検出される光の量を示す。軸方向照明は、近傍の胃壁から反射され、結果として生じる反射率は、複数の方向に散乱する。胃液の中へ指向される反射率２２１２は、半径方向センサによって容易に検出されてもよい。比較すると、胃の側面上の組織の中へ指向される反射率２２１４は、半径方向センサによって容易に検出されない。
別の実施例として、画像２２１６は、小腸の中の摂取可能デバイス（例えば、摂取可能デバイス１９００）の縦方向図を示し、光の量がどのようにして、異なる条件下で種々の半径方向照明器から摂取可能デバイス１９００上の種々の半径方向センサによって検出されるかを示す。小腸の密接な限定空間は、有意量の半径方向照明が検出器の中へ後方反射されることを防止し得る。照明２２０６と同様に、摂取可能デバイス１９００が小腸の壁に近すぎるため、非常に少ない照明が、半径方向検出器の中へ直接反射されることができ、より低い全体レベルの照明を検出させる。しかしながら、本影響は、小腸内膜の波長吸収性質により、赤色光が使用されるときに軽減されることができる。
別の実施例として、画像２２１８は、小腸の中の摂取可能デバイス（例えば、摂取可能デバイス１９００）の側面図を示し、環境がどのようにして、軸方向照明器から摂取可能デバイス１９００上の種々の半径方向センサによって検出される光の量を変化させるかを示す。概して、小腸の小さい限定空間は、カプセル形の摂取可能デバイスの縦軸に沿って摂取可能デバイス１９００を配向させるであろう。デバイスの端部から透過させられる軸方向照明は、最小限の組織または粒子状物質を反射させ、封入空間と組み合わせて、非常に少ない軸方向照明が、半径方向センサによって検出されることができる。結果として、軸方向照明器からの最小限の光が、小腸内の摂取可能デバイス１９００の半径方向センサによって検出されることができる。対照的に、胃または大腸の環境では、軸方向照明は、より大きい反射率を検出させるであろう。いくつかの実施形態では、摂取可能デバイス１９００の軸方向照明器は、白色光等の半径方向検出器によって検出されることができる光の波長を透過させるように構成されてもよい。いくつかの実施形態では、半径方向検出器および軸方向照明器は、軸方向照明器によって透過させられる光が、半径方向照明器によって容易に検出されることができないように、設計されてもよい。例えば、軸方向照明器は、赤外線波長内の光を透過させるように構成されてもよく、半径方向検出器は、可視スペクトル内の光を受光するよう構成されてもよい。
図２３は、摂取可能デバイス（例えば、摂取可能デバイス１９００）に関する際に消化管の異なる領域から反射される検出光を図示する。具体的には、図２３は、半径方向照明が、どのようにして環境によって反射され、種々の半径方向検出器によって受光され得るかを図示する。本説明は、類似主題を説明する図８Ａ−８Ｃおよび図２２と併せた説明と組み合わせられ、またはそれによって捕捉されてもよい。いくつかの側面では、摂取可能デバイス上の半径方向照明器（例えば、摂取可能デバイス１９００（図１９）の半径方向照明器２００２ａ、２００２ｂ、および２００２ｃ（図２０））は、約１２０度の弧においてデバイスの筐体から離して照明２３０８を透過させる。いくつかの実施形態では、本弧は、摂取可能デバイスを構築するために使用される材料および構成要素に応じて、より小さくまたは大きくあり得る。同様に、半径方向検出器（例えば、半径方向検出器２００２ａ、２００２ｂ、および２００２ｃ（図２０））は、検出器受光角２３１０を有し、検出器受光角２３１０内で摂取可能デバイスの半径方向検出器（例えば、半径方向検出器２００２ａ、２００２ｂ、および２００２ｃ（図２０））に向かって進行する光は、半径方向検出器によって検出されることができるであろう。いくつかの側面では、受光角は、約１２０度の弧であるが、これは、摂取可能デバイスの内部構成要素の構成、ならびにデバイス筐体の屈折率、直接周辺環境の屈折率、およびデバイス筐体と周辺環境との間の界面の結果として生じる受光角等の光学的考慮事項を含む、いくつかの要因に依存することが、当業者によって理解されるであろう。
いかなるタイプの反射表面または粒子状物質も存在しない場合の開放環境２３００は、照明２３０８の一部として透過させられる光を偏向させられることができない。結果として、光は、デバイスから離れた比較的まっすぐな経路を進行し、本質的に照明２３０８のいかなる部分も半径方向検出器によって検出されないであろう。
粒子状物質２３０２を伴う環境が、小さい粒子状物質から反射された後に、照明を半径方向検出器によって受光させ得る。デバイスの周囲の小さい不整形粒子状物質の存在は、照明を複数の方向に反射させ、照明の一部を半径方向検出器の受光角の中へ再指向させ得る。半径方向照明器と粒子状物質との間の距離に基づいて、変動する量の照明が、半径方向検出器によって検出されてもよい。例えば、粒子状物質２３１６は、照明２３０８の弧内にあり、照明２３０８源に比較的近い。結果として、照明２３０８に含有される光の一部は、粒子状物質２３１６から反射され、半径方向検出器受光角２３１０の中へ再指向されるであろう。比較として、粒子状物質２３１８は、依然として照明２３０８の弧内にあるが、照明２３０８源からさらに離れている。したがって、より少量の光が、粒子状物質２３１８から反射され、検出器受光角２３１０の中へ方向転換され、半径方向検出器によって検出されるであろう。例えば、これは、光が照明源からさらに離れて進行する際の光強度の減少の結果として、また、他の粒子状物質（例えば、照明源と粒子状物質２３１８との間の経路内の粒子状物質２３１６）によって引き起こされる、起こり得る陰影、またはデバイスを囲繞する流体もしくは他の物質の混濁によるものであり得る。
胃壁２３０４の付近の環境は、デバイスからわずかに離れた距離で胃組織によって反射された後に、照明がどのようにして半径方向検出器によって受光され得るかを実証する。これは、胃組織に関連して説明されるが、デバイスから十分離れた距離にある任意のタイプの器官組織に該当し得る。胃から十分離れた距離で、大幅な量の照明２３０８が、胃内膜２３１２から反射され、検出器受光角２３１０の中へ方向転換されるであろう。結果として、照明２３０８の大部分は、半径方向検出器によって検出されることができる。実際の胃では、摂取可能デバイスの位置は、移動して変化し、検出される光の量の大きな変動につながるとともに、平均してより大量の光を受光させるであろうことが明白となるであろう。いくつかの実施形態（例えば、摂取可能デバイス１０、３００、３０２、３０４、３０６、７００、１９００）では、検出される光の絶対量の大きな変動性、または検出される光の平均量は両方とも、摂取可能デバイスが胃の中に位置することを判定するために使用されてもよい。
小腸環境２３０６は、少量の照明を半径方向検出器によって受光させ得る。概して、小腸内膜２３２０の封入空間は、照明２３０８が半径方向検出器に到達することを防止するであろう。照明２３０８は、小腸内膜２３２０によって反射されるが、位置付けにより、照明２３０８の非常に少ない光が、半径方向検出器受光角２３１０の中へ直接反射されることができる。少量の光が、小腸内膜２３２０と摂取可能デバイスの筐体との間で前後に反射し続け、最終的に、光が検出され得る、適切な受光角２３１０に到達するであろうが、概して、これは、非常に少量の全体的な光を検出させる。しかしながら、小腸の赤みがかかった色により、赤色照明が、緑色または青色光と比較して、複数回、より良好に反射し、半径方向検出器に到達することが可能であり得る。
図２４は、消化管の異なる領域中で測定された典型的反射率を図示する。摂取可能デバイス１９００は主に、デバイスを囲繞する消化管の現在の領域を記録することによって、および１つの領域から別の領域への変化を判定するようにデバイスの周囲の環境を監視することによって、機能する。いくつかの実施形態では、摂取可能デバイス１９００は、１つの領域から別の領域への変化を監視することによって、身体の消化管内のデバイスの場所を自律的に識別してもよい。いくつかの実施形態では、摂取可能デバイス１９００は、状態機械として機能し、状態は、摂取可能デバイス１９００が位置する消化管の現在の部分を追跡する。摂取可能デバイス１９００は、身体２４０２の外側の開始点、胃２４０４、十二指腸２４０６、空腸２４０８、盲腸２４１０、大腸２４１２、および身体２４１４の外側の出口点を含む、種々の場所を区別してもよい。いくつかの実施形態では、摂取可能デバイス１９００は、胃２４０４、小腸（例えば、十二指腸２４０６および空腸２４０８を含み得る小腸）、ならびに大腸（例えば、盲腸２４１を含み得る大腸、および大腸２４１２）のみを区別してもよい。いくつかの実施形態では、摂取可能デバイス１９００は、上記の場所の一部、および／または上記の場所ならびに口、回腸、もしくは直腸等の他の場所の組み合わせを区別してもよい。
いくつかの実施形態では、摂取可能デバイス１９００は、摂取可能デバイスの筐体の外部の環境に向かって第１の波長における照明を透過させ、結果として生じる反射率を検出し、第１の反射率に基づいて反射率値をデータセットに記憶してもよい。例えば、摂取可能デバイスは、赤色波長において照明を透過させ、赤色反射率を検出し、どれだけの光が赤色反射率において測定されたかを示す反射率値をデータセットに記憶してもよい。摂取可能デバイス１９００は、青色、緑色、または赤外線波長等の他の波長におけるいくつかの他のタイプの照明について、本プロセスを繰り返してもよい。摂取可能デバイス１９００は、赤色、緑色、青色、およびＩＲスペクトルのそれぞれの中で反射率センサ（すなわち、半径方向検出器）から収集される反射率データを記録してもよい。
次いで、本データは、胃２４０４から小腸２４０６の十二指腸部分までの幽門遷移２４１６、十二指腸２４０６から空腸２４０８までのトライツ遷移２４１８、回腸（すなわち、空腸２４０８の端部に位置する領域）から盲腸２４１０までの回盲遷移２４２０、および盲腸２４１０から大腸２４１２の残りの部分までの盲腸遷移２４２２を識別する、局所化アルゴリズムを行うために、内蔵マイクロプロセッサによって使用されてもよい。これは、複数の異なる光の波長を使用し、デバイスの周囲の環境によって反射される光の異なる量を測定し、消化管の異なる領域の異なる光吸収性質を考慮してデバイスの場所を判定することによって、達成されることができる。摂取可能デバイス１９００は、周期的間隔で本データを収集してもよく、いくつかの実施形態では、これらは、１秒〜１０分離間されてもよい。例えば、摂取可能デバイス１９００は、小腸内の場所を検出するまで１分に数回、新しいデータサンプルを採取してもよく、次いで、数分毎に新しいデータサンプルを採取してもよい。サンプルを採取していない間に、摂取可能デバイス１９００は、エネルギー保有量を保存するように、休止スリープまたはスタンバイ状態になってもよい。
いくつかの実施形態では、摂取可能デバイス１９００は、反射率センサとして機能する複数の半径方向および軸方向発光ダイオード（ＬＥＤ）／フォトトランジスタペアで構成される、（例えば、図２０で描写されるような）適切なセンサアレイを使用することによって、図２４で識別される種々の場所ならびに遷移を検出してもよい。いくつかの実施形態では、摂取可能デバイス１９００はまた、温度センサと、時間を保つための内部リアルタイムクロック（ＲＴＣ）発振器とを含んでもよい。温度センサおよび発振器は、既知の技法を使用してＰＣＢＡ（例えば、ＰＣＢＡ２０２）の回路に組み込まれることができる、容易に獲得される構成要素であることが、電気技術分野の当業者に理解されるであろう。
図２４に関連して説明される摂取可能デバイス１９００は、赤色、緑色、および青色スペクトル内の光を透過させることが可能な半径方向照明器のセット（例えば、照明器２００４ａ、２００４ｂ、および２００４ｃ（図２０））、ならびに赤外線スペクトル内の光を透過させることが可能な軸方向照明器（例えば、軸方向照明器２００８ａ（図２０））を有する。次いで、摂取可能デバイス１９００は、これらの異なるタイプの光の反射率を測定することが可能な検出器のセット（例えば、半径方向検出器２００２ａ、２００２ｂ、および２００２ｃ（図２０））を有してもよい。しかしながら、いくつかの実施形態では、特定の遷移が、わずか２つの異なる光の波長を使用して検出されてもよく、照明器および検出器を実装するために使用されるハードウェアは、適切に変更されてもよい。例えば、幽門遷移、トライツ遷移、および盲腸遷移を識別することは、赤色反射率を緑色または青色反射率のいずれか一方と比較することによって達成されることができる。
摂取可能デバイス１９００が図２４で描写される消化管の異なる領域を通過すると、摂取可能デバイス１９００は、経時的にセンサデータを収集してもよい。メモリに記憶され（例えば、メモリサブユニット１４０（図２Ａ）上に記憶され）、プロセッサまたはマイクロコントローラ（例えば、マイクロコントローラ１１０（図２Ａ））によって実行される、デバイスソフトウェアは、全ての測定および事象を記録する。次いで、以下でさらに説明される内蔵アルゴリズムが、種々の場所および遷移を監視することによって、摂取可能デバイス１９００の位置を判定するように適用される。アルゴリズムは、解剖学的遷移（例えば、胃への入口、幽門遷移２４１６、トライツ遷移２４１８、回盲遷移２４２０、盲腸遷移２４２２、および身体からの出口２４１４）を識別するためにサブアルゴリズムを使用することによって、摂取可能デバイス１９００の解剖学的場所（例えば、開始２４０２、胃２４０４、十二指腸２４０６、空腸２４０８、盲腸２４１０、大腸２４１２、および出口２４１４）を表す状態を通って移動するように設計されている。いくつかの実施形態では、摂取可能デバイス１９００は、デバイスの既知または推定の場所に対応する状態を有し、現在の状態に基づいて、摂取可能デバイス１９００は、次の状態遷移を検索するアルゴリズムを実行してもよい。例えば、それが胃（例えば、胃２４０４）であることを摂取可能デバイス１９００が把握するとき、現在の状態を「ＳＴＯＭＡＣＨ（胃）」状態として識別するであろう。次いで、摂取可能デバイス１９００は、幽門遷移（例えば、幽門遷移２４１６）を識別するアルゴリズムを行うであろう。いったん幽門遷移が識別されると、摂取可能デバイス１９００は、それが現在、小腸の十二指腸部分（例えば、十二指腸２４０６）の中に位置すると判定し、状態は、「ＤＵＯＤＥＮＵＭ（十二指腸）」に切り替わるであろう。いくつかの実施形態では、摂取可能デバイスは、デバイスの現在の場所を推定または推測することによって、状態を判定してもよい。例えば、いくつかの実施形態では、摂取可能デバイス１９００は、検出された状態遷移がない場合、デバイスの場所が同一のままになっていると仮定し、同一の状態を維持してもよい。別の実施例として、本デバイスが最初に起動されるとき、それが身体の外部の初期開始状態（例えば、開始２４０２）にあると仮定してもよい。
図２４はまた、異なる波長における照明による検出された反射率、および経時的にデバイスによって測定された温度のプロットも示す。温度２４２４は、摂取可能デバイス１９００が身体に進入した直後の体温付近の温度に変化し、いったん摂取可能デバイス１９００が身体から退出すると、異なる周囲温度に戻る。検出された緑色反射率２４２６および青色反射率２４２８は、十二指腸２４０６、空腸２４０８、盲腸２４１０、および大腸２４１２の全体を通して低い応答を有し、同様に挙動する。摂取可能デバイス１９００に関連して説明されるアルゴリズムの目的で、検出された緑色反射率２４２６および検出された青色反射率２４２８は、大部分が交換可能であるが、簡単にするために、検出された緑色反射率２４２６を単純に参照し得る。
検出された赤色反射率２４３０は、経時的に、検出された緑色および青色反射率２４２６、２４２８より多様な応答を有する。検出された赤色反射率２４３０は、胃２４０４の中でより低く、摂取可能デバイス１９００が小腸２４０６の十二指腸部分に進入するにつれて、幽門遷移２４１６中に上昇する。検出された赤色反射率２４３０は、十二指腸を通って進行するにつれて上昇し、摂取可能デバイス１９００が空腸２４０８に近づくにつれて、トライツ遷移２４１８の付近でその頂点に達する。摂取可能デバイス１９００が空腸２４０８および盲腸２４１０を通過している間に、検出された赤色反射率２４３０は、低減し、盲腸遷移２４２２の付近で極小に達する。
図２４で描写される検出された赤外線反射率２４３２は、典型的には半径方向検出器によって測定される、他の検出された反射率２４２６、２４２８、および２４３０とは対照的に、軸方向照明器ならびに軸方向検出器の結果である。検出された赤外線反射率２４３２は、胃、十二指腸、および空腸を通した通過中の検出された赤色反射率２４３０と類似する挙動を有する。しかしながら、検出された赤外線反射率２４３２は、回盲遷移２４２０の付近で低い点に達し、検出された赤外線反射率は、大腸２４１２を通した通過中に大きい値に落ち着く前に、盲腸２４１０の中で増加する。
いくつかの実施形態では、摂取可能デバイス１９００は、反射率（例えば、赤色反射率２４３０）を別の反射率（例えば、緑色および青色反射率２４２６、２４２８）と比較することによって、状態遷移が起こったときを判定してもよい。例えば、幽門遷移（例えば、幽門遷移２４１６）は、赤色または赤外線反射率２４３０、２４３２が、統計的に有意な様式で緑色または青色反射率２４２６、２４２８から分散したときに検出されてもよい。いくつかの実施形態では、２つの反射率（例えば、赤色反射率２４３０および緑色反射率２４２６）が統計的に有意な様式で分散したかどうかを判定することは、適切な統計的技法を使用して、赤色反射率データのサンプル平均および緑色反射率データのサンプル平均が統計的に異なるかどうかを判定することを伴ってもよい。例えば、これは、ｔ−検定を行い、２つのサンプル平均がｐ＜０．０５の有意性レベルで統計的に異なるかどうかを判定することによって、行われてもよい。いくつかの実施形態では、本検定は、反射率データセットに記録された最新の値に行われてもよい。いくつかの実施形態では、データセットは、統計的比較を行うために使用される前に、（例えば、異常値を検出して除去することによって）一掃されてもよい。種々の検定統計および統計的技法が、統計的有意性を判定するために使用され得ることが、当業者に理解されるであろう。本技法は、平均、標準偏差、および分散の比較、ｔ−検定、ｆ−検定、データクリーニング方法、機械学習技法、特徴抽出、ならびに同等物、またはそれらの任意の組み合わせを含んでもよいが、それらに限定されない。
また、２つの反射率が収束または分散するとき、もしくは個々の反射率が極大または極小値に達するときを判定すること等の１つまたはそれを上回る反射率の間の関係を識別することは、種々の既知の統計的技法もしくはその場限りの技法を使用して行われ得ることが、当業者に理解されるであろう。例えば、１つのその場限りの方法は、赤色反射率２４３０の単純移動平均が緑色反射率２４２６の単純移動平均の２倍であるときを評価することによって、統計的に有意な相違を判定してもよい。別の実施例として、いくつかの実施形態では、摂取可能デバイス１９００は、加重または単純移動平均の間の差を積分し、２つの反射率が統計的に有意な方法で分散したことを判定するように、積分が閾値より大きいときを判定してもよい。閾値自体は、緑色反射率データセット２４２６内の最新の５０個のデータ点の単純移動平均の１０倍等の単純移動平均のうちの１つの倍数であってもよい。いくつかの実施形態では、摂取可能デバイス１９００は、測定された赤色反射率２４３０が、測定された緑色反射率２４２６より大きい、例えば、１０倍大きいときに、統計的有意性を判定してもよい。いくつかの実施形態では、摂取可能デバイスは、測定された第１の反射率（例えば、赤色反射率２４３０）が、測定された第２の反射率（例えば、緑色反射率２４２６）より大きいときに、カウンタをインクリメントしてもよい。いくつかの実施形態では、カウンタは、第１のデータセットの標準偏差の倍数未満の第１のデータセット（例えば、赤色反射率２４３０）の平均が、第２のデータセットの標準偏差の倍数を加えた第２のデータセット（例えば、緑色反射率２４３０）の平均を上回るときに、インクリメントされてもよい。例えば、いくつかの実施形態では、十二指腸検出アルゴリズムは、赤色反射率２４３０の標準偏差未満の赤色反射率２４３０の平均が、緑色反射率２４３０の標準偏差未満の緑色反射率２４３０の平均を上回るときに、カウンタをインクリメントしてもよく、幽門遷移２４１６は、カウンタが７０００を上回るときに検出される。いくつかの実施形態では、盲腸検出アルゴリズムは、赤外線反射率２４３２の標準偏差未満の赤外線反射率２４３２の平均が、緑色反射率２４３０の標準偏差未満の緑色反射率２４３０の平均を上回るときに、カウンタをインクリメントしてもよく、回盲遷移２４２０は、カウンタが１０００を上回るときに検出される。いくつかの実施形態では、摂取可能デバイス１９００は、周期的にカウンタをリセットしてもよい。いくつかの実施形態では、カウンタが、無単位であり、カウントの数が、デバイスがサンプルを採取する頻度に依存し得るため、摂取可能デバイス１９００は、カウンタが異なる閾値に達するときに遷移を検出してもよい。例えば、いくつかの実施形態では、摂取可能デバイス１９００は、比較的高速で新しいデータを取り出してもよく、十二指腸検出アルゴリズムは、カウンタが７００を上回るときに状態遷移を検出してもよい。
