JP4149376B2 - 体内物質のサンプルを得るためのサンプリング装置および方法ならびにサンプリング装置を作製するための方法 - Google Patents

Description

この発明は、ヒトまたは動物の消化器系の中で体内物質のサンプルを得るためのサンプリング装置に関する。サンプリング装置は嚥下可能なカプセルの形状を有し、これにより、収集すべき体内物質と接触した後に消化管の予め定められた位置で開く入口開口を通してカプセルに体内物質のサンプルが入るようになる。この発明は、体内物質のサンプルを得るためのサンプリング方法およびサンプリング装置を作製するための方法にも関する。

ヒトまたは動物の体の消化器系または胃腸管の中の体内物質、ガスまたは固体粒子の検査は、診断および治療のための極めて重要な医学的情報を提供する。患者の胃液のサンプルの検査は、ｐＨ、酸含有量、腹部の酵素活性の重要な情報、ならびに胃潰瘍および胃炎、癌および腫瘍疾病などを診断するための情報を提供する。胃鏡検査は、患者の治療にあたる内科医に重要な情報を与え、診断に大きな役割を果たす。したがって、これらの挿管検査は広範に用いられる。直径が小指ほどのチューブを患者の口または鼻の中に挿入して食道から胃腸系に達する胃鏡検査は実施が困難であり、内科医の補佐を必要とする。患者にとっては、これらの方法を用いる消化管への挿管は、特にチューブの挿入およびそれを取出す際に、身体的にも精神的にも非常に不快な介入となる。患者が受けるストレスを克服するため、挿管の際に、局所麻酔薬、いくつかの例では精神安定剤すら、または一般的麻酔薬を患者に与えることが必要になる。上述の挿管検査方法は不利である。というのも、それらは有資格の内科医にとって非常に時間がかかるものであり、したがって高価であり、かつ患者にとっては非常に不快な介入だからである。

体内の胃液のサンプルを自動的に得るための嚥下可能カプセルの適用が代替的検査法として提案され、ＵＳ−Ａ−４，４８１，９５２に記載されている。カプセルは、カプセルの開閉を制御するメカニズムを備えている。このメカニズムは、胃液と接触した短時間後に溶解する塊を含むブロッキングメカニズムによってブロックされる。カプセルの開放、サンプルの収集およびカプセルの再閉止は患者の胃の中で自動的に行われる。上記サンプリング装置は多くの点で有利である。しかしながら、機能が満足行くものでないことがわかり、したがって広く用いられていない。上記カプセルは高価であり、機械的に複雑であり、大部分が金属部品である相互に可動である部品を含む。その結果、部品が詰まりやすかったり、部品の間から液体が漏れやすかったり、たとえばばね力によって、部品間の摩擦力を克服する必要があったりし、かつ、ばねなどの金属部品は胃腸管の中で緩んで患者を傷つけることがある。

この発明の目的は、患者の系の中で自動的に動作し、かつ単純で作製が安価で信頼性が高く使用が容易なサンプリング装置を提供することによって先行技術の上述の問題を解決することである。

この目的は、添付の請求項に規定されるような特徴を備える、上述のような、サンプルを得るためのサンプリング装置および方法、ならびにサンプリング装置を作製するための方法においてこの発明に従って達成される。

この発明に従うと、体内物質のサンプルを自動的に得るためのサンプリング装置はカプ
セルとして形作られるので、一切のストレスまたは苦痛なしに患者はこれを嚥下し得る。消化器系の予め定められた位置でカプセルが開き、カプセル中の真空または実質的低圧の力によって体内物質のサンプルが入口開口を通ってカプセルの中に吸込まれる。予め定められた容積のサンプリング物質がカプセルの中に収集されると、すなわちカプセルが満たされると、入口開口は自動的に閉止され、カプセルの内側から封止され、こうしてサンプルがカプセルの中にとどまる。収集されたサンプルの入ったカプセルは消化器系の胃腸管を通して送られ、依然として患者に対するストレスまたは苦痛なしに、通常の態様で便とともに人体から排出される。その後、収集されたサンプルの入ったカプセルは医療機関または研究室に送られるかまたは手渡され、そこでカプセルからサンプルを出して分析する。

