JP7421504B2 - 胃腸のマイクロバイオームの検出および操作のためのデバイスおよびシステム - Google Patents

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Description

関連出願
本出願は、２０１８年６月１日に出願された米国仮出願第６２／６７９，６５９号、２０１８年１０月２６日に出願された米国仮出願第６２／７５１，２０９号、および２０１９年４月４日に出願された米国仮出願第６２／８２９，２２５号の利益を主張し、それらの各々は、それらの全体が参照により本明細書に組み込まれる。
本開示は、胃腸（ＧＩ）管マイクロバイオームの検出および操作のデバイス、システム、および方法に関する。
参照による援用
本出願は、参照により、以下の同時係属中の米国特許出願を組み込んでいる：「Ｉｎｇｅｓｔｉｂｌｅ Ｍｅｄｉｃａｌ Ｄｅｖｉｃｅ」と題され、かつ２０１４年８月１５日に出願されたＵＳＳＮ１４／４６０，８９３、「Ｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｉｌｌ Ｄｅｖｉｃｅ ｗｉｔｈ Ｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎ Ｃａｐａｂｉｌｉｔｉｅｓ」と題され、かつ２０１７年３月２４日に出願されたＵＳＳＮ１５／５１４，４１３、「Ｓｙｓｔｅｍｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ Ｏｂｔａｉｎｉｎｇ Ｓａｍｐｌｅｓ ｕｓｉｎｇ Ｉｎｇｅｓｔｉｂｌｅ Ｄｅｖｉｃｅｓ」と題され、かつ２０１７年８月１８日に出願されたＵＳＳＮ１５／６８０，４００、「Ｓａｍｐｌｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍｓ ａｎｄ Ｒｅｌａｔｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ」と題され、かつ２０１７年８月１８日に出願されたＵＳＳＮ１５／６８０，４３０、「Ｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｉｎｇｅｓｔｉｂｌｅ Ｄｅｌｉｖｅｒｙ ｏｆ ａ Ｄｉｓｐｅｎｓａｂｌｅ Ｓｕｂｓｔａｎｃｅ」と題され、かつ２０１７年９月８日に出願されたＵＳＳＮ１５／６９９，８４８、「Ｇａｓｔｒｏｉｎｔｅｓｔｉｎａｌ Ｔｒａｃｔ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ Ｍｅｔｈｏｄｓ，Ｄｅｖｉｃｅ ａｎｄ Ｓｙｓｔｅｍｓ」と題され、かつ２０１７年１２月７日に出願されたＵＳＳＮ１５／８３５，２７０、「Ｇａｓｔｒｏｉｎｔｅｓｔｉｎａｌ Ｔｒａｃｔ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ Ｍｅｔｈｏｄｓ，Ｄｅｖｉｃｅ ａｎｄ Ｓｙｓｔｅｍｓ」と題され、かつ２０１７年１２月７日に出願されたＵＳＳＮ１５／８３５，２３７、「Ｇａｓｔｒｏｉｎｔｅｓｔｉｎａｌ Ｔｒａｃｔ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ Ｍｅｔｈｏｄｓ，Ｄｅｖｉｃｅ ａｎｄ Ｓｙｓｔｅｍｓ」と題され、かつ２０１７年１２月７日に出願されたＵＳＳＮ１５／８３５，２９２、「Ｉｎｇｅｓｔｉｂｌｅ Ｄｅｖｉｃｅ ａｎｄ Ａｓｓｏｃｉａｔｅｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ」と題され、かつ２０１７年１２月１５日に出願されたＵＳＳＮ１５／８４４，３４９、「Ｉｎｇｅｓｔｉｂｌｅ Ｄｅｖｉｃｅ ａｎｄ Ａｓｓｏｃｉａｔｅｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ」と題され、かつ２０１７年１２月１５日に出願されたＵＳＳＮ１５／８４４，３８１、「Ｉｎｇｅｓｔｉｂｌｅ Ｄｅｖｉｃｅ ａｎｄ Ａｓｓｏｃｉａｔｅｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ」と題され、かつ２０１７年１２月１５日に出願されたＵＳＳＮ１５／８４４，４２７、「Ｓｙｓｔｅｍｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ Ｅｘｔｒａｃｔｉｎｇ ａ Ｓａｍｐｌｅ ｆｒｏｍ ａｎ Ｉｎｇｅｓｔｉｂｌｅ Ｄｅｖｉｃｅ」と題され、かつ２０１８年３月１５日に出願された１５／６９４，４５８、「Ｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ ａｎ Ｏｐｔｏｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｉｌｌ Ｄｅｖｉｃｅ」と題され、かつ２０１８年３月２９日に出願されたＵＳＳＮ１５／９４０，４０７、および「Ｉｎｇｅｓｔｉｂｌｅ Ｄｅｖｉｃｅ Ｗｉｔｈ Ｒｅｌａｔｉｖｅｌｙ Ｌａｒｇｅ Ｐａｙｌｏａｄ Ｖｏｌｕｍｅ」と題され、かつ２０１８年３月１３日に出願されたＵＳＳＮ６２／６４２，５４４。
ヒトの胃腸（ＧＩ）管は、多くの異なる微生物、特に細菌および古細菌の多様な種および菌株を含む、多様で複雑な微生物群集によって集落化されている。これらの生物は、個人の健康および幸福に貢献する片利共生群集を形成する。各個人には独自の微生物群集が生息しているが、この群集を形成する微生物の多様性は、アレルギー、糖尿病、肥満、関節炎、神経障害、および胃腸障害（炎症性腸疾患など）を含む多数の疾患に影響を与える可能性がある。例えば、微生物群集は、宿主の免疫系と相互作用してそれを教育し、外部の病原体と戦うために必要な応答機構を形成する。この相互作用は、自己免疫疾患の発症を予防する上でも必要である。
本開示は、胃腸（ＧＩ）管マイクロバイオームの検出および分析のための方法、デバイス、およびシステムに関する。本明細書に記載の方法およびデバイスは、複雑なＧＩ管マイクロバイオームを形成する対象のＧＩ管内の分析物（例えば、微生物）の位置特異的分析を可能にする。例えば、本明細書に記載のデバイスは、インビボで対象のマイクロバイオームを直接的に分析することができ、またはその後、エクスビボで分析され得るサンプルをＧＩ管から取得するために使用され得る。ＧＩ管の特定の領域からサンプルを取得する能力は、胃腸障害（ＧＩＤ）を患っている対象のための個別化された治療法を開発する上で特に有利である可能性がある。
例えば、対象は、ＧＩＤの１つ以上の症状を臨床医に提示することができる。位置特異的サンプルは、本明細書に記載のデバイスを使用して、対象のＧＩ管から取得され得る。これらのサンプルをエクスビボで分析して、サンプル中の微生物を同定および特徴付けることができる。サンプルから得られた個々の微生物分離株は、抗生物質耐性／感受性試験にかけられ得、これを使用して、対象を治療するためのカスタマイズされた抗菌レジメンを開発することができる。次に、同じデバイスまたは異なるデバイス（例えば、本明細書に記載のデバイスのいずれか）を使用して、サンプルが得られたＧＩ管の特定の個別の場所に近接して、その近位に、または直接的に、治療有効量の抗菌レジメンを投与することができ、または対象のＧＩ管を監視することができる。
一態様では、本開示は、対象の胃腸（ＧＩ）管内の微生物の抗菌感受性を決定するための方法であって、微生物の増殖を阻害する抗菌剤を特定することを含み、微生物が、対象のＧＩ管からサンプルを回収した摂取可能なデバイスから取り出されたサンプルから得られる、方法を提供する。
本明細書に記載の方法のうちのいずれかのいくつかの実施形態では、摂取可能なデバイスは、対象のＧＩ管からサンプルを収集するように構成されたサンプリングチャンバを含む。いくつかの実施形態では、サンプリングチャンバは、抗菌剤（例えば、１つ以上の抗生物質を含む組成物）を含む。本明細書に記載の方法のうちのいずれかのいくつかの実施形態では、サンプリングチャンバは、吸収性材料を含む。
本明細書に記載の方法のうちのいずれかのいくつかの実施形態では、微生物の増殖を阻害する抗菌剤を特定することは、サンプルチャンバから得られた微生物の生存率を定量化および決定することを含み、生存率の低下は、微生物が抗菌剤に対して感受性であることを示している。
本明細書に記載の方法のうちのいずれかのいくつかの実施形態では、微生物の増殖を阻害する抗菌剤を特定することは、微生物に由来する複数の微生物を、抗菌剤と所定の期間接触させることと、複数の微生物の増殖を検出することと、を含み、基準と比較して菌剤の存在下での増殖の低下は、微生物が抗菌剤に対して感受性であることを示し、基準と比較して菌剤の存在下での増殖の低下がないことは、微生物が抗菌剤に対して耐性があることを示している。いくつかの実施形態では、基準は、所定の期間、抗菌剤の非存在下でインキュベートされた微生物に由来する複数の微生物を含む。
本明細書に記載の方法のうちのいずれかのいくつかの実施形態では、摂取可能なデバイスは、マイクロプロセッサを含む。
本明細書に記載の方法のうちのいずれかのいくつかの実施形態では、摂取可能なデバイスは、ハウジングを含み、サンプルチャンバは、デバイスが対象のＧＩ管内にあるときに、サンプルチャンバが、ＧＩ管と選択的に流体連通するように、ハウジング内において構成されている。いくつかの実施形態では、ハウジングは、ＧＩ管内で生分解性ではない。
本明細書に記載の方法のうちのいずれかのいくつかの実施形態では、摂取可能なデバイスは、対象の口、喉、食道、胃、直腸、肛門、括約筋、十二指腸、空腸、回腸、上行結腸、横行結腸、または下行結腸からサンプルを回収する。
本明細書に記載の方法のうちのいずれかのいくつかの実施形態では、対象は、ヒト対象であり得る。いくつかの実施形態では、ヒト対象は、胃腸障害の症状を有する。いくつかの実施形態では、ヒト対象は、健康な対象である。いくつかの実施形態では、ヒト対象は、胃腸障害と診断されている。
本明細書に記載の方法のうちのいずれかのいくつかの実施形態では、対象は、炎症性腸症候群（ＩＢＳ）、小腸細菌増殖（ＳＩＢＯ）、炎症性腸疾患（ＩＢＤ）、クローン病、潰瘍性大腸炎、不確定性大腸炎、感染性大腸炎、顕微鏡的大腸炎、薬物または化学物質誘発性大腸炎、憩室炎、虚血性大腸炎、偽膜性大腸炎、出血性大腸炎、溶血性尿毒症症候群大腸炎、膠原線維性大腸炎、先天性免疫障害と関連付けられる大腸炎、迂回性大腸炎、胃炎、消化性潰瘍、ストレス性潰瘍、出血性潰瘍、胃酸過多、消化不良、胃不全麻痺、ゾリンジャーエリソン症候群、胃食道逆流症、短腸（吻合）症候群、粘膜炎、壊死性腸炎、食道炎、全身性肥満細胞症と関連付けられる分泌過多状態、好塩基球性白血病、高ヒスタミン血症、セリアック病、血清反応陰性関節症と関連付けられる腸疾患、好酸球性胃腸炎、自然免疫障害と関連付けられる大腸炎、胃炎、慢性肉芽腫症、食物アレルギー、感染性胃炎、腸炎、感染性病原体によって引き起こされる胃腸の炎症、過敏性結腸症候群、および嚢炎からなる群から選択される胃腸障害を有する。いくつかの実施形態では、胃腸障害は、ＳＩＢＯである。いくつかの実施形態では、胃腸障害は、ＩＢＤである。
本明細書に記載の方法のうちのいずれかのいくつかの実施形態では、微生物は、片利共生微生物または病原性微生物であり得る。微生物は、細菌、古細菌、原生動物、寄生虫、ウイルス、または真菌であり得る。
本明細書に記載の方法のうちのいずれかのいくつかの実施形態では、微生物は、Ａｃｅｔａｎａｅｒｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ、Ａｃｅｔｉｖｉｂｒｉｏ、Ａｅｒｏｍｏｎａｓ、Ａｌｉｃｙｃｌｏｂａｃｉｌｌｕｓ、Ａｌｋａｌｉｐｈｉｌｕｓ、Ａｎａｅｒｏｆｕｓｔｉｓ、Ａｎａｅｒｏｓｐｏｒｏｂａｃｔｅｒ、Ａｎａｅｒｏｓｔｉｐｅｓ、Ａｎａｅｒｏｔｒｕｎｃｕｓ、Ａｎｏｘｙｂａｃｉｌｌｕｓ、Ｂａｃｉｌｌｕｓ、Ｂａｃｔｅｒｏｉｄｅｓ、Ｂｌａｕｔｉａ、Ｂｒａｃｈｙｓｐｉｒａ、Ｂｒｅｖｉｂａｃｉｌｌｕｓ、Ｂｒｙａｎｔｅｌｌａ、Ｂｕｌｌｅｉｄｉａ、Ｂｕｔｙｒｉｃｉｃｏｃｃｕｓ、Ｂｕｔｙｒｉｖｉｂｒｉｏ、Ｃａｍｐｙｌｏｂａｃｔｅｒ、Ｃａｔｅｎｉｂａｃｔｅｒｉｕｍ、Ｃｈｌａｍｙｄｉａｌｅｓ、Ｃｉｔｒｏｂａｃｔｅｒ、Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉａｌｅｓ、Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ、Ｃｏｌｌｉｎｓｅｌｌａ、Ｃｏｐｒｏｂａｃｉｌｌｕｓ、Ｃｏｐｒｏｃｏｃｃｕｓ、Ｃｏｘｉｅｌｌａ、Ｄｅｆｅｒｒｉｂａｃｔｅｒｅｓ、Ｄｅｓｕｌｆｉｔｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ、Ｄｅｓｕｌｆｏｔｏｍａｃｕｌｕｍ、Ｄｏｒｅａ、Ｅｇｇｅｒｔｈｅｌｌａ、Ｅｎｔｅｒｏｂａｃｔｅｒ、Ｅｎｔｅｒｏｃｏｃｃｕｓ、Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ、Ｅｒｙｓｉｐｅｌｏｔｈｒｉｘ、Ｅｒｙｓｉｐｅｌｏｔｒｉｃｈａｃｅａｅ、Ｅｔｈａｎｏｌｉｇｅｎｅｎｓ、Ｅｕｂａｃｔｅｒｉｕｍ、Ｆａｅｃａｌｉｂａｃｔｅｒｉｕｍ、Ｆｉｌｉｆａｃｔｏｒ、Ｆｌａｖｏｎｉｆｒａｃｔｏｒ、Ｆｌｅｘｉｓｔｉｐｅｓ、Ｆｕｌｖｉｍｏｎａｓ、Ｆｕｓｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ、Ｇｅｍｍｉｇｅｒ、Ｇｅｏｂａｃｉｌｌｕｓ、Ｇｌｏｅｏｂａｃｔｅｒ、Ｈａｅｍｏｐｈｉｌｕｓ、Ｈｅｌｉｃｏｂａｃｔｅｒ、Ｈｏｌｄｅｍａｎｉａ、Ｈｙｄｒｏｇｅｎｏａｎａｅｒｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ、Ｋｌｅｂｓｉｅｌｌａ、Ｋｏｃｕｒｉａ、Ｌａｃｈｎｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ、Ｌａｃｈｎｏｓｐｉｒａ、Ｌａｃｔｏｂａｃｉｌｌｕｓ、Ｌａｃｔｏｎｉｆａｃｔｏｒ、Ｌｅｐｔｏｓｐｉｒａ、Ｌｕｔｉｓｐｏｒａ、Ｌｙｓｉｎｉｂａｃｉｌｌｕｓ、Ｍｏｌｌｉｃｕｔｅｓ、Ｍｏｏｒｅｌｌａ、Ｎｏｃａｒｄｉａ、Ｏｓｃｉｌｌｉｂａｃｔｅｒ、Ｏｓｃｉｌｌｏｓｐｉｒａ、Ｐａｅｎｉｂａｃｉｌｌｕｓ、Ｐａｐｉｌｌｉｂａｃｔｅｒ、Ｐｌｅｓｉｏｍｏｎａｓ、Ｐｒｏｔｅｕｓ、Ｐｓｅｕｄｏｆｌａｖｏｎｉｆｒａｃｔｏｒ、Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ、Ｒｏｂｉｎｓｏｎｉｅｌｌａ、Ｒｏｓｅｂｕｒｉａ、Ｒｕｍｉｎｏｃｏｃｃａｃｅａｅ、Ｒｕｍｉｎｏｃｏｃｃｕｓ、Ｓａｃｃｈａｒｏｍｏｎｏｓｐｏｒａ、Ｓａｒｃｉｎａ、Ｓａｌｍｏｎｅｌｌａ、Ｓｏｌｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ、Ｓｈｉｇｅｌｌａ、Ｓｐｏｒｏｂａｃｔｅｒ、Ｓｐｏｒｏｌａｃｔｏｂａｃｉｌｌｕｓ、Ｓｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓ、Ｓｔｒｅｐｔｏｍｙｃｅｓ、Ｓｕｂｄｏｌｉｇｒａｎｕｌｕｍ、Ｓｕｔｔｅｒｅｌｌａ、Ｓｔａｐｈｙｌｏｃｏｃｃｕｓ、Ｓｙｎｔｒｏｐｈｏｃｏｃｃｕｓ、Ｔｈｅｒｍｏａｎａｅｒｏｂａｃｔｅｒ、Ｔｈｅｒｍｏｂｉｆｉｄａ、Ｔｕｒｉｃｉｂａｃｔｅｒ、Ｖｅｉｌｌｏｎｅｌｌａ、Ｖｉｂｒｉｏ、およびＹｅｒｓｉｎｉａからなる群から選択される属の細菌であり得る。
本明細書に記載の方法のうちのいずれかのいくつかの実施形態では、微生物は、Ｂａｃｔｅｒｏｉｄｅｓ ｆｒａｇｉｌｉｓ、Ｂａｃｔｅｒｏｉｄｅｓ ｄｉｓｔａｓｏｎｉｓ、Ｂａｃｔｅｒｏｉｄｅｓ ｍｅｌａｎｏｇｅｎｉｃｕｓ、Ｂａｃｔｅｒｏｉｄｅｓ ｏｖａｔｕｓ、Ｂａｃｔｅｒｏｉｄｅｓ ｔｈｅｔａｉｏｔａｍｉｃｒｏｎ、Ｂａｃｔｅｒｏｉｄｅｓ ｕｎｉｆｏｒｍｉｓ、Ｂａｃｔｅｒｏｉｄｅｓ ｕｒｏｌｙｔｉｃｕｓ、Ｂａｃｔｅｒｏｉｄｅｓ ｖｕｌｇａｔｕｓ、Ｃｉｔｒｏｂａｃｔｅｒ ｄｉｖｅｒｓｕｓ、Ｃｉｔｒｏｂａｃｔｅｒ ｆｒｅｕｎｄｉｉ、Ｃｉｔｒｏｂａｃｔｅｒ ｋｏｓｅｒｉ、Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ ｃｏｌｉ、Ｅｎｔｅｒｏｂａｃｔｅｒ ａｅｒｏｇｅｎｅｓ、Ｋｌｅｂｓｉｅｌｌａ ｐｎｅｕｍｏｎｉａｅ、Ｓｔａｐｈｙｌｏｃｏｃｃｕｓ ａｕｒｅｕｓ、Ｓｈｉｇｅｌｌａ ｄｙｓｅｎｔｅｒｉａｅ、Ｓｈｉｇｅｌｌａ ｆｌｅｘｎｅｒｉ、Ｓｈｉｇｅｌｌａ ｂｏｙｄｉｉ、Ｓｈｉｇｅｌｌａ ｓｏｎｎｅｉ、Ｓａｌｍｏｎｅｌｌａ ｅｎｔｅｒｉｃａ、Ｓａｌｍｏｎｅｌｌａ ｂｏｎｇｏｒｉ、Ｖｉｂｒｉｏ ｃｈｏｌｅｒａｅ、Ｖｉｂｒｉｏ ｖｕｌｎｉｆｉｃｕｓ、Ｖｉｂｒｉｏ ｐａｒａｈｅｍｏｌｙｔｉｃｕｓ、Ａｅｒｏｍｏｎａｓ ｈｙｄｒｏｐｈｉｌａ、Ｐｌｅｓｉｏｍｏｎａｓ ｓｈｉｇｅｌｌｏｉｄｅｓ、Ｐｒｅｖｏｔｅｌｌａ ｂｉｖｉａ、Ｐｒｅｖｏｔｅｌｌａ ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａ、Ｐｒｅｖｏｔｅｌｌａ ｍｅｌａｎｏｇｅｎｉｃａ、Ｐｒｏｔｅｕｓ ｍｉｒａｂｉｌｉｓ、Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ ａｅｒｕｇｉｎｏｓａ、Ｈａｅｍｏｐｈｉｌｕｓ ｉｎｆｌｕｅｎｚａｅ、Ｈａｅｍｏｐｈｉｌｕｓ ｐａｒａｉｎｆｌｕｅｎｚａｅ、Ｓｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓ ａｇａｌａｃｔｉａｅ、Ｓｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓ ｍｕｔａｎｓ、Ｓｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓ ｐｎｅｕｍｏｎｉａｅ、Ｓｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓ ｐｙｏｇｅｎｅｓ、Ｅｎｔｅｒｏｃｏｃｃｕｓ ｆａｅｃａｌｉｓ、Ｃａｍｐｙｌｏｂａｃｔｅｒ ｊｅｊｕｎｉ、Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ ｓｐｏｒｏｇｅｎｅｓ、Ｈｅｌｉｃｏｂａｃｔｅｒ ｐｙｌｏｒｉ、Ｂａｃｉｌｌｕｓ ｃｅｒｅｕｓ、Ｙｅｒｓｉｎｉａ ｅｎｔｅｒｏｃｏｌｉｔｉｃａ、およびＹｅｒｓｉｎｉａ ｐｓｅｕｄｏｔｕｂｅｒｃｕｌｏｓｉｓからなる群から選択される種の細菌であり得る。
本明細書に記載の方法のうちのいずれかのいくつかの実施形態では、微生物は、Ｍｅｔｈａｎｏｂｒｅｖｉｂａｃｔｅｒ ｓｍｉｔｈｉｉ、Ｍｅｔｈａｎｏｓｐｈａｅｒａ ｓｔａｄｔｍａｎａｅ、およびＭｅｔｈａｎｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ ｒｕｍｉｎａｔｕｍからなる群から選択される種の古細菌であり得る。
本明細書に記載の方法のうちのいずれかのいくつかの実施形態では、方法は、培養培地にサンプルの一部分を接種することを含む。
本明細書に記載の方法のうちのいずれかのいくつかの実施形態では、方法は、サンプル中の微生物の分離（例えば、個々の菌株の単離）を含む。
本明細書に記載の方法のうちのいずれかのいくつかの実施形態では、微生物に由来する複数の微生物は、液体培養培地中で抗菌剤と接触させられる。
本明細書に記載の方法のうちのいずれかのいくつかの実施形態では、微生物に由来する複数の微生物は、固体培養培地中で抗菌剤と接触させられる。
本明細書に記載の方法のうちのいずれかのいくつかの実施形態では、抗菌剤は、抗菌剤の濃度勾配を有するデバイスに含浸される。
本明細書に記載の方法のうちのいずれかのいくつかの実施形態では、抗菌剤は、抗菌剤の固定濃度を有するデバイスに含浸される。
本明細書に記載の方法のうちのいずれかのいくつかの実施形態では、抗菌剤は、ベータラクタム抗生物質、アミノグリコシド、アンサ型抗生物質、アントラキノン、抗生物質アゾール、抗生物質糖ペプチド、マクロライド、抗生物質ヌクレオシド、抗生物質ペプチド、抗生物質ポリエン、抗生物質ポリエーテル、キノロン、抗生物質ステロイド、スルホンアミド、カルバペネム、テトラサイクリン、ジカルボン酸、抗生物質金属、酸化剤、フリーラジカルを放出する物質、活性酸素を放出する物質、カチオン性抗菌剤、第四級アンモニウム化合物、ビグアニド、トリグアニド、ビスビグアニド、天然に存在する抗生物質化合物、それらの類似体、それらのポリマー、またはそれらの組み合わせからなる群から選択される。本明細書に記載の方法のうちのいずれかのいくつかの実施形態では、方法は、摂取可能なデバイスを対象に投与することを含む。
本明細書に記載の方法のうちのいずれかのいくつかの実施形態では、方法は、対象から摂取可能なデバイスを収集することを含む。
本明細書に記載の方法のうちのいずれかのいくつかの実施形態では、方法は、摂取可能なデバイスからサンプルを取り出すことを含む。
本明細書に記載の方法のうちのいずれかのいくつかの実施形態では、方法は、微生物を同定することを含む。微生物は、暗視野顕微鏡法、電子顕微鏡法、自己蛍光による微小コロニー検出、蛍光インサイチュハイブリダイゼーション（ＦＩＳＨ）、フローサイトメトリー、示差システム反応性アッセイ、１６ＳリボソームＲＮＡシーケンシング、２３ＳリボソームＲＮＡシーケンシング、１８ＳリボソームＲＮＡシーケンシング、全ゲノムシーケンシング、ｒｐｏＢ遺伝子シーケンシング、血清学的試験、ＰＣＲ、リアルタイムＰＣＲ、マトリックス支援レーザー脱離イオン化飛行時間型（ＭＡＬＤＩ－ＴＯＦ）、ポリメラーゼ連鎖反応／エレクトロスプレーイオン化質量分析（ＰＣＲ／ＥＳＩ－ＭＳ）、またはそれらの組み合わせを使用して同定され得る。
本明細書に記載の方法のうちのいずれかのいくつかの実施形態では、方法は、サンプル中に存在する微生物（例えば、死細胞および／または生細胞）の量を定量化することを含む。
本明細書に記載の方法のうちのいずれかのいくつかの実施形態では、方法は、サンプル中に存在する微生物の生存能力を決定することを含む。
別の態様では、本開示は、微生物による感染症の治療を必要とする対象における微生物による感染症を治療するための方法であって、微生物の増殖を阻害する抗菌剤を特定することであって、微生物が、対象のＧＩ管からサンプルを回収した第１の摂取可能なデバイスから取り出されたサンプルから得られる、特定することと、特定された抗菌剤を含む有効量の医薬製剤を対象に投与し、それにより対象の感染症を治療することと、を含む、方法を提供する。
本明細書に記載の方法のうちのいずれかのいくつかの実施形態では、微生物は、病原性微生物であり得る。
本明細書に記載の方法のうちのいずれかのいくつかの実施形態では、対象は、胃腸障害の症状を有する。いくつかの実施形態では、胃腸障害は、炎症性腸症候群（ＩＢＳ）、小腸細菌増殖（ＳＩＢＯ）、炎症性腸疾患（ＩＢＤ）、クローン病、潰瘍性大腸炎、不確定性大腸炎、感染性大腸炎、顕微鏡的大腸炎、薬物または化学物質誘発性大腸炎、憩室炎、虚血性大腸炎、偽膜性大腸炎、出血性大腸炎、溶血性尿毒症症候群大腸炎、膠原線維性大腸炎、先天性免疫障害と関連付けられる大腸炎、迂回性大腸炎、胃炎、消化性潰瘍、ストレス性潰瘍、出血性潰瘍、胃酸過多、消化不良、胃不全麻痺、ゾリンジャーエリソン症候群、胃食道逆流症、短腸（吻合）症候群、粘膜炎、壊死性腸炎、食道炎、全身性肥満細胞症と関連付けられる分泌過多状態、好塩基球性白血病、高ヒスタミン血症、セリアック病、血清反応陰性関節症と関連付けられる腸疾患、好酸球性胃腸炎、自然免疫障害と関連付けられる大腸炎、胃炎、慢性肉芽腫症、食物アレルギー、感染性胃炎、腸炎、感染性病原体によって引き起こされる胃腸の炎症、過敏性結腸症候群、および嚢炎からなる群から選択される。いくつかの実施形態では、胃腸障害は、病原性微生物によって引き起こされる胃腸の炎症である。
本明細書に記載の方法のうちのいずれかのいくつかの実施形態では、微生物は、原生動物、細菌、寄生虫、古細菌、または真菌である。いくつかの実施形態では、微生物は、Ｓｔａｐｈｙｌｏｃｏｃｃｕｓ ａｕｒｅｕｓ、Ｓｈｉｇｅｌｌａ ｄｙｓｅｎｔｅｒｉａｅ、Ｓｈｉｇｅｌｌａ ｆｌｅｘｎｅｒｉ、Ｓｈｉｇｅｌｌａ ｂｏｙｄｉｉ、Ｓｈｉｇｅｌｌａ ｓｏｎｎｅｉ、Ｓａｌｍｏｎｅｌｌａ ｅｎｔｅｒｉｃａ、Ｓａｌｍｏｎｅｌｌａ ｂｏｎｇｏｒｉ、Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ ｃｏｌｉ、Ｖｉｂｒｉｏ ｃｈｏｌｅｒａｅ、Ｖｉｂｒｉｏ ｖｕｌｎｉｆｉｃｕｓ、Ｖｉｂｒｉｏ ｐａｒａｈｅｍｏｌｙｔｉｃｕｓ、Ａｅｒｏｍｏｎａｓ ｈｙｄｒｏｐｈｉｌａ、Ｐｌｅｓｉｏｍｏｎａｓ ｓｈｉｇｅｌｌｏｉｄｅｓ、Ｃａｍｐｙｌｏｂａｃｔｅｒ ｊｅｊｕｎｉ、Ｈｅｌｉｃｏｂａｃｔｅｒ ｐｙｌｏｒｉ、Ｂａｃｉｌｌｕｓ ｃｅｒｅｕｓ、Ｙｅｒｓｉｎｉａ ｅｎｔｅｒｏｃｏｌｉｔｉｃａ、およびＹｅｒｓｉｎｉａ ｐｓｅｕｄｏｔｕｂｅｒｃｕｌｏｓｉｓからなる群から選択される種の細菌である。
本明細書に記載の方法のうちのいずれかのいくつかの実施形態では、第１の摂取可能なデバイスは、対象の口、喉、食道、胃、直腸、肛門、括約筋、十二指腸、空腸、回腸、上行結腸、横行結腸、または下行結腸からサンプルを回収する。
さらに別の態様では、本開示は、小腸細菌異常増殖（ＳＩＢＯ）またはＳＩＢＯ関連状態の治療を必要とする対象におけるＳＩＢＯまたはＳＩＢＯ関連状態を治療するための方法であって、対象の小腸からサンプルを回収した第１の摂取可能なデバイスから取り出されたサンプルから得られた微生物の増殖を阻害する抗菌剤を特定することであって、第１の摂取可能なデバイスが、対象のＧＩ管からサンプルを収集するように構成されたサンプリングチャンバを含む、特定することと、特定された抗菌剤を含む有効量の医薬製剤を対象に投与し、それにより対象のＳＩＢＯまたはＳＩＢＯ関連状態を治療することと、を含む、方法を提供する。
本明細書に記載の方法のうちのいずれかのいくつかの実施形態では、第１の摂取可能なデバイスは、対象の空腸からサンプルを回収する。
本明細書に記載の方法のうちのいずれかのいくつかの実施形態では、微生物は、片利共生微生物または病原性微生物であり得る。本明細書に記載の方法のうちのいずれかのいくつかの実施形態では、微生物は、細菌または古細菌である。
本明細書に記載の方法のうちのいずれかのいくつかの実施形態では、微生物は、Ａｃｅｔａｎａｅｒｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ、Ａｃｅｔｉｖｉｂｒｉｏ、Ａｅｒｏｍｏｎａｓ、Ａｌｉｃｙｃｌｏｂａｃｉｌｌｕｓ、Ａｌｋａｌｉｐｈｉｌｕｓ、Ａｎａｅｒｏｆｕｓｔｉｓ、Ａｎａｅｒｏｓｐｏｒｏｂａｃｔｅｒ、Ａｎａｅｒｏｓｔｉｐｅｓ、Ａｎａｅｒｏｔｒｕｎｃｕｓ、Ａｎｏｘｙｂａｃｉｌｌｕｓ、Ｂａｃｉｌｌｕｓ、Ｂａｃｔｅｒｏｉｄｅｓ、Ｂｌａｕｔｉａ、Ｂｒａｃｈｙｓｐｉｒａ、Ｂｒｅｖｉｂａｃｉｌｌｕｓ、Ｂｒｙａｎｔｅｌｌａ、Ｂｕｌｌｅｉｄｉａ、Ｂｕｔｙｒｉｃｉｃｏｃｃｕｓ、Ｂｕｔｙｒｉｖｉｂｒｉｏ、Ｃａｍｐｙｌｏｂａｃｔｅｒ、Ｃａｔｅｎｉｂａｃｔｅｒｉｕｍ、Ｃｈｌａｍｙｄｉａｌｅｓ、Ｃｉｔｒｏｂａｃｔｅｒ、Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉａｌｅｓ、Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ、Ｃｏｌｌｉｎｓｅｌｌａ、Ｃｏｐｒｏｂａｃｉｌｌｕｓ、Ｃｏｐｒｏｃｏｃｃｕｓ、Ｃｏｘｉｅｌｌａ、Ｄｅｆｅｒｒｉｂａｃｔｅｒｅｓ、Ｄｅｓｕｌｆｉｔｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ、Ｄｅｓｕｌｆｏｔｏｍａｃｕｌｕｍ、Ｄｏｒｅａ、Ｅｇｇｅｒｔｈｅｌｌａ、Ｅｎｔｅｒｏｂａｃｔｅｒ、Ｅｎｔｅｒｏｃｏｃｃｕｓ、Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ、Ｅｒｙｓｉｐｅｌｏｔｈｒｉｘ、Ｅｒｙｓｉｐｅｌｏｔｒｉｃｈａｃｅａｅ、Ｅｔｈａｎｏｌｉｇｅｎｅｎｓ、Ｅｕｂａｃｔｅｒｉｕｍ、Ｆａｅｃａｌｉｂａｃｔｅｒｉｕｍ、Ｆｉｌｉｆａｃｔｏｒ、Ｆｌａｖｏｎｉｆｒａｃｔｏｒ、Ｆｌｅｘｉｓｔｉｐｅｓ、Ｆｕｌｖｉｍｏｎａｓ、Ｆｕｓｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ、Ｇｅｍｍｉｇｅｒ、Ｇｅｏｂａｃｉｌｌｕｓ、Ｇｌｏｅｏｂａｃｔｅｒ、Ｈａｅｍｏｐｈｉｌｕｓ、Ｈｅｌｉｃｏｂａｃｔｅｒ、Ｈｏｌｄｅｍａｎｉａ、Ｈｙｄｒｏｇｅｎｏａｎａｅｒｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ、Ｋｌｅｂｓｉｅｌｌａ、Ｋｏｃｕｒｉａ、Ｌａｃｈｎｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ、Ｌａｃｈｎｏｓｐｉｒａ、Ｌａｃｔｏｂａｃｉｌｌｕｓ、Ｌａｃｔｏｎｉｆａｃｔｏｒ、Ｌｅｐｔｏｓｐｉｒａ、Ｌｕｔｉｓｐｏｒａ、Ｌｙｓｉｎｉｂａｃｉｌｌｕｓ、Ｍｏｌｌｉｃｕｔｅｓ、Ｍｏｏｒｅｌｌａ、Ｎｏｃａｒｄｉａ、Ｏｓｃｉｌｌｉｂａｃｔｅｒ、Ｏｓｃｉｌｌｏｓｐｉｒａ、Ｐａｅｎｉｂａｃｉｌｌｕｓ、Ｐａｐｉｌｌｉｂａｃｔｅｒ、Ｐｌｅｓｉｏｍｏｎａｓ、Ｐｓｅｕｄｏｆｌａｖｏｎｉｆｒａｃｔｏｒ、Ｐｒｏｔｅｕｓ、Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ、Ｒｏｂｉｎｓｏｎｉｅｌｌａ、Ｒｏｓｅｂｕｒｉａ、Ｒｕｍｉｎｏｃｏｃｃａｃｅａｅ、Ｒｕｍｉｎｏｃｏｃｃｕｓ、Ｓａｃｃｈａｒｏｍｏｎｏｓｐｏｒａ、Ｓａｒｃｉｎａ、Ｓａｌｍｏｎｅｌｌａ、Ｓｏｌｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ、Ｓｈｉｇｅｌｌａ、Ｓｐｏｒｏｂａｃｔｅｒ、Ｓｐｏｒｏｌａｃｔｏｂａｃｉｌｌｕｓ、Ｓｔｒｅｐｔｏｍｙｃｅｓ、Ｓｕｂｄｏｌｉｇｒａｎｕｌｕｍ、Ｓｕｔｔｅｒｅｌｌａ、Ｓｔａｐｈｙｌｏｃｏｃｃｕｓ、Ｓｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓ、Ｓｙｎｔｒｏｐｈｏｃｏｃｃｕｓ、Ｔｈｅｒｍｏａｎａｅｒｏｂａｃｔｅｒ、Ｔｈｅｒｍｏｂｉｆｉｄａ、Ｔｕｒｉｃｉｂａｃｔｅｒ、Ｖｅｉｌｌｏｎｅｌｌａ、Ｖｉｂｒｉｏ、およびＹｅｒｓｉｎｉａからなる群から選択される属からの細菌であり得る。
本明細書に記載の方法のうちのいずれかのいくつかの実施形態では、微生物は、Ｂａｃｔｅｒｏｉｄｅｓ ｆｒａｇｉｌｉｓ、Ｂａｃｔｅｒｏｉｄｅｓ ｄｉｓｔａｓｏｎｉｓ、Ｂａｃｔｅｒｏｉｄｅｓ ｍｅｌａｎｏｇｅｎｉｃｕｓ、Ｂａｃｔｅｒｏｉｄｅｓ ｏｖａｔｕｓ、Ｂａｃｔｅｒｏｉｄｅｓ ｔｈｅｔａｉｏｔａｍｉｃｒｏｎ、Ｂａｃｔｅｒｏｉｄｅｓ ｕｎｉｆｏｒｍｉｓ、Ｂａｃｔｅｒｏｉｄｅｓ ｕｒｏｌｙｔｉｃｕｓ、Ｂａｃｔｅｒｏｉｄｅｓ ｖｕｌｇａｔｕｓ、Ｃｉｔｒｏｂａｃｔｅｒ ｄｉｖｅｒｓｕｓ、Ｃｉｔｒｏｂａｃｔｅｒ ｆｒｅｕｎｄｉｉ、Ｃｉｔｒｏｂａｃｔｅｒ ｋｏｓｅｒｉ、Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ ｃｏｌｉ、Ｅｎｔｅｒｏｂａｃｔｅｒ ａｅｒｏｇｅｎｅｓ、Ｋｌｅｂｓｉｅｌｌａ ｐｎｅｕｍｏｎｉａｅ、Ｓｔａｐｈｙｌｏｃｏｃｃｕｓ ａｕｒｅｕｓ、Ｐｒｅｖｏｔｅｌｌａ ｂｉｖｉａ、Ｐｒｅｖｏｔｅｌｌａ ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａ、Ｐｒｅｖｏｔｅｌｌａ ｍｅｌａｎｏｇｅｎｉｃａ、Ｐｒｏｔｅｕｓ ｍｉｒａｂｉｌｉｓ、Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ ａｅｒｕｇｉｎｏｓａ、Ｈａｅｍｏｐｈｉｌｕｓ ｉｎｆｌｕｅｎｚａｅ、Ｈａｅｍｏｐｈｉｌｕｓ ｐａｒａｉｎｆｌｕｅｎｚａｅ、Ｓｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓ ａｇａｌａｃｔｉａｅ、Ｓｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓ ｍｕｔａｎｓ、Ｓｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓ ｐｎｅｕｍｏｎｉａｅ、Ｓｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓ ｐｙｏｇｅｎｅｓ、Ｅｎｔｅｒｏｃｏｃｃｕｓ ｆａｅｃａｌｉｓ、およびＣｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ ｓｐｏｒｏｇｅｎｅｓからなる群から選択される種からの細菌であり得る。
本明細書に記載の方法のうちのいずれかのいくつかの実施形態では、微生物は、Ｍｅｔｈａｎｏｂｒｅｖｉｂａｃｔｅｒ ｓｍｉｔｈｉｉ、Ｍｅｔｈａｎｏｓｐｈａｅｒａ ｓｔａｄｔｍａｎａｅ、およびＭｅｔｈａｎｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ ｒｕｍｉｎａｔｕｍからなる群から選択される種からの古細菌（例えば、メタン生成古細菌）であり得る。
本明細書に記載の方法のうちのいずれかのいくつかの実施形態では、摂取可能なデバイスは、対象のＧＩ管からサンプルを収集するように構成されたサンプリングチャンバを含む。本明細書に記載の方法のうちのいずれかのいくつかの実施形態では、サンプリングチャンバは、抗菌剤を含む。
本明細書に記載の方法のうちのいずれかのいくつかの実施形態では、微生物の増殖を阻害する抗菌剤を特定することは、サンプルチャンバから得られた微生物の生存率を定量化および決定することを含み、生存率の低下は、微生物が抗菌剤に対して感受性であることを示している。
本明細書に記載の方法のうちのいずれかのいくつかの実施形態では、微生物の増殖を阻害する抗菌剤を特定することは、微生物に由来する複数の微生物を、抗菌剤と所定の期間接触させることと、複数の微生物の増殖を検出することと、を含み、基準と比較して菌剤の存在下での増殖の低下は、微生物が抗菌剤に対して感受性であることを示し、基準と比較して菌剤の存在下での増殖の低下がないことは、微生物が抗菌剤に対して耐性があることを示している。いくつかの実施形態では、基準は、所定の期間、抗菌剤の非存在下でインキュベートされた微生物に由来する複数の微生物を含む。
本明細書に記載の方法のうちのいずれかのいくつかの実施形態では、摂取可能なデバイスは、マイクロプロセッサを含む。
本明細書に記載の方法のうちのいずれかのいくつかの実施形態では、摂取可能なデバイスは、ハウジングを含み、サンプルチャンバは、デバイスが対象のＧＩ管内にあるときに、サンプルチャンバが、ＧＩ管と選択的に流体連通するように、ハウジング内において構成されている。本明細書に記載の方法のうちのいずれかのいくつかの実施形態では、ハウジングは、ＧＩ管内で生分解性ではない。
本明細書に記載の方法のうちのいずれかのいくつかの実施形態では、摂取可能なデバイスのサンプリングチャンバは、吸収性材料を含む。
本明細書に記載の方法のうちのいずれかのいくつかの実施形態では、対象は、ヒト対象である。
本明細書に記載の方法のうちのいずれかのいくつかの実施形態では、方法は、培養培地にサンプルの一部分を接種することを含む。
本明細書に記載の方法のうちのいずれかのいくつかの実施形態では、方法は、サンプル中の微生物を分離することを含む。
本明細書に記載の方法のうちのいずれかのいくつかの実施形態では、微生物に由来する複数の微生物は、固体培養培地（例えば、寒天プレート）中で抗菌剤と接触させられる。本明細書に記載の方法のうちのいずれかのいくつかの実施形態では、微生物に由来する複数の微生物は、液体培養培地（例えば、液体培養ブロス）中で抗菌剤と接触させられる。
本明細書に記載の方法のうちのいずれかのいくつかの実施形態では、抗菌剤は、抗菌剤の濃度勾配を有するデバイスに含浸される。
本明細書に記載の方法のうちのいずれかのいくつかの実施形態では、抗菌剤は、抗菌剤の固定濃度を有するデバイスに含浸される。
本明細書に記載の方法のうちのいずれかのいくつかの実施形態では、抗菌剤は、ベータラクタム抗生物質、アミノグリコシド、アンサ型抗生物質、アントラキノン、抗生物質アゾール、抗生物質糖ペプチド、マクロライド、抗生物質ヌクレオシド、抗生物質ペプチド、抗生物質ポリエン、抗生物質ポリエーテル、キノロン、抗生物質ステロイド、スルホンアミド、カルバペネム、テトラサイクリン、ジカルボン酸、抗生物質金属、酸化剤、フリーラジカルを放出する物質、活性酸素を放出する物質、カチオン性抗菌剤、第四級アンモニウム化合物、ビグアニド、トリグアニド、ビスビグアニド、天然に存在する抗生物質化合物、それらの類似体、それらのポリマー、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される。
本明細書に記載の方法のうちのいずれかのいくつかの実施形態では、抗菌剤は、セファロスポリン、キノロン、テトラサイクリン、アンピシリン、エリスロマイシン、リファキシミン、メトロニダゾール、エリスロマイシン、アモキシシリン－クラブラン酸、セフォキシチン、シプロフロキサシン、ノルフロキサシン、ネオマイシン、ドキシサイクリン、リンコマイシン、クロラムフェニコール、エルタペネム、メロペネム、セフトリアキソン、ピペラシリン、およびタゾバクタムからなる群から選択される。
本明細書に記載の方法のうちのいずれかのいくつかの実施形態では、抗菌剤は、メロペネム、セフトリアキソン、エルタペネム、およびピペラシリン－タゾバクタムからなる群から選択される。
本明細書に記載の方法のうちのいずれかのいくつかの実施形態では、方法は、第１の摂取可能なデバイスを対象に投与することを含む。
本明細書に記載の方法のうちのいずれかのいくつかの実施形態では、方法は、対象から摂取可能なデバイスを収集することを含む。
本明細書に記載の方法のうちのいずれかのいくつかの実施形態では、方法は、摂取可能なデバイスからサンプルを取り出すことを含む。
本明細書に記載の方法のうちのいずれかのいくつかの実施形態では、方法は、微生物を同定することを含む。微生物は、暗視野顕微鏡法、電子顕微鏡法、自己蛍光による微小コロニー検出、蛍光インサイチュハイブリダイゼーション（ＦＩＳＨ）、フローサイトメトリー、示差システム反応性アッセイ、１６ＳリボソームＲＮＡシーケンシング、２３ＳリボソームＲＮＡシーケンシング、１８ＳリボソームＲＮＡシーケンシング、全ゲノムシーケンシング、ｒｐｏＢ遺伝子シーケンシング、血清学的試験、ＰＣＲ、リアルタイムＰＣＲ、マトリックス支援レーザー脱離イオン化飛行時間型（ＭＡＬＤＩ－ＴＯＦ）、ポリメラーゼ連鎖反応／エレクトロスプレーイオン化質量分析（ＰＣＲ／ＥＳＩ－ＭＳ）、またはそれらの組み合わせを使用して同定され得る。
本明細書に記載の方法のうちのいずれかのいくつかの実施形態では、方法は、サンプル中に存在する微生物の量を定量化することを含む。
本明細書に記載の方法のうちのいずれかのいくつかの実施形態では、方法は、サンプル中に存在する微生物の生存能力を決定することを含む。
本明細書に記載の方法のうちのいずれかのいくつかの実施形態では、医薬組成物は、経口、直腸、または静脈内で対象に投与される。本明細書に記載の方法のうちのいずれかのいくつかの実施形態では、医薬組成物は、対象に非経口的に投与される。本明細書に記載の方法のうちのいずれかのいくつかの実施形態では、医薬製剤は、固体剤形または液体剤形であり得る。
本明細書に記載の方法のうちのいずれかのいくつかの実施形態では、医薬製剤は、本明細書に記載の摂取可能なデバイスで投与される。
本明細書に記載の方法のうちのいずれかのいくつかの実施形態では、医薬製剤は、本明細書に記載の摂取可能なデバイスから放出される。いくつかの実施形態では、医薬製剤は、対象の口、喉、食道、胃、直腸、肛門、括約筋、十二指腸、空腸、回腸、上行結腸、横行結腸、または下行結腸で放出される。いくつかの実施形態では、医薬製剤は、疾患の１つ以上の部位（例えば、対象の小腸（例えば、空腸））に近接する対象の胃腸管内の場所で放出される。
本明細書に記載の方法のうちのいずれかのいくつかの実施形態では、摂取可能なデバイスは、ハウジング、医薬製剤を含むリザーバ、および第２の摂取可能なデバイスから医薬製剤を放出するための放出機構を含む。いくつかの実施形態では、摂取可能なデバイスは、マイクロプロセッサを含み得る。いくつかの実施形態では、ハウジングは、ＧＩ管で生分解性ではない。
本開示はまた、対象の胃腸（ＧＩ）管に存在する微生物を同定するための方法であって、方法が、微生物を同定するための試験を実行することを含み、微生物が、対象のＧＩ管からサンプルを回収した摂取可能なデバイスから取り出されたサンプルから得られる、方法を提供する。
本明細書に記載の方法のうちのいずれかのいくつかの実施形態では、摂取可能なデバイスは、対象のＧＩ管からサンプルを収集するように構成されたサンプリングチャンバを含む。本明細書に記載の方法のうちのいずれかのいくつかの実施形態では、サンプリングチャンバは、吸収性材料を含む。本明細書に記載の方法のうちのいずれかのいくつかの実施形態では、摂取可能なデバイスは、マイクロプロセッサを含む。
本明細書に記載の方法のうちのいずれかのいくつかの実施形態では、微生物を同定するための試験は、暗視野顕微鏡法、電子顕微鏡法、自己蛍光による微小コロニー検出、蛍光インサイチュハイブリダイゼーション（ＦＩＳＨ）、フローサイトメトリー、示差システム反応性アッセイ、１６ＳリボソームＲＮＡシーケンシング、２３ＳリボソームＲＮＡシーケンシング、１８ＳリボソームＲＮＡシーケンシング、全ゲノムシーケンシング、ｒｐｏＢ遺伝子シーケンシング、血清学的試験、ＰＣＲ、リアルタイムＰＣＲ、マトリックス支援レーザー脱離イオン化飛行時間型（ＭＡＬＤＩ－ＴＯＦ）、ポリメラーゼ連鎖反応／エレクトロスプレーイオン化質量分析（ＰＣＲ／ＥＳＩ－ＭＳ）、またはそれらの組み合わせであり得る。
本明細書に記載の方法のうちのいずれかのいくつかの実施形態では、摂取可能なデバイスは、ハウジングを含み、サンプルチャンバは、デバイスが対象のＧＩ管内にあるときに、サンプルチャンバが、ＧＩ管と選択的に流体連通するように、ハウジング内において構成されている。いくつかの実施形態では、ハウジングは、ＧＩ管内で生分解性ではない。
本明細書に記載の方法のうちのいずれかのいくつかの実施形態では、摂取可能なデバイスは、対象の口、喉、食道、胃、直腸、肛門、括約筋、十二指腸、空腸、回腸、上行結腸、横行結腸、または下行結腸からサンプルを回収する。
本明細書に記載の方法のうちのいずれかのいくつかの実施形態では、対象は、ヒト対象である。いくつかの実施形態では、ヒト対象は、胃腸障害の症状を有する。いくつかの実施形態では、ヒト対象は、胃腸障害と診断されている。
本明細書に記載の方法のうちのいずれかのいくつかの実施形態では、対象は、炎症性腸症候群（ＩＢＳ）、小腸細菌増殖（ＳＩＢＯ）、炎症性腸疾患（ＩＢＤ）、クローン病、潰瘍性大腸炎、不確定性大腸炎、感染性大腸炎、顕微鏡的大腸炎、薬物または化学物質誘発性大腸炎、憩室炎、虚血性大腸炎、偽膜性大腸炎、出血性大腸炎、溶血性尿毒症症候群大腸炎、膠原線維性大腸炎、先天性免疫障害と関連付けられる大腸炎、迂回性大腸炎、胃炎、消化性潰瘍、ストレス性潰瘍、出血性潰瘍、胃酸過多、消化不良、胃不全麻痺、ゾリンジャーエリソン症候群、胃食道逆流症、短腸（吻合）症候群、粘膜炎、壊死性腸炎、食道炎、全身性肥満細胞症と関連付けられる分泌過多状態、好塩基球性白血病、高ヒスタミン血症、セリアック病、血清反応陰性関節症と関連付けられる腸疾患、好酸球性胃腸炎、自然免疫障害と関連付けられる大腸炎、胃炎、慢性肉芽腫症、食物アレルギー、感染性胃炎、腸炎、感染性病原体によって引き起こされる胃腸の炎症、過敏性結腸症候群、および嚢炎からなる群から選択される胃腸障害を有する。いくつかの実施形態では、胃腸障害は、ＳＩＢＯ、ＩＢＤ、またはＩＢＳであり得る。
本明細書に記載の方法のうちのいずれかのいくつかの実施形態では、微生物は、片利共生微生物または病原性微生物であり得る。いくつかの実施形態では、微生物は、細菌、古細菌、原生動物、寄生虫、または真菌であり得る。
本明細書に記載の方法のうちのいずれかのいくつかの実施形態では、方法は、培養培地にサンプルの一部分を接種することを含む。
本明細書に記載の方法のうちのいずれかのいくつかの実施形態では、方法は、サンプル中の微生物を分離することを含む。
本明細書に記載の方法のうちのいずれかのいくつかの実施形態では、方法は、摂取可能なデバイスを対象に投与することを含む。
本明細書に記載の方法のうちのいずれかのいくつかの実施形態では、方法は、対象から摂取可能なデバイスを収集することを含む。
本明細書に記載の方法のうちのいずれかのいくつかの実施形態では、方法は、摂取可能なデバイスからサンプルを取り出すことを含む。
本明細書に記載の方法のうちのいずれかのいくつかの実施形態では、方法は、サンプル中に存在する微生物（例えば、生細胞および／または死細胞）の量を定量化することを含む。本明細書に記載の方法のうちのいずれかのいくつかの実施形態では、方法は、サンプル中に存在する微生物の生存能力を決定することを含む。
さらに別の態様では、本開示は、小腸細菌異常増殖（ＳＩＢＯ）、ＳＩＢＯ関連状態、またはＳＩＢＯを示唆する症状の治療を必要とする対象における小腸細菌異常増殖（ＳＩＢＯ）、ＳＩＢＯ関連状態、またはＳＩＢＯを示唆する症状を治療するための方法であって、方法は、
抗菌剤を含む有効量の医薬製剤を対象に経口投与し、それにより、対象のＳＩＢＯ、ＳＩＢＯ関連状態、またはＳＩＢＯを示唆する症状を治療することを含み、
抗菌剤が、メロペネム、セフトリアキソン、エルタペネム、およびピペラシリン－タゾバクタムからなる群から選択される、方法を提供する。
本開示の例示的な実施形態は、図面を参照して以下に提供される。
摂取可能なデバイスを示している。 摂取可能なデバイスを示している。 バルブを示している。 バルブの操作を示している。 バルブの操作を示している。 摂取可能なデバイスを示している。 バルブの設計を示している。 サンプリングチャンバを示している。 ポンピング機構を示している。 摂取可能なデバイスを示している。 摂取可能なデバイスを示している。 バルブシステムを示している。 ２段バルブシステムのその第１の段階および第２の段階の一部分を、それぞれ示している。 ２段バルブシステムのその第１の段階および第２の段階の一部分を、それぞれ示している。 ２段バルブシステムのその第１の段階および第２の段階の一部分を、それぞれ示している。 ２段バルブシステムのその第１の段階および第２の段階の一部分を、それぞれ示している。 ２段バルブシステムのその第１の段階および第２の段階の一部分を、それぞれ示している。 ２段バルブシステムのその第１の段階および第２の段階の一部分を、それぞれ示している。 摂取可能なデバイスのより詳細な図を示している。 ３段バルブシステムのその第１の段階、第２の段階、および第３の段階の一部分を、それぞれ示している。 ３段バルブシステムのその第１の段階、第２の段階、および第３の段階の一部分を、それぞれ示している。 ３段バルブシステムのその第１の段階、第２の段階、および第３の段階の一部分を、それぞれ示している。 ３段バルブシステムのその第１の段階、第２の段階、および第３の段階の一部分を、それぞれ示している。 ３段バルブシステムのその第１の段階、第２の段階、および第３の段階の一部分を、それぞれ示している。 ３段バルブシステムのその第１の段階、第２の段階、および第３の段階の一部分を、それぞれ示している。 ３段バルブシステムのその第１の段階、第２の段階、および第３の段階の一部分を、それぞれ示している。 ３段バルブシステムのその第１の段階、第２の段階、および第３の段階の一部分を、それぞれ示している。 ３段バルブシステムのその第１の段階、第２の段階、および第３の段階の一部分を、それぞれ示している。 第１の段階における３段バルブシステムを示している。 摂取可能なデバイスの一部分を示している。 摂取可能なデバイスの一部分を示している。 摂取可能なデバイスを示している。 摂取可能なデバイスを示している。 摂取可能なデバイスを示している。 摂取可能なデバイスを示している。 摂取可能なデバイスの分解図である。 摂取可能なデバイスの一部分を示している。 摂取可能なデバイスの一部分を示している。 摂取可能なデバイスに適した５つのインキュベーションチャンバのセットの一部を形成する部材を示している。 摂取可能なデバイスの光学系の部分断面図を示している。 摂取可能なデバイスの光学系およびフローチャンバシステムの構成要素を示している。 摂取可能なデバイスの部分図を示している。 摂取可能なデバイスの操作を示している。 摂取可能なデバイスの操作を示している。 摂取可能なデバイスの操作を示している。 摂取可能なデバイスの構成要素の分解図を示している。 摂取可能なデバイスを示している。 摂取可能なデバイスの機構の側面を示している。 摂取可能なデバイスを示している。 摂取可能なデバイスを示している。 摂取可能なデバイスを示している。 摂取可能なデバイスの例示的な固着機構を示している。 摂取可能なデバイスの例示的な固着機構を示している。 摂取可能なデバイスの例示的な固着機構を示している。 摂取可能なデバイスを示している。 摂取可能なデバイスの一部分を示している。 バーストディスクホルダの部分断面図を示している。 摂取可能なデバイスを示している。 摂取可能なデバイスを示している。 摂取可能なデバイスを示している。 摂取可能なデバイスを示している。 摂取可能なデバイスを示している。 摂取可能なデバイスを示している。 摂取可能なデバイスを示している。 摂取可能なデバイスを示している。 摂取可能なデバイスを示している。 摂取可能なデバイスを示している。 摂取可能なデバイスを示している。 摂取可能なデバイスの図である。 摂取可能なデバイスの分解図である。 ＧＩ管を通過する実施例の間の摂取可能なデバイスの図である。 空腸を通過する実施例の間の摂取可能なデバイスの図である。 ＧＩ管を通過する際の摂取可能なデバイスの場所を決定するための例示的なステップのフローチャートである。 胃から十二指腸への移行、および十二指腸から胃への移行を検出するための例示的なステップのフローチャートである。 摂取可能なデバイスの例示的な操作の間に収集されたデータを示すプロットである。 摂取可能なデバイスの例示的な操作の間に収集されたデータを示す別のプロットである。 十二指腸から空腸への移行を検出するための例示的なステップのフローチャートである。 摂取可能なデバイスの例示的な操作の間に収集されたデータを示すプロットである。 摂取可能なデバイスによって経時的に検出された筋肉の収縮を示すプロットである。 空腸から回腸への移行を検出するための例示的なステップのフローチャートである。 空腸から回腸への移行を検出するための例示的なステップのフローチャートである。 回腸から盲腸への移行を検出するための例示的なステップのフローチャートである。 盲腸から結腸への移行を検出するための例示的なステップのフローチャートである。 分光計および別個の基地局を含む例示的な摂取可能なデバイスの一実施形態を示している。 対象に関するデータを収集、伝達、および／または分析するための例示的なシステムを示している。 摂取可能なデバイスからサンプルを抽出するための方法の例示的な実施形態を示している。 加熱されたランセットを使用して、摂取可能なデバイスに開口部を作成するための方法の例示的な実施形態を示しており、これは、図７３によって示される方法と組み合わせて使用され得る。 摂取可能なデバイスに開口部を作成するために使用され得、図７３に示す方法と組み合わせて使用され得る、穿刺デバイスの例示的な実施形態を示している。 摂取可能なデバイスに開口部を作成するために使用され得、図７３に示す方法と組み合わせて使用され得る、格子デバイスの例示的な実施形態を示している。 摂取可能なデバイスをチューブに接続することができ、図７３に示す方法と組み合わせて使用され得る、スリーブデバイスの例示的な実施形態を示している。 スリーブデバイスおよび摂取可能なデバイスを遠心分離機に挿入することを可能にし得、図７３に示される方法と組み合わせて使用され得る、遠心分離機構の例示的な実施形態を示している。 スリーブデバイスおよび摂取可能なデバイスを遠心分離機に挿入することを可能にし得、図７３に示される方法と組み合わせて使用され得る、遠心分離機構の別の例示的な実施形態を示している。 摂取可能なデバイスを複数の部分に分離し、摂取可能なデバイスの一部分からサンプルを抽出するための方法の例示的な実施形態を示している。 摂取可能なデバイスの一部分をチューブに接続することができ、図８０に示す方法と組み合わせて使用され得る、アダプタデバイスの例示的な実施形態を示している。 摂取可能なデバイスからサンプルを抽出するためのシステムを示している。 図８２に示すシステムの部分分解図である。 サンプルがデバイス内のサンプルチャンバから出ることを可能にするための孔を備えた摂取可能なデバイスの図を示している。 サンプルがデバイス内のサンプルチャンバから出ることを可能にするための孔を備えた摂取可能なデバイスの図を示している。 サンプルがデバイス内のサンプルチャンバから出ることを可能にするための孔を備えた摂取可能なデバイスの断面図を示している。 胃腸障害の症状の診断および治療のための例示的な経路を示している。 ＳＩＢＯの診断および治療のための例示的な経路を示している。 ＩＢＳの診断および治療のための例示的な経路を示している。 ＩＢＳ症状を有する対象の診断および治療のための例示的な経路を示している。 腹痛および不快感を有する患者の診断および治療のための例示的な経路を示している。 ５０のエンテロバクターアエロゲネス臨床分離株に対するメロペネム（ＭＥＭ）、セフトリアキソン（ＣＴＲ）、およびリファキシミン（ＲＦＸ）のＭＩＣ分布（μｇ／ｍＬ）を示している。 ５０の大腸菌臨床分離株に対するメロペネム（ＭＥＭ）、セフトリアキソン（ＣＴＲ）、およびリファキシミン（ＲＦＸ）のＭＩＣ分布（μｇ／ｍＬ）を示している。 ５０のクレブシエラ属臨床分離株に対するメロペネム（ＭＥＭ）、セフトリアキソン（ＣＴＲ）、およびリファキシミン（ＲＦＸ）のＭＩＣ分布（μｇ／ｍＬ）を示している。 ５０のプロテウスミラビリス臨床分離株に対するメロペネム（ＭＥＭ）、セフトリアキソン（ＣＴＲ）、およびリファキシミン（ＲＦＸ）のＭＩＣ分布（μｇ／ｍＬ）を示している。 ５０の緑膿菌臨床分離株に対するメロペネム（ＭＥＭ）、セフトリアキソン（ＣＴＲ）、およびリファキシミン（ＲＦＸ）のＭＩＣ分布（μｇ／ｍＬ）を示している。 ５０の黄色ブドウ球菌臨床分離株に対するメロペネム（ＭＥＭ）、セフトリアキソン（ＣＴＲ）、およびリファキシミン（ＲＦＸ）のＭＩＣ分布（μｇ／ｍＬ）を示している。 ５０のエンテロコッカスフェカーリス臨床分離株に対するメロペネム（ＭＥＭ）、セフトリアキソン（ＣＴＲ）、およびリファキシミン（ＲＦＸ）のＭＩＣ分布（μｇ／ｍＬ）を示している。 ５４のＳｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓ ｓｐｐ．（ｎ＝１９ Ｓ．ｐｙｏｇｅｎｅｓ、ｎ＝２０ Ｓ．ａｇａｌａｃｔｉａｅ、およびｎ＝２０ Ｖｉｒｉｄａｎｓ ｇｒｏｕｐ Ｓｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓ）臨床分離株に対するメロペネム（ＭＥＭ）、セフトリアキソン（ＣＴＲ）、およびリファキシミン（ＲＦＸ）のＭＩＣ分布（μｇ／ｍＬ）を示している。 １９のＡ群連鎖球菌臨床分離株に対するメロペネム（ＭＥＭ）、セフトリアキソン（ＣＴＲ）、およびリファキシミン（ＲＦＸ）のＭＩＣ分布（μｇ／ｍＬ）を示している。 ２０のＢ群連鎖球菌臨床分離株に対するメロペネム（ＭＥＭ）、セフトリアキソン（ＣＴＲ）、およびリファキシミン（ＲＦＸ）のＭＩＣ分布（μｇ／ｍＬ）を示している。 １５のビリダングループ連鎖球菌臨床分離株に対するメロペネム（ＭＥＭ）、セフトリアキソン（ＣＴＲ）、およびリファキシミン（ＲＦＸ）のＭＩＣ分布（μｇ／ｍＬ）を示している。 １０のＣｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ ｓｐｐ．（ｎ＝４ Ｃ．ｓｐｏｒｏｇｅｎｅｓ、ｎ＝２ Ｃ．ｒａｍｏｓｕｍ、およびｎ＝４ Ｃ．ｉｎｎｏｃｕｕｍ）臨床分離株に対するメロペネム（ＭＥＭ）、セフトリアキソン（ＣＴＲ）、およびリファキシミン（ＲＦＸ）のＭＩＣ分布（μｇ／ｍＬ）を示している。 メロペンは、３０のＰｒｅｖｏｔｅｌｌａ ｓｐｐ．（ｎ＝５ Ｐ．ｍｅｌａｎｉｎｏｇｅｎｉｃａ、ｎ＝７ Ｐ．ｂｉｖｉａ、ｎ＝１１ Ｐ．ｂｕｃｃａｅ、ならびにｎ＝１ 各Ｐ．ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａ、Ｐ．ｎａｎｃｅｉｅｎｓｉｓ、Ｐ．ｄｅｎｔｉｃｏｌａ、Ｐ．ｎｉｇｒｅｓｃｅｎｓ、Ｐ．ｃｏｒｐｏｒｉｓ、Ｐ．ｂｅｒｇｅｎｓｉｓ、およびＰ．ｄｉｓｉｅｎｓ）臨床分離株に対するメロペネム（ＭＥＭ）、セフトリアキソン（ＣＴＲ）、およびリファキシミン（ＲＦＸ）のＭＩＣ分布（μｇ／ｍＬ）を示している。 ３０のＶｅｉｌｌｏｎｅｌｌａ ｓｐｐ．（ｎ＝１９ Ｖ．ｐａｒｖｕｌａ、ｎ＝９ Ｖｅｉｌｌｏｎｅｌｌａ ｓｐｐ．、ｎ＝１ Ｖｅｉｌｌｏｎｅｌｌａ ｄｉｓｐｒ．、ｎ＝１ Ｖ．ａｔｙｐｉｃａ）臨床分離株に対するメロペネム（ＭＥＭ）、セフトリアキソン（ＣＴＲ）、およびリファキシミン（ＲＦＸ）のＭＩＣ分布（μｇ／ｍＬ）を示している。 ３０のバクテロイデスフラジリス臨床分離株に対するメロペネム（ＭＥＭ）、セフトリアキソン（ＣＴＲ）、およびリファキシミン（ＲＦＸ）のＭＩＣ分布（μｇ／ｍＬ）を示している。 ２９のＢａｃｔｅｒｏｉｄｅｓ ｎｏｎ－ｆｒａｇｉｌｉｓ（ｎ＝３ Ｂ．ｃａｃｃａｅ、ｎ＝７ Ｂ．ｔｈｅｔａｉｏｔａｏｍｉｃｒｏｎ、ｎ＝４ Ｂ．ｏｖａｔｕｓ、ｎ＝５ Ｂ．ｖｕｌｇａｔｕｓ、ｎ＝２ Ｂ．ｕｎｉｆｏｒｍｉｓ、ｎ＝２ Ｂ．ｓｔｅｒｃｏｒｉｓ、ｎ＝１ Ｂ．ｓａｌｖｅｒｓｉａｅ、ｎ＝１ Ｂ．ｉｎｔｅｓｔｉｎａｌｉｓ、ｎ＝３ Ｂ．ｘｙｌａｎｉｓｏｌｖｅｒｉｓ、およびｎ＝１ Ｂ．ｆａｅｃｉｓ）臨床分離株に対するメロペネム（ＭＥＭ）、セフトリアキソン（ＣＴＲ）、およびリファキシミン（ＲＦＸ）のＭＩＣ分布（μｇ／ｍＬ）を示している。 Ｅ．ｃｏｌｉ ＡＴＣＣ２５９２２に対するメロペネム（ＭＥＭ、図１０７Ａ）、セフトリアキソン（ＣＲＯ、図１０７Ｂ）、およびリファキシミン（ＲＦＸ、図１０７Ｃ）のタイムキル動態を示している。 Ｅ．ｃｏｌｉ ＡＴＣＣ２５９２２に対するメロペネム（ＭＥＭ、図１０７Ａ）、セフトリアキソン（ＣＲＯ、図１０７Ｂ）、およびリファキシミン（ＲＦＸ、図１０７Ｃ）のタイムキル動態を示している。 Ｅ．ｃｏｌｉ ＡＴＣＣ２５９２２に対するメロペネム（ＭＥＭ、図１０７Ａ）、セフトリアキソン（ＣＲＯ、図１０７Ｂ）、およびリファキシミン（ＲＦＸ、図１０７Ｃ）のタイムキル動態を示している。 Ｅ．ｃｏｌｉ ＡＴＣＣ３５２１８に対するメロペネム（ＭＥＭ、図１０８Ａ）、セフトリアキソン（ＣＲＯ、図１０８Ｂ）、およびリファキシミン（ＲＦＸ、図１０８Ｃ）のタイムキル動態を示している。 Ｅ．ｃｏｌｉ ＡＴＣＣ３５２１８に対するメロペネム（ＭＥＭ、図１０８Ａ）、セフトリアキソン（ＣＲＯ、図１０８Ｂ）、およびリファキシミン（ＲＦＸ、図１０８Ｃ）のタイムキル動態を示している。 Ｅ．ｃｏｌｉ ＡＴＣＣ３５２１８に対するメロペネム（ＭＥＭ、図１０８Ａ）、セフトリアキソン（ＣＲＯ、図１０８Ｂ）、およびリファキシミン（ＲＦＸ、図１０８Ｃ）のタイムキル動態を示している。 Ｅ．ｃｏｌｉ ＭＭＸ１３１２に対するメロペネム（ＭＥＭ、図１０９Ａ）、セフトリアキソン（ＣＲＯ、図１０９Ｂ）、およびリファキシミン（ＲＦＸ、図１０９Ｃ）のタイムキル動態を示している。 Ｅ．ｃｏｌｉ ＭＭＸ１３１２に対するメロペネム（ＭＥＭ、図１０９Ａ）、セフトリアキソン（ＣＲＯ、図１０９Ｂ）、およびリファキシミン（ＲＦＸ、図１０９Ｃ）のタイムキル動態を示している。 Ｅ．ｃｏｌｉ ＭＭＸ１３１２に対するメロペネム（ＭＥＭ、図１０９Ａ）、セフトリアキソン（ＣＲＯ、図１０９Ｂ）、およびリファキシミン（ＲＦＸ、図１０９Ｃ）のタイムキル動態を示している。 Ｓ．ｐｎｅｕｍｏｎｉａｅ ＡＴＣＣ４９６１９に対するメロペネム（ＭＥＭ、図１１０Ａ）、セフトリアキソン（ＣＲＯ、図１１０Ｂ）、およびリファキシミン（ＲＦＸ、図１１０Ｃ）のタイムキル動態を示している。 Ｓ．ｐｎｅｕｍｏｎｉａｅ ＡＴＣＣ４９６１９に対するメロペネム（ＭＥＭ、図１１０Ａ）、セフトリアキソン（ＣＲＯ、図１１０Ｂ）、およびリファキシミン（ＲＦＸ、図１１０Ｃ）のタイムキル動態を示している。 Ｓ．ｐｎｅｕｍｏｎｉａｅ ＡＴＣＣ４９６１９に対するメロペネム（ＭＥＭ、図１１０Ａ）、セフトリアキソン（ＣＲＯ、図１１０Ｂ）、およびリファキシミン（ＲＦＸ、図１１０Ｃ）のタイムキル動態を示している。 Ｓ．ｐｙｏｇｅｎｅｓ ＡＴＣＣ４９３９９に対するメロペネム（ＭＥＭ、図１１１Ａ）、セフトリアキソン（ＣＲＯ、図１１１Ｂ）、およびリファキシミン（ＲＦＸ、図１１１Ｃ）のタイムキル動態を示している。 Ｓ．ｐｙｏｇｅｎｅｓ ＡＴＣＣ４９３９９に対するメロペネム（ＭＥＭ、図１１１Ａ）、セフトリアキソン（ＣＲＯ、図１１１Ｂ）、およびリファキシミン（ＲＦＸ、図１１１Ｃ）のタイムキル動態を示している。 Ｓ．ｐｙｏｇｅｎｅｓ ＡＴＣＣ４９３９９に対するメロペネム（ＭＥＭ、図１１１Ａ）、セフトリアキソン（ＣＲＯ、図１１１Ｂ）、およびリファキシミン（ＲＦＸ、図１１１Ｃ）のタイムキル動態を示している。 Ｓ．ａｇａｌａｃｔｉａｅ ＡＴＣＣ１３８１３に対するメロペネム（ＭＥＭ、図１１２Ａ）、セフトリアキソン（ＣＲＯ、図１１２Ｂ）、およびリファキシミン（ＲＦＸ、図１１２Ｃ）のタイムキル動態を示している。 Ｓ．ａｇａｌａｃｔｉａｅ ＡＴＣＣ１３８１３に対するメロペネム（ＭＥＭ、図１１２Ａ）、セフトリアキソン（ＣＲＯ、図１１２Ｂ）、およびリファキシミン（ＲＦＸ、図１１２Ｃ）のタイムキル動態を示している。 Ｓ．ａｇａｌａｃｔｉａｅ ＡＴＣＣ１３８１３に対するメロペネム（ＭＥＭ、図１１２Ａ）、セフトリアキソン（ＣＲＯ、図１１２Ｂ）、およびリファキシミン（ＲＦＸ、図１１２Ｃ）のタイムキル動態を示している。 Ｂ．ｆｒａｇｉｌｉｓ ＡＴＣＣ２５２８５に対するメロペネム（ＭＥＭ、図１１３Ａ）、およびリファキシミン（ＲＦＸ、図１１３Ｂ）のタイムキル動態を示している。 Ｂ．ｆｒａｇｉｌｉｓ ＡＴＣＣ２５２８５に対するメロペネム（ＭＥＭ、図１１３Ａ）、およびリファキシミン（ＲＦＸ、図１１３Ｂ）のタイムキル動態を示している。 Ｂ．ｖｕｌｇａｔｕｓ ＡＴＣＣ８４８２に対するメロペネム（ＭＥＭ、図１１４Ａ）、セフトリアキソン（ＣＲＯ、図１１４Ｂ）、およびリファキシミン（ＲＦＸ、図１１４Ｃ）のタイムキル動態を示している。 Ｂ．ｖｕｌｇａｔｕｓ ＡＴＣＣ８４８２に対するメロペネム（ＭＥＭ、図１１４Ａ）、セフトリアキソン（ＣＲＯ、図１１４Ｂ）、およびリファキシミン（ＲＦＸ、図１１４Ｃ）のタイムキル動態を示している。 Ｂ．ｖｕｌｇａｔｕｓ ＡＴＣＣ８４８２に対するメロペネム（ＭＥＭ、図１１４Ａ）、セフトリアキソン（ＣＲＯ、図１１４Ｂ）、およびリファキシミン（ＲＦＸ、図１１４Ｃ）のタイムキル動態を示している。 Ｂ．ｏｖａｔｕｓ ＭＭＸ３５０３に対するメロペネム（ＭＥＭ、図１１５Ａ）、およびリファキシミン（ＲＦＸ、図１１５Ｂ）のタイムキル動態を示している。 Ｂ．ｏｖａｔｕｓ ＭＭＸ３５０３に対するメロペネム（ＭＥＭ、図１１５Ａ）、およびリファキシミン（ＲＦＸ、図１１５Ｂ）のタイムキル動態を示している。
様々な装置、システム、デバイス、構成要素、および／またはプロセスを以下に説明して、例示的で非限定的な実施例が提供される。以下に記載される実施形態は、特許請求の範囲によってカバーされる主題を限定するものではなく、特許請求の範囲は、以下に記載されるものとは異なるプロセスまたは装置をカバーする場合がある。一実施例として、特許請求の範囲によってカバーされる主題は、以下に説明する任意の１つの装置、システム、デバイス、構成要素および／もしくはプロセスのすべての特徴を有する装置、システム、デバイス、構成要素、および／もしくはプロセスに限定されず、または以下に説明する装置もしくはプロセスの複数もしくはすべてに共通の特徴に限定されない。以下に記載される所与の装置、システム、デバイス、構成要素および／またはまたはプロセスは、所与の特許請求の範囲によってカバーされない可能性がある。本明細書の１つ以上の特許請求の範囲によってカバーされない本明細書に開示される任意の実施形態は、例えば、１つ以上の継続特許出願および／または１つ以上の分割特許出願などの１つ以上の他の保護手段における１つ以上の請求項によってカバーされ得る。本出願人、本発明者および／または本所有者は、本明細書に開示されているが、本明細書の特許請求の範囲によってカバーされていない任意の主題を必ずしも放棄、否認、または公衆に捧げることを意図していない。