摂取可能デバイス１９００が消化管の部分を通過すると、その場所を判定するために局所化アルゴリズムを利用する。いくつかの側面では、これは、デバイスに記憶される消化管の全体解剖学的構造のうちの１つに対応する、デバイスの種々の状態の間で選択することによって行われる。摂取可能デバイス１９００および状態遷移を追跡するように実装されるサブアルゴリズムによって追跡される状態は、以下のいくつかの実施形態に従って説明される。
ＧＩ状態：ＳＴＡＲＴ＿ＥＸＴＥＲＮＡＬ（外部開始）。デバイスがプログラムされ、記録動作を開始するときに、本状態になる。例えば、開始２４０２において、患者に投与される前に、摂取可能デバイス１９００は、ＳＴＡＲＴ＿ＥＸＴＥＲＮＡＬ状態に設定されてもよい。いくつかの実施形態では、摂取可能デバイス１９００は、通信サブユニット（例えば、摂取可能デバイス１０（図１）の実施形態に関連して説明される通信サブユニット１２０（図２Ａ））を含んでもよく、基地局（例えば、基地局９５０（図１７Ａ−１７Ｃ））と通信することができる。摂取可能デバイス１９００が基地局と接続されるとき、これは、デフォルトでＳＴＡＲＴ＿ＥＸＴＥＲＮＡＬ状態に設定されてもよい。いくつかの実施形態では、ＳＴＡＲＴ＿ＥＸＴＥＲＮＡＬ状態はまた、摂取可能デバイス１９００が最初に起動されるときはいつでも、デフォルト状態であってもよい。
ＧＩ状態：ＳＴＯＭＡＣＨ（胃）。いったん摂取可能デバイス１９００が胃２４０４に進入したと判定すると、本状態になる。いくつかの実施形態では、摂取可能デバイス１９００は、デバイスの周囲の環境の温度を測定するための温度センサを含んでもよい。摂取可能デバイス１９００は、いったん測定された温度が患者の体内温度に近くなると、胃の中へ遷移したと判定してもよい。例えば、典型的な人間の患者に関して、体内温度は、摂氏３７度に近く、次いで、摂取可能デバイス１９００は、温度センサが３０〜４０度の範囲内の温度を測定するときに、胃に進入したと判定してもよい。いくつかの実施形態では、温度範囲は、基地局を使用して摂取可能デバイス１９００をプログラムすることによって、手動で設定されてもよい。いくつかの実施形態では、摂取可能デバイス１９００は、環境内の周囲光のレベルの変化を判定するために、半径方向および軸方向検出器（例えば、検出器２００２ａ、２００２ｂ、２００２ｃ、２００６ａ、および２００６ｂ）を使用するようにも適合されてもよい。飲み込まれている摂取可能デバイスに特有であろう低減である、周辺環境内の光の低減を測定した後、摂取可能デバイス１９００は、身体に進入したと判定し、ＳＴＡＲＴ＿ＥＸＴＥＲＮＡＬからＳＴＯＭＡＣＨ状態に遷移したと自動的に判定してもよい。これは、摂取可能デバイス１９００が温度センサを含まないとき、または周囲環境の温度が体内温度に類似するときに、特に有用であり得る。
ＧＩ状態：ＤＵＯＤＥＮＵＭ（十二指腸）。いったん摂取可能デバイス１９００が胃２４０４から十二指腸２４０６までの幽門遷移２４１６を検出すると、本状態になる。これは、摂取可能デバイス１９００がＳＴＯＭＡＣＨ状態であるときはいつでも自動的に動作する、十二指腸検出サブアルゴリズムを使用することによって、達成されてもよい。いくつかの側面では、十二指腸検出サブアルゴリズムは、赤色または赤外線反射率２４３０、２４３２が、統計的に有意な方法で緑色または青色反射率２４２６、２４２８から分散するときを判定してもよい。本点を識別するために、種々の統計、フィルタ処理、またはその場限りの技法が使用され得ることが、当業者に理解されるであろう。例えば、これは、例えば、最新の３０個のデータ点を使用して、ｔ−検定を行うこと等の種々の既知の統計的技法またはその場限りの技法を使用して、もしくは赤色または赤外線反射率２４３０、２４３２が、例えば、緑色または青色反射率２４２６、２４２８の値の２倍であるときを判定することによって、計算されてもよい。いくつかの側面では、十二指腸検出サブアルゴリズムは、検出された緑色または青色スペクトルの差と対比して、検出された赤色スペクトル２４３０の差を比較し、差が閾値より大きいときに遷移に印を付ける。いくつかの側面では、アルゴリズムは、検出された赤色反射率データおよび検出された緑色反射率データ内の複数のデータ点の平均を使用し、２つの平均の間の差をとり、差を閾値と比較する。例えば、摂取可能デバイス１９００は、１５秒毎に新しいデータサンプルを採取するように、かつ最新の４０個のサンプルの単純移動平均をとって、平均赤色反射率および平均緑色反射率を判定するように構成されてもよい。いくつかの実施形態では、十二指腸検出アルゴリズムは、赤色反射率の平均と緑色反射率の平均との間の差の積分をとることを伴ってもよい。例えば、いくつかの側面では、２つの単純移動平均の間の差の平均をとることは、誤った遷移を回避することにおいて摂取可能デバイス１９００を支援し、またはより早く遷移を検出することを支援してもよい。十二指腸検出アルゴリズムの他の側面が、図３３に図示されている。上記の議論は、検出された赤色反射率２４３０および検出された緑色反射率２４２６を使用するが、いくつかの実施形態では、検出された赤色反射率２４３０の代わりに検出された赤外線反射率２４３２を使用して、または検出された緑色反射率２４２６の代わりに検出された青色反射率２４２８を使用することによってのいずれかで、類似アルゴリズムが行われてもよい。
ＧＩ状態：ＪＥＪＵＮＵＭ（空腸）。いったん十二指腸２４０６と空腸２４０８との間のトライツ遷移２４１８が検出されると、本状態になる。いくつかの側面では、これは、いったん摂取可能デバイス１９００がＤＵＯＤＥＮＵＭ状態になると自動的に行われ得る、空腸検出サブアルゴリズムの使用によって検出されてもよい。いくつかの側面では、空腸検出サブアルゴリズムは、赤色または赤外線反射率２４３０、２４３２が、極大に達するとき、もしくは（例えば、赤色反射率２４３０が極大に達することの結果として）赤色または赤外線反射率２４３０、２４３２と緑色または青色反射率２４２６、２４２８との間の差が統計的に有意な方法で一定であるときのいずれか一方を判定してもよい。本点を識別するために、種々の統計、フィルタ処理、またはその場限りの技法が使用され得ることが、当業者に理解されるであろう。例えば、これは、赤色または赤外線反射率２４３０、２４３２の導関数もしくは有限差がゼロに達する、または符号を変化させるときを見出すことによって、計算されてもよい。いくつかの側面では、空腸検出サブアルゴリズムは、緑色および青色スペクトルのものと対比して、赤色スペクトル内の最大反射光の点を識別する。いくつかの側面では、空腸検出サブアルゴリズムは、検出された赤色反射率値を閾値と比較してもよく、いくつかの側面では、アルゴリズムは、検出された赤色反射率２４３０の単純移動平均と検出された緑色反射率２４２６または検出された青色反射率２４２８の単純移動平均との間の差を評価する。いくつかの実施形態では、検出された赤外線反射率２４３２が、検出された赤色反射率２４３０の代わりに使用されてもよい。
ＧＩ状態：ＣＡＥＣＵＭ（盲腸）。いったん摂取可能デバイス１９００が回腸（すなわち、空腸２４０８の端部における消化管の一部）から盲腸２４１０までの回盲遷移２４２０を検出すると、本状態になる。いくつかの側面では、これは、盲腸検出サブアルゴリズムを使用することによって検出されてもよい。いくつかの側面では、盲腸検出サブアルゴリズムは、赤外線反射率２４３０が極小に達するとき、もしくは（例えば、赤色反射率２４３０が極大に達することの結果として）赤外線反射率２４３０、２４３２が統計的に有意な方法で緑色または青色反射率２４２６、２４２８と収束するときを判定してもよい。本点を識別するために、種々の統計、フィルタ処理、またはその場限りの技法が使用され得ることが、当業者に理解されるであろう。例えば、いくつかの実施形態では、これは、赤外線反射率２４３２の導関数または有限差がゼロに達するときを見出すこと、もしくは赤外線反射率２４３０と緑色反射率２４２６との間の差の単純移動平均が統計的にゼロと等しいときを見出すことによって、計算されてもよい。本サブアルゴリズムは、摂取可能デバイス１９００がＪＥＪＵＮＵＭ状態であるときに、自動的に行われてもよい。いくつかの側面では、盲腸検出サブアルゴリズムは、差が第１の閾値未満である点を見出すように、検出された赤色反射率２４３０または検出された赤外線反射率２４３２および検出された緑色反射率２３２６または検出された青色反射率２３２８を比較してもよい。他のサブアルゴリズムの議論と同様に、いくつかの側面では、本アルゴリズムは、未加工データ点と対照的に、単純移動平均を使用してもよい。いくつかの側面では、盲腸検出サブアルゴリズムは、緑色スペクトルのものと対比して赤外線スペクトル内の平均反射光の差を積分してもよく、検出閾値未満の差を試験する。いくつかの実施形態では、図３２に図示されるもの等の他の技法が、盲腸検出サブアルゴリズムに組み込まれてもよい。
ＧＩ状態：ＬＡＲＧＥ ＩＮＴＥＳＴＩＮＥ（大腸）。いったん摂取可能デバイス１９００が盲腸２４１０から大腸２４１２の残りの部分までの盲腸遷移２４２２を検出すると、本状態になる。いくつかの側面では、これは、大腸検出サブアルゴリズムを使用することによって検出されてもよい。本サブアルゴリズムは、摂取可能デバイス１９００がＣＡＥＣＵＭ状態であるときに、自動的に行われてもよい。いくつかの側面では、大腸検出サブアルゴリズムは、赤色反射率２４３０が、最小値に達し、統計的に有意な方法で緑色または青色反射率２４２６、２４２８と収束するとき、もしくは赤外線反射率２４３２が上昇し、統計的に有意な方法で十分に大きい値において安定するときを判定してもよい。本点を識別するために、種々の統計、フィルタ処理、またはその場限りの技法が使用され得ることが、当業者に理解されるであろう。例えば、いくつかの実施形態では、これは、赤色反射率２４３０のサンプル平均が青色または緑色反射率２４２６、２４２８と統計的に同一であるときを見出すことによって、計算されてもよい。いくつかの実施形態では、これは、赤外線反射率２４３２が、例えば、他の反射率より１桁大きいとき、または赤外線反射率２４３２の有限差もしくは導関数が、例えば、その最大値の２０％まで低減させられたときに計算することによって、行われてもよい。いくつかの側面では、大腸検出サブアルゴリズムは、差が閾値を下回るときを判定するように、検出された赤色反射率２４３０を検出された緑色反射率２４２６と比較してもよい。他のサブアルゴリズムの議論と同様に、いくつかの側面では、本アルゴリズムは、未加工データ点と対照的に、単純移動平均を使用する。いくつかの側面では、アルゴリズムの上級版は、検出された赤色反射率２４３０および検出された緑色反射率２４２６の単純移動平均の間の差を積分し、閾値未満の差を試験する。例えば、各新しいデータのセットが獲得されると、摂取可能デバイス１９００は、更新された単純移動平均を計算してもよい。次いで、所定数の最新の単純移動平均の間の差を合計することによって、離散積分が計算されてもよい。積分は、そのうちのいくつかが、他のものより多かれ少なかれ計算的に効率的であり得る、いくつかの異なる方法で計算され得ることが、当業者に明白となろう。例えば、適切に加重された移動平均の間の差をとること、または最も新しいおよび最も古い単純移動平均を以前に計算された積分に加算ならびに減算することにより、同等の結果を生成し得る。いくつかの実施形態では、閾値を上回る検出された赤外線反射率２４３２は、大腸検出サブアルゴリズムに組み込まれてもよい。
ＧＩ状態：ＥＮＤ＿ＥＸＴＥＲＮＡＬ（外部終了）。摂取可能デバイス１９００が大腸２４１２から出口２４１４までの遷移を検出した後に、本状態になる。いくつかの側面では、摂取可能デバイス１９００は、摂取可能デバイスがＬＡＲＧＥ ＩＮＴＥＳＴＩＮＥ状態であるときに自動的に実行され得る、出口検出サブアルゴリズムを通して、これを検出してもよい。いくつかの実施形態では、摂取可能デバイス１９００は、温度検出器を具備されてもよく、出口検出サブアルゴリズムは、単純に、患者の体内温度から離れた測定された温度の変化をチェックしてもよい。例えば、摂取可能デバイス１９００が、摂氏３０度を下回る、または摂氏３０〜４０度の範囲外の温度を検出する場合、患者の身体から自然に退出したと判定してもよい。
いくつかの実施形態では、摂取可能デバイス１９００は、摂取可能デバイス１９００が最初にＳＴＡＲＴ状態で起動されてから経過した全体的時間量を測定してもよい。いくつかの側面では、本測定された時間量は、出口検出サブアルゴリズムに組み込まれてもよい。例えば、有意に長い時間周期が経過した（例えば、１５時間）と判定することによって、摂取可能デバイスは、変化した温度示度値が、一時的障害（例えば、患者が冷たい水を飲むと胃の中に留まること）ではなく、身体からの自然な退出の結果であると判定してもよい。いくつかの実施形態では、摂取可能デバイス１９００はまた、身体からの退出を判定することに役立つように周囲光を測定するために、半径方向または軸方向検出器（例えば、検出器２００２ａ、２００２ｂ、２００２ｃ、２００６ａ、もしくは２００６ｂ）を使用してもよい。いくつかの実施形態では、摂取可能デバイス１９００はまた、ＥＮＤ ＥＸＴＥＲＮＡＬ状態になり、極めて長い時間周期が経過した後に休眠してもよい。いくつかの側面では、これは、エネルギーを保存するための手段として、およびフェイルセーフとしての両方の機能を果たしてもよい。例えば、他のインジケータにかかわらず、摂取可能デバイス１９００は、ＥＮＤ ＥＸＴＥＲＮＡＬ状態になり、７日が経過した後に休眠してもよい。
図２４に関連して議論される場所および遷移は、例証目的のためであり、限定的と見なされるべきではないことが理解されるであろう。さらに、本明細書に説明されるシステム、デバイス、および方法は、いくつかの他の場所または遷移を識別するために使用されてもよい（例えば、異なる光の波長を閾値と比較することによって、回腸および十二指腸と回腸との間の遷移を識別する）。加えて、デバイスのいくつかの実施形態は、ＤＵＯＤＥＮＵＭ、ＪＥＪＵＮＵＭ、およびＣＡＥＣＵＭを単一のＳＭＡＬＬ ＩＮＴＥＳＴＩＮＥ（小腸）状態に統合することによって、いくつかの状態を削減してもよい。この場合、十二指腸検出サブアルゴリズムは、摂取可能デバイスがＳＭＡＬＬ ＩＮＴＥＳＴＩＮＥ状態に遷移するときを判定し、盲腸検出サブアルゴリズムは、摂取可能デバイスがＳＭＡＬＬ ＩＮＴＥＳＴＩＮＥ状態からＬＡＲＧＥ ＩＮＴＥＳＴＩＮＥ状態に遷移するときを判定する。いくつかの実施形態では、ＭＯＵＴＨ（口）、ＩＬＩＥＵＭ（回腸）、またはＣＯＬＯＮ（結腸）状態等の他の状態が、デバイスによって使用されてもよい。
具体的に図２４に関連して摂取可能デバイス１９００を参照するが、本願における摂取可能デバイスのうちのいずれかが使用され得ることが理解されるであろう。これは、例えば、摂取可能デバイス１０、３００、３０２、３０４、３０６、７００、ならびに図２６−２８に関連して議論される摂取可能デバイス２５００、ならびに前述のデバイス上で見出される特徴の種々の組み合わせを有する他の摂取可能デバイスを含む。
図２５は、消化管内の場所を自律的に識別し、自律的に消化管からサンプルを採取する、または消化管の中へ薬剤を放出するために使用され得る、摂取可能デバイスの別の実施形態の外観図を図示する。摂取可能デバイス７００と同様に、図２５で描写される例示的摂取可能デバイス２５００は、本明細書に説明される場所検出方法を行い、サンプルを取得する、および／または薬剤ならびに治療薬を含む物質を運搬するように構成されてもよい。消化管を通した通過中に、摂取可能デバイス２５００は、デバイスの判定された場所に基づいて、デバイスの場所を確立した後の所定の時間に、いくつかのサンプルを取得してもよい。摂取可能デバイス２５００によって使用されるシステム、デバイス、および方法は、図２５−３５を参照して説明されるが、摂取可能デバイス２５００の特徴は、本願の任意の他の部分と組み合わせられてもよい。摂取可能デバイス２５００の複数の構成要素は、摂取可能デバイス１０、３００、３０２、３０４、３０６、７００、および１９００を説明する際に使用される構成要素と交換可能である。したがって、すでに説明されている摂取可能デバイスに類似する構成要素は、さらに詳細に説明されず、代わりに、本実施形態の特徴を区別することに焦点が置かれるであろう。また、本願に説明される摂取可能デバイスのうちのいずれか（例えば、取可能デバイス１０、３００、３０２、３０４、３０６、７００、および１９００）は、摂取可能デバイス２５００に関連して議論されるシステム、デバイス、および方法を含むように修正され得ることも理解されたい。
摂取可能デバイス２５００の外観図が、図２５で描写されている。摂取可能デバイス２５００は、第１の端部分２５０４に接続された第１の壁部分２５０２と、第２の端部分２５１４に接続された第２の壁部分２５１２とを備える、筐体を伴って描写されている。第１の壁部分２５０２および第２の壁部分２５１２は、接続部分２５１０によって接続される。
第１の壁部分２５０２は、光学的透明または半透明窓２５０６を伴って描写されている。窓２５０６は、第１の壁部分２５０２の残りの部分と異なる光学性質を有してもよく、第１の壁部分２５０２の他の部分よりも可視および赤外光に対して透明または半透明であり得る。しかしながら、いくつかの実施形態では、摂取可能デバイス２５００は、第１の壁部分２５０２および第１の端部分２５０４の代わりに、図１の摂取可能デバイス１０からの第１の壁部分１４ａおよび第１の端部分１６ａを使用するように適合されてもよい。第１の端部分２５０４は、図１に図示される第１の端部分１６ａに実質的に類似するが、第１の端部分２５０４は、デバイスの端部に位置する窓を有してもよい。本窓は、ある側面では、第１の端部分２５０４の残りの部分と異なる光学性質を有し、軸方向センササブユニットが位置し得る端部の中および外への照明を可能にするように構成されてもよい。
第２の壁部分２５１２は、開口部２５１８を有し、デバイスの縦軸の周囲で回転するように構成される。開口部２５１８は、消化管からのサンプルが摂取可能デバイス２５００の筐体に進入するための通路、または摂取可能デバイス２５００の内側に貯蔵された薬剤が消化管の中へ放出されるための通路の役割を果たす。いくつかの実施形態では、摂取可能デバイス２５００によって獲得されるサンプルが分析されてもよい。摂取可能デバイス２５００の内側のギヤモータ７０４は、回転し、第２の壁部分２５１２を移動させることができる。いくつかの実施形態では、これは、第２の壁部分２５１２の内部に接続されるモータピニオンの使用によって行われる。モータピニオンは、シアノアクリレート、または任意の他の好適な結合材料もしくは接着剤を使用して、接続されてもよい。第２の端部分２５１４は、第２の壁部分２５１２に接続され、小開口部２５１６を含有する。小開口部２５１６は、ギヤモータ７０４の端部を係留するために使用されることができる。ギヤモータ７０４の端部は、小開口部２５１６の内側に位置付けられてもよく、それが定位置に係止されることを可能にする。いくつかの実施形態では、第２の端部分２５１４は、第２の壁部分２５１２とともに回転するであろうが、いくつかの実施形態では、第２の端部分２５１４は、第２の壁部分２５１２が移動するにつれて静止したままとなるであろう。第２の壁部分２５１２が移動すると、開口部２５１８は、それとともに移動するであろう。いくつかの構成では、第２の壁部分２５１２の下に１つまたはそれを上回るチャンバ（例えば、チャンバ７０６（図１４Ａ））があろう。開口部２５１８が移動すると、チャンバは、交互に、摂取可能デバイス２５００の周囲の環境に暴露され、または摂取可能デバイス２５００の周囲の環境から閉鎖されてもよい。