この発明に従うサンプリング装置は単純なものであり、少数の必須部品から作られる。これらの部品のうちのただ１つ、すなわち弾性ブロッキング部材のみが流入許容構成と流出防止構成との間で弾力的に可動であり、カプセルの外側と内側との間の圧力差の結果として生じる力の影響を受ける。閉止部材のこの構造的特徴により、系の中で詰まったり、漏れたりまたは緩くなったり、患者を傷つけたりし得る金属部品または相互に可動な部品を用いずに、信頼性が高く単純で安価なサンプリング装置が達成される。この発明に従う作製方法により、カプセルの中に真空または実質的低圧を発生し、この真空または実質的低圧が、閉止部材を開きかつカプセルの中に体内物質のサンプルを吸込むのに十分な力を加える。この発明に従うサンプリング方法により、体内物質の収集を極めて単純かつ安価に行なうことができ、患者に苦痛、ストレスまたは不快感を全く与えずに検査を行ない得る。

この発明は添付の図面を参照して以下により詳細に説明される。

図１はこの発明に従うサンプリング装置の断面図である。この装置は、患者の消化管の中で体液などの体内物質のサンプルを得るように設計される。図１では、第１の閉止され封止された状態でサンプリング装置を示すが、この状態でサンプリング装置を手渡して患者がこれを嚥下し、この患者から、たとえば胃の中の胃液などの体内の液体のサンプルを収集する。

サンプリング装置は、従来の薬のカプセルなどのカプセル２の形状を有し、したがって摂取に好適である。カプセル２は好ましくは細長いものであり、丸い端部と、好ましくは円形または楕円形の断面とを有する。カプセル２は、カプセル壁３が規定する内側チャンバ５を含む。

好ましくは熱可塑性材料またはいずれかの他の好適な材料から作られるカプセル２は、キャップ部材４および本体部材６の少なくとも２つのカプセル部材から作られる。より詳細に後述されるように、このキャップ４および本体６部材は永久的に互いに接合される。カプセル２の内側チャンバ５は、必要に応じて体液サンプルを濾過するフィルタ１０を含んでもよく、フィルタは、好ましくは、キャップ部材４と本体部材６との間にカプセル２においてクランプ止めされる。

カプセル中のブロッキング部材１２を図７に拡大図で示す。可撓性で弾性および弾力のあるゴム状材料からなる膜弁などの内側ブロッキング部材１２は、キャップ部材４と本体部材６との間にカプセル２においてクランプ止めされる円形の固定端縁１９を有する。示されるような実施例では、ブロッキング部材１２は球形態を有し、球体の斜めになった側の上に少なくとも１つ、好ましくはいくつかのアパーチャ１６が配置される。図１に示されるような閉止され封止された状態では、ブロッキング部材１２は、カプセル壁３の内側
上の好ましくは円形の接触面２２の上に載置される。図７の破線の間にブロッキング部材１２上の接触または封止区域１７を示す。ブロッキング部材の形状および材料の弾力により、ブロッキング部材１２は支持圧力で接触面２２の上に載置される。

膨らんだ形態のライニングとして形成される円形接触面２２はカプセル壁３の内側上に配置され、その壁の中の入口開口１８付近に延在する。図１に示すようなカプセルの閉止および封止状態では、入口開口１８はプラグ２０で封止される。カプセル２のプラグ２０は、カプセルの適用例、すなわち収集すべき特定の体液に依存して選択される材料から作られる。プラグ２０は、問題の体液、記載の実施例では消化液中で短時間の後に溶解する。したがって、プラグ２０の材料は、サンプルが収集される体の系の中の位置のカプセル外部環境中の特定の流体または物質に適合される。プラグ２０の材料は、たとえば、ゼラチン、溶融糖（molten sugar）、塩、ニカワ（glue）、有機可食材料またはいずれかの他の好適な材料である。これに代えて、プラグ２０は、消化器系を通過する間にカプセル２の外部環境中の異なる物質と接触して徐々に溶解する異なる材料からなる２つ以上の層から作られ得る。最も内側の層はカプセル２が収集すべき体液と接触すると溶解する。