さらに、例示を単純化および明確にするために、適切であると考えられる場合、対応するまたは類似の要素を示すために、参照番号が図の間で繰り返され得ることが理解されよう。さらに、本明細書に記載の実施形態の完全な理解を提供するために、多数の特定の詳細が示されている。しかしながら、本明細書に記載の実施形態は、これらの特定の詳細なしで実施され得ることが理解されるべきである。他の例では、本明細書に記載の実施形態を曖昧にしないように、周知の方法、手順、および構成要素が詳細に記載されていない場合がある。また、この説明は、本明細書に記載の実施形態の範囲を限定するものと見なされるべきではない。
定義
本明細書で別段の定義がない限り、本開示で使用される科学的および技術的用語は、当業者によって一般的に理解される意味を有するものとする。一般に、本明細書に記載の、化学、細胞および組織培養、分子生物学、細胞および癌生物学、神経生物学、神経化学、ウイルス学、免疫学、微生物学、薬理学、遺伝学およびタンパク質および核酸化学に関連して使用される命名法およびそれらの技術は、当技術分野で周知であり、一般的に使用されているものである。
本開示の方法および技術は、他に示されない限り、当技術分野で周知の従来の方法に従って、本明細書全体で引用および論じられる様々な一般的およびより具体的な参考文献に記載されるように、一般に実行される。
本明細書で使用される化学用語は、「Ｔｈｅ ＭｃＧｒａｗ－Ｈｉｌｌ Ｄｉｃｔｉｏｎａｒｙ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｔｅｒｍｓ」（Ｐａｒｋｅｒ Ｓ．，Ｅｄ．，ＭｃＧｒａｗ－Ｈｉｌｌ，Ｓａｎ Ｆｒａｎｃｉｓｃｏ，Ｃ．Ａ．（１９８５））に例示されるように、当技術分野における従来の使用法に従って使用される。
本開示で言及されるすべての刊行物、特許、および公開された特許開示は、参照により本明細書に具体的に組み込まれる。矛盾する場合は、特定の定義を含む現在の仕様が優先される。
「患者」、「対象」、または「個人」は同じ意味で使用され、ヒトまたはヒト以外の動物のいずれかを指す。これらの用語には、ヒト、霊長類、家畜（ウシ、ブタなどを含む）、コンパニオンアニマル（イヌ、ネコなど）、およびげっ歯類（マウス、ラットなど）などの哺乳動物が含まれる。「動物」という用語は、ヒト（男性または女性）、コンパニオンアニマル（例えば、犬、猫および馬）、食物源動物、動物園の動物、海洋動物、鳥および他の同様の動物種を指す。「食用動物」とは、牛、豚、羊、家禽などの食料源の動物を指す。
「治療する（ｔｒｅａｔｉｎｇ）」、「治療する（ｔｒｅａｔ）」、または「治療（ｔｒｅａｔｍｅｎｔ）」という用語は、予防、すなわち予防的および姑息的治療の両方を包含する。例えば、治療とは、疾患を抑制する（例えば、疾患、状態または障害の病状または症状を経験または表示している個人の疾患、状態または障害を抑制する（すなわち、病状および／または症状のさらなる発症を阻止する））ことを指すことができる。治療はまた、疾患を改善する（疾患の重症度を低下させるなど、疾患、状態または障害の病状または症状を経験または表示している（すなわち、病状および／または症状を逆転させる）個人の疾患、状態または障害を改善する）ことを指すことができる。治療はまた、疾患を発症するリスクを予防または低減する（例えば、疾患、状態または障害の素因がある可能性があるが、疾患の病状または症状をまだ経験または表示していない個人において、疾患、状態または障害を発症するリスクを予防または低減する）ことを含むことができる。
いくつかの実施形態では、本明細書に記載の方法は、機能性腸障害を有するか、またはそれを発症するリスクがある対象における機能性腸障害の症状に関連するマーカー（例えば、細菌）を検出するための摂取可能なデバイスの使用を含む。いくつかの実施形態では、対象は、機能性腸障害を有するとして以前に特定されている。いくつかの実施形態では、対象は、機能性腸障害の１つ以上の症状を有する。本明細書で提供される方法のうちのいずれかのいくつかの実施形態は、摂取可能なデバイスのステップを提供する前に、対象が機能的腸障害を有していることを決定することをさらに含む。方法のうちのいずれかのいくつかの実施形態は、対象を機能性腸障害を有するものとして特定または診断することをさらに含むことができる。
本明細書に記載の「真核生物（ｅｕｋａｒｙｏｔｉｃ）」は、動物、特に血液を含む動物などの真菌を除く任意のタイプの真核生物（ｅｕｋａｒｙｏｔｉｃ ｏｒｇａｎｉｓｍ）に関連し、甲殻類および脊椎動物などの無脊椎動物を含む。脊椎動物には、冷血動物（魚、爬虫類、両生類）および温血動物（鳥および哺乳類）の両方が含まれる。哺乳類には、特に霊長類、より具体的にはヒトが含まれる。
本明細書で使用される「微生物叢」または「マイクロバイオーム」は、原生動物、蠕虫性および真菌性真核生物、古細菌、細菌、ならびにウイルス（バクテリアウイルス、すなわちファージを含む）などの単細胞および多細胞真核生物を含む、ヒト対象内およびその上に存在する微生物の群集を指す。
本開示で使用されるような「選択的溶解」は、特定のタイプの細胞（例えば、細菌および／もしくは古細菌細胞（例えば、グラム陽性またはグラム陰性細菌細胞）、または真核細胞）がサンプル中の異なるタイプの細胞（例えば、真核細胞または細菌細胞）よりも優先的に溶解される場合にサンプルで得られる。いくつかの実施形態では、特定の属、種、または株の細胞は、異なる属、種、または株の細胞よりも優先的に溶解される。いくつかの実施形態では、無傷のままであるサンプル中の第１の属、種、または株の細胞のパーセンテージは、本明細書に記載の組成物またはデバイスの処理または接触時に、無傷のままであるサンプル中の第２の属、種、または株の細胞のパーセンテージよりも有意に（例えば、２、５、１０、２０、５０、１００、２５０、５００、または１０００倍以上）高い。いくつかの実施形態では、サンプル中の細菌および／または古細菌細胞のパーセンテージは、本明細書に記載の組成物またはデバイスの処理または接触時に、無傷のままであるサンプル中の真核細胞のパーセンテージよりも有意に（例えば、２、５、１０、２０、５０、１００、２５０、５００、または１０００分の１）低い。いくつかの実施形態では、無傷のままであるサンプル中の細菌および／または古細菌細胞のパーセンテージは、本明細書に記載の組成物またはデバイスの処理または接触時に、無傷のままであるサンプル中の真核細胞のパーセンテージよりも有意に（例えば、２、５、１０、２０、５０、１００、２５０、５００、または１０００倍以上）高い。いくつかの実施形態では、無傷のままであるサンプル中のグラム陽性細菌細胞のパーセンテージは、本明細書に記載の組成物またはデバイスの処理または接触時に、無傷のままであるサンプル中のグラム陰性細菌細胞のパーセンテージよりも有意に（例えば、２、５、１０、２０、５０、１００、２５０、５００、または１０００倍以上）高い。いくつかの実施形態では、無傷のままであるサンプル中のグラム陰性細菌細胞のパーセンテージは、本明細書に記載の組成物またはデバイスの処理または接触時に、無傷のままであるサンプル中のグラム陽性細菌細胞のパーセンテージよりも有意に（例えば、２、５、１０、２０、５０、１００、２５０、５００、または１０００倍以上）高い。
本開示で使用されるような「サンプル」は、生物学的サンプルまたは環境サンプルであり得る。そのようなサンプルは、所望の任意の生物または環境部位から得られ得る。例えば、本開示の組成物、方法およびデバイスは、限定されないが、土壌、岩石、植物、動物、細胞もしくは組織培養、バイオフィルム、有機破片、または水から得られたサンプル中の細菌および／または古細菌細胞を検出および定量化するために使用され得る。いくつかの実施形態では、サンプルは、ヒトなどの哺乳動物から得られる。いくつかの実施形態では、サンプルは、ヒトのＧＩ管から得られる。いくつかの実施形態では、サンプルは、尿、血液、血漿、血清、唾液、精液、便、喀痰、脳脊髄液、涙、粘液などを含むがこれらに限定されない、体液サンプルである。いくつかの実施形態では、単一のデバイスは、複数のサンプル（例えば、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０、２１、２２、２３、２４、２５、３０、３５、４０、４５、５０、１００以上のサンプル）を収集する。いくつかの実施形態では、サンプルは、１～２０００μＬ（例えば、１～１５００μＬ、１～１９００μＬ、１～１０００μＬ、１～５００μＬ、１～２５０μＬ、１～１００μＬ、１～５０μＬ、１～１０μＬ、および１～５μＬ）である。いくつかの実施形態では、サンプルは、例えば、パンチ生検鉗子を使用した内視鏡検査中に収集された胃腸管からの組織サンプルである。
「コロニー形成単位」または「ＣＦＵ」は、サンプル中の生菌、古細菌、および／または真菌細胞の数を推定するために使用される単位を指す。生存能力は、細胞が分裂して集団（またはコロニー）を形成する能力によって定義される。
本明細書で使用される場合、「結合された」という用語は、２つの要素が互いに直接的に結合され得るか、１つ以上の中間要素を介して互いに結合され得ることを示している。
「飽和する」という用語は、液体を浸透する、またはそれを浸透させることを意味する。いくつかの実施形態では、本開示の吸収性スポンジは、それ以上液体を保持することができないような量の液体で完全に飽和し得る。いくつかの実施形態では、本開示の吸収性スポンジは、スポンジによって保持することができる液体の最大量よりも少ない量の液体で部分的に飽和し得る。例えば、いくつかの実施形態では、スポンジは、スポンジによって保持することができる液体の最大量の半分の液体で半分飽和する。
「半固体」という用語は、固体（弾性挙動）でも液体（粘性挙動）でもなく、粘度および弾性の両方の特性を備えた材料を意味する。半固体材料の実施例には、ゲル、軟膏、クリーム、および高粘度の液体が含まれる。
本明細書で使用される場合、「培養」は、１つ以上の細胞の集団が細胞分裂を通じて数を増加させることを可能にする環境で細胞を維持することを指す。例えば、いくつかの実施形態では、「培養」は、細胞増殖を可能にする温度、任意選択で対象のＧＩ管内でインビボで見られる温度で、希釈チャンバ内で細胞を培地と組み合わせることが含まれ得る。いくつかの実施形態では、細胞は、約３５℃～４２℃の温度で培養される。いくつかの実施形態では、細胞は、約３７℃の温度で培養される。
本明細書で使用される場合、「希釈流体」は、ＧＩ管からの流体サンプルを希釈するためのデバイス内の流体を指す。いくつかの実施形態では、希釈流体は、水溶液である。いくつかの実施形態では、希釈流体は、真菌または細菌などの生物の成長を促進または阻害する１つ以上の薬剤を含む。いくつかの実施形態では、希釈流体は、分析物の色素または結合剤など、分析物の検出を容易にする１つ以上の薬剤を含む。
いくつかの実施形態では、希釈液は、滅菌培地である。本明細書で使用される場合、「滅菌培地」は、細胞分裂によって増殖および数が増加するであろういずれの生菌、古細菌、または他の細胞を含まない培地を指す。培地は、オートクレーブ処理および／または無菌技術を使用した培地の調製など、これらに限定されない当技術分野で知られている様々な技術によって無菌にすることができる。いくつかの実施形態では、培地は、液体培地である。細菌および／または古細菌の培養に適した培地の実施例には、栄養ブロス、溶原ブロス（ＬＢ）（ルリアブロスとしても知られる）、ウィルキンスカルグレン、およびトリプシンソイブロス（ＴＳＢ）が含まれる。当技術分野で知られている他の増殖培地または培養培地もまた、本明細書に記載の方法およびデバイスで使用することができる。いくつかの実施形態では、培地は、グルコースまたはグリセロールなどの炭素源、アンモニウム塩または硝酸もしくはアミノ酸などの窒素源、ならびに微生物増殖のための塩および／または微量元素およびビタミンを有する。いくつかの実施形態では、培地は、真核細胞を維持するのに適している。いくつかの実施形態では、培地は、細菌および／または古細菌の増殖を促進または阻害する１つ以上の薬剤、任意選択で特定のタイプの細菌および／または古細菌の増殖を促進または阻害する薬剤を含む。
いくつかの実施形態では、培地は、選択培地である。本明細書で使用される場合、「選択培地」は、特定のタイプの細胞の増殖を可能にし、他の生物の増殖を阻害する培地を指す。したがって、選択培地での細胞の増殖は、培養サンプル内に特定のタイプの細胞が存在することを示している。例えば、いくつかの実施形態では、培地は、グラム陽性細菌またはグラム陰性細菌に対して選択的である。いくつかの実施形態では、培地は、グラム陽性細菌の増殖を阻害し、グラム陰性細菌の選択および単離を可能にするクリスタルバイオレットおよび胆汁酸塩（例えば、マッコンキー寒天培地に見られる）を含む。別の実施形態では、培地は、高濃度の塩（例えば、ＮａＣｌ）（例えば、マンニトール食塩寒天培地に見られる）を含み、グラム陽性細菌に対して選択的である。いくつかの実施形態では、培地は、真核細胞を選択的に殺すか、または原核細胞のみを増殖させる。別の実施形態では、培地は、例えば、抗生物質を含む培地を使用して、原核細胞を選択的に殺す（あるいは、真核細胞のみを増殖させる）。
いくつかの実施形態では、培地は、指示薬培地である。本明細書で使用される場合、「指示薬培地」は、特定のタイプの細胞が指示薬培地で培養されたときに検出可能な信号を生成する、特定の栄養素または指標（ニュートラルレッド、フェノールレッド、エオシンｙ、またはメチレンブルーなどであるが、これらに限定されない）を含む培地を指す。
本明細書で使用される場合、「細菌および／または古細菌の検出」は、サンプル内の細菌および／もしくは古細菌の存在もしくは不存在を決定すること、またはサンプル内の細菌および／もしくは古細菌の濃度を推定することを指す。例えば、いくつかの実施形態では、細菌および／または古細菌の増殖は、サンプル内の細菌および／または古細菌の濃度に基づいて決定され得る。いくつかの実施形態では、検出システムは、サンプル内の特定の細菌および／または古細菌の属、種、または株を検出および／または定量化する。いくつかの実施形態では、検出システムは、培養および／もしくは希釈されたサンプル内の細菌および／もしくは古細菌の増殖の産物、または細菌および／もしくは古細菌の増殖による培地内の特定の成分の濃度の変化を検出する。いくつかの実施形態では、細菌および／または古細菌の増殖の産物は、細菌毒素、エクソソーム、分泌タンパク質、および代謝物を含むがこれらに限定されない、培地中に存在する細菌および／または古細菌によって生成および／または分泌される分析物を含む。
本明細書で使用される「光増感剤」は、通常、光による励起によって一重項酸素を発生させるための増感剤を指す。本出願での使用に適した例示的な光増感剤には、米国特許第６，２５１，５８１号、同第５，５１６，６３６号、同第８，９０７，０８１号、同第６，５４５，０１２号、同第６，３３１，５３０号、同第８，２４７，１８０号、同第５，７６３，６０２号、同第５，７０５，６２２号、同第５，５１６，６３６号、同第７，２１７，５３１号、および米国特許公開第２００７／００５９３１６号に記載されているものが含まれ、そのすべては、それらの全体が参照により本明細書に明示的に組み込まれている。光増感剤は、光活性化可能（例えば、色素および芳香族化合物）または化学活性化（例えば、酵素および金属塩）であり得る。光によって励起されると、光増感剤は通常、共有結合した原子を含む化合物であり、通常、複数の共役二重結合または三重結合を有する。化合物は、２００～１１００ｎｍ、通常は３００～１０００ｎｍ、例えば４５０～９５０ｎｍの波長範囲の光を吸収し、最大吸光度での吸光係数が、５００Ｍ－１ｃｍ－１、例えば、励起波長で少なくとも５０００Ｍ－１ｃｍ－１、または少なくとも５０，０００Ｍ－１ｃｍ－１を超える必要がある。酸素の非存在下で光を吸収した後に生成される励起状態の寿命は、通常、少なくとも１００ナノ秒、例えば、少なくとも１マイクロ秒である。一般に、寿命は、酸素へのエネルギー伝達を可能にするのに十分に長いことが望ましく、これは通常、媒体に応じて１０－５～１０－１３Ｍの範囲の濃度で存在する。増感剤の励起状態は、通常、その基底状態とは異なるスピン量子数（ｓ）を持ち、通常の場合のように、基底状態が一重項（ｓ＝０）の場合、通常は三重項（ｓ＝１）になる。いくつかの実施形態では、増感剤は、高い項間交差収率を有するであろう。すなわち、増感剤の光励起は、少なくとも１０％、少なくとも４０％、例えば、８０％を超える効率で長寿命状態（通常はトリプレット）を生成する。光増感剤は通常、アッセイ条件下でたいてい弱い蛍光を発する（量子収率は通常、０．５未満、または０．１未満）。
本明細書で使用される場合、「胃腸管」または「ＧＩ管」という用語は、食物の消費および消化、栄養素の吸収、ならびに老廃物の排出に関与する器官系のすべての部分を指す。これには、口、喉、食道、胃、小腸、大腸、直腸、肛門などの開口部および器官、ならびに前述の部分を接続する様々な通路および括約筋が含まれる。デバイスは、対象のＧＩ管（例えば、口、喉、食道、胃、小腸、大腸、直腸、肛門、括約筋、十二指腸、空腸、回腸、上行結腸、横行結腸、および下行結腸、またはそれらのサブセクション、例えば、近位空腸または末端回腸のうちの１つ以上）からのサンプル中の分析物、例えば、細菌細胞を検出、分析、および／または定量化するために使用され得る。デバイスはまた、ＧＩ管の外側から細菌および／または古細菌細胞を検出または定量化するために使用され得る。いくつかの実施形態では、対象からのサンプルは、真核細胞を含まない環境サンプルである。
ＧＩ管は、頬腔から肛門まで延在する大きな器官である。ＧＩ管の主な機能は、食物を消化し、栄養素を吸収し、老廃物を排除することである。ＧＩ管は、食道、胃、および腸で構成されている。ＧＩ管の様々なセグメントは、一般的に様々な特性と関連付けられている。咀嚼された食物は食道を通って胃に流れ込み、そこで一時的に貯蔵され、胃酸と混合される。蠕動運動と呼ばれる不随意の筋肉収縮は、食物を胃から小腸に押し出す。小腸は、十二指腸、空腸、および回腸に分けることができる。食物の消化および吸収の大部分は、回腸で起こる。老廃物および不要な産物は、結腸または大腸に送られる。典型的には、食物は、食道に１０～１４秒間存在し、小腸内を２～４時間移動する。胃の中身の半分は、６０～９０分以内に空になる（Ｋｈｕｔｏｒｙａｎｓｋｉｙ（２０１５）Ｎａｔｕｒｅ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ１４：９６３－９６４）。食物は約ｐＨ７．０で食道に入るが、食物は、胃の中で酸性化される（ｐＨ１～５）。ｐＨは、近位小腸で６．８～７．８８、遠位小腸で５．２６～６．７２、上行結腸で５．２６～６．７２、および下行結腸で５．２０～７．０２である（Ｋｈｕｔｏｒｙａｎｓｋｉｙ（２０１５）Ｎａｔｕｒｅ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ１４：９６３－９６４）。
ヒトのＧＩ管に生息することができる１０００を超える異なる微生物種、例えば、Ａｃｔｉｎｏｂａｃｔｅｒｉａ、Ｂｉｆｉｄｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ ｓｐｐ．、Ｃｏｒｉｏｂａｃｔｅｒｉａｌｅｓ、Ｅｇｇｅｒｔｈｅｌｌａ、Ｓｌａｃｋｉａ ｓｐｐ．、Ａｃｔｉｎｏｍｙｃｅｔａｌｅｓ、Ｂａｃｔｅｒｏｉｄｅｔｅｓ、Ｆｉｒｍｉｃｕｔｅｓ、Ｇｅｍｅｌｌａ、Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉａ、Ｌａｃｈｎｏｓｐｉｒａｃｅａｅ、Ｎｅｇａｔｉｖｉｃｕｔｅｓ、Ｆｕｓｏｂａｃｔｅｒｉａ、および真菌（例えば、真核生物）が、特定される。例えば、Ｒａｊｉｌｉｃ－Ｓｔｏｊａｎｏｖｉｃ ａｎｄ ｄｅ Ｖｏｓ（２０１４）ＦＥＭＳ Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌ．Ｒｅｖ．３８（５）：９９６－１０４７、およびＣａｒｒｏｌｌ ｅｔ ａｌ．（２０１５）Ｍａｍｍ．Ｇｅｎｏｍｅ ２０（７）：３９５－４０３を参照。小腸は、非常に少数の細菌が含まれているのに対し、結腸は、１０１３～１０１４の片利共生細菌で構成されている（Ｊｏｈａｎｓｓｏｎ ｅｔ ａｌ．（２０１３）Ｎａｔ．Ｒｅｖ．Ｇａｓｔｒｏｅｎｔｅｒｏｌ．Ｈｅｐａｔｏｌ．１０（６）：３５２－３６１）。
腸液には、様々な消化酵素（例えば、ペプシン、リパーゼ、アミラーゼ、エンテロキナーゼ、スクロース、マルターゼ、ラクターゼ、セクレチン、モチリン）が含まれている可能性がある。例えば、Ｕｌｌｅｂｅｒｇ ｅｔ ａｌ．（２０１１）Ｆｏｏｄ Ｄｉｇ．２（１－３）：５２－６１を参照。
本明細書で使用される場合、「最小発育阻止濃度」または「ＭＩＣ」は、生物の成長を阻害するために必要な、抗菌剤、例えば、本明細書に記載の抗菌剤の最低濃度を指す。いくつかの実施形態では、生物は、ＳＩＢＯの病因、ＳＩＢＯ関連状態、またはＳＩＢＯを示唆する症状に関与する細菌である。本明細書で使用される場合、「ＭＩＣ５０」は、試験集団内の分離株の５０％以上が阻害されるときのＭＩＣ値であり、ＭＩＣ値の中央値に相当する。「ＭＩＣ９０」は、試験集団内の株の９０％以上が阻害されるときのＭＩＣ値を表し、９０パーセンタイルである。
本明細書で使用される場合、「殺菌活性」は、薬物（例えば、抗菌剤）曝露後の１ｍＬあたりのコロニー形成単位（ＣＦＵ）の減少を指す。いくつかの実施形態では、減少は、約２４時間の薬物（例えば、抗菌剤）曝露後のＣＦＵ／ｍＬの３対数以上の減少である。
本明細書で使用される場合、「自然突然変異の頻度」は、抗菌剤への発達に対する耐性につながる可能性のある突然変異が細菌で生じる割合を指す。「突然変異防止濃度」または「ＭＰＣ」は、それを超えると耐性突然変異体の選択的増殖がめったに起こらないと予想される抗菌剤の最低濃度を指す。
ＧＩ障害
本明細書に記載のデバイスおよび方法は、対象のＧＩ障害（ＧＩＤ）の診断および／または治療に使用され得る。いくつかの実施形態では、ＧＩ障害の症状を有するまたは提示する対象を診断することができ、および／または本明細書に記載の方法を使用して、対象の治療過程を決定することができる。いくつかの実施形態では、治療過程は、抗菌剤を含む有効量の医薬製剤を対象に経口投与して、それにより、対象のＧＩ障害またはＧＩ障害に関連する状態を治療することを含む。
本明細書で使用される場合、「胃腸障害」または「ＧＩＤ」は、ＧＩ管の機能障害をもたらす胃腸管のいくつかの疾患または障害を指す。最も広い意味で、ＧＩＤは、病因が既知または未知のいくつかの疾患または障害を含むことを意図している。例えば、ＧＩＤという用語は、本明細書で詳細に説明されるように、更新されたローマＩＶ診断基準を使用して熟練した開業医によって診断および分類され得る、機能的腸障害などの原因不明のＧＩ障害を含む。
また、片利共生生物または病原性生物（例えば、古細菌、細菌、寄生虫、原生動物、または真菌）の感染または異常増殖によって引き起こされるＧＩＤが含まれる。ＧＩＤの例には、炎症性腸症候群（ＩＢＳ）、小腸細菌異常増殖（ＳＩＢＯ）、炎症性腸疾患（ＩＢＤ）、クローン病（例えば、活動性クローン病、難治性クローン病、または瘻孔性クローン病）、潰瘍性大腸炎、不確定性大腸炎、感染性大腸炎、顕微鏡的大腸炎、薬物または化学物質誘発性大腸炎、憩室炎、虚血性大腸炎、偽膜性大腸炎、出血性大腸炎、溶血性尿毒症症候群大腸炎、膠原性大腸炎、白血球接着不全症のような自然免疫障害に関連する大腸炎－１、迂回性大腸炎、胃炎、消化性潰瘍、ストレス性潰瘍、出血性潰瘍、胃酸過多、消化不良、胃不全麻痺、ゾリンジャーエリソン症候群、胃食道逆流症、短腸（吻合）症候群、粘膜炎（例えば、口腔粘膜炎、胃腸粘膜炎、鼻粘膜炎、および直腸炎）、壊死性腸炎、食道炎、全身性肥満細胞症に関連する分泌過多状態、好塩基球性白血病、高ヒスタミン血症、セリアック病（例えば、非熱帯性スプルー）、血清反応陰性関節症に関連する腸疾患、好酸球性胃腸炎、放射線療法または化学療法（チェックポイント阻害剤化学療法など）に関連する大腸炎、白血球接着不全１型、胃炎、慢性肉芽腫症、食物アレルギー、感染性胃炎または腸炎（例えば、ヘリコバクターピロリ感染慢性活動性胃炎）などの先天性免疫障害に関連する大腸炎、感染性病原体によって引き起こされる他の形態の胃腸の炎症、過敏性結腸症候群、および嚢炎が含まれるが、これらに限定されない。
胃腸障害の「症状」または「症状学」とは、対象が経験し、疾患を示す、構造、機能、または感覚のいくつかの病的現象または正常からの逸脱を指す。例示的な症状には、腹痛、腹部けいれん、腹部不快感、膨満、鼓腸、膨張、腸機能障害（例えば、便秘、下痢、または便秘と下痢の混合）、便中の過剰な粘液、遅い腸通過、吐き気、および上部胃腸症状（例えば、消化不良、胸焼け、吐き気、または嘔吐）、食欲不振、便における血（例えば、血便または下血）、体重減少、発熱、腹部の圧痛、胃のうっ血、および脂肪便が含まれるが、これらに限定されない。
いくつかの実施形態では、ＧＩＤは、慢性または半慢性の症状を示している。いくつかの実施形態では、ＧＩＤは、急性症状を示している。いくつかの実施形態では、ＧＩＤの症状は、約１２時間、２４時間、３６時間、４８時間、７２時間、８４時間、９６時間、またはそれ以上の時間的持続時間を有する。いくつかの実施形態では、ＧＩＤの症状は、約１日、２日、３日、４日、５日、６日、７日（すなわち、１週間）、２週間、３週間、４週間、５週間、６週間、またはそれ以上の時間的持続期間を有する。いくつかの実施形態では、ＧＩＤの症状は、約１か月、２か月、３か月、４か月、５か月、またはそれ以上の時間的持続期間を有する。いくつかの実施形態では、ＧＩＤの症状は、６か月以上の時間的持続期間（例えば、６か月、７か月、８か月、９か月、１２か月、１年、２年、３年、またはそれ以上）を有する。
本明細書に記載の方法およびデバイスは、任意のＧＩＤの症状を有するまたは提示する対象を診断、治療および／または監視するために使用され得る。特定の例示的なＧＩＤの説明を以下に提供する。
機能性腸疾患
いくつかの実施形態では、対象は、機能性腸疾患（ＦＢＤ）の症状を有するか、または示している。ＦＢＤは、ローマＩＶの診断基準に従って、次の機能カテゴリに分類される：過敏性腸症候群（ＩＢＳ）、機能性便秘（ＦＣ）、機能性下痢（ＦＤｒ）、機能性腹部膨満／膨張、不特定の機能性便秘、およびオピオイド誘発性便秘（ＯＩＣ）（例えば、その各々の内容全体が、参照により本明細書に組み込まれる、Ｌａｃｙ ｅｔ ａｌ．（２０１６）Ｇａｓｔｒｏｅｎｔｅｒｏｌｏｇｙ １５０：１３９３－１４０７、およびＤｒｏｓｓｍａｎ ｅｔ ａｌ．（２０１６）Ｇａｓｔｒｏｅｎｔｅｒｏｌｏｇｙ １５０：１２６２－７９を参照）。機能性腸疾患の症状には、腹痛、腹部膨満、膨張、および／または腸機能障害（例えば、便秘、下痢、または便秘と下痢の混合）が含まれるが、これらに限定されない。いくつかの実施形態では、ＦＢＤを有する対象はまた、障害のあるライフスタイルまたは社会的混乱に苦しんでいる。
熟練した開業医は、ＦＢＤで対象を容易に認識することができる。例えば、ＦＢＤの機能カテゴリのローマＩＶ診断基準を以下に示す。
過敏性腸症候群（Ｃ１）の診断基準（症状の発症は、診断の少なくとも６か月前に発生し、症状は、診断前の３か月間に存在する必要がある）：
●次のうちの２つ以上と関連付けられる、平均して、過去３か月間に週に少なくとも１日の反復性腹痛、
－排便に関連する
－便の頻度の変化と関連付けられる
－便の形（外観）の変化と関連付けられる。
機能性便秘（Ｃ２）の診断基準（症状の発症は、診断の少なくとも６か月前に発生し、症状は、診断前の３か月間に存在する必要がある）：
●対象は、次のうちの２つ以上を有している必要がある、
－排便の２５％を超える間の緊張
－排便の少なくとも２５％でゴツゴツした、または硬い便
－排便の２５％を超える不完全な排便の感覚
－排便の２５％を超える肛門直腸閉塞／遮断の感覚
－排便の２５％を超えるものを促進するための手動操作（例えば、デジタル排便、および骨盤底のサポート）
－週に３回未満の自然な便通
●下剤を使用しないと、緩い便が現れることはめったにない、
●ＩＢＳの基準が不十分。
機能性下痢（Ｃ３）の診断基準（症状の発症は、診断の少なくとも６か月前に発生し、症状は、診断前の３か月間に存在する必要がある）：
●緩いまたは水っぽい便、主な腹痛または厄介な膨満感がなく、便の２５％を超えるもので発生する（下痢型過敏性腸症候群の基準を満たす患者を除く）。
機能性腹部膨満／膨張（Ｃ４）診断基準：
●対象は、次のうちの両方を有している必要がある、
－再発性の膨満および／または膨張が平均して週に少なくとも１日発生し、他の症状よりも腹部膨満および／または膨張が優勢である（軽度の膨満関連の痛みおよび軽度の排便異常が存在する場合がある）
－ＩＢＳ、機能性便秘、機能性下痢、または食後苦痛症候群の診断のための不十分な基準。
不特定の腸障害（Ｃ５）の診断基準（症状の発症は、診断の少なくとも６か月前に発生し、症状は、診断前の３か月間に存在する必要がある）：
●ＩＢＳまたは機能性便秘の基準を満たさない器質的病因に起因しない腸症状；下痢、または腹部膨満／膨張障害。
オピオイド誘発性便秘（Ｃ６）の診断基準：
●オピオイド療法を開始、変更、または増加する際の便秘の新しい、または悪化する症状であって、これには、次のうちの２つ以上が含まれている必要がある、
－排便の２５％を超える間の緊張
－排便の２５％を超えるゴツゴツした、または硬い便
－排便の２５％を超える不完全な排便の感覚
－排便の２５％を超える肛門直腸閉塞／遮断の感覚
－排便の２５％を超えるものを促進するための手動操作（例えば、デジタル排便、骨盤底のサポート）
－週に３回未満の自然な排便
●下剤を使用しないと、緩い便が現れることはめったにない。
「炎症性腸症候群」または「ＩＢＳ」は、対象が排便または排便習慣の変化と関連付けられる反復性腹痛に苦しむ機能性腸障害である。ＩＢＳの対象は、典型的に、便秘、下痢、または便秘と下痢の混合を含む、ボウルの習慣の乱れを示している。ＩＢＳの診断基準は、上記のとおりである。ＩＢＳは、排便習慣の主な障害に基づいて次のサブタイプに分類される：主な便秘を伴うＩＢＳ（ＩＢＳ－Ｃ）、主な下痢を伴うＩＢＳ（ＩＢＳ－Ｄ）、混合排便習慣のあるＩＢＳ（ＩＢＳ－Ｍ）、およびＩＢＳ未分類（ＩＢＳ－Ｕ）。熟練した開業医は、対象が提示するＩＢＳを容易に分類することができる。対象におけるＩＢＳの分類は、典型的に、対象が腸習慣異常を治療するための薬物療法（例えば、下剤または止瀉薬）の影響を受けていないときに行われる。例えば、ＩＢＳの分類基準を以下に示す（Ｌａｃｙ ｅｔ ａｌ．（２０１６）Ｇａｓｔｒｏｅｎｔｅｒｏｌｏｇｙ １５０：１３９３－１４０７も参照）。
主な便秘を伴うＩＢＳ（ＩＢＳ－Ｃ）：
●ブリストルスツールフォームタイプ１または２での（ブリストルスツールフォームスケール（ＢＳＦＳ）を使用して決定される）２５％を超える便通、およびブリストルスツールフォームタイプ６または７での２５％未満の便通
●あるいは、対象は、異常な便通は通常便秘であると報告している（ブリストルスツールフォームタイプ１または２）
主な下痢を伴うＩＢＳ（ＩＢＳ－Ｄ）：
●ブリストルスツールフォームタイプ６または７での２５％を超える便通、およびブリストルスツールフォームタイプ１または２での２５％未満の便通
●あるいは、対象は、異常な便通は通常下痢であると報告している（ブリストルスツールフォームタイプ６または７）
混合排便習慣のあるＩＢＳ（ＩＢＳ－Ｍ）：
●ブリストルスツールフォームタイプ１または２での２５％を超える便通、およびブリストルスツールフォームタイプ６または７での２５％を超える便通
●あるいは、対象は、異常な便通は通常便秘および下痢であると対象は報告している（２５％を超える便通は便秘であり（ブリストルスツールフォームタイプ１または２）、および２５％を超える便通は下痢であった（ブリストルスツールフォームタイプ６または７））
未分類のＩＢＳ：
●対象は、ＩＢＳの診断基準を満たしているが、排便習慣をＩＢＳ－Ｃ、ＩＢＳ－Ｄ、またはＩＢＳ－Ｍのうちの１つに正確に分類できない
炎症性腸疾患
いくつかの実施形態では、対象は、ＧＩ管の慢性炎症性自己免疫状態である「炎症性腸疾患」または「ＩＢＤ」の症状を有するか、または示している。ＩＢＤの原因は不明なままであるが、遺伝的、感染性、および免疫学的感受性などのいくつかの要因が関与している。ＩＢＤは、白人、特にユダヤ人の子孫でかなり一般的である。
ＩＢＤは、臨床的に潰瘍性大腸炎（ＵＣ）またはクローン病（ＣＤ）のいずれかとして現れる。両方のＩＢＤ状態は、ＧＩ管の悪性腫瘍のリスク増加と関連付けられる。「クローン病」（「ＣＤ」）は、ＧＩ管全体のあらゆる部分に影響を与える可能性のある慢性の経壁性炎症性疾患であり、ＵＣは、結腸の粘膜炎症である。両方の状態は、日常生活動作の混乱を伴う、頻繁な腸の動き、栄養失調、および脱水症によって臨床的に特徴付けられる。ＣＤは、吸収不良、狭窄、瘻孔の発生によって複雑になることが多く、繰り返しの手術が必要になる場合がある。ＵＣは、それほど頻繁ではないが、重度の血性下痢および中毒性巨大結腸症を合併する可能性があり、これも手術が必要である。クローン病の最も顕著な特徴は、腸壁の粒状の赤紫色の浮腫性肥厚である。炎症の発症に伴い、これらの肉芽腫はしばしばその境界を失い、周囲の組織と統合する。下痢および腸閉塞が、主な臨床的特徴である。潰瘍性大腸炎と同様に、クローン病の過程は、軽度または重度の継続的または再発性である可能性があるが、潰瘍性大腸炎とは異なり、クローン病は、腸の関与する部分の切除によって治癒することはできない。クローン病のほとんどの患者は、ある時点で手術を必要とするが、その後の再発が一般的であり、継続的な治療が通常である。クローン病は、口から肛門までの消化管の任意の部分に関係している可能性があるが、典型的には、回結腸、小腸、または結腸－肛門直腸領域に現れる。組織病理学的には、この疾患は、不連続な肉芽腫症、陰窩膿瘍、裂傷、およびアフタ性潰瘍によって現れる。リンパ球（Ｔ細胞およびＢ細胞の両方）、形質細胞、マクロファージ、および好中球からなる炎症性浸潤物が混合される。ＩｇＭおよびＩｇＧを分泌する形質細胞、マクロファージ、および好中球が不均衡に増加している。
「潰瘍性大腸炎（ＵＣ）」は、大腸を苦しめる。疾患の過程は、継続的または再発性、軽度または重度の場合がある。最も初期の病変は、リーベルキューンの陰窩のベースに膿瘍が形成された炎症性浸潤である。これらの膨張して破裂した陰窩の合体は、上にある粘膜をその血液供給から分離し、潰瘍を引き起こす傾向がある。この疾患の症状には、けいれん、下腹部の痛み、直腸出血、および主に血液、膿、粘液からなり、糞便の粒子が少ない排出物が含まれる。急性、重度、または慢性の絶え間ない潰瘍性大腸炎には、結腸全摘術が必要になる場合がある。
小腸細菌異常増殖
特定の実施形態では、対象は、小腸細菌異常増殖（ＳＩＢＯ）の症状を有するか、または示している。小腸は、健康な状態で１０３未満のバクテリア／ｍＬを収容する。腸内細菌叢の恒常性が破壊されたり異常になったりすると、腸内細菌叢の様々な機能が制御されなくなる。例えば、各々が参照により組み込まれる、Ｓｈｒｅｉｎｅｒ ｅｔ ａｌ．（２０１６）Ｃｕｒｒ．Ｏｐｉｎ．Ｇａｓｔｒｏｅｎｔｅｒｏｌ．３１（１）：６９－７５、Ｂｕｒｅｓ ｅｔ ａｌ．（２０１０）Ｗｏｒｌｄ Ｊ．Ｇａｓｔｒｏｅｎｔｅｒｏｌ．１６（２４）：２９７８－２９９０、およびＡｄｉｋｅ ａｎｄ ＤｉＢａｉｓｅ（２０１８）Ｇａｓｔｒｏｅｎｔｅｒｏｌ．Ｃｌｉｎ．Ｎｏｒｔｈ Ａｍ．４７（１）：１９３－２０８を参照。小腸内の細菌および／または古細菌の過剰なレベル（例えば、１０５細菌／ｍＬを超える）、ならびに異常なタイプの細菌および／または古細菌は、ＳＩＢＯの発症につながる可能性がある。ＳＩＢＯは、慢性の下痢、腹部の不快感、膨満、吸収不良、鼓腸、および意図しない体重減少と関連付けられる。グラム陽性細菌は、典型的には、小腸に見られるが、ＳＩＢＯに苦しむ対象は、グラム陰性細菌を含む様々な細菌を小腸に有しており、これらの細菌は通常、ごく少数しか存在しないか、または小腸内にはまったく存在しない。例えば、ＳＩＢＯに存在する細菌は、粘膜に損傷を与える毒素を分泌したり、または胆汁酸塩を代謝したりする可能性があり、吸収不良および腹部膨満につながる可能性がある。２４～５０歳の対象および６１歳以上の対象のＳＩＢＯの有病率を比較した研究では、ＳＩＢＯは若い対象と比較して高齢の対象でより多く見られた（それぞれ１５．６％および５．９％）（Ｐａｒｌｅｓａｋ ｅｔ ａｌ．（２００３）Ｊ．Ａｍ．Ｇｅｒｉａｔｒ．Ｓｏｃ．５１（６）：７６８－７７３）。ＳＩＢＯは、体重が減少した対象でもより頻繁に見られた。ＳＩＢＯを発症するリスク要因には、代謝障害（例えば、糖尿病、低塩酸症）、栄養失調、過敏性腸症候群（ＩＢＳ）、セリアック病、クローン病、肝硬変、腎不全、胃不全麻痺、小腸運動障害、ＧＩ管の構造異常（例えば、空腸憩室）、胃切除および免疫不全が含まれる。追加の危険因子には、特定の薬剤（例えば、抗生物質、胃酸分泌阻害剤）の使用が含まれる。例えば、Ｄｕｋｏｗｉｃｚ ｅｔ ａｌ．（２００７）Ｇａｓｔｒｏｅｎｔｅｒｏｌ．Ｈｅｐａｔｏｌ．３（２）：１１２－１２２を参照。いくつかの実施形態では、ＳＩＢＯを有する対象は、腸通過時間を遅らせた（Ｃｕｏｃｏ ｅｔ ａｌ．（２００２）Ｈｅｐａｔｏｇａｓｔｒｏｅｎｔｅｒｏｌｏｇｙ ４９：１５８２－１５８６）。いくつかの実施形態では、ＳＩＢＯを有する対象は、腸通過時間を加速させた（Ｖａｎ Ｃｉｔｔｅｒｓ ａｎｄ Ｌｉｎ（２００６）Ｃｌｉｎ．Ｎｕｔｒｉｔｉｏｎ ｉｎ Ｇａｓｔｒｏｉｎｔｅｓｔｉｎａｌ Ｄｉｓｅａｓｅ．Ｔｈｏｒｏｆａｒｅ：Ｓｌａｃｋ Ｉｎｃ；２００６；２７１－２８０）。
本明細書で使用される場合、対象が１０３コロニー形成単位（ＣＦＵ）／ｍＬを超える（例えば、１０４ＣＦＵ／ｍＬを超える、１０５ＣＦＵ／ｍＬを超える、１０６ＣＦＵ／ｍＬを超える、１０７ＣＦＵ／ｍＬを超える、１０８ＣＦＵ／ｍＬを超える、１０９ＣＦＵ／ｍＬを超える、１０１０ＣＦＵ／ｍＬを超える）腸内細菌および／または古細菌レベルを有する場合、対象はＳＩＢＯを有するか、または有するリスクがある。いくつかの実施形態では、細菌は、グラム陽性細菌およびグラム陰性細菌の両方である。いくつかの実施形態では、細菌は、グラム陽性細菌である。いくつかの実施形態では、細菌は、グラム陰性細菌である。いくつかの実施形態では、古細菌は、メタンで生成される（すなわち、メタン生成）古細菌である。
健康な個人におけるＳＩＢＯの有病率は、約０～２０％の範囲で変動する（例えば、Ｌｏｍｂａｒｄｏ ｅｔ ａｔ．（２０１０）Ｃｌｉｎ．Ｇａｓｔｒｏｅｎｔｅｒｏｌ．Ｈｅｐａｔｏｌ．８：５０４－８、Ｓａｂａｔｅ ｅｔ ａｌ．（２００８）Ｏｂｅｓ．Ｓｕｒｇ．１８：３７１－７、Ｐｏｓｓｅｒｕｄ ｅｔ ａｌ．（２００７）Ｇｕｔ ５６：８０２－８、Ｔｅｏ（２００４）Ｊ．Ｇａｓｔｒｏｅｎｔｅｒｏｌ．Ｈｅｐａｔｏｌ．１９：９０４－９、Ｌｅｗｉｓ ｅｔ ａｌ．（１９９９）Ａｇｅ Ａｇｅｉｎｇ ２８：１８１－５、Ｐｉｍｅｎｔｅｌ ｅｔ ａｌ．（２００３）Ａｍ．Ｊ．Ｇａｓｔｒｏｅｎｔｅｒｏｌ．９８：４１２－９、Ｒａｎａ ｅｔ ａｌ．（２０１１）Ｄｉａｂｅｔｅｓ Ｔｅｃｈｎｏｌ．Ｔｈｅｒ．１３：１１１５－２０、Ｂｒａｔｔｅｎ ｅｔ ａｌ．（２００８）Ａｍ．Ｊ．Ｇａｓｔｒｏｅｎｔｅｒｏｌ．１０３：９５８－６３、およびＳｃａｒｐｅｌｌｉｎｉ ｅｔ ａｌ．（２００９）Ｊ．Ｐｅｄｉａｔｒ．１５５：４１６－２０を参照）。
いくつかの臨床状態は、ＳＩＢＯと関連付けられており、本明細書では「ＳＩＢＯ関連状態」と呼ばれる。例示的なＳＩＢＯ関連状態には、セリアック病（例えば、Ｒａｎａ ｅｔ ａｌ．（２００７）Ｔｒｏｐ．Ｇａｓｔｒｏｅｎｔｅｒｏｌ．２８：１５９－６１、Ｒｕｂｉｏ－Ｔａｐｉａ ｅｔ ａｌ．（２００９）Ｊ．Ｃｌｉｎ．Ｇａｓｔｒｏｅｎｔｅｒｏｌ．４３：１５７－６１、およびＴｕｒｓｉ ｅｔ ａｌ．（２００３）Ａｍ．Ｊ．Ｇａｓｔｒｏｅｎｔｅｒｏｌ．９８：８３９－４３を参照）、強皮症などの結合組織病（例えば、Ｌｅｖｅｓｑｕｅ ｅｔ ａｌ．（２００９）Ｒｈｅｕｍａｔｏｌｏｇｙ ４８：１３１４－９、およびＰａｒｏｄｉ ｅｔ ａｌ．（２００８）Ａｍ．Ｊ．Ｇａｓｔｒｏｅｎｔｅｒｏｌ．１０３：１２５７－６２を参照）、クローン病（例えば、Ｆｕｋｕｓｈｉｍａ ｅｔ ａｌ．（１９９９）Ｄｉｓ．Ｃｏｌｏｎ Ｒｅｃｔｕｍ ４２：１０７２－７、Ｋｌａｕｓ ｅｔ ａｌ．（２００９）Ｇａｓｔｒｏｅｎｔｅｒｏｌ．９：６１、および米国公開第２００２／００３９５９９号を参照）、糖尿病（例えば、Ｒａｎａ ｅｔ ａｌ．（２０１１）Ｄｉａｂｅｔｅｓ Ｔｅｃｈｎｏｌ Ｔｈｅｒ １３：１１１５－２０、およびＺａｃｃａｒｄｉ ｅｔ ａｌ．（２００９）Ｅｕｒ．Ｒｅｖ．Ｍｅｄ．Ｐｈａｒｍａｃｏｌ．Ｓｃｉ．１３：４１９－２３を参照）、甲状腺機能低下症（例えば、Ｌａｕｒｉｔａｎｏ ｅｔ ａｌ．（２００７）Ｊ．Ｃｌｉｎ．Ｅｎｄｏｃｒ．Ｍｅｔａｂ．９２：４１８０－４を参照）、非特異的運動障害（例えば、Ｊａｃｏｂｓ ｅｔ ａｌ．（２０１３）Ａｌｉｍｅｎｔ．Ｐｈａｒｍａｃｏｌ．Ｔｈｅｒ．３７：１１０３－１１を参照）、放射線腸症（例えば、Ｗｅｄｌａｋｅ ｅｔ ａｌ．（２００８）Ｅｕｒ．Ｊ Ｃａｎｃｅｒ ４４：２２１２－７を参照）、潰瘍性大腸炎（例えば、Ｉｂａｎｅｚ ｅｔ ａｌ．（２００８）Ｇａｓｔｒｏｅｎｔｅｒｏｌｏｇｙ １３４：Ａ－３５０を参照）、慢性疲労症候群（例えば、Ｏｊｅｔｔｉ ｅｔ ａｌ．（２００９）Ｅｕｒ．Ｒｅｖ．Ｍｅｄ．Ｐｈａｒｍａｃｏｌ．Ｓｃｉ．１３：４１９－２３を参照）、慢性膵炎（例えば、Ｍａｎｃｉｌｌａ ｅｔ ａｌ．（２００８）１３６：９７６－８０、およびＴｒｅｓｐｉ ｅｔ ａｌ（１９９９）Ｃｕｒｒ．Ｍｅｄ．Ｒｅｓ．Ｏｐｉｎ．１５：４７－５２を参照）、薬物による酸分泌の阻害（例えば、Ｊａｃｏｂｓ（２０１３）Ａｌｉｍｅｎｔ．Ｐｈａｒｍａｃｏｌ．Ｔｈｅｒ．３７：１１０３－１１、Ｃｏｍｐａｒｅ ｅｔ ａｌ．（２０１０）Ｅｕｒ．Ｊ．Ｃｌｉｎ．Ｉｎｖｅｓｔ．４１：３８０－６、およびＬｏｍｂａｒｄｏ ｅｔ ａｌ．（２０１０）Ｃｌｉｎ．Ｇａｓｔｒｏｅｎｔｅｒｏｌ．Ｈｅｐａｔｏｌ．８：５０４－８を参照）、末期腎不全（例えば、Ｓｔｒｉｄ ｅｔ ａｌ．（２００３）Ｄｉｇｅｓｔｉｏｎ ６７：１２９－３７を参照）、線維筋痛症（例えば、米国特許出願公開第２００２／００３９５９９号を参照）、過敏性腸症候群（例えば、Ｐｏｓｓｅｒｕｄ ｅｔ ａｌ．（２００７）Ｇｕｔ ５６：８０２－８、Ｂｒａｔｔｅｎ ｅｔ ａｌ．（２００８）Ａｍ．Ｊ．Ｇａｓｔｒｏｅｎｔｅｒｏｌ．１０３：９５８－６３、３０．Ｐｉｍｅｎｔｅｌ ｅｔ ａｌ．（２０００）Ａｍ．Ｊ．Ｇａｓｔｒｏｅｎｔｅｒｏｌ．９５：３５０３－６、Ｎｕｃｅｒａ ｅｔ ａｌ．（２００５）Ａｌｉｍｅｎｔ．Ｐｈａｒｍａｃｏｌ．Ｔｈｅｒ．２１：１３９１－５、Ｌｕｐａｓｃｕ ｅｔ ａｌ．（２００５）Ａｌｉｍｅｎｔ．Ｐｈａｒｍａｃｏｌ．Ｔｈｅｒ．２２：１１５７－６０、およびＧｒｏｖｅｒ ｅｔ ａｌ．（２００８）Ｎｅｕｒｏｇａｓｔｒｏｅｎｔｅｒｏｌ．Ｍｏｔｉｌ．２０：９９８－１００８を参照）、ＨＩＶ感染および慢性リンパ性白血病などの免疫不全症候群（例えば、Ｃｈａｖｅ ｅｔ ａｌ．Ａｍ．Ｊ．Ｇａｓｔｒｏｅｎｔｅｒｏｌ．８９：２１６８－７１、およびＳｍｉｔｈ ｅｔ ａｌ．（１９９０）Ｊ．Ｃｌｉｎ．Ｐａｔｈｏｌ．４３：５７－９を参照）、肝硬変（例えば、Ｙａｎｇ ｅｔ ａｌ．（１９９８）Ｓｃａｎｄ．Ｊ．Ｇａｓｔｒｏｅｎｔｅｒｏｌ．３３：８６７－７１、およびＧｕｎｎａｒｓｄｏｔｔｉｒ（２００３）Ａｍ．Ｊ．Ｇａｓｔｒｏｅｎｔｅｒｏｌ．９８：１３６２－７０を参照）、肥満（例えば、Ｓａｂａｔｅ ｅｔ ａｌ．（２００８）Ｏｂｅｓ．Ｓｕｒｇ．１８：３７１－７、およびＭａｄｒｉｄ ｅｔ ａｌ．（２０１１）Ｄｉｇ．Ｄｉｓ．Ｓｃｉ．５６：１５５－６０を参照）、非経口栄養（例えば、Ｇｕｔｉｅｒｒｅｚ ｅｔ ａｌ．（２０１２）Ｊ．Ｐｅｄｉａｔｒ．Ｓｕｒｇ．４７：１１５０－４を参照）、酒さ（例えば、Ｐａｒｏｄｉ ｅｔ ａｌ．Ｃｌｉｎ．Ｇａｓｔｒｏｅｎｔｅｒｏｌ．Ｈｅｐａｔｏｌ．６：７５９－６４を参照）、筋ジストロフィー（例えば、Ｔａｒｎｏｐｏｌｓｋｙ ｅｔ ａｌ．（２０１０）Ｍｕｓｃｌｅ Ｎｅｒｖｅ ４２：８５３－５を参照）、ならびにパーキンソン病（例えば、Ｇａｂｒｉｅｌｌｉ（２０１１）Ｍｏｖｅｍｅｎｔ Ｄｉｓｏｒｄ．２６：８８９－９２を参照）および冠状動脈疾患（ＣＡＤ）（Ｆｉａｌｈｏ ｅｔ ａｌ．（２０１８）Ｄｉｇ．Ｄｉｓ．Ｓｃｉ．６３（２）：４１２－４２１）が含まれるが、これらに限定されない。最近の研究では、ＣＡＤは、ＳＩＢＯのない患者と比較してＳＩＢＯのある患者で有意に多く見られた（７８．９％対３８．６％、Ｐ＜０．００１）（Ｆｉａｌｈｏ ｅｔ ａｌ．（２０１８））。さらに、ＳＩＢＯのない患者と比較してＳＩＢＯのある患者では、ＣＡＤの影響を受ける血管の数が増加した。ＳＩＢＯがＣＡＤと関連付けられる機構は、知られていない。いずれの特定の理論に拘束されることは望しくなく、ＳＩＢＯは、腸内の細菌負荷が高いため、リポ多糖（ＬＰＳ）およびトリメチルアミン－Ｎ－オキシド（ＴＭＡＯ）などの細菌副産物の生成を増加させることでＣＡＤに寄与する可能性があり、これは、非常に炎症性でアテローム発生促進状態を引き起こす可能性がある。微生物は、いくつかの代謝経路を介して特定の微生物酵素（例えば、ＴＭＡリアーゼ）を使用して、ＴＭＡ部分（コリン、ホスファチジルコリン、γブチロベタイン（γＢＢ）、Ｌ－カルニチンなど）を持つ栄養素を、ＴＭＡＯに変換する（Ｔａｎｇ ａｎｄ Ｈａｚｅｎ（２０１４）Ｊ．Ｃｌｉｎ．Ｉｎｖｅｓｔ．１２４：４２０４－１１を参照）。ＴＭＡは、宿主対象により吸収され、肝臓のフラビンモノオキシゲナーゼ３（ＦＭＯ３）によってＴＭＡＯに変換され、腎臓から排泄される。本明細書に記載の方法のうちのいずれかのいくつかの実施形態では、ＴＭＡ、ＴＭＡＯ、カルニチン、およびγブチロベタインを含む１つ以上の分析物は、対象のＧＩ管で測定される（本明細書に記載の摂取可能なデバイスを使用してインビボで、または本明細書に記載の摂取可能なデバイスを使用して、対象のＧＩ管から得られたサンプルにおいてエクスビボで）。ＴＭＡ、ＴＭＡＯ、カルニチン、およびγブチロベタインを測定するためのアッセイは、当技術分野で知られている。
本明細書に記載の方法のうちのいずれかのいくつかの実施形態では、ＳＩＢＯを有すると特定された対象は、対象が心血管疾患を発症するかまたは発症するリスクがあるかどうかを決定するためにさらにスクリーニングされる。対象における心血管疾患または心血管疾患を発症するリスクを検出するための方法は、当技術分野で知られており、例えば、血圧、脂質プロファイルを含む血液検査、高密度コレステロール、低密度、コレステロール、トリグリセリド、心臓バイオマーカー（心臓機能、損傷または障害と関連付けられる、トロポニン、ミオグロビン、ｂ型ナトリウム利尿ペプチドおよびクレアチンホスホキナーゼなどの酵素、タンパク質、およびホルモン）、心電図（ＥＣＧまたはＥＫＧ）、ストレス試験、胸部Ｘ線、ＭＵＧＡスキャン、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）、核スキャン（核心臓スキャン）、心エコー図（心臓超音波）、心臓カテーテル法（冠動脈造影）、二重／ドップラー超音波、磁気共鳴血管造影（ＭＲＡ）、および磁気共鳴画像（ＭＲＩ）（例えば、参照により本明細書に組み込まれる米国特許公開第ＵＳ２００６／００５１８７３号を参照）を含む。
したがって、本明細書に記載の方法のうちのいずれかのいくつかの実施形態では、対象は、セリアック病、結合組織疾患（例えば、強皮症）、クローン病、真性糖尿病、甲状腺機能低下症、非特異的運動障害、放射線腸症、潰瘍性大腸炎、慢性疲労症候群、慢性膵炎、薬物誘発性酸分泌阻害、末期腎不全、線維筋痛、過敏性腸症候群、免疫不全症候群（例えば、ＨＩＶ感染および慢性リンパ球性白血病）、肥満、非経口栄養、酒さ、筋ジストロフィー、パーキンソン病、および冠状動脈疾患からなる群から選択されるＳＩＢＯ関連状態の症状を有するか、または提示している。
いくつかの実施形態では、ＳＩＢＯ関連状態は、自己免疫疾患である。
いくつかの実施形態では、ＳＩＢＯ関連状態は、過敏性腸症候群、線維筋痛症、慢性疲労症候群、うつ病、注意欠陥／多動性障害、多発性硬化症、全身性エリテマトーデス、およびクローン病からなる群から選択される。
いくつかの実施形態では、ＳＩＢＯ関連状態は、痛覚過敏である。
熟練した開業医は、ＳＩＢＯ関連状態のうちのいずれかの診断が行われるのに適している最新の診断基準を知っている。これらの診断基準は、ヒト対象による症状（複数可）の提示に基づいている。例えば、これらの基準には、ＩＢＳのローマ基準（Ｗ．Ｇ．Ｔｈｏｍｐｓｏｎ，Ｌａｎｃｅｔ ３４１：１５６９－７２（１９９３））、および米国疾病対策センター（ＣＤＣ）によって確立されたＣＦＳの基準が含まれるが、これらに限定されない。（Ｋ．Ｆｕｋｕｄａ ｅｔ ａｌ．，Ａｎｎ．Ｉｎｔｅｒｎ．Ｍｅｄ．１２１：９５３－５９（１９９４））。米国リウマチ学会の線維筋痛症の診断基準もよく知られており（Ｆ．Ｗｏｌｆｅ ｅｔ ａｌ．，Ａｒｔｈｒｉｔｉｓ Ｒｈｅｕｍ．３３：１６０－７２（１９９０））、例えば、診断および統計マニュアル（ＤＳＭ）－ＩＶまたはその現在のバージョンによって提供されるうつ病またはＡＤＨＤの基準もよく知られている。（例えば、Ｇ．Ｔｒｉｐｐ ｅｔ ａｌ．，Ｊ．Ａｍ．Ａｃａｄ．Ｃｈｉｌｄ Ａｄｏｌｅｓｃ．Ｐｓｙｃｈｉａｔｒｙ ３８（２）：１５６－６４（１９９９））。全身性エリテマトーデスの症状には、典型的なマラもしくは円板状の発疹、光線過敏症、口腔潰瘍、関節炎、漿膜炎、または血液、腎臓、もしくは神経系の障害などの、米国リウマチ学会の１１の改訂された基準が含まれる。（Ｅ．Ｍ Ｔａｎ ｅｔ ａｌ．，Ａｒｔｈｒｉｔｉｓ Ｒｈｅｕｍ．２５：１２７１－７７（１９８２））。多発性硬化症の適切な診断基準もよく知られており（例えば、Ｌ．Ａ．Ｒｏｌａｋ，Ｎｅｕｒｏｎａｌ Ｃｌｉｎ．１４（１）：２７－４３（１９９６））、クローン病の症状は疑わしい診断に到達するのに役立つ。（例えば、Ｊ．Ｍ．Ｂｏｚｄｅｃｈ ａｎｄ Ｒ．Ｇ．Ｆａｒｍｅｒ，Ｈｅｐａｔｏｇａｓｔｒｏｅｎｔｅｒｏｌ．３７（１）：８－１７（１９９０）、Ｍ．Ｔａｎａｋａ ａｎｄ Ｒ．Ｈ．Ｒｉｄｄｅｌｌ，Ｈｅｐａｔｏｇａｓｔｒｏｅｎｔｅｒｏｌ．３７（１）：１８－３１（１９９０）、Ａ．Ｂ．Ｐｒｉｃｅ ａｎｄ Ｂ．Ｃ．Ｍｏｒｓｏｎ，Ｈｕｍ．Ｐａｔｈｏｌ．６（１）：７－２９（１９７５））。もちろん、開業医は、診断基準のこれらの例示の実施例に限定されないが、最新の基準を使用する必要がある。
本明細書に記載の方法は、ＳＩＢＯ関連状態を有する対象においてＳＩＢＯを検出するために使用され得る。
本明細書に記載の方法のうちのいずれかのいくつかの実施形態では、対象は、ＳＩＢＯまたはＳＩＢＯ関連状態を有している疑いがある。本明細書に記載の方法のうちのいずれかのいくつかの実施形態では、対象は、膨満、下痢、鼓腸、便頻度、腹痛、便秘、体重減少、発熱、腹部圧痛、悪心、胃うっ血、および脂肪便からなる群から選択される１つ以上の症状を有する。
本明細書に記載の方法のうちのいずれかのいくつかの実施形態では、対象は、外科的介入を受けている。例えば、ＳＩＢＯは、腹部手術、両側迷走神経切断術、胃切除術、回盲バルブ切除術、およびルーワイ吻合術を受けた対象に多く見られる（例えば、その全内容が参照により本明細書に明示的に組み込まれる、Ｇｒａｃｅ ｅｔ ａｌ．（２０１３）Ａｌｉｍｅｎｔ．Ｐｈａｒｍａｃｏｌ．Ｔｈｅｒ．３８（７）：６７４－８８を参照）。本明細書に記載の方法のうちのいずれかのいくつかの実施形態では、対象は、腹部手術、両側迷走神経切断術、胃切除術、回盲バルブ切除術、およびルーワイ吻合術からなる群から選択される外科的介入を受けている。
本明細書に記載の方法のうちのいずれかのいくつかの実施形態では、対象は、異常な細菌および／または古細菌の集団と関連付けられたＧＩＤを有する。細菌は、流体サンプル中に存在する細菌および／もしくは古細菌のタイプ、またはＧＩ管の特定の領域における細菌および／もしくは古細菌の濃度を含み得るが、これらに限定されない。本明細書に記載の方法を使用して得られたデータは、対象が小腸細菌異常増殖（ＳＩＢＯ）などの感染症を有するかどうかを決定するため、または診断もしくは他の目的のためにＧＩ管内の細菌および／もしくは古細菌集団を特徴付けるために使用され得る。
いくつかの実施形態では、本明細書に記載の方法を使用して、対象が、対象の小腸（例えば、空腸）から得られた流体中のＳＩＢＯと関連付けられる１つ以上の細菌種および／または株のレベルが上昇しているかどうかを決定することができる。ＳＩＢＯと関連付けられる細菌には、以下の属の細菌が含まれるが、これらに限定されない：Ａｃｔｉｎｏｂａｃｉｌｌｕｓ、Ａｃｔｉｎｏｍｙｃｅｓ、Ｂａｃｔｅｒｏｉｄｅｓ、Ｃａｍｐｙｌｏｂａｃｔｅｒ、Ｃｉｔｒｏｂａｃｔｅｒ、Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ、Ｃｏｒｙｎｅｂａｃｔｅｒｉｕｍ、Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ、Ｅｎｔｅｒｏｂａｃｔｅｒ、Ｅｎｔｅｒｏｃｏｃｃｕｓ、Ｆｕｓｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ、Ｇｅｍｅｌｌａ、Ｇｒａｎｕｌｉｃａｔｅｌｌａ、Ｈａｅｍｏｐｈｉｌｕｓ、Ｋｌｅｂｓｉｅｌｌａ、Ｌａｃｔｏｂａｃｉｌｌｕｓ、Ｌａｃｈｎｏｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ、Ｌｅｐｔｏｔｒｉｃｈｉａ、Ｍｅｇａｓｐｈａｅｒａ、Ｎｅｉｓｓｅｒｉａ、Ｏｒｉｂａｃｔｅｒｉｕｍ、Ｐａｒａｓｃａｒｄｏｖｉａ、Ｐｏｒｐｈｙｒｏｍｏｎａｓ、Ｐｒｅｖｏｔｅｌｌａ、Ｐｒｏｔｅｕｓ、Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ、Ｒａｌｓｔｏｎｉａ、Ｒｏｔｈｉａ、Ｓｔａｐｈｙｌｏｃｏｃｃｕｓ、Ｓｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓ、およびＶｅｉｌｌｏｎｅｌｌａ。ＳＩＢＯと関連付けられる細菌種の例示的な種には、Ｂａｃｔｅｒｏｉｄｅｓ ｆｒａｇｉｌｉｓ、Ｂａｃｔｅｒｏｉｄｅｓ ｄｉｓｔａｓｏｎｉｓ、Ｂａｃｔｅｒｏｉｄｅｓ ｍｅｌａｎｏｇｅｎｉｃｕｓ、Ｂａｃｔｅｒｏｉｄｅｓ ｏｖａｔｕｓ、Ｂａｃｔｅｒｏｉｄｅｓ ｔｈｅｔａｉｏｔａｍｉｃｒｏｎ、Ｂａｃｔｅｒｏｉｄｅｓ ｕｎｉｆｏｒｍｉｓ、Ｂａｃｔｅｒｏｉｄｅｓ ｕｒｏｌｙｔｉｃｕｓ、Ｂａｃｔｅｒｏｉｄｅｓ ｖｕｌｇａｔｕｓ、Ｃｉｔｒｏｂａｃｔｅｒ ｄｉｖｅｒｓｕｓ、Ｃｉｔｒｏｂａｃｔｅｒ ｆｒｅｕｎｄｉｉ、Ｃｉｔｒｏｂａｃｔｅｒ ｋｏｓｅｒｉ、Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ ｃｏｌｉ、Ｅｎｔｅｒｏｂａｃｔｅｒ ａｅｒｏｇｅｎｅｓ、Ｋｌｅｂｓｉｅｌｌａ ｐｎｅｕｍｏｎｉａｅ、Ｓｔａｐｈｙｌｏｃｏｃｃｕｓ ａｕｒｅｕｓ、Ｐｒｅｖｏｔｅｌｌａ ｂｉｖｉａ、Ｐｒｅｖｏｔｅｌｌａ ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａ、Ｐｒｅｖｏｔｅｌｌａ ｍｅｌａｎｏｇｅｎｉｃａ、Ｐｒｏｔｅｕｓ ｍｉｒａｂｉｌｉｓ、Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ ａｅｒｕｇｉｎｏｓａ、Ｈａｅｍｏｐｈｉｌｕｓ ｉｎｆｌｕｅｎｚａｅ、Ｈａｅｍｏｐｈｉｌｕｓ ｐａｒａｉｎｆｌｕｅｎｚａｅ、Ｓｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓ ａｇａｌａｃｔｉａｅ、Ｓｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓ ｍｕｔａｎｓ、Ｓｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓ ｐｎｅｕｍｏｎｉａｅ、Ｓｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓ ｐｙｏｇｅｎｅｓ、Ｅｎｔｅｒｏｃｏｃｃｕｓ ｆａｅｃａｌｉｓ、およびＣｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ ｓｐｏｒｏｇｅｎｅｓが含まれる。したがって、本明細書に記載の方法のいくつかの実施形態では、ＳＩＢＯと関連付けられる１つ以上（例えば、２つ以上、３つ以上、４つ以上、５つ以上）の細菌種および／または株のレベルの上昇（単独または組み合わせのいずれか）は、対象がＳＩＢＯを発症している、または発症するリスクがあることを示している。
いくつかの実施形態では、ＳＩＢＯと関連付けられる１つ以上の細菌種および／または株の上昇したレベルは、約１０３コロニー形成単位（ＣＦＵ）／ｍＬよりも大きく、例えば、約１０４ＣＦＵ／ｍＬよりも大きく、約１０５ＣＦＵ／ｍＬよりも大きく、約１０６ＣＦＵ／ｍＬよりも大きく、約１０７ＣＦＵ／ｍＬよりも大きく、約１０８ＣＦＵ／ｍＬよりも大きく、約１０９ＣＦＵ／ｍＬよりも大きく、または約１０１０ＣＦＵ／ｍＬよりも大きい。
他の実施形態では、本明細書に記載のデバイスおよび方法を使用して、ＳＩＢＯと関連付けられる対象（例えば、インビボまたはエクスビボ）のＧＩ管内の細菌を特定、特徴付け、および／または定量化する。いくつかの実施形態では、プロテオバクテリア門およびフィルミクテス門の相対的存在量は、本明細書に記載のデバイスおよび方法を使用して決定され、ここで、フィルミクテス／プロテオバクテリア比（Ｆ／Ｐ）は、ＳＩＢＯ対象対非ＳＩＢＯ対象においてより低い。別の実施形態では、細菌分析（例えば、特徴付けまたは定量化）は、十二指腸または近位空腸からのサンプルに対して行われる。
他の実施形態では、本明細書に記載のデバイスおよび方法を使用して、ＩＢＤと関連付けられる対象（例えば、インビボまたはエクスビボ）のＧＩ管内の細菌を特定、特徴付け、および／または定量化する。例えば、グラム陰性の通性嫌気性桿菌であるプロテウスは、腸切除後のクローン病（ＣＤ）再発の重要な属として特定されている。したがって、いくつかの実施形態では、プロテウスの相対的存在量、特にＰ．ミラビリス系統に属するものは、本明細書に記載のデバイスおよび方法を使用して決定され、ここで、健康な対照と比較して、ＣＤ患者においてより高い存在量のプロテウスが見られる。
他の実施形態では、本明細書に記載のデバイスおよび方法を使用して、顕微鏡的大腸炎と関連付けられる対象（例えば、インビボまたはエクスビボ）のＧＩ管内の細菌を特定、特徴付け、および／または定量化する。例えば、グローバルおよびアリスティペスファインゴールディイ固有のピーク対トラフ比（ＰＴＲ）は、健康な対照と比較して、活動性の顕微鏡的大腸炎で有意に高くなっている。多変量解析では、ヘモフィルスパラインフルエンザ、ベイヨネラパルブラ、およびベイロネラの未分類種は、健康な対照よりも顕微鏡的大腸炎に多く含まれているが、アリスティペスピュトレディニスは、活動性の顕微鏡的大腸炎患者にはあまり多くない。したがって、いくつかの実施形態では、グローバルおよびアリスティペスファインゴールディイ固有のピーク対トラフ比（ＰＴＲ）は、本明細書に記載のデバイスおよび方法を使用して決定され、ここで、健康な対照と比較して、活動性の顕微鏡的大腸炎においてより高いＰＴＲが見られる。他の実施形態では、ヘモフィルスパラインフルエンザ、ベイロネラパルブラ、およびベイロネラの未分類種の相対的存在量は、本明細書に記載のデバイスおよび方法を使用して決定され、ここで、ヘモフィルスパラインフルエンザ、ベイロネラパルブラ、およびベイロネラの未分類種のより高い存在量が、健康な対照と比較して、活動性の顕微鏡的大腸炎で見られる。
メタンのレベルの上昇は、ＳＩＢＯ（「メタン優勢ＳＩＢＯ」または「メタン主要ＳＩＢＯ」と呼ばれる）およびＩＢＳなどの他のＧＩ障害を有する対象で観察されている（例えば、その各々が参照により組み込まれる、Ｌｏｗ ｅｔ ａｌ．（２０１０）Ｊ．Ｃｌｉｎ．Ｇａｓｔｒｏｅｎｔｅｒｏｌ．４４（８）：５４７－５０、Ｇｏｅｔｔｌｉｅｂ ｅｔ ａｌ．（２０１６）Ａｌｉｍｅｎｔ Ｐｈａｒｍａｃｏｌ Ｔｈｅｒ．４３（２）：１９７－２１２、およびＡｄｉｋｅ ａｎｄ ＤｉＢａｉｓｅ（２０１８）Ｇａｓｔｒｏｅｎｔｅｒｏｌ．Ｃｌｉｎ．Ｎｏｒｔｈ Ａｍ．４７（１）：１９３－２０８を参照）。いくつかの実施形態では、本明細書に記載の方法は、本明細書に記載の摂取可能なデバイスを使用して、ＳＩＢＯを有する対象のＧＩ管内のメタンの濃度を決定するために使用され得る。いくつかの実施形態では、本明細書に記載の方法を使用して、対象が、対象の胃腸管（例えば、空腸）から得られたサンプル中のメタン優勢ＳＩＢＯ（例えば、メタノブレウィバクタースミス）と関連付けられる１つ以上のメタン生成古細菌種および／または株のレベルが上昇しているかどうかを決定することができる。いくつかの実施形態では、ＳＩＢＯと関連付けられる１つ以上のメタン生成古細菌種および／または株の上昇したレベルは、約１０３コロニー形成単位（ＣＦＵ）／ｍＬよりも大きく、例えば、約１０４ＣＦＵ／ｍＬよりも大きく、約１０５ＣＦＵ／ｍＬよりも大きく、約１０６ＣＦＵ／ｍＬよりも大きく、約１０７ＣＦＵ／ｍＬよりも大きく、約１０８ＣＦＵ／ｍＬよりも大きく、約１０９ＣＦＵ／ｍＬよりも大きく、または約１０１０ＣＦＵ／ｍＬよりも大きい。メタンのレベルが上昇している、またはメタン生成古細菌のレベルが上昇していると特定された対象は、メタン生成古細菌に対して有効な抗菌剤で治療され得る。いくつかの実施形態では、対象は、本明細書に記載の少なくとも１つの抗生物質を含む医薬製剤を投与され得る。メタン生成古細菌に対して有効な例示的な抗生物質には、ロバスタチン（例えば、ロバスタチンラクトン）、ネオマイシン、リファキシミン、およびそれらの組み合わせが含まれるが、これらに限定されない。
胃腸感染症
本明細書に記載の方法のうちのいずれかのいくつかの実施形態では、対象は、片利共生および／または非片利共生（例えば、病原性）微生物の感染および／またはコロニー形成と関連付けられるＧＩＤを有する。ほとんどのヒトは、通常は無害で病状を誘発しない細菌などの微生物によってコロニーを形成している。例えば、一部の細菌は、共生するヒトの腸管に存在し、免疫を促進し、病原性病原体による感染のリスクを低減する。微生物の病原性は、特定の宿主細胞、組織および／または器官への侵入およびアクセスの経路、微生物の固有の毒性、感染の可能性のある特定の部位に存在する細菌の量、ならびに宿主生物の健康などの様々な要因に依存する。したがって、一部の微生物は通常無害であり、宿主生物の内因性フローラの一部を形成するが、感染に有利な条件が与えられると病原性になる。
特定の細菌種または株、ウイルス、原生動物、および寄生虫（例えば、蠕虫）は、胃腸感染症を引き起こすことが知られている。これらの微生物の例が本明細書に提供されており、これらの例は限定することを意図するものではなく、当業者であれば、本明細書に記載のデバイスおよび方法を使用して、任意の微生物を同定することができることを容易に認識し得ることが理解されよう。追加の感染性および／または病原性微生物は、例えば、参照により本明細書に組み込まれるとともに、以下の「分析物」セクションに組み込まれる、Ｍａｎｕａｌ ｏｆ Ｃｌｉｎｉｃａｌ Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌｏｇｙ，Ｅｌｅｖｅｎｔｈ Ｅｄｉｔｉｏｎ，Ｊ．Ｈ．Ｊｏｒｇｅｎｓｅｎ，Ｅｄ．，２０１５，ＡＳＭ Ｐｒｅｓｓ，Ｗａｓｈｉｎｇｔｏｎ Ｄ．Ｃ．，ＵＳＡ、Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ ａｎｄ Ｐｒａｃｔｉｃｅ ｏｆ Ｉｎｆｅｃｔｉｏｕｓ Ｄｉｓｅａｓｅｓ，Ｇ．Ｌ．Ｂ．Ｍａｎｄｅｌｌ，Ｊ．Ｅ．Ｂｅｎｎｅｔｔ，ａｎｄ Ｒ．Ｄｏｌｉｎ，Ｅｄ．，２００４，Ｃｈｕｒｃｈｉｌｌ Ｌｉｖｉｎｇｓｔｏｎｅ，Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ，ＵＳＡに記載されている。