摂取可能デバイス２５００で使用されるＰＣＢ２５０８は、図２Ａ−２Ｅに関連して議論されるＰＣＢ３０に類似する特徴および機能性を有する。しかしながら、ＰＣＢ２５０８は、図２７で以降に説明されるような若干異なる電気および機械システム、ならびに図２８で議論されるわずかに異なるファームウェアを有してもよい。ＰＣＢ２５０８はまた、デバイスの他の実施形態に関連して説明される局所化アルゴリズムを行うように、または加えて、もしくは交互に、図２９−３３に関連して議論される他のアルゴリズムを行うように、プログラムされてもよい。ＰＣＢ２５０８はまた、軸方向感知サブユニット（例えば、図１Ａの軸方向感知サブユニット４２）を有してもよく、他の摂取可能デバイス（例えば、図１Ａ−１Ｂ、３Ａ−６Ｂ、および１９の摂取可能デバイス１０、３００、３０２、３０４、３０６、および１９００）に類似するデバイスを局限するために、半径方向照明器および半径方向検出器（例えば、図１９の照明器１９０６ａおよび１９０６ｂ、ならびに検出器１９０４）を利用する、半径方向センサアレイを特色としてもよい。摂取可能デバイス２５００内の他のサンプリング構成要素に適応するために、いくつかの実施形態では、ＰＣＢ２５０８は、１つの方向のみに延在し、第１の壁部分１４ａの中へ嵌合してもよい。
図２６は、摂取可能デバイス２５００の分解図を示す。磁気リング２６００が、第２の壁部分５２１２に接続され、第２の壁部分５２１２とともに回転する。いくつかの実施形態では、磁気リング２６００は、シアノアクリレート、または任意の他の好適な結合材料もしくは接着剤を使用して、第２の壁部分２５１２に添着されてもよい。いくつかの実施形態では、磁気リング２６００の内部は、ギヤモータ７０４と連動してもよく、ギヤモータ７０４が回転するにつれて、磁気リング２６００、第２の壁部分２５１２、および第２の端部分２５１４を回転させる。いくつかの実施形態では、第２の壁部分２５１２または第２の端部分２５１４は、ギヤモータに直接接続するであろう。例えば、ギヤモータは、小開口部２５１６において第２の端部分２５１４と連動してもよい。デバイスの動作を補助するために、ＰＣＢ２５０８は、磁気リング２６００の配向を判定し得る、付加的磁気センサ２６０２を特色としてもよい。例えば、磁気リング２６００は、開口部２５１８がチャンバ７０６と整合させられるときに、磁石が磁気センサ２６０２に最も近いように位置付けられる、一連の磁石を含有してもよい。次いで、ＰＣＢ２５０８は、ギヤモータ７０４を制御することによって開口部２５１８の位置を調節するために、フィードバックループの一部として、磁気センサ２６０２からの検出された信号を使用してもよい。一般に、ＰＣＢ２５０８は、ギヤモータコントローラを含んでもよく、ＰＣＢ２５０８は、ギヤモータ７０４を移動させるように電気ＤＣまたはＡＣ信号を伝送してもよい。第２の壁部分２５１２の係止端２６０６は、接続部分２５１０と連動するように構成される。これは、第１の壁部分２５０２に接続されたままでもある一方で、第２の壁部分２５１２が第１の壁部分２５０２に対して自由に回転することを可能にするように設計される。
貯蔵サブユニット２６０４は、貯蔵サブユニット７０２（図１４Ａ）に類似し、第２の壁部分２５１２によって封入される。貯蔵サブユニット２６０４は、チャンバ７０６等のチャンバを含む。貯蔵サブユニット２６０４上の各チャンバ７０６は、それぞれのチャンバ開口部７０８が第２の壁部分２５１内の開口部２５１８と整合させられるときにアクセス可能である。第２の壁部分２５１２が移動すると、チャンバは、摂取可能デバイス２５００の周囲の環境にアクセス可能となってもよいか、または摂取可能デバイス２５００の周囲の環境にアクセス不可能となってもよいかのいずれかである。各チャンバ７０６はまた、サンプルを獲得することを支援するように、親水性発泡体またはスポンジを組み込んでもよい。加えて、親水性発泡体またはスポンジは、標的被分析物の固定もしくは検出のために生物学的作用物質を提供され、またはそれを伴わなくてもよく、効果的にチャンバ７０６をサンプリングまたは診断チャンバに修正する。これは、消化管の具体的部分に影響を及ぼし得る、異なる条件を診断または検出するように、他の診断および検定技法と組み合わせられてもよい。
摂取可能デバイス２５００に関連して描写されるように、貯蔵サブユニット２６０４は、貯蔵サブユニット２６０４の円周の約３分の２の周囲に拡散された２つのチャンバ（例えば、チャンバ７０６のコピー）を含有する。貯蔵サブユニット２６０４の最終部分は、開口部２５１８を遮断する突出を形成する、ヌルチャンバ２６０８である。いくつかの側面では、ヌルチャンバ２６０８は、シリコーンから加工されてもよく、さらなる側面では、約４５のショアＡデュロメータを伴うシリコーンから加工されてもよい。いくつかの実施形態では、貯蔵サブユニット２６０４の最終部分は、未使用であるか、または摂取可能デバイス２５００の周囲の環境と常に接触していることを許可されるかのいずれかである、第３のチャンバを含有してもよい。いくつかの実施形態では、第１のチャンバは、消化管のサンプルを採取するために使用されてもよく、第２のチャンバは、第２のサンプルを取得することによって、消化管のサンプルを再び採取するために使用されてもよい。例えば、いくつかの実施形態では、摂取可能デバイス２５００は、第１のサンプルの後に固定時間周期で第２のサンプルを採取することによって、消化管のサンプルを再び採取してもよい。いくつかの実施形態では、摂取可能デバイス２５００は、第１の場所と異なる第２の場所において、消化管のサンプルを再び採取してもよい。例えば、摂取可能デバイス２５００は、サンプルが採取される２つの異なる所定の場所、すなわち、十二指腸および空腸でプログラムされてもよい。この場合、摂取可能デバイス２５００が十二指腸の中に位置すると判定するとき、第１のサンプルを採取してもよく、摂取可能デバイス２５００が空腸の中に位置すると判定するとき、第２のサンプルを採取してもよい。いくつかの実施形態では、サンプルのそれぞれを採取した後、摂取可能デバイスは、開口部２５１８がヌルチャンバ２６０８と整合させられる位置まで第２の壁部分２５１２を移動させることによって、サンプルがチャンバ（例えば、チャンバ７０６のコピー）から出て行くことを防止する。
いくつかの実施形態では、貯蔵サブユニット２６０４は、第２の壁部分２５１２が回転すると静止したままであるが、いくつかの実施形態では、貯蔵サブユニット２６０４は、第２の壁部分２５１２が静止していると回転させられてもよい。いくつかの実施形態では、開口部２５１８は、側方に移動して開口部２５１８を見せることができる、スライドドアによって覆われてもよい。回転貯蔵サブユニット２６０４と併せて使用されるとき、これは、貯蔵サブユニットの内側の使用可能空間を最大限にするために特に効果的であり得る。いくつかの実施形態では、貯蔵サブユニットはまた、検定等のサンプル診断を含むように適合されてもよい。貯蔵サブユニットは、交互に、新しいサンプルを隔離し、サンプルに診断を行い、消化管の中へ戻してサンプルを放出してもよい。いくつかの実施形態では、チャンバ７０６の後壁は、チャンバからサンプルを押し出すように電気機械アクチュエータを備えてもよい。いくつかの実施形態では、類似電気機械アクチュエータが、吸引によってサンプルまたは流体をチャンバに引き込むために使用されてもよい。いくつかの実施形態では、摂取可能デバイス２５００はまた、貯蔵サブユニット２６０４に対して第２の壁部分２５１２を再構成することによって、いったん特定の場所に到達すると、チャンバ７０６の中でサンプルを隔離し、検定等の診断を使用してサンプルを試験し、診断の結果に基づいて、チャンバ７０６のうちの異なるものに貯蔵された薬剤を放出するように、貯蔵サブユニット２６０４に対して第２の壁部分２５１２を再構成してもよい。
図２７は、デバイスのいくつかの実施形態に対応する種々の電気サブユニットを図示する。具体的には、図２７は、摂取可能デバイス２５００に関連してＰＣＢ２５０８で実装され得る、電気サブユニットを図示するが、図２７に関連して議論されるシステム、デバイス、および方法のうちのいずれかは、本願における任意の他のシステム、デバイス、または方法と組み合わせられてもよい。例えば、図２Ａ−２Ｅならびに１５に図示されるシステム、デバイス、および方法は、図２７のシステム、デバイス、および方法を補完し、またはそれらと交互に行われてもよく、その逆も同様である。いくつかの実施形態では、ＰＣＢ２５０８は、３つの酸化銀３７０バッテリによって給電される、剛性強化材を伴うフレックスＰＣＢである。ＰＣＢ２５０８の電気システムは、いくつかの実施形態ではマイクロコントローラ１１０（図２Ａ）に類似し得る、マイクロコントローラ２７００によって制御される。摂取可能デバイス２５００のいくつかの実施形態では、マイクロコントローラ２７００は、低電力ＡＲＭ Ｃｏｒｅｔｅｘコアを有する、ＳＴＭ３２Ｌ０５１ｋ８である。マイクロコントローラ２７００は、両方の命令を記憶するため、および種々のセンサから獲得されるデータを記憶するためのフラッシュ記憶装置２７０４ならびにＥＥＰＲＯＭ記憶装置２７０６の両方を含み得る、メモリサブユニット２７０２を特色とする。
電気システムは、上部軸方向感知サブユニット２７０８と、半径方向感知サブユニット２７１０とを含み、いくつかの実施形態では、付加的な底部軸方向感知サブユニット２７１２を含んでもよく、その全ては、図２Ａおよび１５に関連して議論される感知サブユニットに類似し得、いくつかの実施形態では、各サブユニットは、ＬＥＤ／光センサペアを備えてもよい。マイクロコントローラ２７００は、感知サブユニット２７０８、２７１０、２７１２に含まれる光センサによって検出される信号を変換して定量化するためのアナログ／デジタル変換器（例えば、アナログ／デジタル変換器１１６）と組み合わせて、汎用入出力インターフェース（例えば、汎用Ｉ／Ｏ１１２）を使用して、これらの感知サブユニットと通信してもよい。電気システムはまた、局所化を支援するために使用され得る、または信号を伝送および受信するために使用され得る、ＩＲ光学受信機／伝送機２７１４を含んでもよい。例えば、これは、基地局と通信し、摂取可能デバイス２５００がプログラムされることを可能にするために、通信サブユニット１２０および光学エンコーダ２０（図２Ａ）と併せて使用されてもよい。いくつかの実施形態では、ＰＣＢ２５０８はまた、通信で使用するためのＲＦ送受信機（例えば、ＲＦ送受信機７２２）を含んでもよい。ＩＲ光学受信機伝送機２７１４は、汎用Ｉ／Ｏ１１２またはＵＡＲＴ（例えば、万能非同期受信機／伝送機（ＵＡＲＴ）インターフェース１１４（図２Ａ）を使用して、マイクロコントローラ２７００と通信することができる。
いくつかの実施形態では、ＰＣＢ２５０８は、３２．７６８ｋＨｚで動作するリアルタイムクロック（ＲＴＣ）発振器２７１６を含む。本クロックは、マイクロコントローラ２７００と直接通信し、リアルタイム精度でカプセル通過時間を定量化するために使用されてもよく、または摂取可能デバイスが一時的スリープ状態になり、周期的間隔でそれ自体を起動させるにつれて、時間を追跡するために使用されてもよい。マイクロコントローラ２７００のための電力供給部は、バッテリ１８によって送達される電圧を制御してフィルタ処理する、電力調整器２７１８、ならびに電圧のわずかな変動がデバイス機能を妨害することを防止する、または実質的に防止する、電圧低下保護回路２７２０を特色とする。例えば、いくつかの側面では、電圧低下保護回路は、バッテリ１８がモータ２７２２を動かすために使用されると、起こり得る電圧降下を軽減してもよい。モータ２７２２は、ギヤモータ７０４に実質的に類似し得るが、回路は、他のタイプのモータまたはアクチュエータを動かすように容易に適合されてもよい。いくつかの実施形態では、電圧低下保護回路２７２０は、バッテリ１８とマイクロコントローラ２７００との間に接続されるショットキーダイオードを含んでもよく、加えて、マイクロコントローラ２７００とともにショットキーダイオードの側面上にバルク静電容量を含んでもよい。いくつかの実施形態では、動いているモータ２７２２によるバッテリ１８の電圧降下は、バルク静電容量から貯蔵されたエネルギーを引き出すことによって、マイクロコントローラ２７００が動作を維持することを可能にしながら、ショットキーダイオードに、バッテリ１８からマイクロコントローラ２７００を電気的に絶縁させ得る。いくつかの実施形態では、マイクロコントローラ２７００はまた、モータ２７２２が動いている間に、ある程度のデバイス機能性を一時停止してもよい。例えば、モータ２７２２が動いている間に、マイクロコントローラ２７００は、感知サブユニット２７０８、２７１０、および２７１２の使用を一時停止し、バルク静電容量からより少ないエネルギーを引き出してもよい。いくつかの側面では、本電圧低下保護回路は、摂取可能デバイス２５００が、同一のバッテリ１８を使用してモータ２７２２およびマイクロコントローラ２７００の両方を操作することを可能にし得る。いくつかの実施形態では、電圧低下保護回路はまた、バッテリ１８の電圧レベルおよび／またはバルク静電容量を感知するための電圧センサを含んでもよく、摂取可能デバイス２５００は、感知された電圧レベルの一方もしくは両方が閾値を上回らない限り、モータ２７２２を動かさなくてもよい。例えば、摂取可能デバイス２５００は、バルクコンデンサ上の電圧が、モータ移動の持続時間にわたってマイクロコントローラ２７００の動作を維持するために十分ではない限り、モータ２７２２が動くことを防止するであろう。
いくつかの実施形態では、ＰＣＢ２５０８はまた、モータ２７２２（例えば、ギヤモータ７０４）を操作するために組み合わせて使用される、モータ位置センサ２７２４、およびＧＰＩＯによってマイクロコントローラ２７００と通信するモータ方向制御２７２６も有する。モータ方向制御２７２６は、ＤＣモータ（例えば、モータ２７２２、７０４）が時計回りまたは反時計回りに回転するかどうかを交互に入れ替えることができる、モータ方向Ｈブリッジである。これは、モータドライバ（例えば、モータドライバ７４２（図１５））またはモータ制御サブユニット（例えば、モータ制御サブユニット７４０（図１５））と組み合わせて使用されてもよい。これは、他のチャンバを妨害することなく、開口部２５１８が特定のチャンバ開口部７０８と整合できることを確実にする。
いくつかの実施形態では、モータ位置センサ２７２４は、開口部２５１８を含有する第２の壁部分２５１２に接続される、磁気リング２６００の配向を検出することができる、ホール効果センサ等の磁気センサである。モータ位置センサ２７２４、マイクロコントローラ２７００、およびモータ方向制御２７２６の組み合わせは、モータ２７２２が正しく配向されていることを確実にするように、単純フィードバック回路の役割を果たすことができる。いくつかの実施形態では、ＰＣＢ２５０８はまた、温度センサ等の他のセンサを含んでもよく、チャンバ７０６の中で獲得されるサンプルを調査するための光学、電気、または化学診断を含むように適合されてもよい。いくつかの実施形態では、マイクロコントローラ２７００はまた、チャンバ（例えば、チャンバ７０６）の場所を感知するように適合されてもよい。例えば、チャンバの壁に組み込まれた磁石と組み合わせて、磁気感知サブユニット２６０２を使用することによる。
マイクロコントローラ２７００は、消化管内でそれ自体の場所を特定するように、種々のセンサおよび感知サブユニット２７０８、２７１０、２７１２を作動させて監視する。例えば、マイクロコントローラ２７００は、異なる色の光を点滅させるように、かつ感知サブユニット内の光センサを使用して、結果として生じる反射率を検出するように、軸方向および半径方向感知サブユニット２７０８ならびに２７０１を操作してもよい。同様に、いくつかの実施形態では、マイクロコントローラ２７００は、温度センサから温度データも取得してもよい。これらの検出されたデータ値は、事後分析のため、または本願に説明される局所化アルゴリズムのうちの１つを行うためのいずれかで、以降に読み出され得る、ログとして（例えば、メモリサブユニット２７０２のＥＥＰＲＯＭ装置２７０６に）記憶される。
図２８は、デバイスのいくつかの実施形態に対応するファームウェアを図示する。具体的には、図２８は、いくつかの実施形態では、ＰＣＢ２５０８および摂取可能デバイス２５００の動作を制御するために使用され得る、ファームウェア２８００ならびにソフトウェアシステムを説明する。ファームウェア２８００は、製造時に、または公認サービス周期中に、マイクロコントローラ２７００の内部不揮発性フラッシュメモリ２７０４にインストールされ、概して、摂取可能デバイス２５００上にインストールされた後に変更または再プログラムされなくてもよい。いくつかの側面では、これは、プログラミングリード（すなわち、フラッシュ記憶装置２７０４に書き込む、または書き換えるための物理的接続）を摂取可能デバイス２５００の筐体内に含有させること、もしくはファームウェア２８００がインストールされた後に物理的に切り離されるＰＣＢ２５０８を構築するために使用されるフレキシブル回路基板の一部の上に、プログラミングリードを印刷させることによって行われてもよい。
ファームウェア２８００は、図２８に図示されるように、デバイスの種々の機能を制御する。着目すべきこととして、ファームウェア２８００は、マイクロコントローラ２７００の機能と、代理で図２７に説明されるシステムを制御し得る、命令とで符号化される。リアルタイムクロック（ＲＴＣ）および電力サイクル制御２８０２は、マイクロコントローラ２７００がどのようにしてＲＴＣ発振器２７１６と通信して相互作用するかを判定する。いくつかの実施形態では、摂取可能デバイス２５００は、殆どの時間にスリープするように設定され、エネルギーを保存する種々のデバイス機能を無効にする。摂取可能デバイス２５００は、事前に定義された時間に起動し、センサデータを収集し、収集されたデータを周期的に分析し、適宜に動作を行い（サンプルを採取する、ＧＩ特徴を識別する）、スリープに戻るように設定される。時間の大部分をスリープモードで維持することにより、内蔵電力保有量を節約してもよい。電力サイクル制御２８０２は、摂取可能デバイス２５００が適切な間隔で起動することを可能にする。これらのスリープおよび起動間隔に基づいてデバイスの動作を制御するための２つの例示的方法が、以降で、または図２９ならびに３０と併せて図示される。モータ位置および磁気感知制御２８０４は、マイクロコントローラ２７００がモータ位置センサ２７２４と相互作用することを可能にするための命令を含有する。いくつかの実施形態では、モータ位置センサ２７２４は、摂取可能デバイスの種々の部分の場所および配向を判定するために使用されることができる、他のタイプの磁気感知ユニット（例えば、磁気感知ユニット２６０２）によって置換される。モータ制御２８０６は、マイクロコントローラ２７００がＧＰＩＯを介してモータ方向制御２７２６を操作し、モータ２７２２の運動を制御することを可能にするための命令を含有する。いくつかの実施形態では、モータ２７２２は、１つであり、ギヤモータ７０４と同一であり得るが、いくつかの実施形態では、他のタイプのモータが使用されてもよい。
内部ＥＥＰＲＯＭ記憶装置制御２８０８は、マイクロコントローラ２７００がＥＥＰＲＯＭ記憶装置２７０６と相互作用することを可能にするためのドライバを含有する。内部フラッシュ記憶装置制御２８１０は、マイクロコントローラ２７００がフラッシュ記憶装置２７０４と相互作用することを可能にするための類似ドライバを含有する。反射率センサ制御２８１２は、マイクロコントローラ２７００が光センサ（例えば、感知サブユニット２７０８、２７１０、および２７１２の光を感知する半端、または検出器１９０４）によって検出される光を取得して定量化することを可能にするための命令を含有する。いくつかの実施形態では、任意の反射率（すなわち、検出器上に反射される光）が、検出器に、検出される光の量に直接比例する電圧または電流を生成させるであろう。これは、ＡＤＣの中へ運ばれ、結果として生じるデジタル信号は、反射率において受光された光の量を定量化するために、マイクロコントローラ２７００によって使用されることができる。反射率センサＬＥＤ制御２８１４は、マイクロコントローラ２７００が摂取可能デバイス２５００の種々の照明器（例えば、感知サブユニット２７０８、２７１０、２７１２のＬＥＤ半端、または照明器１９０２ａおよび１９０２ｂ）を操作するための命令を含有する。ＧＰＩＯを使用することによって、マイクロコントローラ１７００は、ＬＥＤが光を生成するときを制御し、またはＲＧＢ−ＬＥＤパッケージの場合、生成されている光の色を制御（すなわち、照明のための異なる波長を選択）してもよい。シリアル通信制御２８１６は、万能非同期受信機／伝送機（ＵＡＲＴ）を使用して、デバイスにおよびそこから信号を伝達するように、ＩＲ光学受信機／伝送機２７１４を操作するための命令を含有する。例えば、マイクロコントローラ２７００は、基地局（例えば、基地局９５０）と通信するように、（例えば、光学エンコーダ２０を使用して）ＩＲ伝送機上にデジタルパルスレツを符号化してもよい。同様に、ＩＲ受信機は、基地局から信号を受信するために使用されてもよく、医師がデバイスパラメータを設定し、または摂取可能デバイス２５００の選択特徴を再プログラムすることを可能にする。