好ましくはカプセルの本体部材６の中のカプセル壁３の部分の厚みはより薄くされ、ノッチ２４を形成する。図４を参照してより詳細に述べるように、内側チャンバ５中の体液サンプルをカプセルから出す際にノッチ２４を用いる。

カプセル壁３およびプラグ２０が規定するカプセルの内側チャンバ５において、図１に示されるように、カプセル２が閉止されかつ封止された状態にある限りは真空または実質的低圧になる。

消化器系の中の体液の検査が必要な場合、患者は、ストレスまたは苦痛を全く感じずに、たとえば図１に示されるようなカプセルなどのカプセル２を嚥下する。カプセル２のサイズは、検査および分析に必要な体液の容積に依存して異なり得る。嚥下が容易なカプセルの好適なサイズは、たとえば、長さが約２５ｍｍおよび幅が約１０ｍｍである。

図２では、カプセル２の入口開口１８は開いている。カプセルが図２に示されるような状態にある場合、カプセルは予め患者によって嚥下され、食道を通過し、胃の中に入っている。口からサンプルを収集すべき患者の系の中の位置までカプセル２が通過する間、患者は、通常の薬のカプセルを嚥下するときに感じないと同様に不快感を感じない。すなわち、不快感は基本的に存在しない。

図２に示されるようにプラグ２０が溶解すると、入口開口１８が開く。カプセル２の外部環境と真空または実質的低圧となっている内側チャンバ５との間の圧力差によって吸込み効果が生成される。この吸込み効果により、図２に示されるように、弾力ブロッキング部材１２は強制的に流入許容構成になる。カプセルの外部環境中の体液２６は入口開口１８の中に流入し、弾力および弾性のある自己封止ブロッキング部材１２に対して圧力を加え、これによりチャンバ５の中への流体通路が接触面２２とブロッキング部材１２との間にできる。体液２６は、図２に示されるように、ブロッキング部材１２のアパーチャ１６をさらに通り、もしあればフィルタ１０を通り、内側チャンバ５の中に流入する。

ブロッキング部材１２は開かれ、カプセルの外部環境とカプセル２の内側チャンバとの間の圧力差によって開いたまま保たれる。カプセルの外と中との圧力が等しくなり、体液２６がカプセルの内側チャンバ５を満たすとすぐに、ブロッキング部材１２は流出防止構成に戻り、これにより入口開口１８が閉じ、したがってカプセルの内側チャンバ５からの体液の流出を防止する。カプセルのこの再閉止された状態を図３に示す。体液サンプルがカプセルの内側チャンバ５を満たし、ブロッキング部材１２によりチャンバから流体が出
て行くのが防止されるので、サンプリングカプセルの中に収集された体液の正確な容積を予め定めることができる。封入された体液２６サンプルの入ったカプセル２は胃腸管を通って送られ、患者の便から回収される。

図４は、カプセルの内側チャンバ５から体液サンプルを出す状態の、回収されたカプセル２を示す。体液サンプルの検査および分析用の器具に直接または間接に接続された排出針２８はチャンバ壁３のノッチ２４を貫通し、内側チャンバ５を空にする。

図５および図６はこの発明の第２の好ましい実施例を示し、この実施例は、カプセル２の入口が異なった設計である点においてのみ図１から図４の実施例と異なる。いくつか、たとえば示された実施例では４つの突起３０が、入口開口１８にカプセル２の外部に設けられる。突起３０の間に、横方向に向いた入口溝３２が形成される。突起３０は、内側低圧によって生成される吸込み力によってカプセル２が消化器系の壁に張り付くのを防止するように入口開口１８を保護する。入口溝３２を通ってカプセル２の中へ達する体液の自由な流れは、こうして常に確保される。

上述のように、カプセル２は、永久的に互いに接合される２つの部材４，６からなる。部材４，６は、好ましくは、強く耐酸性があり透明な材料で、かつしたがってこの目的に好適な、たとえばマクロロン（Macrolon）（Ｒ）Ｄなどの射出成形された熱可塑性物質から作られる。