例えば、一般的に口の感染症を引き起こす微生物には、Ｐｒｅｖｏｔｅｌｌａ ｍｅｌａｎｉｎｏｇｅｎｉｃｕｓ、ａｎａｅｒｏｂｉｃ ｓｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｉ、ｖｉｒｉｄａｎｓ ｓｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｉ、Ａｃｔｉｎｏｍｙｃｅｓ ｓｐｐ．、Ｐｅｐｔｏｓｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓ ｓｐｐ．、またはＢａｃｔｅｒｏｉｄｅｓ ｓｐｐ．、ｈｅｒｐｅｓ ｓｉｍｐｌｅｘ、ｃｏｘｓａｃｋｉｅｖｉｒｕｓｅｓ、およびＥｐｓｔｅｉｎ－Ｂａｒｒが含まれる。一般的に食道の感染症を引き起こす微生物には、Ａｃｔｉｎｏｍｙｃｅｓ ｓｐｐ．、Ｍｙｃｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ ａｖｉｕｍ、Ｍｙｃｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ ｔｕｂｅｒｃｕｌｏｓｉｓ、ｏｒ Ｓｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓ ｓｐｐ．、ｃｙｔｏｍｅｇａｌｏｖｉｒｕｓ、ｈｅｒｐｅｓ ｓｉｍｐｌｅｘ、およびｖａｒｉｃｅｌｌａ－ｚｏｓｔｅｒが含まれる。一般的に胃の感染症を引き起こす微生物には、Ｓｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓ ｐｙｏｇｅｎｅｓ、Ｈｅｌｉｃｏｂａｃｔｅｒ ｐｙｌｏｒｉ、ｃｙｔｏｍｅｇａｌｏｖｉｒｕｓ、ｈｅｒｐｅｓ ｓｉｍｐｌｅｘ、Ｅｐｓｔｅｉｎ－Ｂａｒｒ、ｒｏｔａｖｉｒｕｓｅｓ、ｎｏｒｏｖｉｒｕｓｅｓ、およびａｄｅｎｏｖｉｒｕｓｅｓが含まれる。一般的に小腸の感染症を引き起こす微生物には、Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ ｃｏｌｉ、Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ ｄｉｆｆｉｃｉｌｅ、Ｂａｃｔｅｒｏｉｄｅｓ ｆｒａｇｉｌｉｓ、Ｂａｃｔｅｒｏｉｄｅｓ ｖｕｌｇａｔｕｓ、Ｂａｃｔｅｒｏｉｄｅｓ ｔｈｅｔａｉｏｔａｏｍｉｃｒｏｎ、Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ ｐｅｒｆｒｉｎｇｅｎｓ、Ｓａｌｍｏｎｅｌｌａ ｅｎｔｅｒｉｄｉｔｉｓ、Ｙｅｒｓｉｎｉａ ｅｎｔｅｒｏｃｏｌｉｔｉｃａ、Ｓｈｉｇｅｌｌａ ｆｌｅｘｎｅｒｉ、ａｄｅｎｏｖｉｒｕｓｅｓ、ａｓｔｒｏｖｉｒｕｓｅｓ、ｃａｌｉｃｉｖｉｒｕｓｅｓ、ｎｏｒｏｖｉｒｕｓｅｓ、ｒｏｔａｖｉｒｕｓｅｓ、およびｃｙｔｏｍｅｇａｌｏｖｉｒｕｓが含まれる。一般的に結腸／直腸の感染を引き起こす微生物には、Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ ｃｏｌｉ、Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ ｄｉｆｆｉｃｉｌｅ、Ｂａｃｔｅｒｏｉｄｅｓ ｆｒａｇｉｌｉｓ、Ｂａｃｔｅｒｏｉｄｅｓ ｖｕｌｇａｔｕｓ、Ｂａｃｔｅｒｏｉｄｅｓ ｔｈｅｔａｉｏｔａｏｍｉｃｒｏｎ、Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ ｐｅｒｆｒｉｎｇｅｎｓ、Ｓａｌｍｏｎｅｌｌａ ｅｎｔｅｒｉｄｉｔｉｓ、Ｙｅｒｓｉｎｉａ ｅｎｔｅｒｏｃｏｌｉｔｉｃａ、Ｓｈｉｇｅｌｌａ ｆｌｅｘｎｅｒｉ、ａｄｅｎｏｖｉｒｕｓｅｓ、ａｓｔｒｏｖｉｒｕｓｅｓ、ｃａｌｉｃｉｖｉｒｕｓｅｓ、ｎｏｒｏｖｉｒｕｓｅｓ、ｒｏｔａｖｉｒｕｓｅｓ、またはｃｙｔｏｍｅｇａｌｏｖｉｒｕｓが含まれる。一般的に肛門の感染症を引き起こす微生物には、Ｓｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓ ｐｙｏｇｅｎｅｓ、Ｂａｃｔｅｒｏｉｄｅｓ ｓｐｐ．、Ｆｕｓｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ ｓｐｐ．、ａｎａｅｒｏｂｉｃ ｓｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｉ、Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ ｓｐｐ．、Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ ｃｏｌｉ、Ｅｎｔｅｒｏｂａｃｔｅｒ ｓｐｐ．、Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ ａｅｒｕｇｉｎｏｓａ、Ｔｒｅｐｏｎｅｍａ ｐａｌｌｉｄｕｍ、およびｈｅｒｐｅｓ ｓｉｍｐｌｅｘが含まれる。
本明細書に記載の方法のうちのいずれかのいくつかの実施形態では、対象は、食物媒介性病原体または糞口経路を介して感染する病原体によって引き起こされるＧＩＤを有する。細菌、真菌、酵母、原生動物、プリオンおよびウイルスを含むがこれらに限定されない、複数の食品媒介性病原体および糞口経路を介して感染する病原体が、当技術分野で知られている。
本明細書に記載の方法のうちのいずれかのいくつかの実施形態では、対象は、ブドウ球菌感染によって引き起こされるＧＩＤを有する。ブドウ球菌食中毒は、食品中毒の一般的な形態である。ブドウ球菌属は、嘔吐、吐き気、下痢、脱水症、腹痛、および低血圧などの症状を引き起こす可能性のあるエンテロトキシンおよびエンテロトキシン様毒素を生成する。敗血症は、ブドウ球菌が対象の血流に入るときに発生する可能性のある、血液中毒としても知られている。いくつかの実施形態では、対象は、黄色ブドウ球菌感染によって引き起こされるＧＩＤを有する。
本明細書に記載の方法のうちのいずれかのいくつかの実施形態では、対象は、赤痢菌属の細菌（一般的に赤痢菌または細菌性赤痢と呼ばれる）による感染によって引き起こされるＧＩＤを有する。志賀赤痢菌、フレキシネル赤痢菌、赤痢菌、およびソネ赤痢菌を含む赤痢菌の複数の種は、ヒトの胃腸管に感染して、コロニーを形成することができる。赤痢菌は、汚染された食品または水の消費に起因する可能性があり、手から口へと広がる可能性もある。この疾患は一般的に、糞口経路を介して感染する。
本明細書に記載の方法のうちのいずれかのいくつかの実施形態では、対象は、サルモネラ属の細菌（サルモネラ症としても知られる）による感染によって引き起こされるＧＩＤを有する。サルモネラエンテリカおよびサルモネラボンゴリであるサルモネラ菌の２つの種が、ヒトに疾患を引き起こす。サルモネラ菌のいくつかの血清型は、エンテリティディス、腸チフス、およびパラチフスの血清型を含む病原性であることが知られている。サルモネラ症の症状には、発熱、吐き気、腹部けいれん、嘔吐、頭痛、および下痢が含まれる。
本明細書に記載の方法のうちのいずれかのいくつかの実施形態では、対象は、大腸菌の病原性株による感染によって引き起こされるＧＩＤを有する。大腸菌株の大部分は、通常結腸の微生物叢に存在する片利共生細菌であるが、大腸菌の一部の株は病原性である。これらの病原性大腸菌株は、細菌のコロニー形成を促進したり、病原性毒素を発現したりする病原性因子（例えば、タイプＩ線毛）を有しており、汚染された食品または水源から取得されることがよくある。いくつかの実施形態では、大腸菌の病原性株は、腸管毒素原性大腸菌（ＥＴＥＣ）、腸管侵襲性大腸菌（ＥＩＥＣ）、腸管病原性大腸菌（ＥＰＥＣ）、または腸管出血性大腸菌（ＥＨＥＣ）である。大腸菌の病原性株による感染と関連付けられる症状には、下痢、腸間膜炎および炎症性大腸菌炎（すなわち、ＥＩＥＣによって引き起こされる）、発熱、嘔吐、血便、および脱水症、けいれん、倦怠感、悪寒、ならびに溶血性尿毒症症候群（ＥＨＥＣ）などの重篤な合併症が含まれる。
本明細書に記載の方法のうちのいずれかのいくつかの実施形態では、対象は、ビブリオ属の細菌による感染（ビブリオ症とも呼ばれる）によって引き起こされるＧＩＤを有する。病原性ビブリオ種には、Ｖ．ｃｈｏｌｅｒａｅ、Ｖ．ｖｕｌｎｉｆｉｃｕｓ、およびＶ．ｐａｒａｈｅｍｏｌｙｔｉｃｕｓが含まれる。いくつかの実施形態では、対象は、Ｏ１血清型のコレラ菌の菌株による感染によって引き起こされるＧＩＤを有する。コレラ菌は、しばしば致命的である急性下痢性疾患であるコレラの原因物質であり、通常、汚染された食物および水を介して感染する。ビブリオバルニフィカスは、暖かい海水に含まれており、生のシーフードを摂取したり、または高濃度の病原体を含む水への曝露によって感染することがよくある。
本明細書に記載の方法のうちのいずれかのいくつかの実施形態では、対象は、アエロモナスハイドロフィラまたはプレシオモナスシゲロイデスの感染によって引き起こされるＧＩＤを有する。その両方の病原菌は、海洋環境および生のシーフードと関連付けられる。
本明細書に記載の方法のうちのいずれかのいくつかの実施形態では、対象は、カンピロバクター属の病原性細菌（一般的にカンピロバクター症として知られている）による感染によって引き起こされるＧＩＤを有する。いくつかの実施形態では、対象は、カンピロバクタージェジュニによって引き起こされるＧＩＤを有する。Ｃ．ｊｅｊｕｎｉは、胃腸炎を引き起こし、汚染された食品および水、ならびに低温殺菌されていない牛乳の摂取によって感染することがよくある。カンピロバクタージェジュニ感染症と関連付けられる胃腸症状には、発熱、下痢、けいれん、嘔吐、および赤痢が含まれる。多くの細菌株では、病因は、溶血素および細胞致死性膨張性毒素（ＣＤＴ）の細菌生成に起因する。ＣＤＴは、宿主細胞のＤＮＡに不可逆的な損傷を与えるＤＮＡｓｅである。
本明細書に記載の方法のうちのいずれかのいくつかの実施形態では、対象は、ヘリコバクターピロリ感染によって引き起こされるＧＩＤを有する。Ｈ．ｐｙｌｏｒｉは、炎症（胃炎）および消化性潰瘍の主な原因である。Ｈ．ｐｙｌｏｒｉ感染症を有する対象は、吐き気、膨満、食欲不振、体重減少、胃の穿孔、および血便などの症状を示すことがある。
本明細書に記載の方法のうちのいずれかのいくつかの実施形態では、対象は、セレウス菌の感染によって引き起こされるＧＩＤを有する。Ｂ．ｃｅｒｅｕｓは、一般的に土壌に見られ、汚染された食品の摂取によって感染する可能性がある。Ｂ．ｃｅｒｅｕｓ感染症を有する対象は、吐き気、腹痛、および腹部けいれんなどの症状を示す場合がある。
本明細書に記載の方法のうちのいずれかのいくつかの実施形態では、対象は、エルシニア属の細菌による感染によって引き起こされるＧＩＤを有する。ペスト菌はペストの原因菌として一般的に知られているが、エルシニア種、エルシニアエンテロコリチカ、およびエルシニアシュードツベルクローシスは、胃腸炎を引き起こす可能性がある。Ｙ．ｅｎｔｅｒｏｃｏｌｉｔｉｃａおよびＹ．ｐｓｅｕｄｏｔｕｂｅｒｃｕｌｏｓｉｓは、一般的に汚染された食物および水の摂取を通じて感染する。Ｙ．ｅｎｔｅｒｏｃｏｌｉｔｉｃａまたはＹ．ｐｓｅｕｄｏｔｕｂｅｒｃｕｌｏｓｉｓに感染している対象は、下痢、腹部けいれん、および細菌血症などの症状を示すことがある。
ＧＩＤを有する対象を診断および治療する方法
いくつかの実施形態では、本明細書に記載の方法は、１つ以上のアッセイを実行して、ＧＩＤ症状を有する対象が、ＧＩＤを発症するかまたは発症するリスクがあるかどうかを決定および／または特定することを含む。アッセイは、熟練した開業医（例えば、医師）が、対象のＧＩ管機能、ならびに特定のＧＩＤまたはＧＩ病原体と関連付けられる１つ以上のバイオマーカーの存在または非存在を評価するために対象をスクリーニングし、対象を正確に診断し、および／または適切な治療を提供することを可能にする。例えば、本明細書に記載のアッセイ／試験は、熟練した開業医が、特定のバイオマーカーまたは機能的特徴の特定に基づいて、ＧＩＤ症状を示す対象を診断することを可能にするであろう。
これらのアッセイ／試験のうちの１つ以上は、介入の開始前、それと同時、またはその開始後に実行され得る。いくつかの実施形態では、アッセイ／試験のうちの１つ以上は、対象からの対象から得られたサンプル（例えば、糞便、組織、または血液サンプル）を使用して実行される。いくつかの実施形態では、対象は、対象からサンプルを得るために本明細書に記載の摂取可能なデバイスを投与され、アッセイはエクスビボで実行される。いくつかの実施形態では、対象は、対象からサンプルを得るために本明細書に記載の摂取可能なデバイスを投与され、アッセイはインビボで実行される。いくつかの実施形態では、サンプルは、本明細書に記載の摂取可能なデバイスを使用せずに対象から得られる。いくつかの実施形態では、例えば、結腸内視鏡検査、内視鏡検査、腹部／骨盤ＣＴスキャン、結腸通過試験、肛門直腸モノメトリー、骨盤底機能試験、直腸感覚および排出検査、内視鏡検査、メタンレベルを検出するための呼気検査、食道内圧測定、胃内容排出、または肛門直腸内圧測定を含む、１つ以上の追加の試験が、対象をスクリーニングするために実行される。
腸バリア機能
いくつかの実施形態では、本明細書に記載の方法は、対象の胃腸バリア機能を決定するためのアッセイを実行することを含む。腸バリアは、栄養素、電解質、および水の吸収を可能にしながら、腸内細菌叢、抗原、および毒素を含む腸管腔の内容物から保護する複雑なシステムである。本明細書で使用される場合、「腸バリア」という用語は、腸管腔を対象の内部環境から分離する機能システムを指し、機械的構成要素（例えば、粘液および上皮層）、免疫学的構成要素（例えば、ディフェンシン、ＩｇＡ、リンパ球、および自然免疫細胞）、筋肉成分、および神経学的成分を含む。欠陥のある腸バリアは、腸透過性の増加をもたらす可能性があり、それにより、管腔内容物の露出および腸の炎症を促進する免疫学的応答の誘発を可能にする。腸内細菌叢の変化、粘液層の変化、および上皮の損傷、ならびにアルコールおよびエネルギー密度の高い食品の摂取を含む多くの要因が、腸透過性を変化させる可能性がある（Ｂｉｓｃｈｏｆｆ ｅｔ ａｌ．（２０１４）ＢＭＣ Ｇａｓｔｒｏｅｎｔｅｒｏｌ．１４：１８９）。一般に、腸透過性をもたらす腸バリア機能の変化は、炎症と関連付けられている。例えば、過敏性腸症候群、脂肪性脂肪炎、急性膵炎、多臓器不全、大手術、および外傷のある患者では、腸透過性の変化が報告されている（Ｍｉｃｈｉｅｌａｎ ａｎｄ Ｄ’Ｉｎｃａ（２０１５）Ｍｅｄｉａｔｏｒｓ Ｉｎｆｌａｍｍ．２０１５：６２８１５７）。さらに、腸透過性の変化は、腸の炎症の病因、ならびにＩＢＤ、クローン病、および潰瘍性大腸炎を含むいくつかのＧＦＩＤの重症度に重要な役割を果たす（例えば、Ａｎｔｏｎｉ ｅｔ ａｌ．（２０１４）Ｗｏｒｌｄ Ｊ．Ｇａｓｔｒｏｅｎｔｅｒｏｌ．２０（５）：１１６５－７９を参照）。腸バリア機能の変化はまた、腸の感染症、アレルギー性食品または毒性化合物の摂取、分泌型ＩｇＡの欠乏、外傷、内毒素血症、ならびに非ステロイド性抗炎症薬（ＮＳＡＩＤ）によって引き起こされる可能性がある。
腸バリア機能を決定するための複数のアッセイは、当技術分野で知られており、例えば、ＰＣＴ公開第ＷＯ２０１４／０３９６９９号、同第ＷＯ２０１６／０３６８８７Ａ１号、同第ＷＯ２０１７／１３６５１１Ａ１号、および同第ＷＯ２０１７／１７３２０３Ａ１号；Ｂｉｓｃｈｏｆｆ ｅｔ ａｌ．（２０１４）ＢＭＣ Ｇａｓｔｒｏｅｎｔｅｒｏｌ．１４：１８９、ならびにＫｅｌｌｙ ｅｔ ａｌ．（２０１５）Ｆｒｏｎｔ Ｃｅｌｌ．Ｎｅｕｒｏｓｃｉ．９：３９２に記載されており、前述の各々の内容全体は、参照により本明細書に明示的に組み込まれる。例えば、腸バリア機能は、可溶性接着分子などの上皮の完全性のバイオマーカー、免疫学的バイオマーカー、炎症バイオマーカー、または循環エンドトキシンなどの細菌マーカーを評価することによって測定され得る。さらに、腸透過性を評価するために、組織学的および顕微鏡的分析を実行することができる。
いくつかの実施形態では、対象の腸バリア機能は、ラクツロース／マンニトール（Ｌ／Ｍ）試験を使用して決定される。Ｌ／Ｍ試験では、経口投与後のラクツロースおよびマンニトールの尿中排泄を測定することにより、小腸透過性を評価する。ラクツロースは、健康な腸に部分的にしか吸収されない大きな二糖類であるが、対象が腸バリア機能の低下を示すと吸収が増加する。マンニトールは、腸上皮を自由に通過するため、吸収されやすい小さな単糖類である。試験を実行するために、対象にマンニトールおよびラクツロースの両方を含む溶液を経口投与し、尿サンプルを２４時間にわたって収集し、サンプルを分析して、糖レベルを検出する（例えば、液体クロマトグラフィー－タンデム質量分析を使用）。投与後の様々な時点で収集された尿サンプルの分析は、胃腸管に沿った透過性を推定するために使用される。例えば、投与後０～２時間の間に収集された尿サンプルで測定された糖排泄は、小腸および結腸の透過性を反映するが、投与後６～２４時間の間に収集された尿サンプルの糖排泄は、結腸透過性を反映する（例えば、参照により本明細書に組み込まれる、Ｃａｍｉｌｌｅｒｉ ｅｔ ａｌ．（２０１０）Ｎｅｕｒｏｇａｓｔｒｏｅｎｔｅｒｏｌ．Ｍｏｔｉｌ．２２（１）：ｅ１５－ｅ２６を参照）。尿サンプル中の両方の糖の高レベルは、バリア機能の変化を示している（例えば、リーキーガット症候群）。両方の糖のレベルが低いことは、対象による栄養素の吸収不良を示している。サンプル中の高レベルのマンニトールおよび低レベルのラクツロースは、対象が正常な腸バリア機能を有していることを示している。
二糖Ｍ／Ｎ試験に加えて、多糖アッセイを使用して、例えば、参照により本明細書に組み込まれるｖａｎ Ｗｉｊｃｋ ｅｔ ａｌ．（２０１３）Ｃｌｉｎ．Ｎｕｔｒ．３２（２）：２４５－５１に記載されているように、腸バリア機能を決定することができる。腸バリア機能はまた、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）の吸収および排泄を測定することによっても評価され得る（例えば、Ｂｊａｒｎａｓｏｎ ｅｔ ａｌ．（１９９５）Ｇａｓｔｒｏｅｎｔｅｒｏｌｏｇｙ １０８：１５６６－８１を参照）。糖のように、高分子量のＰＥＧ（４００～４０００Ｄａ）は、腸バリアの完全性が損なわれた場合にのみ腸の粘膜を通過する。高分子量ＰＥＧの尿中レベルは、対象への経口投与後（例えば、投与後２４時間）にガスクロマトグラフィーまたは高圧液体クロマトグラフィー（ＨＰＬＣ）を使用して測定され得る。高分子量ＰＥＧの尿中レベルの上昇は、バリア機能（および腸透過性）の低下を示している（例えば、参照により本明細書に組み込まれる、Ｇｒｏｏｔｊａｎｓ ｅｔ ａｌ．（２０１０）Ｗｏｒｌｄ Ｊ．Ｇａｓｔｒｏｉｎｔｅｓｔ．Ｓｕｒｇ．２：６１－６９を参照）。
いくつかの実施形態では、腸バリア機能は、５１Ｃｒ－ＥＤＴＡ試験などの機能試験を使用して評価され得る（例えば、参照により本明細書に組み込まれる、Ｊｅｎｋｉｎｓ ｅｔ ａｌ．（１９８８）Ｃｌｉｎ．Ｉｎｖｅｓｔ．Ｍｅｄ．１１（２）：１５１－５を参照）。５１Ｃｒ－ＥＤＴＡは、簡単に検出可能であり、オリゴ糖と同様の生理学的特性を有し、結腸の細菌叢によって分解されない。この試験では、対象に５１Ｃｒ－ＥＤＴＡを投与し、対象からの尿サンプルで分子の排泄を監視する。健康な腸では、５１Ｃｒ－ＥＤＴＡは、腸上皮を通過できないため、５１Ｃｒ－ＥＤＴＡの最小レベルのみが循環に浸透し、尿中に検出され得る。しかしながら、腸バリア機能が破壊された場合には、５１Ｃｒ－ＥＤＴＡの高いレベルが、尿中に検出される。
腸バリア機能はまた、受動的測定を使用して評価され得る。腸バリア機能が損なわれると、細菌および細菌産物が対象の循環（例えば、血漿または血清における）に見られる可能性がある。いくつかの実施形態では、対象の腸バリア機能は、血漿エンドトキシン（例えば、ＬＰＳおよび／またはリポグリカン）レベルを測定することによって評価される。エンドトキシンは、グラム陰性細菌の外膜に存在するリポ多糖類である。リムルスアメーバ細胞溶解物アッセイ（ＬＡＬアッセイ）は、血漿エンドトキシンレベルを測定するために使用され得る。ＬＡＬは、カブトガニからの原始的なアメーバ細胞の抽出物に由来する。エンドトキシンのリピドＡ成分は、ＬＡＬの凝固促進酵素と相互作用し、カスケードを活性化して、ゲル化および血餅形成を引き起こす。ＬＡＬアッセイの２つの一般的なバリエーションである濁度測定ＬＡＬアッセイおよび発色性ＬＡＬアッセイが、市販されている（Ｅｎｄｏｓａｆｅ ＫＴＡ２ ｌｙｓａｔｅ（Ｃｈａｒｌｅｓ Ｒｉｖｅｒ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ，Ｆｒａｎｃｅ）、Ｅｎｄｏｃｈｒｏｍｅ－Ｋ ｌｙｓａｔｅ（Ｃｈａｒｌｅｓ Ｒｉｖｅｒ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ，Ｆｒａｎｃｅ）、ＱＣＬ－１０００ ｋｉｔ、Ｌｏｎｚａ，Ｗａｌｋｅｒｓｖｉｌｌｅ，ＭＤ，ＵＳＡ）。あるいは、血漿または血清エンドトキシンは、Ｐａｉｓ ｄｅ Ｂａｒｒｏｓ ｅｔ ａｌ．（２０１５）Ｊ．Ｌｉｐｉｄ Ｒｅｓ．５６（７）：１３６３－９に記載されているように、逆相ＨＰＬＣ／ＭＳ／ＭＳを使用して測定され得る。
腸バリア機能はまた、対象の全血、血漿、および／または血清中の、「エンドトキシンコア抗体」（ＥｎｄｏＣＡｂ）としても知られるエンドトキシンの内部コアに対する免疫グロブリン（例えば、ＩｇＧ、ＩｇＭ、またはＩｇＡ）の濃度を測定することによって評価され得る。いくつかの実施形態では、ＥｎｄｏＣＡｂの濃度は、酵素結合免疫吸着検定法（ＥＬＩＳＡ）を使用して測定され得る（例えば、Ｂｅｎｎｅｔｔ－Ｇｕｅｒｒｅｒｏ ｅｔ ａｌ．（１９９９）ＪＡＭＡ２７７（８）：６４６－５０、Ｈａｍｉｌｔｏｎ－Ｄａｖｉｅｓ ｅｔ ａｌ．（１９９７）Ｃｈｅｓｔ １１２（５）：１１８９－１１９６，１９９７、Ｂａｒｃｌａｙ（１９９５）“Ｅｎｄｏｇｅｎｏｕｓ Ｅｎｄｏｔｏｘｉｎ－Ｃｏｒｅ Ａｎｔｉｂｏｄｙ（ＥｎｄｏＣＡｂ）ａｓ ａ Ｍａｒｋｅｒ ｏｆ Ｅｎｄｏｔｏｘｉｎ Ｅｘｐｏｓｕｒｅ：Ａ Ｒｅｖｉｅｗ，”Ｉｎ Ｌｅｖｉｎ ｅｔ ａｌ．，ｅｄｓ．，“Ｂａｃｔｅｒｉａｌ Ｅｎｄｏｔｏｘｉｎｓ：Ｌｉｐｏｐｏｌｙｓａｃｃｈａｒｉｄｅｓ Ｆｒｏｍ Ｇｅｎｅｓ ｔｏ Ｔｈｅｒａｐｙ，”Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ，ＮＹ，Ｗｉｌｅｙ－Ｌｉｓｓ，２６３－２７２、Ｂａｒｃｌａｙ ｅｔ ａｌ．（１９８７）Ｉｎｆｅｃｔ．Ｉｍｍｕｎ．５５：２７０６－１４、および米国特許公開第ＵＳ２００３／０１９０３１３Ａ１号を参照、前述の各々の内容全体は、参照により本明細書に組み込まれる）。ＥｎｄｏＣＡｂを検出するためのイムノアッセイキットは市販されている（ＤｉａＰｈａｒｍａ ＥｎｄｏＣＡｂ ｋｉｔ，ＤｉａＰｈａｒｍａ Ｇｒｏｕｐ，Ｉｎｃ．，Ｗｅｓｔ Ｃｈｅｓｔｅｒ，Ｏｈｉｏ，ＵＳＡ、ＨＢＴ Ｅｎｄｏｃａｂ ｔｅｓｔ ｋｉｔ ＨＫ５０４，Ｃａｎｔｏｎ，ＭＡ，ＵＳＡ）。
腸バリア機能は、Ｄ－乳酸の血漿レベルを測定することによって評価され得る。Ｄ－乳酸は、多くの腸内細菌によって生成される発酵産物である。健康な対象では、Ｄ－乳酸の循環レベルは低い。しかしながら、腸バリア機能が損なわれると、腸バリアを横切る化合物の移動の増加の結果として、Ｄ－乳酸の循環レベルの増加が観察される可能性がある。Ｄ－乳酸のレベルは、Ｄ－乳酸デヒドロゲナーゼおよびアラニンアミノトランスフェラーゼを利用する結合酵素反応を使用して測定し、参照により本明細書に組み込まれるＦｕｒｓｔ ａｎｄ Ｓｃｈｉｅｓｓｅｒ（１９９９）Ａｎａｌ Ｂｉｏｃｈｅｍ．２６９：２１４－５に記載されているようにＮＡＤＨの形成を測定することができる。血漿Ｄ－乳酸レベルを分析するための追加の方法は、例えば、参照により本明細書に組み込まれるＨｅｒｒｅｒａ ｅｔ ａｌ．（２００８）Ａｎｎ．Ｃｌｉｎ．Ｂｉｏｃｈｅｍ．４５（Ｐｔ．２）：１７７－８３に記載されている。
対象の腸バリア機能はまた、共焦点レーザー内視鏡検査などの画像技術を使用して評価され得る。共焦点レーザー内視鏡検査では、分子造影剤（フルオレセインなど）を使用して、胃腸上皮の内層および血管系を評価することができる（例えば、Ｂｅｃｋｅｒ ｅｔ ａｌ．（２００８）Ｇａｓｔｒｏｉｎｔｅｓｔ．Ｅｎｄｏｓｃ．６８（２）：３１９－２３；Ｋｉｅｓｓｌｉｃｈ ｅｔ ａｌ．（２００７）Ｇａｓｔｒｏｅｎｔｅｒｏｌ．１３３（６）：１７６９－７８、およびＬｉｕ ｅｔ ａｌ．（２０１１）Ｊ．Ｃｌｉｎ．Ｇａｓｔｒｏｅｎｔｅｒｏｌ．４５（３）：２４０－５を参照）。いくつかの実施形態では、対象の腸バリア機能は、自己抗体レベルを測定することによって評価される。
カルプロテクチン
いくつかの実施形態では、本明細書に記載の方法は、対象からの糞便サンプル中に存在するカルプロテクチンの濃度を決定するためのアッセイを実行することを含む。カルプロテクチン（Ｓ１００Ａ８／Ａ９）は、ヒト好中球およびマクロファージの細胞質ゾルに一般的に見られるカルシウムおよび亜鉛結合タンパク質である。細胞のストレスおよび損傷の際、カルプロテクチンは、便中に検出され得る。したがって、カルプロテクチンレベルは、腸の炎症の敏感なマーカーと見なされる。
糞便中のカルプロテクチンは、炎症性腸疾患（例えば、潰瘍性大腸炎およびクローン病）のある対象で上昇するが、ＩＢＤの特定のマーカーではない。胃腸管内のいくつかの炎症過程は、自然免疫反応の活性化およびカルプロテクチン放出をもたらす（Ｓｍｉｔｈ ａｎｄ Ｇａｙａ（２０１２）Ｗｏｒｌｄ Ｊ Ｇａｓｔｒｏｅｎｔｅｒｏｌ．１８（４６）：６７８２－９、およびＰｏｕｌｌｉｓ ｅｔ ａｌ．（２００３）Ｊ．Ｇａｓｔｒｏｅｎｔｅｒｏｌ．Ｈｅｐａｔｏｌ．１８：７５６－７６２）。糞便中のカルプロテクチンレベルは、活動性のＩＢＤを検出し、疾患の再発を予測するのに役立つ（Ａｎｇｒｉｍａｎ ｅｔ ａｌ．（２００７）Ｃｌｉｎ．Ｃｈｉｍ．Ａｃｔａ ３８１：６３－８を参照）。カルプロテクチンは、一般に腸内の細菌分解に耐性があり、室温で約１週間、糞便サンプル中で安定しているため、炎症のバイオマーカーとして非常に適している。糞便カルプロテクチンは、ＩＢＤの診断に使用するために米国で承認されているＰｈｉＣａｌ（登録商標）糞便カルプロテクチンイムノアッセイ（Ｇｅｎｏｖａ Ｄｉａｇｎｏｓｔｉｃｓ，Ｉｎｃ．，Ａｓｈｅｖｉｌｌｅ，ＮＣ，ＵＳＡ；Ｃａｌｐｒｏ ＡＳ，Ｏｓｌｏ，Ｎｏｒｗａｙ）を含む、当技術分野で知られている方法によって検出され得る。ＩＤＫ（登録商標）Ｃａｌｐｒｏｔｅｃｔｉｎ ＥＬＩＳＡ，Ｉｍｍｕｎｏｄｉａｎｏｓｔｉｋ ＡＧ，Ｂｅｎｓｈｅｉｍ，Ｇｅｒｍａｎｙ、およびＨｕｍａｎ Ｃａｌｐｒｏｔｅｃｔｉｎ ＥＬＩＳＡ Ｋｉｔ，Ｃｅｌｌ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ（登録商標），Ｃａｎｔｏｎ，Ｍａｓｓ．，ＵＳＡを含む、追加のヒトカルプロテクチン検出キットがまた市販されている。
糞便中のカルプロテクチンレベルは、製造元の指示に従って、ＰｈｉＣａｌ（登録商標）糞便カルプロテクチンイムノアッセイを使用することによって分析され得る。便１グラムあたり約５０μｇ未満のカルプロテクチンレベルは、ＧＩ管に炎症がないことを示している。約５０～約１２０μｇ／ｇの便である糞便中のカルプロテクチンレベルは、感染後の過敏性腸症候群（ＩＢＳ）、感染症、食物アレルギー、ポリープ、新生物、非ステロイド性抗炎症薬（ＮＳＡＩＤ）、または寛解期のＩＢＤによって引き起こされる可能性がある軽度の炎症と関連付けられる。約１２０μｇ／ｇの便を超える糞便中のカルプロテクチンレベルは、ＩＢＤ、感染症、食物アレルギー、ＮＳＡＩＤの使用、ポリープ、腺腫、結腸直腸癌、または憩室炎によって引き起こされる可能性のある重大な炎症を示している。約２５０μｇ／ｇの便を超える糞便中のカルプロテクチンレベルは、対象が活動性ＩＢＤを患っているか、または１年以内に活動性ＩＢＤに再発するリスクが高い可能性が高いことを示している。ＩＢＤと診断された対象では、２５０～５００μｇ／ｇの便である糞便中のカルプロテクチンレベルは、低から中程度の疾患活動性を示しており、５００μｇ／ｇの便を超える糞便中のカルプロテクチンレベルは、高い疾患活動性を示している。ＩＢＤが寛解し、２５０μｇ／ｇの便を超える糞便中のカルプロテクチンレベルの対象は、１年以内に再発するリスクが高くなる。
Ｃ反応性タンパク質（ＣＲＰ）
いくつかの実施形態では、本明細書に記載の方法は、対象からのサンプル（例えば、血液、血清または血漿）中に存在するＣ反応性タンパク質の濃度を決定するためのアッセイを実行することを含む。ＣＲＰ（Ｃ反応性タンパク質）は、炎症または感染部位で劇的に増加する（最大１，０００倍）急性炎症性タンパク質バイオマーカーである。したがって、いくつかの実施形態では、ＣＲＰレベルを使用して、対象が炎症を有するかどうかを決定することができる。いくつかの実施形態では、ＣＲＰレベルを使用して、対象が感染症を有するかどうかを決定することができる。このタンパク質は、ネイティブＣＲＰ（ｎＣＲＰ）と呼ばれるホモ五量体タンパク質として生成されるが、単量体ＣＲＰ（ｍＣＲＰ）と呼ばれる５つの単量体に解離する可能性がある（Ｓｐｒｏｓｔｏｎ ａｎｄ Ａｓｈｗｏｒｔｈ（２０１８）Ｆｒｏｎｔ．Ｉｍｍｕｎｏｌ．９：７５４）。健康な対象の循環中のＣＲＰレベルは低い（１ｍｇ／Ｌ未満）が、急性炎症の期間にはレベルが１００倍に上昇する（３００～４００ｍｇ／Ｌに達することさえある）可能性がある（Ｃｈａｎｇ ｅｔ ａｌ．（２０１５）Ｗｏｒｌｄ Ｊ．Ｇａｓｔｒｏｅｎｔｅｒｏｌ．２１（４０）：１１２４６－５９）。
ＣＲＰレベルは、ＣＲＰレベルが１０ｍｇ／Ｌより高い患者の一般的な炎症性変化を監視するのに役立つ、感度の低い標準イムノアッセイ（ＥＬＩＳＡなど）を使用して決定され得る。Ｑｕａｎｔｉｋｉｎｅ（登録商標）ヒトＣＲＰイムノアッセイキット（Ｒ＆Ｄ Ｓｙｓｔｅｍｓ（登録商標），Ｍｉｎｎｅａｐｏｌｉｓ，ＭＮ，ＵＳＡ）を含むこれらのイムノアッセイのいくつかは、市販されている。高感度Ｃ反応性タンパク質試験（ｈｓ－ＣＲＰ）と呼ばれる第２のタイプの検出アッセイは、検出感度が高く、低レベルのＣＲＰを測定する。１０ｍｇ／Ｌ未満の血中または血清ＣＲＰレベルは、典型的には、ｈｓ－ＣＲＰ試験を使用して試験される。例示的なｈｓ－ＣＲＰ試験には、ＣａｒｄｉｏＩＱ（登録商標）ｈｓ－ＣＲＰ（Ｑｕｅｓｔ Ｄｉａｇｎｏｓｔｉｃｓ（登録商標），Ｓｅａｃａｃｕｓ，ＮＪ，ＵＳＡ）が含まれ、１０ｍｇ／Ｌを持続的に超えるＣＲＰレベルは、対象の急性炎症過程を示している可能性がある。
７α－ヒドロキシ－４－コレステン－３－オン（７αＣ４）
いくつかの実施形態では、本明細書に記載の方法は、対象からのサンプル（例えば、血液、血清または血漿）中に存在する７α－ヒドロキシ－４－コレステン－３－オン（７αＣ４）の濃度を決定するためのアッセイを実行することを含む。７αＣ４の測定は、胆汁酸合成の律速酵素である肝コレステロール７α－ヒドロキシラーゼの酵素活性のモニタリングを可能にし、胆汁酸吸収不良（ＢＡＭ）を検出するための代理として使用され得る（例えば、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる、Ｇａｌｍａｎ ｅｔ ａｌ．（２００３）Ｊ．Ｌｉｐｉｄ．Ｒｅｓ．４４：８５９－６６、およびＣａｍｉｌｌｅｒｉ ｅｔ ａｌ．（２００９）Ｎｅｕｒｏｇａｓｔｒｏｅｔｅｒｏｌ．Ｍｏｔｉｌ．２１（７）：７３４－４３を参照）。
胆汁酸はコレステロール合成の産物であり、肝臓で合成され、タウリンまたはグリシンに結合し、小腸に放出されるまで胆嚢に保存される。一次胆汁酸は、コール酸およびケノデオキシコール酸であり、腸内細菌によって脱共役および脱ヒドロキシル化されて、それぞれ二次胆汁酸であるデオキシコール酸およびリトコール酸を形成する。胆汁酸の大部分（約９５％）は回腸遠位部で再吸収され、肝臓に戻される（例えば、参照により本明細書に組み込まれる、米国特許出願公開第２０１７／０３４３５３５号を参照）。回腸での胆汁酸の吸収障害は、結腸での過剰な胆汁酸につながる可能性があり、水様便および便失禁を含む胆汁酸吸収不良（ＢＡＭ、胆汁酸下痢としても知られている）の症状を引き起こす可能性がある。興味深いことに、下痢を伴う過敏性腸症候群（ＩＢＳ－Ｄ）の患者の最大５０％がまた、ＢＡＭも有している（例えば、Ｃａｍｉｌｌｅｒｉ ｅｔ ａｌ．（２００９）Ｎｅｕｒｏｇａｓｔｒｏｅｔｅｒｏｌ．Ｍｏｔｉｌ．２１（７）：７３４－４３を参照）。
いくつかの実施形態では、７αＣ４レベルを使用して、対象が胆汁酸吸収不良を有するかどうかを決定することができる。約６５ｎｇ／ｍＬを超える（例えば、約６５．５ｎｇ／ｍＬを超える、約６６．０ｎｇ／ｍＬを超える、約６６．５ｎｇ／ｍＬを超える、約６７．０ｎｇ／ｍＬを超える、約６７．５ｎｇ／ｍＬを超える、約６８．０ｎｇ／ｍＬを超える、約６８．５ｎｇ／ｍＬを超える、約６９．０ｎｇ／ｍＬを超える、約６９．５ｎｇ／ｍＬを超える、約７０．０ｎｇ／ｍＬを超える、約７０．５ｎｇ／ｍＬを超える、約７１．０ｎｇ／ｍＬを超える、約７２．０ｎｇ／ｍＬを超える、約７３．０ｎｇ／ｍＬを超える、約７４．０ｎｇ／ｍＬを超える、および約７５．０ｎｇ／ｍＬを超える）血清７αＣ４濃度は、胆汁酸吸収不良を示す（例えば、参照により本明細書に組み込まれる、Ｃａｍｉｌｌｅｒｉ ｅｔ ａｌ．（２００９）Ｎｅｕｒｏｇａｓｔｒｏｅｎｔｅｒｏｌ．Ｍｏｔｉｌ．２１（７）：７３４－ｅ４３、およびＳａｕｔｅｒ ｅｔ ａｌ．（１９９９）Ｄｉｇ．Ｄｉｓ．Ｓｃｉ．４４（１）：１４－９を参照）。いくつかの実施形態では、対象からの血液、血清または血漿中に存在する７αＣ４の濃度は、Ｃａｍｉｌｌｅｒｉ ｅｔ ａｌ．（２００９）Ｎｅｕｒｏｇａｓｔｒｏｅｔｅｒｏｌ．Ｍｏｔｉｌ．２１（７）：７３４－４３、またはＨｏｎｄａ ｅｔ ａｌ．（２００７）Ｊ．Ｌｉｐｉｄ Ｒｅｓ．４８（２）：４５８－６４（それぞれの内容全体が参照により本明細書に明示的に組み込まれる）に記載されているような高圧液体クロマトグラフィー－タンデム質量分析（ＨＰＬＣ－ＭＳ／ＭＳ）アッセイを使用して分析される。いくつかの実施形態では、約６５ｎｇ／ｍＬを超える血清７αＣ４濃度を有すると特定された対象は、対象が胆汁酸吸収不良を有することを示している。
いくつかの実施形態では、本明細書に記載のデバイス、方法、および組成物を使用して、対象のＧＩ管における７αＣ４の存在および／またはレベルを検出、定量化、および／または分析することができる。
セリアック病関連抗体
いくつかの実施形態では、本明細書に記載の方法は、血清学的試験（例えば、ＥＬＩＳＡ）を実行して、抗グリアジン抗体（ＡＧＡ）、抗筋内膜抗体（ＥｍＡ）、抗組織トランスグルタミナーゼ抗体（ｔＴＧＡ）、抗脱アミド化グリアジンペプチド抗体（ＤＧＰＡ）、および対象からのサンプル（例えば、血液、血清、血漿）中の総血清ＩｇＡのうちの１つ以上を検出および／または定量化することを含む。いくつかの実施形態では、ＡＧＡ、ＥｍＡ、ｔＴＧＡ、またはＤＧＰＡは、ＩｇＧ抗体（例えば、ＩｇＧ ＡＧＡ、ＩｇＧ ＥｍＡ、ＩｇＧ ｔＴＧＡ、およびＩｇＧ ＤＧＰＡ）である。いくつかの実施形態では、ＡＧＡ、ＥｍＡ、ｔＴＧＡ、またはＤＧＰＡは、ＩｇＡ抗体（例えば、ＩｇＡ ＡＧＡ、ＩｇＡ ＥｍＡ、ＩｇＡ ｔＴＧＡ、およびＩｇＡ ＤＧＰＡ）である。ＡＧＡ、ＥｍＡ、ｔＴＧＡ、およびＤＧＰＡは、セリアック病の血清学的マーカーである。したがって、これらの抗体の検出および／または定量化を使用して、対象がセリアック病を発症しているか、または発症するリスクがあるかどうかを決定することができる。
血清学的アッセイは、対象のセリアック病を診断するためによく使用される（Ｄｉｅｔｅｒｉｃｈ ｅｔ ａｌ．（１９９８）Ｇａｓｔｒｏｅｎｔｅｒｏｌｏｇｙ １１５：１３１７－２１）。ＩｇＡ ｔＴＧＡを検出するための血清学的アッセイは、感度が高い（最大９７％）ため、セリアック病の血清学的スクリーニングに最適な戦略と見なされている（Ｖｏｌｔａ ａｎｄ Ｖｉｌｌａｎａｃｃｉ（２０１１）Ｃｅｌｌ．Ｍｏｌ．Ｉｍｍｕｎｏｌ．８（２）：９６－１０２）。ＩｇＡ ＥｍＡを検出するための血清学的アッセイは、典型的には、それらの特異性が高いため（ＩｇＡ ｔＴＧＡアッセイの約９１％と比較して約１００％）、ＩｇＡ ｔＴＧＡが陽性の対象の確認試験として使用される（Ｖｏｌｔａ ａｎｄ Ｖｉｌｌａｎａｃｃｉ（２０１１））。
ＩｇＡ ＡＧＡを検出するための血清学的アッセイは、幼児（２歳未満）のセリアック病の診断に推奨されるが（Ｌａｇｅｒｑｖｉｓｔ ｅｔ ａｌ．（２００８）Ｊ．Ｐｅｄｉａｔｒ．Ｇａｓｔｒｏｅｎｔｅｒｏｌ．Ｎｕｔｒ．４７：４２８－３５）、一方で、ＩｇＧ ｔＴＧＡを検出するためのアッセイは、ＩｇＡ欠損症の対象のセリアック病を検出するために推奨される（Ｃａｔａｌｄｏ ｅｔ ａｌ．（１９９８）Ｇｕｔ ４２：３６２－６５）。
最近、ＩｇＧおよびＩｇＡ ＤＧＰＡを検出するための血清学的アッセイが開発された。これらのアッセイは、ＩｇＡ ｔＴＧＡのアッセイよりもセリアック病の感度が低くなっている。さらに、ＩｇＧ ＤＧＰＡ血清学的アッセイは、セリアック病に対して非常に高い特異性を示し、ＩｇＡ欠損症の対象および２歳未満の子供を含む、ほとんどのセリアック病の症例で疾患の特定を可能にする（Ｖｏｌｔａ ｅｔ ａｌ．（２０１０）Ｊ．Ｃｌｉｎ．Ｇａｓｔｒｏｅｎｔｅｒｏｌ．４４：１８６－１９）。
ＩｇＧ ＡＧＡ、ＩｇＧ ＥｍＡ、ＩｇＧ ｔＴＧＡ、ＩｇＧ ＤＧＰＡ、ＩｇＡ ＡＧＡ、ＩｇＡ ＥｍＡ、ＩｇＡ ｔＴＧＡ、およびＩｇＡ ＤＧＰＡの検出および／または定量化のためのキットは、例えば、ＩＮＯＶＡ Ｄｉａｇｎｏｓｔｉｃｓ，Ｓａｎ Ｄｉｅｇｏ，Ｃａｌｉｆ．から市販されている（例えば、前述の内容全体が参照により本明細書に組み込まれる、Ｐｒｉｎｃｅ（２００６）Ｃｌｉｎ．Ｖａｃｃｉｎｅ Ｉｍｍｕｎｏｌ．１３（１）：１５０－１、および米国特許公開第２００９／０１７６２５１Ａ１号参照）。
ＧＩ病原体スクリーニング
いくつかの実施形態では、本明細書に記載の方法は、対象からのサンプル（例えば、糞便または血液サンプル）中の微生物（例えば、ＧＩ病原体）の存在または特定を検出するためのアッセイを実行することを含む。ＧＩＤの症状を示す対象がＧＩ病原体（例えば、細菌性病原体、原生動物、寄生虫、真菌、およびウイルス）に感染しているかどうかを評価するために、当技術分野で知られている任意の方法を、本明細書に記載されているように使用することができる。例示的なＧＩ病原体には、以下の属のうちの１つの細菌が含まれるが、これらに限定されない：ブドウ球菌（例えば、黄色ブドウ球菌）、赤痢菌（例えば、志賀赤痢菌、フレキシネル赤痢菌、ボイディ赤痢菌、ソネ赤痢菌）、サルモネラ菌（例えば、サルモネラエンテリカおよびサルモネラボンゴリ）、エシェリキア（例えば、腸管毒素原性大腸菌（ＥＴＥＣ）を含む大腸菌）、腸管侵襲性大腸菌（ＥＩＥＣ）、腸管病原性大腸菌（ＥＰＥＣ）、または腸管出血性大腸菌（ＥＨＥＣ））、ビブリオ（例えば、コレラ菌、Ｖ．ブルニフィカスおよびＶ．パラヘモリチカス）、アエロモナス（例えば、アエロモナスハイドロフィラ）、プレジオモナス（例えば、プレジオモナスシゲロイデス）、カンピロバクター（例えば、カンピロバクタージェジュニ）、クロストリジウム（例えば、クロストリジウムディフィシル）、ヘリコバクター（例えば、ヘリコバクターピロリ）、バチルス（例えば、バチルスセレウス）、およびエルシニア（例えば、Ｙ．エンテロコリチカおよびＹ．シュードツベルクロシス）、ロタウイルスＡ、ノロウイルスＧＩ／ＧＩＩ、およびアデノウイルス４０／４１などのウイルス、ならびにクリプトスポリジウム属、赤痢アメーバ、およびランブル鞭毛虫などの寄生虫。例えば、いくつかの実施形態では、対象からのサンプル中のＧＩ病原体の存在は、ｘＴＡＧ（登録商標）胃腸病原体パネル（ＧＰＰ）アッセイ（Ｌｕｍｉｎｅｘ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ａｕｓｔｉｎ，ＴＸ，ＵＳＡ、ｌｕｍｉｎｅｘｃｏｒｐ．ｃｏｍ／ｃｌｉｎｉｃａｌ／ｉｎｆｅｃｔｉｏｕｓ－ｄｉｓｅａｓｅ／ｇａｓｔｒｏｉｎｔｅｓｔｉｎａｌ－ｐａｔｈｏｇｅｎ－ｐａｎｅｌ／も参照）を使用して検出される。ＧＰＰアッセイは、細菌（サルモネラ属、赤痢菌属、ビブリオコレラエ、イェルシニアエンテロコリチカ、カンピロバクター属、クロストリジウムディフィシル、大腸菌Ｏ１５７、志賀毒素生成性大腸菌および腸管毒素原性大腸菌）、ウイルス（ロタウイルスＡ、アデノウイルス４０／４１、およびノロウイルスＧＩ／ＧＩＩ）、ならびに寄生虫（クリプトスポリジウム属、赤痢アメーバ、およびランブル鞭毛虫）を含む、胃腸炎の原因となる最大１５の異なる病原体を検出する多重核酸試験である。
例えば、従来の培養方法では、異なる増殖培地および固体プレートを利用して特定の微生物の特定および半定量化が可能であるが、微生物の分類および／または特定は、Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ Ｐｒｏｆｉｌｅ Ｉｎｄｅｘ（ＡＰＩ（登録商標））ストリップを使用して実行され得る（ｂｉｏＭｅｒｉｅｕｘ，Ｍａｒｃｙ ｌ’Ｅｔｏｉｌｅ，Ｆｒａｎｃｅ、ｂｉｏｍｅｒｉｅｕｘ－ｕｓａ．ｃｏｍ／ｃｌｉｎｉｃａｌ／ａｐｉも参照）。これは、Ｖｉｔｅｋなどの自動生化学機器を使用して実現することもできる。使用され得る他の方法および技術には、ＭＡＬＤＩ－ＴＯＦ－ＭＳ（マトリックス支援レーザー脱離／イオン化飛行時間型質量分析）などの質量分析法が含まれ、これは、種および株固有のバイオマーカーを使用して、微生物を同定する。マイクロアレイ技術を使用して、１６ｓ ｒＲＮＡなどの核酸、微生物に特異的な毒素などの小さなペプチドもしくは分子、または炭水化物（例えば、多糖類）のプロファイルを評価することもできる。核酸プローブ技術がまた、微生物の定量化および特定のために蛍光顕微鏡法と組み合わせて使用され得る。ＧＩ病原体を特定するための他の方法には、ＰＣＲおよびＲＮＡまたはＤＮＡシーケンシングによる核酸増幅が含まれる。
例えば、サンガーシーケンシングまたは次世代シーケンシング（ＮＧＳ）を使用して、１６Ｓ－２３Ｓ ｒＲＮＡ領域または内部転写スペーサー領域（ＩＴＳ）を使用した迅速な微生物特定を実行することができ、あるいは全ゲノムシーケンシング（例えば、ショットガンシーケンシング）を実行することができる（例えば、参照により本明細書に組み込まれる、Ｄｅｕｒｅｎｂｅｒｇ ｅｔ ａｌ．（２０１７）Ｊ．Ｂｉｏｔｅｃｈ．２４３：１６－２４を参照）。微生物は、遺伝物質のセグメントまたはゲノム全体のいずれかを特定することによる、シーケンシングを通じて特定され得る。特に、リボソームＲＮＡ（ｒＲＮＡ）配列は、すべての細胞に存在するため、微生物の系統発生を決定するためのターゲットとして特定されている。原核生物のｒＲＮＡには、５Ｓ（約１２０ｎｔ）、１６Ｓ（約１．５ｋｂ）、および２３Ｓ（約２．９ｋｂ）の３つの主要なセグメントが含まれている。細菌の特定は、１６Ｓスモールサブユニット（ＳＳＵ）および２３Ｓラージサブユニット（ＬＳＵ）のシーケンスによって実現され得、これは、サンガーシーケンシングまたは次世代シーケンシングのいずれかを使用して実行され得る（参照により本明細書に組み込まれる、Ｓａｂａｔ ｅｔ ａｌ．（２０１７）Ｓｃｉ．Ｒｅｐ．，７（１），３４３４を参照）。これにより、これらのｒＲＮＡセグメントのシーケンシングに基づいて、およびｒＲＮＡデータベースプロジェクト（ＲＤＰ－ＩＩ）またはＳＩＬＶＡなどの既存のｒＲＮＡデータベースと比較して微生物を同定することができる（例えば、参照により本明細書に組み込まれる、Ｃｏｌｅ ｅｔ ａｌ．（２００３）．Ｎｕｃｌｅｉｃ Ａｃｉｄｓ Ｒｅｓ．，３１（１）：４４２－４４３、およびＰｒｕｅｓｓｅ ｅｔ ａｌ．（２００７）Ｎｕｃｌｅｉｃ Ａｃｉｄｓ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ３２（２１）：７１８８－９６を参照）。シーケンシングされた原核生物のＤＮＡまたはＲＮＡは、次に、ｋ－ｍｅｒまたはＢＬＡＳＴ（Ｄｅｕｒｅｎｂｅｒｇ ｅｔ ａｌ．（２０１７））などの事前に準備されたライブラリを使用して特定され得る。例えば、Ｎｅｘｔｅｒａ（登録商標）ＸＴ ＤＮＡ Ｌｉｂｒａｒｙ Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ Ｋｉｔ、ＭｉＳｅｑ（登録商標）ＳｙｓｔｅｍおよびＲｅａｇｅｎｔ Ｋｉｔｓ、１６Ｓ Ｍｅｔａｇｅｎｏｍｉｃｓ ｓｏｆｔｗａｒｅ（すべてＩｌｌｕｍｉｎａ（登録商標）社製）、ならびにＩｏｎ ＰＧＭ（商標）（ＴｈｅｒｍｏＦｉｓｃｈｅｒ）（参照により本明細書に組み込まれる、Ｒａｐｉｎ ｅｔ ａｌ．（２０１７）Ｃｕｒｒ．Ｐｒｏｔｏｃ．Ｍｏｕｓｅ Ｂｉｏｌ．７（２）：１００－２９も参照）を含む、サンプルの調製、シーケンシング、および微生物に由来するゲノム配列の分析のための様々なシステムおよび製品が、市販されている。
微生物の全ゲノムシーケンシングは、耐性および／または病原性と関連付けられる遺伝子として特に有利であり、抗生物質耐性、抗生物質感受性および微生物の病原性特性を特定し、予測するために使用され得る。微生物の耐性および／または病原性と関連付けられる遺伝子をコードする遺伝子に特異的なプローブ（例えば、オリゴヌクレオチド）を使用して、微生物を同定および特徴付けることができる。ＧＩ病原体を特定するための追加の方法には、競合的および非競合的イムノアッセイ、酵素イムノアッセイ（ＥＩＡ）、ラジオイムノアッセイ（ＲＩＡ）、抗原捕捉アッセイ、２抗体サンドイッチアッセイ、ウエスタンブロット分析、酵素結合免疫吸着アッセイ（ＥＬＩＳＡ）などが含まれる。顕微鏡検査を伴う染色技術も使用することができる（例えば、その各々が参照により本明細書に組み込まれる、Ｇａｒｃｉａ ｅｔ ａｌ．（２０１７）Ｃｌｉｎ Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌ Ｒｅｖ．３１（１）：ｐｉｉ：ｅ０００２５－１７、ＭｃＨａｒｄｙ ｅｔ ａｌ．（２０１４）Ｊ．ＣｌｉｎＭｉｃｒｏｂｉｏｌ．５２（３）：７１２－２０を参照）。追加の試験方法は、例えば、参照により本明細書に組み込まれる、Ｄｒａｎｃｏｕｒｔ ｅｔ ａｌ．（２０１６）Ｃｌｉｎｉｃａｌ Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌｏｇｙ Ｒｅｖｉｅｗｓ ２９（３）：４２９－４７に記載されている。
ＳＩＢＯ
いくつかの実施形態では、本明細書に記載の方法は、対象がＳＩＢＯを有するかどうかを決定するためのアッセイまたは試験を実行することを含む。いくつかの実施形態では、小腸または空腸吸引物は、対象から得られ（例えば、特別なゾンデを使用して、または小腸内視鏡検査を介して）、直接的に培養される。サンプリングは、挿管後、十二指腸、空腸、または回腸の内腔を含む腸管腔の内容物の掻き取り、生検、または吸引によって達成され得る。さらに、細胞、流体、糞便、または気体の性質の材料を含む腸管腔の内容物のいずれか、またはサンプリングが管腔壁自体のものであることが、サンプリングされ得る。細菌の異常増殖を検出するためのサンプルの分析は、顕微鏡検査、培養、および／または細胞数え上げ技術を含む従来の微生物学的技術によるものである。流体の約１×１０３ＣＦＵ／ｍＬよりも大きい、約１×１０４ＣＦＵ／ｍＬよりも大きい、または約１×１０５ＣＦＵ／ｍＬよりも大きい検出は、ＳＩＢＯを示すことができる。
いくつかの実施形態では、本明細書に記載の摂取可能なデバイスを対象に投与して、対象がＳＩＢＯを有するかどうかを決定することができる。例えば、本明細書に記載のデバイスを使用して、空腸液サンプルからの希釈液中の細菌増殖の存在を検出することができ、空腸液中の約１０５ＣＦＵ／ｍＬ以上の細菌濃度は、対象がＳＩＢＯを有することを示している。
小腸細菌異常増殖を検出する別の例示的な方法は、十二指腸、空腸、および／または回腸の壁の内視鏡的目視検査によるものである。
呼気水素試験は、患者のＳＩＢＯを検出する別の例示的な方法である（例えば、Ｐ．Ｋｅｒｌｉｎ ａｎｄ Ｌ．Ｗｏｎｇ，Ｇａｓｔｒｏｅｎｔｅｒｏｌ．９５（４）：９８２－８８（１９８８）、Ａ．Ｓｔｒｏｃｃｈｉ ｅｔ ａｌ．，Ｇａｓｔｒｏｅｎｔｅｒｏｌ．１０５（５）：１４０４－１４１０（１９９３）、Ｄ．ｄｅ Ｂｏｉｓｓｉｅｕ ｅｔ ａｌ．，（１９９６）、Ｐ．Ｊ．Ｌｅｗｉｎｄｏｎ ｅｔ ａｌ．，Ｊ．Ｐａｅｄａｔｒ．Ｃｈｉｌｄ Ｈｅａｌｔｈ ３４（１）：７９－８２（１９９８））。呼気水素（および呼気メタン）試験は、胃腸管で見られる多くの義務的または通性発酵細菌が、特定の状況下で宿主によって消費される基質から発酵生成物として検出可能な量の水素またはメタンガスを生成するという事実に基づいている。基質には、ラクツロース、キシロース、ラクトース、またはグルコースなどの糖が含まれる。小腸で生成された水素（またはメタン）は、その後、宿主の血流に入り、徐々に吐き出される。
呼気試験を実行するために、患者は、一晩絶食した後、ラクツロース、キシロース、ラクトース、またはグルコースなどの適している基質の制御された量を飲み込み、呼気サンプルは、２～４時間の間、頻繁な時間間隔（例えば、１０～１５分ごと）に採取される。サンプルは、ガスクロマトグラフィーまたは他の適している技術によって、単独でまたは組み合わせて分析される。ＳＩＢＯを有する患者の呼気水素のプロットは、典型的には、２重のピークを示しており、つまり、初期の水素ピークが小さく、その後に水素のピークが大きくなる。ピーク呼気水素が特定の試験プロトコルの水素の正常範囲を超えている場合、単一の水素ピークがまたＳＩＢＯの指標となる可能性がある。（Ｇ．Ｍａｓｔｒｏｐａｏｌｏ ａｎｄ Ｗ．Ｄ．Ｒｅｅｓ，Ｇｕｔ ２８（６）：７２１－２５（１９８７）を参照）。
人口の変動する部分は、ラクツロースの腸内発酵中にかなりの水素ガスを吐き出すことができず、これらの個体の腸内細菌叢は、代わりにより多くのメタンを生成する。（Ｇ．Ｃｏｒａｚｚａ ｅｔ ａｌ．，Ｄｉｇ．Ｄｉｓ．Ｓｃｉ．３８（１１）：２０１０－１６（１９９３）、Ｓ．Ｍ．Ｒｉｏｒｄａｎ ｅｔ ａｌ．，Ａｍ．Ｊ．Ｇａｓｔｒｏｅｎｔｒｏｌ．９１（９）；１７９５－１８０３（１９９６））。その結果、呼気水素の最初の否定的な結果の場合、または予防措置として、水素に加えて、各呼気サンプルのメタンおよび／または二酸化炭素含有量が任意選択的に測定されるか、あるいは代替基質が使用される。
いくつかの実施形態では、ＳＩＢＯの存在は、本開示による、前処理値と比較した、抗菌治療後の個々の対象のピーク水素呼気値の相対的な減少によって示される。
細菌の異常増殖を検出する別の例示的な方法は、胃腸内細菌によって代謝可能であるが、ラクツロース、キシロース、マンニトール、または尿素などのヒト宿主による消化は不十分である、同位体標識基質を投与した後、質量分析および／または放射線検出でのガスクロマトグラフィーによって、同位体標識二酸化炭素、メタン、または水素の呼気放出を測定するものである。（例えば、Ｇ．Ｒ．Ｓｗａｒｔ ａｎｄ Ｊ．Ｗ．ｖａｎ ｄｅｎ Ｂｅｒｇ，Ｓｃａｎｄ．Ｊ．Ｇａｓｔｒｏｅｎｔｅｒｏｌ．［Ｓｕｐｐｌ．］ ２２５：１３－１８（１９９８）、Ｓ．Ｆ．Ｄｅｌｌｅｒｔ ｅｔ ａｌ．，Ｊ．Ｐｅｄｉａｔｒ．Ｇａｓｔｒｏｅｎｔｅｒｏｌ．Ｎｕｔｒ．２５（２）：１５３－５８（１９９７）、Ｃ．Ｅ．Ｋｉｎｇ ａｎｄ Ｐ．Ｐ．Ｔｏｓｋｅｓ，Ｃｒｉｔ．Ｒｅｖ．Ｌａｂ．Ｓｃｉ．２１（３）：２６９－８１（１９８４））。消化が不十分な基質とは、吸収または酵素分解もしくはその異化作用に対するヒトの能力が相対的または絶対的に不足している基質のうちの１つである。
適している同位体標識は、１３Ｃまたは１４Ｃを含む。メタンまたは二酸化炭素を測定するために、適している同位体標識はまた、基質が、基質の構造内の代謝的に適している場所、例えば、腸内細菌叢による酵素的生分解により、ガス状生成物に同位体標識が隔離される場所に配置された同位体標識で合成される限り、２Ｈおよび３Ｈまたは１７Ｏおよび１８Ｏを含み得る。選択された同位体標識が、１４Ｃ、１３Ｈ、または１５Ｏなどの放射性同位体である場合、呼気サンプルは、適している放射線検出手段を備えたガスクロマトグラフィーによって分析され得る。（例えば、Ｃ．Ｓ．Ｃｈａｎｇ ｅｔ ａｌ．，Ｅｕｒ．Ｊ．Ｎｕｃｌ．Ｍｅｄ．２２（１０）：１１１８－２２（１９９５）、Ｃ．Ｅ．Ｋｉｎｇ ａｎｄ Ｐ．Ｐ．Ｔｏｓｋｅｓ，Ｇａｓｔｒｏｅｎｔｅｒｏｌ．９１（６）：１４４７－５１（１９８６）、Ａ．Ｓｃｈｎｅｉｄｅｒ ｅｔ ａｌ．，３２（２）：８６－９１（１９８５））。
いくつかの実施形態では、ＳＩＢＯは、ＳＩＢＯを示唆する症状（例えば、膨満、下痢、鼓腸、便の頻度の増加または減少、腹痛、便秘、体重減少、発熱、腹部の圧痛、吐き気、胃のうっ血、脂肪便、およびそれらの任意の組み合わせ）の提示によって診断される。いくつかの実施形態では、ＳＩＢＯは、本明細書に記載されている他の診断方法のうちのいずれかと組み合わせて、ＳＩＢＯを示唆する症状（例えば、小腸液サンプルおよび／または小腸液サンプルで検出された細菌のタイプで約１ｘ１０３ＣＦＵ／ｍＬを超える）の提示によって診断される。
いくつかの実施形態では、ＳＩＢＯを有すると診断された患者は、その診断に基づいて、エルタペネム、メロペネム、セフトリアキソン、およびピペラシリン－タゾバクタムのうちの１つを投与される。
マイクロバイオームの特徴付け
一態様では、本明細書で提供されるのは、対象のＧＩマイクロバイオームを特徴付ける方法である。上記で議論したように、ＧＩ管には、細菌、ウイルス、原生動物、および他の寄生虫を含む何百もの微生物種が含まれている。腸内細菌の大部分は、バクテロイデス門およびフィルミクテス門の２つの門に属しており、他の門は、プロテオバクテリア、放線菌、シネルギステス門、フソバクテリア門を含む。健康なマイクロバイオータは、有害な病原体によるコロニー形成への耐性、難消化性炭水化物の代謝、ビタミン生成、および宿主免疫応答の調節を含む、多くの利点を提供する（Ｂｒｏｗｎｅ ｅｔ ａｌ．（２０１７）Ｎａｔ．Ｒｅｖ．Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌ．１５（９）：５３１－４３）。腸内毒素症とも呼ばれる腸内細菌叢の破壊は、ＧＩ管障害、ならびに代謝障害、および脳機能障害を引き起こす可能性がある（参照により本明細書に組み込まれる、Ｌｉｎ ａｎｄ Ｚｈａｎｇ（２０１７）ＢＭＣ Ｉｍｍｕｎｏｌ．１８：２を参照）。したがって、腸内細菌叢の監視および特徴付けは、ＧＩＤに関連する診断／治療ツールの武器庫における重要なツールである。
本明細書に記載の方法のうちのいずれかのいくつかの実施形態では、本明細書に記載の摂取可能なデバイスを対象に投与して、ＧＩ微生物叢を特定し、特徴付けし、および／または分析する。以下で詳細に説明するように、本明細書に記載の摂取可能なデバイスを使用して、対象のＧＩ管からサンプルを収集することができる。摂取可能なデバイスが対象から排出されると、デバイスが収集され得、収集部位に存在する微生物を特徴付けるために、その中のサンプルがさらに処理され得る。対象のＧＩ管に沿った様々な部位からサンプルを収集することにより、胃腸管の任意の場所に存在する微生物叢をマッピングすることができる。例えば、対象のマイクロバイオームを分析するために、十二指腸、空腸、回腸、上行結腸、横行結腸、または下行結腸のうちの１つ以上からのサンプルを収集することができる。ＧＩ管に存在する微生物の特定の種および株の場所は、本明細書に記載されるように確認され得、これらの微生物の一般的な場所のマップを発生させることができる。
細菌、古細菌、ウイルス、原生動物、寄生虫、およびプリオンを含むがこれらに限定されない、本明細書に記載の方法を使用して、任意の微生物を同定し、および特徴付けることができる。いくつかの実施形態では、片利共生細菌が、特定され、および特徴付けられる。いくつかの実施形態では、病原性細菌が、特定され、および特徴付けられる。特定され、および特徴付けられ得る例示的な細菌属には、Ａｃｅｔａｎａｅｒｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ、Ａｃｅｔｉｖｉｂｒｉｏ、Ａｃｔｉｎｏｂａｃｉｌｌｕｓ、Ａｃｔｉｎｏｍｙｃｅｓ、Ａｅｒｏｍｏｎａｓ、Ａｇｇｒｅｇａｔｉｂａｃｔｅｒ、Ａｌｉｃｙｃｌｏｂａｃｉｌｌｕｓ、Ａｌｋａｌｉｐｈｉｌｕｓ、Ａｌｓｔｉｐｅｓ、Ａｎａｅｒｏｐｈａｇａ、Ａｎａｅｒｏｆｕｓｔｉｓ、Ａｎａｅｒｏｓｐｏｒｏｂａｃｔｅｒ、Ａｎａｅｒｏｓｔｉｐｅｓ、Ａｎａｅｒｏｔｒｕｎｃｕｓ、Ａｎｏｘｙｂａｃｉｌｌｕｓ、Ａｔｏｐｏｂｉｕｍ、Ｂａｃｉｌｌｕｓ、Ｂａｃｔｅｒｏｉｄｅｓ、Ｂｌａｕｔｉａ、Ｂｒａｃｈｙｓｐｉｒａ、Ｂｒｅｖｉｂａｃｉｌｌｕｓ、Ｂｒｙａｎｔｅｌｌａ、Ｂｕｌｌｅｉｄｉａ、Ｂｕｔｙｒｉｃｉｃｏｃｃｕｓ、Ｂｕｔｙｒｉｖｉｂｒｉｏ、Ｃａｍｐｙｌｏｂａｃｔｅｒ、Ｃａｐｎｏｃｙｔｏｐｈａｇａ、Ｃａｔｅｎｉｂａｃｔｅｒｉｕｍ、Ｃａｔｏｎｅｌｌａ、Ｃｈｌａｍｙｄｉａｌｅｓ、Ｃｉｔｒｏｂａｃｔｅｒ、Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉａｌｅｓ、Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ、Ｃｏｌｌｉｎｓｅｌｌａ、Ｃｏｒｙｎｅｂａｃｔｅｒｉｕｍ、Ｃｏｐｒｏｂａｃｉｌｌｕｓ、Ｃｏｐｒｏｃｏｃｃｕｓ、Ｃｏｘｉｅｌｌａ、Ｄｅｆｅｒｒｉｂａｃｔｅｒｅｓ、Ｄｅｓｕｌｆｉｔｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ、Ｄｅｓｕｌｆｏｔｏｍａｃｕｌｕｍ、Ｄｉａｌｉｓｔｅｒ、Ｄｏｒｅａ、Ｅｇｇｅｒｔｈｅｌｌａ、Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ、Ｅｎｔｅｒｏｂａｃｔｅｒ、Ｅｎｔｅｒｏｃｏｃｃｕｓ、Ｅｒｙｓｉｐｅｌｏｔｈｒｉｘ、Ｅｒｙｓｉｐｅｌｏｔｒｉｃｈａｃｅａｅ、Ｅｔｈａｎｏｌｉｇｅｎｅｎｓ、Ｅｕｂａｃｔｅｒｉｕｍ、Ｆａｅｃａｌｉｂａｃｔｅｒｉｕｍ、Ｆｉｌｉｆａｃｔｏｒ、Ｆｌａｖｏｎｉｆｒａｃｔｏｒ、Ｆｌｅｘｉｓｔｉｐｅｓ、Ｆｕｌｖｉｍｏｎａｓ、Ｆｕｓｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ、Ｇｅｍｅｌｌａ、Ｇｅｍｍｉｇｅｒ、Ｇｅｏｂａｃｉｌｌｕｓ、Ｇｌｏｅｏｂａｃｔｅｒ、Ｇｒａｎｕｌｉｃａｔｅｌｌａ、Ｈａｅｍｏｐｈｉｌｕｓ、Ｈｅｌｉｃｏｂａｃｔｅｒ、Ｈｏｌｄｅｍａｎｉａ、Ｈｙｄｒｏｇｅｎｏａｎａｅｒｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ、Ｋｉｎｇｅｌｌａ、Ｋｌｅｂｓｉｅｌｌａ、Ｋｏｃｕｒｉａ、Ｌａｃｈｎｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ、Ｌａｃｈｎｏｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ、Ｌａｃｈｎｏｓｐｉｒａ、Ｌａｃｔｏｂａｃｉｌｌｕｓ、Ｌａｃｔｏｎｉｆａｃｔｏｒ、Ｌｅｐｔｏｓｐｉｒａ、Ｌｅｐｔｏｔｒｉｃｈｉａ、Ｌｕｔｉｓｐｏｒａ、Ｌｙｓｉｎｉｂａｃｉｌｌｕｓ、Ｍｅｇａｓｐｈａｅｒａ、Ｍｏｌｌｉｃｕｔｅｓ、Ｍｏｏｒｅｌｌａ、Ｍｏｒｙｅｌｌａ、Ｎｅｉｓｓｅｒｉａ、Ｎｏｃａｒｄｉａ、Ｏｒｉｂａｃｔｅｒｉｕｍ、Ｏｓｃｉｌｌｉｂａｃｔｅｒ、Ｏｓｃｉｌｌｏｓｐｉｒａ、Ｐａｅｎｉｂａｃｉｌｌｕｓ、Ｐａｌｕｄｉｂａｃｔｅｒ、Ｐａｐｉｌｌｉｂａｃｔｅｒ、Ｐａｒａｂａｃｔｅｒｏｉｄｅｓ、Ｐａｒａｓｃａｒｄｏｖｉａ、Ｐｅｐｔｏｓｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓ、Ｐｌｅｓｉｏｍｏｎａｓ、Ｐｏｒｐｈｙｒｏｍｏｎａｓ、Ｐｒｅｖｏｔｅｌｌａ、Ｐｒｏｔｅｕｓ、Ｐｓｅｕｄｏｆｌａｖｏｎｉｆｒａｃｔｏｒ、Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ、Ｒａｌｓｔｏｎｉａ、Ｒｏｂｉｎｓｏｎｉｅｌｌａ、Ｒｏｓｅｂｕｒｉａ、Ｒｏｔｈｉａ、Ｒｕｍｉｎｏｃｏｃｃａｃｅａｅ、Ｒｕｍｉｎｏｃｏｃｃｕｓ、Ｓａｃｃｈａｒｏｍｏｎｏｓｐｏｒａ、Ｓａｒｃｉｎａ、Ｓａｌｍｏｎｅｌｌａ、Ｓｅｌｅｎｏｍｏｎａｓ、Ｓｐｏｒｏｂａｃｔｅｒ、Ｓｔａｐｈｙｌｏｃｏｃｃｕｓ、Ｓｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓ、Ｓｏｌｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ、Ｓｈｉｇｅｌｌａ、Ｓｐｏｒｏｂａｃｔｅｒ、Ｓｐｏｒｏｌａｃｔｏｂａｃｉｌｌｕｓ、Ｓｔｒｅｐｔｏｍｙｃｅｓ、Ｓｕｂｄｏｌｉｇｒａｎｕｌｕｍ、Ｓｕｔｔｅｒｅｌｌａ、Ｓｔａｐｈｙｌｏｃｏｃｃｕｓ、Ｓｙｎｔｒｏｐｈｏｃｏｃｃｕｓ、Ｔａｎｅｒｅｌｌａ、Ｔｈｅｒｍｏａｎａｅｒｏｂａｃｔｅｒ、Ｔｈｅｒｍｏｂｉｆｉｄａ、Ｔｒｅｐｏｎｅｍａ、Ｔｕｒｉｃｉｂａｃｔｅｒ、Ｖｉｂｒｉｏ、Ｖｅｉｌｌｏｎｅｌｌａ、およびＹｅｒｓｉｎｉａが含まれる。
本明細書に記載の摂取可能なデバイスは、以下に詳細に提供されるように、対象のＧＩ管から収集された微生物を（エクスビボでサンプルを処理する必要なく）直接的に特徴付けることができる。さらに、本明細書に記載の摂取可能なデバイスを使用して、対象のＧＩ管からサンプルを収集し、次に、サンプル中の微生物の特定、定量、および特徴付けを確認するために、それをエクスビボで処理することができる。いくつかの実施形態では、この分析は、サンプルから得られた生細胞（例えば、増殖細胞または非増殖細胞）を使用して実行される。いくつかの実施形態では、この分析は、サンプルから得られた死細胞を使用して実行される。例えば、デバイスから収集されたサンプルは、暗視野顕微鏡（染色あり、および染色なし）を使用した直接的観察、電子顕微鏡、自己蛍光による微小コロニー検出、蛍光ｉｎ ｓｉｔｕハイブリダイゼーション（ＦＩＳＨ）、フローサイトメトリー、ｐＨベースの反応、酵素プロファイリング、炭素源利用などの差動システム反応性アッセイ、および炭水化物の利用、あらかじめ形成された酵素、有機製品の分析、および細胞脂肪酸、１６ＳリボソームＲＮＡシーケンシング、２３ＳリボソームＲＮＡシーケンシング、１８ＳリボソームＲＮＡシーケンシング、内部転写スペーサー（ＩＴＳ）領域シーケンシング、ｒｐｏＢ遺伝子シーケンシング、血清学的試験、ＰＣＲ、リアルタイムＰＣＲ、ならびにマトリックス支援レーザー脱離イオン化飛行時間型（ＭＡＬＤＩ－ＴＯＦ）（例えば、参照により本明細書に組み込まれる、Ｌａｇｉｅｒ ｅｔ ａｌ．（２０１５）Ｃｌｉｎ．Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌ．Ｒｅｖ．２８（１）：２３７－６４を参照）を含む、これらの目的のために当技術分野で知られている方法を使用して分析され得る。さらに、微生物副産物（例えば、代謝物）、毒素、および抗原を検出するアッセイを使用して、対象のＧＩ管から収集された微生物の特定を決定することができる（例えば、ＥＬＩＳＡアッセイ、およびフローサイトメトリーアッセイ）。
例えば、本明細書に記載の摂取可能なデバイスを使用して得られたサンプルは、サンプル中に存在する微生物のさらなる増殖および特定のために液体または固体の培養培地に接種するために使用され得る。例えば、細菌を特定するために、次の培地：血液寒天培地（ＢＡＰ）、ヘクトエン腸溶性寒天培地、マッコンキー（ＭＡＣ）寒天培地、コリスチン－ナリジックス酸（ＣＮＡ）、カンジダＩＤ寒天培地、およびＭＣＡビフィズス菌寒天培地、のうちのいずれか１つを保持するプレートに、手動で（例えば、滅菌ループまたは針を使用して）、または自動ストリーカー器具によってサンプルを接種することができる。次に、評価の前に、プレートを数時間（例えば、８～９６時間以上）インキュベートする（例えば、３０～３７℃で）。いくつかのプレート（例えば、ビフィズス菌寒天プレートは、より長くインキュベートすることができる（例えば、少なくともまたは約７２時間、３５℃で）。カンジダＩＤ寒天プレートは、３５℃で少なくともまたは約７２時間インキュベートすることができる。インキュベーション後、プレートは、様々な方法で評価され得る。例えば、形態の変化を評価することができる。ＣＮＡプレートは、アルファ溶血（緑）、ガンマ溶血（溶血なし）、および／またはベータ溶血（コロニーのすぐ周囲の寒天の除去）について評価され得る。Ｌａｃｔｏｂａｃｉｌｌｕｓ、Ｓｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓ、およびＳｔａｐｈｙｌｏｃｏｃｃｕｓは、ＣＮＡプレートから回収される可能性のある分離株のいくつかである。ＨＥ寒天プレートは、乳糖（黄色）および非乳糖発酵槽、硫化水素生成物（黒色色素）、および明瞭なムコイドコロニーの存在を検査され得る。これらのプレートは、硫化水素を生成するサルモネラ菌と、乳糖を発酵せずに透明なコロニーとして現れる赤痢菌を分離するのに役立つ。マッコンキー寒天培地は、グラム陰性菌を特定するために使用され得る。ほとんどすべての腸内桿菌が、この培地で増殖することになる。乳糖発酵コロニー（ピンク）、非乳糖発酵コロニー（灰色または無色）、およびムコイドコロニーがまた、これらのプレート上で成長する可能性がある。ヒトＧＩ微生物叢を培養するための追加の培地および条件は、参照により本明細書に組み込まれる、Ｌａｇｉｅｒ ｅｔ ａｌ．（２０１５）Ｃｌｉｎ．Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌ．Ｒｅｖ．２８（１）：２３７－６４の表３に記載されている）。