ファームウェア２８００が主に、図２７によって説明される電気サブシステムに関連して議論されるが、類似ファームウェアが、摂取可能デバイス内の他の電気システム（例えば、図２Ａ−２Ｅおよび図１５によって説明されるシステム）を制御するために使用されることができる。ＲＴＣおよび電力サイクル制御２８０２に関連して上記のように、ファームウェアは、時間の大部分をスリープモードで費やし、サンプルを採取し、周期的間隔で全種類のデバイス機能を果たすように、摂取可能デバイス２５００を設定することによって、デバイス電力を保存する命令を含有してもよい。これらの実施形態では、ファームウェア２８００は、２つの主要実行経路、すなわち、低速メインプログラムループおよび高速タイマベースのループを有する。低速メインプログラムループは、図３０Ａ−３０Ｂに図示され、事前に定義されたタスクのリストを実行してもよい。低速メインプログラムループ内の各タスクは、固定速度で行われ、光学センサから（例えば、感知サブユニット２７０８、２７１０、２７１２から）獲得される新しいデータ等の非決定性外部事象に応答してもよい。対照的に、高速タイマベースのループは、周期的に低速メインプログラムループを中断し、頻繁な間隔で高速処理を必要とするプロセスの面倒を見るであろう。
図２９は、スリープまたはスタンバイ状態から摂取可能デバイスを起動し、摂取可能デバイスを操作するためのいくつかの実施形態およびプロセスを説明する、フローチャートである。いくつかの側面では、起動プロセス２９７５は、デバイスの動作を制御し、摂取可能デバイス２５００のスリープまたはスタンバイ状態を中断するように間隔を設定し、それを起動させ、図３０Ａ−３０Ｂに図示される低速ループプロセスならびに高速ループプロセス２９５０を行わせる。高速ループプロセス２９５０は、周期的に低速ループプロセスを中断し、頻繁な間隔で高速処理を必要とするプロセスに注意を払ってもよい。例えば、摂取可能デバイス２５００が起動した後、低速ループプロセスは、いずれのタスクが次に行われる必要があるか（例えば、データを収集する、または局所化アルゴリズムを実行する）を追跡してもよい一方で、高速ループプロセス２９５０は、外部通信（例えば、基地局９５０（図１７Ａ−１７Ｃ）からの通信）を監視し、センサを操作してもよい。
高速ループプロセス２９５０のステップ２９００では、摂取可能デバイス２５００の高速ループプロセス２９５０が、低速ループプロセスを中断する。高速処理を行うために、高速ループプロセス２９５０は、中断し、６ｋＨｚを上回る周波数で摂取可能デバイス２５００を制御してもよい。
ステップ２９０２では、摂取可能デバイス２５００は、外部通信をチェックする。例えば、摂取可能デバイス２５００は、基地局９５０からＩＲ光学受信機２７１４によって受信されている信号があるかどうかをチェックしてもよい。いくつかの実施形態では、摂取可能デバイス２５００はまた、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、近接場通信、ＲＦ送受信機、および同等物等の他のタイプの無線通信手段を具備されてもよい。これらの場合において、摂取可能デバイス２５００は、ステップ２９０２において、任意のタイプの通信を監視してもよい。いくつかの実施形態では、通信が検出された場合、摂取可能デバイス２５００は、通信が終了するまで通信を監視し続けてもよい。
ステップ２９０４では、摂取可能デバイス２５００は、ステップ２９０６における時間カウンタがインクリメントされた最後の時間から１ミリ秒が経過したかどうかをチェックする。いくつかの側面では、これは、摂取可能デバイス２５００が高い周波数でステップ２９０２において通信をチェックし、より低い周波数で他の動作を行う（例えば、ステップ２９１０、２９１２、２９１４、および２９１６においてセンサを補修する）ことを可能にし得る。いくつかの実施形態では、摂取可能デバイス２５００は、ステップ２９０４においてカウンタをデクリメントし、ステップ２９０６においてカウンタをリセットすることによって、１ミリ秒間隔を数え上げてもよい。例えば、プロセス２９５０が６ｋＨｚの周波数で繰り返す場合、カウンタは、最初に「６」に設定され、高速ループプロセス２９５０は、摂取可能デバイスがステップ２９０６に進む前に６回繰り返し、１ミリ秒間隔で摂取可能デバイス２５００をステップ２９０６に進ませるであろう。ステップ２９０６における時間カウンタがインクリメントされた最後の時間から１ミリ秒が経過した場合、摂取可能デバイス２５００はステップ２９０６に進み、そうでなければ、摂取可能デバイス２５００はステップ２９１８に進む。
ステップ２９０６では、摂取可能デバイス２５００が、時間カウンタをインクリメントし、デバイスが起動されてからのミリ秒数を追跡するであろう。いくつかの側面では、時間カウンタは、どれだけ低速ループプロセスの特定のステップが続けられているかを判定するために、摂取可能デバイスによって使用されてもよい。例えば、いくつかの実施形態では、低速ループプロセスは、摂取可能デバイス２５００がチャンバ７０６を開いてサンプルを獲得するようにモータ（例えば、モータ２７２０または７０４）を動かすときを示してもよく、時間カウンタは、どれだけチャンバ７０６が開いているかを判定するために、低速ループプロセスによって使用されてもよい。
ステップ２９０８では、摂取可能デバイス２５００は、サンプル採取するセンサを選択する。いくつかの実施形態では、摂取可能デバイス２５００は、１ミリ秒毎にサンプル採取するセンサを選択して、順番にセンサのサンプルを採取するであろう。例えば、摂取可能デバイス２５００は、第１の反復中にステップ２９１０、第２の反復中にステップ２９１２、第３の反復中にステップ２９１４、および第４の反復中にステップ２９１６に進み、次いで、全てのセンサがサンプル採取された後に順序を繰り返してもよい。いくつかの実施形態では、あるセンサは、多かれ少なかれ他のセンサより頻繁にサンプル採取されてもよい。例えば、温度センサは、摂取可能デバイスが小腸の内側にある間に無視されてもよく、摂取可能デバイス２５００は、全くステップ２９１２に進まなくてもよい。いくつかの実施形態では、摂取可能デバイス２５００は、サンプル採取されている間にセンサとデータを通信するであろうが、センサは、サンプル採取されていない間に動作し続けるであろう。例えば、摂取可能デバイス２５００が半径方向感知サブユニットのサンプルを採取する度に、特定の半径方向ＬＥＤがオンにされる、またはオフにされる、もしくはその現在の状態のままにされるべきかどうかを判定してもよく、半径方向ＬＥＤは、感知されていない間にその状態で持続するであろう。摂取可能デバイス２５００のいくつかの実施形態では、サンプル採取するセンサを選択することは、加えて、マルチプレクサの使用を含んでもよい。
ステップ２９１０では、摂取可能デバイス２５００が、電気システム（例えば、図２７によって説明される電気システム）内の起こり得る誤動作を診断するために、電圧センサを使用する。例えば、摂取可能デバイス２５００は、ＧＰＩＯを使用して種々のサブユニット（例えば、モータ２７２２）への通信を試験してもよく、摂取可能デバイスは、バッテリ１８によって供給されている現在の電圧を判定してもよい。いくつかの実施形態では、摂取可能デバイス２５００は、バッテリ１８の感知された電圧が閾値を上回っている間のみにモータ（例えば、モータ７０４または２７２２）を操作してもよい。
ステップ２９１２では、摂取可能デバイス２５００が、温度測定を収集するために温度センサを使用する。例えば、摂取可能デバイス２５００は、身体からの進入または退出を判定するように温度測定を収集してもよい。いくつかの実施形態では、温度測定はまた、消化管内の他の場所を推定するために使用されることもできる。例えば、いくつかの実施形態では、摂取可能デバイス２５００は、（例えば、患者が熱い食事または冷たい飲み物を摂取することの結果としての）温度の急激な変化が、摂取可能デバイスが胃の中に位置し得ることを示すと判定してもよい。
ステップ２９１４では、摂取可能デバイス２５００が、半径方向反射率データを収集するように、半径方向センサ（例えば、半径方向感知サブユニット３２および２７１０）を使用する。例えば、摂取可能デバイス２５００は、特定の光の波長を点滅させ、結果として生じる反射率を測定するように半径方向感知サブユニット２７１０に命令するために、マイクロコントローラ２７００を使用してもよい。これは、（例えば、半径方向反射率データ系列６０２（図１３Ａ−１３Ｂ）、もしくは検出された赤色、緑色、または青色反射率２４２６、２４２８、および２４３０（図２４）について）半径方向反射率データを収集するように行われることができる。加えて、いくつかの実施形態では、摂取可能デバイス２５００は、デバイス誤作動を検出するように、半径方向感知サブユニットを試験してもよい。例えば、第１の半径方向照明器が、半径方向検出器のうちのいずれかにおいて、結果として生じる信号を生成していないが、他の半径方向照明器が生成している場合には、摂取可能デバイス２５００は、第１の半径方向照明器が適切に機能していないと判定してもよい。
ステップ２９１６で、いくつかの実施形態では、摂取可能デバイス２５００は、軸方向反射率データを収集するために、軸方向センサ（例えば、軸方向感知サブユニット４２、２７０８、および２７１２）を使用する。これは、（例えば、軸方向反射率データ系列６０４（図１３Ａ−１３Ｂ）、または検出された赤外線反射率２４３２（図２４）について）軸方向反射率データを収集するように行われることができる。加えて、いくつかの実施形態では、摂取可能デバイス２５００は、消化デバイス内の異常、または起こり得るデバイス誤作動を検出するために、これらのデータを使用してもよい。例えば、摂取可能デバイス２５００が、医学的異常の結果として、いくつかの異常なデータ点を測定する場合、摂取可能デバイス２５００は、異常の付近でより多くのデータ点を収集するために、高速ループプロセス２９５０を使用してもよい。
ステップ２９１８では、摂取可能デバイス２５００は、高速ループプロセス２９５０を終了し、スリープ状態に戻る。しかしながら、いくつかの実施形態では、高速ループプロセス２９５０は、ほぼその直後に、再度開始してもよい。
ＲＴＣ起動プロセス２９７５は、高速ループ方法のステップ２９００と明確に異なり、いくつかの側面では、（例えば、ＲＴＣおよび電力サイクル制御２８０２（図２８）の一部として）電力節約設定に基づいて、デバイスの動作を制御してもよい。摂取可能デバイス２５００が一時的にスリープ状態になるとき、ＲＴＣ発振器２７１６は、作動して時間の経過を追跡し続ける。マイクロコントローラ２７００は、ＲＴＣ発振器２７１６出力に基づいて、規則的間隔で摂取可能デバイス２５００を起動し、デバイスの主要なサンプリングおよびデータ収集機能を果たすように構成される。
ステップ２９２０では、摂取可能デバイス２５００は、起動するようにＲＴＣ発振器２７１６から信号を受信する。いくつかの側面では、これは、１秒〜１０分の間隔で起こってもよく、さらなる側面では、間隔は、摂取可能デバイスの現在の場所、ならびに摂取可能デバイス設定および電力保有量に依存し得る。例えば、胃の中（例えば、開始２４０２時または胃２４０４（図２４）の中）にある間に、摂取可能デバイス２５００は、起動され、１秒毎にデータサンプルを採取してもよい。小腸の中（例えば、十二指腸２４０６および空腸２４０８（図２４）の中）では、摂取可能デバイス２５００の周囲の環境にあまり変動性がなく、本デバイスは、起動され、代わりに３０秒毎にデータサンプルを採取してもよい。
ステップ２９２２では、摂取可能デバイス２５００が、起動し、図３０Ａ−３０Ｂおよびプロセス２９５０に関連して説明される、デバイスの高速／低速ループ動作を行い始める。
ステップ２９２４では、摂取可能デバイス２５００は、新しいデータセットを収集し、局所化アルゴリズムを行うことを終了しており、スリープまたはスタンバイ状態に戻る。デバイス設定に応じて、摂取可能デバイス２５００は、所定の時間周期後にデバイスを再度起動するように、ＲＴＣ発振器を構成してもよい。
図２９のステップまたは説明は、本願の任意の他の実施形態とともに使用され得ることが検討される。加えて、図２９に関連して説明されるステップおよび説明は、代替的な順序で、または本願のさらなる目的と並行して行われてもよい。例えば、ステップ２９１０、ステップ２９１２、ステップ２９１４、およびステップ２９１６によって説明されるステップを並行して行うことは、待ち時間を短縮し、または収集されたデータ点が特定の時間に同期化されることを可能にし得る。さらに、本願で議論される摂取可能デバイスもしくはシステムのうちのいずれかが、図２９のステップのうちの１つまたはそれを上回るものを行うために使用され得ることに留意されたい。
図３０Ａ−３０Ｂは、デバイスのいくつかの実施形態による、摂取可能デバイスの低速ループ動作の種々の側面を図示するフローチャートである。摂取可能デバイス（例えば、摂取可能デバイス２５００）は、エネルギー保有量を保存するために、時間の殆どをスリープまたはスタンバイ状態で費やしてもよい。いくつかの側面では、摂取可能デバイス２５００が起動される度に、高速ループプロセス２９５０および低速ループプロセス３０５０は、データを収集し、デバイスの場所を判定するように局所化アルゴリズムを実行し、必要であればサンプルを採取するために作動するであろう。
低速ループプロセス３０５０は、ステップ３０００から始まる。ステップ３０００では、摂取可能デバイス２５００が、（例えば、起動プロセス２９７５のステップ２９２２において）リアルタイムクロック、（例えば、磁気スイッチ１６２（図２Ａ）を起動することから）磁石、または監視アルゴリズムによって起動される。いくつかの側面では、監視アルゴリズムは、プログラムの実行を停止させるエラーから守るであろう。いくつかの実施形態では、監視アルゴリズムは、周期的に種々のデバイス機能、センサ、および／またはハードウェア／ソフトウェアシステムをチェックし、チェックされた機能ならびに／もしくはシステムの全てが正しく動作している場合に、摂取可能デバイス２５００が動作することのみを可能にするであろう、独立ハードウェアを備えるであろう。例えば、摂取可能デバイス２５００がセンサとの接続を確立することができない場合、ＲＴＣアラームを設定し、スリープまたはスタンバイ状態になることによって、それ自体をリセットしてもよい。
ステップ３００２では、システム状態がメモリから読み取られる。例えば、摂取可能デバイス２５００の現在の状態が、フラッシュ記憶装置２７０４に記憶されてもよい。状態は、消化管内の摂取可能デバイス２５００の現在の場所を示してもよい。状態はまた、摂取可能デバイス２５００が適切にプログラムおよび初期化されているかどうかを示してもよい。例えば、状態は、摂取可能デバイス２５００を患者に投与することに先立って、医師または技術者が摂取可能デバイス２５００を適切に設定したかどうかを示してもよい。
ステップ３００４では、摂取可能デバイス２５００は、それが適切にプログラムされているかどうかを判定する。摂取可能デバイス２５００がプログラムされている場合、本プロセスは、ステップ３００６に進んでもよく、摂取可能デバイス２５００がプログラムされていない場合、本プロセスは、代わりにステップ３０３０に進んでもよい。
ステップ３００６では、摂取可能デバイス２５００は、（例えば、起動プロセス２９７５のステップ２９２２において）それがリアルタイムクロックによって起動されているかどうかを判定する。摂取可能デバイス２５００がリアルタイムクロックによって起動されている場合、本プロセスは、ステップ３００８に進み、そうでなければ、ステップ３０２４に進んでもよい。
ステップ３００８では、摂取可能デバイス２５００が、デバイスの種々のセンサから（例えば、軸方向および半径方向感知サブユニット２７０８、２７１０、ならびに２７１２（図２７）から）データを収集する。感知パターンおよびデータ取得パターンは、摂取可能デバイス２５００の意図された用途に基づいて異なり得るが、いくつかの実施形態では、摂取可能デバイスは、赤色、緑色、青色、および赤外線反射率データサンプル、ならびに温度測定を収集するであろう。
ステップ３０１０では、摂取可能デバイス２５００が、ステップ３００８で収集されたセンサデータを内部メモリに（例えば、メモリサブユニット２７０２（図２７）に）記録する。摂取可能デバイス２５００では、デーラログが、５０ｋＢの内部フラッシュメモリ（例えば、フラッシュ記憶装置２７０４（図２７））に記録され、外部システムによって要求されたときに読み出されてもよいが、異なる量のメモリが、いくつかの実施形態で利用可能であり得る。いくつかの側面では、データログは、アルゴリズムを通して導出されるか、またはＲＴＣ発振器２７１６からとられるかのいずれかである、カプセル通過時間、ならびに温度測定とともに赤色、緑色、青色、および赤外線反射率に対応するセンサデータの完全なセットを含むであろう。
ステップ３０１２では、摂取可能デバイス２５００が、デバイスの場所を判定するように（例えば、図９−１３または図２４によって説明されるような）局所化アルゴリズムを実行する。いくつかの側面では、摂取可能デバイス２５００は、ステップ３００８において獲得されるセンサデータを分析すること、またはフラッシュメモリ（例えば、フラッシュ記憶装置２７０４）に記憶された前および現在のセンサデータのデータセットを使用することのいずれかによって、これを行う。例えば、摂取可能デバイスは、胃（例えば、胃２４０４（図２４））から十二指腸（例えば、十二指腸２４０６（図２４））の中への幽門遷移（例えば、幽門遷移２４１６（図２４））を判定するために、十二指腸検出アルゴリズムを使用してもよい。
ステップ３０１４では、摂取可能デバイス２５００は、物理的サンプルが収集されるであろうかどうかを判定する。例えば、摂取可能デバイス２５００は、消化管の特定の領域がステップ３０１２において識別されるとすぐに、サンプルを収集するようにプログラムされてもよい。摂取可能デバイス２５００はまた、消化管の特定の領域がステップ３０１２において識別された後のある時間量で、サンプルを収集するようにプログラムされてもよい。例えば、摂取可能デバイス２５００は、空腸が検出されるとすぐにサンプルを収集し、または十二指腸が検出された後にサンプル１０を収集するようにプログラムされてもよい。摂取可能デバイス２５００がサンプルを収集するものである場合、摂取可能デバイス２５００は、ステップ３０１６に進んでもよく、そうでなければ、ステップ３０１８に進んでもよい。
ステップ３０１６では、摂取可能デバイス２５００が、物理的サンプルを収集するためにモータ移動アルゴリズムを使用する。これは、サンプルチャンバに材料を入れない１つの構成から、サンプルチャンバに材料を入れる第２の構成に、デバイスを変化させることによって行われてもよい。例えば、摂取可能デバイス２５００は、モータ２７２２を第２の壁部分２５１２まで移動させ、開口部２５１８をチャンバ開口部７０８と整合させるように信号を伝送するために、マイクロコントローラ２７００を使用してもよい。１０分等の所定の時間周期後に、摂取可能デバイス２５００はまた、モータ２７２２にチャンバ開口部７０８から離して開口部２５１８を回転させ、内側にサンプルを伴ってチャンバ７０６を密閉してもよい。
ステップ３０１８では、摂取可能デバイス２５００が、最大数のセンサログに達しているかどうかを判定してもよい。いくつかの実施形態では、摂取可能デバイス２５００は、センサデータを記憶するために利用可能な５０ｋＢのフラッシュメモリを有するであろう。いくつかの実施形態では、これは、センサの数、データ形式、および使用される精度に応じて、約５０００〜１００００個のサンプルを記録するために十分である。いくつかの実施形態では、摂取可能デバイス２５００は、データサンプルを除去し、または圧縮形式でデータサンプルを記憶してもよい。例えば、摂取可能デバイス２５００は、もはや局所化のために必要ではなくなった後に、全ての他のデータサンプルを除去し、その後に医師または医者がデータを解釈するために十分な分解能を残してもよい。大部分が冗長性または線形であるデータ（例えば、体内で得られる温度データ）に関して、摂取可能デバイス２５００は、線形関数としてデータセットの部分を概算し、開始および終点を記憶し、必要とされるメモリの総量を削減してもよい。最大数のログに達した場合、摂取可能デバイス２５００は、ステップ３０２２に進んでもよく、そうでなければ、摂取可能デバイス２５００は、ステップ３０２０に進んでもよい。