ブロッキング部材１２は好ましくは弾性ゴム状材料から作られ、射出成形されてもよい。ブロッキング部材１２の形状（たとえば図３−５を参照）および材料特性によって自己封止機能が生じ、かつそれにより強制的にブロッキング部材が入口開口１８の上に載置され、カプセル２の内側から入口開口１８を封止するようにする。

この発明に従うサンプリング装置は、少数の部品、すなわちプラグ２０を備えたキャップ部材４、本体部材６、ブロッキング部材１２、および必要に応じてフィルタ１０から作られる。図７に示すように、これらの部品は真空チャンバ４０の中で完全にまたは部分的に組立てられる。真空チャンバ中では、真空ホース４２を通して真空チャンバに接続される真空ポンプ（図示せず）によって真空または実質的低圧が維持される。この発明に従うと、外部環境からカプセルの内側チャンバ５を完全に封止する少なくとも組立てステップは真空チャンバ４０の中で行われて内側チャンバ５の中の真空または実質的低圧を達成し、それにより、十分な吸込み力が生じてブロッキング部材１２が強制的に流入許容構成になり、かつ体液サンプルがカプセルの中に入ってカプセルを満たす。

この発明に従うサンプリング装置を組立てるため、ブロッキング部材１２および場合によってはフィルタ１０をまずキャップ部材４または本体部材６に装着し、その後、好ましくは超音波溶接によってカプセルの２つの部材を永久的に互いに接合する。プラグ２０は予めカプセルの入口開口１８に挿入されていてもよい。この場合、２つの部材４，６の接合が、カプセルの内側チャンバ５を封止する組立てステップを構成する。したがって、少なくともこの組立てステップは真空チャンバ４０の中で行なう必要がある。

これに代えて、ブロッキング部材１２およびフィルタ１０がカプセル２の２つの部材４，６のうちのいずれかに装着されている場合、これらの２つの部材４，６は永久的に互いに接合され、次に、プラグ２０を入口開口１８に導入することによってカプセルの内側チャンバ５の最終的封止が行われる。したがって、少なくともこの最終組立てステップを真空チャンバ４０の中で行なう。たとえば有機ニカワから作られるプラグ２０は、冷却されると迅速に硬化する。図７に示されるような実施例では、プラグ２０はノズル４４によって塗布され、容器４６からニカワがノズルに供給される。図７の実施例では、ノズル４４はまず、真空チャンバ中でカプセルの入口開口１８の中へそれを通して挿入され、それにより弾性自己封止ブロッキング部材１２はノズル４４によって強制的にカプセルの内側チャンバ５への連通を開き、真空チャンバ中の真空が内側チャンバ５に伝わる。次にノズル４４は入口開口１８の位置まで引入れられ、ここでプラグ２０がノズル４４によって塗布されて硬化し、こうして内側真空または実質的低圧となったカプセルが最終的に封止される。このように、この組立てステップでは、まずノズル４４を用いてブロッキング部材１２を開け、その後、ニカワからなるプラグ２０を入口開口１８に塗布する。

カプセル２は、消化器系で溶解する、ゼラチンまたはいずれかの他の好適な材料からなるさらなる外側被覆膜をさらに備えてもよい。患者がカプセルを嚥下する際の抵抗を最小限にするために膜を適用してもよい。

この発明は前述のその例示的な実施例に制限されるものではなく、添付の請求項の範囲内で考えられ得るこの発明のいくつかの変形が可能であることを理解されたい。たとえば、入口開口が開く時間遅延が得られるように、プラグが消化器系の中で予め定められた時間の後に完全に溶解するようにプラグを形成してもよい。弾性ブロッキング部材は他の形態または形状を有してもよく、異なってカプセル中に配置されてもよい。上記実施例で説明されたような単一の入口開口の代わりに、いくつかの隣接する入口開口をカプセル中に設けてもよい。上記記載においては体液サンプルのみが論じられた。しかしながら、この発明に従うサンプリング装置を消化器系の中のガスおよび／または固体粒子を含むサンプルを収集するのに用いてもよいことに留意されたい。

