JP4059628B2 - 標的部位に装置を送り出す方法 - Google Patents
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Description
(発明の分野)
本発明は胃腸管内で標的部位を特定し、特定された部位に対し装置を直接送り出すための方法に関する。
【0002】
(発明の背景)
胃腸管では、胃は腹腔内に収まる様に幾度も折り畳まれた長い管である小腸を通じ大腸に接続している。米国の成人の約2%に起こる慢性胃腸管失血を起こす様な傷害、大部分が予後不良である悪性疾患、及び単純型、閉塞ループ型、絞扼型、及び幽閉型の腸閉塞など様々な胃腸管疾患がある。これら病気の幾つかは、例えば小腸癌の様に診断が難しい。小腸癌の診断法は通常は症状に関連したものか、又はバリウム浣腸もしくは手術の様な侵襲的なものである。新しい診断法はより早期の診断を可能にし、予後を改良する。
【0003】
米国特許第5、604、531号は、胃腸管を画像化できるインビボビデオカメラシステムを記載している。図1を参照すると、従来の胃腸管画像化用インビボビデオカメラシステムのブロックダイヤグラムが描写されている。インビボビデオカメラシステムは一般には消化器系内部を見るため、ならびにビデオデータを伝達するための嚥下可能なカプセル10、典型的には患者の外部に置かれる受信装置12及びビデオデータを加工するためのデータプロセッサー14を具備する。データプロセッサー14は典型的には消化器系内のカプセル10の現在の位置を表示する位置モニター16とカプセル10が現在見ている映像を表示する画像モニターの2つのモニター18を運転する。
【0004】
受信システム12は受け取ったデータをデータプロセッサー14で処理する前に一時的に記憶ユニット19に記憶させる携帯型か、又はデータプロセッサー14の側に置かれる設置型の何れかである。
【0005】
図2及び3を参照すると、前記インビボデータカメラシステムにて得られたビデオデータを加工するための、従来技術によるデータプロセッサーにより実施される計算の概略が図示されている。図2はアンテナアレー30でくるまれた患者22の正面像である。図には4個のアンテナ34a−34dが描かれている。アンテナ34a及び34bは患者22の一つの側のカラム内にあり、アンテナ34c及び34dは患者22のもう一方の側のカラム内にある。
【0006】
特定のアンテナの受け取る信号の強さは送信体からの距離と角度に依存し、その間に発信体がある2本のアンテナ間のシグナル強度比は発信体の位置を横切る曲線に沿って一定である。即ち、アンテナ34a及び34bは曲線30aを、そしてアンテナ34c及び34dは曲線30bを規定する。
【0007】
曲線30aと30bの交点はカプセル10の位置であり、発信体の位置である。曲線30a及び30bは典型的には前もって決められた数の定数値に関するキャリブレーション段階で決定される。
【0008】
アンテナ34a−34dの指示は患者22の幅L1に依存し、決定され、その値が典型的にはデータプロセッサー14に提供される(図1)。あるいは、アンテナアレー30は前もって規定された数の幅L1のそれぞれについて一つずつ、複数存在することができる。その場合、アンテナ34a−34dは各アンテナアレー30について一定である。
【0009】
こうして得られたカプセル10の位置は典型的には、長さP及びX−Y軸系の中心点0からの角度θを有する2次元ベクターPにより表される。
【0010】
カプセル10の断面位置(X−Z平面内)も、図2に例示されたものと同様の計算を利用し決定することができる。患者22の1断面図を図3に例示した。こうした決定には、断面図では相対している4個のアンテナ34e−34hが利用される。
【0011】
この場合も、その間に発信体がある2アンテナのシグナル強度の比は、発信体位置を横切る曲線に沿って一定である。即ち、アンテナ34eと34hは曲線30cを、アンテナ34fと34gは曲線30dを規定する。
【0012】