ステップ３０２０では、摂取可能デバイス２５００が、リアルタイムクロック起動アラームを設定する。いくつかの実施形態では、摂取可能デバイス２５００は、デバイスを起動するアラームを設定し、後で新しいデータのセットを収集するように構成されてもよい。いくつかの側面では、スリープすることと起動することとの間の間隔は、１秒〜１０分である。（例えば、プロセス２９７５のステップ２９２０において）アラームがオフになるとき、摂取可能デバイス２５００は、スリープまたはスタンバイ状態から中断され、プロセス３０５０は、繰り返すであろう。
ステップ３０２２では、摂取可能デバイス２５００が、深いスリープまたはスタンバイ状態になるであろう。いくつかの実施形態では、ＲＴＣ起動アラームが設定されない場合、摂取可能デバイス２５００は、デフォルトで深いスリープになり、いくつかのデバイス機能を一時停止するであろう。いくつかの実施形態では、摂取可能デバイス２５００は、スタンバイ状態でいくつかのデバイス機能を遮断するが、摂取可能デバイス２５００が動作を再開するときを判定するように、リアルタイムクロック（例えば、ＲＴＣ発振器２７１６（図２７））を監視し続けるであろう。
ステップ３０２４では、摂取可能デバイス２５００が、通信を可能にするであろう。いくつかの実施形態では、摂取可能デバイス２５００は、エネルギー保有量を保存し、バッテリ１８を使い果たすことを回避するように、通信を動作停止させてもよい。しかしながら、いくつかの実施形態では、摂取可能デバイス２５００は、ＲＴＣアラーム以外のものによって起動される場合に、（例えば、ＩＲ光学受信機２７１４を介した基地局９５０からの）外部通信をチェックするであろう。これは、ＩＲ光学受信機２７１４または通信サブユニット１２０に給電し、それを操作することによって行われてもよい。いくつかの実施形態では、摂取可能デバイス２５００は、要求に応じてオンおよびオフにされることができる、高周波（ＲＦ）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、または他の近接場通信（ＮＦＣ）等の他のタイプの通信を使用してもよい。
ステップ３０２６では、摂取可能デバイス２５００が、外部通信をチェックする。例えば、摂取可能デバイス２５００が通信（例えば、通信サブユニット１２０）を起動した後、摂取可能デバイス２５００は、いくつかの実施形態では、基地局９５０からの通信についてＩＲ光学受信機２７１４を監視してもよい。
ステップ３０２８では、摂取可能デバイス２５００が、２０秒にわたって着信通信を待機するであろう。いかなる通信も２０秒にわたって検出されない場合、摂取可能デバイス２５００は、エネルギーを保存するように通信をオフにするであろう。いくつかの実施形態では、摂取可能デバイス２５００は、異なる時間周期にわたって待機してもよく、または着信通信が受信されるときはいつでも２０秒タイマをリセットしてもよい。
ステップ３０３０では、摂取可能デバイス２５００は、摂取可能デバイス２５００がプログラムされていない場合、デフォルトで通信を可能にするであろう。いくつかの実施形態では、摂取可能デバイス２５００は、患者に投与される前に、医師または技術者によってプログラムもしくは初期化される必要がある。いかなるプログラミングも摂取可能デバイス２５００上で見出されない場合、通信を可能にし、デフォルトでプログラミング命令を待機するであろう。
ステップ３０３２では、摂取可能デバイス２５００は、ユーザからのプログラミング命令を待機するであろう。いくつかの実施形態では、ユーザは、摂取可能デバイス２５００と通信するために、コンピュータ、電話、タブレットまたはウォッチアプリケーション、無線送受信機、基地局、もしくは同等物を提供されてもよい。例えば、ユーザは、検出および解釈されるであろう赤外線信号（例えば、ＩＲ光学受信機２７１４によって検出され、通信サブユニット１２０によって解釈される信号）を摂取可能デバイス２５００に伝送することが可能な基地局９５０を提供されてもよい。
ステップ３０３４では、摂取可能デバイス２５００は、センサ取得が完了することを待機するであろう。摂取可能デバイス２５００が着信通信信号を受信し始めた後、摂取可能デバイス２５００は、全通信が受信されるまで待機するであろう。例えば、ユーザが摂取可能デバイス２５００をプログラムするために数分かかり得、摂取可能デバイス２５００は、命令が受信されている間に通信チャネルを開いたままにするであろう。
ステップ３０３６では、摂取可能デバイス２５００は、通信が最後の２０秒間に受信されたかどうかをチェックするであろう。ステップ３０２８と同様に、摂取可能デバイス２５００は、いかなる通信も２０秒にわたって検出されない場合、エネルギーを保存するようにオフになるであろう。いくつかの実施形態では、摂取可能デバイス２５００は異なる時間周期にわたって待機してもよい。
図３０Ａ−３０Ｂを含む、本開示のステップおよび説明が例証的にすぎないことが理解されるであろう。図３０Ａ−３０Ｂを含む、フローチャートのステップおよび説明のうちのいずれかが、修正され、省略され、再配列され、代替的順序で、または並行して行われてもよく、ステップのうちの２つまたはそれを上回るものが、組み合わせられてもよく、もしくは本開示の範囲から逸脱することなく、任意の付加的ステップが追加されてもよい。例えば、摂取可能デバイス２５００は、新しいデータサンプルを獲得し、サンプルが獲得されているときと同時に、局所化アルゴリズムを実行し続けてもよい。さらに、図３０Ａ−３０Ｂのステップおよび説明は、本願に説明される任意の他のシステム、デバイス、または方法と組み合わせられ得、本願で議論される摂取可能デバイスもしくはシステムのうちのいずれかは、図３０Ａ−３０Ｂのステップのうちの１つまたはそれを上回るものを行うために使用され得ることに留意されたい。
図３１は、デバイスのいくつかの実施形態による、デバイスの一般的説明を図示するフローチャートである。いくつかの側面では、サンプル動作プロセス３１５０は、患者の消化管からサンプルを調達するために摂取可能デバイスを使用することを説明する。図３１は、例証目的で摂取可能デバイス２５００に関連して説明され得るが、これは、限定的であることを意図しておらず、図３１に説明されるプロセスの部分または全体のいずれか一方は、本願で議論される任意のデバイス（例えば、摂取可能デバイス１０、３００、３０２、３０４、３０６、７００、および１９００）に適用されてもよく、摂取可能デバイスのうちのいずれかは、図３１に説明されるプロセスの１つまたはそれを上回る部分を行うために使用されてもよい。さらに、図３１の特徴は、本願に説明される任意の他のシステム、方法、またはプロセスと組み合わせられてもよい。例えば、図３１によって説明されるプロセスは、図２、１５、２７、および２８のハードウェアならびに電気システム、または図８−１３、２１−２４、もしくは３２−３３の局所化方法を利用してもよい。
ステップ３１００では、摂取可能デバイス２５００は、磁石から脱離されることによって、それが起動されているかどうかを検出するであろう。図２Ａに説明されるように、摂取可能デバイス（例えば、摂取可能デバイス２５００）は、デバイスをオンまたはオフにするための磁気スイッチ１６２を有してもよい。製造された後に、摂取可能デバイスは、磁石の付近の特殊コンテナの中に配置されてもよく、結果として生じる磁場が、「オフ」位置で磁気スイッチ１６２を保つ。摂取可能デバイス２５００が、ユーザによってプログラムされ、患者に投与される準備ができているとき、摂取可能デバイス２５００は、磁石から離され、磁気スイッチ１６２は、「オン」位置に変化するであろう。いったん摂取可能デバイス２５００が初めてオンにされると、通信を確立しようとしてもよい。
ステップ３１０２では、摂取可能デバイス２５００が、ＵＡＲＴを介してユーザ入力を待機するであろう。摂取可能デバイスは、ＵＡＲＴ（例えば、万能非同期受信機／伝送機（ＵＡＲＴ）インターフェース１１４）を介して摂取可能デバイス２５００と通信するために使用され得る、通信サブユニット（例えば、通信サブユニット１２０）を提供される。次いで、摂取可能デバイス２５００は、ユーザがデバイスをプログラムするための機会を提供するであろう。いくつかの実施形態では、摂取可能デバイス２５００は、例えば、ユーザが摂取可能デバイス２５００をプログラムするために、コンピュータ、タブレット、ハンドヘルドデバイス、スマートフォン、またはスマートウォッチに接続され得る、基地局もしくはドックとともに提供されてもよい。いくつかの実施形態では、摂取可能デバイス２５００は、その全てが、摂取可能デバイス２５００をプログラムするため、または摂取可能デバイス２５００から情報を読み出すために使用され得る、高周波、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、近接場通信、および同等物等の他の手段を使用して通信してもよい。いくつかの側面では、摂取可能デバイス２５００は、ユーザによってプログラムおよび初期化された後に患者に投与される。
ステップ３１０４では、摂取可能デバイス２５００が、感知を行い、データを記録し、デバイスの場所を判定するように局所化アルゴリズムを行うであろう。患者に投与された後、摂取可能デバイス２５００は続けて、センサからデータを収集し、データを記録し、収集されたデータに基づいてデバイスの場所を識別するように局所化アルゴリズムを行うであろう。例えば、摂取可能デバイス２５００は、消化管を通過するにつれて軸方向および半径方向データのセットを収集し、図８−１３に関連して説明される局所化アルゴリズムを行ってもよい。別の実施例として、摂取可能デバイス２５００は、異なる波長における照明から反射率データのセットを収集し、図２４に関連して説明される局所化アルゴリズムを行ってもよい。いくつかの側面では、摂取可能デバイス２５００は、小腸の十二指腸部分（例えば、十二指腸２４０６）に進入するにつれて、幽門遷移（例えば、幽門遷移２４１６（図２４））を識別しようとするであろう。いったん摂取可能デバイス２５００が十二指腸に位置すると判定すると、摂取可能デバイスは、サンプルを採取するか、またはサンプルを採取する前に所定の時間周期（例えば、１０分）を待機するかのいずれかであってもよい。
ステップ３１０６では、摂取可能デバイス２５００が、サンプルを収集し、センサデータを収集して記録し続けるであろう。十二指腸の場所を特定した後、摂取可能デバイスは、サンプリングチャンバ（例えば、チャンバ７０６）へのアクセスを提供することによって、デバイスの周囲の環境内で消化管からサンプルを採取してもよい。例えば、摂取可能デバイス２５００は、消化管からのサンプルがサンプリングチャンバに進入することを可能にしない１つの構成から、消化管からのサンプルがサンプリングチャンバに進入することを可能にする別の構成にデバイスを変化させるために、モータ（例えば、モータ７０４、２７２２）を使用してもよい。これは、開口部２５１８がサンプリングチャンバのためのチャンバ開口部７０８と整合させられるように、第２の壁部分２５１２を移動させるためにマイクロコントローラ２７００からモータ２７２２に信号を伝送することによって達成されてもよい。同様に、ある時間周期を待機した後、摂取可能デバイス２５００は、サンプルが調達された後にサンプリングチャンバを密閉するように、第２の壁部分２５１２を後方に移動させてもよい。サンプルが収集されるにつれて、ならびにその後、摂取可能デバイス２５００は、センサデータを測定して記録し続けるであろう。
いくつかの実施形態では、摂取可能デバイス２５００は、サンプルを収集するのではなく薬剤を放出するように構成されるであろう。例えば、チャンバ７０６は、摂取可能デバイス２５００が患者に投与されることに先立って、薬物、粉末、液体、または他の薬剤を提供されてもよい。いくつかの実施形態では、ユーザは、チャンバ７０６の中へ薬剤を装填する能力を提供されてもよい。例えば、摂取可能デバイス２５００が（例えば、基地局９５０を使用するユーザによって）プログラムされている時間の間に、ユーザは、第２の壁部分２５１２を回転させることによってチャンバ７０６を暴露するように、命令を摂取可能デバイス２５００に伝送する能力を提供されてもよい。
いくつかの実施形態では、摂取可能デバイス２５００は、診断を使用して捕捉されたサンプルを調査するように構成されるであろう。例えば、各チャンバ７０６はまた、サンプルを獲得することを支援するように、親水性発泡体またはスポンジを組み込んでもよい。加えて、本親水性発泡体またはスポンジは、標的被分析物の固定もしくは検出のために生物学的作用物質を提供され、またはそれを伴わなくてもよく、効果的にチャンバ７０６をサンプリングまたは診断チャンバに修正する。これは、消化管の具体的部分に影響を及ぼし得る、異なる条件を診断または検出するように、他の診断および検定技法と組み合わせられてもよい。
ステップ３１０８では、摂取可能デバイス２５００が、１つまたはそれを上回るサンプルを取得した後でさえも、センサデータを収集して記録し続けるであろう。いくつかの側面では、摂取可能デバイス２５００は、最大数のデータログが収集されるまで、センサデータを記録し続けるであろう。
ステップ３１１０では、摂取可能デバイス２５００が、最大動作時間に達し、身体からの退出を検出し、または最大数のデータサンプルを記録した後に、深いスリープ状態になるであろう。いくつかの側面では、摂取可能デバイス２５００は、起動されるまで、深いスリープ状態でいくつかのデバイス機能をオフにする。いくつかの実施形態では、摂取可能デバイス２５００は、ユーザに提供される磁石または基地局の使用で起動されてもよい。いくつかの実施形態では、患者は、身体から退出された後に摂取可能デバイス２５００を回収してもよく、収集されたサンプルおよびデータログは、回収されたデバイスから収集されることができる。いくつかの実施形態では、摂取可能デバイスは、収集されたデータを、コンピュータ、基地局、タブレット、電話、スマートウォッチ、または他の類似デバイスに伝送するために、ＲＦ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、または近接場通信等の無線通信技法を生体内で使用してもよい。
ステップ３１１２では、摂取可能デバイス２５００が、ユーザによって回収された後にＵＡＲＴを介して起動されてもよい。デバイスがユーザによって回収されている、これらの実施形態では、回収されたデバイスは、データおよびサンプル回収のために、基地局（例えば、基地局９５０）または同様に具備されたコンピュータに戻されてもよい。いくつかの実施形態では、摂取可能デバイス２５００はまた、磁石、例えば、基地局９５０の一部として提供され得る磁石への暴露によって、その深いスリープから起動されるであろう。
ステップ３１１４では、摂取可能デバイス２５００が、その動作を完了し、物理的サンプルを回収する能力をユーザに提供するであろう。回収され、深いスリープ状態から再起動された後、摂取可能デバイス２５００は、自動的に、収集されたデータをユーザに戻すように伝達してもよく、チャンバ７０６へのアクセスを提供してもよい。いくつかの実施形態では、ユーザまたは認定技術者が、摂取可能デバイス２５００から物理的メモリおよびサンプルを直接収集するための手段を提供されてもよい。例えば、摂取可能デバイス２５００を分解するための特別なツールを権限のある個人に提供することによって、任意の潜在的機密データまたはサンプルが、権限のないユーザによってアクセスされることから保護されることができる。
図３１を含む、本開示のフローチャートのステップおよび説明は、例証的にすぎないことが理解されるであろう。図３１を含む、フローチャートのステップおよび説明のうちのいずれかが、修正され、省略され、再配列され、代替的順序で、または並行して行われてもよく、ステップのうちの２つまたはそれを上回るものが、組み合わせられてもよく、もしくは本開示の範囲から逸脱することなく、任意の付加的ステップが追加されてもよい。例えば、摂取可能デバイス２５００は、エネルギーを保存するために、サンプルを収集した直後に深いスリープ状態になってもよい。さらに、図３１のステップおよび説明は、本願に説明される任意の他のシステム、デバイス、または方法と組み合わせられ得、本願で議論される摂取可能デバイスもしくはシステムのうちのいずれかは、図３１のステップのうちの１つまたはそれを上回るものを行うために使用され得ることに留意されたい。
図３２は、デバイスによって使用される盲腸検出アルゴリズムのいくつかの側面を図示する、フローチャートである。図３２は、例証目的で摂取可能デバイス２５００に関連して説明され得るが、これは、限定的であることを意図しておらず、図３１に説明される盲腸検出プロセス３２５０の部分または全体のいずれか一方は、本願で議論される任意のデバイス（例えば、摂取可能デバイス１０、３００、３０２、３０４、３０６、７００、および１９００）に適用されてもよく、摂取可能デバイスのうちのいずれかは、図３２に説明されるプロセスの１つまたはそれを上回る部分を行うために使用されてもよい。さらに、図３２の特徴は、本願に説明される任意の他のシステム、方法、またはプロセスと組み合わせられてもよい。例えば、図３２で説明されるプロセスは、図２４によって説明されるアルゴリズムのうちのいずれかに組み込まれてもよい。
ステップ３２００では、摂取可能デバイス２５００が起動する。これは、摂取可能デバイス２５００によって設定される、前もって設定されたＲＴＣアラームにより、行われてもよい。
ステップ３２０２では、摂取可能デバイス２５００が、新しいセンサデータ点を収集して記憶する。摂取可能デバイス２５００は、赤色および緑色波長において照明を生成するように、異なる色のＬＥＤ（例えば、照明器１９０２ａおよび１９０２ｂ）を点滅させ、摂取可能デバイス２５００の周囲の環境に由来する、結果として生じる反射率を（例えば、検出器１９０４によって）検出することによって、始動する。次いで、これらのデータ点は、フラッシュメモリに記憶される。
ステップ３２０４では、摂取可能デバイス２５００は、十二指腸がすでに検出されているかどうかを判定する。例えば、摂取可能デバイス２５００の現在の状態がＤＵＯＤＥＮＵＭまたはＪＥＪＵＮＵＭ状態であるかどうか、もしくは幽門遷移（例えば、幽門遷移２４１６）が起こったことを十二指腸検出アルゴリズムがすでに判定しているかどうかを判定する。
ステップ３２０６では、摂取可能デバイス２５００が、フラッシュメモリ（例えば、フラッシュ記憶装置２７０４）から、最後の「ｎ」個の記憶された光学センサ値をロードする。点の数「ｎ」は、統計的に有意な平均および標準偏差を計算するために十分に大きいはずであるが、多くの側面では、値３０が選定される。
ステップ３２０８では、摂取可能デバイス２５００が、セット内標準偏差を計算する。
ステップ３２１０では、摂取可能デバイス２５００が、セット内平均値を計算する。
ステップ３２１２では、摂取可能デバイス２５００が、赤色データを緑色データと比較する。いくつかの実施形態では、これは、赤色データの平均から赤色標準偏差の倍数を減算し、緑色データの平均から緑色標準偏差の倍数を減算することを伴ってもよい。いくつかの実施形態では、倍数「ｋ」は、約１．５であるように選定される。いくつかの実施形態では、倍数は、デバイスを患者に投与することに先立って、ユーザによってプログラムされてもよく、または倍数は、測定されたセンサデータに基づいて変更されてもよい。ステップ３２１２における条件が満たされない場合、摂取可能デバイス２５００は、そのデータ点を信頼できないと見なし、それは考慮されない。
ステップ３２１４では、摂取可能デバイス２５００が、積分器の値を増加させる。いくつかの実施形態では、摂取可能デバイス２５００は、緑色データの平均と赤色データの平均との間の差を積分器に加算する。いくつかの実施形態では、摂取可能デバイス２５００は、それを積分器に加算する前に、緑色データの平均によって差を正規化してもよい。いくつかの実施形態では、積分器は、緑色データと赤色データとの間の差を加算するのではなく、１だけインクリメントされるであろう。いくつかの実施形態では、積分器はまた、周期的にゼロにリセットされ、またはアルゴリズムが行われる度に、ある割合だけ低減させられてもよい。摂取可能デバイス２５００は、積分器の値を記憶し、盲腸への遷移が起こったときを判定するために、本値を使用する。