第１の閉止され封止された状態にある、この発明の第１の実施例に従うサンプリング装置の断面図である。 体内物質が装置の中に流入する流入許容構成にある、第２の開放状態にある図１のサンプリング装置の図である。 体内物質がサンプリング装置を満たした流出防止構成にある、第３の再閉止状態の図１のサンプリング装置の図である。 分析のために体内物質のサンプルをカプセルから出す第４の排出状態の図１のサンプリング装置の図である。 第１の閉止され封止された状態の、この発明の第２の実施例に従うサンプリング装置の断面図である。 図５のサンプリング装置の上面図である。 ブロッキング部材の実施例の拡大斜視図である。 真空チャンバの概略立面図である。

Claims (19)

1. 患者の消化管の中で体内物質のサンプルを得るためのサンプリング装置であって、前記装置は嚥下可能カプセル（２）の形状を有し、それにより、収集すべき体内物質と接触した後に消化管の予め定められた位置で開いた少なくとも１つの入口開口（１８）を通して体内物質のサンプルがカプセルに入るようになり、
   カプセル（２）は、
   前記入口開口（１８）を含むカプセル壁（３）を含み、入口開口は最初は封止されており、患者がカプセル（２）を嚥下すると、収集すべき体内物質と接触した後に前記予め定められた位置で開き、さらに
   前記カプセル壁（３）によって規定され、入口開口（１８）が封止されると真空または実質的低圧を保つように配置される内側チャンバ（５）と、
   カプセル壁（３）中の入口開口（１８）に隣接して内側チャンバ（５）に配置されるブロッキング部材（１２）とを含み、前記ブロッキング部材（１２）は弾性であり、かつその構成は、前記体内物質と接触した後に入口開口（１８）が開くと、ブロッキング部材（１２）が、カプセル（２）の外部環境と内側チャンバ（５）との間の圧力差がある限りは内側チャンバ（５）への体内物質の流入を許す流入許容構成と、カプセル（２）への体内物質の流入によって前記圧力差がなくなると、チャンバ（５）の内側から入口開口（１８）をブロックする流出防止構成とを有するようなものであることを特徴とする、サンプリング装置。
2. 入口開口（１８）は、前記体内物質と接触した後に溶解する材料からなるプラグ部材（２０）で封止されることを特徴とする、請求項１に記載のサンプリング装置。
3. ブロッキング部材（１２）は弾性自己封止膜からなり、この膜は、前記流出防止構成において、封止するようにカプセル壁（３）の内側の上に載置され、これにより内側チャンバ（５）中の体内物質の流出を防止することを特徴とする、請求項１に記載のサンプリング装置。
4. カプセル（２）は、永久的に互いに接合されるキャップ部材（４）と本体部材（６）の２つの部材を含み、前記ブロッキング部材（１２）は、前記キャップ部材（４）と前記本体部材（６）との間のカプセル壁（３）にクランプ止めされることを特徴とする、請求項３に記載のサンプリング装置。
5. ブロッキング部材（１２）は実質的に球状であり、横方向に位置する少なくとも１つのアパーチャ（１６）を有し、これを通って体内物質が内側チャンバ（５）の中へ流れることを特徴とする、請求項４に記載のサンプリング装置。
6. ブロッキング部材（１２）の周縁は、前記キャップ部材（４）と前記本体部材（６）との間にクランプ止めされることを特徴とする、請求項５に記載のサンプリング装置。
7. プラグ部材（２０）は異なる材料からなる２つ以上の層からなり、各層は、特定の体内物質と接触した後に消化管の中の異なる位置で溶解することを特徴とする、請求項２に記載のサンプリング装置。
8. フィルタ（１０）は、前記キャップ部材（４）と前記本体部材（６）との間にクランプ止めされ、内側チャンバ（５）の中に流入する体内物質を濾過することを特徴とする、請求項４に記載のサンプリング装置。
9. カプセル（２）の外側に入口開口（１８）の周方向に突起（３０）が設けられ、これに
   より、突起（３０）間に入口溝（３２）が形成されて入口開口（１８）への体内物質の自由な流れが確保されることを特徴とする、請求項１から８のいずれかに記載のサンプリング装置。
10. 患者の消化管の中で体内物質のサンプルを得るためのサンプリング方法であって、カプセル（２）は患者によって嚥下され、カプセル（２）は、収集すべき体内物質と接触した後に消化管の予め定められた位置で開き、