いくつかの実施形態では、摂取可能なデバイスから得られたサンプルは、分離株の種、株、および抗生物質感受性を特徴付けるために、さらなる分析に供される。使用される分析方法に応じて、分析用の個々の微生物分離株を得るために、培養ステップが必要となる可能性があることは当業者によって容易に理解されるであろう。例えば、ＭＡＬＤＩ－ＴＯＦ分析は、微生物を同定するための迅速で低コストの方法である。微生物の特定には、Ａｎｄｒｏｍａｓデータベース（Ａｎｄｒｏｍａｓ ＳＡＳ，Ｐａｒｉｓ，Ｆｒａｎｃｅ）、Ｖｉｔｅｋ－ＭＳプラットフォーム（ｂｉｏＭｅｒｉｅｕｘ，Ｍａｒｃｙ ｌ’Ｅｔｏｉｌｅ，Ｆｒａｎｃｅ）、およびＢｒｕｋｅｒ Ｂｉｏｔｙｐｅｒ（Ｂｒｕｋｅｒ Ｄａｌｔｏｎｉｃｓ，Ｈｅｉｄｅｌｂｅｒｇ，Ｇｅｒｍａｎｙ；ａｎｄ Ｂｅｃｔｏｎ Ｄｉｃｋｉｎｓｏｎ，Ｆｒａｎｋｌｉｎ Ｌａｋｅｓ，ＮＪ，ＵＳＡ）（例えば、Ｃｌａｒｋ ｅｔ ａｌ．（２０１３）Ｃｌｉｎ．Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌ．Ｒｅｖ．２６：５４７－６０３を参照）の３つのシステムを利用することができる。いくつかの実施形態では、摂取可能なデバイスから得られたサンプルまたはサンプルから得られた分離物は、ポリメラーゼ連鎖反応／エレクトロスプレーイオン化質量分析（ＰＣＲ／ＥＳＩ－ＭＳ）の組み合わせを使用して分析され、ＩＲＩＤＩＣＡシステム（Ａｂｂｏｔ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ，Ｄｅｓ Ｐｌａｉｎｅｓ，ＩＬ，ＵＳＡ）などのサンプル中の微生物を同定することができる。いくつかの実施形態では、摂取可能なデバイスから得られたサンプルまたはサンプルから得られた分離株は、酵素活性の検出に基づいて細菌（例えば、ＡＰＩ（登録商標）ストリップ（ｂｉｏＭｅｒｉｅｕｘ，Ｍａｒｃｙ ｌ’Ｅｔｏｉｌｅ，Ｆｒａｎｃｅ）を使用して特徴付けされ、これにより、Ｓｔａｐｈｙｌｏｃｏｃｃｉ、Ｅｎｔｅｒｏｃｏｃｃｉ、Ｓｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｉ、Ｅｎｔｅｒｏｂａｃｔｅｒｉａｃｅａｅ、ｎｏｎ－ｆｅｒｍｅｎｔｉｎｇ ｂａｃｔｅｒｉａ、およびｙｅａｓｔ）を特定することができる。
硫黄代謝菌
いくつかの実施形態では、本明細書に記載のデバイスおよび方法を使用して、（例えば、インビボまたはエクスビボで）対象のＧＩ管内の硫黄代謝微生物、または硫酸化代謝物（例えば、胆汁酸、ポリフェノールおよび生体アミン）の存在量を特定し、特徴付けし、および／または定量化する。例えば、活動性疾患のＩＢＤ患者のマイクロバイオームは、エシェリキア、赤痢菌、およびフソバクテリウムなどの硫黄代謝に関与する微生物分類群に富んでいる場合があり、デスルフォビブリオおよびカンピロバクターなどの硫酸塩還元細菌の割合が高い場合がある。
ムチン分解菌
いくつかの実施形態では、本明細書に記載のデバイスおよび方法を使用して、（例えば、インビボまたはエクスビボで）対象のＧＩ管内のムチン分解微生物、またはムチンまたはムチン代謝物の存在量を特定し、特徴付けし、および／または定量化する。例えば、潰瘍性大腸炎およびクローン病患者のマイクロバイオームは、Ｒ．トルクおよびＲ．グナバスに富む可能性があり、一方で、Ａ．ムシニフィラは、潰瘍性大腸炎およびクローン病患者において減少する可能性がある。
メタン生成古細菌
いくつかの実施形態では、本明細書に記載のデバイスおよび方法を使用して、（例えば、インビボまたはエクスビボで）対象のＧＩ管内のメタン生成微生物を同定し、特徴付けし、および／または定量化することができる。古細菌は、確認された、天然に存在する唯一のメタンの生物学的供給源である。メタン生成古細菌は、水素を酸化してメタンを生成する。Ｍｅｔｈａｎｏｂｒｅｖｉｂａｃｔｅｒ ｓｍｉｔｈｉｉは、人間の腸内の主要なメタン生成菌であるが、Ｍｅｔｈａｎｏｓｐｈａｅｒａ ｓｔａｄｔｍａｎａｅおよびＭｅｔｈａｎｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ ｒｕｍｉｎａｔｕｍなどの他のメタン生成古細菌も存在する可能性がある。ＩＢＳ－Ｃと高呼吸メタンレベルとの間の関連が報告されており、実験的証拠は、メタンが腸の通過および収縮性を遅らせる可能性があることを示唆している（Ｔｒｉａｎｔａｆｙｌｌｏｕ ｅｔ ａｌ．（２０１４）Ｊ．Ｎｅｕｒｏｇａｓｔｒｏｅｎｔｅｒｏｌ．Ｍｏｔｉｌ．２０：３１－４０、およびＧｏｅｔｔｌｉｅｂ ｅｔ ａｌ．（２０１６）Ａｌｉｍｅｎｔ．Ｐｈａｒｍａｃｏｌ．Ｔｈｅｒ．４３（２）：１９７－２１２）。さらに、ＳＩＢＯの抗生物質治療に反応した対象では、メタン生成の減少（ラクツロース呼気試験でメタンを使用して評価された）間の相関が観察された（Ｇａｔｔａ ａｎｄ Ｓｃａｒｐｉｇｎａｔｏ（２０１７）Ａｌｉｍｅｎｔ．Ｐｈａｒｍａｃｏｌ．Ｔｈｅｒ．４５（５）：６０４－１６）。したがって、メタン生成古細菌は、ＩＢＳおよびＳＩＢＯを含む多くの胃腸疾患で重要な役割を果たす可能性がある。
いくつかの実施形態では、本明細書に記載の方法は、対象のＧＩ管から得られたサンプル中に存在する古細菌細胞（例えば、メタン生成古細菌細胞）の存在を検出すること、および／またはその量を定量化することを含む。本明細書に記載の対象のＧＩ管から得られたサンプル中の細菌の存在および／またはその量を検出するためのアッセイはまた、例えば、補酵素Ｆ－４２０によって放出される蛍光を（例えば、直接的または間接的に）検出する以下に記載のアッセイを含む、サンプル中の古細菌細胞を検出および／または定量化するために使用され得る。
いくつかの実施形態では、本明細書に記載の方法は、本明細書に記載の摂取可能なデバイスを使用して対象のＧＩ管内のメタンの濃度を決定することを含む。例えば、メタンの濃度は、対象のＧＩ管の特定の領域（例えば、十二指腸、空腸、回腸、上行結腸、横行結腸、または下行結腸のうちの１つ以上）で検出され得る。いくつかの実施形態では、本明細書に記載の方法は、呼気試験を使用して決定されるようにＧＩ管内のメタンのレベルが上昇している対象を特定することと、本明細書に記載の摂取可能なデバイスを使用して、対象のＧＩ管中のメタンの濃度をさらに決定することと、を含む。いくつかの実施形態では、対象は、胃腸障害（例えば、ＳＩＢＯおよびＩＢＳ）を発症したか、またはそれを発症するリスクがある。
いくつかの実施形態では、本明細書に記載の方法は、摂取可能なデバイス内の抵抗性金属酸化物ガスセンサー／混合金属酸化物ガスセンサー、電気化学ガスセンサー、光学／ＩＲガスセンサー、導電性ポリマー／複合ポリマーの抵抗性／容量性ガスセンサー、石英結晶マイクロバランスガスセンサー、カーボンナノチューブ、およびペリスター／熱量ガスセンサーを使用して、生体サンプルからメタンなどの揮発性有機化合物（ＶＯＣ）および他のガスを検出するための方法を含む。摂取可能なガスセンサーの実施例は、その各々の内容全体が参照により本明細書に明示的に組み込まれている、２０１３年１０月３１日に公開された米国特許公開第ＵＳ２０１３／０２８９３６８号、２０１７年１０月５日に公開された米国特許公開第ＵＳ２０１７／０２８４９５６号、および２０１６年１２月１５日に公開されたＰＣＴ特許公開第ＷＯ２０１６／１９７１８１号に記載されている。センサーを使用して胃腸管で検出され得るガスの実施例には、酸素、水素、窒素、メタン、および二酸化炭素が含まれるが、これらに限定されない。
いくつかの実施形態では、本明細書に記載の方法は、本明細書に記載の摂取可能なデバイスを使用して、対象のＧＩ管の１つ以上の領域のスペクトルデータを発生させることを含む。例えば、スペクトルデータは、対象のＧＩ管の特定の領域（例えば、十二指腸、空腸、回腸、上行結腸、横行結腸、または下行結腸のうちの１つ以上）について発生され得る。
いくつかの実施形態では、以下の条件のうちの１つ以上は、本明細書に記載の摂取可能なデバイスを使用して、対象のＧＩ管の１つ以上の領域について決定され得る：ｐＨ、胃腸運動、温度、心拍数、および呼吸数。
いくつかの実施形態では、本明細書に記載の方法およびデバイスは、対象の微生物プロファイルを発生させるために使用される。微生物プロファイルは、対象のＧＩ管に存在する微生物（例えば、片利共生細菌または病原性細菌）のアイデンティティ、場所、存在量、抗生物質耐性、抗生物質感受性などの情報を含むことができる。微生物プロファイルは、本明細書に記載の任意の分析物、ｐＨ、温度、胃腸運動などに関連する情報を含むことができる。
いくつかの実施形態では、微生物プロファイルは、ＧＩＤ（例えば、ＦＢＳまたはＳＩＢＯ）を有する対象について発生し得る。いくつかの実施形態では、微生物プロファイルは、治療薬（例えば、抗生物質）による治療の前および後の対象について発生し得る。対象の微生物プロファイルを使用して、治療（例えば、感染症に対する抗生物質治療、例えば、参照により本明細書に組み込まれる、Ｋｈａｎｎａ ｅｔ ａｌ．（２０１６）Ａｌｉｍｅｎｔ．Ｐｈａｒｍａｃｏｌ．Ｔｈｅｒ．４４（７）：７１５－２７を参照）に対する対象の反応を予測することができる。
いくつかの実施形態では、摂取可能な基準の消費の前および後に、対象について微生物プロファイルを発生させ得る。摂取可能な基準は、異なる時点での同じ個人からの、ならびに異なる個人（例えば、異なる遺伝的プロファイルを有する）からの微生物プロファイルの比較を可能にする。摂取可能な基準を使用して、特定の食品または主要栄養素が対象のマイクロバイオームの微生物組成にどのように影響するかを確認することができる。いくつかの実施形態では、微生物プロファイルは、健康な対象に対して発生し得る。いくつかの実施形態では、微生物プロファイルは、栄養不良の対象に対して発生し得る。
いくつかの実施形態では、微生物プロファイルは、医療食品の消費の前および後に対象に対して発生して、対象のための「栄養プロファイル」を作り出すことができる。「医療食品」という用語は、医師の監督下で消費または投与されるように処方され、かつ特有の栄養要件が確立されている疾患または状態の特定の食事管理を目的とする食品を指す。いくつかの実施形態では、本明細書に記載の摂取可能なデバイスは、医療食品の摂取の前および／または後に対象に投与され得、摂取可能なデバイスを使用して対象のＧＩ管から得られたサンプルは、対象のＧＩ管に存在する１つ以上の微量栄養素、多量栄養素、酵素、アミノ酸、脂肪、炭水化物、ビタミン（例えば、葉酸、ビタミンＢ６、ビタミンＢ１２、ビオチン、チアミン、リボフラビン、ナイアシン、ビタミンＢ５、ビタミンＡ、ビタミンＣ、ビタミンＤ、およびビタミンＥ）、ミネラル（例えば、カルシウム、クロム、塩化物、銅、ヨウ化物、フッ化物、マグネシウム、マンガン、モリブデン、カリウム、リン、セレン、ナトリウム、および亜鉛）のレベルを決定するために分析され得る。いくつかの実施形態では、本明細書に記載の摂取可能なデバイスは、医療食品の摂取の前および／または後に対象に投与され得、摂取可能なデバイスを使用して対象のＧＩ管から得られたサンプルは、医療食品を摂取する前および／または後に対象の消化管に存在するマイクロバイオームを特徴付けるために分析され得る。
抗菌薬感受性試験
いくつかの実施形態では、上記の培養物から得られた個々の細菌分離株は、特定の抗菌剤に対するそれらの耐性および／または感受性を決定するために、抗菌薬感受性試験に供される。この情報は、例えば、特定の病原体によるＧＩ感染症の治療、対象のＧＩ管内の特定の細菌株／種の量の減少／増加、および／または対象のＳＩＢＯの治療に適切な抗生物質治療を決定するために使用され得る。したがって、目的の細菌分離株について抗菌プロファイルが得られたら、必要に応じて、適切な抗菌剤を対象に投与することができる。
感受性試験は、後天的な抗菌薬耐性機構を持つ個々の分離株を検出するのに特に役立つ。多くの感受性試験方法が、当技術分野で知られており、本明細書に記載されるように使用され得る（例えば、前述の各々の内容全体が参照により本明細書に組み込まれる、Ｊｏｒｇｅｎｓｅｎ ａｎｄ Ｆｅｒｒａｒｏ（２００９）Ｃｌｉｎｉｃａｌ Ｉｎｆｅｃｔｉｏｕｓ Ｄｉｓｅａｓｅｓ ４９：１７４９－１７５５、およびＭａｕｒｅｒ ｅｔ ａｌ．（２０１７）Ｉｎｆｅｃｔｉｏｕｓ Ｄｉｓｅａｓｅ Ｒｅｐｏｒｔｓ ９：６８３９を参照）。例えば、抗菌薬感受性は、ブロスまたは寒天希釈試験などの従来の培養ベースの方法を使用して決定され得る。これらの希釈試験では、目的の細菌分離株を抗菌剤の段階希釈を含む様々な培地に接種し、適切な条件下（例えば、３７℃で一晩）でインキュベートして増殖を起こさせる。インキュベーション期間の後、培地を調べて、細菌の増殖を決定する。成長を妨げる抗生物質の最低濃度は、最小発育阻止濃度（ＭＩＣ）を表す。ブロス希釈試験は、小型化および機械化が可能であり、それにより、再現性およびハイスループットが可能になる。
抗菌勾配法がまた、使用され得る。抗菌勾配法は、感受性を決定するために寒天培地での抗菌濃度勾配の作成に依存している。Ｅｔｅｓｔ（登録商標）（ｂｉｏＭｅｒｉｅｕｘ，Ｍａｒｃｙ ｌ’Ｅｔｏｉｌｅ，Ｆｒａｎｃｅ）は、乾燥した抗菌剤濃度勾配を下側に含浸させた薄いプラスチックストリップを採用する試験の商用バージョンであり、抗菌剤の濃度スケールのマーキングを含む。ストリップは、目的の細菌分離株を接種された寒天プレート上に放射状に置かれる。適切な条件下（例えば、３７℃で一晩）でインキュベートした後、増殖が起こる。抗生物質が細菌分離株の増殖を阻害する場合、細菌の増殖が検出されない楕円形の増殖阻害領域が、形成される。ＭＩＣは、楕円形の成長阻害領域の下部に対応するストリップ上に示される濃度として決定される。
別のタイプの感受性試験は、しばしばカービーバウアー試験と呼ばれるディスク拡散試験である。これは、ゲルプレート（例えば、１５０ｍｍミューラーヒントン寒天プレート）に接種することと、一定濃度の抗菌剤を含浸させた１つ以上のディスクをその上に置くことと、を含む標準化された試験である。インキュベーション後（例えば、３５℃で１８～２４時間）、ディスク（存在する場合）の周りの阻害ゾーンの直径は、各ディスクに含浸された特定の抗菌剤に対する接種された微生物の感受性を決定する。この方法の結果は、阻害ゾーンの直径を臨床検査標準に関する全国委員会によって公開された情報と比較することによって分析され得る。
Ｐｈｏｅｎｉｘ１００（ＢＤ Ｂｉｏｓｃｉｅｎｃｅｓ）およびＶｉｔｅｋ（登録商標）２（ＢｉｏＭｅｒｉｅｕｘ）などの抗菌薬感受性試験用の市販の機器は、自動化を可能にし、実践時間およびインキュベーション時間を短縮し、かつ本明細書に記載の方法で使用され得る。その両方の機器は、細菌の特定および増殖速度の推定のための比色または蛍光インジケーターで動作する。
いくつかの実施形態では、対象（例えば、ＧＩＤまたはＧＩＤ症状を有する対象）のＧＩ管から収集されたサンプルから得られた個々の微生物分離株（例えば、細菌、古細菌、原生動物、および寄生虫）を分析して、それらの耐性および／または特定の抗菌剤（例えば、本明細書に記載の抗生物質）に対する感受性を決定する。この分析は、微生物分離株に対して治療するための効果的な抗菌治療レジメンを決定するために使用され得る。例えば、微生物分離株が病原体である場合、対象に適している抗菌治療を特定することができる。
いくつかの実施形態では、抗菌剤に対する対象のＧＩ管内の微生物の感受性および／または耐性は、本明細書に記載の摂取可能なデバイスを使用してＧＩ管からサンプルを収集することによって決定され得る。摂取可能なデバイスは、１つ以上の抗菌剤を含む１つ以上のサンプリングチャンバを含み得る。サンプルは、一定期間（例えば、約１時間、約３時間、約６時間、約１２時間、約１８時間、約２４時間、約３６時間、約４８時間、約７２時間以上）後にデバイスから回収され、サンプル中の微生物（複数可）の生存率を定量化および／または決定するために分析され得る。生存率の低下（例えば、サンプルから回収された死んだ微生物を分析することによって決定される）は、微生物がサンプリングチャンバ内にあった抗菌剤（複数可）の影響を受けやすいことを示している。生存率は、微生物（複数可）がサンプリングチャンバ内にあった抗菌剤に対して耐性があることを示している。微生物の生存率は、様々な方法で決定され得、生存可能な生物（生体染色）および死んだ生物（致命的な染色）の両方を強調する方法を含むことができる。生存率を評価するための汚れは、当技術分野で知られており、エチジウムまたはプロピジウム色素、ヨウ化ヘキシジウム、ＳＹＴＯ核酸染色剤、７－アミノアクチノマイシンＤ、ＳＹＴＯＸグリーン／オレンジ／ブルー核酸染色剤などを含む（例えば、参照により本明細書に組み込まれる、Ｌｌｏｙｄ ａｎｄ Ｈａｙｅｓ（１９９５）ＦＥＭＳ Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌｏｇｙ Ｌｅｔｔｅｒｓ １３３：１－７を参照）。サンプルから回収された生存可能および死んだ微生物は、本明細書に記載の方法を使用して同定され得る。
ベータラクタム抗生物質、アミノグリコシド、アンサ型抗生物質、アントラキノン、抗生物質アゾール、抗生物質糖ペプチド、マクロライド、抗生物質ヌクレオシド、抗生物質ペプチド、抗生物質ポリエン、抗生物質ポリエーテル、キノロン、抗生物質ステロイド、スルホンアミド、カルバペネム、テトラサイクリン、ジカルボン酸、抗生物質、酸化剤、フリーラジカルおよび／または活性酸素を放出する物質、カチオン性抗菌剤、第四級アンモニウム化合物、ビグアニド、トリグアニド、ビスビグアニドおよびそれらの類似体およびポリマー、ならびに天然に存在する抗生物質化合物を含む、任意の抗菌剤を、本明細書に記載の方法を使用して試験することができる。
ベータラクタム抗生物質には、２－（３－アラニル）クラバム、２－ヒドロキシメチルクラバム、８－エピ－チエナマイシン、アセチル－チエナマイシン、アモキシシリン、アモキシシリンナトリウム、アモキシシリン三水和物、アモキシシリン－クラブラン酸カリウムの組み合わせ、アンピシリン、アンピシリンナトリウム、アンピシリン三水和物、アンピシリン－スルバクタム、アパルシリン、アスポキシシリン、アジドシリン、アズロシリン、アズトレオナム、バカンピシリン、ビアペネム、カルベニシリン、カルベニシリン二ナトリウム、カルフェシリン、カリンダシリン、カーペットイマイシン、セファセトリル、セファクロル、セファドロキシル、セファレキシン、セファロリジン、セファロチン、セファマンドール、セファマンドール、セファピリン、セファトリジン、セファトリジンプロピレングリコール、セファゼドン、セファゾリン、セフブペラゾン、セフカペン、塩酸セフカペンピボキシル、セフジニル、セフジトレン、セフジトレンピボキシル、セフェピム、セフェタメット、セフェタメットピボキシル、セフィキシム、セフィネノキシム、セフィネタゾール、セフミノックス、セフミノックス、セフモレクシン、セフォジジム、セフォニシド、セフォペラゾン、セフォラニド、セフォセリス、セフォタキシム、セフォテタン、セフォチアム、セフォキシチン、セフォゾプラン、セフピラミド、セフピロム、セフポドキシム、セフポドキシムプロキセチル、セフプロジル、セフキノム、セフラジン、セフロキサジン、セフスロジン、セフタジジム、セフテラム、セフテラムピボキシル、セフテゾール、セフチブテン、セフチゾキシム、セフトリアキソン、セフロキシム、セフロキシムアキセチル、セファロスポリン、セファマイシン、キチノボリン、シクラシリン、クラブラン酸、クロメトシリン、クロキサシリン、サイクロセリン、デオキシプルラシドマイシン、ジクロキサシリン、ジヒドロプルラシドマイシン、エピシリン、エピチエナマイシン、エルタペネム、ファロペネム、フロモキセフ、フルクロキサシリン、ヘタシリン、イミペネム、レナンピシリン、ロラカルベフ、メシリナム、メロペネム、メタンピシリン、メチシリン、メズロシリン、モキサラクタム、ナフシリン、ノーシエナマイシン、オキサシリン、パニペネム、ペナメシリン、ペニシリン、フェネチシリン、ピペラシリン、タゾバクタム、ピバンピシリン、ピブセファレクシン、ピブメシリナム、ピブメシリナム塩酸塩、プルラシドマイシン、プロピシリン、サルモキシシリン、スルバクタム、スルベニシリン、タランピシリン、テモシリン、テルコナゾール、チエナマイシン、チカルシリン、ならびにそれらの類似体、塩および誘導体が含まれるが、これらに限定されない。
ベータラクタム抗生物質は、抗菌効果を達成するために、他の抗生物質または活性剤と組み合わせて使用され得る。例えば、ベータラクタム抗生物質（カルバペネムなど）は、カルバペネマーゼ阻害剤（例えば、スルバクタム、タゾバクタム、クラブラン酸、アビバクタム、バボルバクタム）と同時投与され得る。そのような阻害剤の使用は、そうでなければそれらを分解するであろうベータラクタマーゼ酵素を阻害することによって、カルバペネム抗生物質に対する効力を回復または増加させる。他の例示的な阻害剤は、ＰＲＸ７００９、ｂ－ラクタマーゼ阻害タンパク質ＩＩ、ならびにＺｉｎｃ０１８０７２０４およびＺｉｎｃ０２３１８４９４化合物を含む、レレバクタムおよびボロン酸ベースの阻害剤である。メタロ－β－ラクタマーゼ阻害剤には、ＥＤＴＡ、チオエステル誘導体、プロピオン酸、マレイン酸、コハク酸、およびフタル酸誘導体が含まれる。
アミノグリコシドには、１，２’－Ｎ－ＤＬ－イソセリル－３’、４’－ジデオキシカナマイシンＢ、１，２’－Ｎ－ＤＬ－イソセリル－カナマイシンＢ、１，２’－Ｎ－［（Ｓ）－４－アミノ－２－ヒドロキシブチリル］－３’、４’－ジデオキシカナマイシンＢ、１，２’－Ｎ－［（Ｓ）－４－アミノ－２－ヒドロキシブチリル］－カナマイシンＢ、１－Ｎ－（２－アミノブタンスルホニル）カナマイシンＡ、１－Ｎ－（２－アミノエタンスルホニル）３’、４’－ジデオキシリボスタマイシン、１－Ｎ－（２－アミノエタンスルホニル）３’－デオキシリボスタマイシン、１－Ｎ－（２－アミノエタンスルホニル）３’４’－ジデオキシカナマイシンＢ、１－Ｎ－（２－アミノエタンスルホニル）カナマイシンＡ、１－Ｎ－（２－アミノエタンスルホニル）カナマイシンＢ、１－Ｎ－（２－アミノエタンスルホニル）リボスタマイシン、１－Ｎ－（２－アミノプロパンスルホニル）３’－デオキシカナマイシンＢ、１－Ｎ－（２－アミノプロパンスルホニル）３’４’－ジデオキシカナマイシンＢ、１－Ｎ－（２－アミノプロパンスルホニル）カナマイシンＡ、１－Ｎ－（２－アミノプロパンスルホニル）カナマイシンＢ、１－Ｎ－（Ｌ－４－アミノ－２－ヒドロキシ－ブチリル）２、’３’－ジデオキシ－２’－フルオロカナマイシンＡ、１－Ｎ－（Ｌ－４－アミノ－２－ヒドロキシ－プロピオニル）２、’３’－ジデオキシ－２’－フルオロカナマイシンＡ、１－Ｎ－ＤＬ－３’、４’－ジデオキシ－イソセリルカナマイシンＢ、１－Ｎ－ＤＬ－イソセリルカナマイシン、１－Ｎ－ＤＬ－イソセリルカナマイシンＢ、１－Ｎ－［Ｌ－（－）－（アルファ－ヒドロキシ－ガンマ－アミノブチリル）］－ＸＫ－６２－２、２’，３’－ジデオキシ－２’－フルオロカナマイシンＡ、２－ヒドロキシゲンタマイシンＡ３、２－ヒドロキシゲンタマイシンＢ、２－ヒドロキシゲンタマイシンＢ１、２－ヒドロキシゲンタマイシンＪＩ－２０Ａ、２－ヒドロキシゲンタマイシンＪＩ－２０Ｂ、３’’－Ｎ－メチル－４’’－Ｃ－メチル－３’、４’－ドデオキシカナマイシンＡ、３’’－Ｎ－メチル－４’’－Ｃ－メチル－３’、４’－ドデオキシカナマイシンＢ、３’’－Ｎ－メチル－４’’－Ｃ－メチル－３’、４’－ドデオキシ－６’－メチルカナマイシンＢ、３’，４’－ジデオキシ－３’－エノ－リボスタマイシン、３’，４’－ジデオキシネアミン、３’，４’－ジデオキシリボスタマイシン、３’－デオキシ－６’－Ｎ－メチル－カナマイシンＢ、３’－デオキシネアミン、３’－デオキシリボスタマイシン、３’－オキシサッカロシン、３，３’－ネポトレハロサジアミン、３－デメトキシ－２’’－Ｎ－ホルムイミドイリスタマイシンＢ二硫酸塩四水和物、３－デメトキシイスタマイシンＢ、３－Ｏ－デメチル－２－Ｎ－ホルムイミドイリスタマイシンＢ、３－Ｏ－デメチルイスタマイシンＢ、３－トレハロサミン、４’’，６’’－ジデオキシジベカシン、４－Ｎ－グリシル－ＫＡ－６６０６ＶＩ、５’’－アミノ－３’，４’，５’’－トリデオキシ－ブチロシンＡ、６’’－デオキシジベカシン、６’－エピフォルチマイシンＡ、６－デオキシ－ネオマイシン（構造６－デオキシ－ネオマイシンＢ）、６－デオキシ－ネオマイシンＢ、６－デオキシ－ネオマイシンＣ、６－デオキシ－パロモマイシン、アクミマイシン、ＡＨＢ－３’，４’－ジデオキシリボスタマイシン、ＡＨＢ－３’－デオキシカナマイシンＢ、ＡＨＢ－３’－デオキシネアミン、ＡＨＢ－３’－デオキシリボスタマイシン、ＡＨＢ－４’’－６’’－ジデオキシジベカシン、ＡＨＢ－６’’－デオキシジベカシン、ＡＨＢ－ジデオキシネアミン、ＡＨＢ－カナマイシンＢ、ＡＨＢ－メチル－３’－デオキシカナマイシンＢ、アミカシン、硫酸アミカシン、アプラマイシン、アルベカシン、アストロマイシン、硫酸アストロマイシン、ベカナマイシン、ブリンソマイシン、ボホルマイシン、ブチロシン、ブチロシンＢ、カテヌリン、クマミジンガンマ１、クマミジンガンマ２、Ｄ，Ｌ－１－Ｎ－（アルファ－ヒドロキシ－ベータ－アミノプロピオニル）－ＸＫ－６２－２、ダクチマイシン、デ－Ｏ－メチル－４－Ｎ－グリシル－ＫＡ－６６０６ＶＩ、デ－Ｏ－メチル－ＫＡ－６６０６Ｉ、デ－Ｏ－メチル－ＫＡ－７０３８Ｉ、デストマイシンＡ、デストマイシンＢ、ジ－Ｎ６’，Ｏ３－デメチルイスタマイシンＡ、ジベカシン、硫酸ジベカシン、ジヒドロストレプトマイシン、硫酸ジヒドロストレプトマイシン、エピ－ホルムアミドイルグリシジルフォルチマイシンＢ、エピヒグロマイシン、ホルムイミドイル－イスタマイシンＡ、ホルムイミドイル－イスタマイシンＢ、フォルチミシンＢ、フォルチミシンＣ、フォルチミシンＤ、フォルチミシンＫＥ、フォルチミシンＫＦ、フォルチミシンＫＧ、フォルチミシンＫＧ１（立体異性体ＫＧ１／ＫＧ２）、フォルチミシンＫＧ２（立体異性体ＫＧ１／ＫＧ２）、フォルチミシンＫＧ３、フラミセチン、フラミセチン硫酸塩、ゲンタマイシン、ゲンタマイシン硫酸塩、グロボマイシン、ハイブリマイシンＡ１、ハイブリマイシンＡ２、ハイブリマイシンＢ１、ハイブリマイシンＢ２、ハイブリマイシンＣ１、ハイブリマイシンＣ２、ヒドロキシストレプトマイシン、ハイグロマイシン、ハイグロマイシンＢ、イセパマイシン、イセパマイシン硫酸塩、イスタマイシン、カナマイシン、カナマイシン硫酸塩、カスガマイシン、リビドマイシン、マルコマイシン、ミクロノミシン、ミクロノミシン硫酸塩、ムタマイシン、ミオマイシン、Ｎ－デメチル－７－Ｏ－デメチルセレスチセチン、デメチルセレスチセチン、イスタマイシンのメタンスルホン酸誘導体、ネブラマイシン、ネブラマイシン、ネオマイシン、ネチルマイシン、オリゴスタチン、パロモマイシン、キントマイシン、リボスタマイシン、サッカロシン、セルドマイシン、シソマイシン、ソルビスチン、スペクチノマイシン、ストレプトマイシン、トブラマイシン、トレハロスメイン、トレスタチン、バリダマイシン、ベルダマイシン、キシロスタシン、ザイゴマイシン、ならびにそれらの類似体、塩および誘導体が含まれるが、これらに限定されない。
アンサ型抗生物質には、２１－ヒドロキシ－２５－デメチル－２５－メチル－チオプロトストレプトバリシン、３－メチル－チオリファマイシン、アンサミトシン、アトロピソストレプトバリシン、アワマイシン、ハロマイシン、メイタンシン、ナフトマイシン、リファブチン、リファミド、リファンピシン、リファマイシン、リファペンチン、リファキシミン（例えば、Ｘｉｆａｘａｎ（登録商標））、ルブラジリン、ストレプトバリシン、トリポマイシン、ならびにそれらの類似体、塩および誘導体が含まれるが、これらに限定されない。
抗生物質アントラキノンには、オーラマイシン、シネルビン、ジトリサルビシン、ジトリサルビシンＣ、フィガロ酸フラジロマイシン、ミノマイシン、ラブロマイシン、ルドルフォマイシン、スルフルマイシン、ならびにそれらの類似体、塩および誘導体が含まれるが、これらに限定されない。
抗生物質アゾールには、アザニダゾール、ビフォナゾール、ブトコナゾール、クロルミダゾール、塩酸クロルミダゾール、クロコナゾール、クロコナゾール一塩酸塩、クロトリマゾール、ジメトリダゾール、エコナゾール、硝酸エコナゾール、エニルコナゾール、フェンチコナゾール、硝酸フェンチコナゾール、フェザセーション、フルコナゾール、フルトリマゾール、イソコナゾール、硝酸イソコナゾール、イトラコナゾール、ケトコナゾール、ラノコナゾール、メトロニダゾール、安息香酸メトロニダゾール、ミコナゾール、硝酸ミコナゾール、ネチコナゾール、ニモラゾール、ニリダゾール、オモコナゾール、オルニダゾール、オキシコナゾール、硝酸オキシコナゾール、プロペニダゾール、セクニダゾール、セルタコナゾール、硝酸セルタコナゾール、スルコナゾール、硝酸スルコナゾール、チニダゾール、チオコナゾール、ボリコナゾール、ならびにそれらの類似体、塩および誘導体が含まれるが、これらに限定されない。
抗生物質糖ペプチドには、アカントマイシン、アクタプラニン、アボパルシン、バルヒマイシン、ブレオマイシンＢ（銅ブレオマイシン）、クロロオリエンチシン、クロロポリスポリン、デメチルバンコマイシン、エンデュラシジン、ガラカルディン、グアニジルファンギン、ハキマイシン、デメチルバンコマイシン、Ｎ－ノナノイル－テイコプラニン、フレオマイシン、プラトマイシン、リストセチン、スタフィロシジン、タリソマイシン、テイコプラニン、バンコマイシン、ビクトマイシン、キシロカンジン、ゾルバマイシン、ならびにそれらの類似体、塩および誘導体が含まれるが、これらに限定されない。
マクロライド系抗生物質には、アセチルロイコマイシン、アセチルキタサマイシン、アンゴラマイシン、アジスロマイシン、バフィロマイシン、ブレフェルジン、カルボマイシン、カルコマイシン、シラマイシン、クラリスロマイシン、コンカナマイシン、デイソバレリル－ニダマイシン、デミシノシル－ミシナマイシン、ジ－Ｏ－メチルチアクミシジン、ジリスロマイシン、エリスロマイシン、エリスロマイシンエストレート、エリスロマイシンエチルスクシナート、エリスロマイシンラクトビオン酸塩、エリスロマイシンステアレート、フルリスロマイシン、フォーカシン、フォロマシジン、ハテルマリド、ハテルマリド、ジョサマイシン、ジョサマイシンロピオネート、ジュベニマイシン、ジュベニマイシン、キタサマイシン、ケトチアクマイシン、ランカバシジン、ランカバマイシン、ロイコマイシン、マケシン、マリドマイシン、メガロマイシン、メチルロイコマイシン、メチマイシン、ミデカマイシン、ミオカマイシン、ミカミノシルチラクトン、ミシノマイシン、ニュートラマイシン、ニダマイシン、ノナクチン、オレアンドマイシン、フェニルアセチルデルタマイシン、パママイシン、ピクロマイシン、ロキタマイシン、ロサラマイシン、ロキシスロマイシン、セデカマイシン、シンコマイシン、スピラマイシン、スワルパマイシン、タクロリムス、テリスロマイシン、ティアクマイシン、チルミコシン、トレポネマイシン、トロレアンドマイシン、タイロシン、ベンチュリシジン、ならびにそれらの類似体、塩および誘導体が含まれるが、これらに限定されない。
抗生物質ヌクレオシドには、アミセチン、アンガストマイシン、アザチミジン、ブラストサイジンＳ、エピロプリム、フルシトシン、グゲロチン、ミルジオマイシン、ニッコマイシン、ヌクレオシド、オキサノシン、オキサノシン、ピューロマイシン、ピラゾマイシン、ショードマイシン、シンファンギン、スパルソゲニン、スピカマイシン、ツニカマイシン、ウラシルポリオキシン、殺虫剤、ならびに類似体、それらの塩および誘導体が含まれるが、これらに限定されない。
抗生物質ペプチドには、アクチノマイシン、アクレアシン、アラゾペプチン、アンフォマイシン、アミチアマイシン、ザレリオンアルボリコラからの抗真菌剤、アントリマイシン、アピッド、アピダエシン、アスパルトシン、オーロモマイシン、バシロイシン、バシロマイシン、バシロペプチン、バシトラシン、バガシジン、ベミナマイシン、ベータアラニル－Ｌ－チロシン、ボトロマイシン、カプレオマイシン、カスポファンギン、セパシジン、セレクシン、シロフンギン、サーキュリン、コリスチン、シクロデプシペプチド、サイトファギン、ダクチノマイシン、ダプトマイシン、デカペプチド、デソキシムルンドカンジン、エカノマイシン、エキノカンジンＢ、エキノマイシン、エコマイシン、エンニアチン、エタマイシン、ファバチン、フェリマイシン、フェリマイシン、フィセロマイシン、フルオロノカチアシン、フサリシジン、ガルジマイシン、ガタバリン、グロボペプチン、グリフォマイシン、グラミシジン、ヘルビコリン、イオマイシン、イツリン、イヨマイシン、イズペプチン、ジャニエマイシン、ジャンチノシン、ジョリペプチン、カタノシン、キラートキシン、リポペプチド抗生物質、ザレリオン種からのリポペプチド、リゾバクチン、リゾチーム、マクロモミシン、マガイニン、メリチン、メルサシジン、ミカマイシン、ムレイドマイシン、マイコプラネシン、マイコサブチリン、ネオペプチフルオリン、ネオビリドグリセイン、ネトロプシン、ナイシン、ノカチアシン、ノカチアシン６－デオキシグリコシド、ノシヘプチド、オクタペプチン、パシダマイシン、ペンタデカペプチド、ペプチフルオリン、ペルメチン、フィトアクチン、フィトストレプチン、プラノチオシン、プラスバシン、ポルシリン、ポリミキシン抗生物質複合体、ポリミキシンＢ、ポリミキシンＢ１、ポリミキシンＦ、プレネオカルジノスタチン、キノマイシン、キヌプリスチン－ダルホプリスチン、サフラシン、サルマイシン、サルマイシン、サルマイシン、サンドラマイシン、サラマイシン、シオマイシン、スペラビリン、スポラマイシン、ストレプトマイセス化合物、サブチリシン、テイコプラニンアグリコン、テロマイシン、サーモチオシン、チオペプチン、チオストレプトン、トリデカプチン、ツシマイシン、ツベラクチノマイシン、ツベラクチノマイシン、チロスリシン、バリノマイシン、ビオマイシン、バージニアマイシン、ゼルバシン、ならびにそれらの類似体、塩および誘導体が含まれるが、これらに限定されない。
いくつかの実施形態では、抗生物質ペプチドは、抗菌および／または抗真菌活性を有する天然に存在するペプチドである。このようなペプチドは、ハーブまたは脊椎動物の供給源から入手され得る。
ポリエンには、アンホテリシン、アンホテリシン、オーレオファンギン、アイファクチン、アザロマイシン、ブラストサイジン、カンジシジン、カンジシジンメチルエステル、カンジマイシン、カンジマイシンメチルエステル、キノプリシン、フィリピン、フラボファンギン、フラジシン、ハマイシン、ヒドロプリシン、レボリン、ルセンソマイシン、ルクノマイシン、メディオシジン、メディオシジンメチルエステル、メパルトリシン、メチルアンフォテリシン、ナタマイシン、ニフィマイシン、ナイスタチン、ナイスタチンメチルエステル、オキシプリシン、パルトリシン、ペンタマイシン、ペリマイシン、ピマリシン、プリマイシン、プロチシン、リモシジン、シストミコシン、ソランギシン、トリコマイシン、ならびにその類似体、塩および誘導体が含まれるが、これらに限定されない。
ポリエーテルには、２０－デオキシ－エピ－ナラシン、２０－デオキシサリノマイシン、カリオマイシン、ジアンマイシン、ジヒドロロノマイシン、エーテルマイシン、イオノマイシン、イソ－ラサロシド、ラサロシド、レノレマイシン、ロノマイシン、リゾセリン、モネンシン、ナラシン、オキソロノマイシン、多環式エーテル抗生物質、サリノマイシン、ならびにそれらの類似体、塩および誘導体が含まれるが、これらに限定されない。
キノロンには、アルキル－メチレンジオキシ－４（１Ｈ）－オキソシンノリン－３－カルボン酸、アラトロフロキサシン、シノキサシン、シプロフロキサシン、塩酸シプロフロキサシン、ダノフロキサシン、デルモフォンギンＡ、エノキサシン、エンロフロキサシン、フレロキサシン、フルメキン、ガチフロキサシン、ゲミフロキサシン、グレパフロキサシン、レボフロキサシン、ロメフロキサシン、ロメフロキサシン、塩酸塩、ミロキサシン、モキシフロキサシン、ナジフロキサシン、ナリジクス酸、ニフロキサシン、ノルフロキサシン、オフロキサシン、オルビフロキサシン、オキソリン酸、パズフロキサシン、ペフロキサシン、メシル酸ペフロキサシン、ピペミド酸、ピロミジン酸、プレマフロキサシン、ロソキサシン、ルフロキサシン、スパルフロキサシン、テマフロキサシン、トスフロキサシン、トロバフロキサシン、ならびにそれらの類似体、塩および誘導体が含まれるが、これらに限定されない。
抗生物質ステロイドには、アミノステロール、アスコステロシド、クラドスポリドＡ、ジヒドロフシジン酸、デヒドロジヒドロフシジン酸、デヒドロフシジン酸、フシジン酸、スクアラミン、ならびにそれらの類似体、塩および誘導体が含まれるが、これらに限定されない。
スルホンアミドには、クロラミン、ダプソン、マフェニド、フタリルスルファチアゾール、スクシニルスルファチアゾール、スルファベンズアミド、スルファセタミド、スルファクロルピリダジン、スルファジアジン、スルファジアジン銀、スルファジクラミド、スルファジメトキシン、スルファドキシン、スルファグアニジン、スルファレン、スルファマゾン、スルファメラジン、スルファメタジン、スルファメチゾール、スルファメトキサゾール、スルファメトキシピリダジン、スルファモノメトキシン、スルファモキソール、スルファニルアミド、スルファペリン、スルファフェナゾール、スルファピリジン、スルファキノキサリン、スルファスクシンアミド、スルファチアゾール、スルファチオ尿素、スルファトールアミド、スルファトリアジン、スルフィソミジン、スルフィソキサゾール、スルフィソキサゾールアセチル、スルファカルバミド、ならびにそれらの類似体、塩および誘導体が含まれるが、これらに限定されない。
テトラサイクリンには、ジヒドロステフィマイシン、デメチルテトラサイクリン、アクラシノマイシン、アクロボマイシン、バウマイシン、ブロモテトラサイクリン、セトサイクリン、クロルテトラサイクリン、クロモサイクリン、ダウノルビシン、デメクロサイクリン、ドキソルビシン、塩酸ドキソルビシン、ドキシサイクリン、リメサイクリン、マルセロマイシン、メクロサイクリン、メクロサイクリンスルホサリチル酸塩、メタサイクリン、ミノサイクリン、塩酸ミノサイクリン、ムゼッタマイシン、オキシテトラサイクリン、ロジルビン、ロリテトラサイクリン、ルボマイシン、セリルビシン、ステフィマイシン、テトラサイクリン、ならびにそれらの類似体、塩および誘導体が含まれるが、これらに限定されない。
炭素原子骨格に約６～約１４個の炭素原子を有するジカルボン酸は、微生物が関与する皮膚および粘膜の障害の治療に特に役立つ。適しているジカルボン酸部分には、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、１，１１－ウンデカン二酸、１，１２－ドデカン二酸、１，１３－トリデカン二酸、および１，１４－テトラデカン二酸が含まれるが、これらに限定されない。したがって、本開示の１つ以上の実施形態では、それらの炭素原子骨格に約６～約１４個の炭素原子を有するジカルボン酸、ならびにそれらの塩および誘導体（例えば、エステル、アミド、メルカプト誘導体、無水物）は、炎症を伴う皮膚および粘膜の障害の治療に役立つ免疫調節剤である。アゼライン酸、ならびにその塩および誘導体が好ましい。それは、好気性生物および嫌気性生物の両方、特にプロピオニバクテリウムアクネスおよび表皮ブドウ球菌に対して抗菌効果があり、角質化を正常化し、悪性または過活動メラノサイトに対して細胞毒性効果がある。好ましい実施形態では、ジカルボン酸は、１０％を超える濃度のアゼライン酸である。好ましくは、アゼライン酸の濃度は、約１０％～約２５％である。このような濃縮物では、アゼライン酸は、にきび、酒さ、色素沈着過剰などの様々な皮膚障害の治療に適している。
いくつかの実施形態では、抗生物質は、抗生物質金属である。銀、銅、亜鉛、水銀、スズ、鉛、ビスムチン、カドミウム、クロム、およびそれらのイオンを含む多くの金属イオンが、抗生物質活性を有することが示されている。これらの抗生物質金属イオンは、細菌または真菌細胞への吸収時に呼吸および電子伝達系を破壊することによってそれらの効果を発揮すると理論づけられている。特に、銀、銅、亜鉛、金の抗菌性金属イオンは、インビボでの使用に安全であると考えられている。抗菌性の銀および銀イオンは、体内に実質的に吸収されないため、特に役立つ。したがって、１つ以上の実施形態では、抗生物質金属は、銀、銅、亜鉛、水銀、スズ、鉛、ビスムチン、カドミウム、クロム、および金からなる群から選択される元素金属からなり、これは、粒子、微粒子、ナノ粒子、またはコロイド粒子として組成物中に懸濁されている。抗生物質金属は、キレート基質にさらに挿入され得る。
さらなる実施形態では、抗生物質金属は、イオン性である。イオン性抗生物質金属は、無機または有機塩（対イオンと結合）、有機金属錯体、またはインターカレートとして提示され得る。対無機および有機イオンの非結合例は、スルファジアジン、酢酸塩、安息香酸塩、炭酸塩、ヨウ素酸塩、ヨウ化物、乳酸塩、ラウレート、硝酸塩、酸化物、およびパルミチン酸塩、負に帯電したタンパク質である。好ましい実施形態では、抗生物質金属塩は、酢酸銀、安息香酸銀、炭酸銀、ヨウ素酸銀、ヨウ化銀、乳酸塩銀、ラウリン酸銀、硝酸銀、酸化銀、パルミチン酸銀、タンパク質銀、およびスルファジアジン銀などの銀塩である。
１つ以上の実施形態では、抗生物質金属または金属イオンは、ポリマーなどの基板、または鉱物（ゼオライト、粘土、およびシリカなど）に埋め込まれている。
１つ以上の実施形態では、抗生物質は、強力な酸化剤およびフリーラジカル遊離化合物、例えば、酸素、過酸化水素、過酸化ベンゾイル、元素ハロゲン種、ならびに酸素化ハロゲン種、漂白剤（例えば、次塩化ナトリウム、カルシウムまたはマグネシウム等）、過塩素酸塩種、ヨウ素、ヨウ素酸塩、および過酸化ベンゾイルを含む。キノンなどの有機酸化剤もまた含まれ得る。このような薬剤は、強力な広域スペクトル活性を持っている。
１つ以上の実施形態では、抗生物質は、カチオン性抗菌剤である。バクテリア細胞の最外面は、普遍的に正味の負電荷を帯びており、カチオン性物質に対して敏感になっている。カチオン性抗生物質の実施例には、以下が含まれる：第四級アンモニウム化合物（ＱＡＣ）－ＱＡＣは、界面活性剤であり、一般に、少なくとも１つの主要な疎水性部分と関連付けられる１つの第四級窒素を含む；アルキルトリメチルアンモニウムブロミドは、セトリミド（テトラデシルトリメチルアンモニウムブロミド）のように、アルキル基の長さが８～１８炭素の混合物である；ｎ－アルキルジメチルベンジル塩化アンモニウムの混合物である塩化ベンザルコニウム、ここで、アルキル基（疎水性部分）の長さは可変である；ハロゲン化ジアルキルメチルアンモニウム；ハロゲン化ジアルキルベンジルアンモニウム；および間質性疎水性領域と関連して双極正電荷を帯びるＱＡＣ調光器。
１つ以上の実施形態では、カチオン性抗菌剤は、ポリマーである。カチオン性抗菌性ポリマーには、例えば、グアニドポリマー、ビグアニドポリマー、またはビグアニド部分もしくは他のカチオン性官能基（例えば、ベンザルコニウム基またはクォータニウム基（例えば、第四級アミン基））を含む側鎖を有するポリマーが含まれる。本明細書で使用される「ポリマー」という用語は、３つ以上の繰り返し単位を含む任意の有機材料を含み、オリゴマー、ポリマー、コポリマー、ブロックコポリマー、ターポリマーなどを含むことが理解される。ポリマー骨格は、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、またはポリシランポリマーであり得る。
１つ以上の実施形態では、カチオン性抗菌ポリマーは、ポリマービグアニド化合物である。基板に適用されると、そのようなポリマーは、微生物と結合して破壊することができる、バリアフィルムを形成することが知られている。例示的な高分子ビグアニド化合物は、ポリヘキサメチレンビグアニド（ＰＨＭＢ）塩である。他の例示的なビグアニドポリマーには、ポリ（ヘキサメチレンビグアニド）、ポリ（ヘキサメチレンビグアニド）塩酸塩、ポリ（ヘキサメチレンビグアニド）グルコン酸塩、ポリ（ヘキサメチレンビグアニド）ステアレート、またはそれらの誘導体が含まれるが、これらに限定されない。１つ以上の実施形態では、抗菌材料は、実質的に水不溶性である。
いくつかの実施形態では、抗生物質は、ビグアニド、トリグアニド、ビスビグアニドおよびそれらの類似体の群から選択される。
グアニド、ビグアニド、ビグアニジン、およびトリグアニドは、それらを効果的な抗菌剤にする、１つ以上の正電荷を容易に取得する不飽和窒素含有分子である。グアニド、ビグアニド、ビグアニジンおよびトリグアニドの基本構造を以下に示す。
いくつかの実施形態では、グアニド、ビグアニド、ビグアニジンまたはトリグアニドは、単一分子内のカチオン性および疎水性ドメインの双極性配置を提供する。
現在抗菌剤として使用されているグアニド、ビグアニド、ビグアニジンおよびトリグアニドの実施例には、クロルヘキシジンおよびクロロヘキシジン塩、類似体、ならびに誘導体、例えば、酢酸クロルヘキシジン、グルコン酸クロルヘキシジンおよび塩酸クロルヘキシジン、ピクロキシジン、アレキシジンおよびポリヘキサニドが含まれる。本開示に従って使用され得ると考えられるグアニド、ビグアニド、ビグアニジンおよびトリグアニドの他の実施例は、クロロプログアニル塩酸塩、プログアニル塩酸塩（現在抗マラリア薬として使用されている）、メフホルミン塩酸塩、フェンホルミンおよびブホルミン塩酸塩（現在抗糖尿病薬として使用されている）である。
さらに、１つ以上の実施形態では、抗生物質は、アボマイシン、アセトマイシン、アセトキシシクロヘキシミド、アセチルナナオマイシン、アクチノプラネス種化合物、アクチノピロン、アフラスタチン、アルバカルシン、アルバカルシン、アルボファンギン、アルボファンギン、アリサマイシン、アルファ－Ｒ，Ｓ－メトキシカルボニルベンジルモネート、アルトロマイシン、アミセチン、アミシン（ａｍｙｃｉｎ）、アミシンデマノイル化合物、アミシン（ａｍｙｃｉｎｅ）、アミコマイシン、アナンジマイシン、アニソマイシン、アントラマイシン、抗梅毒免疫物質、抗結核免疫物質、大腸菌からの抗生物質、ストレプトマイセス属からの抗生物質、アンチカプシン、アンチマイシン、アプラスモマイシン、アラノロシン、アラノロシノール、アルゴマイシン、アスコフラノン、アスコマイシン、アスコシン、アスペルギルスフラバス抗生物質、アスカマイシン、オーランチニン、オーレオリン酸抗生物質、オーロドックス、アビラマイシン、アジダムフェニコール、アジジマイシン、バシレン、バチルス幼虫抗生物質、バクトボリン、ベナノマイシン、ベンザントリン、ベンジルモネート、ビコザマイシン、ブラボミシン、ブロジモプリム、ブタラクチン、カルシマイシン、カルバチン酸、カンジプラネシン、カルモナム、カルジノフィリン、セレスチセチン、セパシン、セルレニン、セルビノマイシン、シャルトロイシン、クロラムフェニコール、パルミチン酸クロラムフェニコール、コハク酸クロラムフェニコール、クロルフラボニン、クロロビオシン、クロロカルシン、クロモマイシン、シクロピロックス、シクロピロックスオラミン、シトリアマイシン、クラドスポリン、クラザマイシン、クレカルマイシン、クリンダマイシン、コリホルミン、コリノマイシン、コピアマイシン、コラロピロニン、コリネカンジン、クメルマイシン、カルピン、キュプリミキシン、シクラミドマイシン、シクロヘキシミド、ダクチロマイシン、ダノマイシン、ダヌボマイシン、デラミノマイシン、デメトキシラパマイシン、デメチルサイトフィシン、デルマジン、デスダメチン、デキシロシルベナノマイシン、シュードアグリコン、ジヒドロモシマイシン、ジヒドロナンシマイシン、ジウマイシン、ドナシン、ドリゴシン、ダイネマイシン、ダイネマイシントリアセテート、エクテイナシジン、エフロトマイシン、エンドマイシン、エンサンコマイシン、エクイセチン、エリカマイシン、エスペラミシン、エチルモネート、エバーニノミシン、フェルダマイシン、フランバマイシン、フラベンソマイシン、フロルフェニコール、フルボマイシン、ホスホマイシン、フォスフォノクロリン、フレデリカマイシン、フレノリシン、フマギリン、フミフンギン、フンギノン、フサカンジン、フサフンギン、ゲルベシジン、グリドバクチン、グラハミマイシン、グラナチシン、グリセオフルビン、グリセオフルビン、グリソノマイシン、ハユミシン、ハユミシン、ハジマイシン、ヘダマイシン、ヘネイコマイシン、ヘプテリシド酸、ホロマイシン、ヒュミジン、イソヘマチン酸、カルナタキン、カズサマイシン、クリステニン、Ｌ－ジヒドロフェニルアラニン、Ｌ－イソロイシル－Ｌ－２－アミノ－４－（４’－アミノ－２’，５’－シクロヘキサジエニル）誘導体、ラノマイシン、レイナマイシン、レプトマイシン、リバノマイシン、リンコマイシン、ロモファンギン、リゾリピン、マグネシジン、マヌマイシン、メラノマイシン、メトキシカルボニルメチルモネート、メトキシカルボニルエチルモネート、メトキシカルボニルフェニルモネート、シュードモネートメチル、モネートメチル、ミクロシン、ミトマルシン、モシマイシン、モエノマイシン、モノアセチルクラドスポリン、モノメチルクラドスポリン、ムピロシン、ムピロシンカルシウム、マイコバシジン、ミリオシン、ミクソピロニン、シュードアグリコン、ナナマイシン、ナンシマイシン、ナルゲニン、ネオカルジノスタチン、ネオエナクチン、ネオトラマイシン、ニフルトイノール、ノカルジシン、ノガラマイシン、ノボビオシン、オクチルモネート、オリボマイシン、オルソソマイシン、ウデマンシン、オキシラペンチン、オキソグラウシンメチオダイド、パクタシン、パクタマイシン、パプラカンジン、パウロマイシン、フェオラムラリア殺菌剤、フェネルファマイシン、フェニル、セルレニン、フェニルモネート、フォリポマイシン、ピルリマイシン、プレウロムチリン、ポリラクトン誘導体、ポリニトロキシン、ポリオキシン、ポルフィロマイシン、プラジミシン、プレノマイシン、プロプ－２－エニルモネート、プロトマイシン、シュードモナス抗生物質、シュードモナス酸、プルプロマイシン、ピリノデミン、ピロイニトリン、ピロロマイシン、アミノ、クロロペンテン二酸、ラパマイシン、レベッカマイシン、レジストマイシン、ロイテリン、レベロマイシン、リゾクチシン、ロリジン、ルビフラビン、ナフチリジノマイシン、サフラマイシン、サフェナマイシン、サルコマイシン、サルコマイシン、スクロプラリン、セレノマイシン、シッカニン、スパルタナマイシン、スペクチノマイシン、スポンギスタチン、ストラビジン、ストレプトリジギン、ストレプトマイセスアリーナ抗生物質複合体、ストレプトニグリン、ストレプトトリシン、ストレプトビタシン、ストレプトゾトシン、ストロビルリン誘導体、スタブマイシン、スルファメトキサゾール－トリメトプリム、サカマイシン、テヘラマイシン、テルペンテシン、テトロカルシン、サーモルビン、サーモザイモシジン、チアンフェニコール、チオオーリン、チオールチン、チオマリノール、チオマリノール、チランダマイシン、トリトキシン、トリコデルミン、トリエノマイシン、トリメトプリム、トリオキサカルシン、チリサマイシン、ウンブリノマイシン、ウンフェネルファマイシン、ウラウチマイシン、ウスニン酸、ウレドリシン、バリオチン、バーミスポリン、ベルカリン、ならびにそれらの類似体、塩および誘導体を含むがこれらに限定されない、分類されていない抗生物質である。
１つ以上の実施形態では、抗生物質は、天然に存在する抗生物質化合物である。本明細書で使用される場合、「天然に存在する抗生物質」という用語は、植物または脊椎動物の供給源から得られ、誘導され、または抽出されるすべての抗生物質を含む。天然に存在する抗生物質のファミリーの非限定的な実施例には、フェノール、レゾルシノール、抗生物質アミノグリコシド、アナマイシン、キニーネ、アントラキノン、抗生物質糖ペプチド、アゾール、マクロライド、アビラマイシン、アグロピレン、クニシン、オーキュビン抗生物質サポニン画分、ベルベリン（イソキノリンアルカロイド）、アルクチオピクリン（セスキテルペンラクトン）、ルプロン、フムロン（苦味）、アリシン、ハイパーフォリン、エキナコシド、コニオセチン、テトラミン酸、イマニン、およびノボイマニンが含まれる。
シクロピロックスおよびシクロピロキソラミンは、殺菌、静真菌、および殺胞子活性を有する。それらは、トリコフィトン種、ミクロスポルム種、表皮植物種、および酵母（カンジダアルビカンス、カンジダグラブラタ、その他のカンジダ種、クリプトコッカスネオフォルマンス）などの、広範囲の皮膚植物、酵母、カビ、およびその他の真菌に対して活性である。いくつかのアスペルギルス種は、いくつかのペニシリウムと同様にシクロピロックスに対して敏感である。同様に、シクロピロックスは、多くのグラム陽性菌およびグラム陰性菌（例えば、Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ ｃｏｌｉ、Ｐｒｏｔｅｕｓ ｍｉｒａｂｉｌｉｓ、Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ ａｅｒｕｇｉｎｏｓａ、ＳｔａｐｈｙｌｏｃｏｃｃｕｓおよびＳｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓ ｓｐｅｃｉｅｓ）、ならびにマイコプラズマ種、膣トリコモナス、および放線菌に対して有効である。
抗生物質を含む植物油および抽出物がまた役立つ。薬剤を含む植物の非限定的な例には、タイム、ペリラ、ラベンダー、茶の木、テルフェジアクレイエリ、ミクロモノスポラ、ゴボウベルコサ、ゴボウピラカンサ、ゴボウレトロスピノサ、Ｍａｙｔｅｎｕｓ ｉｌｉｃｉｆｏｌｉａ、Ｍａｙｔｅｎｕｓ ｅｖｏｎｙｍｏｉｄｅｓ、Ｍａｙｔｅｎｕｓ ａｑｕｉｆｏｌｉａ、オナガホウオウ（Ｆａｅｎｉａ ｉｎｔｅｒｊｅｃｔａ）、冬虫夏草、カウチグラス、聖アザミ、オオバコ、ゴボウ、ホップ、エキナセア、ブチュ、シャパラル、ミルラ、レッドクローバーおよびイエロードック、ニンニク、ならびにセントジョンズワートが含まれる。本明細書に記載の抗生物質の混合物がまた、使用され得る。
本明細書に記載の方法および組成物を使用する抗菌薬感受性試験は、ＧＩ管感染症およびＳＩＢＯの治療に適切な抗菌薬を選択するのに特に有利である。例えば、ＳＩＢＯを有する対象から単離されたいくつかの細菌株は、一般的な抗生物質に耐性があると特定されている（例えば、Ｂｏｕｈｎｉｋ ｅｔ ａｌ．（１９９９）Ａｍｅｒ．Ｊ．Ｇａｓｔｒｏｅｎｔｅｒｏｌ．９４（５）：１３２７－３１を参照）。したがって、本明細書に記載の方法を使用する抗菌薬感受性試験を使用して、ＳＩＢＯの治療のための適切な抗生物質レジメンおよび投薬を選択することができる。
本明細書に記載の方法のうちのいずれかのいくつかの実施形態では、ＳＩＢＯまたはＳＩＢＯ関連状態を有すると特定された対象には、少なくとも１つの抗菌剤（例えば、本明細書で提供される抗生物質）を含む医薬製剤が投与される。抗菌剤の投与量は、細菌および／もしくは古細菌の負荷（例えば、対象の小腸における細菌負荷）、ならびに／または対象のＧＩ管もしくは対象のＧＩ管の一部分（例えば、空腸）で特定された細菌／古細菌のタイプに応じて調整され得る。いくつかの実施形態では、少なくとも１つの抗菌剤は、セファロスポリン、キノロン、テトラサイクリン、アンピシリン、エリスロマイシン、リファキシミン、メトロニダゾール、エリスロマイシン、アモキシシリン－クラブラン酸、セフォキシチン、シプロフロキサシン、ノルフロキサシン、ネオマイシン、ドキシサイクリン、リンコマイシン、クロラムフェニコール、カルバペネム（例えば、エルタペネム、ドリペネム、およびメロペネム）、セフトリアキソン、ピペラシリン、およびタゾバクタムからなる群から選択される。
例えば、Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ ｃｏｌｉ、Ｋｌｅｂｓｉｅｌｌａ ｓｐｐ．、Ｅｎｔｅｒｏｂａｃｔｅｒ ｓｐｐ．、Ｅｎｔｅｒｏｃｏｃｃｕｓ ｆａｅｃａｌｉｓ、Ｅｎｔｅｒｏｃｏｃｃｕｓ ｆａｅｃｉｕｍ、およびＳｔａｐｈｙｌｏｃｏｃｃｕｓ ａｕｒｅｕｓのうちの１つ以上の株の細菌異常増殖を含むＳＩＢＯ（またはＳＩＢＯ関連状態）を有すると特定された対象は、リファキシミンを含む製剤を投与され得る。
いくつかの実施形態では、少なくとも１つの抗菌剤は、メロペネム、セフトリアキソン、エルタペネム、およびピペラシリン－タゾバクタムからなる群から選択される。関連する実施形態では、抗菌剤は、ＳＩＢＯを示唆する症状の治療に対して示される。
Ｓｔａｐｈｙｌｏｃｏｃｃｕｓ ａｕｒｅｕｓ、Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ ｃｏｌｉ、Ｂａｃｔｅｒｏｉｄｅｓ ｆｒａｇｉｌｉｓ、Ｓｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓ ａｇａｌａｃｔｉａｅ、Ｈａｅｍｏｐｈｉｌｕｓ ｉｎｆｌｕｅｎｚａ、Ｂａｃｔｅｒｏｉｄｅｓ ｄｉｓａｓｏｎｉｓ、Ｓｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓ ｐｎｅｕｍｏｎｉａｅ、Ｋｌｅｂｓｉｅｌｌａ ｐｎｅｕｍｏｎｉａｅ、Ｂａｃｔｅｒｏｉｄｅｓ ｏｖａｔｕｓ、Ｓｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓ ｐｙｏｇｅｎｅｓ、Ｍｏｒａｘｅｌｌａ ｃａｔａｒｒｈａｌｉｓ、Ｂａｃｔｅｒｏｉｄｅｓ ｔｈｅｔａｉｏｔａｏｍｉｃｒｏｎ、Ｐｒｏｔｅｕｓ ｍｉｒａｂｉｌｉｓ、Ｂａｃｔｅｒｏｉｄｅｓ ｕｎｉｆｏｒｍｉｓ、Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｏｆｏｒｍｅ、Ｅｕｂａｃｔｅｒｉｕｍ ｌｅｎｔｕｍ、Ｐｅｐｔｏｓｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓ ｓｐｐ．、Ｐｏｒｐｈｙｒｏｍｏｎａｓ ａｓａｃｃｈａｒｏｌｙｔｉｃａ、Ｐｒｅｖｏｔｅｌｌａ ｂｉｖｉａ、Ｓｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓ ｐｎｅｕｍｏｎｉａｅ、Ｃｉｔｒｏｂａｃｔｅｒ ｆｒｅｕｎｄｉｉ、Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ ｐｅｒｆｒｉｎｇｅｎｓ、Ｓｔａｐｈｙｌｏｃｏｃｃｕｓ ｅｐｉｄｅｒｍｉｄｉｓ、Ｃｉｔｒｏｂａｃｔｅｒ ｋｏｓｅｒｉ、Ｆｕｓｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ ｓｐｐ．、Ｅｎｔｅｒｏｂａｃｔｅｒ ａｅｒｏｇｅｎｅｓ、Ｂａｃｔｅｒｏｉｄｅｓ ｖｕｌｇａｔｕｓ、Ｅｎｔｅｒｏｂａｃｔｅｒ ｃｌｏａｃａｅ、Ｈａｅｍｏｐｈｉｌｕｓ ｉｎｆｌｕｅｎｚａｅ、Ｈａｅｍｏｐｈｉｌｕｓ ｐａｒａｉｎｆｌｕｅｎｚａｅ、Ｋｌｅｂｓｉｅｌｌａ ｏｘｙｔｏｃａ、Ｍｏｒｇａｎｅｌｌａ ｍｏｒｇａｎｉｉ、Ｐｒｏｔｅｕｓ ｖｕｌｇａｒｉｓ、Ｐｒｏｖｉｄｅｎｃｉａ ｓｔｕａｒｔｉｉ、Ｐｒｏｖｉｄｅｎｃｉａ ｒｅｔｔｇｅｒｉ、およびＳｅｒｒａｔｉａ ｍａｒｃｅｓｃｅｎｓのうちの１つ以上の細菌の異常増殖を含むＳＩＢＯ（またはＳＩＢＯ関連状態）を有すると特定された対象は、エルタペネムを含む製剤を投与され得る。
Ｓｔａｐｈｙｌｏｃｏｃｃｕｓ ａｕｒｅｕｓ、Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ ｃｏｌｉ、Ｂａｃｔｅｒｏｉｄｅｓ ｆｒａｇｉｌｉｓ、Ｓｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓ ａｇａｌａｃｔｉａｅ、Ｈａｅｍｏｐｈｉｌｕｓ ｉｎｆｌｕｅｎｚａ，Ｂａｃｔｅｒｏｉｄｅｓ ｔｈｅｔａｉｏｔａｏｍｉｃｒｏｎ、Ｓｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓ ｐｎｅｕｍｏｎｉａｅ、Ｋｌｅｂｓｉｅｌｌａ ｐｎｅｕｍｏｎｉａｅ、Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｏｆｏｒｍｅ、Ｓｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓ ｐｙｏｇｅｎｅｓ、Ｎｅｉｓｓｅｒｉａ ｍｅｎｉｎｇｉｔｉｄｅｓ、Ｅｎｔｅｒｏｃｏｃｃｕｓ ｆａｅｃａｌｉｓ、Ｐｒｏｔｅｕｓ ｍｉｒａｂｉｌｉｓ、Ｐｅｐｔｏｓｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓ ｓｐｐ．、Ｖｉｒｉｄａｎｓ ｇｒｏｕｐ ｓｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｉ、Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ ａｅｒｕｇｉｎｏｓａ、Ｓｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓ ｐｎｅｕｍｏｎｉａｅ、Ｃｉｔｒｏｂａｃｔｅｒ ｆｒｅｕｎｄｉｉ、Ｂａｃｔｅｒｏｉｄｅｓ ｄｉｓｔａｓｏｎｉｓ、Ｓｔａｐｈｙｌｏｃｏｃｃｕｓ ｅｐｉｄｅｒｍｉｄｉｓ、Ｃｉｔｒｏｂａｃｔｅｒ ｄｉｖｅｒｓｕｓ、Ｂａｃｔｅｒｏｉｄｅｓ ｏｖａｔｕｓ、Ａｃｉｎｅｔｏｂａｃｔｅｒ ｓｐｐ．、Ｂａｃｔｅｒｏｉｄｅｓ ｕｎｉｆｏｒｍｉｓ、Ｃａｍｐｙｌｏｂａｃｔｅｒ ｊｅｊｕｎｉ、Ｂａｃｔｅｒｏｉｄｅｓ ｕｒｏｌｙｔｉｃｕｓ、Ａｅｒｏｍｏｎａｓ ｈｙｄｒｏｐｈｉｌｉａ、Ｂａｃｔｅｒｏｉｄｅｓ ｖｕｌｇａｔｕｓ、Ｅｎｔｅｒｏｂａｃｔｅｒ ｃｌｏａｃａｅ、Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ ｄｉｆｆｉｃｉｌｅ、Ｈａｆｎｉａ ａｌｖｅｉ、Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ ｐｅｒｆｒｉｎｇｅｎｓ、Ｈａｅｍｏｐｈｉｌｕｓ ｉｎｆｌｕｅｎｚａ、Ｅｕｂａｃｔｅｒｉｕｍ ｌｅｎｔｕｍ、Ｍｏｒａｘｅｌｌａ ｃａｔａｒｒｈａｌｉｓ、Ｆｕｓｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ ｓｐｐ．、Ｐｒｅｖｏｔｅｌｌａ ｂｉｖｉａ、Ｋｌｅｂｓｉｅｌｌａ ｏｘｙｔｏｃａ、Ｐｒｅｖｏｔｅｌｌａ ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａ、Ｍｏｒｇａｎｅｌｌａ ｍｏｒｇａｎｉｉ、Ｐｒｅｖｏｔｅｌｌａ ｍｅｌａｎｏｇｅｎｉｃａ、Ｐａｓｔｅｕｒｅｌｌａ ｍｕｌｔｏｃｉｄａ、Ｐｏｒｐｈｙｏｍｏｎａｓ ａｓａｃｃｈａｒｏｌｙｔｉｃａ、Ｐｒｏｔｅｕｓ ｖｕｌｇａｒｉｓ、Ｐｒｏｐｉｏｎｉｂａｃｔｅｒｉｕｍ ａｃｎｅｓ、Ｓｅｒｒａｔｉａ ｍａｒｃｅｓｃｅｎｓ、Ｓａｌｍｏｎｅｌｌａ ｓｐｐ．、Ｓｈｉｇｅｌｌａ ｓｐｐ．、およびＹｅｒｓｉｎｉａ ｅｎｔｅｒｏｃｏｌｉｔｉｃａのうちの１つ以上の細菌の異常増殖を含むＳＩＢＯ（またはＳＩＢＯ関連状態）を有すると特定された対象は、メロペネムを含む製剤を投与され得る。