ステップ３２１６では、摂取可能デバイス２５００は、遷移が起こったかどうかを判定するように、積分器を検出閾値と比較する。いくつかの実施形態では、閾値は、平均緑色測定の１０倍等の平均緑色または青色測定の倍数であろう。いくつかの実施形態では、積分器がステップ３２１４において１だけインクリメントされるとき、またはステップ３２１４において積分器に加算された値が正規化されたとき、閾値は、所定の数であってもよい。いくつかの実施形態では、所定の数は、どれだけ頻繁にセンサデータが収集されるかに基づいてもよく、または患者に投与されることに先立ってデバイスにプログラムされてもよい。
ステップ３２１８では、摂取可能デバイス２５００は、回盲遷移が起こっており、本デバイスが現在、盲腸の中にあると判定する。これは、アルゴリズムが、平均赤色反射率データと平均緑色反射率データとの間の積分差が閾値を上回ると判定した後に行われる。
ステップ３２２０では、摂取可能デバイス２５００が、深いスリープ状態になる。しかしながら、いくつかの側面では、摂取可能デバイス２５００は、さらなるデータサンプルを採取し、必要であれば付加的局所化アルゴリズムを行うように、そのスリープから摂取可能デバイス２５００を起動するであろう、ＲＴＣ発振器アラームを設定してもよい。
図３２を含む、本開示のフローチャートのステップおよび説明は、例証的にすぎないことが理解されるであろう。図３２を含む、フローチャートのステップおよび説明のうちのいずれかが、修正され、省略され、再配列され、代替的順序で、または並行して行われてもよく、ステップのうちの２つまたはそれを上回るものが、組み合わせられてもよく、もしくは本開示の範囲から逸脱することなく、任意の付加的ステップが追加されてもよい。例えば、摂取可能デバイス２５００は、全体的計算時間を短縮するために、複数のデータセットの平均および標準偏差を並行して計算してもよい。さらに、図３２のステップおよび説明は、本願に説明される任意の他のシステム、デバイス、または方法と組み合わせられ得、本願で議論される摂取可能デバイスもしくはシステムのうちのいずれかは、図３２のステップのうちの１つまたはそれを上回るものを行うために使用され得ることに留意されたい。
図３３は、デバイスによって使用される十二指腸検出アルゴリズムのいくつかの側面を図示する、フローチャートである。図３３は、例証目的で摂取可能デバイス２５００に関連して説明され得るが、これは、限定的であることを意図しておらず、図３３に説明される十二指腸検出プロセス３３５０の部分または全体のいずれか一方は、本願で議論される任意のデバイス（例えば、摂取可能デバイス１０、３００、３０２、３０４、３０６、７００、および１９００）に適用されてもよく、摂取可能デバイスのうちのいずれかは、図３３に説明されるプロセスの１つまたはそれを上回る部分を行うために使用されてもよい。さらに、図３３の特徴は、本願に説明される任意の他のシステム、方法、またはプロセスと組み合わせられてもよい。例えば、図３３のプロセスで説明されるプロセスのアルゴリズムの部分は、図２４によって説明される十二指腸検出アルゴリズムに組み込まれてもよい。
ステップ３３００では、摂取可能デバイス２５００が起動する。摂取可能デバイス２５００は、通常、ＲＴＣ発振器に基づいて、規則的間隔で起動するであろう。いったん摂取可能デバイス２５００が起動すると、それは、プロセスの他の部分を進めるであろう。
ステップ３３０２では、摂取可能デバイス２５００が、新しいセンサデータ点を収集して記憶する。摂取可能デバイス２５００は、赤色および緑色波長において照明を生成するように、異なる色のＬＥＤ（例えば、照明器１９０２ａおよび１９０２ｂ）を点滅させることによって始動する。次いで、摂取可能デバイス２５００は、結果として生じる反射率を（例えば、検出器１９０４によって）検出し、データをメモリに記憶する。
ステップ３３０４では、摂取可能デバイス２５００が、フラッシュメモリ（例えば、フラッシュ記憶装置２７０４）から、最後の「ｎ」個の記憶された光学センサ値をロードする。点の数「ｎ」は、統計的に有意な平均および標準偏差を計算するために十分に大きいはずであるが、多くの側面では、３０を上回る値が選定される。
ステップ３３０６では、摂取可能デバイス２５００が、セット内標準偏差を計算する。
ステップ３３０８では、摂取可能デバイス２５００が、セット内平均値を計算する。
ステップ３３１０では、摂取可能デバイス２５００が、赤色データを緑色データと比較する。ステップ３２１２（図３２）と同様に、いくつかの実施形態では、これは、赤色データの平均から赤色標準偏差の倍数を減算し、緑色データの平均から緑色標準偏差の倍数を減算することを伴ってもよい。ステップ３３１０における条件が満たされない場合、摂取可能デバイス２５００は、そのデータ点をさらに考慮しなくてもよい。
ステップ３３１２では、摂取可能デバイス２５００が、積分器の値を増加させる。ステップ３２１４（図３２）と同様に、いくつかの実施形態では、摂取可能デバイス２５００は、緑色データの平均と赤色データの平均との間の差を積分器に加算してもよく、いくつかの実施形態では、積分器は、緑色データと赤色データとの間の差を加算するのではなく、１だけインクリメントされるであろう。次いで、摂取可能デバイス２５００は、十二指腸への遷移が起こったときを判定するために、積分器の中の記憶された値を使用してもよい。
ステップ３３１４では、摂取可能デバイス２５００は、遷移が起こったかどうかを判定するように、積分器を検出閾値と比較する。閾値は、ステップ３２１６（図３２）に関連して説明されるもの等のいくつかの要因に依存し得る。加えて、閾値は、摂取可能デバイス２５００で使用される構成要素に依存し得、検出された信号のサイズに基づいて変動し得る。
ステップ３３１６では、摂取可能デバイス２５００は、幽門遷移が起こっており、それが現在、十二指腸の中に位置すると判定する。これは、アルゴリズムが、平均赤色反射率データと平均緑色反射率データとの間の積分差が閾値を上回ると判定した後に行われる。
ステップ３３１８では、摂取可能デバイス２５００が、深いスリープ状態になる。しかしながら、いくつかの側面では、摂取可能デバイス２５００は、さらなるデータサンプルを採取し、必要であれば付加的局所化アルゴリズムを行うように、そのスリープから摂取可能デバイス２５００を起動するであろう、ＲＴＣ発振器アラームを設定してもよい。
ステップ３３２０では、摂取可能デバイス２５００が、積分器を０にリセットするであろう。いくつかの側面では、これは、最近収集されたデータが信頼できないと摂取可能デバイス２５００が判定するときに行われる。
図３３を含む、本開示のフローチャートのステップおよび説明は、例証的にすぎないことが理解されるであろう。図３３を含む、フローチャートのステップおよび説明のうちのいずれかが、修正され、省略され、再配列され、代替的順序で、または並行して行われてもよく、ステップのうちの２つまたはそれを上回るものが、組み合わせられてもよく、もしくは本開示の範囲から逸脱することなく、任意の付加的ステップが追加されてもよい。例えば、摂取可能デバイス２５００は、全体的計算時間を短縮するために、複数のデータセットの平均および標準偏差を並行して計算してもよい。さらに、図３３のステップおよび説明は、本願に説明される任意の他のシステム、デバイス、または方法と組み合わせられ得、本願で議論される摂取可能デバイスもしくはシステムのうちのいずれかは、図３３のステップのうちの１つまたはそれを上回るものを行うために使用され得ることに留意されたい。
図３４は、デバイスのいくつかの実施形態による、個人のＧＩ管を通した絶食通過の実施例からのデータである。グラフ３４００は、消化管を通過するにつれて異なる光の波長を点滅させる摂取可能デバイスによって収集される、データのサンプルセットを示す。本未加工データは、摂取可能デバイス１９００と同様に構成され、図２１−２４に関連して説明される方法と同様にデータを獲得する、摂取可能デバイスによる、実際の通過を示す。図３４はまた、本デバイスを摂取した３０分以上後に、冷たい飲み物および／または食事を消費することが、本デバイスの温度示度値を変化させず、３０分が経過する前に本デバイスが胃から退出したことを示す。
図２４の緑色反射率データ２４２６および青色反射率データ２４２８に示される挙動と同様に、半径方向緑色および半径方向青色データセットが、密接に相互を辿り、比較的平坦な検出値を伴う類似パターンに従うことが分かり得る。また、図２４の赤色反射率データ２４３０と同様に、摂取可能デバイス１９００が幽門遷移（例えば、幽門遷移２４１６（図２４））を受けるにつれて、赤色データセットが、１時間マークの周囲で、青色および緑色データセットから迅速に分散し始めることが分かり得る。２〜３時間の間で、赤色波長照明および軸方向赤外線照明への応答が実質的に増加し、３時間マークの周囲で頂点に達する。これは、十二指腸（例えば、十二指腸２４０６（図２４））を通り、空腸の中へのトライツ遷移（例えば、空腸２４０８（図２４）の中へのトライツ遷移２４１８）に達する、通過に対応する。３〜５時間から、検出された赤色および軸方向赤外線反射率の減少は、空腸を通した通過で一貫しており、回盲遷移（例えば、回盲遷移２４２０（図２４））は、４時間マークの付近で起こる。５時間マークから７時間マークまでの赤色反射率に対する検出された赤外線反射率への応答の増加は、大腸の中への盲腸遷移（例えば、大腸２４１２（図２４）の中への盲腸遷移２４２２）で同様に一貫している。
図３５は、１３回の異なる試験においてデバイスによって検出された変化するレベルの反射光を示す、カラーマップである。これは、摂取可能デバイス１９００に類似する摂取可能デバイスを使用して行われた試験のセットに対応する。図３５では、摂取可能デバイスが回収され、データがデバイスから抽出された後に、赤色、緑色、および青色センサから収集されたデータが正規化され、事後に単一の色に合体された。検出器から収集された各データセットは、各データセット内の測定された赤色、緑色、および青色データの相対サイズを表す、単一の１６進色コードにマップされた。各データセットを単一の代表的な色にマップした後、本デバイスが消化管を通過するにつれて、測定されたデータの差を示すように、グラフ３４００が生成された。グラフ３４００は、いくつかの人体試験において摂取可能デバイスによって収集されたデータを表示し、ｐｌｔ３、ｐｌｔ４、ｐ２ｔｌ、ｐ２ｔ２、ｐ２ｔ５、ｐ３ｔｌ、ｐ３ｔ３、ｐ３ｔ４は、絶食通過を示し、ｐｌｔｌ、ｐｌｔ２、ｐ２ｔ３、ｐ２ｔ４、ｐ３ｔ２は、摂食通過（すなわち、対象が食物を最近消費した）を示す。デバイス自体が、カラー撮像デバイスとして機能せず、グラフ３４００が例証目的のみで提示されることに留意されたい。
図３５では、サンプルがグラフの上部に示され、以降でサンプルが底部に向かって示されるかのいずれかである。一般に、赤方変移が、幽門遷移のほぼ全ての場合に観察される。遅延した胃内容排出のいくつかの場合は、緑色がかかった黄色を示し、ｐ２ｔ３の識別されていない食事は、サンプル１００〜７００の間で変動する紫／青色の着色を示す。身体からの退出による色変移は、ｐ３ｔ２のサンプルステップ５４００〜５５００から示され、略薄青色を検出させる。胃から小腸までの幽門遷移（例えば、幽門遷移２４１６（図２４））の判定された場所は、小さい丸で示され、一般に、摂取可能デバイスは、消化管の部分を確実に識別できたことが分かった。
例証目的で、本明細書で挙げられる実施例は、主に、摂取可能デバイスのいくつかの異なる例示的実施形態に焦点を当てる。しかしながら、構築され得る、可能性として考えられる摂取可能デバイスは、これらの実施形態に限定されず、デバイスの機能および動作を有意に変化させることなく、一般的形状および設計の変更が行われてもよい。例えば、摂取可能デバイスのいくつかの実施形態は、それぞれデバイスの実質的の反対の端部上に位置する、軸方向感知サブユニットの２つのセットとともに、実質的にデバイスの中央に向かったサンプリングチャンバを特色としてもよい。また、摂取可能デバイスの用途は、単に、データを収集すること、消化管の部分のサンプルを採取して検査すること、または薬剤を送達することに限定されない。例えば、いくつかの実施形態では、摂取可能デバイスは、いくつかの疾患を診断するためのいくつかの化学、電気、または光学診断を含むように適合されてもよい。同様に、身体現象または他の生理学的品質を測定するためのいくつかの異なるセンサが、摂取可能デバイス上に含まれてもよい。例えば、摂取可能デバイスは、消化管内のある化学化合物または不純物の上昇したレベルを測定するように適合されてもよく、もしくはサンプリングチャンバに組み込まれる、局所化、サンプリング、ならびに適切な診断および検定技法の組み合わせは、小腸細菌過剰増殖（ＳＩＢＯ）の存在を判定するために特によく適し得る。
ソフトウェアを介して実装される、本明細書に説明される摂取可能デバイスの種々の実施形態の要素のうちの少なくともいくつかは、オブジェクト指向プログラミング、スクリプト言語、または両方等の高レベル手続型言語で書かれてもよい。したがって、プログラムコードは、Ｃ、Ｃ＋＋、または任意の他の好適なプログラミング言語で書かれてもよく、オブジェクト指向プログラミングの当業者に公知であるように、モジュールもしくはクラスを備えてもよい。代替として、または加えて、ソフトウェアを介して実装される、本明細書に説明される摂取可能デバイスの種々の実施形態の要素のうちの少なくともいくつかは、必要に応じて、アセンブリ言語、機械言語、またはファームウェアで書かれてもよい。いずれの場合も、言語は、コンパイラ型またはインタープリータ型言語であってもよい。
摂取可能デバイスを実装するために使用されるプログラムコードのうちの少なくともいくつかは、記憶媒体上に、またはプロセッサと、オペレーティングシステムと、本明細書に説明される実施形態のうちの少なくとも１つの機能性を実装するために必要である関連ハードウェアおよびソフトウェアとを有する、汎用もしくは専用プログラム可能コンピュータデバイスによって読取可能である、コンピュータ可読媒体上に記憶されることができる。プログラムコードは、コンピュータデバイスによって読み取られたときに、本明細書に説明される方法のうちの少なくとも１つを行うために、新しい具体的な事前に定義された様式でコンピュータデバイスを操作するように、コンピュータデバイスを構成する。
さらに、本明細書に説明される例示的実施形態のシステム、デバイス、および方法と関連付けられるプログラムのうちの少なくともいくつかは、１つまたはそれを上回るプロセッサのためのコンピュータ使用可能命令を持つコンピュータ可読媒体を備える、コンピュータプログラム製品の中で配布されることが可能である。本媒体は、限定されないが、１つまたはそれを上回るディスケット、コンパクトディスク、テープ、チップ、ならびに磁気および電子記憶装置等の非一過性の形態を含む、種々の形態で提供されてもよい。いくつかの実施形態では、本媒体は、限定されないが、有線伝送、衛星伝送、インターネット伝送（例えば、ダウンロード）、メディア、デジタルおよびアナログ信号、ならびに同等物等、本質的に一過性であり得る。コンピュータ使用可能命令はまた、未コンパイルおよびコンパイル済みコードを含む、種々の形式であってもよい。
システム、プロセス、および装置の種々の実施形態は、一例のみとして本明細書に説明されている。いずれか１つの実施形態に説明される特徴および制限は、本明細書の任意の他の実施形態に適用され得、一実施形態に関するフローチャートまたは実施例は、好適な様式で任意の他の実施形態と組み合わせられ、異なる順序で行われ、もしくは並行して行われ得ることが考慮される。上記で説明されるシステムおよび／または方法は、他のシステムおよび／または方法に適用され、もしくはそれらに従って使用され得ることに留意されたい。種々の修正および変更が、添付の請求項のみによって限定される、実施形態の精神および範囲から逸脱することなく、これらの例示的実施形態に行われ得る。添付の請求項は、全体として説明と一致する最も広い解釈を与えられるべきである。

Claims (91)

  1. 身体の消化（ＧＩ）管内の場所を識別するための摂取可能デバイスであって、
    第１の端部、前記第１の端部と実質的に反対の第２の端部、および前記第１の端部から前記第２の端部まで縦方向に延在する半径方向壁によって画定される、筐体と、
    前記筐体の内側の感知ユニットであって、
    前記第１の端部および前記第２の端部のうちの少なくとも１つの近位に位置する、軸方向光学感知サブユニットであって、前記筐体の外部の環境に向かって軸方向照明を透過させるように、かつ前記軸方向照明に起因する前記環境からの軸方向反射率を検出するように構成される、軸方向光学感知サブユニットと、
    前記半径方向壁の近位に位置する、半径方向光学感知サブユニットであって、前記筐体の外部の前記環境に向かって半径方向照明を透過させるように、かつ前記半径方向照明に起因する前記環境からの半径方向反射率を検出するように構成される、半径方向光学感知サブユニットであって、前記半径方向照明は、前記軸方向照明と実質的に垂直である、半径方向光学感知サブユニットと、
    を備える、感知ユニットを備え、
    処理モジュールは、少なくとも前記検出された半径方向および軸方向反射率に基づいて、前記摂取可能デバイスの前記場所を識別するように構成される、摂取可能デバイス。
  2. 前記処理モジュールは、外部処理モジュールであり、前記デバイスはさらに、前記検出された半径方向反射率に対応する１つまたはそれを上回る半径方向反射率値、および前記検出された軸方向反射率に対応する１つまたはそれを上回る軸方向反射率値を前記外部処理モジュールに伝送するように構成される、通信モジュールを備える、請求項１に記載の摂取可能デバイス。
  3. 前記デバイスは、前記処理モジュールを備える、請求項１に記載の摂取可能デバイス。
  4. 前記軸方向光学感知サブユニットは、前記軸方向照明を透過させるように構成される軸方向照明器と、前記軸方向反射率を検出するように構成される軸方向検出器とを有する、少なくとも１つの軸方向センサを備える、請求項１から３のいずれか１項に記載の摂取可能デバイス。
  5. 前記半径方向光学感知サブユニットは、前記半径方向照明を透過させるように構成される半径方向照明器と、前記半径方向反射率を検出するように構成される半径方向検出器とを有する、少なくとも１つの半径方向センサを備える、請求項１から４のいずれか１項に記載の摂取可能デバイス。
  6. 前記半径方向光学感知サブユニットは、３つの半径方向センサを備え、所与の半径方向センサの前記半径方向照明器および前記半径方向検出器は、前記半径方向壁の円周に沿って相互から約６０度に配置される、請求項５に記載の摂取可能デバイス。
  7. 前記半径方向光学感知サブユニットはさらに、４つの半径方向センサを備え、各半径方向センサは、前記半径方向壁の円周に沿って相互から実質的に等距離に位置付けられる、請求項５に記載の摂取可能デバイス。
  8. 前記軸方向光学感知サブユニットは、
    前記摂取可能デバイスの前記第１の端部の近位に位置する、第１の軸方向センサであって、前記第１の軸方向センサは、前記環境に向かって第１の軸方向照明を透過させるように、かつ前記第１の軸方向照明に起因する前記環境からの第１の軸方向反射率を検出するように構成される、第１の軸方向センサと、
    前記摂取可能デバイスの前記第２の端部の近位に位置する、第２の軸方向センサであって、前記第２の軸方向センサは、前記環境に向かって第２の軸方向照明を透過させるように、かつ前記第２の軸方向照明に起因する前記環境からの第２の軸方向反射率を検出するように構成され、前記第２の軸方向照明は、前記第１の軸方向照明と実質的に反対の方向にある、第２の軸方向センサと、
    を備える、請求項１から７のいずれか１項に記載の摂取可能デバイス。
  9. 前記半径方向光学感知サブユニットは、
    前記半径方向壁の第１の壁部分の近位に位置する、第１の半径方向センサであって、前記第１の半径方向センサは、前記環境に向かって第１の半径方向照明を透過させるように、かつ前記第１の半径方向照明に起因する前記環境からの第１の半径方向反射率を検出するように構成される、第１の半径方向センサと、
    前記半径方向壁の第２の壁部分の近位に位置する、第２の半径方向センサであって、前記第２の半径方向センサは、前記環境に向かって第２の半径方向照明を透過させるように、かつ前記第２の半径方向照明に起因する前記環境からの第２の半径方向反射率を検出するように構成され、前記第２の壁部分は、前記半径方向壁の円周に沿って少なくとも６０度だけ前記第１の壁部分から離間され、前記第２の半径方向照明は、前記第１の半径方向照明から異なる半径方向にある、第２の半径方向センサと、