こうして得たカプセル10の位置は典型的には長さQと中心点Oからの角度θを持つ2次元ベクターQにより表される。
【0013】
2つのベクターP及びQを組み合わせ、カプセル10の3次元位置を決定する。位置は、必ずしも必要ではないが、典型的には消化管の映像に重ねる形で(図1の)位置モニター16上に2次元又は3次元的に表示することができる。
【0014】
胃腸管内の特定環境内及び/又は特定時間内に溶解する物質より作られる時間供給カプセルの利用の様に、胃腸管内の選択部位に薬剤を供給するための方法がある。これらの方法では、薬剤の供給はカプセルが向けられた特定環境の予測可能性に依存している。
【0015】
薬剤の供給に適したコントロール可能な装置は米国特許第5、558、640号及び第4、239、040号に記載されている。これら装置又はカプセルの利用では、薬剤の供給は小腸内の折りたたみ等により妨害され得る。
【0016】
これらの方法は、薬剤の局所放出には適当でない。
【0017】
米国特許第5、279、607号は、経口摂取できる無線シグナル伝達カプセルを通過させ方向性に関するデータを得る方法を記載している。次に消化管を通る医薬品を運ぶカプセルから得た方向性データとこのデータとを比較し、計算された胃腸管内での幾何学的位置にて遠隔的に医薬品を放出させる。この方法では、病理学に関連する診断情報を得ることができないため、この方法にて選択された位置は、病理部位の様な所望部位と関連させることはできない。更に、消化管の定常的な蠕動運動により、ある部位の幾何学的位置は第1回目の通過と第2回目の通過時では同一ではなく、従ってこの1つのパラメータは1つの部位選択にとってのみ十分である。
【0018】
診断過程と治療過程を組み合わせた薬剤供給システムは無い。
【0019】
(発明の要約)
本発明の目的は、胃腸管内の標的位置に実施装置を送り出すための方法を提供することである。方法は胃腸管内の標的を特定すること、及び実施装置を特定した標的位置に送り出すことを兼ねる。本発明の方法は以下の段階を含む。
【0020】
a)胃腸管の第1回目通過、または随意複数回の通過に適した検出−実施装置を利用し、胃腸管の地図を作製する段階、及び
b)胃腸管内の第2回目通過、又は随意複数回の通過に検出−実施装置を使用し、地図上に特定された標的位置に検出−実施装置を送り出す段階。第2回目の通過に用いる検出−実施装置は第1回目通過に使用した装置と同一体でも、または別のものでもよい。
【0021】
本発明での用語”検出−実施装置”は、嚥下可能又は設置可能(例えば本発明出願人に共通の譲受け人に譲渡され、参照され、ここに取り込まれているIL特許出願番号122716号に記載のように)であり、且つ胃腸管の選択パラメータを検出できる装置を意味する。この装置は更に胃腸管内にて業務を遂行する為の手段も含んでいる。装置はコントロール可能であり、そしてモニターし胃腸管地図を作製することができる。
【0022】
検出−実施装置は例えば胃腸管の画像を作製するビデオカメラ、又は温度、圧あるいはpHセンサーの様な検出手段、あるいは血液、細菌、寄生虫又は病理学的指標もしくは胃腸管に対する異物の存在を検出するための1つの手段またはそれらの組合せを含み得る。
【0023】
目的を果たすための手段は、胃腸管内にある病気を研究する、診断する又は治療するのに好適な何らかの手段、例えば体液又は細胞サンプリング手段、マーカー放出手段、あるいは薬剤放出手段であろう。
【0024】
胃腸管の地図は、検出−実施装置を胃腸管内に挿入し、装置の胃腸管内の進行をモニタリングし、そして位置を位置モニター上に2次元又は3次元に随意画像化することで作製され得る。
【0025】
装置のモニタリングは、好ましくは本発明の共通譲受け人に譲渡されている米国特許第5、604、531号に記載のように装置を周期的又は繰り返し位置決めすることで行われる。米国特許第5、604、531号は参照され、ここに取り込まれている。
【0026】