    体内物質はカプセル内側の真空または実質的低圧の力によってカプセル（２）の中に吸い込まれ、体内物質はカプセル（２）内に設けられる弾性自己封止ブロッキング部材（１２）によってカプセル（２）の中にブロックされることを特徴とする、サンプリング方法。
11. 収集すべき体内物質と接触した後にカプセル壁（３）中の入口開口（１８）のプラグ部材（２０）が溶解することによってカプセル（２）が開いてサンプルを収集することを特徴とする、請求項１０に記載のサンプリング方法。
12. プラグ部材（２０）が溶解すると前記自己封止ブロッキング部材（１２）が開き、カプセル（２）中の真空または実質的低圧の力によって体液のサンプルを収集することを特徴とする、請求項１１に記載のサンプリング方法。
13. 前記ブロッキング部材（１２）は、カプセル中の真空または実質的低圧が平準化すると、カプセル（２）内側から入口開口（１８）をブロックすることを特徴とする、請求項１２に記載のサンプリング方法。
14. 患者の消化管の中で体内物質のサンプルを得るためのサンプリング装置を作製するための方法であって、前記装置は嚥下可能カプセル（２）の形状を有し、それにより、収集すべき体内物質と接触した後に消化管の予め定められた位置で開くカプセル壁（３）中の少なくとも１つの入口開口（１８）を通して体内物質のサンプルがカプセルに入るようになり、
    真空または実質的低圧がカプセルの内側チャンバ（５）の中に形成されるように、カプセル壁（３）中の入口開口（１８）が一定の真空または実質的低圧を保つ真空チャンバ（４０）の中で封止されるか、
    真空または実質的低圧がカプセルの内側チャンバ（５）の中に形成されるように、２つの永久的に接合される部材（４，６）からなるカプセル（２）が一定の真空または実質的低圧を保つ真空チャンバ（４０）の中で永久的に接合されるか、または、
    真空または実質的低圧がカプセルの内側チャンバ（５）の中に形成されるように、カプセル壁（３）中の入口開口（１８）が一定の真空または実質的低圧を保つ真空チャンバ（４０）の中で封止され、かつ、２つの永久的に接合される部材（４，６）からなるカプセル（２）が一定の真空または実質的低圧を保つ真空チャンバ（４０）の中で永久的に接合されることを特徴とする、方法。
15. カプセルの前記２つの部材（４，６）は射出成形され、好ましくは超音波溶接によって永久的に互いに接合されることを特徴とする、請求項１４に記載の方法。
16. 入口開口（１８）のブロッキング部材（１２）は射出成形され、２つの部材を永久的に互いに接合する前にカプセルの２つの部材（４，６）の間に装着されることを特徴とする、請求項１５に記載の方法。
17. カプセルの入口開口（１８）は、好ましくは有機ニカワから作られるプラグ部材（２０）で封止され、２つの部材（４，６）は真空チャンバ（４０）中で互いに接合されることを特徴とする、請求項１４から１６のいずれかに記載の方法。
18. カプセルの２つの部材（４，６）は永久的に互いに接合され、カプセル（２）は、プラグ部材（２０）が入口開口（１８）に塗布されることによって真空チャンバ（４０）中で封止されることを特徴とする、請求項１４から１６のいずれかに記載の方法。
19. 入口開口（１８）のブロッキング部材（１２）は射出成形され、２つの部材を永久的に互いに接合する前にカプセルの２つの部材（４，６）の間に装着され、
    カプセルの２つの部材（４，６）は永久的に互いに接合され、カプセル（２）は、プラグ部材（２０）が入口開口（１８）に塗布されることによって真空チャンバ（４０）中で封止され、
    プラグ部材（２０）を塗布するための塗布手段（４４）、好ましくはノズルは、カプセル壁（３）中の入口開口（１８）の中へそれを通って挿入され、塗布手段（４４）はブロッキング部材（１２）を強制的に開き、塗布手段（４４）は入口開口（１８）の中に引入れられ、好ましくは有機ニカワからなるプラグ部材（２０）は、前記塗布手段（４４）によって開口（１８）の中に塗布されることを特徴とする、請求項１４に記載の方法。

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