    を備える、請求項１から５のいずれか１項に記載の摂取可能デバイス。
  10. 前記第１の壁部分は、前記半径方向壁の前記円周に沿って約１８０度だけ前記第２の壁部分から離間される、請求項９に記載の摂取可能デバイス。
  11. 前記半径方向光学感知サブユニットはさらに、
    前記半径方向壁の第３の壁部分の近位に位置する、第３の半径方向センサであって、前記第３の半径方向センサは、前記環境に向かって第３の半径方向照明を透過させるように、かつ前記第３の半径方向照明に起因する前記環境からの第３の半径方向反射率を検出するように構成され、前記第３の壁部分は、前記半径方向壁の円周に沿って約６０度だけ前記第１の壁部分および前記第２の壁部分のそれぞれから離間され、前記第３の半径方向照明は、前記第１の半径方向照明および前記第２の半径方向照明から別の異なる半径方向にある、第３の半径方向センサ
    を備える、請求項９に記載の摂取可能デバイス。
  12. 前記軸方向光学感知サブユニットは、赤外線発光ダイオード（ＬＥＤ）を備える、請求項１から１１のいずれか１項に記載の摂取可能デバイス。
  13. 前記半径方向光学感知サブユニットは、約５７１ｎｍの波長を有する光を発するＬＥＤを備える、請求項１から１２のいずれか１項に記載の摂取可能デバイス。
  14. 前記半径方向光学感知サブユニットは、ＲＧＢ ＬＥＤパッケージを備える、請求項１から１３のいずれか１項に記載の摂取可能デバイス。
  15. 前記筐体は、カプセル形状である、請求項１から１４のいずれか１項に記載の摂取可能デバイス。
  16. 身体の消化（ＧＩ）管内の場所を識別するための方法であって、
    摂取可能デバイスを使用するステップであって、前記摂取可能デバイスは、
    第１の端部と、前記第１の端部と実質的に反対の第２の端部と、前記第１の端部から前記第２の端部まで縦方向に延在する半径方向壁とを有する、筐体と、
    前記筐体の内側の感知ユニットであって、
    前記第１の端部および前記第２の端部のうちの少なくとも１つの近位に位置する、軸方向光学感知サブユニットであって、前記軸方向光学感知サブユニットは、前記筐体の外部の環境に向かって軸方向照明を透過させるように、かつ前記軸方向照明に起因する前記環境からの軸方向反射率を検出するように構成される、軸方向光学感知サブユニットと、
    前記半径方向壁の近位に位置する、半径方向光学感知サブユニットであって、前記半径方向光学感知サブユニットは、前記筐体の外部の前記環境に向かって半径方向照明を透過させるように、かつ前記半径方向照明に起因する前記環境からの半径方向反射率を検出するように構成され、前記半径方向照明は、前記軸方向照明と実質的に垂直である、半径方向光学感知サブユニットと、
    を備える、感知ユニットと、
    を備える、ステップと、
    少なくとも前記検出された半径方向および軸方向反射率に基づいて前記場所を識別するように、処理モジュールを操作するステップと、
    を含む、方法。
  17. 前記摂取可能デバイスはさらに、請求項２から１５のいずれか１項に従って定義される、請求項１６に記載の方法。
  18. 身体の消化（ＧＩ）管内の場所を識別するためのシステムであって、
    摂取可能デバイスであって、
    第１の端部と、前記第１の端部と実質的に反対の第２の端部と、前記第１の端部から前記第２の端部まで縦方向に延在する半径方向壁とを有する、筐体と、
    前記筐体の内側の感知ユニットであって、
    前記第１の端部および前記第２の端部のうちの少なくとも１つの近位に位置する、軸方向光学感知サブユニットであって、前記軸方向光学感知サブユニットは、前記筐体の外部の環境に向かって軸方向照明を透過させるように、かつ前記軸方向照明に起因する前記環境からの軸方向反射率を検出するように構成される、軸方向光学感知サブユニットと、
    前記半径方向壁の近位に位置する、半径方向光学感知サブユニットであって、前記半径方向光学感知サブユニットは、前記筐体の外部の前記環境に向かって半径方向照明を透過させるように、かつ前記半径方向照明に起因する前記環境からの半径方向反射率を検出するように構成され、前記半径方向照明は、前記軸方向照明と実質的に垂直である、半径方向光学感知サブユニットと、
    を備える、感知ユニットと、
    を備える、摂取可能デバイスと、
    少なくとも前記身体内の通過中に検出される前記半径方向および軸方向反射率に基づいて、前記摂取可能デバイスの前記場所を識別するように構成される、処理モジュールと、
    を備える、システム。
  19. 前記摂取可能デバイスはさらに、請求項２から１５のいずれか１項に従って定義される、請求項１８に記載のシステム。
  20. 身体の消化（ＧＩ）管内の場所を識別するための方法であって、
    反射率データを収集するように、感知ユニットを有する摂取可能デバイスを提供するステップであって、前記感知ユニットは、
    前記摂取可能デバイスの外部の環境に向かって軸方向照明を透過させるように、かつ前記軸方向照明に起因する前記環境からの軸方向反射率を検出するように動作可能である、軸方向光学感知サブユニットと、
    前記摂取可能デバイスの外部の前記環境に向かって半径方向照明を透過させるように、かつ前記半径方向照明に起因する前記環境からの半径方向反射率を検出するように動作可能である、半径方向光学感知サブユニットであって、前記半径方向照明は、前記軸方向照明と実質的に垂直である、半径方向光学感知サブユニットと、
    を備える、ステップと、
    前記摂取可能デバイスが前記身体を通過するにつれて、少なくとも反射率データ系列を収集するために、前記感知ユニットを操作するステップであって、前記反射率データ系列は、軸方向反射率データ系列と、半径方向反射率データ系列とを備え、前記軸方向反射率データ系列および前記半径方向反射率データ系列はそれぞれ、前記通過の少なくとも一部の間に前記感知ユニットによって検出される、それぞれの軸方向反射率および半径方向反射率に対応する、１つまたはそれを上回る反射率値を含む、ステップと、
    前記反射率データ系列を使用して、前記場所を識別するように処理モジュールを操作するステップであって、前記処理モジュールは、前記感知ユニットと電子通信しており、前記処理モジュールは、
    前記軸方向反射率データ系列および前記半径方向反射率データ系列に基づいて、前記摂取可能デバイスの外部の前記環境の質を判定することと、
    前記摂取可能デバイスの外部の前記環境の前記判定された質に基づいて、前記場所を示すことと
    を行うように構成される、ステップと、
    を含む、方法。
  21. 前記軸方向反射率データ系列および前記半径方向反射率データ系列のそれぞれに基づいて、前記摂取可能デバイスの外部の前記環境の前記質を判定するステップは、
    前記軸方向反射率データ系列の軸方向標準偏差および前記半径方向反射率データ系列の半径方向標準偏差を生成するステップと、
    前記軸方向標準偏差および前記半径方向標準偏差がそれぞれ、対応する偏差閾値を満たすかどうかを判定するステップと、
    前記軸方向標準偏差および前記半径方向標準偏差が前記偏差閾値を満たすと判定することに応答して、前記環境の前記質を均質として定義するステップと、
    を含む、請求項２０に記載の方法。
  22. 前記偏差閾値は、前記軸方向反射率データ系列の軸方向偏差閾値と、前記半径方向反射率データ系列の半径方向偏差閾値とを含み、前記半径方向偏差閾値は、前記軸方向偏差閾値と異なる値を有する、請求項２１に記載の方法。
  23. 前記軸方向標準偏差および前記半径方向標準偏差が前記偏差閾値を満たすと判定することに応答して、かつ前記環境の前記質を均質として定義することに先立って、
    前記軸方向反射率データ系列の一部から軸方向平均および前記半径方向反射率データ系列の一部から半径方向平均を生成するステップと、
    前記半径方向平均が前記軸方向平均未満であるかどうかを判定するステップと、
    前記半径方向平均が前記軸方向平均未満であると判定することに応答して、前記環境の前記質を均質として定義するステップと、
    さらに含む、請求項２１および２２のいずれか１項に記載の方法。
  24. 前記半径方向平均が前記軸方向平均未満であるかどうかを判定するステップは、前記半径方向平均が最小差値だけ前記軸方向平均未満であるかどうかを判定するステップを含む、請求項２３に記載の方法。
  25. 前記軸方向反射率データ系列の前記一部から前記軸方向平均および前記半径方向反射率データ系列の前記一部から前記半径方向平均を生成するステップは、前記軸方向反射率データ系列および前記半径方向反射率データ系列のそれぞれから、いくつかの反射率値を選択するステップを含み、前記いくつかの反射率値は、それぞれの軸方向反射率データ系列および前記半径方向反射率データ系列の最新の部分から選択される、請求項２３および２４のいずれか１項に記載の方法。
  26. 前記感知ユニットはさらに、前記摂取可能デバイスが前記身体を通過するにつれて、温度データ系列を収集するための温度センサを備え、
    前記環境の前記質を均質として関連付けることに先立って、前記方法はさらに、
    前記温度データ系列の一部が温度閾値を超える温度変化を含むかどうかを判定するステップと、
    前記温度データ系列の前記一部が前記温度閾値を超える前記温度変化を含まないと判定することに応答して、前記環境の前記質を均質として関連付けるステップと、
    を含む、請求項２０から２５のいずれか１項に記載の方法。
  27. 前記処理モジュールは、前記摂取可能デバイスの外部の前記環境の前記質が均質であると判定することに応答して、前記場所が小腸であることを示すように操作される、請求項２０から２６のいずれか１項に記載の方法。
  28. 身体の消化（ＧＩ）管内の場所を識別するための摂取可能デバイスであって、前記摂取可能デバイスは、
    反射率データを収集するように構成される、感知ユニットであって、
    前記摂取可能デバイスの外部の環境に向かって軸方向照明を透過させるように、かつ前記軸方向照明に起因する前記環境からの軸方向反射率を検出するように動作可能である、軸方向光学感知サブユニットと、
    前記摂取可能デバイスの外部の前記環境に向かって半径方向照明を透過させるように、かつ前記半径方向照明に起因する前記環境からの半径方向反射率を検出するように動作可能である、半径方向光学感知サブユニットであって、前記半径方向照明は、前記軸方向照明と実質的に垂直である、半径方向光学感知サブユニットと、
    を備える、感知ユニットを備え、
    処理モジュールは、
    前記摂取可能デバイスが前記身体を通過するにつれて、少なくとも反射率データ系列を収集するために、前記感知ユニットを操作することであって、前記反射率データ系列は、軸方向反射率データ系列と、半径方向反射率データ系列とを備え、前記軸方向反射率データ系列および前記半径方向反射率データ系列はそれぞれ、前記通過の少なくとも一部の間に前記感知ユニットによって検出される、それぞれの軸方向反射率および半径方向反射率に対応する、１つまたはそれを上回る反射率値を含む、ことと、
    前記軸方向反射率データ系列および前記半径方向反射率データ系列に基づいて、前記摂取可能デバイスの外部の前記環境の質を判定することと、
    前記摂取可能デバイスの外部の前記環境の前記判定された質に基づいて、前記場所を示すことと
    を行うように構成される、摂取可能デバイス。
  29. 前記処理モジュールは、請求項２１から２７のいずれか１項に定義される方法を行うように構成される、請求項２８に記載の摂取可能デバイス。
  30. 前記処理モジュールは、外部処理モジュールであり、前記デバイスはさらに、前記外部処理モジュールと電子通信している通信モジュールを備える、請求項２８および２９のいずれか１項に記載の摂取可能デバイス。
  31. 前記処理モジュールは、前記デバイス内に位置する、請求項２８および２９のいずれか１項に記載の摂取可能デバイス。
  32. 身体の消化（ＧＩ）管内の場所を識別するための方法を実装するようにデバイスを適合するために、前記デバイスの処理モジュール上で実行可能な複数の命令を備える、コンピュータ可読媒体であって、前記方法は、請求項２０から２７のいずれか１項に定義される、コンピュータ可読媒体。
  33. 身体の消化（ＧＩ）管内の場所を識別するための方法であって、
    前記ＧＩ管内の環境に向かって軸方向照明を透過させるように、かつ前記軸方向照明に起因する前記環境からの軸方向反射率を検出するように、軸方向光学感知サブユニットを操作するステップと、
    前記ＧＩ管内の前記環境に向かって半径方向照明を透過させるように、かつ前記半径方向照明に起因する前記環境からの半径方向反射率を検出するように、半径方向光学感知サブユニットを操作するステップであって、前記半径方向照明は、前記軸方向照明と実質的に垂直である、ステップと、
    前記検出された軸方向反射率および前記検出された半径方向反射率を使用して、前記場所を識別するように処理モジュールを操作するステップであって、前記処理モジュールは、
    前記検出された軸方向反射率および前記検出された半径方向反射率に基づいて、前記ＧＩ管内の前記環境の質を判定することと、
    前記ＧＩ管内の前記環境の前記判定された質に基づいて、前記場所を示すことと
    を行うように構成される、ステップと、
    を含む、方法。
  34. 時間周期にわたって少なくとも反射率データ系列を収集するステップをさらに含み、前記反射率データ系列は、軸方向反射率データ系列と、半径方向反射率データ系列とを備え、前記軸方向反射率データ系列および前記半径方向反射率データ系列はそれぞれ、前記時間周期中にそれぞれの軸方向光学感知サブユニットならびに前記半径方向光学感知サブユニットによって検出される、それぞれの軸方向反射率および半径方向反射率に対応する、１つまたはそれを上回る反射率値を含む、請求項３３に記載の方法。
  35. 前記検出された軸方向反射率および前記検出された半径方向反射率に基づいて、前記ＧＩ管内の前記環境の前記質を判定するステップは、
    前記軸方向反射率データ系列の軸方向標準偏差および前記半径方向反射率データ系列の半径方向標準偏差を生成するステップと、
    前記軸方向標準偏差および前記半径方向標準偏差がそれぞれ、対応する偏差閾値を満たすかどうかを判定するステップと、
    前記軸方向標準偏差および前記半径方向標準偏差が前記偏差閾値を満たすと判定することに応答して、前記環境の前記質を均質として定義するステップと、
    を含む、請求項３４に記載の方法。
  36. 前記偏差閾値は、前記軸方向反射率データ系列の軸方向偏差閾値と、前記半径方向反射率データ系列の半径方向偏差閾値とを含み、前記半径方向偏差閾値は、前記軸方向偏差閾値と異なる値を有する、請求項３５に記載の方法。
  37. 前記軸方向標準偏差および前記半径方向標準偏差が前記偏差閾値を満たすと判定することに応答して、かつ前記環境の前記質を均質として定義することに先立って、
    前記軸方向反射率データ系列の一部から軸方向平均および前記半径方向反射率データ系列の一部から半径方向平均を生成するステップと、
    前記半径方向平均が前記軸方向平均未満であるかどうかを判定するステップと、
    前記半径方向平均が前記軸方向平均未満であると判定することに応答して、前記環境の前記質を均質として定義するステップと、
    をさらに含む、請求項３５および３６のいずれか１項に記載の方法。
  38. 前記半径方向平均が前記軸方向平均未満であるかどうかを判定するステップは、前記半径方向平均が最小差値だけ前記軸方向平均未満であるかどうかを判定するステップを含む、請求項３７に記載の方法。
  39. 前記軸方向反射率データ系列の前記一部から前記軸方向平均および前記半径方向反射率データ系列の前記一部から前記半径方向平均を生成するステップは、前記軸方向反射率データ系列および前記半径方向反射率データ系列のそれぞれから、いくつかの反射率値を選択するステップを含み、前記いくつかの反射率値は、それぞれの軸方向反射率データ系列および前記半径方向反射率データ系列の最新の部分から選択される、請求項３７および３８のいずれか１項に記載の方法。
  40. 温度データ系列を収集するように温度センサを操作するステップをさらに含み、
    前記環境の前記質を均質として関連付けることに先立って、前記方法はさらに、
    前記温度データ系列の一部が温度閾値を超える温度変化を含むかどうかを判定するステップと、
    前記温度データ系列の前記一部が前記温度閾値を超える前記温度変化を含まないと判定することに応答して、前記環境の前記質を均質として関連付けるステップと、
    を含む、請求項３４から３９のいずれか１項に記載の方法。
  41. 前記処理モジュールは、前記ＧＩ管内の前記環境の前記質が均質であると判定することに応答して、前記場所が小腸であることを示すように操作される、請求項３３から４０のいずれか１項に記載の方法。
  42. 身体の消化（ＧＩ）管内の場所を識別するための方法を実装するようにデバイスを適合するために、前記デバイスの処理モジュール上で実行可能な複数の命令を備える、コンピュータ可読媒体であって、前記方法は、請求項３３から４１のいずれか１項に定義される、コンピュータ可読媒体。
  43. 身体の消化管内の摂取可能デバイスの場所を判定するための方法であって、
    前記摂取可能デバイスの筐体の外部の環境に向かって、第１の波長において第１の照明を透過させるステップと、
    前記第１の照明に起因する前記環境からの第１の反射率を検出し、第１のデータセットに第１の反射率値を記憶するステップであって、前記第１の反射率値は、前記第１の反射率における光の量を示す、ステップと、
    前記摂取可能デバイスの前記筐体の外部の環境に向かって、第２の波長において第２の照明を透過させるステップであって、前記第２の波長は、前記第１の波長と異なる、ステップと、
    前記第２の照明に起因する前記環境からの第２の反射率を検出し、第２のデータセットに第２の反射率値を記憶するステップであって、前記第２の反射率値は、前記第２の反射率における光の量を示す、ステップと、
    前記摂取可能デバイスの状態を識別するステップであって、前記状態は、前記摂取可能デバイスの既知または推定の場所である、ステップと、
    状態遷移が起こったかどうかを検出することによって、前記身体の前記消化管内の前記摂取可能デバイスの前記場所の変化を判定するステップであって、前記状態遷移は、前記第１のデータセットを前記第２のデータセットと比較することによって検出される、ステップと、
    を含む、方法。
  44. 前記第１のデータセットを前記第２のデータセットと比較するステップは、前記第１のデータセットに記憶された前記第１の反射率値と前記第２のデータセットに記憶された前記第２の反射率値との間の差をとるステップを含む、請求項４３に記載の方法。
  45. 前記第１のデータセットを前記第２のデータセットと比較するステップは、（ｉ）前記第１のデータセットに記憶された前記反射率値と前記第２のデータセットに記憶された前記反射率値との間の前記差、または（ｉｉ）前記第１のデータセットの移動平均と前記第２のデータセットの移動平均との間の差のうちの少なくとも１つを積分するステップを含む、請求項４３に記載の方法。
  46. 前記第１のデータセットおよび前記第２のデータセットを比較するステップは、前記第１のデータセットに記憶された反射率値から第１の平均をとり、前記第２のデータセットに記憶された反射率値から第２の平均をとり、前記第１の平均と前記第２の平均との間の差をとるステップを含む、請求項４３に記載の方法。
  47. 前記第１のデータセットおよび前記第２のデータセットを比較するステップは、前記第１のデータセットの標準偏差の倍数未満の前記第１のデータセットの平均が、前記第２のデータセットの標準偏差の倍数を加えた前記第２のデータセットの平均を上回るときに、カウンタをインクリメントするステップを含む、請求項４３に記載の方法。
  48. 前記第１の波長は、赤色および赤外線スペクトルのうちの少なくとも１つの中にあり、前記第２の波長は、青色および緑色スペクトルのうちの少なくとも１つの中にある、請求項４３から４７のいずれか１項に記載の方法。