地図上に特定された標的位置に検出−実施装置を送り出すことは、第2回目の通過に置いて胃腸管内に検出−実施装置を挿入し、装置からのデータ、ビデオカメラからの視覚データ又はその他検出手段の出力からのデータを受け取り、第1回目通過で作製されたデータ及び第2回目通過に於いて前記検出−実施装置から受け取ったデータのシグナル分析を実施し、そしてシグナル分析に従って検出−実施装置をIR又は電話的手段にてコントロールする段階を含み得る。
【0027】
本発明の方法は、胃腸管に関する研究、診断及び治療目的に利用できる。
【0028】
本発明は以下の図面と以下の詳細な説明とを組み合わせることでより完全に理解され、また評価されるだろう。
【0029】
(発明の詳細な説明)
本発明の方法は、診断過程及び治療過程を兼ねる。例えば、方法は胃腸管内の病気を認識し、その位置を特定することと、非侵襲的手段にて病気の位置に治療を施すことを兼ねている。この組合せは、胃腸管内に挿入される検出−実施装置を嚥下し、又は胃腸管内に設置することにより提供される。前記IL特許出願122716号には、患者によるカプセルの嚥下の必要性を回避する、胃腸管内への自律的カプセルの設置に適した装置が記載されている。
【0030】
次に図4を参照すると、発明の好適な実施態様による検出−実施装置が例示されている。一般に参照番号40で参照されるカプセル型の検出−実施装置は、典型的には光源42、光が通り消化器系の内部を照らすのぞき窓44、電荷結合素子(CCD)又はCMOSカメラの様な画像を検出するカメラシステム46、CCD又はCMOSカメラシステム46上に画像の焦点を合わせる光学システム48(典型的には鏡47及び焦点合わせレンズ47’を具備する)、CCD又はCMOSカメラシステム46のビデオシグナルを発信する発信器41、カプセルの電子要素全体に電力を供給するバッテリーの様な電源43、及び医薬品又はマーカーをコントロール可能に放出する、或いは生検操作の様な環境から体液又は細胞サンプルをコントロール可能に採取するための保管コンパートメント45を具備する。
【0031】
検出−実施装置は更に温度、圧、又はpHセンサー、又は血液、微生物、寄生虫、病理学的指標又は胃腸管に対する異物の存在を検出するための手段の様な既知のセンサー要素49を含むことができる。
【0032】
次に発明の好適な実施態様による保管コンパートメントを例示する図5A、5B及び5Cを参照する。
【0033】
保管コンパートメント55は、一般に参照番号50で参照される検出−実施装置の端部に位置することが好ましい。保管コンパートメントは非変形遮断壁59と外皮により画定される。保管コンパートメントは、装置外皮52と、カプセルの形状に適合できる弾性を持つフィルム隔壁54により囲まれた柔軟材料からなるポーチ56を含む。隔壁54は非変形遮断壁59と装置先端部との間を水平方向に移動できる。装置先端部の装置外皮内には、透過性でありポーチ56から又はその中への物質の通過を可能にする領域58が存在している。透過性は、例えば領域58が多孔性であるか、またはざるの様であることで付与される。ポーチ56は放出可能な薬剤又はマーカーの様な物質,又は胃腸管環境より得た体液又は細胞サンプルの様な物質を保持するために設計されている。ポーチ56の容積は好ましくはTiNiの様な形状記憶金属より作られた2安定型スプリング53により決定される。スプリング53の一端は非変形遮断壁59と、そしてもう一端は隔壁54と結合している。スプリング53は当分野では既知である方法で(伝導性ワイヤーの様な異なる温度を提供するための方法は図示されていない)、異なる温度を提供することで伸長されるか(図5Bに示すように)、あるいは巻き戻される(図5Aに示すように)。従ってポーチ56の容積は可逆的に増加又は減少し得る。
【0034】
図5Aはポーチ壁に結合され、ポーチ56内部空間内に、ポーチ壁56’と反対の方向に突出している穿孔ピン57を例示している。ポーチ56から胃腸管環境に物質を放出する場合、スプリング53は伸長し隔壁54を装置端部に向かって動かし、穿孔ピン57を反対側ポーチ壁56’内に突き刺し、これを破断する。ポーチ56内に含まれている物質は反対側のポーチ56’と外皮の透過領域58の間に設けられた空間51内に放出され得る。次に放出された物質は透過領域58内の開口部を通り胃腸管内に入る。