Ｓｔａｐｈｙｌｏｃｏｃｃｕｓ ａｕｒｅｕｓ、Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ ｃｏｌｉ、Ｂａｃｔｅｒｏｉｄｅｓ ｆｒａｇｉｌｉｓ、Ｈａｅｍｏｐｈｉｌｕｓ ｉｎｆｌｕｅｎｚａ、Ｂａｃｔｅｒｏｉｄｅｓ ｔｈｅｔａｉｏｔａｏｍｉｃｒｏｎ、Ｋｌｅｂｓｉｅｌｌａ ｐｎｅｕｍｏｎｉａｅ、Ａｃｉｎｅｔｏｂａｃｔｅｒ ｂａｕｍａｎｎｉｉ、Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ ａｅｒｕｇｉｎｏｓａ、Ｓｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓ ｐｎｅｕｍｏｎｉａｅ、Ｓｅｒｒａｔｉａ ｍａｒｃｅｓｃｅｎｓ、Ｐｒｅｖｏｔｅｌｌａ ｍｅｌａｎｏｇｅｎｉｃａ、Ｓｔａｐｈｙｌｏｃｏｃｃｕｓ ｅｐｉｄｅｒｍｉｄｉｓ、Ｃｉｔｒｏｂａｃｔｅｒ ｋｏｓｅｒｉ、Ｂａｃｔｅｒｏｉｄｅｓ ｄｉｓｔａｓｏｎｉｓ、Ｅｎｔｅｒｏｃｏｃｃｕｓ ｆａｅｃａｌｉｓ、Ｍｏｒａｘｅｌｌａ ｃａｔａｒｒｈａｌｉｓ、Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ ｐｅｒｆｒｉｎｇｅｎｓ、Ｓｔａｐｈｙｌｏｃｏｃｃｕｓ ｅｐｉｄｅｒｍｉｄｉｓ、Ｍｏｒｇａｎｅｌｌａ ｍｏｒｇａｎｉｉ、Ｓｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓ ａｇａｌａｃｔｉａｅ、Ｐｒｏｔｅｕｓ ｖｕｌｇａｒｉｓ、Ｓｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓ ｐｎｅｕｍｏｎｉａｅ、Ｎｅｉｓｓｅｒｉａ ｇｏｎｏｒｒｈｏｅａｅ、Ｓｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓ ｐｙｏｇｅｎｅｓ、Ｐｒｏｔｅｕｓ ｍｉｒａｂｉｌｉｓ、Ｖｉｒｉｄａｎｓ ｇｒｏｕｐ ｓｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｉ、Ｐｒｏｔｅｕｓ ｖｕｌｇａｒｉｓ、Ｐｒｏｖｉｄｅｎｃｉａ ｓｔｕａｒｔｉｉ、Ｐｒｏｖｉｄｅｎｃｉａ ｒｅｔｔｇｅｒｉ、およびＳａｌｍｏｎｅｌｌａ ｅｎｔｅｒｉｃａのうちの１つ以上の細菌の異常増殖を含むＳＩＢＯ（またはＳＩＢＯ関連状態）を有すると特定された対象は、ピペラシリンおよびタゾバクタムを含む製剤を投与され得る。
Ｓｔａｐｈｙｌｏｃｏｃｃｕｓ ａｕｒｅｕｓ、Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ ｃｏｌｉ、Ｂａｃｔｅｒｏｉｄｅｓ ｆｒａｇｉｌｉｓ、Ｓｔａｐｈｙｌｏｃｏｃｃｕｓ ｅｐｉｄｅｒｍｉｄｉｓ、Ｈａｅｍｏｐｈｉｌｕｓ ｉｎｆｌｕｅｎｚａ、Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ ｓｐｐ．、Ｓｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓ ｐｎｅｕｍｏｎｉａｅ、Ｈａｅｍｏｐｈｉｌｕｓ ｐａｒａｉｎｆｌｕｅｎｚａｅ、Ｐｅｐｔｏｓｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓ ｓｐｐ．、Ｓｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓ ｐｙｏｇｅｎｅｓ、Ａｃｉｎｅｔｏｂａｃｔｅｒ ｂａｕｍａｎｎｉｉ、Ｖｉｒｉｄａｎｓ ｇｒｏｕｐ ｓｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｉ、Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ ａｅｒｕｇｉｎｏｓａ、Ａｃｉｎｅｔｏｂａｃｔｅｒ ｃａｌｃｏａｃｅｔｉｃｕｓ、Ｅｎｔｅｒｏｂａｃｔｅｒ ａｅｒｏｇｅｎｅｓ、Ｋｌｅｂｓｉｅｌｌａ ｐｎｅｕｍｏｎｉａｅ、Ｋｅｌｂｓｉｅｌｌａ ｏｘｙｔｏｃａ、Ｍｏｒａｘｅｌｌａ ｃａｔａｒｒｈａｌｉｓ、Ｍｏｒｇａｎｅｌｌａ ｍｏｒｇａｎｉｉ、Ｎｅｉｓｓｅｒｉａ ｇｏｎｏｒｒｈｏｅａｅ、Ｎｅｉｓｓｅｒｉａ ｍｅｎｉｎｇｉｔｉｄｅｓ、Ｐｒｏｔｅｕｓ ｍｉｒａｂｉｌｉｓ、Ｐｒｏｔｅｕｓ ｖｕｌｇａｒｉｓ、Ｓｅｒｒａｔｉａ ｍａｒｃｅｓｃｅｎｓ、Ｓｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓ ａｇａｌａｃｔｉａｅ、Ｃｉｔｒｏｂａｃｔｅｒ ｄｉｖｅｒｓｕｓ、Ｐｒｅｖｏｔｅｌｌａ ｂｉｖｉｕｓ、Ｃｉｔｒｏｂａｃｔｅｒ ｆｒｅｕｎｄｉｉ、Ｂａｃｔｅｒｏｉｄｅｓ ｍｅｌａｎｏｇｅｎｉｃｕｓ、Ｐｒｏｖｉｄｅｎｃｉａ ｓｐｐ．（例えば、Ｐｒｏｖｉｄｅｎｃｉａ ｒｅｔｔｇｅｒｉ）、およびＳａｌｍｏｎｅｌｌａ ｓｐｐ．のうちの１つ以上の細菌異常増殖を含むＳＩＢＯ（またはＳＩＢＯ関連状態）を有すると特定された対象は、セフトリアキソンを含む製剤を投与され得る。
治療の選択および最適化の方法
いくつかの実施形態では、本明細書に記載の方法は、ＧＩＤ（例えば、ＳＩＢＯ）を発症する、または発症するリスクがあると特定された対象への、１つ以上の治療、例えば、抗生物質の投与を含む。方法はまた、分析物（例えば、特定の微生物）の存在もしくは不存在に基づいて、または分析物の量に基づいて、ＧＩＤを有するか、またはＧＩＤを発症するリスクがあると決定される対象のための治療を選択することを含み得る。
方法はまた、治療、疾患の進行の遅延、または疾患の発症のリスクの低減のために、ＧＩＤを発症する、または発症するリスクのある対象に対して、本明細書に記載の方法によって選択された治療（例えば、少なくとも１つの治療薬を含む医薬製剤）を投与することを含み得る。いくつかの実施形態では、製剤は、本明細書に開示されるような摂取可能なデバイスに含まれる。製剤が摂取可能なデバイスに含まれているいくつかの実施形態では、製剤は、経口投与に適していてもよい。製剤は、例えば、固体剤形または液体剤形であり得る。いくつかの実施形態では、製剤は、本明細書に記載の摂取可能なデバイスへの導入および任意選択での貯蔵に適している。いくつかの実施形態では、製剤は、摂取可能なデバイスに含まれるリザーバへの導入および任意選択での貯蔵に適している。いくつかの実施形態では、製剤は、摂取可能なデバイスに含まれるリザーバへの導入および任意選択での貯蔵に適している。
例えば、本明細書に記載の方法のうちのいずれかのいくつかの実施形態では、ＧＩＤまたはＧＩＤの症状を有する対象に、摂取可能なデバイス（例えば、本明細書に記載のような摂取可能なデバイス）が投与され、ここで、デバイスは、対象の胃腸管内の場所で放出される医薬製剤を含む。いくつかの実施形態では、医薬製剤は、疾患の１つ以上の部位に近接する対象の胃腸管内の場所で放出される。いくつかの実施形態では、医薬製剤は、治療薬（例えば、本明細書に記載の治療薬）、および薬学的に許容される賦形剤を含む。いくつかの実施形態では、医薬製剤は、対象におけるＧＩＤのための個別化された治療である。いくつかの実施形態では、摂取可能なデバイスは、所望の（例えば、カスタマイズまたは最適化された）投与量、タイミング、および／または場所パラメータに従って治療薬を放出するように構成されている。
あるいは、本明細書に記載の方法は、適している剤形で治療薬（例えば、抗生物質）を含む医薬製剤を投与することを含み得る。医薬製剤は、例えば、経口または非経口的に、あるいは静脈内、筋肉内、局所または皮下経路によって、選択された投与経路に適合させることができる。経口投与の場合、化合物は、腸溶コーティングを伴うまたは伴わない固体剤形として処方され得る。
例えば、本明細書に記載の方法は、抗菌剤（例えば、メロペネム、セフトリアキソン、エルタペネム、またはピペラシリン－タゾバクタム）を含む有効量の医薬製剤を、ＳＩＢＯ、ＳＩＢＯ関連状態、またはＳＩＢＯを示唆する症状を有する対象に経口投与することを含む。医薬製剤は、不活性希釈剤、賦形剤または同化可能な食用担体などの薬学的に許容されるビヒクルを含み得る。適している剤形には、ハードシェルまたはソフトシェルゼラチンカプセル、摂取可能な錠剤、バッカル錠剤、トローチ、カプセル、エリキシル、懸濁液、シロップ、ウエハースなどが含まれる。
医薬製剤中の活性化合物の量は、有効な投与量レベルが得られるようなものである。
錠剤、トローチ、ピル、カプセルなどの適切な賦形剤には、トラガカントガム、アカシア、コーンスターチ、またはゼラチンなどのバインダー、リン酸二カルシウムなどの賦形剤、コーンスターチ、ジャガイモ澱粉、アルギン酸などの崩壊剤、ステアリン酸マグネシウムなどの潤滑剤が含まれ、またショ糖、果糖、乳糖、もしくはアスパルテームなどの甘味料、またはペパーミント、ウィンターグリーンオイル、もしくはチェリー香料などの香料が加えられ得る。単位剤形がカプセルである場合、上記のタイプの材料に加えて、植物油またはポリエチレングリコールなどの液体担体が含まれ得る。コーティングとして、または固体単位剤形の物理的形態を改変するために、他の様々な材料が存在し得る。例えば、錠剤、ピル、またはカプセルは、ゼラチン、ワックス、シェラックまたは砂糖などでコーティングされ得る。シロップまたはエリキシルは、治療薬、甘味料としてのスクロースまたはフルクトース、防腐剤としてのメチルおよびプロピルパラベン、色素、ならびにチェリーまたはオレンジフレーバーなどの香味料を含み得る。さらに、治療薬は、徐放性製剤、粒子、およびデバイスに組み込まれ得る。
治療薬（例えば、抗生物質）を含む医薬製剤はまた、注入または注射によって静脈内または筋肉内に投与され得る。治療薬またはその塩の溶液は、任意選択で無毒の界面活性剤と混合して、水中で調製され得る。分散液はまた、グリセロール、液体ポリエチレングリコール、トリアセチン、およびそれらの混合物、ならびに油で調製され得る。通常の保管および使用条件下では、これらの製剤には、微生物の増殖を防止するための防腐剤が含まれている。薬学的に許容される賦形剤および剤形は、例えば、Ｉｎ Ｒｅｍｉｎｇｔｏｎ：Ｔｈｅ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｐｒａｃｔｉｃｅ ｏｆ Ｐｈａｒｍａｃｙ，２１ｓｔ ｅｄｉｔｉｏｎ，２００５，ｅｄ．Ｄ．Ｂ．Ｔｒｏｙ，Ｌｉｐｐｉｎｃｏｔｔ Ｗｉｌｌｉａｍｓ ＆ Ｗｉｌｋｉｎｓ，Ｐｈｉｌａｄｅｌｐｈｉａ、Ｅｎｃｙｃｌｏｐｅｄｉａ ｏｆ Ｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｅｄｓ．Ｊ．Ｓｗａｒｂｒｉｃｋ ａｎｄ Ｊ．Ｃ．Ｂｏｙｌａｎ，１９８８－１９９９，Ｍａｒｃｅｌ Ｄｅｋｋｅｒ，Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ、およびＨａｎｄｂｏｏｋ ｏｆ Ｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌ Ｅｘｃｉｐｉｅｎｔｓ，３ｒｄ Ｅｄｉｔｉｏｎ（２０００）ｅｄｉｔｅｄ ｂｙ Ａ．Ｈ．Ｋｉｂｂｅ，Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌ Ｐｒｅｓｓに記載されており、前述の各々の内容は、参照により本明細書に組み込まれている。
ＧＩＤ治療の有効性を決定する方法がまた、本明細書に提供される。いくつかの実施形態では、摂取可能なデバイスを提供することにより、対象におけるＧＩＤの治療の成功を決定することができる（例えば、分析物の存在または不存在が決定される、分析物のレベルは、対象において早期に決定された分析物のレベルと比較して減少している、分析物のレベルは、対照対象（例えば、ＧＩＤを有していない、またはＧＩＤを発症するリスクがない対象）で決定された分析物のレベルと比較して減少している、分析物のレベルは、対象において早期に決定された分析物のレベルと比較して増加している）。いくつかの実施形態では、摂取可能なデバイスのステップを提供する前に、対象は、ＧＩＤの治療（例えば、本明細書に記載の治療のいずれか）を受けている。例えば、いくつかの実施形態では、分析物（例えば、本明細書に記載の分析物のいずれか）のレベルは、ＧＩＤの治療前の本明細書に記載の分析物のレベルと比較して減少しており、さらなる治療は中止される。例えば、いくつかの実施形態では、分析物（例えば、本明細書に記載の分析物のいずれか）のレベルは、ＧＩＤの治療前の本明細書に記載の分析物のレベルと比較して増加しており、異なる治療が施される。
ＧＩＤ（例えば、クローン病、潰瘍性大腸炎）を治療または予防するための治療薬の非限定的な例には、サイトカイン生成を抑制する物質、自己抗原発現をダウンレギュレートもしくは抑制する物質、またはＭＨＣ抗原をマスクする物質、および医療食品が含まれる。そのような薬剤の例には、２－アミノ－６－アリール－５－置換ピリミジン（米国特許第４，６６５，０７７号を参照）、非ステロイド性抗炎症薬（ＮＳＡＩＤ）、ガンシクロビル、タクロリムス、コルチゾールまたはアルドステロンなどの糖質コルチコイド、シクロオキシゲナーゼ阻害剤などの抗炎症剤、５－リポキシゲナーゼ阻害剤またはロイコトリエン受容体拮抗薬、アザチオプリンまたはミコフェノール酸モフェチル（ＭＭＦ）などのプリン拮抗薬、シクロホスファミドなどのアルキル化剤、ブロモクリプチン、ダナゾール、ダプソン、グルタルアルデヒド（米国特許第４，１２０，６４９号に記載されているように、ＭＨＣ抗原をマスクする）、ＭＨＣ抗原およびＭＨＣフラグメントに対する抗イディオタイプ抗体、シクロスポリン、６－メルカプトプリン、コルチコステロイドまたはグルココルチコステロイドまたはグルココルチコイド類似体などのステロイド（例えば、プレドニゾン、ＳＯＬＵ－ＭＥＤＲＯＬ（登録商標）を含むメチルプレドニゾロン、コハク酸メチルプレドニゾロンナトリウム、およびデキサメタゾン）、メトトレキサート（経口または皮下）などのジヒドロ葉酸レダクターゼ阻害剤、クロロキンおよびヒドロキシクロロキンなどの抗マラリア剤、スルファサラジン、レフルノミド、サイトカインもしくはサイトカイン受容体抗体、または抗インターフェロン－アルファ、－ベータ、または－ガンマ抗体、抗腫瘍壊死因子（ＴＮＦ）－アルファ抗体（インフリキシマブ（ＲＥＭＩＣＡＤＥ（登録商標））またはアダリムマブ）、抗ＴＮＦ－アルファイムノアドヘシン（エタネルセプト）、抗ＴＮＦ－ベータ抗体、抗インターロイキン－２（ＩＬ－２）抗体および抗ＩＬ－２受容体抗体、ならびに抗インターロイキン－６（ＩＬ－６）受容体抗体およびアンタゴニストを含む５つのアンタゴニスト、抗ＣＤ１ｌａおよび抗ＣＤ１８抗体を含む抗ＬＦＡ－１抗体、抗Ｌ３Ｔ４抗体、異種抗リンパ球グロブリン、ｐａｎ－Ｔ抗体、抗ＣＤ３または抗ＣＤ４／ＣＤ４ａ抗体、ＬＦＡ－３結合ドメインを含む可溶性ペプチド（１９９０年７月２６日公開のＷＯ９０／０８１８７）、ストレプトキナーゼ、トランスフォーミング成長因子－ベータ（ＴＧＦ－ベータ）、ストレプトドマーゼ、ホストからのＲＮＡまたはＤＮＡ、ＦＫ５０６、ＲＳ－６１４４３、クロラムブシル、デオキシスペルグアリン、ラパマイシン、Ｔ細胞受容体（Ｃｏｈｅｎ ｅｔ ａｌ．，米国特許第５，１１４，７２１号）、Ｔ細胞受容体フラグメント（Ｏｆｆｎｅｒ ｅｔ ａｌ．，Ｓｃｉｅｎｃｅ，２５１：４３０－４３２（１９９１）、ＷＯ ９０／１１２９４、Ｊａｎｅｗａｙ，Ｎａｔｕｒｅ，３４１：４８２（１９８９）、およびＷＯ ９１／０１１３３）、ＢＡＦＦもしくはＢＲ３抗体または免疫アドヘシンおよびｚＴＮＦ４アンタゴニストなどのＢＡＦＦアンタゴニスト（レビューについては、Ｍａｃｋａｙ ａｎｄ Ｍａｃｋａｙ，Ｔｒｅｎｄｓ Ｉｍｍｕｎｏｌ．，２３：１１３－５（２００２）を参照）、ＣＤ４０－ＣＤ４０リガンドに対するブロッキング抗体を含む、抗ＣＤ４０受容体または抗ＣＤ４０リガンド（ＣＤ １５４）などのＴ細胞ヘルパーシグナルを妨害する生物学的因子（例えば、Ｄｕｒｉｅ ｅｔ ａｌ．，Ｓｃｉｅｎｃｅ，２６１：１３２８－３０（１９９３）、Ｍｏｈａｎ ｅｔ ａｌ．，Ｊ．Ｉｍｍｕｎｏｌ．，１５４：１４７０－８０（１９９５））、およびＣＴＬＡ４－Ｉｇ（Ｆｉｎｃｋ ｅｔ ａｌ．，Ｓｃｉｅｎｃｅ，２６５：１２２５－７（１９９４））、ならびにＴ１０Ｂ９などのＴ細胞受容体抗体（ＥＰ３４０，１０９）が含まれる。補助剤の非限定的な例にはまた、以下が含まれる：ブデソニド、表皮成長因子、アミノサリチル酸塩、メトロニダゾール、メサラミン、オルサラジン、バルサラジド、抗酸化剤、トロンボキサン阻害剤、ＩＬ－１受容体拮抗薬、抗ＩＬ－１モノクローナル抗体、成長因子、エラスターゼ阻害剤、ピリジニルイミダゾール化合物、ＴＮＦ拮抗薬、ＩＬ－４、ＩＬ－１０、ＩＬ－１３および／またはＴＧＦβサイトカインまたはそのアゴニスト（例えば、アゴニスト抗体）、ＩＬ－１１、プレドニゾロン、デキサメタゾンまたはブデソニドのグルクロニドまたはデキストラン結合プロドラッグ、ＩＣＡＭ－Ｉアンチセンスホスホロチオエートオリゴデオキシヌクレオチド（ＩＳＩＳ２３０２；Ｉｓｉｓ Ｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌｓ，Ｉｎｃ．）、可溶性補体受容体１（ＴＰｌＯ；Ｔ Ｃｅｌｌ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｉｎｃ．）、徐放性メサラジン、血小板活性化因子（ＰＡＦ）の拮抗薬、シプロフロキサシン、ならびにリグノカイン。いくつかの実施形態では、胃腸障害（例えば、ＳＩＢＯ）を治療または予防するための薬剤には、本明細書に記載の任意の抗生物質（例えば、リファキシミン）が含まれる。ＵＣの薬剤の例は、軽度の場合には、スルファサラジンおよび関連するサリチル酸含有薬であり、重度の場合には、コルチコステロイド薬である。
サリチル酸塩またはコルチコステロイドのいずれかの局所投与は、特に疾患が遠位腸に限定されている場合に効果的である場合があり、全身使用と比較して副作用の減少に関連している。鉄分および止瀉薬の投与などの支援策が必要になる場合がある。アザチオプリン、６－メルカプトプリンおよびメトトレキサートはまた、難治性のコルチコステロイド依存性の症例で使用するために処方されることがある。
ＩＢＳ－Ｃ、ＩＢＳ－Ｄ、および胆汁酸下痢の治療のための一般的な治療薬の非限定的な例、ならびに例示的な投薬計画が、以下の表に提供されている。
本明細書に記載の方法のうちのいずれかのいくつかの実施形態では、対象は、２つ以上の摂取可能なデバイスを投与され得る。例えば、いくつかの実施形態では、対象は、第１の摂取可能なデバイスおよび第２の摂取可能なデバイスを投与される。いくつかの実施形態では、対象は、第１、第２、および第３の摂取可能なデバイスを投与される。いくつかの実施形態では、対象は、４つ以上の摂取可能なデバイスを（同時にまたは連続して）投与される。対象に投与される各摂取可能なデバイスは、異なるまたは同じ機能を有し得る。例えば、いくつかの実施形態では、第１の摂取可能なデバイスは、分析物を監視、特定、および／または特徴付けるのに適しており、第２の摂取可能なデバイスは、治療薬（例えば、本明細書に記載の治療薬）の送達に適している。いくつかの実施形態では、第１の摂取可能なデバイスは、対象の胃腸管からサンプルを収集するのに適しており、第２の摂取可能なデバイスは、治療薬の送達に適している。いくつかの実施形態では、第１の摂取可能なデバイスは、対象の胃腸管からサンプルを収集するのに適しており、第２の摂取可能なデバイスは、本明細書に記載のような抗菌薬感受性／耐性分析を実行することに適している。対象の疾患状態を監視するために、第３の摂取可能なデバイスを対象に投与することができる。
本明細書に記載の方法のうちのいずれかのいくつかの実施形態では、本明細書に記載の摂取可能なデバイスを対象に投与して、（例えば、治療薬（例えば、抗菌剤）による治療の前後に）対象のＧＩ管内の特定の微生物のレベルを監視するために、対象のＧＩ管からサンプルを収集する。
いくつかの実施形態では、本明細書に記載の方法は、本明細書に記載の方法によって選択された治療（例えば、抗生物質）を、ＳＩＢＯもしくはＳＩＢＯ関連状態を有するか、またはＳＩＢＯを発症するリスクがある対象に投与して、治療する、疾患の進行を遅らせる、または疾患を発症するリスクを減らす。ＳＩＢＯの診断および治療のための例示的な方法が、図８７に提供されている。いくつかの実施形態では、ＳＩＢＯを有すると特定された対象には、本明細書に記載の摂取可能なデバイスが投与され、ここで、デバイスは、サンプリングチャンバを含む。摂取可能なデバイスを使用して、対象のＧＩ管（例えば、空腸液）から少なくとも１つのサンプルを収集することができる。サンプル（複数可）は、対象のＧＩ管の異なる領域（例えば、十二指腸、空腸、回腸、上行結腸、横行結腸、または下行結腸のうちの１つ以上）から取得され得る。対象から摂取可能なデバイスが排泄されると、本明細書に記載されているようにサンプル（複数可）を収集および分析して、１つ以上の分析物（例えば、細菌）を特徴付けることができる。サンプルからの微生物分離株は、微生物を特徴付けるための分析に供され得、および／または抗菌薬感受性試験は、微生物分離株に対して効果的に使用され得る抗菌剤（例えば、細胞増殖抑制剤または細胞溶解剤）を特定するために実行され得る。次に、対象は、特定された抗菌剤を含む医薬製剤を投与され得る。製剤は、本明細書に開示されるような摂取可能なデバイスを使用して投与され得、または他の手段（例えば、静脈内、直腸、経口など）によって投与され得る。抗生物質の選択を改善するために、本明細書に記載されるように治療の有効性を監視することができる。さらに、対象は、対象のＧＩ管内のメタンレベル、ｐＨ、温度、および１つ以上の代謝物を監視、特定、および／または特徴付けるために、１つ以上の摂取可能なデバイスを投与され得る。
したがって、いくつかの実施形態では、本明細書に記載の方法は、（ａ）対象を胃腸管内の細菌の異常増殖を有すると診断することであって、診断のステップが、摂取可能なデバイスの使用を含む、診断することと、（ｂ）ステップ（ａ）の診断に基づいて、エルタペネム、メロペネム、セフトリアキソン、およびピペラシリン－タゾバクタムのうちの１つを投与することと、を含む。
小腸細菌異常増殖（ＳＩＢＯ）を有する対象に関連する方法
一態様では、小腸細菌異常増殖（ＳＩＢＯ）、ＳＩＢＯ関連状態、またはＳＩＢＯを示唆する症状の治療を必要とする対象における小腸細菌異常増殖（ＳＩＢＯ）、ＳＩＢＯ関連状態、またはＳＩＢＯを示唆する症状を治療するための方法であって、方法は、抗菌剤を含む有効量の医薬製剤を対象に経口投与することと、それにより、対象のＳＩＢＯ、ＳＩＢＯ関連状態、またはＳＩＢＯを示唆する症状を治療することと、を含み、抗菌剤が、メロペネム、セフトリアキソン、エルタペネム、およびピペラシリン－タゾバクタムからなる群から選択される、方法が本明細書で提供される。ＳＩＢＯ、ＳＩＢＯ関連状態、およびＳＩＢＯを示唆する症状（それらの診断を含む）が、本明細書に記載される。
いくつかの実施形態では、ＳＩＢＯの治療は、ＳＩＢＯと関連付けられる１つ以上の症状の重症度を改善または軽減することを含む。いくつかの実施形態では、ＳＩＢＯと関連付けられる１つ以上の症状は、膨満、下痢、鼓腸、便頻度の増加または減少、腹痛、便秘、体重減少、発熱、腹部圧痛、悪心、胃うっ血、および脂肪便から選択される。
いくつかの実施形態では、ＳＩＢＯ関連状態を治療することは、ＳＩＢＯ関連状態と関連付けられる１つ以上の症状の重症度を改善または軽減することを含む。
いくつかの実施形態では、ＳＩＢＯ、ＳＩＢＯ関連状態、またはＳＩＢＯを示唆する症状を治療することは、小腸の細菌異常増殖を部分的に根絶することを含む。
いくつかの実施形態では、ＳＩＢＯ関連状態は、セリアック病、結合組織疾患（例えば、強皮症）、クローン病、真性糖尿病、甲状腺機能低下症、非特異的運動障害、放射線腸症、潰瘍性大腸炎、慢性疲労症候群、慢性膵炎、薬物誘発性酸分泌阻害、末期腎不全、線維筋痛、過敏性腸症候群、免疫不全症候群（例えば、ＨＩＶ感染および慢性リンパ球性白血病）、肥満、非経口栄養、酒さ、筋ジストロフィー、パーキンソン病、および冠状動脈疾患からなる群から選択される。
いくつかの実施形態では、ＳＩＢＯ関連状態は、自己免疫疾患である。
いくつかの実施形態では、ＳＩＢＯ関連状態は、過敏性腸症候群、線維筋痛症、慢性疲労症候群、うつ病、注意欠陥／多動性障害、多発性硬化症、全身性エリテマトーデス、およびクローン病からなる群から選択される。いくつかの実施形態では、ＳＩＢＯ関連状態は、痛覚過敏である。
いくつかの実施形態では、方法は、ＳＩＢＯまたはＳＩＢＯ関連状態を有する対象を特定するステップをさらに含む。
いくつかの実施形態では、ＳＩＢＯを有する対象を特定することは、小腸から流体サンプルを取得し、細菌濃度を測定することを含み、ここで、流体中の約１０３ＣＦＵ／ｍＬ以上の細菌濃度は、対象が小腸細菌異常増殖（ＳＩＢＯ）を有することを示している。
いくつかの実施形態では、ＳＩＢＯを有する対象を特定することは、小腸から流体サンプルを取得し、細菌濃度を測定することを含み、ここで、流体中の約１０４ＣＦＵ／ｍＬ以上の細菌濃度は、対象が小腸細菌異常増殖（ＳＩＢＯ）を有することを示している。
いくつかの実施形態では、ＳＩＢＯを有する対象を特定することは、小腸から流体サンプルを取得し、細菌濃度を測定することを含み、ここで、流体中の約１０５ＣＦＵ／ｍＬ以上の細菌濃度は、対象が小腸細菌異常増殖（ＳＩＢＯ）を有することを示している。
いくつかの実施形態では、ＳＩＢＯを有する対象を特定することは、対象がラクツロース、キシロース、ラクトース、およびグルコースからなる群から選択される基質を消費した後に、対象の呼気中の水素もしくはメタン、またはその両方の量を測定することを含み、ここで、水素もしくはメタン、またはその両方の正常範囲を超える水素もしくはメタン、またはその両方の量は、対象がＳＩＢＯを有することを示している。
いくつかの実施形態では、ＳＩＢＯ、ＳＩＢＯ関連状態、またはＳＩＢＯを示唆する症状の治療のための抗菌剤の有効量は、抗菌剤の標準用量の約４分の１～約２倍である。標準的な用量は、他のタイプの感染症の治療のために臨床医によって定期的に使用される用量であり、例えば、ＦＤＡラベルに含まれる用量によって通知され得る。
いくつかの実施形態では、抗菌剤は、メロペネムまたはエルタペネムであり、抗菌剤は、１つ以上のカルバペネマーゼ阻害剤と同時投与される。いくつかの実施形態では、カルバペネマーゼ阻害剤は、スルバクタムタゾバクタム、クラブラン酸、アビバクタム、およびバボルバクタムから選択される。いくつかの実施形態では、カルバペネマーゼ阻害剤は、レレバクタム、ボロン酸ベースの阻害剤（例えば、ＰＲＸ７００９）、ｂ－ラクタマーゼ阻害タンパク質ＩＩ、ならびに亜鉛０１８０７２０４および亜鉛０２３１８４９４化合物から選択される。いくつかの実施形態では、カルバペネマーゼ阻害剤は、ＥＤＴＡ、チオエステル誘導体、プロピオン酸、マレイン酸、コハク酸およびフタル酸誘導体から選択されるメタロ－ｂ－ラクタマーゼ阻害剤である。
いくつかの実施形態では、ＳＩＢＯ、ＳＩＢＯ関連状態、またはＳＩＢＯを示唆する症状を治療する方法は、腸洗浄または浣腸を対象に投与することをさらに含む。
いくつかの実施形態では、ＳＩＢＯ、ＳＩＢＯ関連状態、またはＳＩＢＯを示唆する症状を治療する方法は、プロバイオティクスを対象に投与することをさらに含む。
いくつかの実施形態では、ＳＩＢＯ、ＳＩＢＯ関連状態、またはＳＩＢＯを示唆する症状を治療する方法は、対象の食事を変更することをさらに含む。いくつかの実施形態では、対象の食事を変更することは、対象の食物繊維の消費を増加させることを含む。
いくつかの実施形態では、ＳＩＢＯ、ＳＩＢＯ関連状態、またはＳＩＢＯを示唆する症状を治療する方法は、化学運動促進剤を対象に投与することをさらに含む。運動促進剤の非限定的な例には、モチリンもしくはその機能的類似体、エリスロマイシンもしくはアジスロマイシンなどのマクロライド化合物、または胆汁酸もしくはそれらに由来する胆汁酸塩が含まれる。胆汁酸の例には、ウルソデオキシコール酸およびケノデオキシコール酸、ならびにそれらの薬学的に許容される塩（例えば、ナトリウムまたはカリウム塩）が含まれる。他の運動促進剤は、シサプリドなどのコリン作動性活性を有する化合物である。他の運動促進剤は、メトクロプラミド、ドンペリドン、またはベタネコールなどのドーパミン拮抗薬である。
いくつかの実施形態では、ＳＩＢＯ、ＳＩＢＯ関連状態、またはＳＩＢＯを示唆する症状を治療する方法は、対象に胆汁酸補充療法を投与することをさらに含む。
いくつかの実施形態では、ＳＩＢＯ、ＳＩＢＯ関連状態、またはＳＩＢＯを示唆する症状を治療する方法は、ニトログリセリン、Ｎ－オメガ－ニトロ－Ｌ－アルギニンメチルエステル（Ｌ－ＮＡＭＥ）、Ｎ－モノメチル－Ｌ－アルギニン（Ｌ－ＮＭＭＡ）などの一酸化窒素改変剤、または対象に対するオンダンセトロンまたはアロセトロンなどの５－ヒドロキシトリプタミン（ＨＴまたはセロトニン）受容体拮抗薬を投与することをさらに含む。
いくつかの実施形態では、ＳＩＢＯ、ＳＩＢＯ関連状態、またはＳＩＢＯを示唆する症状を治療する方法は、対象に抗ヒスタミン薬を投与することをさらに含む。適している抗ヒスタミン薬には、プロメタジンおよびメクリジンが含まれるが、これらに限定されない。
いくつかの実施形態では、ＳＩＢＯ、ＳＩＢＯ関連状態、またはＳＩＢＯを示唆する症状を治療する方法は、対象に神経弛緩薬を投与することをさらに含む。適している神経弛緩薬には、プロクロルペラジン、クロルプロマジン、またはハロペリドールが含まれるが、これらに限定されない。
いくつかの実施形態では、ＳＩＢＯ、ＳＩＢＯ関連状態、またはＳＩＢＯを示唆する症状を治療する方法は、カッパアゴニスト（例えば、フェドトジン）を対象に投与することをさらに含む。
いくつかの実施形態では、ＳＩＢＯ、ＳＩＢＯ関連状態、またはＳＩＢＯを示唆する症状を治療する方法は、ＳＩＢＯ関連状態（例えば、過敏性腸症候群、線維筋痛症、慢性疲労症候群、うつ病、ＡＤＨＤ、自己免疫疾患、またはクローン病から選択された状態）の症状をさらに改善するために、小腸の細菌異常増殖を少なくとも部分的に根絶するのと実質的に同時にまたはその後に、抗炎症性サイトカインまたはそのアゴニストを投与することをさらに含む。抗炎症性サイトカインには、ヒト供給源またはヒト遺伝子を発現するトランスジェニック非ヒト供給源に由来するヒトＩＬ－４、ＩＬ－１０、ＩＬ－１１、またはＴＧＦ－βが含まれる。抗炎症性サイトカインは、静脈内または皮下に注射または注入される。
いくつかの実施形態では、ＳＩＢＯ、ＳＩＢＯ関連状態、またはＳＩＢＯを示唆する症状を治療する方法は、ＳＩＢＯ関連状態（例えば、過敏性腸症候群、線維筋痛症、慢性疲労症候群、うつ病、ＡＤＨＤ、または自己免疫疾患（例えば、多発性硬化症または全身性エリテマトーデス）から選択された状態）の症状をさらに改善するために、小腸の細菌異常増殖を少なくとも部分的に根絶するのと実質的に同時にまたはその後に、炎症誘発性サイトカインまたは炎症誘発性サイトカインに特異的に結合する抗体を投与することをさらに含む。アンタゴニストまたは抗体は、炎症誘発性サイトカインに結合するか、または炎症誘発性サイトカインの活性もしくは受容体結合に拮抗するものである。炎症誘発性サイトカインには、ＴＮＦ－α、ＩＬ－１α、ＩＬ－１β、ＩＬ－６、ＩＬ－８、ＩＬ－１２、またはＬＩＦが含まれる。サイトカインアンタゴニストまたは抗体は、ヒト源に由来することができるか、またはヒトタンパク質成分を有するキメラタンパク質である。サイトカインアンタゴニストまたは抗体は、静脈内注入によってヒト対象に送達され得る。
いくつかの実施形態では、ＳＩＢＯ、ＳＩＢＯ関連状態、またはＳＩＢＯを示唆する症状を治療する方法は、求心性神経フィードバックまたは感覚知覚を改変する薬剤を投与することをさらに含む。求心性神経フィードバックまたは感覚知覚を変更する薬剤には、オンダンセトロンおよびアロセトロンなどの５－ＨＴ受容体拮抗薬、フェドトジンなどのアヘン剤アゴニスト、ハッカ油、シサプリド、ドンペリドンなどのドーパミン拮抗薬、抗うつ剤、抗不安薬、またはこれらのうちのいずれかの組み合わせが含まれる。有用な抗うつ薬には、アミトリプチリン（エラビル）などの三環系抗うつ薬、マプロチリンなどの四環系抗うつ薬、フルオキセチン（プロザック）またはセルトラリン（ゾロフト）などのセロトニン再取り込み阻害薬、フェネズリンなどのモノアミンオキシダーゼ阻害剤、およびトラゾドン、ベンラファキシン、ミルタザピン、ネファゾドン、またはブプロピオン（ウェルブトリン）などのその他の抗うつ薬が含まれる。典型的には、有用な抗うつ剤は、塩酸塩、硫酸化、または他の結合形態で利用可能であり、これらの結合形態のすべては、有用な抗うつ剤に含まれる。有用な抗不安（抗不安薬）剤には、Ｌｉｂｒｉｕｍ、Ａｔａｖｉｎ、Ｘａｎａｘ、Ｖａｌｉｕｍ、ＴｒａｎｘｅｎｅおよびＳｅｒａｘ、またはＰａｘｉｌなどの他の抗不安剤などのベンゾジアゼピン化合物が含まれる。
いくつかの実施形態では、ＳＩＢＯ、ＳＩＢＯ関連状態、またはＳＩＢＯを示唆する症状は、難治性である（例えば、以前の異なる治療過程に反応しない）。
いくつかの実施形態では、ＳＩＢＯ、ＳＩＢＯ関連状態、またはＳＩＢＯを示唆する症状は、再発する（例えば、以前の異なる治療過程の終了時に進行する）。
別の態様では、ＳＩＢＯ、ＳＩＢＯ関連状態、またはＳＩＢＯを示唆する症状の治療を必要とする対象におけるＳＩＢＯ、ＳＩＢＯ関連状態、またはＳＩＢＯを示唆する症状を治療するための方法であって、方法は、抗菌剤を含む有効量の医薬製剤を対象に経口投与することであって、抗菌剤が、ＳＩＢＯの病因、ＳＩＢＯ関連状態、またはＳＩＢＯを示唆する症状に関与する細菌に対して抗菌活性を示す、経口投与することと、それにより、対象のＳＩＢＯ、ＳＩＢＯ関連状態、またはＳＩＢＯを示唆する症状を治療することと、を含む、方法が本明細書で提供される。
いくつかの実施形態では、抗菌剤は、ＳＩＢＯの病因、ＳＩＢＯ関連状態、またはＳＩＢＯを示唆する症状に関与する細菌に対して抗菌活性を示している。いくつかの実施形態では、抗菌剤は、約０．００１μｇ／ｍＬ～約１２８μｇ／ｍＬ、約０．００１μｇ／ｍＬ～約６４μｇ／ｍＬ、約０．００１μｇ／ｍＬ～約３２μｇ／ｍＬ、約０．００１μｇ／ｍＬ～約１６μｇ／ｍＬ、約０．００１μｇ／ｍＬ～約８μｇ／ｍＬ、約０．００１μｇ／ｍＬ～約４μｇ／ｍＬ、約０．００１μｇ／ｍＬ～約２μｇ／ｍＬ、約０．００１μｇ／ｍＬ～約１μｇ／ｍＬ、約０．００１μｇ／ｍＬ～約０．５μｇ／ｍＬ、約０．００１μｇ／ｍＬ～約０．３μｇ／ｍＬ、約０．００１μｇ／ｍＬ～約０．１５μｇ／ｍＬ、約０．００１μｇ／ｍＬ～約０．１μｇ／ｍＬ、約０．００１μｇ／ｍＬ～約０．０５μｇ／ｍＬ、約０．００１μｇ／ｍＬ～約０．０１５μｇ／ｍＬ、約０．０１５μｇ／ｍＬ～約１２８μｇ／ｍＬ、約０．０１５μｇ／ｍＬ～約６４μｇ／ｍＬ、約０．０１５μｇ／ｍＬ～約３２μｇ／ｍＬ、約０．０１５μｇ／ｍＬ～約１６μｇ／ｍＬ、約０．０１５μｇ／ｍＬ～約８μｇ／ｍＬ、約０．０１５μｇ／ｍＬ～約４μｇ／ｍＬ、約０．０１５μｇ／ｍＬ～約２μｇ／ｍＬ、約０．０１５μｇ／ｍＬ～約１μｇ／ｍＬ、約０．０１５μｇ／ｍＬ～約０．５μｇ／ｍＬ、約０．０１５μｇ／ｍＬ～約０．３μｇ／ｍＬ、約０．０１５μｇ／ｍＬ～約０．１５μｇ／ｍＬ、約０．０１５μｇ／ｍＬ～約０．１μｇ／ｍＬ、約０．０１５μｇ／ｍＬ～約０．０５μｇ／ｍＬ、約０．０３μｇ／ｍＬ～約１２８μｇ／ｍＬ、約０．０３μｇ／ｍＬ～約６４μｇ／ｍＬ、約０．０３μｇ／ｍＬ～約３２μｇ／ｍＬ、約０．０３μｇ／ｍＬ～約１６μｇ／ｍＬ、約０．０３μｇ／ｍＬ～約８μｇ／ｍＬ、約０．０３μｇ／ｍＬ～約４μｇ／ｍＬ、約０．０３μｇ／ｍＬ～約２μｇ／ｍＬ、約０．０３μｇ／ｍＬ～約１μｇ／ｍＬ、約０．０３μｇ／ｍＬ～約０．５μｇ／ｍＬ、約０．０３μｇ／ｍＬ～約０．３μｇ／ｍＬ、約０．０３μｇ／ｍＬ～約０．１５μｇ／ｍＬ、約０．０３μｇ／ｍＬ～約０．１μｇ／ｍＬ、約０．０３μｇ／ｍＬ～約０．０５μｇ／ｍＬ、約０．１２μｇ／ｍＬ～約１２８μｇ／ｍＬ、約０．１２μｇ／ｍＬ～約６４μｇ／ｍＬ、約０．１２μｇ／ｍＬ～約３２μｇ／ｍＬ、約０．１２μｇ／ｍＬ～約１６μｇ／ｍＬ、約０．１２μｇ／ｍＬ～約８μｇ／ｍＬ、約０．１２μｇ／ｍＬ～約４μｇ／ｍＬ、約０．１２μｇ／ｍＬ～約２μｇ／ｍＬ、約０．１２μｇ／ｍＬ～約１μｇ／ｍＬ、約０．１２μｇ／ｍＬ～約０．５μｇ／ｍＬ、約０．１２μｇ／ｍＬ～約０．３μｇ／ｍＬ、約０．１２μｇ／ｍＬ～約０．１５μｇ／ｍＬ、約０．５μｇ／ｍＬ～約１２８μｇ／ｍＬ、約０．５μｇ／ｍＬ～約６４μｇ／ｍＬ、約０．５μｇ／ｍＬ～約３２μｇ／ｍＬ、約０．５μｇ／ｍＬ～約１６μｇ／ｍＬ、約０．５μｇ／ｍＬ～約８μｇ／ｍＬ、約０．５μｇ／ｍＬ～約４μｇ／ｍＬ、約０．５μｇ／ｍＬ～約２μｇ／ｍＬ、約０．５μｇ／ｍＬ～約１μｇ／ｍＬ、約１μｇ／ｍＬ～約１２８μｇ／ｍＬ、約１μｇ／ｍＬ～約６４μｇ／ｍＬ、約１μｇ／ｍＬ～約３２μｇ／ｍＬ、約１μｇ／ｍＬ～約１６μｇ／ｍＬ、約１μｇ／ｍＬ～約８μｇ／ｍＬ、約１μｇ／ｍＬ～約４μｇ／ｍＬ、約１μｇ／ｍＬ～約２μｇ／ｍＬ、約２μｇ／ｍＬ～約１２８μｇ／ｍＬ、約２μｇ／ｍＬ～約６４μｇ／ｍＬ、約２μｇ／ｍＬ～約３２μｇ／ｍＬ、約２μｇ／ｍＬ～約１６μｇ／ｍＬ、約２μｇ／ｍＬ～約８μｇ／ｍＬ、約２μｇ／ｍＬ～約４μｇ／ｍＬ、約４μｇ／ｍＬ～約１２８μｇ／ｍＬ、約４μｇ／ｍＬ～約６４μｇ／ｍＬ、約４μｇ／ｍＬ～約３２μｇ／ｍＬ、約４μｇ／ｍＬ～約１６μｇ／ｍＬ、約４μｇ／ｍＬ～約８μｇ／ｍＬ、約８μｇ／ｍＬ～約１２８μｇ／ｍＬ、約８μｇ／ｍＬ～約６４μｇ／ｍＬ、約８μｇ／ｍＬ～約３２μｇ／ｍＬ、または約８μｇ／ｍＬ～約１６μｇ／ｍＬなどの、約０．００１μｇ／ｍＬ未満～約１２８μｇ／ｍＬよりも大きい最小発育阻止濃度（ＭＩＣ）範囲で細菌に対して抗菌活性を示す。いくつかの実施形態では、抗菌剤は、約０．００２μｇ／ｍＬ～約０．５μｇ／ｍＬ、約０．００２μｇ／ｍＬ～約１２８μｇ／ｍＬ、約０．００８μｇ／ｍＬ～約０．３μｇ／ｍＬ、約０．００８μｇ／ｍＬ～約１μｇ／ｍＬ、約０．００８μｇ／ｍＬ～約２μｇ／ｍＬ、約０．００８μｇ／ｍＬ～約８μｇ／ｍＬ、約０．００８μｇ／ｍＬ～約１２８μｇ／ｍＬ、約０．０１５μｇ／ｍＬ～２約０．０１５μｇ／ｍＬ～１２８μｇ／ｍＬ、約０．０３μｇ／ｍＬ～約８μｇ／ｍＬ、約０．０３μｇ／ｍＬ～約６４μｇ／ｍＬ、約０．０６μｇ／ｍＬ～約２μｇ／ｍＬ、約０．０６μｇ／ｍＬ～約１６μｇ／ｍＬ、約０．１２μｇ／ｍＬ～約８μｇ／ｍＬ、約０．１２μｇ／ｍＬ～約１２８μｇ／ｍＬ、約０．５μｇ／ｍＬ～約１６μｇ／ｍＬ、約０．５μｇ／ｍＬ～約１２８μｇ／ｍＬ、約１μｇ／ｍＬ～約６４μｇ／ｍＬ、約１μｇ／ｍＬ～約１２８μｇ／ｍＬ、約２μｇ／ｍＬ～約６４μｇ／ｍＬ、約４μｇ／ｍＬ～約１２８μｇ／ｍＬ、または約８μｇ／ｍＬ～約１２８μｇ／ｍＬのＭＩＣ範囲で細菌に対して抗菌活性を示す。いくつかの実施形態では、抗菌剤は、約０．００１μｇ／ｍＬ～約１２８μｇ／ｍＬ、約０．００１μｇ／ｍＬ～約６４μｇ／ｍＬ、約０．００４μｇ／ｍＬ～約３２μｇ／ｍＬ、約０．０１５μｇ／ｍＬ～約１６μｇ／ｍＬ、約０．０３μｇ／ｍＬ～約８μｇ／ｍＬ、または約０．５μｇ／ｍＬ～約２μｇ／ｍＬのＭＩＣ範囲で細菌に対して抗菌活性を示す。いくつかの実施形態では、抗菌剤は、メロペネムである。いくつかの実施形態では、抗菌剤は、セフトリアキソンである。
いくつかの実施形態では、抗菌剤は、約０．００１μｇ／ｍＬ未満～約１２８よりも大きい、約０．００１μｇ／ｍＬ～約６４μｇ／ｍＬ、約０．００４μｇ／ｍＬ～約３２μｇ／ｍＬ、約０．０１５μｇ／ｍＬ～約１６μｇ／ｍＬ、約０．０３μｇ／ｍＬ～約８μｇ／ｍＬ、約０．５μｇ／ｍＬ～約２μｇ／ｍＬ、または約０．００１μｇ／ｍＬ、約０．００２μｇ／ｍＬ、約０．００４μｇ／ｍＬ、約０．０１５μｇ／ｍＬ、約０．０３μｇ／ｍＬ、約０．０６μｇ／ｍＬ、約０．１２μｇ／ｍＬ、約０．２５μｇ／ｍＬ、約０．５μｇ／ｍＬ、約１μｇ／ｍＬ、約４μｇ／ｍＬ、約８μｇ／ｍＬ、約１６μｇ／ｍＬ、約３２μｇ／ｍＬ、約６４μｇ／ｍＬ、または約１２８μｇ／ｍＬのＭＩＣ５０値で、ＳＩＢＯの病因、ＳＩＢＯ関連状態、またはＳＩＢＯを示唆する症状に関与する細菌に対して抗菌活性を示す。いくつかの実施形態では、抗菌剤は、メロペネムである。いくつかの実施形態では、抗菌剤は、セフトリアキソンである。
いくつかの実施形態では、抗菌剤は、約０．００１μｇ／ｍＬ未満～約１２８よりも大きい、約０．００１μｇ／ｍＬ～約６４μｇ／ｍＬ、約０．００４μｇ／ｍＬ～約３２μｇ／ｍＬ、約０．０１５μｇ／ｍＬ～約１６μｇ／ｍＬ、約０．０３μｇ／ｍＬ～約８μｇ／ｍＬ、約０．５μｇ／ｍＬ～約２μｇ／ｍＬ、または約０．００１μｇ／ｍＬ、約０．００２μｇ／ｍＬ、約０．００８μｇ／ｍＬ、約０．０１５μｇ／ｍＬ、約０．０３μｇ／ｍＬ、約０．０６μｇ／ｍＬ、約０．１２μｇ／ｍＬ、約０．２５μｇ／ｍＬ、約０．５μｇ／ｍＬ、約２μｇ／ｍＬ、約４μｇ／ｍＬ、約８μｇ／ｍＬ、約１６μｇ／ｍＬ、約３２μｇ／ｍＬ、約６４μｇ／ｍＬ、または約１２８μｇ／ｍＬのＭＩＣ９０値で、ＳＩＢＯの病因、ＳＩＢＯ関連状態、またはＳＩＢＯを示唆する症状に関与する細菌に対して抗菌活性を示す。いくつかの実施形態では、抗菌剤は、メロペネムである。いくつかの実施形態では、抗菌剤は、セフトリアキソンである。
いくつかの実施形態では、ＳＩＢＯの病因、ＳＩＢＯ関連状態、またはＳＩＢＯを示唆する症状に関与する細菌は、グラム陽性細菌、グラム陰性細菌、嫌気性細菌、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される。
いくつかの実施形態では、ＳＩＢＯの病因、ＳＩＢＯ関連状態、またはＳＩＢＯを示唆する症状に関与する細菌は、グラム陰性細菌である。ＳＩＢＯの病因、ＳＩＢＯ関連状態、またはＳＩＢＯを示唆する症状に関与するグラム陰性細菌の例には、Ｅｎｔｅｒｏｂａｃｔｅｒ ａｅｒｏｇｅｎｅｓ、Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ ｃｏｌｉ、Ｋｌｅｂｓｉｅｌｌａ ｓｐｐ．（例えば、Ｋ．ｏｘｙｔｏｃａおよびＫ．ｐｎｅｕｍｏｎｉａ）、Ｐｒｏｔｅｕｓ ｍｉｒａｂｉｌｉｓ、およびＰｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ ａｅｒｕｇｉｎｏｓａが含まれるが、これらに限定されない。
いくつかの実施形態では、ＳＩＢＯの病因、ＳＩＢＯ関連状態、またはＳＩＢＯを示唆する症状に関与する細菌は、グラム陽性細菌である。ＳＩＢＯの病因、ＳＩＢＯ関連状態、またはＳＩＢＯを示唆する症状に関与するグラム陽性細菌の例には、Ｓｔａｐｈｙｌｏｃｏｃｃｕｓ ａｕｒｅｕｓ、Ｅｎｔｅｒｏｃｏｃｃｕｓ ｆａｅｃａｌｉｓ、ならびにＳｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓ ｓｐｐ．（例えば、Ｓｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓ ｐｙｏｇｅｎｅｓ、Ｓｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓ ａｇａｌａｃｔｉａｅ、およびＶｉｒｉｄａｎｓ ｇｒｏｕｐ Ｓｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓ）が含まれるが、これらに限定されない。
いくつかの実施形態では、ＳＩＢＯの病因、ＳＩＢＯ関連状態、またはＳＩＢＯを示唆する症状に関与する細菌は、嫌気性細菌である。ＳＩＢＯの病因、ＳＩＢＯ関連状態、またはＳＩＢＯを示唆する症状に関与する嫌気性細菌の例には、Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ ｓｐｐ．（例えば、Ｃ．ｓｐｏｒｏｇｅｎｅｓ、Ｃ．ｒａｍｏｓｕｍ、およびＣ．ｉｎｎｏｃｕｕｍ）、Ｐｒｅｖｏｔｅｌｌａ ｓｐｐ．（例えば、Ｐ．ｍｅｌａｎｏｇｅｎｉｃａ、Ｐ．ｂｉｖｉａ、Ｐ．ｂｕｃｃａｅ、Ｐ．ｎａｎｃｅｉｅｎｓｉｓ、Ｐ．ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａ、Ｐ．ｄｅｎｔｉｃｏｌａ、Ｐ．ｎｉｇｒｅｓｃｅｎｓ、Ｐ．ｃｏｒｐｏｒｉｓ、Ｐ．ｂｅｒｇｅｎｓｉｓ、およびＰ．ｄｉｓｉｅｎｓ）、Ｖｅｉｌｌｏｎｅｌｌａ ｓｐｐ．（例えば、Ｖ．ｐａｒｖｕｌａ、Ｖｅｉｌｌｏｎｅｌｌａ ｄｉｓｐｒ、およびＶ．ａｔｙｐｉｃａ）、Ｂａｃｔｅｒｏｉｄｅｓ ｆｒａｇｉｌｉｓ、およびＢａｃｔｅｒｏｉｄｅｓ ｎｏｎ－ｆｒａｇｉｌｉｓ（例えば、Ｂ．ｃａｃｃａｅ、Ｂ．ｔｈｅｔａｉｏｔａｏｍｉｃｒｏｎ、Ｂ．ｏｖａｔｕｓ、Ｂ．ｖｕｌｇａｔｕｓ、Ｂ．ｕｎｉｆｏｒｍｉｓ、Ｂ．ｓｔｅｒｃｏｒｉｓ、Ｂ．ｘｙｌａｎｉｓｏｌｖｅｎｓ、Ｂ ｓａｌｙｅｒｓｉａｅ、Ｂ．ｉｎｔｅｓｔｉｎａｌｉｓ、およびＢ．ｆａｅｃｉｓ）が含まれるが、これらに限定されない。
いくつかの実施形態では、抗菌剤は、ＳＩＢＯの病因、ＳＩＢＯ関連状態、またはＳＩＢＯを示唆する症状に関与する細菌に対して抗菌活性を示し、ここで、細菌は、Ｅｎｔｅｒｏｂａｃｔｅｒ ａｅｒｏｇｅｎｅｓ、Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ ｃｏｌｉ、Ｋｌｅｂｓｉｅｌｌａ ｓｐｐ．、Ｋ．ｏｘｙｔｏｃａ、Ｋ．ｐｎｅｕｍｏｎｉａ、Ｐｒｏｔｅｕｓ ｍｉｒａｂｉｌｉｓ、Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ ａｅｒｕｇｉｎｏｓａ、Ｓｔａｐｈｙｌｏｃｏｃｃｕｓ ａｕｒｅｕｓ、Ｅｎｔｅｒｏｃｏｃｃｕｓ ｆａｅｃａｌｉｓ、Ｓｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓ ｓｐｐ．、Ｓｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓ ｐｙｏｇｅｎｅｓ、Ｓｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓ ａｇａｌａｃｔｉａｅ、Ｖｉｒｉｄａｎｓ ｇｒｏｕｐ Ｓｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓ、Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ ｓｐｐ．、Ｃ．ｓｐｏｒｏｇｅｎｅｓ、Ｃ．ｒａｍｏｓｕｍ、Ｃ．ｉｎｎｏｃｕｕｍ、Ｐｒｅｖｏｔｅｌｌａ ｓｐｐ．、Ｐ．ｍｅｌａｎｏｇｅｎｉｃａ、Ｐ．ｂｉｖｉａ、Ｐ．ｂｕｃｃａｅ、Ｐ．ｎａｎｃｅｉｅｎｓｉｓ、Ｐ．ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａ、Ｐ．ｄｅｎｔｉｃｏｌａ、Ｐ．ｎｉｇｒｅｓｃｅｎｓ、Ｐ．ｃｏｒｐｏｒｉｓ、Ｐ．ｂｅｒｇｅｎｓｉｓ、Ｐ．ｄｉｓｉｅｎｓ、Ｖｅｉｌｌｏｎｅｌｌａ ｓｐｐ．、Ｖ．ｐａｒｖｕｌａ、Ｖｅｉｌｌｏｎｅｌｌａ ｄｉｓｐｒ、Ｖ．ａｔｙｐｉｃａ、Ｂａｃｔｅｒｏｉｄｅｓ ｆｒａｇｉｌｉｓ、Ｂａｃｔｅｒｏｉｄｅｓ ｎｏｎ－ｆｒａｇｉｌｉｓ、Ｂ．ｃａｃｃａｅ、Ｂ．ｔｈｅｔａｉｏｔａｏｍｉｃｒｏｎ、Ｂ．ｏｖａｔｕｓ、Ｂ．ｖｕｌｇａｔｕｓ、Ｂ．ｕｎｉｆｏｒｍｉｓ、Ｂ．ｓｔｅｒｃｏｒｉｓ、Ｂ．ｘｙｌａｎｉｓｏｌｖｅｎｓ、Ｂ ｓａｌｙｅｒｓｉａｅ、Ｂ．ｉｎｔｅｓｔｉｎａｌｉｓ、およびＢ．ｆａｅｃｉｓからなる群から選択される。いくつかの実施形態では、抗菌剤は、メロペネムである。いくつかの実施形態では、抗菌剤は、セフトリアキソンである。
いくつかの実施形態では、抗菌剤は、ＳＩＢＯの病因、ＳＩＢＯ関連状態、またはＳＩＢＯを示唆する症状に関与する細菌に対して殺菌効果を示している。例えば、細菌を抗菌剤に一定期間曝露すると、細菌１ｍＬあたりのコロニー形成単位（ＣＦＵ）の減少がもたらされ得る。いくつかの実施形態では、細菌を抗菌剤に一定期間曝露すると、約０．５ｌｏｇ～約４．５ｌｏｇ、約０．５ｌｏｇ～約４ｌｏｇ、約０．５ｌｏｇ～約３．５ｌｏｇ、約０．５ｌｏｇ～約３ｌｏｇ、約０．５ｌｏｇ～約２．５ｌｏｇ、約０．５ｌｏｇ～約２ｌｏｇ、約０．５ｌｏｇ～約１．５ｌｏｇ、約０．５ｌｏｇ～約１ｌｏｇ、約１ｌｏｇ～約５ｌｏｇ、約１ｌｏｇ～約４．５ｌｏｇ、約１ｌｏｇ～約４ｌｏｇ、約１ｌｏｇ～約３．５ｌｏｇ、約１ｌｏｇ～約３ｌｏｇ、約１ｌｏｇ～約２．５ｌｏｇ、約１ｌｏｇ～約２ｌｏｇ、約１ｌｏｇ～約１．５ｌｏｇ、約１．５ｌｏｇ～約５ｌｏｇ、約１．５ｌｏｇ～約４．５ｌｏｇ、約１．５ｌｏｇ～約４ｌｏｇ、約１．５ｌｏｇ～約３．５ｌｏｇ、約１．５ｌｏｇ～約３ｌｏｇ、約１．５ｌｏｇ～約２．５ｌｏｇ、約１．５ｌｏｇ～約２ｌｏｇ、約２ｌｏｇ～約５ｌｏｇ、約２ｌｏｇ～約４．５ｌｏｇ、約２ｌｏｇ～約４ｌｏｇ、約２ｌｏｇ～約３．５ｌｏｇ、約２ｌｏｇ～約３ｌｏｇ、約２ｌｏｇ～約２．５ｌｏｇ、約２．５ｌｏｇ～約５ｌｏｇ、約２．５ｌｏｇ～約４．５ｌｏｇ、約２．５ｌｏｇ～約４ｌｏｇ、約２．５ｌｏｇ～約３．５ｌｏｇ、約２．５ｌｏｇ～約３ｌｏｇ、約３ｌｏｇ～約５ｌｏｇ、約３ｌｏｇ～約４．５ｌｏｇ、約３ｌｏｇ～約４ｌｏｇ、約３ｌｏｇ～約３．５ｌｏｇ、約３．５ｌｏｇ～約５ｌｏｇ、約３．５ｌｏｇ～約４．５ｌｏｇ、約３．５ｌｏｇ～約４ｌｏｇ、約４ｌｏｇ～約５ｌｏｇ、約４ｌｏｇ～約４．５ｌｏｇ、約４．５ｌｏｇ～約５ｌｏｇ、または少なくとも≧０．５ｌｏｇ、≧１ｌｏｇ、≧１．５ｌｏｇ、≧２ｌｏｇ、≧２．５ｌｏｇ、≧３ｌｏｇ、≧３．５ｌｏｇ、≧４ｌｏｇ、≧４．５ｌｏｇ、≧５ｌｏｇ、≧６ｌｏｇ、≧７ｌｏｇ、≧８ｌｏｇ、≧９ｌｏｇ、≧１０ｌｏｇ以上などの、約０．５ｌｏｇ～約５ｌｏｇ以上の細菌のＣＦＵ／ｍＬの減少がもたらされる。いくつかの実施形態では、抗菌剤は、約１時間、約２時間、約４時間、約６時間、約８時間、約１０時間、約１２時間、約１４時間、約１６時間、約１８時間、約２０時間、約２４時間、約３０時間、約３６時間、約４２時間、または約４８時間で、ＣＦＵ／ｍＬの少なくとも３ｌｏｇの減少の殺菌効果を示している。いくつかの実施形態では、抗菌剤は、約２時間でＣＦＵ／ｍＬの少なくとも３ｌｏｇの減少の殺菌効果を示している。いくつかの実施形態では、抗菌剤は、約６時間でＣＦＵ／ｍＬの少なくとも３ｌｏｇの減少の殺菌効果を示している。いくつかの実施形態では、抗菌剤は、約２４時間でＣＦＵ／ｍＬの少なくとも３ｌｏｇの減少の殺菌効果を示している。いくつかの実施形態では、細菌は、Ｅ．ｃｏｌｉ、Ｓｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓ ｓｐｐ．、およびＢａｃｔｅｒｏｉｄｅｓ ｓｐｐから選択される。いくつかの実施形態では、抗菌剤は、メロペネムである。いくつかの実施形態では、抗菌剤は、セフトリアキソンである。
いくつかの実施形態では、抗菌剤は、約０．５倍のＭＩＣ～約６倍のＭＩＣ、約０．５倍のＭＩＣ～約４倍のＭＩＣ、約０．５倍のＭＩＣ～約２倍のＭＩＣ、約０．５倍のＭＩＣ～約１倍のＭＩＣ、約１倍のＭＩＣ～約８倍のＭＩＣ、約１倍のＭＩＣ～約６倍のＭＩＣ、約１倍のＭＩＣ～約４倍のＭＩＣ、約１倍のＭＩＣ～約２倍のＭＩＣ、約２倍のＭＩＣ～約８倍のＭＩＣ、約２倍のＭＩＣ～約６倍のＭＩＣ、約２倍のＭＩＣ～約４倍のＭＩＣ、約４倍のＭＩＣ～約８倍のＭＩＣ、約４倍のＭＩＣ～約６倍のＭＩＣ、約６倍のＭＩＣ～約８倍のＭＩＣ、または約０．５倍のＭＩＣ、約１倍のＭＩＣ、約２倍のＭＩＣ、約３倍のＭＩＣ、約４倍のＭＩＣ、約５倍のＭＩＣ、約６倍のＭＩＣ、約７倍のＭＩＣ、もしくは約８倍のＭＩＣなどの、約０．５倍のＭＩＣ～約８倍のＭＩＣの濃度で、ＳＩＢＯの病因、ＳＩＢＯ関連状態、またはＳＩＢＯを示唆する症状に関与する細菌に対して殺菌効果を示している。いくつかの実施形態では、抗菌剤は、メロペネムである。いくつかの実施形態では、抗菌剤は、セフトリアキソンである。
いくつかの実施形態では、ＳＩＢＯの病因、ＳＩＢＯ関連状態、またはＳＩＢＯを示唆する症状に関与する細菌の抗菌剤への曝露は、細菌の再増殖を防止する。いくつかの実施形態では、抗菌剤は、メロペネムである。いくつかの実施形態では、抗菌剤は、セフトリアキソンである。
いくつかの実施形態では、抗菌剤は、ＳＩＢＯの病因、ＳＩＢＯ関連状態、またはＳＩＢＯを示唆する症状に関与する１つ以上の細菌に関して静菌性である。「静菌性」とは、細菌の増殖を防止または阻害する抗菌剤の能力を指す。いくつかの実施形態では、抗菌剤は、ＳＩＢＯの病因、ＳＩＢＯ関連状態、またはＳＩＢＯを示唆する症状に関与する１つ以上の細菌に関して静菌性である。「殺菌性」とは、抗菌剤が細菌を殺す能力を指す。いくつかの実施形態では、抗菌剤は、ＳＩＢＯの病因、ＳＩＢＯ関連状態、またはＳＩＢＯを示唆する症状に関与する１つ以上の細菌に関して、静菌性および殺菌性の両方である。いくつかの実施形態では、細菌は、Ｅ．ｃｏｌｉ、Ｓｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓ ｓｐｐ．、およびＢａｃｔｅｒｏｉｄｅｓ ｓｐｐから選択される。いくつかの実施形態では、抗菌剤は、メロペネムである。いくつかの実施形態では、抗菌剤は、セフトリアキソンである。
いくつかの実施形態では、ＳＩＢＯの病因、ＳＩＢＯ関連状態、またはＳＩＢＯを示唆する症状に関与する細菌は、抗菌剤に対する耐性を発達させることができないか、またはその発達が起こりにくい。例えば、細菌は、１０－８未満などの約１０－７未満、または１×１０－１０未満などの１０－９の自然突然変異の頻度を有することができる。いくつかの実施形態では、細菌は、約７．４５×１０－９、約５．７５×１０－９、約５．１５×１０－９、約９．５５×１０－１０、約１．８５×１０－１０、約１．７５×１０－１０、約１．５０×１０－１０、または約１．０５×１０－１０未満の自然突然変異の頻度を有する。いくつかの実施形態では、細菌は、Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ ｃｏｌｉ、Ｓｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓ ｓｐｐ．、Ｓ．ｐｎｅｕｍｏｎｉａ、Ｓ．ｐｙｏｇｅｎｅｓ、Ｓ．ａｇａｌａｃｔｉａｅ、Ｂａｃｔｅｒｏｉｄｅｓ ｓｐｐ．、Ｂ．ｆｒａｇｉｌｉｓ、Ｂ．ｖｕｌｇａｔｕｓ、およびＢ．ｏｖａｔｕｓから選択される。いくつかの実施形態では、抗菌剤は、メロペネムである。いくつかの実施形態では、抗菌剤は、セフトリアキソンである。
いくつかの実施形態では、抗菌剤は、約０．０１μｇ／ｍＬ～約１μｇ／ｍＬ、約０．０１μｇ／ｍＬ～約０．５μｇ／ｍＬ、約０．０１μｇ／ｍＬ～約０．２５μｇ／ｍＬ、約０．０１μｇ／ｍＬ～約０．１２μｇ／ｍＬ、約０．０１μｇ／ｍＬ～約０．０６μｇ／ｍＬ、約０．０６μｇ／ｍＬ～約１μｇ／ｍＬ、約０．０６μｇ／ｍＬ～約０．５μｇ／ｍＬ、約０．０６μｇ／ｍＬ～約０．２５μｇ／ｍＬ、約０．０６μｇ／ｍＬ～約０．１２μｇ／ｍＬ、約０．１２μｇ／ｍＬ～約１μｇ／ｍＬ、約０．１２μｇ／ｍＬ～約０．５μｇ／ｍＬ、約０．１２μｇ／ｍＬ～約０．２５μｇ／ｍＬ、約０．２５μｇ／ｍＬ～約１μｇ／ｍＬ、約０．２５μｇ／ｍＬ～約０．５μｇ／ｍＬ、または約０．５μｇ／ｍＬ～約１μｇ／ｍＬなどの、抗菌剤に対する耐性を発達させることができないか、またはその発達が起こりにくい、ＳＩＢＯの病因、ＳＩＢＯ関連状態、またはＳＩＢＯを示唆する症状に関与する細菌に対して、約０．０１μｇ／ｍＬ～約３２μｇ／ｍＬ、約０．０５μｇ／ｍＬ～約１μｇ／ｍＬ、または約０．１μｇ／ｍＬ～約０．２５μｇ／ｍＬの突然変異予防濃度（ＭＰＣ）を示す。いくつかの実施形態では、ＭＰＣは、約０．０３μｇ／ｍＬ、約０．０６μｇ／ｍＬ、約０．１２μｇ／ｍＬ、約０．２５μｇ／ｍＬ、約０．５μｇ／ｍＬ、または約３２μｇ／ｍＬである。いくつかの実施形態では、細菌は、Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ ｃｏｌｉ、Ｓｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓ ｓｐｐ．、Ｓ．ｐｎｅｕｍｏｎｉａ、Ｓ．ｐｙｏｇｅｎｅｓ、Ｓ．ａｇａｌａｃｔｉａｅ、Ｂａｃｔｅｒｏｉｄｅｓ ｓｐｐ．、Ｂ．ｆｒａｇｉｌｉｓ、Ｂ．ｖｕｌｇａｔｕｓ、およびＢ．ｏｖａｔｕｓから選択される。いくつかの実施形態では、抗菌剤は、メロペネムである。いくつかの実施形態では、抗菌剤は、セフトリアキソンである。
非アルコール性脂肪性肝疾患（ＮＡＦＬＤ）または肝硬変を有する対象に関連する方法
本明細書に記載の組成物および方法は、非アルコール性脂肪性肝疾患（ＮＡＦＬＤ）、非アルコール性脂肪性肝炎（ＮＡＳＨ）、または肝硬変と関連付けられる胃腸管内の分析物を検出、分析、および／または定量化するために使用され得る。例えば、ＢＭＩおよび性別を一致させた健康な対照と比較して、ＮＡＦＬＤ対象の大腸からのＦａｅｃａｌｉｂａｃｔｅｒｉｕｍ ｐｒａｕｓｎｉｔｚｉｉの存在量が減少する可能性がある。したがって、対象が非アルコール性脂肪性肝疾患（ＮＡＦＬＤ）を発症するリスクがあるかどうかを決定するためのデバイスおよび方法であって、これには、ＮＡＦＬＤを有する疑いのある対象のＧＩ管から（例えば、大腸から）サンプルを収集するために、本明細書に記載の摂取可能なデバイスを投与することと、ＧＩ管からのサンプルに存在する１つ以上の微生物を同定するための試験を実行することと、が含まれ、ここで、健康な対象と比較してＦａｅｃａｌｉｂａｃｔｅｒｉｕｍ ｐｒａｕｓｎｉｔｚｉｉの存在量が減少していることが、ＮＡＦＬＤの存在を示す、デバイスおよび方法が本明細書で提供される。別の態様では、肝硬変を有する対象が肝細胞癌（ＨＣＣ）または肝性脳症などの合併症を発症するリスクがあるかどうかを決定するためのデバイスおよび方法が、本明細書で提供される。肝硬変は一般に、肝臓の構造を破壊する進行性のびまん性の線維化状態を指す（例えば、Ｈｅｉｄｅｌｂａｕｇｈ ａｎｄ Ｂｒｕｄｅｒｌｙ（２００６）Ａｍ．Ｆａｍ．Ｐｈｙｓｉｃｉａｎ ７４（５）：７５６－６２を参照）。いくつかの実施形態では、方法は、肝硬変を有する対象を特定することを含む。アスパラギン酸アミノトランスフェラーゼ対血小板比指数（ＡＰＲＩ）、ＦＩＢ－４指数、アスパラギン酸アミノトランスフェラーゼ（ＡＳＴ）対アラニンアミノトランスフェラーゼ（ＡＬＴ）比、音響放射インパルス（ＡＲＦＩ）、トランジェントエラストグラフィ（ＴＥ）、および磁気共鳴エラストグラフィなどの血清マーカーを含む、肝硬変を有する対象を特定するためのいくつかの非侵襲的方法が開発されている（例えば、Ｎｉｓｈｉｋａｗａ ａｎｄ Ｏｓａｋｉ（２０１５）Ｍｅｄｉａｔｏｒｓ Ｉｎｆｌａｍｍ．２０１５：８７２１５２を参照）。
いくつかの実施形態では、方法は、肝硬変を有する対象のＧＩ管からサンプルを収集するために、本明細書に記載の摂取可能なデバイスを投与することを含む。サンプルは、対象のＧＩ管の様々な部分から収集され得る。例えば、十二指腸、空腸、回腸、上行結腸、横行結腸、または下行結腸のうちの１つ以上からのサンプルを収集することができる。いくつかの実施形態では、サンプルは、対象の十二指腸から収集される。いくつかの実施形態では、方法は、対象のＧＩ管（またはその一部分）からのサンプル中に存在する１つ以上の微生物を同定するための試験を実行することを含む。例えば、全ゲノムシーケンシングおよび１６ＳリボソームＲＮＡシーケンシングを含む、サンプル中の微生物を同定するための本明細書に記載の試験のいずれかを使用することができる。対象のＧＩ管内の微生物叢の組成および多様性が、決定され、対象の合併症を層別化および／または予測するために使用され得る。例えば、肝硬変を有する対象における多様性の少ない微生物叢は、対象が肝性脳症（ＨＥ）を発症するリスクがあることを示している。さらに、高レベルのＭｙｃｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ ｓｐ．、およびＧｒａｍ－ｐｏｓｉｔｉｖｅ ｃｏｃｃｉ（例えば、Ｓｔａｐｈｙｌｏｃｏｃｃｕｓ ｓｐ．、Ｓｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓ ｓｐ．、Ｇｒａｎｕｌｉｃａｔｅｌｌａ ｓｐ．、ｕｎｃｌａｓｓｉｆｉｅｄ Ｐｌａｎｏｃｃｏｃａｃｅａｅ、およびｕｎｃｌａｓｓｉｆｉｅｄ Ｓｔｒｅｐｔｏｃｃｏｃａｃｅａｅ）を有すると特定された対象は、その対象がＨＥを発症するリスクがあることを示している。
いくつかの実施形態では、異なるタイプの肝硬変を有する対象の微生物叢を比較することができる。例えば、対象のアルコール性肝硬変、非アルコール性肝硬変、および肝性脳症（ＨＥ）を伴う肝硬変の微生物叢の組成および／または多様性が比較される。
いくつかの実施形態では、１つ以上のバイオマーカーのレベルは、対象のサンプルから（例えば、ＧＩ管サンプル、血清、血液、または血漿から）決定され得る。これらのバイオマーカーのレベルはまた、肝硬変を有する対象における合併症のリスクを層別化および／または予測するために使用され得る。例えば、いくつかの実施形態では、バイオマーカーは、本明細書で提供される胆汁酸（例えば、ケノデオキシコール酸、コール酸、デオキシコール酸、リトコール酸、およびウルソデオキシコール酸）である。対象のサンプルから胆汁酸のレベルを決定するための試験は、当技術分野で知られており、インビボまたはエクスビボで実行され得る。肝硬変を有する対象における合併症のリスクを層別化および／または予測するために使用され得る他の尺度には、民族性および肝硬変の病因が含まれる。例えば、非ヒスパニック系白人の対象は、ヒスパニック系の対象の比較と比較して、微生物の豊富さ、多様性、および均一性が低く、抱合型ウルソデオキシコール酸のレベルが高いことが示されている（Ｊａｃｏｂｓ ｅｔ ａｌ．（２０１８）“Ｍｉｃｒｏｂｉｏｍｅ ａｎｄ Ｂｉｌｅ Ａｃｉｄ Ｐｒｏｆｉｌｅｓ ｉｎ Ｄｕｏｄｅｎａｌ Ａｓｐｉｒａｔｅｓ ｆｒｏｍ Ｃｉｒｒｈｏｔｉｃｓ Ｖａｒｙ ｂｙ Ｃｉｒｒｈｏｓｉｓ Ｅｔｉｏｌｏｇｙ，Ｈｅｐａｔｉｃ Ｅｎｃｅｐｈａｌｏｐａｔｈｙ，ａｎｄ Ｅｔｈｎｉｃｉｔｙ”Ａｂｓｔｒａｃｔ．ＤＤＷを参照）。
分析物
本明細書に記載の組成物および方法は、ヒト対象における様々な分析物を検出、分析、および／または定量化するために使用され得る。本出願で使用されるような「分析物」は、サンプル中で検出される化合物または組成物を指す。本出願での使用に適した例示的な分析物には、米国特許第６，２５１，５８１号に記載されているものが含まれ、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。大まかに言えば、分析物は、検出することができる任意の物質（例えば、１つ以上の抗原を有する物質）であり得る。分析物の例示的かつ非限定的なリストには、リガンド、タンパク質およびそれらのフラグメント、血液凝固因子、ホルモン、サイトカイン、多糖類、核酸、炭水化物、ムコ多糖類、脂質、脂肪酸、微生物（例えば、細菌）、微生物抗原、ならびに治療薬（そのフラグメントおよび代謝物を含む）が含まれる。
例えば、分析物は、分析物結合剤（例えば、生体分子）に結合し、複合体を形成する物質であり得る。いくつかの実施形態では、分析物は、一価（モノエピトピック）または多価（ポリエピトピック）であり得、通常、抗原性またはハプテン性である。いくつかの実施形態では、分析物は、単一の化合物または複数の化合物である。いくつかの実施形態では、分析物は、少なくとも１つの共通のエピトープまたは決定部位を共有する複数の化合物である。分析物は、細菌などの細胞、または例えば、Ａ、Ｂ、Ｄなどの血液型抗原、ヒト白血球抗原（ＨＬＡ）、もしくは他の細胞表面抗原を有する細胞の一部であり得る。分析物はまた、微生物（例えば、細菌（例えば、病原性細菌）、真菌、原生動物、またはウイルス）、タンパク質、核酸、脂質、またはホルモンであり得る。いくつかの実施形態では、分析物は、エクソソームまたはエクソソームの一部（例えば、細菌のエクソソーム）であり得る。いくつかの実施形態では、分析物は、対象（例えば、ヒト対象）に由来する。いくつかの実施形態では、分析物は、対象に存在する微生物に由来する。いくつかの実施形態では、分析物は、本明細書で提供されるデバイスおよび方法のうちのいずれかを使用して検出され得る、核酸（例えば、ＤＮＡ分子またはＲＮＡ分子）、タンパク質（例えば、可溶性タンパク質、細胞表面タンパク質）、またはそれらのフラグメントである。
多価リガンド分析物は、通常、ポリ（アミノ酸）、例えば、ポリペプチド（例えば、タンパク質）またはペプチド、多糖類、核酸（例えば、ＤＮＡまたはＲＮＡ）、およびそれらの組み合わせである。そのような組み合わせには、細菌、ウイルス、染色体、遺伝子、ミトコンドリア、核、細胞膜などの成分が含まれる。
いくつかの実施形態では、ポリエピトピックリガンド分析物は、少なくとも約５０００Ｄａ、より通常は少なくとも約１０，０００Ｄａの分子量を有する。ポリ（アミノ酸）カテゴリでは、関心のあるポリ（アミノ酸）は、一般に、約５，０００Ｄａ～約５，０００，０００Ｄａ、より一般的には約２０，０００Ｄａ～約１，０００，０００Ｄａの分子量を有し得、関心のあるホルモンの中で、分子量は、一般的には約５，０００Ｄａ～約６０，０００Ｄａの範囲である。
いくつかの実施形態では、モノエピトピックリガンド分析物は、一般に、約１００～約２０００Ｄａ、より通常は約１２５～約１，０００Ｄａの分子量を有する。
類似の構造的特徴を有するタンパク質、特定の生物学的機能を有するタンパク質、特定の微生物、特に疾患を引き起こす微生物に関連するタンパク質などのファミリーに関して、多種多様なタンパク質を考慮することができる。そのようなタンパク質には、例えば、免疫グロブリン、サイトカイン、酵素、ホルモン、癌抗原、栄養マーカー、組織特異的抗原などが含まれる。