  49. 前記識別された状態は、胃であり、前記比較するステップが、前記第１のデータセットおよび前記第２のデータセットが統計的に有意な様式で分岐したことを示すときに、状態遷移が起こっており、前記状態遷移は、幽門遷移である、請求項４８に記載の方法。
  50. 前記識別された状態は、十二指腸であり、前記比較するステップが、前記第１のデータセットと前記第２のデータセットとの間の差が統計的に有意な様式で一定であることを示すときに、状態遷移が起こっており、前記状態遷移は、トライツ遷移である、請求項４８に記載の方法。
  51. 前記第１の波長は、赤外線スペクトル内にあり、前記第２の波長は、緑色および青色スペクトルのうちの少なくとも１つの中にある、請求項４３から４７のいずれか１項に記載の方法。
  52. 前記識別された状態は、空腸であり、前記比較するステップが、前記第１のデータセットおよび前記第２のデータセットが統計的に有意な様式で収束したことを示すときに、状態遷移が起こっており、前記状態遷移は、回盲遷移である、請求項５１に記載の方法。
  53. 前記第１の波長は、赤色スペクトル内にあり、前記第２の波長は、緑色および青色スペクトルのうちの少なくとも１つの中にある、請求項４３から４７のいずれか１項に記載の方法。
  54. 前記識別された状態は、盲腸であり、前記比較するステップが、前記第１のデータセットおよび前記第２のデータセットが統計的に有意な様式で収束したことを示すときに、状態遷移が起こっており、前記状態遷移は、盲腸遷移である、請求項５３に記載の方法。
  55. 前記摂取可能デバイスの前記筐体の外部の前記環境の温度変化を測定するステップをさらに含む、請求項４３に記載の方法。
  56. 前記識別された状態は、前記身体の外部にあり、前記測定された温度変化は、閾値を上回り、状態遷移が起こっており、前記状態遷移は、胃に進入している、請求項５５に記載の方法。
  57. 前記識別された状態は、大腸であり、前記測定された温度変化は、閾値を上回り、状態遷移が起こっており、前記状態遷移は、前記身体から退出している、請求項５５に記載の方法。
  58. 状態遷移が起こったかどうかを検出した後に、所定の時間周期にわたって前記摂取可能デバイスの機能を動作停止させるステップと、
    前記所定の時間周期後に前記摂取可能デバイスの前記機能を再起動するステップと、
    前記摂取可能デバイスの筐体の外部の環境に向かって、前記第１の波長において第３の照明を透過させるステップと、
    前記第３の照明に起因する前記環境からの第３の反射率を検出し、前記第１のデータセットに第３の反射率値を記憶するステップであって、前記第３の反射率値は、前記第３の反射率から前記摂取可能デバイスによって検出される光の量を示す、ステップと、
    前記摂取可能デバイスの前記筐体の外部の環境に向かって、前記第２の波長において第３の照明を透過させるステップと、
    前記第４の照明に起因する前記環境からの第４の反射率を検出し、前記第２のデータセットに第４の反射率値を記憶するステップであって、前記第４の反射率値は、前記第４の反射率から前記摂取可能デバイスによって検出される光の量を示す、ステップと、
    前記摂取可能デバイスの前記状態を識別するステップと、
    前記状態遷移が起こったかどうかを検出することによって、前記身体の前記消化管内の前記摂取可能デバイスの前記場所の変化を判定するステップであって、前記状態遷移は、前記第１のデータセットを前記第２のデータセットと比較することによって検出される、ステップと、
    をさらに含む、請求項４３に記載の方法。
  59. 前記摂取可能デバイスの前記状態は、
    前記身体の外部、
    胃、
    幽門、
    小腸、
    十二指腸、
    空腸、
    回腸、
    大腸、
    盲腸、および
    結腸のうちの１つから選択される、請求項４３に記載の方法。
  60. 前記状態遷移は、
    前記身体に進入すること、
    前記胃に進入すること、
    幽門遷移、
    トライツ遷移、
    回盲遷移、
    盲腸遷移、および
    前記身体から退出することのうちの１つから選択される、請求項４３に記載の方法。
  61. 第１の端部、前記第１の端部と反対の第２の端部、および前記第１の端部から前記第２の端部まで縦方向に延在する半径方向壁によって画定される、筐体と、
    前記筐体の内側の感知ユニットであって、
    第１の波長において前記筐体の外部の環境に向かって第１の照明を透過させるように、かつ前記第１の照明に起因する前記環境からの第１の反射率を検出するように構成される、第１の光学感知サブユニットと、
    第２の波長が前記第１の波長と異なる、第２の波長において前記筐体の外部の環境に向かって第２の照明を透過させるように、かつ前記第２の照明に起因する前記環境からの第２の反射率を検出するように構成される、第２の光学感知サブユニットと、
    を備える、感知ユニットと、
    前記摂取可能デバイス内に位置する、処理モジュールであって、
    第１のデータセットに第１の反射率値を記憶することであって、前記第１の反射率値は、前記第１の反射率から前記デバイスによって検出される光の量を示す、ことと、
    第２のデータセットに第２の反射率値を記憶することであって、前記第２の反射率値は、前記第２の反射率から前記デバイスによって検出される光の量を示す、ことと、
    前記デバイスの状態を識別することであって、前記状態は、前記摂取可能デバイスの既知または推定の場所である、ことと、
    状態遷移が起こったかどうかを検出することによって、前記身体の前記消化管内の前記摂取可能デバイスの前記場所の変化を判定することであって、前記状態遷移は、前記第１のデータセットを前記第２のデータセットと比較することによって検出される、ことと
    を行うように構成される、処理モジュールと、
    を備える、摂取可能デバイス。
  62. 前記第１のデータセットを前記第２のデータセットと比較するステップは、前記第１のデータセットに記憶された前記第１の反射率値と前記第２のデータセットに記憶された前記第２の反射率値との間の差をとるステップを含む、請求項６１に記載のシステム。
  63. 前記第１のデータセットを前記第２のデータセットと比較するステップは、（ｉ）前記第１のデータセットに記憶された前記反射率値と前記第２のデータセットに記憶された前記反射率値との間の前記差、または（ｉｉ）前記第１のデータセットの移動平均と前記第２のデータセットの移動平均との間の差のうちの少なくとも１つを積分するステップを含む、請求項６１に記載のシステム。
  64. 前記第１のデータセットおよび前記第２のデータセットを比較するステップは、前記第１のデータセットに記憶された反射率値から第１の平均をとり、前記第２のデータセットに記憶された反射率値から第２の平均をとり、前記第１の平均と前記第２の平均との間の差をとるステップを含む、請求項６１に記載のシステム。
  65. 前記第１のデータセットおよび前記第２のデータセットを比較するステップは、前記第１のデータセットの標準偏差の倍数未満の前記第１のデータセットの平均が、前記第２のデータセットの標準偏差の倍数を加えた前記第２のデータセットの平均を上回るときに、カウンタをインクリメントするステップを含む、請求項６１に記載のシステム。
  66. 前記第１の波長は、赤色および赤外線スペクトルのうちの少なくとも１つの中にあり、前記第２の波長は、青色および緑色スペクトルのうちの少なくとも１つの中にある、請求項６１から６５のいずれか１項に記載のシステム。
  67. 前記識別された状態は、胃であり、前記比較するステップが、前記第１のデータセットおよび前記第２のデータセットが統計的に有意な様式で分岐したことを示すときに、状態遷移が起こっており、前記状態遷移は、幽門遷移である、請求項６６に記載のシステム。
  68. 前記識別された状態は、十二指腸であり、前記比較するステップが、前記第１のデータセットと前記第２のデータセットとの間の差が統計的に有意な様式で一定であることを示すときに、状態遷移が起こっており、前記状態遷移は、トライツ遷移である、請求項６６に記載のシステム。
  69. 前記第１の波長は、赤外線スペクトル内にあり、前記第２の波長は、緑色および青色スペクトルのうちの少なくとも１つの中にある、請求項６１から６５のいずれか１項に記載のシステム。
  70. 前記識別された状態は、空腸であり、前記比較するステップが、前記第１のデータセットおよび前記第２のデータセットが統計的に有意な様式で収束したことを示すときに、状態遷移が起こっており、前記状態遷移は、回盲遷移である、請求項６９に記載のシステム。
  71. 前記第１の波長は、赤色スペクトル内にあり、前記第２の波長は、緑色および青色スペクトルのうちの少なくとも１つの中にある、請求項６１から６５のいずれか１項に記載のシステム。
  72. 前記識別された状態は、盲腸であり、前記比較するステップが、前記第１のデータセットおよび前記第２のデータセットが統計的に有意な様式で収束したことを示すときに、状態遷移が起こっており、前記状態遷移は、盲腸遷移である、請求項７１に記載のシステム。
  73. 前記摂取可能デバイスの前記筐体の外部の前記環境の温度変化を測定するように構成される、温度センサをさらに備える、請求項６１に記載のシステム。
  74. 前記識別された状態は、前記身体の外部にあり、前記測定された温度変化は、閾値を上回り、状態遷移が起こっており、前記状態遷移は、胃に進入している、請求項７３に記載のシステム。
  75. 前記識別された状態は、大腸であり、前記測定された温度変化は、閾値を上回り、状態遷移が起こっており、前記状態遷移は、前記身体から退出している、請求項７３に記載のシステム。
  76. 前記処理モジュールおよび前記感知ユニットはさらに、
    状態遷移が起こったかどうかを検出した後に、所定の時間周期にわたって前記摂取可能デバイスの機能を動作停止させることと、
    前記所定の時間周期後に前記摂取可能デバイスの前記機能を再起動することと、
    前記摂取可能デバイスの筐体の外部の環境に向かって、前記第１の波長において第３の照明を透過させることと、
    前記第３の照明に起因する前記環境からの第３の反射率を検出することと、
    前記第１のデータセットに第３の反射率値を記憶することであって、前記第３の反射率値は、前記第３の反射率から前記摂取可能デバイスによって検出される光の量を示す、ことと、
    前記摂取可能デバイスの前記筐体の外部の環境に向かって、前記第２の波長において第４の照明を透過させることと、
    前記第４の照明に起因する前記環境からの第４の反射率を検出することと、
    前記第２のデータセットに第４の反射率値を記憶することであって、前記第４の反射率値は、前記第４の反射率から前記摂取可能デバイスによって検出される光の量を示す、ことと、
    前記摂取可能デバイスの前記状態を識別することと、
    前記状態遷移が起こったかどうかを検出することによって、前記身体の前記消化管内の前記摂取可能デバイスの前記場所の変化を判定することであって、前記状態遷移は、前記第１のデータセットを前記第２のデータセットと比較することによって検出される、ことと
    を行うように構成される、請求項６１に記載のシステム。
  77. 前記摂取可能デバイスの前記状態は、
    前記身体の外部、
    胃、
    幽門、
    小腸、
    十二指腸、
    空腸、
    回腸、
    大腸、
    盲腸、および
    結腸のうちの１つから選択される、請求項６１に記載のシステム。
  78. 前記状態遷移は、
    前記身体に進入すること、
    前記胃に進入すること、
    幽門遷移、
    トライツ遷移、
    回盲遷移、
    盲腸遷移、および
    前記身体から退出することのうちの１つから選択される、請求項６１に記載のシステム。
  79. 身体の消化管内の摂取可能デバイスの場所を判定するためのシステムであって、
    前記摂取可能デバイスの筐体の外部の環境に向かって、第１の波長において第１の照明を透過させるための手段と、
    前記第１の照明に起因する前記環境からの第１の反射率を検出するための手段、および第１のデータセットに第１の反射率値を記憶するための手段であって、前記第１の反射率値は、前記第１の反射率における光の量を示す、手段と、
    前記摂取可能デバイスの前記筐体の外部の環境に向かって、第２の波長において第２の照明を透過させるための手段であって、前記第２の波長は、前記第１の波長と異なる、手段と、
    前記第２の照明に起因する前記環境からの第２の反射率を検出するための手段、および第２のデータセットに第２の反射率値を記憶するための手段であって、前記第２の反射率値は、前記第２の反射率における光の量を示す、手段と、
    前記摂取可能デバイスの状態を識別するための手段であって、前記状態は、前記摂取可能デバイスの既知または推定の場所である、手段と、
    状態遷移が起こったかどうかを検出することによって、前記身体の前記消化管内の前記摂取可能デバイスの前記場所の変化を判定するための手段であって、前記状態遷移は、前記第１のデータセットを前記第２のデータセットと比較することによって検出される、手段と、
    を備える、システム。
  80. 摂取可能デバイスを用いて消化管のサンプルを採取するための方法であって、
    前記摂取可能デバイスの筐体の外部の環境に向かって、第１の波長において第１の照明を透過させるステップと、
    前記第１の照明に起因する前記環境からの第１の反射率を検出するステップと、
    前記摂取可能デバイスの前記筐体の外部の環境に向かって、第２の波長において第２の照明を透過させるステップと、
    前記第２の照明に起因する前記環境からの第２の反射率を検出するステップと、
    前記第１の反射率および前記第２の反射率に基づいて、身体の前記消化管内の前記摂取可能デバイスの場所を判定するステップと、
    前記判定された場所が所定の場所に合致するときに、前記消化管のサンプルを採取するステップと、
    を含む、方法。
  81. 前記消化管のサンプルを採取するステップは、前記消化管からのサンプルがサンプルチャンバに進入することを可能にしない配向から、前記サンプルが前記サンプルチャンバに進入することを可能にする配向まで、前記摂取可能デバイスの前記筐体の一部を移動させるステップを含む、請求項８０に記載の方法。
  82. 前記消化管のサンプルを採取した後の時間量を判定するステップと、
    前記判定された時間量が閾値を上回るときに、前記消化管のサンプルを再び採取するステップと、
    をさらに含む、請求項８０または８１に記載の方法。
  83. 検出された第３の反射率に基づいて、前記消化管内の前記摂取可能デバイスの第２の場所を判定するステップと、
    前記判定された場所が第２の所定の場所に合致するときに、前記消化管のサンプルを再び採取するステップと、
    をさらに含む、請求項８０または８１に記載の方法。
  84. 前記消化管のサンプルを再び採取するステップは、前記消化管からの第２のサンプルが第２のサンプルチャンバに進入することを可能にしない配向から、前記第２のサンプルが前記第２のサンプルチャンバに進入することを可能にする配向まで、前記摂取可能デバイスの前記筐体の一部を移動させるステップを含む、請求項８０から８３のいずれか１項に記載の方法。
  85. 摂取可能デバイスであって、
    第１の端部、前記第１の端部と反対の第２の端部、および前記第１の端部から前記第２の端部まで縦方向に延在する半径方向壁によって画定される、筐体と、
    前記筐体の近位に位置するサンプリングチャンバと、
    前記筐体の内側の感知ユニットであって、
    第１の波長において前記筐体の外部の環境に向かって第１の照明を透過させるように、かつ前記第１の照明に起因する前記環境からの第１の反射率を検出するように構成される、第１の光学感知サブユニットと、
    第２の波長において前記筐体の外部の環境に向かって第２の照明を透過させるように、かつ前記第２の照明に起因する前記環境からの第２の反射率を検出するように構成される、第２の光学感知サブユニットと、
    を備える、感知ユニットと、
    前記摂取可能デバイス内に位置する、処理モジュールであって、
    前記第１の反射率および前記第２の反射率に基づいて、身体の消化管内の前記摂取可能デバイスの場所を判定することと、
    前記筐体の一部および前記サンプリングチャンバのうちの少なくとも１つを作動させることによって、前記識別された場所が所定の場所に合致するときに、前記消化管のサンプルを採取することと
    を行うように構成される、処理モジュールと、
    を備える、摂取可能デバイス。
  86. 前記筐体の前記一部および前記サンプリングチャンバのうちの少なくとも１つを作動させることによって、前記消化管のサンプルを採取するステップは、前記消化管からのサンプルがサンプルチャンバに進入することを可能にしない配向から、前記サンプルが前記サンプルチャンバに進入することを可能にする配向まで、前記筐体の前記一部および前記サンプリングチャンバのうちの少なくとも１つを移動させるステップを含む、請求項８５に記載の方法。
  87. 前記プロセッサはさらに、
    前記消化管のサンプルを採取した後の時間量を判定することと、
    前記筐体の前記一部および前記サンプリングチャンバのうちの少なくとも１つを作動させることによって、前記判定された時間量が閾値を上回るときに、前記消化管のサンプルを再び採取することと
    を行うように構成される、請求項８５または８６に記載の方法。
  88. 前記プロセッサはさらに、
    検出された第３の反射率に基づいて、前記消化管内の前記摂取可能デバイスの第２の場所を識別することと、
    前記筐体の前記一部および前記サンプリングチャンバのうちの少なくとも１つを作動させることによって、前記識別された場所が第２の所定の場所に合致するときに、前記消化管のサンプルを再び採取することと
    を行うように構成される、請求項８５または８６に記載の方法。
  89. 前記筐体の前記一部および前記サンプリングチャンバのうちの少なくとも１つを作動させることによって、前記消化管のサンプルを再び採取するステップは、前記消化管からの第２のサンプルが第２のサンプルチャンバに進入することを可能にしない配向から、前記第２のサンプルが前記第２のサンプルチャンバに進入することを可能にする配向まで、前記筐体の前記一部および前記サンプリングチャンバのうちの少なくとも１つを移動させるステップを含む、請求項８５から８８のいずれか１項に記載の方法。
  90. 摂取可能デバイスを用いて消化管のサンプルを採取するためのシステムであって、
    前記摂取可能デバイスの筐体の外部の環境に向かって、第１の波長において第１の照明を透過させるための手段と、
    前記第１の照明に起因する前記環境からの第１の反射率を検出するための手段と、
    前記摂取可能デバイスの前記筐体の外部の環境に向かって、第２の波長において第２の照明を透過させるための手段と、
    前記第２の照明に起因する前記環境からの第２の反射率を検出するための手段と、
    前記第１の反射率および前記第２の反射率に基づいて、身体の前記消化管内の前記摂取可能デバイスの場所を判定するための手段と、
    前記判定された場所が所定の場所に合致するときに、前記消化管のサンプルを採取するための手段と、
    を備える、システム。
  91. 摂取可能デバイスを用いて消化管の中へ物質を放出するための方法であって、
    前記摂取可能デバイスの筐体の外部の環境に向かって、第１の波長において第１の照明を透過させるステップと、
    前記第１の照明に起因する前記環境からの第１の反射率を検出するステップと、
    前記摂取可能デバイスの前記筐体の外部の環境に向かって、第２の波長において第２の照明を透過させるステップと、
    前記第２の照明に起因する前記環境からの第２の反射率を検出するステップと、
    前記第１の反射率および前記第２の反射率に基づいて、身体の前記消化管内の前記摂取可能デバイスの場所を判定するステップと、
    前記判定された場所が所定の場所に合致するときに、前記消化管の中へ前記物質を放出するステップと、
    を含む、方法。
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