【0035】
図5Bは胃腸管からのサンプルの採取を目的としたポーチ56を例示している。本実施態様では、2安定型スプリング53は反対側ポーチ壁56’に係留されている。スプリング53は巻き戻され、それにより隔壁54及び穿孔ピン57は牽引され、穿孔ピン57が反対側ポーチ壁56’より外れることでポーチ壁56‘が破壊され、ポーチ内に開口部が残され、そこを通り環境物質がポーチ56内に引き込まれる。ポーチの開口部はサンプルが採取されると密封されるので採取サンプルの一定容積と採取されたサンプルの無菌性が保証される。
【0036】
ピン57は、中空シリンダーであり、物質がその内部を通り胃腸管に、または胃腸管より移動できる。
【0037】
図5Cは、装置端部の拡大図であり、その端部を通り物質がポーチ内に取り込まれる、あるいはポーチから放出される。図より分かる様に、物質を採取するためにピン57が壁56’より外れる前、又は物質を放出するために壁56’に孔を開ける時に、ピン57が装置外皮52を越えて突出し、患者内部を傷つけない様に空間51が設けられている。
【0038】
次に図6及び図7を参照する。図6は発明の好適な実施態様により運転可能な検出−実施装置の例示であり、また図7は発明の好適な実施態様による方法にて作成される胃腸管の地図の例示である。
【0039】
カプセル60は第1回目通過時に胃腸管62内を移動し、視覚的手段により胃腸管の地図を作製し、視覚的手段又は他のセンサー手段により胃腸管内部にある所望位置を特定する。第2回目通過時には、カプセル60は胃腸管内を移動し、特定された位置にて業務を実施するようにコントロールされる。
【0040】
第1回目通過時に特定された位置の認識は、第1回目通過時に作製された地図を分析ユニット65にて分析し、第1回目通過時と第2回目通過時に得た視覚的パラメータまたはその他のパラメータを整合することで実施される。この作業は、画像分析に実施されている様な関連付けによる画像照合の公知技術またはその他好適なシグナル分析技術により達成され得る。
【0041】
カプセル60は第1回目通過時に消化器系(胃腸管)62を通過する時、図2及び3、ならびに米国特許第5、604、531号で説明される方法により消化器系の壁を調査し、得られた画像を典型的には患者の外にある受信システム64に送信する。受信システム64はそれぞれ別々のアンテナ(図2及び3に描かれている)で受信した複数の画像バージョンを受け取り、記憶ユニット68に受信シグナルを保管するか、又は受け取ったシグナルを直接IR又は電話的手段によりデータプロセッサー66に送る。データプロセッサー66は典型的には2つのモニター、つまりカプセル60の消化器系内での現在位置を記録し、随意表示する位置モニター63、及びカプセル60が現在調査中の画像を表示する画像モニター61を運転する。
【0042】
受信システム64は、受け取ったデータがデータロセッサーデータ66により処理される前に、データが一時的に記憶ユニット68に記憶される携帯型でもよく、又はデータプロセッサー66に近接して設置してもよい。
【0043】
カプセル60の位置は、必ずしも必要ではないが、典型的には消化管の描写に重ねる形で位置モニター63上に2次元又は3次元的に表示することができる。カプセル60の進行はカプセルを繰り返し、又は周期的に位置決めすることでモニターされ、位置モニター63上に表示することができる。
【0044】
前方フィルム撮影装置は、画像の流れの方向により後方フィルム撮影装置と区別できる。装置の動きの方向に関する情報により、装置の保管コンパートメント端部をより正確に位置決めすることができる。更に、光学的フローを分析することで、胃腸管内の装置の速度を計算することができる。
【0045】
反復位置決めは、胃腸管62内のカプセルが採った経路図を作製する。作製された地図70を図7に示す。胃腸管への第1回目通過時に検出された画像以外(pH、温度等)のパラメータ分析によっても位置を特定できるが、最大精度を得るためには画像モニター61上に表示された画像を位置モニター63上に表示された地図70と比較し、病的部分72の位置を特定する。