いくつかの実施形態では、分析物は、タンパク質である。いくつかの実施形態では、分析物は、タンパク質、例えば、酵素（例えば、溶血素、プロテアーゼ、ホスホリパーゼ）、可溶性タンパク質、膜結合タンパク質、または外毒素である。いくつかの実施形態では、分析物は、タンパク質、ペプチド、または抗原のフラグメントである。いくつかの実施形態では、分析物は、少なくとも５アミノ酸（例えば、少なくとも６、少なくとも７、少なくとも８、少なくとも９、少なくとも１０、少なくとも２５、少なくとも５０、または少なくとも１００アミノ酸）のペプチドである。例示的な長さには、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０、２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７、２８、２９、３０、５０、７５、または１００アミノ酸が含まれる。タンパク質分析物の例示的なクラスには、プロタミン、ヒストン、アルブミン、グロブリン、スクレロプロテイン、ホスホプロテイン、抗体、アフィマー、ムコプロテイン、クロモプロテイン、リポプロテイン、ヌクレオプロテイン、糖タンパク質、Ｔ細胞受容体、プロテオグリカン、細胞表面受容体、膜アンカー型タンパク質、膜貫通型タンパク質、分泌型タンパク質、ＨＬＡ、および未分類タンパク質が含まれるが、これらに限定されない。いくつかの実施形態では、分析物は、アフィマーである（例えば、参照により本明細書に明示的に組み込まれる、Ｔｉｅｄｅ ｅｔ ａｌ．（２０１７）ｅＬｉｆｅ ６：ｅ２４９０３を参照）。
例示的な分析物としては、プレアルブミン、アルブミン、α１－リポタンパク質、α１－リアンチトリプシン、α１－糖タンパク質、トランスコルチン、４．６Ｓ－ポスタルブミン、α１－糖タンパク質、α１Ｘ－糖タンパク質、チロキシン結合グロブリン、インタ－α－トリプシン阻害剤、Ｇｃ－グロブリン（Ｇｃ１－１、Ｇｃ２－１、Ｇｃ２－２）、ハプトグロビン（Ｈｐ１－１、Ｈｐ２－１、Ｈｐ２－２）、セルロプラスミン、コリンエステラーゼ、α２－リポタンパク質（複数可）、ミオグロビン、Ｃ反応性タンパク質、α２－マクログロブリン、α２－ＨＳ糖タンパク質、Ｚｎ－α２－糖タンパク質、α２－ニューラミノ糖タンパク質、エリスロポエチン、βリポタンパク質、トランスフェリン、ヘモペキシン、フィブリノーゲン、プラスミノーゲン、β２－糖タンパク質Ｉ、β２－糖タンパク質ＩＩ、免疫グロブリンＧ（ＩｇＧ）またはγＧ－グロブリン、免疫グロブリンＡ（ＩｇＡ）またはγＡ－グロブリン、免疫グロブリンＭ（ＩｇＭ）またはγＭ－グロブリン、免疫グロブリンＤ（ＩｇＤ）またはγＤ－グロブリン（γＤ）、免疫グロブリンＥ（ＩｇＥ）またはγＥ－グロブリン（γＥ）、遊離κおよびλ軽鎖、ならびに補体因子Ｃ’１（Ｃ’１ｑ、Ｃ’１ｒ、Ｃ’１ｓ、Ｃ’２、Ｃ’３（β１Ａ、α２Ｄ）、Ｃ’４、Ｃ’５、Ｃ’６、Ｃ’７、Ｃ’８、Ｃ’９が含まれる。
分析物の追加の例には、腫瘍壊死因子－α（ＴＮＦα）、インターロイキン－１２（ＩＬ－１２）、ＩＬ－２３、ＩＬ－６、α２β１インテグリン、α１β１インテグリン、α４β７インテグリン、インテグリンα４β１（ＶＬＡ－４）、Ｅ－セレクチン、ＩＣＡＭ－１、α５β１インテグリン、α４β１インテグリン、ＶＬＡ－４、α２β１インテグリン、α５β３インテグリン、α５β５インテグリン、αＩＩｂβ３インテグリン、ＭＡｄＣＡＭ－１、ＳＭＡＤ７、ＪＡＫ１、ＪＡＫ２、ＪＡＫ３、ＴＹＫ－２、ＣＨＳＴ１５、ＩＬ－１、ＩＬ－１α、ＩＬ－１β、ＩＬ－１８、ＩＬ－３６α、ＩＬ－３６β、ＩＬ－３６γ、ＩＬ－３８、ＩＬ－３３、ＩＬ－１３、ＣＤ４０Ｌ、ＣＤ４０、ＣＤ３γ、ＣＤ３δ、ＣＤ３ε、ＣＤ３ζ、ＴＣＲ、ＴＣＲα、ＴＣＲβ、ＴＣＲδ、ＴＣＲγ、ＣＤ１４、ＣＤ２０、ＣＤ２５、ＩＬ－２、ＩＬ－２β鎖、ＩＬ－２γ鎖、ＣＤ２８、ＣＤ８０、ＣＤ８６、ＣＤ４９、ＭＭＰ１、ＣＤ８９、ＩｇＡ、ＣＸＣＬ１０、ＣＣＬ１１、ＥＬＲケモカイン、ＣＣＲ２、ＣＣＲ９、ＣＸＣＲ３、ＣＣＲ３、ＣＣＲ５、ＣＣＬ２、ＣＣＬ８、ＣＣＬ１６、ＣＣＬ２５、ＣＸＣＲ１ｍ ＣＸＣＲ２ｍ ＣＸＣＬ１、ＣＸＣＬ２、ＣＸＣＬ３、ＣＸＣＬ４、ＣＸＣＬ５、ＣＸＣＬ６、ＣＸＣＬ７、およびＣＸＣＬ８、ならびに同様のもののうちのいずれかをコードする核酸（例えば、ｍＲＮＡ）が含まれる。
いくつかの実施形態では、分析物は、血液凝固因子である。例示的な血液凝固因子には、以下が含まれるが、これらに限定されない。
いくつかの実施形態では、分析物は、ホルモンである。例示的なホルモンには、ペプチドおよびタンパク質ホルモン、副甲状腺ホルモン（パラトロンモン）、チロカルシトニン、インスリン、グルカゴン、リラクシン、エリスロポイエチン、メラノトロピン（メランサイト刺激ホルモン、インターメディン）、ソマトトロピン（成長ホルモン）、コルチコトロピン（副腎皮質刺激ホルモン）、チロトロピン、卵胞刺激ホルモン、黄体形成ホルモン（間質細胞刺激ホルモン）、黄体腫向性ホルモン（ルテオトロピン、プロラクチン）、ゴナドトロピン（絨毛性ゴナドトロピン）、セクレチン、ガストリン、アンギオテンシンＩおよびＩＩ、ブラディキニン、およびヒト胎盤性ラクトゲン、チロキシン、コルチゾール、トリヨードチロニン、試験ステロン、エストラジオール、エストロン、プロゲストロン、黄体形成ホルモン放出ホルモン（ＬＨＲＨ）、ならびにシクロスポリン、ＦＫ５０６、ミコフェノール酸などの免疫抑制剤が含まれるが、これらに限定されない。
いくつかの実施形態では、分析物は、ペプチドホルモン（例えば、神経下垂体からのペプチドホルモン）である。神経下垂体からの例示的なペプチドホルモンには、オキシトシン、バソプレシン、および放出因子（ＲＦ）（例えば、コルチコトロピン放出因子（ＣＲＦ）、黄体形成ホルモン放出因子（ＬＲＦ）、チロトロピン放出因子（ＴＲＦ）、ソマトトロピン－ＲＦ、成長ホルモン放出因子（ＧＲＦ）、卵胞刺激ホルモン放出因子（ＦＳＨ－ＲＦ）、プロラクチン阻害因子（ＰＩＦ）、およびメラノサイト刺激ホルモン阻害因子（ＭＩＦ））が含まれるが、これらに限定されない。
いくつかの実施形態では、分析物は、サイトカインまたはケモカインである。例示的なサイトカインには、インターロイキン－１（ＩＬ－１）、インターロイキン－２（ＩＬ－２）、インターロイキン－６（ＩＬ－６）、表皮成長因子（ＥＧＦ）、腫瘍壊死因子（ＴＮＦ、例えば、ＴＮＦ－αまたはＴＮＦ－β）、および神経成長因子（ＮＧＦ）が含まれるが、これらに限定されない。
いくつかの実施形態では、分析物は、癌抗原である。例示的な癌抗原には、前立腺特異的抗原（ＰＳＡ）、癌胎児性抗原（ＣＥＡ）、α－フェトプロテイン、酸性ホスファターゼ、ＣＡ１９．９、ＣＡ１２５、ＣＤ１９、ＷＴ－１、ＣＤ２２、Ｌ１－ＣＡＭ、ＲＯＲ－１、ＣＤ３０、ＣＤ１２５、ＡＦＰ、ＣＥＡ、ＥＴＡ、ＭＡＧＥ、およびＭＵＣ１６が含まれるが、これらに限定されない。
いくつかの実施形態では、分析物は、組織特異的抗原である。例示的な組織特異的抗原には、アルカリホスファターゼ、ミオグロビン、ＣＰＫ－ＭＢ、カルシトニン、およびミエリン塩基性タンパク質が含まれるが、これらに限定されない。
いくつかの実施形態では、分析物は、ムコ多糖または多糖である。
いくつかの実施形態では、分析物は、微生物、または微生物（例えば、細菌、ウイルス、プリオン、または原生動物）に由来するか、もしくは微生物によって生成される分子である。例えば、いくつかの実施形態では、分析物は、特定の微生物の属、種、または株（例えば、特定の細菌の属、種、または株）に特異的な分子（例えば、タンパク質または核酸）である。いくつかの実施形態では、微生物は、病原性（すなわち、疾患を引き起こす）である。いくつかの実施形態では、微生物は、非病原性である（例えば、片利共生微生物）。例示的な微生物には、以下が含まれるが、これらに限定されない。



いくつかの実施形態では、分析物は、細菌である。例示的な細菌には、Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ ｃｏｌｉ（またはＥ．ｃｏｌｉ）、Ｂａｃｉｌｌｕｓ ａｎｔｈｒａｃｉｓ、Ｂａｃｉｌｌｕｓ ｃｅｒｅｕｓ、Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ ｂｏｔｕｌｉｎｕｍ、Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ ｄｉｆｆｉｃｉｌｅ、Ｙｅｒｓｉｎｉａ ｐｅｓｔｉｓ、Ｙｅｒｓｉｎｉａ ｅｎｔｅｒｏｃｏｌｉｔｉｃａ、Ｆｒａｎｃｉｓｅｌｌａ ｔｕｌａｒｅｎｓｉｓ、Ｂｒｕｃｅｌｌａ ｓｐｅｃｉｅｓ、Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ ｐｅｒｆｒｉｎｇｅｎｓ、Ｂｕｒｋｈｏｌｄｅｒｉａ ｍａｌｌｅｉ、Ｂｕｒｋｈｏｌｄｅｒｉａ ｐｓｅｕｄｏｍａｌｌｅｉ、Ｓｔａｐｈｙｌｏｃｏｃｃｕｓ ｓｐｅｃｉｅｓ、Ｍｙｃｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ ｓｐｅｃｉｅｓ、Ｇｒｏｕｐ Ａ Ｓｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓ、Ｇｒｏｕｐ Ｂ Ｓｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓ、Ｓｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓ ｐｎｅｕｍｏｎｉａｅ、Ｈｅｌｉｃｏｂａｃｔｅｒ ｐｙｌｏｒｉ、Ｓａｌｍｏｎｅｌｌａ ｅｎｔｅｒｉｔｉｄｉｓ、Ｍｙｃｏｐｌａｓｍａ ｈｏｍｉｎｉｓ、Ｍｙｃｏｐｌａｓｍａ ｏｒａｌｅ、Ｍｙｃｏｐｌａｓｍａ ｓａｌｉｖａｒｉｕｍ、Ｍｙｃｏｐｌａｓｍａ ｆｅｒｍｅｎｔａｎｓ、Ｍｙｃｏｐｌａｓｍａ ｐｎｅｕｍｏｎｉａｅ、Ｍｙｃｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ ｂｏｖｉｓ、Ｍｙｃｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ ｔｕｂｅｒｃｕｌｏｓｉｓ、Ｍｙｃｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ ａｖｉｕｍ、Ｍｙｃｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ ｌｅｐｒａｅ，Ｒｉｃｋｅｔｔｓｉａ ｒｉｃｋｅｔｔｓｉｉ、Ｒｉｃｋｅｔｔｓｉａ ａｋａｒｉ、Ｒｉｃｋｅｔｔｓｉａ ｐｒｏｗａｚｅｋｉｉ、Ｒｉｃｋｅｔｔｓｉａ ｃａｎａｄａ、Ｂａｃｉｌｌｕｓ ｓｕｂｔｉｌｉｓ、Ｂａｃｉｌｌｕｓ ｓｕｂｔｉｌｉｓ ｎｉｇｅｒ、Ｂａｃｉｌｌｕｓ ｔｈｕｒｉｎｇｉｅｎｓｉｓ、Ｃｏｘｉｅｌｌａ ｂｕｒｎｅｔｔｉ、Ｆａｅｃａｌｉｂａｃｔｅｒｉｕｍ ｐｒａｕｓｎｉｔｚｉｉ（Ｂａｃｔｅｒｏｉｄｅｓ ｐｒａｕｓｓｎｉｔｚｉｉとしても知られている）、Ｒｏｓｅｂｕｒｉａ ｈｏｍｉｎｉｓ、Ｅｕｂａｃｔｅｒｉｕｍ ｒｅｃｔａｌｅ、Ｄｉａｌｉｓｔｅｒ ｉｎｖｉｓｕｓ、Ｒｕｍｉｎｏｃｏｃｃｕｓ ａｌｂｕｓ、Ｒｕｍｉｎｏｃｏｃｃｕｓ ｃａｌｌｉｄｕｓ、およびＲｕｍｉｎｏｃｏｃｃｕｓ ｂｒｏｍｉｉが含まれるが、これらに限定されない。追加の例示的な細菌には、ｐｈｙｌａ Ｆｉｒｍｉｃｕｔｅｓの細菌（例えば、Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ ｃｌｕｓｔｅｒｓ ＸＩＶａおよびＩＶ）、ｐｈｙｌａ Ｂａｃｔｅｒｏｉｄｅｔｅｓの細菌（例えば、Ｂａｃｔｅｒｏｉｄｅｓ ｆｒａｇｉｌｉｓまたはＢａｃｔｅｒｏｉｄｅｓ ｖｕｌｇａｔｕｓ）、およびｐｈｙｌａ Ａｃｔｉｎｏｂａｃｔｅｒｉａの細菌（例えば、Ｃｏｒｉｏｂａｃｔｅｒｉａｃｅａｅ ｓｐｐ．またはＢｉｆｉｄｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ ａｄｏｌｅｓｃｅｎｔｉｓ）が含まれる。Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ ｃｌｕｓｔｅｒ ＸＩＶａの細菌には、例えば、Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ、Ｒｕｍｉｎｏｃｏｃｃｕｓ、Ｌａｃｈｎｏｓｐｉｒａ、Ｒｏｓｅｂｕｒｉａ、Ｅｕｂａｃｔｅｒｉｕｍ、Ｃｏｐｒｏｃｏｃｃｕｓ、Ｄｏｒｅａ、およびＢｕｔｙｒｉｖｉｂｒｉｏ ｇｅｎｅｒａに属する種が含まれる。Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ ｃｌｕｓｔｅｒ ＩＶの細菌には、例えば、Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ、Ｒｕｍｉｎｏｃｏｃｃｕｓ、Ｅｕｂａｃｔｅｒｉｕｍ、およびＡｎａｅｒｏｆｉｌｕｍ ｇｅｎｅｒａに属する種が含まれる。いくつかの実施形態では、分析物は、カンジダ、例えば、カンジダアルビカンスである。いくつかの実施形態では、分析物は、細菌または他の微生物、例えば、蠕虫卵子、エンテロトキシン（クロストリジウムディフィシル毒素Ａ、ＴｃｄＡ）または細胞毒素（クロストリジウムディフィシル毒素Ｂ、ＴｃｄＢ）からの副産物である。
いくつかの実施形態では、分析物は、病原性細菌である。病原性細菌の非限定的な例は、Ｂａｃｉｌｌｕｓ、Ｂｏｒｄｅｔｅｌｌａ、Ｂｏｒｒｅｌｉａ、Ｂｒｕｃｅｌｌａ、Ｃａｍｐｙｌｏｂａｃｔｅｒ、Ｃｈｌａｍｙｄｉａ、Ｃｈｌａｍｙｄｏｐｈｉｌａ、Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ、Ｃｏｒｙｎｅｂａｃｔｅｒｉｕｍ、Ｅｎｔｅｒｏｂａｃｔｅｒ、Ｅｎｔｅｒｏｃｏｃｃｕｓ、Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ、Ｆｒａｎｃｉｓｅｌｌａ、Ｈａｅｍｏｐｈｉｌｕｓ、Ｈｅｌｉｃｏｂａｃｔｅｒ、Ｌｅｇｉｏｎｅｌｌａ、Ｌｅｐｔｏｓｐｉｒａ、Ｌｉｓｔｅｒｉａ、Ｍｙｃｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ、Ｍｙｃｏｐｌａｓｍａ、Ｎｅｉｓｓｅｒｉａ、Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ、Ｒｉｃｋｅｔｔｓｉａ、Ｓａｌｍｏｎｅｌｌａ、Ｓｈｉｇｅｌｌａ、Ｓｔａｐｈｙｌｏｃｏｃｃｕｓ、Ｓｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓ、Ｔｒｅｐｏｎｅｍａ、Ｖｉｂｒｉｏ、およびＹｅｒｓｉｎｉａの属に属する。特定の病原性細菌種の非限定的な例には、Ｂａｃｉｌｌｕｓ ａｎｔｈｒａｃｉｓの菌株、Ｂｏｒｄｅｔｅｌｌａ ｐｅｒｔｕｓｓｉｓの菌株の菌株、Ｂｏｒｒｅｌｉａ ｂｕｒｇｄｏｒｆｅｒｉの菌株の菌株、Ｂｒｕｃｅｌｌａ ａｂｏｒｔｕｓの菌株の菌株、Ｂｒｕｃｅｌｌａ ｃａｎｉｓの菌株の菌株、Ｂｒｕｃｅｌｌａ ｍｅｌｉｔｅｎｓｉｓの菌株の菌株、Ｂｒｕｃｅｌｌａ ｓｕｉｓの菌株の菌株、Ｃａｍｐｙｌｏｂａｃｔｅｒ ｊｅｊｕｎｉの菌株の菌株、Ｃｈｌａｍｙｄｉａ ｐｎｅｕｍｏｎｉａｅの菌株、Ｃｈｌａｍｙｄｉａ ｔｒａｃｈｏｍａｔｉｓの菌株、Ｃｈｌａｍｙｄｏｐｈｉｌａ ｐｓｉｔｔａｃｉの菌株、Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ ｂｏｔｕｌｉｎｕｍの菌株、Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ ｄｉｆｆｉｃｉｌｅの菌株、Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ ｐｅｒｆｒｉｎｇｅｎｓの菌株、Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ ｔｅｔａｎｉの菌株、Ｃｏｒｙｎｅｂａｃｔｅｒｉｕｍ ｄｉｐｈｔｈｅｒｉａの菌株、Ｅｎｔｅｒｏｂａｃｔｅｒ ｓａｋａｚａｋｉｉの菌株、Ｅｎｔｅｒｏｃｏｃｃｕｓ ｆａｅｃａｌｉｓの菌株、Ｅｎｔｅｒｏｃｏｃｃｕｓ ｆａｅｃｉｕｍの菌株、Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ ｃｏｌｉ（例えば、Ｅ．ｃｏｌｉ Ｏ１５７ Ｈ７）の菌株、Ｆｒａｎｃｉｓｅｌｌａ ｔｕｌａｒｅｎｓｉｓの菌株、Ｈａｅｍｏｐｈｉｌｕｓ ｉｎｆｌｕｅｎｚａの菌株、Ｈｅｌｉｃｏｂａｃｔｅｒ ｐｙｌｏｒｉの菌株、Ｌｅｇｉｏｎｅｌｌａ ｐｎｅｕｍｏｐｈｉｌａの菌株、Ｌｅｐｔｏｓｐｉｒａ ｉｎｔｅｒｒｏｇａｎｓの菌株、Ｌｉｓｔｅｒｉａ ｍｏｎｏｃｙｔｏｇｅｎｅｓの菌株、Ｍｙｃｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ ｌｅｐｒａｅの菌株、Ｍｙｃｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ ｔｕｂｅｒｃｕｌｏｓｉｓの菌株、Ｍｙｃｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ ｕｌｃｅｒａｎｓの菌株、Ｍｙｃｏｐｌａｓｍａ ｐｎｅｕｍｏｎｉａの菌株、Ｎｅｉｓｓｅｒｉａ ｇｏｎｏｒｒｈｏｅａｅの菌株、Ｎｅｉｓｓｅｒｉａ ｍｅｎｉｎｇｉｔｉｄｅｓの菌株、Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ ａｅｒｕｇｉｎｏｓａの菌株、Ｒｉｃｋｅｔｔｓｉａ ｒｉｃｋｅｔｔｓｉａの菌株、Ｓａｌｍｏｎｅｌｌａ ｔｙｐｈｉおよびＳａｌｍｏｎｅｌｌａ ｔｙｐｈｉｍｕｒｉｕｍの菌株、Ｓｈｉｇｅｌｌａ ｓｏｎｎｅｉの菌株、Ｓｔａｐｈｙｌｏｃｏｃｃｕｓ ａｕｒｅｕｓの菌株、Ｓｔａｐｈｙｌｏｃｏｃｃｕｓ ｅｐｉｄｅｒｍｉｄｉｓの菌株、Ｓｔａｐｈｙｌｏｃｏｃｃｕｓ ｓａｐｒｏｐｈｙｔｉｃｕｓの菌株、Ｓｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓ ａｇａｌａｃｔｉａｅの菌株、Ｓｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓ ｐｎｅｕｍｏｎｉａの菌株、Ｓｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓ ｐｙｏｇｅｎｅｓの菌株、Ｔｒｅｐｏｎｅｍａ ｐａｌｌｉｄｕｍの菌株、Ｖｉｂｒｉｏ ｃｈｏｌｅｒａの菌株、Ｙｅｒｓｉｎｉａ ｅｎｔｅｒｏｃｏｌｉｔｉｃａの菌株、ならびにＹｅｒｓｉｎｉａ ｐｅｓｔｉｓの菌株が含まれる。
いくつかの実施形態では、分析物は、片利共生細菌（例えば、プロバイオティクス）である。いくつかの実施形態では、細菌は、例えば、生きた生物療法剤として、これまで対象に投与されてきた。例示的な片利共生細菌には、Ｆａｅｃａｌｉｂａｃｔｅｒｉｕｍ ｐｒａｕｓｎｉｔｚｉｉ（Ｂａｃｔｅｒｏｉｄｅｓ ｐｒａｕｓｓｎｉｔｚｉｉとしても呼ばれる）、Ｒｏｓｅｂｕｒｉａ ｈｏｍｉｎｉｓ、Ｅｕｂａｃｔｅｒｉｕｍ ｒｅｃｔａｌｅ、Ｄｉａｌｉｓｔｅｒ ｉｎｖｉｓｕｓ、Ｒｕｍｉｎｏｃｏｃｃｕｓ ａｌｂｕｓ、Ｒｕｍｉｎｏｃｏｃｃｕｓ ｇｎａｖｕｓ、Ｒｕｍｉｎｏｃｏｃｃｕｓ ｔｏｒｑｕｅｓ、Ｒｕｍｉｎｏｃｏｃｃｕｓ ｃａｌｌｉｄｕｓ、およびＲｕｍｉｎｏｃｏｃｃｕｓ ｂｒｏｍｉｉが含まれるが、これらに限定されない。
いくつかの実施形態では、分析物は、ウイルスである。いくつかの実施形態では、ウイルスは、病原性ウイルスである。病原性ウイルスの非限定的な例は、Ａｄｅｎｏｖｉｒｉｄａｅ、Ｐｉｃｏｒｎａｖｉｒｉｄａｅ、Ｈｅｒｐｅｓｖｉｒｉｄａｅ、Ｈｅｐａｄｎａｖｉｒｉｄａｅ、Ｆｌａｖｉｖｉｒｉｄａｅ、Ｒｅｔｒｏｖｉｒｉｄａｅ、Ｏｒｔｈｏｍｙｘｏｖｉｒｉｄａｅ、Ｐａｒａｍｙｘｏｖｉｒｉｄａｅ、Ｐａｐｏｖａｖｉｒｉｄａｅ、Ｐｏｌｙｏｍａｖｉｒｕｓ、Ｒｈａｂｄｏｖｉｒｉｄａｅ、およびＴｏｇａｖｉｒｉｄａｅのファミリーに属する。いくつかの実施形態では、分析物は、バクテリオファージである。いくつかの実施形態では、本明細書に記載のデバイスおよび方法を使用して、対象のＧＩ管内のウイルスを（例えば、インビボまたはエクスビボで）特定、特徴付け、および／または定量化する。いくつかの実施形態では、エシェリヒアファージ、エンテロバクテリアファージ、およびカウドウイルスバクテリオファージの相対的存在量は、本明細書に記載のデバイスおよび方法を使用して決定され、ここで、エシェリヒアファージおよびエンテロバクテリアファージは、健康な対照よりもＩＢＤ患者の粘膜においてより豊富である。
いくつかの実施形態では、分析物は、真菌である。いくつかの実施形態では、真菌は、病原性真菌である。病原性真菌の非限定的な例は、Ａｓｐｅｒｆｉｌｌｕｓ、Ｃａｎｉｄｉａ、Ｃｒｙｐｔｏｃｏｃｃｕｓ、Ｈｉｓｔｏｐｌａｓｍａ、Ｐｎｅｕｍｏｃｙｓｔｉｓ、およびＳｔａｃｈｙｂｏｔｒｙｓの属に属する。特定の病原性真菌の非限定的な例には、Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓ ｃｌａｖａｔｕｓ、Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓ ｆｕｍｉｇａｔｕｓ、Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓ ｆｌａｖｕｓ、Ｃａｎｉｄｉａ ａｌｂｉｃａｎｓ、Ｃｒｙｐｔｏｃｏｃｃｕｓ ａｌｂｉｄｕｓ、Ｃｒｙｐｔｏｃｏｃｃｕｓ ｇａｔｔｉｉ、Ｃｒｙｐｔｏｃｏｃｃｕｓ ｌａｕｒｅｎｔｉｉ、Ｃｒｙｐｔｏｃｏｃｃｕｓ ｎｅｏｆｏｒｍａｎｓ、Ｈｉｓｔｏｐｌａｓｍａ ｃａｐｓｕｌａｔｕｍ、Ｐｎｅｕｍｏｃｙｓｔｉｓ ｊｉｒｏｖｅｃｉｉ、Ｐｎｅｕｍｏｃｙｓｔｉｓ ｃａｒｉｎｉｉ、およびＳｔａｃｈｙｂｏｔｒｙｓ ｃｈａｒｔａｒｕｍの菌株が含まれる。
いくつかの実施形態では、分析物は、原生動物である。いくつかの実施形態では、分析物は、病原性原生動物である。病原性原生動物の非限定的な例は、Ａｃａｎｔｈａｍｏｅｂａ、Ｂａｌａｍｕｔｈｉａ、Ｃｒｙｐｔｏｓｐｏｒｉｄｉｕｍ、Ｄｉｅｎｔａｍｏｅｂａ、Ｅｎｄｏｌｉｍａｘ、Ｅｎｔａｍｏｅｂａ、Ｇｉａｒｄｉａ、Ｉｏｄａｍｏｅｂａ、Ｌｅｉｓｈｍａｎｉａ、Ｎａｅｇｌｅｒｉａ、Ｐｌａｓｍｏｄｉｕｍ、Ｓａｐｐｉｎｉａ、Ｔｏｘｏｐｌａｓｍａ、Ｔｒｉｃｈｏｍｏｎａｓ、およびＴｒｙｐａｎｏｓｏｍａの属に属する。特定の病原性原生動物種の非限定的な例には、Ａｃａｎｔｈａｍｏｅｂａ ｓｐｐ．、Ｂａｌａｍｕｔｈｉａ ｍａｎｄｒｉｌｌａｒｉｓ、Ｃｒｙｐｔｏｓｐｏｒｉｄｉｕｍ ｃａｎｉｓ、Ｃｒｙｐｔｏｓｐｏｒｉｄｉｕｍ ｆｅｌｉｓ、Ｃｒｙｐｔｏｓｐｏｒｉｄｉｕｍ ｈｏｍｉｎｉｓ、Ｃｒｙｐｔｏｓｐｏｒｉｄｉｕｍ ｍｅｌｅａｇｒｉｄｉｓ、Ｃｒｙｐｔｏｓｐｏｒｉｄｉｕｍ ｍｕｒｉｓ、Ｃｒｙｐｔｏｓｐｏｒｉｄｉｕｍ ｐａｒｖｕｍ、Ｄｉｅｎｔａｍｏｅｂａ ｆｒａｇｉｌｉｓ、Ｅｎｄｏｌｉｍａｘ ｎａｎａ、Ｅｎｔａｍｏｅｂａ ｄｉｓｐａｒ、Ｅｎｔａｍｏｅｂａ ｈａｒｔｍａｎｎｉ、Ｅｎｔａｍｏｅｂａ ｈｉｓｔｏｌｙｔｉｃａ、Ｅｎｔａｍｏｅｂａ ｃｏｌｉ、Ｅｎｔａｍｏｅｂａ ｍｏｓｈｋｏｖｓｋｉｉ、Ｇｉａｒｄｉａ ｌａｍｂｌｉａ、Ｉｏｄａｍｏｅｂａ ｂｕｔｓｃｈｌｉｉ、Ｌｅｉｓｈｍａｎｉａ ａｅｔｈｉｏｐｉｃａ、Ｌｅｉｓｈｍａｎｉａ ｂｒａｚｉｌｉｅｎｓｉｓ、Ｌｅｉｓｈｍａｎｉａ ｃｈａｇａｓｉ、Ｌｅｉｓｈｍａｎｉａ ｄｏｎｏｖａｎｉ、Ｌｅｉｓｈｍａｎｉａ ｉｎｆａｎｔｕｍ、Ｌｅｉｓｈｍａｎｉａ ｍａｊｏｒ、Ｌｅｉｓｈｍａｎｉａ ｍｅｘｉｃａｎａ、Ｌｅｉｓｈｍａｎｉａ ｔｒｏｐｉｃａ、Ｎａｅｇｌｅｒｉａ ｆｏｗｌｅｒｉ、Ｐｌａｓｍｏｄｉｕｍ ｆａｌｃｉｐａｒｕｍ、Ｐｌａｓｍｏｄｉｕｍ ｋｎｏｗｌｅｓｉ、Ｐｌａｓｍｏｄｉｕｍ ｍａｌａｒｉａｅ、Ｐｌａｓｍｏｄｉｕｍ ｏｖａｌｅ、Ｐｌａｓｍｏｄｉｕｍ ｖｉｖａｘ、Ｓａｐｐｉｎｉａ ｄｉｐｌｏｉｄｅａ、Ｔｏｘｏｐｌａｓｍａ ｇｏｎｄｉｉ、Ｔｒｉｃｈｏｍｏｎａｓ ｖａｇｉｎａｌｉｓ、Ｔｒｙｐａｎｏｓｏｍａ ｂｒｕｃｅｉ、およびＴｒｙｐａｎｏｓｏｍａ ｃｒｕｚｉの菌株が含まれる。
いくつかの実施形態では、分析物は、微生物（例えば、細菌、結腸細菌、生存細菌、死んだ細菌、寄生虫（例えば、Ｇｉａｒｄｉａ ｌａｍｂｌｉａ、Ｃｒｙｐｔｏｓｐｏｒｉｄｉｕｍ、Ｃｙｓｔｏｉｓｏｓｐｏｒｉａｓｉｓ ｂｅｌｌｉ、およびＢａｌａｎｔｉｄｉｕｍ ｃｏｌｉ）、ウイルス（例えば、ヘルペスウイルス、サイトメガロウイルス、単純ヘルペスウイルス、エプスタインバーウイルス、ヒト乳頭腫ウイルス、ロタウイルス、ヒトヘルペスウイルス－８；Ｇｏｏｄｇａｍｅ（１９９９）Ｃｕｒｒ．Ｇａｓｔｒｏｅｎｔｅｒｏｌ．Ｒｅｐ．１（４）：２９２－３００）の細胞表面によって分泌され、またはその上に発現される。いくつかの実施形態では、分析物は、グラム陰性細菌（例えば、Ｅ．ｃｏｌｉ、Ｈｅｌｉｃｏｂａｃｔｅｒ ｐｙｌｏｒｉ）の細胞表面によって分泌され、またはその上に発現される。いくつかの実施形態では、分析物は、グラム陽性細菌（例えば、Ｓｔａｐｈｙｌｏｃｏｃｃｕｓ ａｕｒｅｕｓ、Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ ｂｏｔｕｌｉｎｕｍ、Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ ｄｉｆｆｉｃｉｌｅ）の細胞表面（例えば、細菌表面エピトープ）によって分泌され、またはその上に発現される。
いくつかの実施形態では、分析物は、細菌細胞の表面に発現される分子（例えば、細菌細胞表面タンパク質）である。いくつかの実施形態では、分析物は、細菌毒素（例えば、クロストリジウムディフィシル由来のＴｃｄＡおよび／またはＴｃｄＢ）である。いくつかの実施形態では、分析物は、ＣＦＡ／Ｉ線毛、べん毛、リポ多糖（ＬＰＳ）、リポテイコ酸、またはペプチドグリカンである。本明細書に記載のデバイスおよび方法のいずれかを使用して検出され得る分析物を発現し得る細菌の非限定的な例には、Ｂａｃｉｌｌｕｓ ａｎｔｈｒａｃｉｓ、Ｂａｃｉｌｌｕｓ ｃｅｒｅｕｓ、Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ ｂｏｔｕｌｉｎｕｍ、Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ ｄｉｆｆｉｃｉｌｅ、Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ ｃｏｌｉ、Ｙｅｒｓｉｎｉａ ｐｅｓｔｉｓ、Ｙｅｒｓｉｎｉａ ｅｎｔｅｒｏｃｏｌｉｔｉｃａ、Ｆｒａｎｃｉｓｅｌｌａ ｔｕｌａｒｅｎｓｉｓ、Ｂｒｕｃｅｌｌａ ｓｐｅｃｉｅｓ、Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ ｐｅｒｆｒｉｎｇｅｎｓ、Ｂｕｒｋｈｏｌｄｅｒｉａ ｍａｌｌｅｉ、Ｂｕｒｋｈｏｌｄｅｒｉａ ｐｓｅｕｄｏｍａｌｌｅｉ、Ｈｅｌｉｃｏｂａｃｔｅｒ ｐｙｌｏｒｉ、Ｓｔａｐｈｙｌｏｃｏｃｃｕｓ ｓｐｅｃｉｅｓ、Ｍｙｃｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ ｓｐｅｃｉｅｓ、Ｇｒｏｕｐ Ａ Ｓｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓ、Ｇｒｏｕｐ Ｂ Ｓｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓ、Ｓｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓ ｐｎｅｕｍｏｎｉａｅ、Ｆｒａｎｃｉｓｅｌｌａ ｔｕｌａｒｅｎｓｉｓ、Ｓａｌｍｏｎｅｌｌａ ｅｎｔｅｒｉｔｉｄｉｓ、Ｍｙｃｏｐｌａｓｍａ ｈｏｍｉｎｉｓ、Ｍｙｃｏｐｌａｓｍａ ｏｒａｌｅ、Ｍｙｃｏｐｌａｓｍａ ｓａｌｉｖａｒｉｕｍ、Ｍｙｃｏｐｌａｓｍａ ｆｅｒｍｅｎｔａｎｓ、Ｍｙｃｏｐｌａｓｍａ ｐｎｅｕｍｏｎｉａｅ、Ｍｙｃｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ ｂｏｖｉｓ、Ｍｙｃｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ ｔｕｂｅｒｃｕｌｏｓｉｓ、Ｍｙｃｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ ａｖｉｕｍ、Ｍｙｃｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ ｌｅｐｒａｅ、Ｒｉｃｋｅｔｔｓｉａ ｒｉｃｋｅｔｔｓｉｉ、Ｒｉｃｋｅｔｔｓｉａ ａｋａｒｉ、Ｒｉｃｋｅｔｔｓｉａ ｐｒｏｗａｚｅｋｉｉ、Ｒｉｃｋｅｔｔｓｉａ ｃａｎａｄａ、Ｂａｃｉｌｌｕｓ ｓｕｂｔｉｌｉｓ、Ｂａｃｉｌｌｕｓ ｓｕｂｔｉｌｉｓ ｎｉｇｅｒ、Ｂａｃｉｌｌｕｓ ｔｈｕｒｉｎｇｉｅｎｓｉｓ、Ｃｏｘｉｅｌｌａ ｂｕｍｅｔｔｉ、Ｃａｎｄｉｄａ ａｌｂｉｃａｎｓ、Ｂａｃｔｅｒｏｉｄｅｓ ｆｒａｇｉｌｉｓ、Ｌｅｐｔｏｓｐｉｒａ ｉｎｔｅｒｒｏｇａｎｓ、Ｌｉｓｔｅｒｉａ ｍｏｎｏｃｙｔｏｇｅｎｅｓ、Ｐａｓｔｅｕｒｅｌｌａ ｍｕｌｔｏｃｉｄａ、Ｓａｌｍｏｎｅｌｌａ ｔｙｐｈｉ、Ｓａｌｍｏｎｅｌｌａ ｔｙｐｈｉｍｕｒｉｕｍ、Ｓｈｉｇｅｌｌａ ｄｙｓｅｎｔｅｒｉａｅ、Ｓｈｉｇｅｌｌａ ｆｌｅｘｎｅｒｉａ、Ｓｈｉｇｅｌｌａ ｓｏｎｎｅｉ、Ｖｉｂｒｉｏ ｃｈｏｌｅｒａ、およびＶｉｂｒｉｏ ｐａｒａｈａｅｍｏｌｙｔｉｃｕｓが含まれる。
いくつかの実施形態では、分析物は、細菌または別の微生物、例えば、蠕虫卵子、エンテロトキシン（クロストリジウムディフィシル毒素Ａ、ＴｃｄＡ）、細胞毒素（クロストリジウムディフィシル毒素Ｂ、ＴｃｄＢ）、およびアンモニアからの副産物である。いくつかの実施形態では、分析物は、微生物（例えば、細菌、ウイルス、プリオン、真菌、原生動物または寄生虫）からの抗原である。
いくつかの実施形態では、分析物は、薬物、代謝物、農薬、汚染物質などを含む。目的となる薬物には、アルカロイドが含まれる。アルカロイドの中には、モルヒネ、コデイン、ヘロイン、デキストロメトルファン、それらの誘導体および代謝物を含むモルヒネアルカロイド、コカインおよびベンジルエクゴニン、それらの誘導体および代謝物を含むコカインアルカロイド、リゼルグ酸のジエチルアミドを含む麦角アルカロイド、ステロイドアルカロイド、イミナゾイルアルカロイド、キナゾリンアルカロイド、イソキノリンアルカロイド、キニーネおよびキニジンを含むキノリンアルカロイド、ジテルペンアルカロイド、それらの誘導体および代謝物が含まれる。
いくつかの実施形態では、分析物は、エストロゲン、アンドロゲン、副腎皮質ステロイド、胆汁酸、強心配糖体およびアグリコンから選択されるステロイドであり、これには、ジゴキシンおよびジゴキシゲニン、サポニンおよびサポゲニン、それらの誘導体および代謝物が含まれる。ジエチルスチルベストロールなどのステロイド模倣物質がまた含まれている。
いくつかの実施形態では、分析物は、胆汁酸または胆汁酸塩（抱合胆汁酸としても知られている）である。胆汁酸はコレステロール合成の産物であり、肝臓で合成され、タウリンまたはグリシンに結合し、小腸に放出されるまで胆嚢に保存される。一次胆汁酸は、コール酸およびケノデオキシコール酸であり、腸内細菌（胆汁酸（ＢＡ）－代謝微生物叢（ＢＡＭＭ））によって脱共役および脱ヒドロキシル化されて、それぞれ二次胆汁酸であるデオキシコール酸およびリトコール酸を形成する。ＢＡ代謝微生物叢（ＢＡＭＭ）は、ＢＡ組成の変化を通じて宿主の恒常性に影響を与えることが示されている。本明細書に記載のデバイスおよび方法は、コアおよび不要なゲノムにおける細菌機能の分布を提供する、例えば、クラスタオブオーソロググループ（ＣＯＧ）データベースを使用して、対象のＧＩ管におけるＢＡＭＭを（例えば、インビボまたはエクスビボで）特定、特徴付け、および／または定量化するために使用され得る（Ｔａｔｕｓｏｖ，Ｒ．Ｌ．ｅｔ ａｌ．，“Ｔｈｅ ＣＯＧ ｄａｔａｂａｓｅ：ａｎ ｕｐｄａｔｅｄ ｖｅｒｓｉｏｎ ｉｎｃｌｕｄｅｓ ｅｕｋａｒｙｏｔｅｓ，”ＢＭＣ Ｂｉｏｉｎｆｏｒｍａｔｉｃｓ ４：４１（２００３））。いくつかの実施形態では、胆汁酸塩加水分解酵素（ＢＳＨ）活性（例えば、ＣＯＧ３０４９）に関連するＢＡＭＭのより高い存在量は、ＩＢＤに関連し、ヒドロキシステロイドデヒドロゲナーゼ（ＨＳＤＨ）活性（例えば、ＣＯＧ１９０２）に関連するＢＡＭＭのより高い存在量は、クローン病に関連し、アルファデヒドロキシラーゼ（ＡＤＨ）活性（例えば、ＣＯＧ１０６２）に関連するＢＡＭＭのより高い存在量は、炎症を起こしたＧＩ粘膜に関連し、ここで、その存在量は健康な対照で見られるレベルに関連している。胆汁酸の大部分（約９５％）は回腸遠位部で再吸収され、肝臓に戻される（例えば、参照により本明細書に組み込まれる、米国特許出願公開第２０１７／０３４３５３５号を参照）。回腸での胆汁酸の吸収障害は、結腸での過剰な胆汁酸につながる可能性があり、水様便および便失禁を含む胆汁酸吸収不良（ＢＡＭ、胆汁酸下痢としても知られている）の症状を引き起こす可能性がある。興味深いことに、下痢を伴う過敏性腸症候群（ＩＢＳ－Ｄ）の患者の最大５０％がまた、ＢＡＭも有している（例えば、Ｃａｍｉｌｌｅｒｉ ｅｔ ａｌ．（２００９）Ｎｅｕｒｏｇａｓｔｒｏｅｔｅｒｏｌ．Ｍｏｔｉｌ．２１（７）：７３４－４３を参照）。いくつかの実施形態では、対象のＧＩ管における１つ以上の胆汁酸または胆汁酸塩の存在、不存在、および／または特定のレベルは、状態または病状（例えば、ＧＩ障害および／または非ＧＩ障害（例えば、全身性障害または肝疾患））を示す。いくつかの実施形態では、本明細書に記載の組成物、デバイス、および方法を使用して、対象のＧＩ管内の少なくとも１つの胆汁酸または胆汁酸塩を検出、分析、および／または定量化して、ＢＡＭまたはＩＢＳ（例えば、ＩＢＳ－Ｄ）などのＧＩ障害を診断することができる。いくつかの実施形態では、本明細書に記載のデバイス、方法、および組成物を使用して、対象のＧＩ管内の胆汁酸または胆汁酸塩を検出、定量化、および／または分析することができる。例えば、胆汁酸、胆汁酸塩、またはそれらの組み合わせの存在および／または不存在、および／または濃度は、対象がＢＡＭまたはＩＢＳ－ＤなどのＧＩ管障害を発症しているかどうかを決定するために、対象のＧＩ管の特定の領域（例えば、十二指腸、空腸、回腸、上行結腸、横行結腸、または下行結腸のうちの１つ以上）で決定され得る。いくつかの実施形態では、本明細書に記載のデバイス、方法、および組成物を使用して、対象のＧＩ管（例えば、十二指腸、空腸、回腸、上行結腸、横行結腸、または下行結腸のうちの１つ以上を含む対象のＧＩ管の特定の領域）における２つ以上の胆汁酸または胆汁酸塩の比率を決定することができる。いくつかの実施形態では、胆汁酸、胆汁酸塩、またはそれらの組み合わせの存在および／もしくは不存在、ならびに／または濃度は、対象の回腸において決定される。いくつかの実施形態では、胆汁酸、胆汁酸塩、またはそれらの組み合わせの存在および／もしくは不存在、ならびに／または濃度は、対象の結腸において決定される。いくつかの実施形態では、胆汁酸、胆汁酸塩、またはそれらの組み合わせの濃度は、対象のＧＩ管の特定の領域で決定され、例えば、ＧＩ管に沿って化合物が蓄積している場所を決定するために比較される。いくつかの実施形態では、胆汁酸、胆汁酸塩、またはそれらの組み合わせ（例えば、健康な対象における胆汁酸の平均レベル）の基準レベルを超える対象のＧＩ管の特定の領域（例えば、結腸または回腸）における、胆汁酸、胆汁酸塩、またはそれらの組み合わせの濃度の検出は、対象におけるＢＡＭおよび／またはＩＢＳ－Ｄを示し得る。いくつかの実施形態では、胆汁酸は、ケノデオキシコール酸、コール酸、デオキシコール酸、リトコール酸、およびウルソデオキシコール酸からなる群から選択される。いくつかの実施形態では、胆汁酸は、コレステン－３－オンまたはその構造的変異体を含む。いくつかの実施形態では、胆汁酸は、コレステン－３－オンまたはその構造的変異体である。いくつかの実施形態では、胆汁酸は、コレステン－３－オンである。いくつかの実施形態では、胆汁酸は、コレステン－３－オンの構造的変異体である。いくつかの実施形態では、胆汁酸塩は、グリココール酸、タウロコール酸、グリコデオキシコール酸、グリコケノデオキシコール酸、タウロデオキシコール酸、タウロケノデオキシコール酸、グリコリトコール酸、およびタウロリトコール酸からなる群から選択される。
いくつかの実施形態では、分析物は、７α－ヒドロキシ－４－コレステン－３－オン（７αＣ４）である。７αＣ４の測定は、胆汁酸合成の律速酵素である肝コレステロール７α－ヒドロキシラーゼの酵素活性のモニタリングを可能にし、ＢＡＭを検出するための代理として使用され得る（例えば、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる、Ｇａｌｍａｎ ｅｔ ａｌ．（２００３）Ｊ．Ｌｉｐｉｄ．Ｒｅｓ．４４：８５９－６６、およびＣａｍｉｌｌｅｒｉ ｅｔ ａｌ．（２００９）Ｎｅｕｒｏｇａｓｔｒｏｅｔｅｒｏｌ．Ｍｏｔｉｌ．２１（７）：７３４－４３を参照）。
いくつかの実施形態では、分析物は、コレステロール、脂質、脂溶性ビタミン（例えば、アスコルビン酸、コレカルシフェロール、エルゴカルシフェロール、トコフェロール、トコトリエノール、フィロキノン、およびメナキノン）、ビリルビン、線維芽細胞成長因子１９（ＦＧＦ１９）、ＴＧＲ５（ＧＰ－ＢＡＲ１またはＭ－ＢＡＲとしても知られている）、グリシン、タウリン、またはコレシストキニン（ＣＣＫまたはＣＣＫ－ＰＺ）を含む。いくつかの実施形態では、分析物は、コレシストキニンを含む。コレシストキニンは、腸の運動性の制御に寄与するペプチドホルモンである（Ｒｅｈｆｅｌｄ（２０１７）Ｆｒｏｎｔ．Ｅｎｄｏｃｒｉｎｏｌ．（Ｌａｕｓａｎｎｅ）８：４７を参照）。いくつかの実施形態では、分析物は、セクレチンを含む。セクレチンは、胃酸分泌を制御することによって十二指腸内容物のｐＨを調節し、十二指腸での胆汁酸および重炭酸塩分泌を調節し、かつ水の恒常性を調節する、ペプチドホルモンである（例えば、Ａｆｒｏｚｅ ｅｔ ａｌ．（２０１３）Ａｎｎ．Ｔｒａｎｓｌ．Ｍｅｄ．１（３）：２９を参照）。いくつかの実施形態では、対象は、分析物の放出を誘導するために、（例えば、肝臓および／または胆嚢からＧＩ管へ）コレシストキニンまたはセクレチンを投与されている。
いくつかの実施形態では、分析物は、セロトニン（５－ＨＴ）、５－ヒドロキシインドール酢酸（５－ＨＩＡＡ）、５－ヒドロキシトリプトファン（５－ＨＴＰ）、キヌレニン（Ｋ）、キヌレン酸（ＫＡ）、３－ヒドロキシキヌレニン（３－ＨＫ）、３－ヒドロキシアントラニル酸（３－ＨＡＡ）、キノリン酸、アントラニル酸、およびそれらの組み合わせを含むがこれらに限定されない、セロトニン、トリプトファンおよび／またはキヌレニン経路における代謝物である。５－ＨＴは、胃腸の運動性、分泌、および感覚の調節に役割を果たす分子である。５－ＨＴのレベルの不均衡は、炎症性腸症候群（ＩＢＳ）、自閉症、胃潰瘍形成、非心臓性胸痛、機能性消化不良を含むいくつかの疾患と関連付けられている（例えば、Ｆａｕｒｅ ｅｔ ａｌ．（２０１０）Ｇａｓｔｒｏｅｎｔｅｒｏｌｏｇｙ １３９（１）：２４９－５８、Ｍｕｌｌｅｒ ｅｔ ａｌ．（２０１６）Ｎｅｕｒｏｓｃｉｅｎｃｅ ３２１：２４－４１、および国際公開第ＷＯ ２０１４／１８８３７７号を参照、これらは各々参照により本明細書に組み込まれる）。セロトニン、トリプトファン、および／またはキヌレニン経路内の代謝物の変換は、対象の５－ＨＴのレベルに影響を与える。したがって、この経路の代謝物のうちの１つ以上のレベルを測定することは、ＩＢＳ、自閉症、カルチノイド症候群、うつ病、高血圧、アルツハイマー病、便秘、片頭痛、およびセロトニン症候群を含むがこれらに限定されない、５－ＨＴの不均衡と関連付けられる疾患または障害の診断、管理、および治療のために使用され得る。セロトニン、トリプトファンおよび／またはキヌレニン経路中の１つ以上の分析物は、例えば、当技術分野で知られている抗体などを含むこれらの代謝物に結合する方法および分析物結合剤を使用して検出および／または定量化され得る（例えば、国際公開第ＷＯ２０１４／１８８３７７号を参照、その全内容は参照により本明細書に明示的に組み込まれる）。
いくつかの実施形態では、分析物は、バルビツール酸塩（例えば、フェノバルビタールおよびセコバルビタール、ジフェニルヒダントイン、プリミドン、エトスクシミド、ならびにそれらの代謝物）から選択される５～６個の環状部材を有するラクタムである。
いくつかの実施形態では、分析物は、アンフェタミン；エフェドリン、Ｌ－ドーパ、エピネフリンを含むカテコールアミン；ナルセイン；パパベリン；およびその代謝物から選択される２～３個の炭素原子のアルキルを有するアミノアルキルベンゼンである。
いくつかの実施形態では、分析物は、オキサゼパム、クロルプロマジン、テグレトール、それらの誘導体および代謝物から選択されるベンズ複素環式であり、複素環式環は、アゼピン、ジアゼピン、およびフェノチアジンである。
いくつかの実施形態では、分析物は、テオフィリン、カフェイン、それらの代謝物および誘導体から選択されるプリンである。
いくつかの実施形態では、分析物は、マリファナ、カンナビノール、またはテトラヒドロカンナビノールである。
いくつかの実施形態では、検体は、ビタミンＡ、ビタミンＢ（例えば、ビタミンＢ１２）、ビタミンＣ、ビタミンＤ、ビタミンＥ、およびビタミンＫ、葉酸、チアミンなどのビタミンである。
いくつかの実施形態では、分析物は、ヒドロキシル化および不飽和の程度および部位によって異なるプロスタグランジンから選択される。
いくつかの実施形態では、分析物は、イミプラミン、ディスメチルイミプラミン、アミトリプチリン、ノルトリプチリン、プロトリプチリン、トリミプラミン、クロミプラミン、ドキセピン、およびデスメチルドキセピンから選択される三環系抗うつ薬である。
いくつかの実施形態では、分析物は、メトトレキサートを含む抗腫瘍薬から選択される。
いくつかの実施形態では、分析物は、ペニシリン、クロラムフェニコール、アクチノミセチン、テトラサイクリン、テラマイシン、ならびに代謝物および誘導体を含むがこれらに限定されない、本明細書に記載の抗生物質である。
いくつかの実施形態では、分析物は、ＡＴＰ、ＮＡＤ、ＦＭＮ、アデノシン、グアノシン、チミジン、およびシチジンから、それらの適切な糖およびリン酸置換基を有する選択されたヌクレオシドまたはヌクレオチドである。
いくつかの実施形態では、分析物は、メタドン、メプロバメート、セロトニン、メペリジン、リドカイン、プロカインアミド、アセチルプロカインアミド、プロプラノロール、グリセオフルビン、バルプロ酸、ブチロフェノン、抗ヒスタミン、クロラムフェニコール、抗コリン作動薬（例えば、アトロピン）、およびそれらの代謝物および誘導体から選択される。
いくつかの実施形態では、分析物は、病状に関連する代謝物である。このような代謝物には、スペルミン、ガラクトース、フェニルピルビン酸、およびポルフィリンタイプ１が含まれるが、これらに限定されない。
いくつかの実施形態では、分析物は、ゲンタマイシン、カナマイシン、トブラマイシン、またはアミカシンなどのアミノグリコシドである。
いくつかの実施形態では、分析物は、農薬である。目的となる農薬には、ポリハロゲン化ビフェニル、リン酸エステル、チオリン酸、カルバメート、ポリハロゲン化スルフェンアミド、それらの代謝物および誘導体が含まれる。
いくつかの実施形態では、分析物は、約５００Ｄａ～約１，０００，０００Ｄａ（例えば、約５００～約５００，０００Ｄａ、約１，０００～約１００，０００Ｄａ）の分子量を有する。
いくつかの実施形態では、分析物は、約１０，０００～約２ｘ１０８Ｄａ、より通常には約１０，０００～約１０６Ｄａの範囲の分子量を有する、受容体である。免疫グロブリン、ＩｇＡ、ＩｇＧ、ＩｇＥおよびＩｇＭについて、分子量は、一般に約１６０，０００Ｄａ～約１０６ＤＡで変化する。酵素は通常、分子量が約１０，０００Ｄａ～約１，０００，０００Ｄａの範囲である。アビジン、ＤＮＡ、ＲＮＡ、チロキシン結合グロブリン、チロキシン結合プレアルブミン、トランスコルなどのような材料を含む天然の受容体は、一般に少なくとも約２５，０００Ｄａの分子量を有して広範に変化し、約１０６以上のＤａであり得る。
いくつかの実施形態では、「分析物」という用語は、以下に定義されるそれらのポリヌクレオチドなどのポリヌクレオチド分析物をさらに含む。これらには、ｍ－ＲＮＡ、ｒ－ＲＮＡ、ｔ－ＲＮＡ、ＤＮＡ、ＤＮＡ－ＤＮＡ二重鎖、ＤＮＡ－ＲＮＡ二重鎖、修飾塩基を含む核酸分子、ロックされた核酸分子（ＬＮＡ分子）、拮抗薬、ペプチド核酸分子（ＰＮＡ分子）、アンチセンスＲＮＡまたはＤＮＡ分子（例えば、糖、塩基、特異的検出を可能にする骨格結合への修飾を含むアンチセンス分子）、キメラアンチセンスオリゴヌクレオチド、修飾された結合を含むアンチセンスオリゴヌクレオチド、干渉ＲＮＡ（ＲＮＡｉ）、短い干渉ＲＮＡ（ｓｉＲＮＡ）、マイクロ干渉ＲＮＡ（ｍｉＲＮＡ）；小さな一時的なＲＮＡ（ｓｔＲＮＡ）、または短いヘアピンＲＮＡ（ｓｈＲＮＡ）、低分子ＲＮＡ誘導遺伝子活性化（ＲＮＡａ）、小さな活性化ＲＮＡ（ｓａＲＮＡ）などが含まれる。分析物という用語には、例えば、制限酵素、転写因子、転写活性化因子、転写抑制因子、ヌクレアーゼ、ポリメラーゼ、ヒストン、ＤＮＡ修復酵素、挿入剤、化学療法剤などのポリヌクレオチド結合剤がまた含まれる。
いくつかの実施形態では、分析物は、宿主からの体液などのサンプル中に直接的に見出される分子であり得る。サンプルは、直接的に検査することができ、または前処理して、分析物をより簡単に検出できるようにすることもできる。さらに、目的の分析物は、目的の分析物に相補的な特異的結合対メンバーなどの、目的の分析物の証拠となる薬剤（例えば、分析物結合剤）を検出することによって決定され得、その存在は、目的の分析物がサンプルに存在する場合にのみ検出される。したがって、分析物の推定薬剤は、アッセイで検出される分析物になる。
いくつかの実施形態では、分析物は、核酸（例えば、細菌ＤＮＡ分子または細菌ＲＮＡ分子（例えば、細菌ｔＲＮＡ、トランスファーメッセンジャーＲＮＡ（ｔｍＲＮＡ）））である。例えば、Ｓｊｏｓｔｒｏｍ ｅｔ ａｌ．（２０１５）Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ Ｒｅｐｏｒｔｓ ５：１５３２９、Ｇｈｏｓａｌ（２０１７）Ｍｉｃｒｏｂｉａｌ Ｐａｔｈｏｇｅｎｅｓｉｓ １０４：１６１－１６３、Ｓｈｅｎ ｅｔ ａｌ．（２０１２）Ｃｅｌｌ Ｈｏｓｔ Ｍｉｃｒｏｂｅ．１２（４）：５０９－５２０を参照。
いくつかの実施形態では、分析物は、外膜小胞（ＯＭＶ）の成分である（例えば、ＯｍｐＵタンパク質、Ｅｌｌｕｒｉ ｅｔ ａｌ．（２０１４）ＰｌｏＳ Ｏｎｅ ９：ｅ１０６７３１）。例えば、Ｋｕｌｐ ａｎｄ Ｋｕｅｈｎ（２０１０）Ａｎｎｕａｌ Ｒｅｖｉｅｗ ｏｆ ｍｉｃｒｏｂｉｏｌｏｇｙ ６４：１６３－１８４、Ｂｅｒｌｅｍａｎ ａｎｄ Ａｕｅｒ（２０１３）Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｍｉｃｒｏｂｉｏｌｏｇｙ １５：３４７－３５４、Ｗａｉ ｅｔ ａｌ．（１９９５）Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌｏｇｙ ａｎｄ ｉｍｍｕｎｏｌｏｇｙ ３９：４５１－４５６、Ｌｉｎｄｍａｒｋ ｅｔ ａｌ．（２００９）ＢＭＣ Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌｏｇｙ ９：２２０、Ｓｊｏｓｔｒｏｍ ｅｔ ａｌ．（２０１５）Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ Ｒｅｐｏｒｔｓ ５：１５３２９を参照。
いくつかの実施形態では、分析物は、Ｇ－ＣＳＦであり、これは、骨髄を刺激して、顆粒球および幹細胞を生成し、それらを血流に放出することができる。
いくつかの実施形態では、分析物は、グルタチオンＳ－トランスフェラーゼなどの酵素である。例えば、摂取可能なデバイスには、強力な免疫原性および抗酸化特性を備えた住血吸虫由来の２８ｋＤａ蠕虫タンパク質である、Ｐ２８ＧＳＴが含まれ得る。Ｐ２８ＧＳＴは、粘膜好酸球によるＴｈ２型応答を介して実験的大腸炎の腸の炎症を防ぎ、組換えにより生成され得る（例えば、Ｓ．ｃｅｒｅｖｉｓｉａｅ）。例えば、米国特許第９，５９３，３１３号、Ｄｒｉｓｓ ｅｔ ａｌ．，Ｍｕｃｏｓａｌ Ｉｍｍｕｎｏｌｏｇｙ，２０１６ ９，３２２－３３５、およびＣａｐｒｏｎ ｅｔ ａｌ．，Ｇａｓｔｒｏｅｎｔｅｒｏｌｏｇｙ，１４６（５）：Ｓ－６３８を参照。
いくつかの実施形態では、分析物は、セロトニン（５－ＨＴ）、５－ヒドロキシインドール酢酸（５－ＨＩＡＡ）、５－ヒドロキシトリプトファン（５－ＨＴＰ）、キヌレニン（Ｋ）、キヌレン酸（ＫＡ）、３－ヒドロキシキヌレニン（３－ＨＫ）、３－ヒドロキシアントラニル酸（３－ＨＡＡ）、キノリン酸、アントラニル酸、およびそれらの組み合わせを含むがこれらに限定されない、セロトニン、トリプトファンおよび／またはキヌレニン経路における代謝物である。
いくつかの実施形態では、分析物は、治療薬、そのフラグメント、およびその代謝物（例えば、抗生物質）である。いくつかの実施形態では、分析物は、バイオマーカーである。いくつかの実施形態では、分析物は、抗体である。いくつかの実施形態では、分析物は、抗生物質である。例示的な抗生物質は、米国特許出願第ＵＳ２００６／０２６９４８５号に記載されており、これは、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。追加の例示的な分析物（例えば、治療薬（例えば、薬物）、抗体、抗生物質、およびバイオマーカー）が以下に提供される。追加の例示的な分析物（例えば、バイオマーカー、抗体、抗生物質、および治療薬）は、２０１７年１２月７日に出願された国際公開第ＰＣＴ／ＵＳ２０１７／０６５１３９号に記載されており、その全体は参照により本明細書に組み込まれる。
分析物結合剤
以下に記載される特定の検出方法は、サンプル中の分析物を検出するために、少なくとも１つの分析物結合剤を利用することができる。「分析物結合剤」は、特定の分析物に結合する分子である。いくつかの分析物結合剤は、以下に説明する方法を使用して検出される別の分子に結合する分析物の能力に従って、分析物（例えば、上記の分析物）を含み得る。例えば、いくつかの実施形態では、分析物結合剤は、抗体が特異的に結合する抗原を検出および／または定量化するための試薬として使用される場合に、抗体を含む。しかしながら、いくつかの実施形態では、抗体は、分析物（例えば、ＴＮＦα抗体などの薬物である抗体）であり、分析物結合剤は、抗体が特異的に結合する抗原を含み、それにより、抗体を検出および／または定量化するための試薬としての使用が可能になる。いくつかの実施形態では、分析物結合剤は、微生物（例えば、病原性細菌）の特定の属、種、または株に特異的な分析物に結合する。いくつかの実施形態では、分析物結合剤は、分析物に特異的に結合し、それによって分析物の特定の空間的および極性組織と相補的であると定義される表面または空洞内の領域を有する。いくつかの実施形態では、分析物結合剤および対応する分析物は、免疫学的対（抗原－抗体など）、ビオチン－アビジン対、ホルモン－ホルモン受容体対、核酸二本鎖、ＩｇＧ－プロテインＡペア、ＤＮＡ－ＤＮＡ、ＤＮＡ－ＲＮＡなどのポリヌクレオチドペアなどであるがこれらに限定されない、結合対を形成する。いくつかの実施形態では、分析物結合剤は、抗体（例えば、モノクローナル抗体）、アフィマー、アプタマー、抗原、受容体、小分子、および核酸（例えば、ＤＮＡ分子またはＲＮＡ分子）を含む。いくつかの実施形態では、結合対のいずれかのメンバー（例えば、分析物結合剤および／または分析物）は、本明細書に記載されるように検出可能に標識され得る。
いくつかの実施形態では、分析物結合剤は、標的分析物の核酸配列に相補的である核酸の一部分を含む。本明細書で使用される場合、「相補的」は、２つの核酸配列間の水素結合を介した対形成の能力を指す。例えば、標的分析物の１つの位置にある核酸塩基が、分析物結合剤の対応する位置にある核酸塩基と水素結合することができる場合、塩基は、その位置で互いに相補的であると見なされる。いくつかの実施形態では、１００％の相補性は必要とされない。いくつかの実施形態では、１００％の相補性が必要とされる。日常的な方法を使用して、標的分析物の核酸配列に結合する分析物結合剤を設計することができる。いくつかの実施形態では、分析物結合剤は、標的分析物（例えば、ＤＮＡ分子またはＲＮＡ分子）の核酸配列に存在する少なくとも約５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０、２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７、２８、２９、３０、３１、３２、３３、３４、３５、３６、３７、３８、３９、４０、４５、５０、５５、６０、６５またはそれ以上の連続したヌクレオチドまたはヌクレオシドに相補的である核酸配列を含む。一般に、本明細書に記載のデバイスおよび方法で有用な分析物結合剤は、例えば、少なくとも約８５％、少なくとも約９０％、少なくとも約９２％、少なくとも約９４％、少なくとも約９５％、少なくとも約９６％、少なくとも約９７％、少なくとも約９８％、少なくとも約９９％である標的分析物の核酸配列に対して少なくとも約８０％の配列相補性を有し、または標的分析物の核酸配列に対して約１００％相補的である）。
いくつかの実施形態では、分析物結合剤は、本明細書に記載の光増感剤、蛍光化合物、および／または化学発光化合物などの検出可能な部分を含む。いくつかの実施形態では、分析物結合剤は、本明細書に記載のデバイスの検出システム、例えば、光学的検出システムによって検出されることが可能である。
摂取可能なデバイス
摂取可能なデバイスおよびそれらの使用は、例えば、以下の米国特許出願に記載されており、これらの各々は、参照により本明細書に組み込まれる：「Ｉｎｇｅｓｔｉｂｌｅ Ｍｅｄｉｃａｌ Ｄｅｖｉｃｅ」と題され、かつ２０１４年８月１５日に出願されたＵＳＳＮ１４／４６０，８９３、「Ｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｉｌｌ Ｄｅｖｉｃｅ ｗｉｔｈ Ｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎ Ｃａｐａｂｉｌｉｔｉｅｓ」と題され、かつ２０１７年３月２４日に出願されたＵＳＳＮ１５／５１４，４１３、「Ｓｙｓｔｅｍｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ Ｏｂｔａｉｎｉｎｇ Ｓａｍｐｌｅｓ ｕｓｉｎｇ Ｉｎｇｅｓｔｉｂｌｅ Ｄｅｖｉｃｅｓ」と題され、かつ２０１７年８月１８日に出願されたＵＳＳＮ１５／６８０，４００、「Ｓａｍｐｌｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍｓ ａｎｄ Ｒｅｌａｔｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ」と題され、かつ２０１７年８月１８日に出願されたＵＳＳＮ１５／６８０，４３０、「Ｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｉｎｇｅｓｔｉｂｌｅ Ｄｅｌｉｖｅｒｙ ｏｆ ａ Ｄｉｓｐｅｎｓａｂｌｅ Ｓｕｂｓｔａｎｃｅ」と題され、かつ２０１７年９月８日に出願されたＵＳＳＮ１５／６９９，８４８、「Ｇａｓｔｒｏｉｎｔｅｓｔｉｎａｌ Ｔｒａｃｔ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ Ｍｅｔｈｏｄｓ，Ｄｅｖｉｃｅ ａｎｄ Ｓｙｓｔｅｍｓ」と題され、かつ２０１７年１２月７日に出願されたＵＳＳＮ１５／８３５，２７０、「Ｇａｓｔｒｏｉｎｔｅｓｔｉｎａｌ Ｔｒａｃｔ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ Ｍｅｔｈｏｄｓ，Ｄｅｖｉｃｅ ａｎｄ Ｓｙｓｔｅｍｓ」と題され、かつ２０１７年１２月７日に出願されたＵＳＳＮ１５／８３５，２３７、「Ｇａｓｔｒｏｉｎｔｅｓｔｉｎａｌ Ｔｒａｃｔ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ Ｍｅｔｈｏｄｓ，Ｄｅｖｉｃｅ ａｎｄ Ｓｙｓｔｅｍｓ」と題され、かつ２０１７年１２月７日に出願されたＵＳＳＮ１５／８３５，２９２、「Ｉｎｇｅｓｔｉｂｌｅ Ｄｅｖｉｃｅ ａｎｄ Ａｓｓｏｃｉａｔｅｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ」と題され、かつ２０１７年１２月１５日に出願されたＵＳＳＮ１５／８４４，３４９、「Ｉｎｇｅｓｔｉｂｌｅ Ｄｅｖｉｃｅ ａｎｄ Ａｓｓｏｃｉａｔｅｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ」と題され、かつ２０１７年１２月１５日に出願されたＵＳＳＮ１５／８４４，３８１、「Ｉｎｇｅｓｔｉｂｌｅ Ｄｅｖｉｃｅ ａｎｄ Ａｓｓｏｃｉａｔｅｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ」と題され、かつ２０１７年１２月１５日に出願されたＵＳＳＮ１５／８４４，４２７、「Ｓｙｓｔｅｍｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ Ｅｘｔｒａｃｔｉｎｇ ａ Ｓａｍｐｌｅ ｆｒｏｍ ａｎ Ｉｎｇｅｓｔｉｂｌｅ Ｄｅｖｉｃｅ」と題され、かつ２０１８年３月１５日に出願された１５／６９４，４５８、「Ｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ ａｎ Ｏｐｔｏｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｉｌｌ Ｄｅｖｉｃｅ」と題され、かつ２０１８年３月２９日に出願されたＵＳＳＮ１５／９４０，４０７、および「Ｉｎｇｅｓｔｉｂｌｅ Ｄｅｖｉｃｅ Ｗｉｔｈ Ｒｅｌａｔｉｖｅｌｙ Ｌａｒｇｅ Ｐａｙｌｏａｄ Ｖｏｌｕｍｅ」と題され、かつ２０１８年３月１３日に出願されたＵＳＳＮ６２／６４２，５４４。
一般に、摂取可能なデバイスは、ＧＩ管に入り（例えば、口を介して）、ＧＩ管の１つ以上の領域を通過する間に１つ以上のサンプルを収集することができるように構成されている。任意選択で、デバイスは、対象のＧＩ管にいる間にサンプルを分析する能力（インビボ）、対象のＧＩ管にいる間に物質（例えば、治療薬）を送達する能力（インビボ）、および／または対象のＧＩ管の外側にデバイスを配置する能力（エクスビボ）を含む、１つ以上の追加の機能を含むことができる。
本明細書に記載の摂取可能なデバイスは、一般に、従来のピルのようなカプセルの形状であり得る。いくつかの実施形態では、デバイスは、摂取可能なデバイスである。したがって、デバイスの形状は、より容易な摂取、または挿入および除去を提供し、また医療従事者および患者によく知られている。
従来のピルとは異なり、このデバイスは、ＧＩ管の化学的および機械的環境（例えば、筋肉の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ている。しかしながら、患者の体内に留まるように意図された他のデバイス（例えば、医療用インプラント）とは異なり、摂取可能なデバイスは、（一般に）一時的に体内を移動するように設計されている。したがって、摂取可能なデバイスの材料および製造を管理する規制ルールは、体内に留まることが意図されているデバイスよりも厳しくない場合がある。それにもかかわらず、摂取可能なデバイスは依然として体内に入るので、摂取可能なデバイスを製造するために使用される材料（複数可）は、一般に、生体適合性の基準（例えば、ＩＳＯ１０９９３）に少なくとも準拠するように選択される。さらに、摂取可能なデバイス内の構成要素には、制限された金属および／または有毒な金属が全くなく、有害物質の制限（ＲｏＨＳ）としても知られている指令２００２／９５／ＥＣに準拠した鉛フリーである。
摂取可能なデバイスの製造に使用され得る材料は、多岐にわたる。摂取可能なデバイスの異なる構成要素の各々に、異なる材料を使用することができる。これらの材料の実施例には、熱可塑性プラスチック、フルオロポリマー、エラストマー、ステンレス鋼、および生体適合性に関するＩＳＯ１０９９３およびＵＳＰクラスＶＩ仕様に準拠するガラスが含まれるが、これらに限定されない。特定の実施形態では、これらの材料は、デュロメータ（例えば、ＮｕＳｉｌ（商標）によって製造されたＭＥＤ－４９４２（商標））を使用して決定されるような１０～９０の硬度レベルを有する液体シリコーンゴム材料と、塩化ポリビニル（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）などであるがこれに限定されない、柔らかい生体適合性ポリマー材料と、柔らかくまたは柔軟な生体適合性材料でコーティングされた硬質ポリマー材料（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）と、をさらに含み得る。異なる成分に異なる材料を使用すると、タンパク質、抗体、および他のバイオマーカーとの相互作用のために特定の表面の機能化が可能になる場合がある。例えば、テフロン（登録商標）は、これらの構成要素間の摩擦を低減するために、任意の可動構成要素のための摂取可能なデバイスの材料として使用され得る。他の例示的な材料は、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）、ホウケイ酸ガラス、および／またはシリコンなどの、微細加工で一般的に使用される他の材料を含み得る。
一般に、摂取可能なデバイスのエンクロージャは、感光性アクリルポリマー材料などの一種のプラスチックから製造され得る。エンクロージャは、２つのエンクロージャの端を一緒に結合することによって形成され得る。エンクロージャは、事実上、摂取可能なデバイスの内部をその外部環境から保護し、また外部環境（例えば、ＧＩ管）をデバイス内部の構成要素から保護する。
さらに、デバイスは、保護の１つ以上の追加の層を含み得る。追加の保護は、エンクロージャに関連するいくつかの構造上の問題（例えば、エンクロージャの２つの端がバラバラになること、またはエンクロージャに破損が発生すること）から生じるいくつかの悪影響から患者を保護することができる。例えば、デバイス内の電源は、電源上の電気接点のみが露出するように、不活性で柔軟な材料（例えば、シリコーンポリマーの薄層）でコーティングされ得る。電源に対するこの追加の保護は、デバイス内部の化学物質が患者の体内に浸透するのを防止することができる。
また、デバイスの表面およびデバイス内の様々な構成要素の表面は、それらの使用目的に応じて異なる様々な処理を受ける場合がある。例えば、デバイスの表面は、親水性の挙動を増加させるためにプラズマ活性化を受けることができる。デバイスの通常の操作中に生体液または希釈液などの流体と接触することを目的とした希釈チャンバ、貯蔵構成要素、ポート、バルブ、ポンプ、および／または導管がまた、親水性処理を受けることができ、一方で特定の他の構成要素は、疎水性処理を受けることができる。
図１は、ハウジング内に複数の開口部を有する例示的な摂取可能なデバイス１００を示している。摂取可能なデバイス１００は、第１の端部１０２Ａと、第２の端部１０２Ｂと、第１の端部１０２Ａから第２の端部１０２Ｂまで長手方向に延在する壁１０４と、を備えた外部ハウジングを有する。摂取可能なデバイス１００は、ハウジング内の第１の開口部１０６を有し、これは、ハウジング内の第２の開口部１０８に接続されている。摂取可能なデバイス１００の第１の開口部１０６は、第２の開口部１０８に対して実質的に垂直に配向され、第１の開口部１０６と第２の開口部１０８との間の接続は、摂取可能なデバイス１００内に湾曲したチャンバ１１０を形成する。
摂取可能なデバイス１００、または本開示で論じられる他の摂取可能なデバイスのいずれかのうちの全体的な形状は、細長いピルまたはカプセルに類似し得る。これは、摂取可能なデバイス１００を消費しやすくし、それがＧＩ管を通って容易に移動することを可能にし得る。胃などのＧＩ管の特定の部分では、摂取可能なデバイス１００は、任意の方向に自由に移動または回転することができる。ＧＩ管の他の部分では、摂取可能なデバイス１００の動きは、制限され得る。例えば、小腸の比較的狭い領域では、小腸の壁が摂取可能なデバイスを圧迫し、摂取可能なデバイス１００が小腸の長さに沿ってそれ自体を長手方向に配向するように強制することができる。この場合、小腸の壁は、摂取可能なデバイス１００の長手方向に延在する壁１０４を包み込み、摂取可能なデバイス１００は、端部１０２Ａまたは１０２Ｂの一方を前にして小腸を通過する。