【0046】
画像で、又はその他センサー手段の入力の分析により胃腸管地図70上にある病的部分72の位置を特定した後、カプセル60は第2回目通過のために胃腸管内に挿入される。第2回目通過時にカプセル60が消化管62内を移動する場合、それは上記同様にしてモニターされる。病的部分72の位置、又は病的部分の治療のための薬剤放出に関し有利な位置であると決定された地図70上のその他の点に到達したら、カプセル60をコントロールし、カプセルの薬剤保管コンパートメント(図4の45)より薬剤を放出させる。薬剤の放出は自律的、又は分析ユニット65により自動的にコントロールされるか、あるいは外部操作者により遠隔コントロールされる。
【0047】
本発明は上記に具体的に示し、記載したものに限定されるものではないことは、当業者に理解されるだろう。むしろ発明の範囲は上記のクレームにより規定される。
【図面の簡単な説明】
【図1】 図1は胃腸管を画像化するための従来技術のインビボビデオカメラシステムのブロック図の例示である。
【図2】 図2は、アンテナアレーを利用して、胃腸管を画像化するためのインビボビデオカメラシステムにより得たビデオデータを加工するための従来技術のデータプロセッサーにより実施される計算の概略図であり、アンテナアレーの断面図である。
【図3】 図3は、アンテナアレーを利用して、胃腸管を画像化するためのインビボビデオカメラシステムにより得たビデオデータを加工するための従来技術のデータプロセッサーにより実施される計算の概略図であり、アンテナアレーの上面図である。
【図4】 図4は本発明の好適な実施態様による検出−実施装置の例示である。
【図5A】 図5Aは本発明の好適な実施態様による、2安定性スプリングが後座位置にある保管コンパートメントの例示である。
【図5B】 図5Bは本発明の好適な実施態様による、2安定性スプリングが伸展位置にある保管コンパートメントの例示である。
【図5C】 図5Cは発明の好適な実施態様による、保管コンパートメントチップの拡大図である。
【図6】 図6は、本発明の好適な実施態様により運転可能な検出−実施装置の例示である。
【図7】 図7は発明の好適な実施態様による方法で作成され、表示された地図の例示である。
Claims (7)
- 嚥下可能な画像装置と受信システムとからなるシステムであって、
嚥下可能な画像装置が、
胃腸管を通過するときに、第1のセットの画像を胃腸管の第1回目の通過時に、第2のセットの画像を胃腸管の第2回目の通過時に生成する画像センサと、
第1のセットの画像を胃腸管の第1回目の通過時に、第2のセットの画像を胃腸管の第2回目の通過時に受信システムに送信する送信器とからなり、
受信システムが、
第1のセットの画像を画像分析し、第1回目の通過時に得られた画像の視覚的パラメータと、第2回目の通過時に得られた画像の視覚的パラメータとを整合する分析ユニットからなり、それによって、第1回目の通過時に特定された胃腸管の関心のある位置を、2回目の通過時に認識する、システム。 - 第1回目及び第2回目通過時に生成されたデータのシグナル分析のための手段と、
前記シグナル分析にしたがって第2回目通過時に画像装置をコントロールする手段と、
胃腸管内で作業を実行する手段と、を含む請求項1に記載のシステム。 - 胃腸管内での前記画像装置の位置を決定する手段と、
前記画像装置の位置を表示する位置モニターと、を更に含む請求項1に記載のシステム。 - 前記位置モニターが、画像装置の位置を2次元又は3次元的に表示することができる、請求項3に記載のシステム。
- 画像装置の位置が胃腸管の略図上に重ねて表示される、請求項4に記載のシステム。
- 第1回目通過及び第2回目通過が1回またはそれ以上の回数の通過である、請求項1に記載のシステム。
- 関心のある位置が病変位置である請求項1に記載のシステム。
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