説明の目的で、図１の摂取可能なデバイス１００は、壁１０４の一部分に置かれ、かつ半径方向に配向された第１の開口部１０６と、第１の端部１０２Ａの近くに位置し、かつ長手方向に配向された第２の開口部１０８と、を示している。しかしながら、いくつかの実施形態では、第１の開口部１０６および第２の開口部１０８の正確な位置および配向は、図１に示されるものとは異なる場合がある。ＧＩ管を通過する間、小腸内の自然収縮は、摂取可能なデバイス１００の壁１０４の異なる部分に半径方向に圧力を加えることができ、それは、固体または流体を第１の開口部１０６内に押し込み得る。新しい材料（例えば、小腸またはＧＩ管の他の部分からの流体および固体粒子）が第１の開口部１０６を通って湾曲したチャンバ１１０に入ると、湾曲したチャンバ１１０にすでに位置する古い材料は、第２の開口部１０８を通って湾曲したチャンバ１１０から自然に押し出され得る。
いくつかの実施形態では、湾曲したチャンバ１１０の一部分は、ＧＩ管から得られたサンプルを保持することができるサンプリングチャンバとして使用され得る。いくつかの実施形態では、湾曲したチャンバ１１０は、サブチャンバに細分され、サブチャンバの各々は、一連の１つ以上のバルブまたはインターロックによって分離され得る。例えば、サブチャンバは、湾曲したチャンバ１１０の異なる部分内に複数のサンプルを保持するために使用され得る。いくつかの実施形態では、湾曲したチャンバ１１０は、摂取可能なデバイス１００内の他のチャンバ、または摂取可能なデバイス１００のハウジング上に位置する他の開口部に接続されている。これは、関心のある古いサンプルが依然として摂取可能なデバイス１００内に貯蔵されている間に、新しいサンプルが湾曲したチャンバ１１０内で取得されることを可能にし得る。いくつかの実施形態では、摂取可能なデバイス１００は、サンプリングチャンバに含まれるサンプルの特性、またはサンプルに適用されるアッセイ技術の結果を検出するためのセンサーを備えている。いくつかの実施形態では、摂取可能なデバイス１００は、サンプリングチャンバ内にサンプルを取得して保持するように構成され、これは、後で回収され得る。
いくつかの実施形態では、第１の開口部１０６、第２の開口部１０８、または湾曲したチャンバ１１０は、親水性もしくは疎水性材料、スポンジ、バルブ、または空気透過性膜のうちの１つ以上を含む。例えば、一方向バルブは、材料が第２の開口部１０８を通って湾曲したチャンバ１１０に入ることを防止することができる。代替の実施例として、第２の開口部１０８の近くの湾曲したチャンバ１１０内に空気透過性膜を配置することにより、不要なガスおよび気泡が空気透過性膜を通過して、湾曲したチャンバ１１０を出ることを可能にし得、一方で、固体または液体のサンプルは、空気透過性膜を通過することを防止し、湾曲したチャンバ１１０内に保持され得る。空気透過性膜はまた、固体または液体サンプルが第２の開口部１０８を通って湾曲したチャンバ１１０に入ることを防止することができる。
親水性材料またはスポンジの使用は、サンプルが湾曲したチャンバ１１０内に保持されることを可能にし得、流体が第１の開口部１０６を通って入り、かつ湾曲したチャンバ１１０内の空気またはガスを取り除くのに必要な圧力の量を低減し得る。摂取可能なデバイス１００内に組み込まれ得る親水性材料の例には、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドンなどの親水性ポリマーが含まれる。同様に、プラズマ処理などの様々なタイプの処理を受けた材料は、適している親水性を有し得、投資可能なデバイス１００内に組み込まれ得る。スポンジは、綿、レーヨン、ガラス、ポリエステル、ポリエチレン、ポリウレタン等の繊維などの、任意の適している材料または材料の組み合わせで作製され得る。スポンジは一般に、Ｐｏｒｅｘ（登録商標）によって製造されたものなどの市販の材料から作製され得る。
いくつかの実施形態では、スポンジは、それらの吸収性を変えるために、またはサンプルを保存するのを助けるために処理され得る。スポンジを単独でまたは組み合わせて処理するために使用され得る材料の例には、ソルビン酸、プロピルパラベン、クエン酸、Ｔｗｅｅｎ（登録商標）（ポリソルベート）などの界面活性剤、ＤＮＡ阻害剤および安定剤、ＲＮＡ阻害剤および安定剤、タンパク質阻害剤および安定剤などが含まれる。いくつかの実施形態では、スポンジは、それらの吸収性または他の物理的特性を変えるために切断または研磨され得る。
第２の開口部１０８の近くに位置する疎水性材料は、液体をはじき、液体サンプルが第２の開口部１０８を通って湾曲したチャンバ１１０に入ったり出たりすることを阻止することができる。これは、空気透過性膜と同様の機能を果たす可能性がある。摂取可能なデバイス１００内に組み込まれ得る疎水性材料の例には、ポリカーボネート、アクリル、フルオロカーボン、スチレン、特定の形態のビニルなどが含まれる。
上記の列挙された様々な材料は、例として提供されており、限定するものではない。実際には、任意のタイプの適している親水性、疎水性、またはサンプル保存材料を摂取可能なデバイス１００に使用することができ、摂取可能なデバイス１００に関して論じた教示は、本開示に記載される他の摂取可能なデバイスのうちのいずれかに組み込まれ得る。サンプルを採取する、サンプルの動きを制御する、または不要なガスを除去するための様々な方法が、図２～図９に関連して詳細に説明され、図２～図９に関連して説明される様々な構造または技術のいずれかが、摂取可能なデバイス１００内に組み込まれ得る。
図２は、ハウジング内に複数の開口部を有する例示的な摂取可能なデバイス２００と、摂取可能なデバイス１００（図１）に対して行われ得る様々な修正と、を示している。摂取可能なデバイス１００と同様に、摂取可能なデバイス２００は、第１の端部２０２Ａと、第２の端部２０２Ｂと、第１の端部２０２Ａから第２の端部２０２Ｂまで長手方向に延在する壁２０４と、を備えた外部ハウジングを有する。また、摂取可能なデバイス１００と同様に、摂取可能なデバイス２００は、ハウジング内の第１の開口部２０６を有し、これは、ハウジング内の第２の開口部２０８に接続されている。第１の開口部２０６と第２の開口部２０８との間の接続は、摂取可能なデバイス２００内に湾曲したチャンバ２１０を形成する。
摂取可能なデバイス２００において、湾曲したチャンバ２１０の一部分は、サンプリングチャンバ２１２を形成する。いくつかの実施形態では、摂取可能なデバイス２００は、サンプリングチャンバ内またはサンプリングチャンバに近接するセンサー（図示せず）を含み得る。このセンサーは、サンプルの特性を検出するために使用され得る。いくつかの実施形態では、アッセイ技術は、サンプリングチャンバ内のサンプルに適用され、センサーは、アッセイ技術の結果を検出するために使用され得る。第１のバルブ２１４は、第１の開口部２０６とサンプリングチャンバ２１２との間に位置されている。同様に、第２のバルブ２１６は、第２の開口部２０８とサンプリングチャンバ２１２との間に位置されている。いくつかの実施形態では、バルブ２１４および２１６は、流体がサンプリングチャンバ２１２に入ったり出たりすることを防止するか、またはサンプリングチャンバ２１２内のサンプルを隔離するために使用され得る。
摂取可能なデバイス２００は、バルブ２１４および２１６に連結された機械的アクチュエータ２１８を含む。いくつかの実施形態では、機械的アクチュエータ２１８を使用して、バルブ２１４および２１６のうちの一方または両方を開位置と閉位置との間で移動させる。いくつかの実施形態では、機械的アクチュエータ２１８は、摂取可能なデバイス２００内部のマイクロコントローラ、マイクロプロセッサ、または他の回路によって制御される。開位置では、第１のバルブ２１４は、サンプルが、第１の開口部２０６に接続された湾曲したチャンバ２１０の部分を通ってサンプリングチャンバ２１２に入ったり出たりすることを可能にし得る。同様に、開位置では、第２のバルブ２１６は、サンプルが、第２の開口部２０８に接続された湾曲したチャンバ２１０の部分からサンプリングチャンバ２１２に入ったり出たりすることを可能にし得る。バルブ２１４および２１６が閉位置にあるとき、それらは、サンプルがサンプリングチャンバ２１２に入ったり出たりすることを可能にし得ない。
いくつかの実施形態では、バルブ２１４および２１６は、回転バルブ、ピンバルブ、フラップバルブ、バタフライバルブ、ボールバルブ、プラグバルブ、または任意の他の適しているタイプの一方向もしくは双方向バルブであり、同じまたは異なるタイプのバルブであり得る。いくつかの実施形態では、バルブ２１４および２１６のうちの一方または両方は、図３に関連して論じられた浸透圧バルブ機構と同様に、サンプルが得られた後にそれ自体を再密封する自動バルブである。いくつかの実施形態では、バルブ２１４および２１６のうちの一方または両方は、図９に関連して論じられたポンピング機構などのポンピング機構を含む。説明の目的で、摂取可能なデバイス２００は、機械的アクチュエータ２１８に連結された可動双方向バルブとして、バルブ２１４および２１６の両方とともに示されている。しかしながら、いくつかの実施形態では、機械的アクチュエータ２１８は、一方のバルブのみに連結されており、他方のバルブは、受動的一方向バルブと取り替えられ得る。例えば、機械的アクチュエータ２１８は、第１のバルブ２１４のみに連結され得、第２のバルブ２１６は、ガス、流体、または固体が、第２の開口部２０８に接続された湾曲したチャンバ２１０の部分を通ってサンプリングチャンバ２１２を出ることを可能にする受動的一方向バルブと取り替えられ得る。これは、流体が第２の開口部２０８からサンプリングチャンバ２１２に入ることを制限することができるが、サンプルが得られるときに、不要な材料がサンプリングチャンバ２１２から除去されることを可能にする。
いくつかの実施形態では、摂取可能なデバイス２００は、ＧＩ管内の摂取可能なデバイス２００のおおよその場所を検出することが可能であり得る。例えば、摂取可能なデバイス２００に沿って位置付けられた発光ダイオードおよびセンサーの様々な組み合わせを使用して、デバイスが胃、小腸、または大腸のいずれにあるかどうかを決定することが可能であり得る。ＧＩ管内の摂取可能なデバイスの場所を決定するための方法は、本明細書の他の場所でより詳細に説明されている。これらの実施形態では、摂取可能なデバイス２００は、摂取可能なデバイス２００がＧＩ管内の所定の場所に到達したとの決定に応答して、機械的アクチュエータ２１８を使用して、バルブ２１４および２１６を開位置に移動させるように構成され得る。例えば、摂取可能なデバイス２００に搭載されたマイクロコントローラは、摂取可能なデバイス２００が小腸内にある場合にのみバルブ２１４および２１６を開き、それによって小腸内からサンプルを取得するように構成され得る。
説明の目的で、摂取可能なデバイス２００は、実質的に直線状に配向された機械的アクチュエータ２１８、第１のバルブ２１４、および第２のバルブ２１６とともに描写され、単一のシャフト２２０は、機械的アクチュエータ２１８をバルブ２１４および２１６に連結するために使用される。しかしながら、いくつかの実施形態では、機械的アクチュエータ２１８の場所に対するバルブ２１４および２１６の配向および／または位置決めは、示されているものとは異なる場合があり、機械式アクチュエータ２１８のバルブ２１４および２１６への連結もまた、異なる場合がある。いくつかの実施形態では、機械的アクチュエータ２１８は、バルブ２１４および２１６を同時に動かす。例えば、いくつかの実施形態では、バルブ２１４および２１６は回転バルブであり、それらは、摂取可能なデバイス２００の長さに沿って機械的アクチュエータ２１８から延在するシャフト２２０を回転させることによって同時に開かれ、および閉じられ得る。代替の実施例として、バルブ２１４および２１６はピンバルブであり得、ピンは、摂取可能なデバイス２００の長さに沿って機械的アクチュエータ２１８から延在するシャフト２２０に取り付けられ得る。この場合、機械的アクチュエータ２１８は、シャフト２２０を直線的に動かすことによってバルブを開ける、および閉じることができる。これは、機械的アクチュエータ２１８をソレノイドなどの線形アクチュエータとして構成することによって達成され得る。あるいは、機械的アクチュエータ２１８は、回転アクチュエータであり得、回転は、直線運動に変換され得る。当業者は、これが、例えば、機械式アクチュエータ２１８をボールねじ機構、ねじ付きリードナットおよびリードねじ機構、ラックおよびピニオン機構などに連結することによって、任意の数の方法で行うことができることを理解するであろう。
いくつかの実施形態では、摂取可能なデバイス２００は、第２のバルブ２１６を全く含まない。この場合、サンプリングチャンバ２１２内に含まれる流体および固体は、第２の開口部２０８を通って自由に出ることができる。あるいは、第２の開口部２０８の近くの第２のバルブ２１６は、空気透過性膜で置き換えられ得、これにより、ガスおよび不要な気泡が、流体および／または固体をサンプリングチャンバ２１２内に依然として保持しながら、第２の開口部２０８を通ってサンプリングチャンバ２１２から出ることが可能になり得る。あるいは、第２の開口部２０８の近くの第２のバルブ２１６は、疎水性材料で置き換えられ得る。空気透過性膜と同様に、適切に位置付けられた疎水性材料を使用して、第２の開口部２０８に近接する湾曲したチャンバ２１０の壁を裏打ちすることができ、これにより、ガスまたは不要な気泡が第２の開口部２０８を通ってサンプリングチャンバ２１２から出ることができ、一方でいくつかの流体が第２の開口部２０８を通ってサンプリングチャンバ２１２に入ったり出たりすることを制限することが可能になる。いくつかの実施形態では、上述の機構のうちの１つ以上を同じ摂取可能なデバイスに組み合わせることができる。例えば、摂取可能なデバイス２００は、第２のバルブ２１６を双方向バルブとして実施することができ、また、第２の開口部２０８の近くに位置する疎水性材料および空気透過性膜を有することができる。
いくつかの実施形態では、湾曲したチャンバ２１０は、１つ以上のサブチャンバ（図示せず）に接続されている。これらのサブチャンバの各々は、１つ以上のサンプルを保持し、サンプリングチャンバ２１２および他のサブチャンバの両方からサンプルを分離するように構成され得る。例えば、各サブチャンバは、一方向バルブを介して湾曲チャンバ２１０に接続され得、サンプルが湾曲チャンバ２１０からサブチャンバに入ることを可能にするが、得られたサンプルがサブチャンバを出て、湾曲したチャンバ２１０またはサンプリングチャンバ２１２のいずれかに再び入ることを防止する。一般に、任意のタイプのバルブまたは他の適している機構を使用して、サブチャンバに含まれるサンプルを分離することができる。いくつかの実施形態では、摂取可能なデバイス２００は、異なる時間で異なるサブチャンバ内に、またはＧＩ管の異なる場所から、異なるサンプルを分配する。例えば、摂取可能なデバイス２００は、十二指腸からサンプルを取得し、それを第１のサブチャンバに分配することができ、摂取可能なデバイス２００は、後で回腸からサンプルを取得し、それを第２のサブチャンバに分配することができる。いくつかの実施形態では、異なるタイプのアッセイ技術または診断が、異なるサブチャンバに含まれるサンプルのうちのいくつかに適用される。
図３は、サンプルを得るために摂取可能なデバイスに組み込まれ得る浸透圧バルブ機構３００の実施例を示している。浸透圧バルブ機構３００は、摂取可能なデバイス１００（図１）および２００（図２）の形状と同様に、第１の端部と、第２の端部と、第１の端部と第２の端部との間に長手方向に延在する壁と、を特徴とする摂取可能なデバイスで使用され得る。
浸透圧バルブ機構３００は、サンプリングチャンバ３０４に接続された入口ポート３０２を含む。いくつかの実施形態では、入口ポート３０２は、サンプリングチャンバ３０４を、摂取可能なデバイスのハウジングの開口部に直接的または間接的に接続する。
浸透圧バルブ機構３００の初期状態が、図３００Ａに示されている。図３００Ａに示されるように、浸透圧バルブ機構３００の入口ポート３０２は、入口ポート３０２内に位置付けられた単回使用のシーリングデバイス３０６を使用して密封される。単回使用シーリングデバイス３０６は、加熱要素３０８に隣接して位置付けられている。浸透圧バルブ機構３００が開かれる時間になると（これは、摂取可能なデバイスがＧＩ管の望ましい部分に位置することを決定する局在化機構によって決定され得る）、加熱要素３０８は、シーリングデバイス３０６に熱を加えて、それにより、シーリングデバイス３０６を変形させ、入口ポート３０２を開封する。
いくつかの実施形態では、シーリングデバイス３０６は、ワックスなどの加熱要素３０８の使用を通じて溶融可能、変形可能、および／または破壊可能である材料から作製されたプラグであり得る。例えば、いくつかの実施形態では、加熱要素３０８は、電流がそれを通過するときにオーム加熱を受ける抵抗性ヒーターであり得、シーリングデバイス３０６は、ワックスプラグである。いくつかの実施形態では、ワックスプラグを形成するために使用されるワックスのタイプは、摂氏３８度～８０度の融点を有し、これは、人体の周囲温度より高いが、加熱要素３０８を使用して容易に達成され得る。浸透圧バルブ機構３００のいくつかの実施形態は、上述の範囲外の温度で溶融または変形するシーリングデバイス３０６を使用することができるが、浸透圧バルブ機構３００がＧＩ管に望ましくない損傷または燃焼を引き起こさないことを確実にするために、実際的な考慮がなされ得る。いくつかの実施形態では、マイクロプロセッサは、加熱要素３０８を制御して、それに熱を発生させるように構成されている。例えば、マイクロプロセッサは、摂取可能なデバイスがＧＩ管内の特定の場所に到達すると、加熱要素３０８を作動させるように構成され得る。入口ポート３０２を開封するための例示的な機構は、図４および図５に関連してより詳細に説明される。図３、図４、および図５は、シーリングデバイス３０６を一種のプラグとして示しているが、任意のタイプの適しているシーリングデバイスを使用することができる。例えば、いくつかの実施形態では、シーリングデバイスは、熱が膜に加えられると破壊され得る破壊可能な膜を含む。いくつかの実施形態では、浸透圧バルブ機構３００は、加熱要素３０８を含まず、シーリングデバイス３０６は、機械的アクチュエータによって、または電磁場を介して、入口ポート３０２から溶融、変形、破壊、または除去される。例えば、シーリングデバイス３０６は、十分に大きな電流または磁場が膜に印加されたときに破裂されることになる膜であり得る。
浸透圧バルブ機構３００のサンプリングチャンバ３０４の内部は、吸収性材料３１０を含む部材でできており、吸収性材料３１０の少なくとも一部分は、入口ポート３０２の近くに位置されている。吸収性材料３１０は、任意の適しているスポンジ材料または親水性材料、例えば、図１に関連して記載された材料のうちのいずれかを含み得る。入口ポート３０２の近くに位置する吸収性材料３１０の部分は、それが流体と接触すると膨張する傾向を有し得る。浸透圧バルブ機構３００は、サンプリングチャンバ３０４の内側にバリア３１２を有し、これは３つの部分に分割されている。バリア３１２の第１の部分は、可撓性膜３１４であり、可撓性膜３１４に隣接するバリア３１２の第２の部分は、剛性部分３１６であり、剛性部分３１６に隣接するバリア３１２の第３の部分は、半透過性膜３１８である。
サンプリングチャンバ３０４内のバリア３１２は、入口ポート３０２と吸収性材料３１０との間に位置付けられ、吸収性材料３１０の表面を覆っている。入口ポート３０２が開封されると、サンプル（例えば、ＧＩ管から採取された固体粒子を含む流体サンプル）は、入口ポート３０２を通ってサンプリングチャンバ３０４に入り、サンプリングチャンバ３０４を満たし始める。吸収性材料３１０は、流体サンプルと接触すると膨張する自然な傾向を有し得る。しかしながら、吸収性材料３１０の表面を覆うことによって、バリア３１２は、吸収性材料３１０の特定の部分のみを膨張させることが可能であり得る。バリア３１２はまた、流体サンプルがサンプリングチャンバ３０４に入るときに流体サンプルの流れを方向付け、流体サンプルが吸収性材料３１０の特定の部分のみと接触することを可能にし得る。
図３００Ｂは、入口ポート３０２が開封された直後の浸透圧バルブ機構３００を示している。入口ポート３０２が開封されると、サンプリングチャンバ３０４が開かれ得、サンプルは、入口ポート３０２を通ってサンプリングチャンバ３０４に入ることができる。いくつかの実施形態では、サンプルは、可撓性膜３１４を通過して、吸収性材料３１０に接触することができない。結果として、可撓性膜３１４は、サンプルがサンプリングチャンバ３０４に入るときにサンプルをガイドするために使用され得る。同様に、いくつかの実施形態では、サンプルは、バリア３１２の剛性部分３１６を横切ることができず、剛性部分３１６はまた、サンプルがサンプリングチャンバ３０４に入るときにサンプルをガイドするために使用され得る。半透過性膜３１８は、サンプルの少なくとも一部分が半透過性膜を通過し、吸収性材料３１０に接触することを可能にする。これは、サンプルがサンプリングチャンバ３０４の上部を満たした後、サンプルが吸収性材料３１０によって吸収されることを可能にし得、これにより、吸収性材料３１０が膨張し始めることを可能にする。
図３００Ｃは、吸収性材料３１０がサンプルの一部分を吸収した後の浸透圧バルブ機構３００の状態を示している。可撓性膜３１４の下の吸収性材料３１０の部分は、吸収性材料３１０がサンプルを吸収すると膨張する。吸収性材料３１０が膨張すると、可撓性膜３１４は、入口ポート３０２に対して押し上げられ、サンプリングチャンバ３０４から入口ポート３０２を効果的に密封する。いくつかの実施形態では、剛性部分３１６は、剛性部分３１６の下の吸収性材料３１０の部分が拡張することを防止する。いくつかの実施形態では、半透過性膜３１８は、剛性であり、半透過性膜３１８に隣接する吸収性材料３１０の部分が膨張することを防止し得る。
吸収性材料３１０が膨張し、それにより、入口ポート３０２が再密封された後、サンプルの一部分は、サンプリングチャンバ３０４内に閉じ込められ得る。サンプルが適切に閉じ込められると、様々なアッセイ技術または診断をサンプルに適用することができる可能性がある。いくつかの実施形態では、剛性部分３１６とサンプリングチャンバの壁との間のサンプリングチャンバ３０４の部分は、試験領域を形成する。例えば、センサーは、剛性部分３１６の上に位置する試験領域内に含まれるサンプルの部分を研究するために、サンプリングチャンバ３０４内またはその近くに配置され得る。このセンサーは、サンプルの特性を研究するために使用され得、またはサンプルに適用されたアッセイ技術の結果を検出するために使用され得る。
図３００Ｃは、例示のみを目的として示され、限定するものではない。いくつかの実施形態では、浸透圧バルブ機構３００は、バリア３１２を含まないか、またはバリア３１２の１つ以上の部分は、サンプリングチャンバ３０４内で除外または再配置される。例えば、剛性部分３１６および半透過性膜３１８の場所を逆にすることができ、または剛性部分３１６を取り外して、半透過性膜３１８を可撓性膜３１４に直接的に接続するように延長することができる。浸透圧バルブ機構３００がバリア３１２を含まないか、または可撓性膜３１４を含まない場合、入口ポート３０２の近くの吸収材料３１０の一部分が膨張して、入口ポート３０２を詰まらせ、入口ポート３０２を効果的に再密封することができる。
いくつかの実施形態では、吸収性材料３１０を形成するために使用される材料は、制御された速度で膨張し、これにより、サンプルがサンプリングチャンバ３０４に入り、入口ポート３０２が再密封される前にサンプリングチャンバ３０４が満たされるのに十分な時間が経過することを確実にすることができる。これは、浸透圧バルブ機構３００が可撓性膜３１４および／または半透過性膜３１８を含まない実施形態に特に役立ち得る。いくつかの実施形態では、吸収性材料３１０の一部分は、溶解性フィルムまたは膜で覆われ、これは、フィルムが溶解するのに十分な時間量が経過するまで吸収性材料３１０が膨張することを防止し得る。
いくつかの実施形態では、サンプリングチャンバ３０４は、１つ以上のサブチャンバ（図示せず）に接続されている。これらのサブチャンバの各々は、サンプルを保持し、サンプリングチャンバ３０４および他のサブチャンバの両方からサンプルを分離するように構成され得る。例えば、各サブチャンバは、一方向バルブを介してサンプリングチャンバ３０４に接続され得、サンプルがサンプリングチャンバからサブチャンバに入ることを可能にするが、得られたサンプルがサブチャンバを出ることを防止する。代替の実施例として、サブチャンバの各々は、浸透圧バルブ機構３００と同様に配置された吸収性材料で作製されたシーリングデバイス、加熱要素、および部材を使用することができる。これらの実施形態では、サブチャンバの各々は、それらのそれぞれの加熱要素を作動させることによって開かれ得、十分な量のサンプルが得られた後、サンプリングチャンバ３０４から自動的に密封され得る。一般に、任意のタイプのバルブまたは他の適している機構を使用して、サブチャンバに含まれるサンプルを分離することができる。いくつかの実施形態では、摂取可能なデバイス２００と同様に、浸透圧バルブ機構３００と組み合わせて複数のサブチャンバを使用する摂取可能なデバイスは、異なる時間で異なるサブチャンバ内に、またはＧＩ管の異なる場所から、異なるサンプルを分配し得る。
当業者は、浸透圧バルブ機構３００の変形例が、本開示に記載されている他の摂取可能なデバイスのうちのいずれかと組み合わされ得ることを理解するであろう。例えば、図２に関連して示され、かつ説明される摂取可能なデバイス２００のいくつかの実施形態では、バルブ２１４および２１６のうちの一方または両方は、浸透圧バルブ機構３００の特定の実施形態で置き換えられ得る。バルブ２１４および２１６のうちの一方または両方は、（例えば、機械的アクチュエータ２１８によって、または加熱要素を介して）破壊または変形され得るシーリングデバイスを含み得、バルブ２１４および２１６のうちの一方または両方は、サンプリングチャンバ２１２内に位置する吸収性材料の膨張によって自動的に再密封され得る。
図４および図５は、サンプルを得るために浸透圧バルブ機構３００（図３）のいくつかの実施形態がどのように操作され得るかを詳細に示している。
図４は、開封される前に浸透圧バルブ機構３００に組み込まれ得る入口ポート４００の詳細図を示している。入口ポート４００は、中間部分４０４によって内部部分４０６から分離されている外部部分４０２を特徴とする。入口ポート４００の中央部分４０４は、シーリングデバイス４０８を含み、これは、図３に関連して示され、かつ説明されたシーリングデバイス３０６と同じであり得る。加熱要素４１０は、中央部分４０４の近くに位置され、かつシーリングデバイス４０８に隣接している。入口ポート４１２Ａおよび４１２Ｂの側面は、入口ポート４００の形状を形成し、絶縁セラミックなどの絶縁材料、またはポリアミドイミド、ポリフェニレンスルフィド、ポリフェニレンオキシドなどのポリマーから構築され得る。説明の目的で、入口ポート４００の外部部分４０２は、ＧＩ管から得られた流体サンプルであり得るサンプル４１４で満たされているように描写されている。しかしながら、いくつかの実施形態では、サンプル４１４が実際に外部部分４０２に含まれているかどうかに関係なく、入口ポート４００を操作することができる。外側部分４０２および内側部分４０６は、中央部分４０４よりも広い。傾斜した壁４１６は、外側部分４０２の幅を徐々に減少させて、外側部分４０２のより広い幅から中央部分４０４のより狭い幅へと移行する。この構成は、（より広い中央部分４０４を有する構成と比較して）シーリングデバイス４０８の全体積を減少させ、サンプル４１４に曝されるシーリングデバイス４０８の表面積を減少させ、これにより、シーリングデバイス４０８からサンプル４１４へと失われる熱の量が低減され得る。次に、これは、加熱要素４１０を使用してシーリングデバイス４０８の温度を上げることをより容易にし得る。いくつかの実施形態では、入口ポート４００の形状は、エアポケット（図示せず）が外部部分４０２に形成され、シーリングデバイス４０８をＧＩ管内に含まれる流体から分離することを可能にし得る。これは、シーリングデバイス４０８の周りの絶縁バリアとして機能することができ、また、加熱要素４１０を使用してシーリングデバイス４０８の温度を上昇させることを容易にする。さらに、中央部分４０４と比較して内部部分４０６のより広い幅は、残りの捕捉領域４１８を形成し、これは、入口ポート４００が開封された後、シーリングデバイス４０８の残りの部分を保持し得る。
いくつかの実施形態では、入口ポート４００の外部部分４０２は、摂取可能なデバイスのハウジングの開口部に直接的または間接的に接続され得る。いくつかの実施形態では、サンプルが開口部に入ることを制限するものはなく、任意の所与の時点で、入口ポート４００の外部部分４０２は、摂取可能なデバイスが中に位置しているＧＩ管の任意の部分から収集された流体サンプル４１４で満たされ得る。
シーリングデバイス４０８は、入口ポート４００の外部部分４０２内に含まれる流体サンプル４１４が入口ポート４００の内部部分４０６に入ることを防止する。簡単にするために、図４および図５は、シーリングデバイス４０８をプラグとして描写し、これは、加熱要素４１０を使用することによって破壊され得るシールを形成する。しかしながら、いくつかの実施形態では、シーリングデバイス４０８は、入口ポート４００の外部部分４０２および入口ポート４００の内部部分４０６を分離するために中間部分４０４内で使用される、任意の他のタイプの壊れやすいシールまたはバルブであり得る。
いくつかの実施形態では、加熱要素４１０は、マイクロコントローラによって操作され得る。例えば、マイクロコントローラは、摂取可能なデバイスがＧＩ管の特定の部分にあるときに、加熱要素４１０を動作させ、入口ポート４００を開封するように構成され得る。入口ポート４１２Ａおよび４１２Ｂの側面は、摂取可能なデバイスおよび流体サンプル４１４を、加熱要素４１０によって発生した熱から保護することができる、絶縁材料から形成され得る。これはまた、加熱要素４１０によって生成された熱をシーリングデバイス４０８の方向に集中させるのに役立ち得、加熱要素４１０を駆動して、シーリングデバイス４０８を溶融、変形、または破壊するための総電力量を低減し得る。
いくつかの実施形態では、入口ポート４００の寸法は、流体サンプル４１４が、毛細管現象によって、自然に外部部分４０２に引き込まれ、最終的には中間部分４０４を通って内部部分４０６に引き込まれるように選択される。典型的には、外部部分４０２、中間部分４０４、および内部部分４０６の断面は、正方形、円形、または長方形であるが、任意のタイプの断面を使用することができる。入口ポート４００の外部部分４０２、中間部分４０４、および内部部分４０６の全体の断面積は、摂取可能なデバイスのサイズの制約を考慮すると、典型的に、５０平方ミリメートル未満であり、０．２～２平方ミリメートルが一般的である。しかしながら、上記の断面積は単なる例であり、ＧＩ管の様々な部分からサンプルをより適切に取り込むために、任意の断面積を選択することができる。当業者は、正確な形状および寸法が、取得されるサンプルの物理的特性に依存することを理解し、いくつかの実施形態は、上述のもの以外の断面を使用することができる。
図５は、入口ポート５００が開封された後に、浸透圧バルブ機構３００に組み込まれ得る入口ポート５００の詳細図を示している。
加熱要素５１０がシーリングデバイス５０８を十分に加熱した後、シーリングデバイス５０８は、変形、溶融、またはさもなければ破壊されて、入口ポート５００を効果的に開封することができる。入口ポート５００が開封されると、流体サンプル５１４は、入口ポート５００の外部部分５０２から、中間部分５０４を通って入口ポート５００の内部部分５０６に自然に流れることができる。図４に関連して説明した実施形態と同様に、入口ポートの側面５１２Ａおよび５１２Ｂは、適切な絶縁材料でできていて、入口ポート５００の形状を形成し得、外部部分５０２は、傾斜壁５１６、中間部分５０４、および残りの捕捉領域５１８とともに内部部分５０６を有している。流体サンプル５１４が入口ポート５００の内部部分５０６に入るとき、流体サンプル５１４の自然な流れは、シーリングデバイス５０８の残りの部分のいずれかを、内部部分５０６内に位置する残りの捕捉領域５１８内に運ぶことができる。いくつかの実施形態では、シーリングデバイス５０８の溶融または変形した残りの部分が加熱要素５１０との接触をやめ、代わりに、残りの捕捉領域５１８の壁を構成する絶縁材料と接触すると、シーリングデバイス５０８の残りの部分は、残りの捕捉領域５１８の壁に沿って再固化または再形成する。結果として、残りの捕捉領域５１８は、シーリングデバイス５０８の再固化された残りの部分が保管される場所を提供し得、シーリングデバイス５０８の残りの部分がサンプル５１４の流れを妨げることを防止し得る。
いくつかの実施形態では、電磁力を使用して、シーリングデバイス５０８の残りの部分を残りの捕捉領域５１８に引き付ける。例えば、シーリングデバイス（例えば、シーリングデバイス４０８）は、磁性材料から作製され得、誘導または永久磁場を使用して、シーリングデバイス５０８の残りの部分を残りの捕捉領域５１８に引き付けることができる。この磁場は、加熱要素５１０が作動された後、かつシーリングデバイス５０８の残りの部分が残りの捕捉領域５１８内で再固化または再形成するまで印加され得る。
図３、図４、および図５によって説明される実施形態は、単に例示的なものであり、本開示の精神および範囲から逸脱することなく、流体サンプルを引き込むまたはポンピングするための他の技術と変更および組み合わされ得ることが理解される。例えば、サンプルがサンプリングチャンバ３０４に引き込まれることを促進するために、サンプリングチャンバ３０４は、低圧真空を含み得、サンプルは、入口ポート３０２が開封されたときに、サンプリングチャンバ３０４に強制的に引き込まれ得る。同様の効果は、サンプリングチャンバ３０４を低圧真空を含むサブチャンバに接続することによって、または機械的アクチュエータを使用して流体サンプルをポンピングするか、もしくはサンプリングチャンバ３０４の容積を増加させることによっても生成され得る。いくつかの実施形態では、外部部分４０２および５０２、中間部分４０４および５０４、ならびに内部部分４０６および５０６の形状および相対サイズは、図４および図５に示されているものとは異なり得る。例えば、異なる部分４０２、４０４、４０６、５０２、５０４、および５０６は、均一な幅を有し得、傾斜した壁４１６および５１６ならびに／または残りの捕捉領域４１８および５１８は含まれない。別の実施例として、傾斜した壁を使用して、残りの捕捉領域４１８および５１８を形成することができる。
図６は、出口ポートを含むサンプリングチャンバを備えた摂取可能なデバイス６００の別の実施例を示している。摂取可能なデバイス１００および２００と同様に、摂取可能なデバイス６００は、第１の端部６０２Ａと、第２の端部６０２Ｂと、第１の端部６０２Ａから第２の端部６０２Ｂまで長手方向に延在する壁６０４と、を備えた外部ハウジングを有するように設計されている。摂取可能なデバイス６００は、ハウジング内に開口部６０６を有し、これにより、サンプルが周囲の環境から摂取可能なデバイス６００に入ることができる。摂取可能なデバイス６００は、開口部６０６に接続された入口領域６０８を有する。入口領域６０８は、サンプリングチャンバ６１２の入口ポート６１０に接続されている。入口領域６０８は、３つの部分に分割されている。入口領域６０８の第１の部分６０８Ａは、開口部６０６および第２の部分６０８Ｂに接続されており、第３の部分６０８Ｃは、サンプリングチャンバ６１２の入口ポート６１０に接続されている。第２の部分６０８Ｂは、第１の部分６０８Ａを第３の部分６０８Ｃに接続し、サンプルが入口領域６０８を通って流れることを防ぎ、入口領域６０８の第１の部分６０８Ａを入口領域６０８の第３の部分６０８Ｃから隔離するために使用される可動バルブ６１４を含み得る。
摂取可能なデバイス６００は、可動バルブ６１４に連結された機械的アクチュエータ６２４を有する。いくつかの実施形態では、マイクロプロセッサまたはマイクロコントローラは、機械的アクチュエータ６２４を制御し、可動バルブ６１４を開位置と閉位置との間で移動させるように構成されている。例えば、マイクロコントローラは、摂取可能なデバイスがＧＩ管内の特定の場所に到達した後、可動バルブ６１４を開位置に移動するように構成され得る。いくつかの実施形態では、機械的アクチュエータは、摂取可能なデバイス６００内に位置する電池または他の電源のセットによって駆動され得る。可動バルブ６１４が開位置に動かされると、サンプルは、入口領域６０８を通って流れることが可能になり、入口ポート６１０を通ってサンプリングチャンバ６１２に入ることができる。可動バルブ６１４が閉位置にあるとき、サンプルは、入口領域６０８を通って流れて、開口部６０６からサンプリングチャンバ６１２に到達することが防止される。
説明のために、図６は、可動バルブ６１４をダイヤフラムバルブとして示しており、これは、機械的アクチュエータ６２４を使用して、入口領域６０８の第２の部分６０８Ｂの開口を密封または開封し、入口領域６０８を効果的にブロックまたはブロック解除するために可撓性ダイヤフラムを動かす。しかしながら、いくつかの実施形態では、可動バルブ６１４は、異なるタイプのバルブであり得ることが理解されよう。例えば、いくつかの実施形態では、可動バルブ６１４は、図９に関連して説明されたポンピング機構などのポンピング機構によって置き換えられ得る。別の実施例として、いくつかの実施形態では、可動バルブ６１４は、図３、図４、および図５に関連して説明された実施形態と同様に、浸透圧バルブで置き換えられる。他の異なるバルブタイプのいくつかの実施例が、図７に関連して説明されている。
摂取可能なデバイス６００のサンプリングチャンバ６１２は、サンプリングチャンバ６１２の入口ポート６１０とは反対側の端部に位置する出口ポート６１６を有する。一般に、出口ポート６１６は、サンプリングチャンバ６１２内のどこにでも配置され得る。出口ポート６１６は、摂取可能なデバイス６００によって得られたサンプルの少なくとも一部分がサンプリングチャンバ６１２を出ることを防ぎながら、空気またはガス６１８がサンプリングチャンバ６１２を出ることを可能にするように構成されている。例えば、出口ポート６１６は、ガス６１８がサンプリングチャンバ６１２を出ることを可能にするが、液体または固体サンプルが出口ポート６１６を通ってサンプリングチャンバ６１２を出ることを防止するガス透過性膜を含み得る。ガス６１８がサンプリングチャンバ６１２を出ることを可能にすることは、サンプルが入口ポート６１０を通って入るときに、サンプリングチャンバ６１２内に圧力が蓄積することを防止し得る。これにより、サンプルがサンプリングチャンバ６１２内により容易に引き込まれることがもたらされ、摂取可能なデバイス６００によって収集され得るサンプルの全体積が増加し、サンプルがサンプリングチャンバ６１２に持ち込まれる容易さが増加することがもたらされ得る。
摂取可能なデバイス６００は、出口ポート６１６の一部として一方向バルブ６２０を含む。このバルブは、ガス６１８がサンプリングチャンバ６１２に再び入ることを防止し得る。しかしながら、いくつかの実施形態では、一方向バルブ６２０は、摂取可能なデバイス６００から除外され得る。いくつかの実施形態では、出口ポート６１６は、ガス透過性膜を含む。このガス透過性膜は、サンプルと接触するとその透過性を失う可能性がある。例えば、ガス透過性膜は、ガス６１８が出口ポート６１６を通ってサンプリングチャンバ６１２を出ることを可能にするスポンジ状材料を含み得る。スポンジ状材料がサンプルとの接触によって湿った状態になると、それはもはやガス透過性でなくなる場合があり、または透過性が大幅に低下し、それによってガス６１８がサンプリングチャンバ６１２に再び入ることを防止する場合がある。いくつかの実施形態では、ガス透過性膜は、発泡ポリテトラフルオロエチレン、ポリプロピレンなどを含み得る。いくつかの実施形態では、ガス透過性膜を作製するために使用される材料は、スポンジ状の材料とは対照的に、フィルター状であり得る。一般に、ガス透過性膜は、ガスを透過させるが、十分な抵抗または表面張力効果のために液体が膜を通って流れることを防止する任意の材料で作製され得る。
摂取可能なデバイス６００では、出口ポート６１６は、サンプリングチャンバの外側の摂取可能なデバイス６００のハウジング内の容積に接続されている。摂取可能なデバイス６００を製造するために使用される製造プロセスに応じて、摂取可能なデバイス６００のハウジング内の容積は、空気または他のタイプのガスを含み得る。
摂取可能なデバイス６００は、摂取可能なデバイス６００のハウジング内の容積に接続されている出口ポート６２２を含む。出口ポート６２２は、ガス６１８が摂取可能なデバイス６００を出て、摂取可能なデバイス６００を取り巻く環境に放出されるための経路を提供することができる。これは、ガス６１８の容積が比較的大きい場合に有利であり得る。なぜなら、それは、摂取可能なデバイス６００のハウジング内に圧力が蓄積することを防止することができるからである。いくつかの実施形態では、摂取可能なデバイス６００は、出口ポート６２２を含まず、ガス６１８は、摂取可能なデバイス６００の容積内に留まる。いくつかの実施形態では、出口ポート６２２は、例えば、管またはチャネルによって、出口ポート６１６に直接的または間接的に接続されている。いくつかの実施形態では、出口ポート６１６は、サンプリングチャンバ６１２から摂取可能なデバイス６００の開口部に直接的に通じており、出口ポート６１６は、出口ポート６２２を効果的に置き換えることができる。いくつかの実施形態では、出口ポート６２２は、ガス透過性膜、一方向バルブ、疎水性チャネル、または望ましくない物質（例えば、ＧＩ管内からの流体および固体粒子）が出口ポート６２２を介して摂取可能なデバイス６００に入ることを防止するための他の何らかの機構を含み得る。
いくつかの実施形態では、摂取可能なデバイス６００は、サンプリングチャンバ６１２内またはサンプリングチャンバ６１２に近接するセンサーを含み得る。例えば、このセンサーは、サンプリングチャンバ６１２内に含まれるサンプルの様々な特性を検出するために使用され得るか、またはこのセンサーは、サンプリングチャンバ６１２内に含まれるサンプルに適用されるアッセイ技術の結果を検出するために使用され得る。
いくつかの実施形態では、親水性スポンジは、サンプリングチャンバ６１２内に位置し、親水性スポンジは、サンプルがサンプリングチャンバ６１２に入るときにサンプルを吸収するように構成され得る。いくつかの実施形態では、親水性スポンジは、サンプリングチャンバ６１２のかなりの部分を満たし、かつサンプルを長期間保持する。これは、摂取可能なデバイス６００が体から出た後にサンプルが摂取可能なデバイス６００から収集される場合に特に有利であり得る。いくつかの実施形態では、親水性スポンジは、特定の表面のみに配置されるか、またはサンプリングチャンバ６１２の特定の部分のみを満たす。例えば、サンプリングチャンバ６１２の壁のいくつか（または壁のすべて）を覆わないままにしながら、サンプリングチャンバ６１２の特定の壁（またはすべての壁）を親水性スポンジで裏打ちして、サンプルの引き込みを助けることが可能であり得る。壁を覆わないままにしておくと、比較的目立たない光路を含む診断またはアッセイ技術の使用が可能になる場合がある。そのような実施形態の実施例は、図８に関連して詳細に説明される。いくつかの実施形態では、スポンジ材料は、サンプリングチャンバ６１２のすべての壁に配置され得る。これは、望ましくない周囲光がサンプリングチャンバ６１２に入ることを防止することができ、これは、特定のタイプの低光検出アッセイに役立ち得る。いくつかの実施形態では、不透明な材料を使用して、サンプリングチャンバ６１２の一部またはすべての側面が覆われる。これはまた、望ましくない周囲光がサンプリングチャンバ６１２に入ることを防止し得る。
いくつかの実施形態では、摂取可能なデバイス６００は、出口ポート６１６に接続された、またはサンプリングチャンバ６１２に直接的または間接的に接続された密封された真空チャンバを含み得る。密封された真空チャンバは、サンプリングチャンバ６１２および／または入口領域６０８の周囲圧力よりも実質的に低い内圧を有し得る。これらの実施形態では、摂取可能なデバイス６００は、サンプリングチャンバ内の圧力を低下させるために真空チャンバを開封する。この圧力の変化により、サンプルが強制的にサンプリングチャンバ内に吸い込まれたり、またはサンプルがサンプリングチャンバ内にすばやく引き込まれたりする可能性がある。
簡単にするために、図６は、単一のサンプリングチャンバ６１２のみを示しているが、入口領域６０８は、デバイス全体に配設された複数のサンプリングチャンバに接続され得、その各々は、１つ以上のバルブの使用を通じて独立して制御され得ることが理解されよう。例えば、いくつかの実施形態では、入口領域６０８に接続された１つ以上のサブチャンバがあり得る。サブチャンバの各々は、ＧＩ管内から収集されたサンプルを保持し、それらのサンプルを分離しておくように構成され得る。一般に、任意のタイプのバルブまたは他の適している機構を使用して、図１～図５に関連して説明されたバルブまたは機構のいずれかを含む、サブチャンバに含まれるサンプルを分離することができる。いくつかの実施形態では、摂取可能なデバイス６００は、異なる時間で異なるサブチャンバの各々内に、またはＧＩ管内の異なる場所から、異なるサンプルを分配する。例えば、摂取可能なデバイス６００は、入口領域６０８を開いてハウジングの開口部６０６からサンプルを引き込む前に、入口領域６０８の内部を適切なサブチャンバに接続するためにバルブを開くことによってこれを達成することができる。
図７は、摂取可能なデバイス１００、２００、または６００などの摂取可能なデバイス内に組み込まれ得る異なるタイプの可動バルブを示している。摂取可能なデバイス７０２は、ピンバルブを可動バルブとして（例えば、摂取可能なデバイス６００の可動バルブ６１４として（図６））どのように使用することができるかを示しており、図７０２Ａは、閉位置にあるピンバルブを示しており、図７０２Ｂは、開位置にあるピンバルブを示している。摂取可能なデバイス７０２において、機械的アクチュエータは、開位置と閉位置との間で切り替えるために、ピンバルブを直線的に動かすように構成され得る。例えば、図７０２Ａでは、摂取可能なデバイス７０２は、入口ポートに挿入されたピンを有しており、それにより、サンプルが摂取可能なデバイス７０２の開口部からサンプリングチャンバ内に流入することを防止する。図７０２Ｂでは、摂取可能なデバイス７０２は、入口ポートから取り外されたピンを有しており、これにより、サンプルは、摂取可能なデバイス７０２の開口部からサンプリングチャンバに自由に流入することができる。直線運動を発生させるために、機械的アクチュエータは、ソレノイドなどの直線アクチュエータであり得る。あるいは、機械的アクチュエータは、回転アクチュエータであり得、その回転は、直線運動に変換され得る。当業者は、これが、例えば、機械式アクチュエータをボールねじ機構、ねじ付きリードナットおよびリードねじ機構、ラックおよびピニオン機構などに連結することによって、任意の数の方法で行うことができることを理解するであろう。
摂取可能なデバイス７０４は、回転バルブを可動バルブとして（例えば、摂取可能なデバイス６００の可動バルブ６１４として（図６））どのように使用することができるかを示しており、図７０４Ａは、閉位置にある回転バルブを示しており、図７０４Ｂは、開位置にある回転バルブを示している。図７０４Ａでは、摂取可能なデバイス７０４は、サンプルが摂取可能なデバイス７０４の開口部からサンプリングチャンバに入ることを防止されるように配向された回転ピンを有する。図７０４Ｂでは、摂取可能なデバイス７０４は、サンプルが摂取可能なデバイス７０４の開口部からサンプリングチャンバに自由に流入する配向に回転された回転ピンを有する。回転バルブを操作するために、摂取可能なデバイス７０４内の機械的アクチュエータは、回転ピンを回転させて開位置と閉位置との間で切り替えることができる回転アクチュエータであり得る。
摂取可能なデバイス７０６は、可撓性ダイヤフラムまたはダイヤフラムバルブがどのように可動バルブとして（例えば、摂取可能なデバイス６００の可動バルブ６１４として（図６））使用され得るかを示しており、図７０６Ａは、閉位置にあるダイヤフラムバルブを示しており、図７０６Ｂは、開位置にあるダイヤフラムバルブを示している。図７０６Ａでは、摂取可能なデバイス７０６は、閉位置においてダイヤフラムバルブを有しており、可撓性ダイヤフラムは、可撓性ダイヤフラムに対して機械的アクチュエータによって発生する圧力のために、入口領域の開口部に押し付けられている。これは、サンプルが入口領域を通って流れることを効果的にブロックし、それによって、サンプルが摂取可能なデバイス７０６の開口部からサンプリングチャンバに入ることを防止し得る。図７０６Ｂでは、摂取可能なデバイス７０６は、開位置にダイヤフラムバルブを有しており、圧力は、可撓性ダイヤフラムから除去されている。ダイヤフラムは、入口領域の開口から離れた位置に戻り、それにより、サンプルが、摂取可能なデバイス７０６の開口部からサンプリングチャンバに自由に流入することを可能にする。
いくつかの実施形態では、摂取可能なデバイス７０６は、ダイヤフラムの近くに、またはダイヤフラムと直接接触しているばね機構を有する。ばね機構は、機械的アクチュエータによって加えられる圧力に対抗するためにダイヤフラムに圧力を加えることができ、これにより、機械的アクチュエータが可撓性ダイヤフラムに圧力を加えていないときに、可撓性ダイヤフラムが開位置に移動することがあり得る。さらに、これにより、機械式アクチュエータが可撓性ダイヤフラム全体に圧力を加えていないときにダイヤフラムバルブが開いたままになることが確実になる。
いくつかの実施形態では、機械的アクチュエータを閉位置から開位置に移動させると、摂取可能なデバイス内の入口領域の体積が増加する。これにより、入口領域内の圧力が低下し、吸引が発生してサンプルが入口領域に引き込まれることが発生し得る。同様に、機械式アクチュエータを開位置から閉位置に移動すると、入口領域の体積が減少することが発生する可能性がある。これにより、入口領域内の圧力が上昇し、サンプルが入口領域から押し出されることが発生し得る。入口領域、機械式アクチュエータ、および可動バルブの設計によっては、これにより、摂取可能なデバイスの開口部からサンプルを押し戻すのではなく、サンプルをサンプリングチャンバに押し込む場合がある。そのような設計の実施例は、図９に関連してより詳細に説明されている。
図８は、摂取可能なデバイス１００、２００、６００、および７０２～７０６などの摂取可能なデバイス内に組み込まれ得るサンプリング機構の実施例を示している。サンプリング機構８００は、親水性スポンジ８０２Ａおよび８０２Ｂで部分的に裏打ちされている。親水性スポンジ８０２Ａと親水性スポンジ８０２Ｂとの間には、サンプリング機構８００内の試験領域８０４がある。親水性スポンジ８０２Ａおよび８０２Ｂは、液体または流体サンプル８０６を引き付け、サンプル８０６をサンプリング機構８００内に引き込むことができる。親水性スポンジ８０２Ａおよび８０２Ｂがサンプル８０６で飽和されると、メニスカス８０８が、親水性スポンジ８０２Ａと親水性スポンジ８０２Ｂとの間のサンプル８０６の端部に形成される。このシステムは、サンプリング機構８００に自然に流入することが困難である可能性がある特に粘性のあるサンプルを取得するのに役立ち得る。
サンプリング機構８００は、チャネル８１２に接続された出口ポート８１０を含む。サンプル８０６がサンプリング機構８００内に引き込まれると、サンプリング機構８００に含まれる空気またはガスは、サンプリング機構８００から出口ポート８１０を通って、チャネル８１２内に押し出され得る。これは、ガスがサンプリング機構８００内に閉じ込められることを回避し得、それは次に、サンプリング機構８００の内部に圧力が発生し、サンプル８０６が試験領域８０４に引き込まれることを防止し得る。
いくつかの実施形態では、サンプリング機構８００は、出口ポート８１０またはチャネル８１２を含まなくてもよく、サンプリング機構８００内のいくつかの空気またはガスは、サンプリング機構８００内に留まることが可能になり得る。いくつかの実施形態では、サンプリング機構８００は、低圧真空で満たされるか、ポンプまたは他の機構に取り付けられて真空を作成するか、または密封されていない可能性がある低圧真空を含む密封されたチャンバに取り付けられ得る。真空の使用は、サンプリング機構８００がサンプルを強制的に引き込むことを可能にし得る。
いくつかの実施形態では、摂取可能なデバイスは、サンプリング機構８００内に含まれるサンプル８０６を研究するためのセンサーまたは診断を含み得る。試験領域８０４の前壁および後壁にはスポンジ材料がないので、試験領域８０４内に含まれるサンプル８０６に関する情報は、別途スポンジ（例えば、親水性スポンジ８０２Ａおよび８０２Ｂ）によって隠されているであろう明確な光路を含むセンサーおよび／またはアッセイ技術を使用することによって収集され得る。例えば、光源および／または光学センサーは、サンプルの光学特性を試験するために、または特定のアッセイ技術の結果を検出するために、前壁および／または後壁の近くに配置され得る。
当業者には、図８に示されるサンプリング機構８００は単なる例示であり、図８に関連して説明される一般的な技術は、広範囲の異なるチャンバ、チャネル、および流体経路に適用され、ならびに様々な異なる摂取可能なデバイスに組み込まれ得ることが理解されるであろう。さらに、いくつかの実施形態では、図８の全体的な形状、ならびにスポンジおよび試験領域の位置決めを変更することができる。例えば、スポンジは、中空管の形状に形成され得、試験領域は、各管の中央に配置される。この場合、チューブの一方の端からもう一方の他の端までの明確な光路がある。
図９は、摂取可能なデバイス１００、２００、６００、および７０２～７０６の特定の実施形態を含む、摂取可能なデバイスに組み込まれ得るポンピング機構９００を示している。説明の目的で、ポンピング機構９００は、摂取可能なデバイス６００（図６）と同様の摂取可能なデバイスの文脈で説明され得る。それが摂取可能なデバイス６００と同様の摂取可能なデバイスに組み込まれるとき、ポンピング機構９００は、可動バルブ（例えば、摂取可能なデバイス６００の可動バルブ６１４）として機能し得、ハウジングの開口部６０６とサンプリングチャンバ６１２の入口ポート６１０との間を流れるサンプルの能力を制御し得る。さらに、ポンピング機構９００のポンピングチャンバ９０４は、入口領域６０８の第２の部分６０８Ｂの一部を形成することができる。しかしながら、ポンピング機構９００の一般的な構造および原理は、本開示に記載されている摂取可能なデバイスに限定されず、それらは、広範囲の摂取可能なデバイスに適用され得る。
ポンピング機構９００は、第１の開口部９０２を通してサンプルをポンピングチャンバ９０４内に引き込み、サンプルの一部分をポンピングチャンバ９０４から第２の開口部９０６を通して押し出すように設計されている。いくつかの実施形態では、第１の開口部９０２は、摂取可能なデバイスのハウジング内の開口部に直接的または間接的に接続され得る。例えば、入口領域（例えば、摂取可能なデバイス６００の入口領域６０８の第１の部分６０８Ａ（図６））は、摂取可能なデバイスのハウジングの開口部（例えば、摂取可能なデバイス６００のハウジングの開口部６０６（図６））を第１の開口部９０２に接続することができる。いくつかの実施形態では、第２の開口部９０６は、摂取可能なデバイスのサンプリングチャンバに直接的または間接的に接続されている。例えば、第２の開口部９０６は、サンプリングチャンバの入口ポートに接続され得る（例えば、入口領域６０８の第３の部分６０８Ｃを介して、摂取可能なデバイス６００のサンプリングチャンバ６１２の入口ポート６１０に接続される（図６））。
ポンピング機構９００は、ポンピングチャンバ９０４内に含まれる可動ポンプヘッド９０８を特徴とする。可動ポンプヘッド９０８の突起部９０８Ａは、第１の開口部９０２内に適合するように、またはそうでなければ第１の開口部９０２を塞ぐように成形される。可動ポンプヘッド９０８のベース９０８Ｂは、第２の開口部９０６を覆うか、またはさもなければ第２の開口部９０６を塞ぐことができる。さらに、可動ポンプヘッド９０８の突起部９０８Ａおよびベース９０８Ｂは、突起部９０８Ａが第１の開口部９０２を塞ぐときに、ベース９０８Ｂが同時に第２の開口部９０６を塞ぐか、または第２の開口部９０６を塞がないままにすることができるように、互いにサイズ設定および配向される。さらに、ベース９０８Ｂが第２の開口部９０６を塞ぐとき、突起部９０８Ａは、常に第１の開口部９０２も塞ぐように構成され得る。
可動ポンプヘッド９０８が上下に動かされると、開口部９０２および９０６は、密封または非密封になり、ポンピング機構９００を、開位置、部分的に閉じた位置、および閉位置の間で切り替えることができる。（図９１２に示されるような）開位置では、第１の開口部９０２および第２の開口部９０６の両方は、開封されているか、または開いている。（図９１４に示されるような）部分的に閉じた位置では、可動ポンプヘッド９０８は、第２の開口部９０６を開いたままにしながら、第１の開口部９０２のみを密封するように位置付けられる。最後に、（図９１０および９１８に示されるような）閉位置では、第１の開口部９０２および第２の開口部９０６の両方は、密封されている。
いくつかの実施形態では、可動ポンプヘッド９０８は、可動ポンプヘッド９０８を直線的に上下に動かすように構成され得る、機械的アクチュエータ（例えば、摂取可能なデバイス６００の機械的アクチュエータ６２４（図６））に接続され得る。例えば、可動ポンプヘッド９０８は、機械的アクチュエータに取り付けられたシャフトの端部に配置され得る。いくつかの実施形態では、機械的アクチュエータおよび可動ポンプヘッド９０８の位置決めは、摂取可能なデバイス内に位置するマイクロコントローラまたはマイクロプロセッサによって制御され得る。例えば、マイクロコントローラは、摂取可能なデバイスがＧＩ管内の特定の場所に到達した後にのみ、ポンプヘッド９０８を動かし、ポンピングチャンバ９０４を通してサンプルをポンピングし始めるように構成され得る。
図９１０は、完全に閉じた位置にあるポンピング機構９００を示している。ポンピング機構９００が完全に閉じた位置にあるとき、可動ポンプヘッド９０８の突起部９０８Ａは、第１の開口部９０２内に位置付けられ得、可動ポンプヘッド９０８のベース９０８Ｂは、第２の開口部９０６に隣接して位置付けられ得る。完全に閉じた位置では、可動ポンプヘッド９０８の位置決めは、サンプルが開口部９０２または９０６からポンピングチャンバ９０４に入ったり出たりすることを効果的に防止することができる。
図９１２は、開位置にあるポンピング機構９００を示している。ポンピング機構９００が開位置にあるとき、可動ポンプヘッド９０８は、第１の開口部９０２から離れて移動し、可動ポンプヘッド９０８の突起部９０８Ａを第１の開口部９０２から移動させ、可動ポンプのベース９０８Ｂを第２の開口部９０６からポンプで離れるように移動させる。この場所では、ポンピング機構９００は、１つ以上のサンプルが第１の開口部９０２を通ってポンピングチャンバ９０４に入り、第２の開口部９０６を通ってポンピングチャンバ９０４を出ることを可能にし得る。可動ポンプヘッド９０８が第１の開口部９０２から離れるように動かされるときに、ポンピングチャンバ９０４の有効体積が増加するので、ポンピング機構９００は、図９１０に示される閉位置から図９１２に示される開位置に移行するときに、第１の開口９０２を介してサンプルをサンプリングチャンバに引き込むことができる。いくつかの実施形態では、一方向バルブを摂取可能なデバイスに組み込んで、ポンピング機構９００が閉位置と開位置との間で移行するときに、サンプルが第２の開口９０６を通ってポンピングチャンバ９０４に引き込まれることを防止し得る。これは、ポンピングチャンバ９０４に入るサンプルのみが第１の開口部９０２を通して引き込まれることを確実にし得る。
図９１４は、部分的に閉じた位置にあるポンピング機構９００を示している。ポンピング機構９００が部分的に閉じた位置にあるとき、可動ポンプヘッド９０８の突起部９０８Ａは、第１の開口部９０２に隣接して、または第１の開口部９０２のすぐ内側に位置付けられる。この位置では、可動ポンプヘッド９０８の突起部９０８Ａは、第１の開口部９０２を効果的に密封し、ポンピングチャンバ９０４に残っているいずれのサンプルが第１の開口部９０２を介してポンピングチャンバ９０４から出ることを防止する。この位置では、可動ポンプヘッド９０８のベース９０８Ｂは、第２の開口部９０６から離れて位置付けられている。これは、ポンピングチャンバ９０４に残っているいくつかのサンプルが、第２の開口部９０６を通ってポンピングチャンバ９０４を出ることを可能にし得る。例えば、第２の開口部９０６がサンプリングチャンバの入口ポートに接続されている（例えば、入口領域６０８の第３の部分６０８Ｃを介して、摂取可能なデバイス６００（図６）のサンプリングチャンバ６１２の入口ポート６１０に接続されている）場合、これにより、サンプルは、ポンピング機構９００から入口ポートを介してサンプリングチャンバ内に自由に流れることが可能になり得る。
図９１６は、部分的に閉じた位置から完全に閉じた位置との間で移行するときのポンピング機構９００を示している。ポンピング機構９００が完全に閉じた位置に移動すると、可動ポンプヘッド９０８は、ポンピングチャンバ９０４内に含まれる残りのサンプルのいずれかを、第２の開口部９０６を通してポンピングチャンバ９０４から押し出す。これが起こると、可動ポンプヘッド９０８の突起部９０８Ａは、第１の開口部９０２内に留まり、それを塞ぎ、サンプルが第１の開口部９０２を通ってポンピングチャンバ９０４から出ることを防止する。比較すると、可動ポンプヘッド９０８のベース９０８Ｂは、第２の開口部９０６を完全には覆っておらず、サンプルは、第２の開口部９０６を通ってポンピングチャンバ９０４を自由に出ることができる。組み合わせにおいて、これは、ポンピング機構９００が図９１４に示される部分的に閉じた位置から図９１８に示される完全に閉じた位置に移動するときに、サンプリングチャンバに残っているサンプルの大部分が第２の開口部９０６を通って強し出されることをもたらし得る。
図９１８は、図９１０と同様に、完全に閉じた位置にあるポンピング機構９００を示している。前に述べたように、完全に閉じた位置では、可動ポンプヘッド９０８は、開口部９０２および９０６を密封するように位置付けられており、これにより、サンプルが開口部９０２または９０４からポンピングチャンバ９０４に入ったり出たりすることを防止し得る。一般に、ポンピング機構９００は、追加のサンプルを第１の開口部９０２を通してポンピングチャンバ９０４内に引き込み、およびサンプルを第２の開口部９０６を通してポンピングチャンバ９０４から押し出すために、図９１０および９１８に示される閉位置と図９１２に示される開位置との間を何度でも循環することができる。
図９は、可動ポンプヘッド９０８の中心に位置する可動ポンプヘッド９０８の突起部９０８Ａを示しているが、突起部９０８Ａの場所は、可動ポンプヘッド９０８上のどこにあってもよい。例えば、可動ポンプヘッド９０８の突起部９０８Ａおよび第１の開口部９０２は、ポンピングチャンバ９０４の側面に位置付けられ得る。いくつかの実施形態では、可動ポンプヘッド９０８は２つの部分に分割され、これは、１つ以上のアクチュエータによって制御され得る。例えば、突起部９０８Ａおよびベース９０８Ｂは、２つの別個の部品であり得、それらの各々は、異なるアクチュエータを使用して移動される。これにより、ポンピング機構９００の容積が増加または減少することとは無関係に、第１の開口部９０２を密封および開封することが可能になり得る。
説明の目的で、図９１０～図９１８は、第２の開口部９０６を覆うか、さもなければ塞ぐために使用される可動ポンプヘッド９０８のベース９０８Ｂを示している。しかしながら、いくつかの実施形態では、可動ポンプヘッド９０８は、第２の開口部９０６を覆い、その中にはまり、さもなければ塞ぐことができない場合があり、第２の開口部９０６がサンプルを第２の開口部９０６を通して押し出すために部分的または完全に塞がれる必要はないことが当業者によって理解されるであろう。例えば、可動ポンプヘッド９０８は、ベース９０８Ｂを全く含まなくてもよい。代わりに、可動ポンプヘッド９０８は、ポンピングチャンバ９０４の下側とシールを形成する可撓性材料から作製され得る。この場合、可動ポンプヘッド９０８は、ポンピングチャンバ９０４の有効容積を変更するために、プランジャと同様の様式で上下に移動することができる。容積が減少すると、サンプルは、第２の開口部９０６を通ってポンピングチャンバ９０４から少なくとも部分的に押し出される。
一般に、ポンピング機構９００を摂取可能なデバイス内に組み込むことは、摂取可能なデバイスの開口部、ポート、バルブ、膜、サンプリングチャンバ、または他の構造の機能を損なうことはない場合があり、摂取可能なデバイス１００、２００、６００、または７０２～７０６に関連して説明される教示または実施形態のうちのいずれかは、ポンピング機構９００とともに摂取可能なデバイスの異なる実施形態において組み合わされ得る。例えば、ポンピング機構９００は、摂取可能なデバイス２００（図２）の第１のバルブ２１４を置き換えることができ、サンプルをサンプリングチャンバ２１２内に押し込むために使用され得る。代替の実施例として、ポンピング機構９００を使用して、サンプルを浸透圧バルブ機構３００（図３）のサンプリングチャンバ３０４に押し込むことができる。別の実施例として、ポンピング機構９００は、出口ポート６１６が含まれていない摂取可能なデバイス６００（図６）の実施形態に組み込まれ得、ポンピング機構９００は、空気またはガス６１８がサンプリングチャンバ６１２内に閉じ込められることから生じる可能性がある圧力があるにもかかわらず、サンプルをサンプリングチャンバ６１２に押し込むために使用され得る。
説明の目的で、本開示によって提供される実施例は、主に、摂取可能なデバイス１００、２００、６００、および７０２～７０６などの摂取可能なデバイスのいくつかの異なる例示的な実施形態に焦点を合わせている。しかしながら、図１～図９に関連して説明される摂取可能なデバイスの１つ以上の実施形態の一般的な形状および設計の変更は、デバイスの機能および動作を大幅に変更することなく行うことができることが理解される。さらに、任意の一実施形態で説明される特徴および制限は、本明細書の他の任意の実施形態に適用され得、一実施形態に関する説明および実施例は、適している様式で他の任意の実施形態と組み合わされ得ることに留意されたい。例えば、図７に関連して説明されたバルブのうちのいずれかは、図２に関連して説明されたバルブ２１４および２１６として使用され得る。代替の実施例として、図３に関連して説明された吸収性材料３１０および可撓性膜３１４は、サンプリングチャンバを自動的に密封するために、摂取可能なデバイス１００、２００、６００、および７０２～７０６の様々な実施形態に記載された様々なサンプリングチャンバのうちのいずれかに組み込まれ得る。さらに、本開示で提供される図および実施例は、単なる例示を意図するものであり、限定するものではない。上述のシステムおよび／または方法は、摂取可能なデバイスに直接的に関連する場合もあり、またはしない場合もあるシステムおよび／または方法を含む、他のシステムおよび／または方法に適用されるか、またはそれに従って使用され得ることにも留意されたい。
図１０は、非常に概略的な方法で、第１の端部１０１２および第１の端部１０１２の反対側の第２の端部１０１４を含む、ハウジング１０１０を有する摂取可能なデバイス１０００を示している。ハウジング１０１０はまた、第１の端部１０１２と第２の端部１０１４とを接続する壁１０１６を含む。壁１０１６は、摂取可能なデバイス１０００の外部から（例えば、ＧＩ管から）摂取可能なデバイス１０００の内部への流体を可能にする開口部１０１８を有する。
図１１は、摂取可能なデバイス１０００の内部の一部分の断面図を示している。図１１に示すように、摂取可能なデバイス１０００の内部は、バルブシステム１１００およびサンプリングシステム１２００を含む。バルブシステム１１００は、バルブシステム１１００が摂取可能なデバイス１０００の外部の流体がサンプリングシステム１２００に入ることを防止するように、開口部１０１８と同一平面にある一部分を有するものとして示されている。しかしながら、図１２～図１６を参照して以下でより詳細に説明するように、バルブシステム１１００は、バルブシステム１１００が摂取可能なデバイス１０００の外部の流体がサンプリングシステム１２００に入ることを可能にするように位置を変えることができる。
図１２および図１６は、バルブシステム１１００をより詳細に示している。図１２に示されるように、バルブシステム１１００は、作動機構１１１０、トリガー１１２０、およびゲート１１３０を含む。図１２および図１６では、ゲート１１３０の脚部１１３２は、ハウジング壁１０１６と同一平面上にあり、かつハウジング壁１０１６と平行であり、その結果、ゲート脚部１１３２は、開口部１０１８を覆って、摂取可能なデバイス１０００の外部の流体（例えば、ＧＩ管内の流体）が摂取可能なデバイス１０００の内部に入ることを防止する。ゲート１１３０の突起部１１３４は、トリガー１１２０のリップ１１２２と係合する。トリガー１１２０のペグ１１２４は、作動機構１１１０のワックスポット１１１２と係合する。図１６を参照すると、バイアス機構１１４０は、ゲート１１３０に上向きの力を加える圧縮ばね１１４２を含む。バイアス機構１１４０はまた、反時計回り方向にトリガー１１２０に力を加えるねじりばね１１４４を含む。図１２および図１６では、ねじりばね１１４４によって加えられる力は、ポット１１１２内の固体ワックスによって打ち消され、圧縮ばね１１４２によって加えられる力は、リップ１１２２によって打ち消される。
図１３Ａおよび図１３Ｂは、作動機構１１１０がトリガー１１２０の動きを作動させる様式の一実施形態を示している。図１２および図１６と同様に、図１３Ａは、ペグ１１２４がねじりばね１１４４により固体ワックスポット１１１２に対して力を加え、ワックスポット１１１２の固体の性質がペグ１１２４によって加えられる力に抵抗する構成を示している。制御ユニット１１５０は、バルブシステム１１００と信号通信している。摂取可能なデバイス１０００の使用中に、制御ユニット１１５０は、例えば、摂取可能なデバイス１０００がＧＩ管内の流体のサンプルを採取することができるように、バルブシステム１１００の位置が変化する必要があることを示す信号を受信する。制御ユニット１１５０は、作動システム１１００の加熱システム１１１４にポット１１１２内のワックスを加熱させて、それにより、ワックスを溶融させる、信号を送信する。図１３Ｂに示されるように、溶融ワックスは、ペグ１１２４によって加えられる力に抵抗することができないので、その結果、ねじりばね１１４４の力の下で、トリガー１１２０は反時計回りに動く。
図１４Ａおよび図１４Ｂは、作動前後のトリガー１１２０とゲート１１３０の相互作用を示している。図１４Ａに示されるように、ワックスポット１１１２が固体である場合（図１３Ａに示される構成に対応する）、突起部１１３４は、リップ１１２２と係合し、これは圧縮ばね１１４２の力がゲート１１３０を上方に動かすことを防止する。図１４Ｂに示されるように、ポット１１１２内のワックスが溶融すると（図１３Ｂ）、トリガー１１２０が反時計回りに移動し、リップ１１２２が突起部１１３４から外れる。これにより、圧縮ばね１１４２の力がゲート１１３０を上方に移動させることができる。図１４Ａと図１４Ｂを比較することによって見られるように、ゲート１１３０の上方への移動は、ゲート脚部１１３２の開口部１１３６の上方への移動をもたらす。
図１５Ａおよび図１５Ｂは、サンプルを取得するための摂取可能なデバイス１０００の能力に対する開口部１１３６の上方への動きの影響を示している。図１５Ａに示されるように、ポット１１１２内のワックスが固体である場合（図１３Ａおよび図１４Ａ）、開口部１１３６は、摂取可能なデバイス１０００の壁１０１６の開口部１０１８と整列していない。代わりに、ゲート脚部１１３２は、開口部１０１８を覆い、流体が摂取可能なデバイス１０００の内部に入ることを塞ぐ。図１５Ｂに示されるように、ポット１１１２内のワックスが溶融し、トリガー１１２０およびゲート１１３０が移動すると（図１３Ｂおよび図１４Ｂ）、ゲート１１３０の開口部１１３６は、壁１０１６の開口部１０１８と整列する。この構成では、摂取可能なデバイス１０００の外部（例えば、ＧＩ管内）の流体は、開口部１０１８および１０３６を介して摂取可能なデバイス１０００の内部に入ることができる。
前述の説明は、１つの開位置および１つの閉位置を有するバルブシステム（例えば、２段バルブシステム）に関してなされているが、本開示は、この意味で限定されない。むしろ、２段バルブシステムに関する上述の概念は、２つより多い段（例えば、３段、４段、５段など）を有するバルブシステムで実装され得る。例えば、図１７Ａ～図１９Ｃは、３段バルブシステム１７００の断面図を示している。図１７Ａ、図１８Ａおよび図１９Ａは、同じ位置にあるバルブシステム１７００の構成要素の異なる図を示している。図１７Ｂ、図１８Ｂおよび図１９Ｂは、同じ位置にあるバルブシステム１７００の構成要素の異なる図を示している。図１７Ｃ、図１８Ｃおよび図１９Ｃは、同じ位置にあるバルブシステム１７００の構成要素の異なる図を示している。
図１７Ａ～図１９Ｃに示されるように、バルブシステム１７００は、作動システム１７１０と、トリガー１７２０と、ゲート１７３０と、バイアスシステム１７４０と、を含む。作動システム１７１０は、第１のワックスポット１７１２と、第２のワックスポット１７１４と、第１の加熱システム１７１６と、第２の加熱システム１７１８と、を含む。トリガー１７２０は、第１のリップ１７２２と、第２のリップ１７２４と、第１のペグ１７２６と、第２のペグ１７２８と、を含む。ゲート１７３０は、ゲート脚部１７３２および突起部１７３４を含む。ゲート脚部１７３２は、開口部１７３６を有する。バイアスシステム１７４０は、圧縮ばね１７４２およびねじりばね１７４４を含む。さらに、摂取可能なデバイスは、制御ユニット１７５０を含む。
図１７Ａ、図１８Ａおよび図１９Ａに示されるように、第１の段階では、突起部１７３４は、第１のリップ１７２２と係合し、第１のペグ１７２６は、第１のワックスポット１７１２と係合する。圧縮ばね１７４２は、ゲート１７３０に上向きの力を加え、ねじりばね１７４４は、トリガー１７２０に反時計回りの方向の力を加える。ねじりばね１７４４によって加えられる力は、第１のポット１７１２内の固体ワックスによって打ち消され、圧縮ばね１７４２によって加えられる力は、第１のリップ１７２２によって打ち消される。開口部１７３６は、開口部１０１８と整列されていない。
図１７Ｂ、図１８Ｂ、および図１９Ｂは、制御ユニット１７５０が第１の加熱システム１７１６に信号を送信して、第１のポット１７１２内のワックスを溶融した後の第２の段階の構成を示している。第２の段階では、トリガー１７２０は、第１の段階でのその位置に対して反時計回りに移動した。溶融ワックスはこの動きを防止することができないため、第１のペグ１７２６は、第１のポット１７１２に位置付けられている。トリガー１７２０のさらなる反時計回りの動きは、第２のペグ１７２８が第２のポット１７１４内の固体ワックスと係合することによって防止される。トリガー１７２０の反時計回りの動きで、第１のリップ１７２２は、突起部１７３４から係合解除され、ゲート１７３０は上方に動き、その結果、脚部１７３２の開口部１７３６は、開口部１０１８と整列する。ゲート１７３０のさらなる上向きの動きは、突起部１７３４が第２のリップ１７２４と係合することによって防止される。
図１７Ｃ、図１８Ｃおよび図１９Ｃは、制御ユニット１７５０が第２の加熱システム１７１８に信号を送信して、第２のポット１７１４内のワックスを溶融した後の第３の段階の構成を示している。第３の段階では、トリガー１７２０は、第２の段階でのその位置に対して反時計回りに移動した。溶融ワックスはこの動きを防止することができないため、第２のペグ１７２８は、第２のポット１７１４に位置付けられている。それ以上の反時計回りの回転は、それぞれ第１のペグ１７２６および第２のペグ１７２８がそれぞれ第１のポット１７１２および第２のポット１７１４と係合することによって、防止される。突起部１７３４は、第２のリップ１７２４から係合解除され、それにより、圧縮ばね１７４２の力がゲート１７３０を上方に移動させて、開口部１７３６が開口部１０１８ともはや整列しないようにする。
図２０は、摂取可能なデバイスで使用することができる３段バルブシステム２０００の別の実施形態を示している。バルブシステム２０００は、作動システム２０１０が、三角形を画定する３つのワックスポット２０１２、２０１４、および２０１６をそれぞれ含み、かつトリガー２０２０が、対応する三角形を画定する３つのペグ２０２２、２０２４、および２０２６をそれぞれ含むことを除いて、バルブシステム１７００と同様である。作動システム２０１０は、制御ユニット２０５０を使用して制御される。作動システム２０１０はまた、ポット２０１２および２０１４内のワックスを加熱し、その結果、ペグ２０２２および２０２４がそれらの対応するポットに入り、バルブシステム２０００をその第１の段階からその第２の段階に移動させる、第１の加熱システム２０１８を含む。作動システム２０１０はまた、ポット２０１６内のワックスを加熱して、その結果、ペグ２０２６がポット２０１６に入り、バルブシステム２０００をその第２の段階からその第３の段階に移動させる、第２の加熱システム２０２８を含む。
前述の議論において、１つ以上のワックスポットおよび対応する加熱システムを含む実施形態の作動システムが説明される。しかし、開示は、そのような作動システムに限定されない。一般に、必要に応じてトリガーの反時計回りの動きに抵抗し、必要に応じてその力を除去するための適切な力を提供する、任意の作動システムが使用され得る。そのような作動システムの実施例には、シリコンまたはワックスシールを備えたポットが含まれる。コントロールユニットを使用して、シールを破り、トリガーを反時計回りに動かすことができる。さらに、またはあるいは、作動機構は、時間の経過とともにまたは物質の存在下で溶解する溶解性コーティングを使用することができる。コーティングが溶解すると、トリガーが反時計回りにさらに移動する場合がある。他の作動機構もまた、抵抗力を取り除くのではなく、引力を加えることができる。例えば、作動機構は、磁気ペグおよび摺動可能な磁石を含み得る。磁石は、ポットの後ろに配置され得るか、またはバルブシステムが段階を変えるべきときにポットの後ろの位置に摺動され得る。ポットの後ろの磁石が磁気トリガーペグの範囲内に摺動すると、磁気ペグと磁石との間の引力により、トリガーが反時計回りに移動する。摺動可能な磁石を動かすためのスライディング機構は、浸透圧ポンプ、加圧チャンバ、または他の実施形態で前に説明された他の任意の適用可能な移動方法によって動力を供給され得る。
上記の議論において、１つ以上のリップおよび１つ以上のペグを含むトリガーの実施形態が開示される。しかしながら、開示はそのようなトリガーに限定されない。一般に、例えば、トリガーの段階的な動きを提供することができる任意のトリガー設計を使用することができる。そのようなトリガーの設計には、例えば、解放可能なラッチカップリングまたは鋸歯状の係合壁が含まれる。別の実施形態は、「ソケット」がトリガー上に配置されているトリガーおよびゲートと係合するために、ソケットジョイント内のボールを利用することができる。そのような設計は、反時計回りの動きに基づく必要はなく、例えば、１つ以上の様々な自由度におけるトリガーの制御された動きのために設計され得ることに留意されたい。例えば、トリガーは、回転するのではなく、横方向に摺動して、トリガーのペグを溶融ワックスポットに押し込むように構成され得る。
上記の議論は、突起部および開口部を備えた脚部を含むゲートの実施形態を説明している。開示は、そのような設計に限定されない。一般に、摂取可能なデバイスの内部への開口部の所望の段階的に制御された動きを提供する限り、任意の適切な配設を使用することができる。例示的な設計には、トリガーに応答するか、または磁力を加えることができるゲートが含まれる。鋸歯状のパターンはまた、段階的なゲートの動きを提供し得る。さらに、実施形態は、ゲートをトリガーに解放可能に連結するように設計されたラッチを含む。別の実施形態は、「ボール」がゲート上に配置されているソケットジョイント内のボールを利用することができる。任意選択で、ゲートは、摂取可能なデバイスの外部の流体が摂取可能なデバイスのハウジングの開口部を介してデバイスの内部に入ることを防止するようにゲートが位置付けられているときに、摂取可能なデバイスのハウジングの開口部を覆うように位置付けられた１つ以上の適切なシーリング材料を含む、１つ以上の領域を含むことができる。
前述の議論において、圧縮ばねおよびバイアスばねを含むバイアスシステムの実施形態が説明される。しかしながら、この意味での開示に限定されない。一般に、任意のバイアス要素を使用して、トリガーに反時計回りの力を提供し、および／またはゲートに上向きの力を提供することができる。例示的なバイアス要素は、弾性バンドを含み、ここで、伸ばされた弾性バンドは、記載されたように、伸ばされた圧縮ばねと同様に作用する。追加のバイアス機構は、トリガーまたはゲートの動きを誘発するための磁石および／または磁力を含み得る。例えば、磁石は、引き伸ばされた圧縮ばねの一定の力のように、磁石がまたゲートに一定の引力を加えるように、ゲートの上に配置され得る。
上述のように、バルブシステムに加えて、摂取可能なデバイスは、サンプリングシステムを含む。図２１Ａおよび図２１Ｂは、サンプリングシステム１２００およびバルブシステム１１００の特定の構成要素を備えた摂取可能なデバイス１０００の部分断面図を示している。サンプリングシステム１２００は、開口部から流体を吸収し、流体をハウジング内の場所に移動させ、試験のために流体を準備するように構成された一連のスポンジを含む。試験の準備には、液体のろ過と、液体と化学分析の組み合わせと、が含まれる場合がある。アッセイは、濾過されたサンプル中の細胞を染色するように構成され得る。一連のスポンジは、ウィッキングスポンジ１２１０と、トランスファースポンジ１２２０と、ボリュームスポンジ１２３０と、アッセイスポンジ１２４０と、を含む。
ウィッキングスポンジ１２１０は、バルブが開いているとき（すなわち、入口とハウジングが整列されているとき）に、ハウジングの開口部から流体を吸収する吸収性材料でできている。ウィッキングスポンジは、液体を開口部からフィルターに移す。ウィッキングスポンジ１２１０は、ハウジング１０１６に向かって延在するウィッキングタング１２１２を含む。図２１Ａに示されるように、作動システム（図１３Ａ、図１４Ａ、図１５Ａ）の作動前に、ウィッキングタング１２１２は、摂取可能なデバイス１０００の壁１０１６の開口部１０１８に隣接していないので、ウィッキングタング１２１２は、摂取可能なデバイス１０００の外部の流体を吸収しない。しかしながら、図２１Ｂに示されるように、作動システム（図１３Ｂ、図１４Ｂ、図１５Ｂ）の作動後、ウィッキングタング１２１２は、開口部１０１８に隣接し、その結果、ウィッキングスポンジ１２１２は、開口部１０１８を通過する流体（例えば、ＧＩ管からの流体）を吸収する吸収性材料でできている。ウィッキングタング１２１２によって吸収された流体は、ウィッキングスポンジ１２１０を通って、ウィッキングスポンジ１２１０の遠位端１２１４まで移動することができる。ウィッキングスポンジ１２１０およびウィッキングタング１２１２は、ＶＦ２スポンジ、オールストロームＭ１３スポンジ、ＭＦ／Ｆ材料、カーワイルドイバロンポリビニルアルコール材料、または別の適している吸収性材料から作製され得る。任意選択で、スポンジ材料の寸法は、カプセル内に正確に包装されたままでありながら、そのすべての所望の機能を可能にするように選択され得る。いくつかの実施形態では、カーワイルドイバロンポリビニルアルコール材料は、１．４ミリメートル（高さ）×６ミリメートル（幅）×８．５ミリメートル（長さ）の寸法に切断される。特定の実施形態では、適切な材料および／またはその寸法を選択するときに、以下のパラメータのうちの１つ以上を考慮することができる：１つ以上の防腐剤を装填する能力、装填する必要のある防腐剤（複数可）、１つ以上の乾燥防腐剤を保持する機能、１つ以上のＧＩ液と接触すると、１つ以上の乾燥防腐剤の水和を促進する能力、流体（例えば、ＧＩ流体）を捕獲する機能、および流体摂取時の腫れ特性（一般に、流体摂取時の腫れはほとんどまたはまったくないことが望ましい）。典型的には、防腐剤（複数可）は、目的の分析物に基づいて選択される。
核酸保存剤は、核酸の分解もしくは変性の速度を防止または低減するために、および／または核酸の安定性を高めるために、例えば、核酸構造を維持するために使用され得る。いくつかの実施形態では、核酸防腐剤は、ヌクレアーゼ阻害剤（デオキシリボヌクレアーゼ阻害剤）である。いくつかの実施形態では、核酸防腐剤は、リボヌクレアーゼ阻害剤である。ヌクレアーゼ阻害剤およびリボヌクレアーゼ阻害剤は当技術分野で知られており、例えば、ＵＳ６，２２４，３７９に記載されており、その全体は参照により本明細書に組み込まれる。いくつかの実施形態では、核酸防腐剤混合物は、ＥＤＴＡ、クエン酸ナトリウム、硫酸アンモニウムを含み得る。いくつかの実施形態では、ＲＮＡ防腐剤混合物は、２ｍＬの０．５Ｍ ＥＤＴＡ、１．２５ｍｌの１Ｍクエン酸ナトリウム、３５ｇの硫酸アンモニウム、および４６．８ｍＬのｄＨ２０を含む。いくつかの実施形態では、ＲＮＡ防腐剤は、米国特許第７，０５６，６７３号に記載されているように、ＲＮＡｌａｔｅｒ（商標）安定化溶液（ＴｈｅｒｍｏＦｉｓｈｅｒ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ）であり、これは、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。いくつかの実施形態では、ＲＮＡ防腐剤は、トリフェニルメタン色素（メチルグリーン、クリスタルバイオレット、パラロサニリン、またはトリス－（４－アミノフェニル）メタンなど）、クレシルバイオレット、ポリアミン、およびコバルトイオンのうちの１つ以上を含み得る。いくつかの実施形態では、ＲＮＡ防腐剤は、スペルミン、スペルミジン、１，１０－ジアミノ－４，７－ジアザデカン、１，１１－ジアミノ－４，８－ジアザウンデカン、１，１３－ジアミノ－４，１０－ジアザトリデカン、１，１４－ジアミノ－４，１１－ジアザテトラデカン、１，１５－ジアミノ－４，１２－ジアザペンタデカン、１，１６－ジアミノ－４，１３－ジアザヘキサデカン、１，１７－ジアミノ－４，１４－ジアザヘプタデカン、１，１８－ジアミノ－４，１５－ジアザノナデカン、１，１９－ジアミノ－４，１６－ジアザエイコサン、および１，２０－ジアミノ－４，１７－ジアザヘネイコサンのうちの１つ以上を含み得る。
タンパク質防腐剤は、タンパク質の分解もしくは変性の速度を防止もしくは低減するために、および／またはタンパク質の安定性を高めるために、例えば、タンパク質の構造を維持するために使用され得る。防腐剤は、例として、プロテアーゼ阻害剤、界面活性剤（例えば、非イオン性界面活性剤）、乳化剤、酸、パラベン、エステルおよびタンパク質安定剤を含み得る。
いくつかの実施形態では、防腐剤は、１つ以上のプロテアーゼによるタンパク質の消化または分解を防止または低減することができる。いくつかの実施形態では、防腐剤は、プロテアーゼ阻害剤であり得る。いくつかの実施形態では、プロテアーゼ阻害剤は、セリンプロテアーゼ阻害剤、メタロプロテアーゼ阻害剤、アミノペプチダーゼ阻害剤、システインペプチダーゼ阻害剤、またはアスパルチルプロテアーゼ阻害剤である。いくつかの実施形態では、プロテアーゼ阻害剤は、トリプシン、キモトリプシン、プラスミンカリクレイン、トロンビン、パパイン、カテプシンＢ、カテプシンＬ、カルパインおよびスタホパイン、エンドプロテイナーゼＬｙｓ－Ｃ、カリクレイン、ならびにトロンビンなどのプロテアーゼによる消化を防止または低減することができるが、これに限定されない。いくつかの実施形態では、プロテアーゼ阻害剤は、４－（２－アミノエチル）ベンゼンスルホニルフルオリド塩酸塩（ＡＥＢＳＦ、ＣＡＳ３０８２７－９９－７）、アプロチニン（ＣＡＳ９０８７－７０－１）、ベスタチン（ＣＡＳ５８９７０－７６－６）、Ｅ－６４（ＣＡＳ６６７０１－２５－５）、ロイペプチン（ＣＡＳ１０３４７６－８９－７）、ペプスタチンＡ（ＣＡＳ２６３０５－０３－３）、またはＮ－ｐ－トシル－Ｌ－フェニルアラニンクロロメチルケトン（ＴＰＣＫ）であり得る。いくつかの実施形態では、タンパク質バイオマーカー保存剤は、４－（２－アミノエチル）ベンゼンスルホニルフルオリド塩酸塩（ＡＥＢＳＦ、ＣＡＳ３０８２７－９９－７）、アプロチニン（ＣＡＳ９０８７－７０－１）、ベスタチン（ＣＡＳ５８９７０－７６－６）、Ｅ－６４（ＣＡＳ６６７０１－２５－５）、ロイペプチン（ＣＡＳ１０３４７６－８９－７）、ペプスタチンＡ（ＣＡＳ２６３０５－０３－３）、ＤＭＳＡ、およびウシ血清アルブミン、ならびに任意選択的にＮ－ｐ－Ｔｏｓｙｌ－Ｌ－フェニルアラニンクロロメチルケトン（ＴＰＣＫ）を含む。
いくつかの実施形態では、防腐剤は、例えば、トレハロースまたはデキストランなどのタンパク質安定剤であり得る。
本明細書に開示される防腐剤は、酸であり得る。いくつかの実施形態では、防腐剤は、３～７のｐＫａを有する酸であり得る。いくつかの実施形態では、防腐剤は、クエン酸またはソルビン酸であり得る。
いくつかの実施形態では、防腐剤は、ポリソルベートなどの界面活性剤であり得る。例示的なポリソルベートには、例えば、ポリソルベート２０（ポリオキシエチレン（２０）ソルビタンモノラウレート）、ポリソルベート４０（ポリオキシエチレン（２０）ソルビタンモノパルミテート）、ポリソルベート６０（ポリオキシエチレン（２０）ソルビタンモノステアレート）、ポリソルベート８０（ポリオキシエチレン（２０）ソルビタンモノオレエート）、ソルビタンモノラウレート、ソルビタンモノパルミテート、ソルビタンモノステアレート、ソルビタントリステアレート、およびソルビタンモノオレエートが含まれる。
いくつかの実施形態では、防腐剤は、パラベン、パラヒドロキシ安息香酸、またはパラヒドロキシ安息香酸（４－ヒドロキシ安息香酸）のエステルである。いくつかの実施形態では、防腐剤は、プロピルパラベンであり得る。
いくつかの実施形態では、防腐剤は、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＡ）を含み得る。いくつかの実施形態では、防腐剤は、ウシ血清アルブミンを含み得る。
防腐剤は、プロテアーゼ阻害剤、界面活性剤、乳化剤、酸、パラベン、およびエステルのうちの２つ以上の混合物であり得る。例えば、本明細書に記載されるような防腐剤は、２つ以上のプロテアーゼ阻害剤の混合物を含むことができる。いくつかの実施形態では、本明細書に記載されるような防腐剤は、１つ以上のプロテアーゼ阻害剤と１つ以上の酸との混合物を含むことができる。いくつかの実施形態では、本明細書に記載されるような防腐剤は、１つ以上のプロテアーゼ阻害剤、１つ以上の酸、およびエステル（例えば、パラベン）の混合物を含むことができる。いくつかの実施形態では、本明細書に記載されるような防腐剤は、１つ以上のプロテアーゼ阻害剤、１つ以上の酸、１つ以上のエステル、および１つ以上の界面活性剤の混合物を含むことができる。いくつかの実施形態では、防腐剤は、ＨＡＬＴ（商標）プロテアーゼ阻害剤カクテル（Ｔｈｅｒｍｏ Ｆｉｓｈｅｒ）を含むことができる。いくつかの実施形態では、防腐剤は、ＨＡＬＴ（商標）プロテアーゼ阻害剤カクテル（Ｔｈｅｒｍｏ Ｆｉｓｈｅｒ）およびＴＰＣＫを含むことができる。いくつかの実施形態では、防腐剤は、タンパク質、例えば、タンパク質バイオマーカーを保存するために殺菌性であり得る。いくつかの実施形態では、殺菌性である防腐剤混合物は、クエン酸（ＣＡＳ７７－９２－９）、ソルビン酸（ＣＡＳ１１０－４４－１）、プロピルパラベン（ＣＡＳ９４－１３－３）、Ｔｗｅｅｎ８０（ＣＡＳ９００５－６５－６）、エタノール、ウシ血清アルブミン、およびＴＰＣＫ（ＣＡＳ４０２－７１－１）を含む。
いくつかの実施形態では、１つ以上のプロテアーゼ阻害剤を含む防腐剤混合物は、タンパク質を安定化するために胃腸管内のタンパク質と接触させることができる。いくつかの実施形態では、タンパク質は、免疫グロブリンである。いくつかの実施形態では、タンパク質は、ＩｇＡまたはＩｇＭである。いくつかの実施形態では、タンパク質は、分泌型ＩｇＡである。例示的な実施形態では、ＡＥＢＳＦ、アプロチニン、ベスタチン、Ｅ－６４、ロイペプチンおよびペプスタチンＡプロテアーゼ阻害剤（ＨＡＬＴ（商標）、Ｔｈｅｒｍｏ Ｆｉｓｈｅｒ）、ならびにＮ－ｐ－トシル－Ｌ－フェニルアラニンクロロメチルケトン（ＴＰＣＫ、Ｓｉｇｍａ Ａｌｄｒｉｃｈ）を含む保存剤混合物は、胃腸管内の１つ以上の免疫グロブリンタンパク質、例えば、分泌型ＩｇＡを安定化するために使用され得る。
いくつかの実施形態では、１つ以上のプロテアーゼ阻害剤、酸、パラベン、および界面活性剤を含む防腐剤混合物は、タンパク質を安定化するために胃腸管内のタンパク質と接触させることができる。いくつかの実施形態では、タンパク質は、免疫グロブリンではない。例示的な実施形態では、ＡＥＢＳＦ、アプロチニン、ベスタチン、Ｅ－６４、ロイペプチンおよびペプスタチンＡプロテアーゼ阻害剤（ＨＡＬＴ（商標）、Ｔｈｅｒｍｏ Ｆｉｓｈｅｒ）、Ｎ－ｐ－トシル－Ｌ－フェニルアラニンクロロメチルケトン（ＴＰＣＫ、Ｓｉｇｍａ Ａｌｄｒｉｃｈ）、クエン酸、ソルビン酸、プロピルパラベン、ポリソルベート８０（Ｔｗｅｅｎ８０）、ＢＳＡを含む保存剤混合物を使用して、胃腸管内の１つ以上の非免疫グロブリンタンパク質（例えば、サイトカイン、カルプロテクチン、Ｓ１００Ａ１２、ラクトフェリン、Ｍ２－ピルビン酸キナーゼ、ネオプテリン、メタロプロテイナーゼ、ミエロペルオキシダーゼ、多形核エラスターゼ、および／またはアルファ１アンチトリプシン好酸球タンパク質Ｘ）を安定化することができる。
いくつかの実施形態では、１つ以上の分析物を収集するために使用される、本明細書に記載されるような摂取可能なデバイスに、１つ以上の内部対照が含まれる。内部対照を使用して、デバイス内の小分子、核酸、および／またはタンパク質の安定性および分解を経時的に監視することができる。いくつかの実施形態では、内部対照は、小分子、核酸、および／またはタンパク質であり得る。いくつかの実施形態では、小分子内部対照は、２，４ジニトロフェノール（２，４、ＤＮＰ）、フェモセン、および／または重水素標識コレステロールであり得る。いくつかの実施形態では、核酸内部対照は、ＤＮＡ内部対照であり得る。いくつかの実施形態では、核酸内部対照は、ＲＮＡ内部対照であり得る。いくつかの実施形態では、ＲＮＡ内部対照は、Ｄｉｎｇｌｅ ｅｔ ａｌ．，Ｊ．Ｃｌｉｎ．Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌ．４２（３）：１００３－１０１１，２００４（その全体が参照により本明細書に組み込まれる）に記載されているように、改変されたデルタウイルスゲノムに基づく、広範な二次構造を有するＧ＋Ｃ－ｒｉｃｈ（６０％）ＲＮＡ分子であり得る。いくつかの実施形態では、タンパク質内部対照は、ヒト血清アルブミン（ＨＳＡ）、フルオレセインイソチオシアネート、および／またはビオチンであり得る。
いくつかの実施形態では、防腐剤は、微生物防腐剤である。例示的な実施形態では、防腐剤は、微生物の増殖および／または繁殖を防止、阻害、または低減する。いくつかの実施形態では、防腐剤は、微生物の成長および／または繁殖を恒久的に防止、阻害、または低減する。例示的な実施形態では、防腐剤は、細菌の増殖および／または繁殖を防止、阻害、または低減する。いくつかの実施形態では、防腐剤は、細菌の増殖および／または繁殖を恒久的に防止、阻害、または低減する。いくつかの実施形態では、防腐剤は、静菌性、殺菌性、および／または固定性化合物のうちの１つ以上である。
静菌性防腐剤は、細菌の増殖または繁殖を阻止する。いくつかの実施形態では、防腐剤は細菌を殺し、それによって増殖および繁殖を防止する。殺菌性防腐剤は、バクテリアを殺す。細菌は、対象のＧＩ管で本明細書に記載されるようにデバイスに入り、細菌の増殖および繁殖を阻止する静菌性防腐剤、または細菌を殺す殺菌性防腐剤と接触する。結果として、デバイス内の細菌の数は、細菌が最初にデバイスに入ったときにＧＩ管に存在していた細菌の微生物叢を表している。
いくつかの実施形態では、防腐剤は、ソルビン酸、クエン酸、プロピルパラベン、ナイシン、二炭酸ジメチル、およびエチレンジアミン四酢酸（ＥＤＴＡ）などであるがこれらに限定されない、静菌性食品防腐剤であり得る。いくつかの実施形態では、防腐剤は、アジ化ナトリウム、ヒドロキシ尿素、フシド酸、ジアゾリジニル尿素、イミダゾリジニル尿素、サリチル酸、バリウムおよび塩化ニッケル、金属銅、チメロサール、２－フェノキシエタノール、またはＰｒｏＣｌｉｎ（商標）であり得る。いくつかの実施形態では、防腐剤は、ソルビン酸、クエン酸、プロピルパラベン、ナイシン、二炭酸ジメチル、エチレンジアミン四酢酸（ＥＤＴＡ）、アジ化ナトリウム、ヒドロキシ尿素、フシド酸、ジアゾリジニル尿素、イミダゾリジニル尿素、サリチル酸、バリウムおよび塩化ニッケル、金属銅、チメロサール、２－フェノキシエタノール、ならびにＰｒｏＣｌｉｎ（商標）のうちの１つ以上であり得る。
いくつかの実施形態では、防腐剤は、細菌の増殖および／または繁殖を防止または阻害することに加えて、核酸分解を防止または低減する。核酸の完全性を維持することにより、ＰＣＲベースのＤＮＡまたはＲＮＡ分析法（例えば、１６ＳリボソームＲＮＡ ＰＣＲおよびシーケンシング）を使用した細菌の定量化が可能になる。いくつかの実施形態では、防腐剤は、ＥＤＴＡを含む。
いくつかの実施形態では、殺菌性防腐剤は、クエン酸（ＣＡＳ７７－９２－９）、ソルビン酸（ＣＡＳ１１０－４４－１）、プロピルパラベン（ＣＡＳ９４－１３－３）、Ｔｗｅｅｎ８０（ＣＡＳ９００５－６５－６）、エタノール、ウシ血清アルブミン、およびＴＰＣＫ（ＣＡＳ４０２－７１－１）のうちの１つ以上を含み得る。いくつかの実施形態では、殺菌性防腐剤は、クエン酸、ソルビン酸、プロピルパラベン、およびＴｗｅｅｎ８０の混合物であり、例えば、殺菌性防腐剤は、２．５％（ｍ／ｖ）のクエン酸、２．５％（ｍ／ｖ）のソルビン酸、２．５％（ｍ／ｖ）のプロピルパラベン、および３．１３％（ｍ／ｖ）Ｔｗｅｅｎ８０を含み得る。いくつかの実施形態では、殺菌性防腐剤は、ソルビン酸、トリス、ＥＤＴＡ、Ｔｗｅｅｎ８０、およびＮａＣｌの混合物であり、例えば、殺菌性防腐剤は、２．０％（ｍ／ｖ）のソルビン酸、トリス、ＥＤＴＡ、１．０％（ｍ／ｖ）のＴｗｅｅｎ８０、および１．０％（ｍ／ｖ）のＮａＣｌを含み得る。いくつかの実施形態では、殺菌性防腐剤は、重金属殺菌性混合物である。いくつかの実施形態では、殺菌性防腐剤は、塩化バリウムおよび塩化ニッケルを含む混合物である。いくつかの実施形態では、殺菌性防腐剤は、チメロサール、例えば、０．１％のチメロサールを含む安定剤である。
セルフィルタ１２５０は、ウィッキングスポンジ１２１０の遠位端１２１４とトランスファースポンジ１２２０の第１の端１２２２との間に配置されている。セルフィルタ１２５０は、Ｈｅｌａ細胞などの望ましくない細胞が、サンプリングシステム１２００内の１つ以上の下流のスポンジ、特に試験に使用されるスポンジに入ることを防止するように構成されている。いくつかの実施形態では、フィルターを使用して、真核細胞を濾過および／または選択的に殺すことができる。このような不要なセルを除外すると、様々な分析結果の精度が向上する。
ウィッキングスポンジ１２１０からセルフィルタ１２５０を通過する流体は、その第１の端部第１の端部１２２２を介してトランスファースポンジ１２２０に入ることができる。トランスファースポンジ１２２０は、濾過された流体をセルフィルター１２５０からボリュームスポンジ１２３０および／またはアッセイスポンジ１２４０に移動させるように構成されている。
トランスファースポンジ１２２０（吸収性材料でできている）が比較的大量の流体を吸収することができるようにするために、トランスファースポンジ１２２０は、トランスファースポンジ１２２０の第１の端部１２２２とトランスファースポンジ１２２０の第２の端部１２２４との間に比較的長い距離を提供するように成形される（例えば、弧状）。第２の端部１２２４は、ボリュームスポンジ１２３０およびアッセイスポンジ１２４０が互いに直接的に接触することを防ぎながら、ボリュームスポンジ１２３０およびアッセイスポンジ１２４０の両方に接触する。バリア１２６０は、第１の端部１２２２とボリュームスポンジ１２３０との間に配置されており、それにより、第１の端部１２２２でトランスファースポンジ１２２０に吸収された流体が、ボリュームスポンジ１２３０によって吸収される前に第２の端部１２２４に移動することを確実にする。弧状として描写されているが、トランスファースポンジ１２２０は、例えば、所望のサンプル量および／または所望の移送速度に応じて、例えば、延長された直線または複数の曲線などの１つ以上の異なる構成を有することができる。一般に、トランスファースポンジ１２２０の経路がより短いおよび／またはより薄いほど、第１の端部１２２２から第２の端部１２２４への移送速度はより速くなる。トランスファースポンジ１２２０は、ＶＦ２スポンジ、オールストロームＭ１３スポンジ、ＭＦ／Ｆ材料、または別の適している吸収性材料から作製され得る。
ボリュームスポンジ１２３０は、試験のために追加の流体を吸収する吸収性材料でできており、トランスファースポンジ１２２０の第２の端部１２２４を介してアッセイスポンジ１２４０と流体連通している。ボリュームスポンジ１２３０は、蛍光または光学試験を使用する場合に特に役立つことができる。いくつかの実施形態では、アッセイスポンジ１２４０およびトランスファースポンジ１２２４は、信頼できる試験結果を達成するのに十分な量のサンプルを個別に含まない場合がある。ボリュームスポンジ１２３０、アッセイスポンジ１２４０、およびトランスファースポンジ１２２０の第２の端部１２２４の体積は、光学的および他の試験のための十分な試験体積に合計される。アッセイスポンジ１２４０は、サンプルを試験するために、または試験のためにサンプルを準備するために使用される化学アッセイを含む。アッセイスポンジ１２４０が飽和すると、アッセイ化学物質は、アッセイスポンジ１２４０から自由に流れ、トランスファースポンジ１２２０およびボリュームスポンジ１２３０によって吸収されたサンプルと相互作用する。ボリュームスポンジ１２３０およびアッセイスポンジ１２４０は、ＶＦ２スポンジ、オールストロームＭ１３スポンジ、ＭＦ／Ｆ材料、または別の適している吸収性材料から作製され得る。好ましくは、ウィッキングスポンジ、ウィッキングタン、トランスファースポンジ、およびアッセイスポンジは、オールストロームＭ１３スポンジであり、ボリュームスポンジは、ＶＦ２スポンジである。
セルフィルター１２５０は、任意の適切な材料から作製され、任意の適切な寸法を有することができる。例示的な材料には、ポリカーボネート（ＰＣＴＥ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリエステル（ＰＥＴＥ）およびポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）が含まれる。いくつかの実施形態では、セルフィルタ１２５０の寸法は、約９．５ミリメートル×約６．５ミリメートル×約０．０５ミリメートルであり得る。
サンプリングシステム１２００はまた、アッセイスポンジ１２４０とガスがサンプリングシステム１２００を出るためのベント１２８０との間に配置された膜１２７０を含む。膜１２７０は、サンプリングシステム１２００内の液体を維持しながら、１つ以上のガスが開口部１２８０を介してサンプリングシステム１２００を出ることができるように構成されている。
図２２は、摂取可能なデバイス１０００の一実施形態を示しており、バルブシステム１１００およびサンプリングシステム１２００の両方の比較的詳細な図である。図２２は、作動システム１１１０の作動の前（例えば、図１３Ａ、図１４Ａ、図１５Ａ、および図２０Ａに示されるように構成された場合）に位置付けられたバルブシステム１１００を示している。
図２３は、その第３の段階に位置付けられたサンプリングシステム１２００および３段階バルブシステム１７００を含む摂取可能なデバイスの一実施形態を示している。
図２４は、第３の段階に位置付けられたサンプリングシステム１２００およびバルブシステム２０００を含む摂取可能なデバイス１０００の一実施形態を示している。
図２５は、例えば、対象のＧＩ管内で、サンプルを取得し、サンプルを分析するために協働する複数の異なるシステムを含む摂取可能なデバイス３０００の非常に概略的な図である。摂取可能なデバイス３０００は、電子システム３２００（例えば、制御システムを含み、任意選択的に外部基地局と信号通信する）および分析システム３５００に電力を供給するように構成された電力システム３１００（例えば、１つ以上の電池）を含む。
例示的な分析システムは、例えば、１つ以上の放射線源および／または１つ以上の検出器を含む光学システムなどのアッセイシステムを含む。そのようなシステムは、例えば、照明する光源と、サンプルと、サンプルによって放出される光（例えば、蛍光分光法）、光学密度（例えば、サンプルを通過する光の部分）および／またはサンプルによって回折される光（例えば、回折光学系）を検出するように構成されたおよび検出器と、を使用し得る。分析システムは、例えば、ＥＬＩＳＡ（酵素結合免疫吸着検定法）を使用することができる。分析システムは、例えば、ＬＯＣＩ（発光酸素チャネリング）または蛍光酸素チャネリングを使用することができる。分析技術は、サンプルの分析／評価の前またはその最中にサンプルをインキュベートおよび／または希釈することを含み得る。分析技術は、生細胞の色づけ／染色の使用を伴う場合がある。
摂取可能なデバイス３０００はまた、摂取可能なデバイス３０００の外部の環境からサンプルを取り込むためのサンプリングシステム３４００と、サンプリングシステム３４００にアクセスする流体の能力を調節するバルブシステム３３００と、を含む。
図２６は、摂取可能なデバイス３０００の分解図を提供する。図２６は、摂取可能なデバイス３０００の分解図を含み、図２５のシステムの一般的な構成を示している。図２６は、電力システム３１００（例えば、電池のスタック）と、電子システム３２００（例えば、ＰＣＢおよび関連付けられる配線）と、バルブシステム３３００と、サンプリングシステム３４００と、分析システム３５００と、を含む。
図２７は、摂取可能なデバイス４０００の外部に対して開いた位置にあるポート４１５４ｂを備えた摂取可能なデバイス４０００の一部分を示している。摂取可能なデバイス４０００は、回転可能な要素４１５０の壁にサンプリングポートを含む円筒形の回転可能な要素４１５０を含み得る。サンプリングチャンバ４１５０は、分割器を備えたシェル要素４１４０によって包まれて、シェル要素４１４０と回転可能な要素４１５０との間に一連の希釈チャンバ４１５１ａ～ｎを形成する。動作中、摂取可能なデバイス４０００が、デバイス自体がＧＩ管内の標的場所に到達したことを決定すると、回転可能な要素４１５０は、シェル要素４１４０の開口が回転可能な要素４１５０の壁上のポート４１５４ｂと整列し、かつポート４１５４ｂが開口を通して摂取可能なデバイス４０００の外部に露出されるように、開位置に回転し得る。このようにして、ＧＩ管からの流体は、ポート４１５４ｂに入り、ポート１５４ｂによって画定される体積を占めることができる。図２４に示される実施形態では、ポート４１５４ｂは、回転可能な要素４１５０の表面上のくぼみであり得、いくつかの希釈チャンバ４１５１ａ～ｎは、回転可能な要素４１５０の回転軸の周りに円周方向に位置付けられている。前に論じたように、希釈チャンバ４１５１ａ～ｎの各々は、希釈流体を貯蔵することができる。いくつかの実施形態では、くぼみは、円筒形のくぼみである。任意選択で、くぼみは、長方形のくぼみ、または規則的または不規則な形状を形成する任意の凹状のくぼみであり得る。別の実施形態では、ポート４１５４ｂは、回転可能な要素４１５０内のチャンバ（図示せず）に接続されて、摂取可能なデバイスの外部環境からのＧＩ流体サンプルを貯蔵するための拡大された空間を作成することができる。
いくつかの実施形態では、摂取可能なデバイス４０００は、コントローラおよびアクチュエータをさらに含み得る。コントローラは、摂取可能なデバイス４０００がＧＩ管の標的場所に位置していることを決定し得、次いで、アクチュエータは、回転可能な要素４１５０の回転をトリガーして、ポート４１５４ｂを開位置に位置合わせして、サンプリングを開始し得る。例えば、摂取可能なデバイス４０００のハウジングは、摂取可能なデバイス４０００の外部の環境のｐＨレベルを検出するか、さもなければそれに敏感であるために、ｐＨ感受性腸溶コーティングを有し得、これに基づいて、コントローラは、摂取可能なデバイスが標的場所に到着したかどうかを決定し得る。別の実施例では、摂取可能なデバイス４０００は、環境に照明を送信し、反射率を収集する光感知ユニットを含み得、これに基づいて、摂取可能なデバイス４０００の位置固有の場所は、反射率の光学的特性に基づいて特定され得る。
図２８は、第１の希釈チャンバ４１５１ａと整列された第１の位置にポート４１５４ｂを有する、摂取可能なデバイスの一部分の一実施形態を示している。動作中、回転可能な要素４１５０を回転させて、サンプリングポート４１５４ｂおよび第１の希釈チャンバ４１５１ａを整列させて、それにより、サンプリングポート４１５４ｂの体積内に貯蔵されたＧＩ管からの流体サンプルを、第１の希釈液を形成するために、第１の希釈チャンバで希釈流体と組み合わせることができる。次に、第１の希釈液は、ポート４１５４ｂと第１の希釈チャンバ４１５１ａとの合計体積を占めることができる。任意選択で、回転可能な要素４１５０は、続いて第２の位置に回転され得、その結果、次に、第１の希釈液の一部分を含むポート４１５４ｂが移動されて位置合わせされ、別の希釈チャンバ、例えば、回転方向に沿って第１の希釈チャンバの隣にある第２の希釈チャンバと流体連通する。このようにして、ポート４１５４ｂ内に貯蔵された第１の希釈液は、次に、第２の希釈チャンバ内に貯蔵された希釈流体で再び希釈され得る。同様に、回転可能な要素４１５０が回転し続け、ポート４１５４ｂを各希釈チャンバと連続的に整列させることができる場合、元のＧＩ流体サンプルを連続的に希釈することができ、各希釈チャンバ４１５１ａ～ｎは、異なる希釈比で希釈されたＧＩ流体サンプルとともに残され得る。
図２９は、本明細書に記載されるような摂取可能なデバイス内の回転可能な要素（例えば、図２１および図２２の４１５０）を取り囲むための５つの希釈チャンバ（例えば、４１５１ａ～ｂを含む）のセットの一部を形成する、要素４１４０の一実施形態を示している。いくつかの実施形態では、デバイスは、単一の希釈チャンバを含み得る。あるいは、デバイスは、２つの、３つの、４つの、５つの、６つの、７つの、８つの、または８より多くの希釈チャンバを含み得る。
いくつかの実施形態では、各希釈チャンバ４１５１ａ～ｎは、摂取可能なデバイス４０００が投与される前に、希釈流体で満たされ得る。別の実施形態では、希釈流体は、摂取可能なデバイス４０００内の別個のリザーバ（図示せず）に貯蔵され得る。摂取可能なデバイス４０００がＧＩ管内の標的場所にあると決定された時点で、ポンピング機構は、リザーバの１つ以上の出口（図示せず）を介して希釈流体を１つ以上の希釈チャンバ４１５１ａ～ｂ内にポンプで送ることができる。
いくつかの実施形態では、シェル要素４１４０は、希釈チャンバ４１５１ａ～ｎの間にバルブまたはポンプ（図示せず）を有し得る。例えば、第１の希釈チャンバからの希釈された流体は、２つのチャンバの間のバルブを介して第２の希釈チャンバ内にポンプで送られ得る。
図２７～図２９に示されるタイプのデバイスは、任意選択で、本明細書に開示されるようなサンプリングシステムを含むことができる。
特定の実施形態では、摂取可能なデバイスは、顕微鏡評価システムを含む。いくつかの実施形態では、サンプル中の細菌細胞は、最初に蛍光色素（本明細書に記載されるものなど）で標識され得、蛍光標識された細胞は、本明細書に記載されるような摂取可能なデバイスを使用する顕微鏡評価によって画像化およびカウントされ得る。例えば、いくつかの実施形態では、サンプル中の細菌細胞は、各々が異なる色素に結合した複数の分析物結合試薬（例えば、各々が異なるタイプの分析物（例えば、異なる属、種、および／または株の細菌）に特異的な複数の抗体）で標識され得、それにより、サンプルに存在する様々なタイプの分析物（例えば、細菌）の画像化、検出、およびカウントが可能になる。他の実施形態では、蛍光標識された細胞は、それらがオンボードフローシステム（例えば、マイクロ流体単一細胞チャネリング）を通過するときにカウントされる。フローサイトメトリーシステムの例には、流体力学的集束、小径キャピラリーチューブフロー、および長方形キャピラリーチューブフローが含まれる。本明細書に記載されるように、生細菌細胞は標識され、フローサイトメトリーの原理は、標識された細胞を定量化するために使用される。一般的に言えば、入射レーザービームからの光子はフルオロフォアによって吸収され、より高く不安定なエネルギーレベルに上昇する。ナノ秒未満で、フルオロフォアはより長い代表波長で光を再放出し、そこで一連のダイクロイックフィルターを通過する。この再放出された光は収集され、標識された細菌細胞の数に比例すると解釈され得る。いくつかの実施形態では、シース流体は、デバイスの体積制限に対応することを助けるために、フローシステムの一部として使用されない。いくつかの実施形態では、長方形の毛細管を使用して、十分に大きな断面積および比較的薄い検査領域を達成する。フローサイトメトリー光学システムは、流体工学システムと並行して動作し、細胞を通過する光の方向を観察し、細菌細胞に関する情報を提供する。いくつかの実施形態では、従来のレーザーおよび球面レンズを使用して光を点に集束させるのではなく、ＬＥＤおよび円筒形レンズを使用して、長方形の毛細管を横切る線に光を集束させる。他の実施形態では、コリメートレンズを使用して光源を平行にし、一方で、シリンドリカルレンズを使用して検査領域を精密化する。この配設の例示的な光学構成を図３０に見ることができる。いくつかの実施形態では、光学フィルターを追加して、フルオロフォアの使用を可能にすることができる。フルオロフォアから再放出された光の特徴的な波長は、ダイクロイック、バンドパス、および短波または長波パスフィルターを使用して分離および検出され得る。一般に、複数のダイクロイックレンズおよび光電子増倍管が使用されるが、スペースの制限のため、特定の実施形態では、単一の側方散乱検出器および前方散乱検出器のみが使用され得る。
フローサイトメトリーをデバイスに統合する際の設計上の課題の１つは、ポンピング機構を提供することである。流体が移動しないと、一定量の流体内でフローサイトメトリーによって個々の細菌細胞を特定して説明することはできない。いくつかの実施形態では、ギアモーターは、流体をデバイスを通して移動させるためのものである。例えば、遊星ギアヘッドを含むマイクロモーター（例えば、２５：１の減速）は、流体の流れを作成するために必要な量のトルクを提供することができる。別の実施形態では、微細加工されたプレートの表面に埋め込まれた一連の圧電抵抗器を使用して、流れを作成する。さらに別の実施形態では、一対の一方向バルブを含み、外部磁場によって作動される磁気ポンプ膜を使用するマイクロポンプを使用して、流れを作成する。
いくつかの実施形態では、システムアーキテクチャは、ギアモーターを介して圧力駆動流を生成するロータリーワイパーと組み合わされた開放およびシーリング機構を含む。ギアモーターは、デバイスの他の機能のために使用され得る。図３１に示されるように、光学系およびフローチャンバシステムの構成要素は、デバイス内に適合する。いくつかの実施形態では、サンプル流体は、カプセルの上部にある可撓性膜を介して吸収される。いくつかの実施形態では、ギアモーターは、流体チャンバを開いて満たすのに役立つ、２７０°の許容移動量を有する。閉鎖中、モーターは入口ポートを閉鎖すると同時に、光学システムが配置されている長方形の毛細管を通して流体を押し出す。ねじ構成要素により、ワイパーの高さを変えることなく、可撓性膜が入口チャネルを閉じて密封することができる。いくつかの実施形態では、サンプルチャンバの体積は、２５μＬ、５０μＬ、７５μＬまたはそれ以上である。いくつかの実施形態では、２つ以上のサンプルが、十分なサンプルサイズを調達するためにＧＩ管から採取される。図３１を参照すると、毛細管の左側にあるＬＥＤ、ならびに前方および側方散乱を捕捉するための右側にある低光光検出器が示されている。流体が毛細管を通過すると、流体は、一方向バルブを介してカプセルから排出される。特定の実施形態では、フローシステムは、細胞の定量化に加えて、細胞サイズおよび内部細胞の複雑さの検出を可能にする。
前述の説明は、サンプリング構成要素または吸収性（スポンジ）設計のいずれかに関して、様々な摂取可能なデバイス設計に関して網羅的ではない。
一実施例として、摂取可能なデバイスに組み込まれた１つ以上の光学システムを含む摂取可能なデバイスが説明されてきたが、いくつかの実施形態では、摂取可能なデバイスは、光学システムを含まない。任意選択で、そのような摂取可能なデバイスはまた、他の分析構成要素のいずれも含まない場合がある。光学システムおよび／または他の分析構成要素を含まない摂取可能なデバイスの実施形態では、摂取可能なデバイスの内部に、１つ以上のサンプルを貯蔵するためのより多くの余地があり得る。
図３２は、摂取可能なデバイス５０１０のエンクロージャの一部分が除去された、摂取可能なデバイス５０１０の例示的な実施形態の部分図を示している。摂取可能なデバイス５０１０は、物質を収集するために使用され得る。摂取可能なデバイス５０１０は、一般に、従来のピルのように、カプセルの形状であり得る。したがって、摂取可能なデバイス５０１０の形状は、より容易な摂取を提供し、また、医療従事者および患者によく知られている。
摂取可能なデバイス５０１０の構造体は、第１の部分５０１２および第２の部分５０１４を含む。第１の部分５０１２は、制御電子機器、電源、および通信システムを含む。第２の部分５０１４は、一般に、例えば、これらに限定されないが、サンプル収集、物質送達、および環境モニタリングなどのＧＩ管と相互作用するように構成されている。第２の部分５０１４は、１つ以上のチャンバ５０１８を備えた貯蔵サブユニット５０１６と、貯蔵サブユニット５０１６を封入またはオーバーレイするチャンバエンクロージャ５０２０と、を含む。各チャンバ５０１８は、対応するチャンバ開口部５０２２を有する。チャンバエンクロージャ５０２０は、アクセスポート５０２４を有する。この例示的な実施形態では、摂取可能なデバイス５０１０は、３つのチャンバ５０１８を含むが、１つ、２つ、または３つより多いチャンバを有する他の実施形態があり得る。
図３３Ａ～図３３Ｃは、摂取可能なデバイス５０１０の動作を示している。一般に、チャンバエンクロージャ５０２０は、「閉ループ」リボルバー機構として作動する。チャンバエンクロージャ５０２０は、標的場所で、ＧＩ内の内容物のサンプルを対応するチャンバ５０１８（図３２に示される）に収集するために、または、チャンバ５０１８（図３２に示される）に貯蔵された物質を体内の標的場所に送達するために、制御された様式で回転して、アクセスポート５０２４をチャンバ開口部５０２２の各々に整列する。
一般に、サンプルの収集中、チャンバエンクロージャ５０２０の回転は、「閉ループ」リボルバー機構として説明され得る。なぜなら、各チャンバ開口部５０２２は、収集されたサンプルの相互汚染を回避するために、体内の摂取可能なデバイス５０１０の通過中に一度だけ露出されるからである。言い換えれば、いくつかの実施形態では、チャンバエンクロージャ５０２０は、摂取可能なデバイス５０１０の各使用中にサンプルを収集するときに理想的には１回だけ回転するので、アクセスポート５０２４は、チャンバ開口部５０２２の各々と直列に一度だけ整列する。すなわち、サンプルの収集中、アクセスポート２２２４は、チャンバ開口部５０２２のいずれもバイパスせず、また、その回転中に前のチャンバ開口部５０２２に戻らない。
いくつかの実施形態では、チャンバエンクロージャ５０２０は、１回転を完了する前に双方向運動で回転し、および／または摂取可能なデバイス５０１０の１回の使用中に複数の回転を実行して、少なくとも１つのチャンバ開口部５０２２が複数回露出されることを可能にする。対応するチャンバがＧＩ管を洗浄するための固体または半固体試薬、センサーまたは洗浄剤を貯蔵する場合、チャンバ開口部５０２２は、複数回露出される必要があるかもしれない。
図３３Ａに示されるように、そこに示されるのは、一般に、開放位置５０１０ａにある摂取可能なデバイス５０１０であり、チャンバエンクロージャ５０２０上のアクセスポート５０２４は、チャンバ開口部５０２２と整列している。この構成では、摂取可能なデバイス５０１０は、チャンバ開口部５０２２を通して物質を収集することができる。言い換えれば、ＧＩ管の内容物は、筋肉の収縮（例えば、蠕動）を介して、露出したチャンバ５０１８（図３２に示される）に押し込まれる可能性がある。
その後、チャンバエンクロージャ５０２０は回転して、チャンバ開口部５０２２を密封することができる。図３３Ｂは、チャンバエンクロージャ５０２０がチャンバ開口部５０２２を部分的に密封するようにアクセスポート５０２４が回転された、部分的に開いた／部分的に閉じた位置５０１０ｂを有する摂取可能なデバイス５０１０を示している。
図３３Ｃは、閉位置５０１０ｃにある摂取可能なデバイス５０１０を示しており、ここで、チャンバエンクロージャ５０２０は、アクセスポート５０２４がチャンバ開口部５０２２を完全に密封するような距離だけ回転されている。チャンバエンクロージャ５０２０が１回転していない場合、チャンバーエンクロージャ５０２０は、摂取可能なデバイス５０１０が別の動作（例えば、サンプリングまたは分配）を実行するように構成されているかどうかに応じて、アクセスポート５０２４を別のチャンバ開口部５０２２と整列させるために、同じ方向に回転し続けることができる。
別の例示的な実施形態では、チャンバエンクロージャ５０２０は静止していてもよく、貯蔵サブユニット５０１６（図３２に示されている）は、代わりに回転して、その１つ以上のチャンバ開口部５０２２をアクセスポート５０２４と位置合わせすることができる。貯蔵サブユニット５０１６は、ＧＩ管の内容物から生じる変化する粘度にさらされないので、チャンバエンクロージャ５０２０の代わりに回転貯蔵サブユニット５０１６は、回転運動に対するより優れた制御、およびより一定の運動を提供し得る。しかしながら、この配設は、チャンバ５０１８のうちの少なくとも１つの容積を制限し得る。
いくつかの実施形態では、チャンバエンクロージャ５０２０または貯蔵サブユニット５０１６は、双方向の回転運動の所定の順序で回転することができる。上述のように、貯蔵サブユニット５０１６がチャンバエンクロージャ５０２０の代わりに回転するように構成されている場合、チャンバ５０１８のうちの少なくとも１つの容積を制限することができる。チャンバ５０１８の容積を制限する必要を回避するために、貯蔵サブユニット５０１６内の異なるチャンバ５０１８を分離するために使用され得る非陥凹領域は、容積が最小化されるか、または除去され得る。摂取可能なデバイス５０１０は、アクセスポート５０２４を２つの隣接するチャンバのうちの１つと整列させるために、第１の方向に回転することができる。摂取可能なデバイス５０１０は、それらの２つの隣接するチャンバに収集されたサンプルまたはそれらから放出された物質間の相互汚染を回避するために、第１の方向と反対の第２の方向に回転するように構成され得る。
摂取可能なデバイス５０１０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各サンプルを互いに隔離して維持するために使用され得る。
いくつかの実施形態では、摂取可能なデバイス５０１０はまた、インビボ測定を実施するように構成され得る。摂取可能なデバイス５０１０は、いくつかのチャンバ５０１８が空であり、いくつかのチャンバ５０１８が少なくとも１つの試薬を運ぶ状態で体内に導入される。体内の所定の場所で、摂取可能なデバイス５０１０は、ＧＩ管からサンプルを収集し、そのサンプルを少なくとも１つの試薬を運ぶチャンバに貯蔵するように構成されている。収集後、収集されたサンプルがチャンバ５０１８内の試薬とどのように相互作用するかに基づいて、インビボ分析を実施することができる。例えば、摂取可能なデバイス５０１０は、収集されたサンプルに対してその場での実験を実行するために、酵素結合免疫吸着アッセイ（ＥＬＩＳＡ）などの生化学アッセイを使用することができる。あるいは、周辺機器をチャンバ５０１８に含めて、いくつかのインビボ分析および測定のダイナミクスを変更することができる。周辺機器は、光源、受信機、変換器、ヒーターなどを含み得る。一般に、インビボ実験は、求められている情報のタイプによって異なる。
図３４は、１つの例示的な実施形態における摂取可能なデバイス５０１０の構成要素の分解図を示している。摂取可能なデバイス５０１０の第１の部分５０１２は、以下でさらに詳細に説明される、エンドクロージャ５０３０と、通信周辺機器５０３４およびトランシーバ５０３６を有する通信サブシステムを含むメインプリント回路基板（ＰＣＢ）５０３２に埋め込まれた電子部品と、メインマイクロコントローラ（すなわち、プロセッサ）５０３８と、電源５０４０と、磁気スイッチ５０３９を含む他の周辺構成要素と、を含む。摂取可能なデバイス５０１０の第２の部分５０１４は、一般に、モーター５０４２から突出するシャフト５０４２を備えたモーター５０４２ｓ、貯蔵サブユニット５０１６、二次ＰＣＢ５０４４、符号化磁石構成５０４６ｍ、およびチャンバエンクロージャ５０２０を含む。一般に、メインＰＣＢ５０３２およびセカンダリＰＣＢ５０４４を摂取可能なデバイス５０１０内の別個の領域に配置することにより、それらが同じ電気的または物理的危険を経験することを防止することができる。モーター５０４２は、貯蔵サブユニット５０１６の中央に位置するモーターコンパートメント５０５４に挿入される。ＰＣＢ５０４４は環状であり、１つ以上の周辺電子構成要素（例えば、プルアップ抵抗器として使用され得る、コンデンサおよび抵抗器）、およびセンサ５０６４を含む。貯蔵サブユニット５０１６は、１つ以上の収集されたサンプルを貯蔵するため、および／または１つ以上の分配可能な物質を貯蔵するための、チャンバ開口部５０２２を備えたチャンバ５０１８をさらに含む。アクセス穴５０５６はまた、第１の部分５０３０に向かって配向された貯蔵サブユニット５０１６上に配置されている。
エンドエンクロージャ５０３０は、ドーム型の端部を備えた円筒形の内壁によって画定される中空空間を提供する。エンドエンクロージャ５０３０はまた、動作中にエンドエンクロージャ５０３０を所定の位置に解放可能にロックするために、貯蔵サブユニット５０１６と整列し、それと解放可能に係合するための係合部材を含む。特に、係合部材は、貯蔵サブユニット５０１６内の補完的な構造体５０５２を解放可能に係合する。エンドエンクロージャ５０３０が貯蔵サブユニット５０１６と係止すると、エンドエンクロージャ５０３０は、貯蔵サブユニット５０１６の背面とオーバーラップし、シールを作成する。いくつかの実施形態では、エンドエンクロージャ５０３０と貯蔵サブユニット５０１６との間のオーバーラップは、３ミリメートルの幅にまたがることができる。
上述のサンプリングシステムのスポンジの一部またはすべてには、１つ以上の防腐剤（上記の説明を参照）が含まれている場合がある。典型的には、アッセイスポンジおよび／またはボリュームスポンジおよび／またはトランスファースポンジは、１つ以上の防腐剤を含む。典型的には、防腐剤（複数可）は、目的の分析物、例えば、ＧＩ管障害の分析物（核酸またはタンパク質バイオマーカーなど）に基づいて選択される。
いくつかの実施形態では、摂取可能なものは、１つ以上の物質（例えば、１つ以上の治療物質）を送達するように構成されている。図３５～図５５は、そのような摂取可能なデバイスの例示的かつ非限定的な例を提供する。そのような摂取可能なデバイスからの１つ以上の特徴は、例えば、図１～図３４に関して上記で説明したように、１つ以上のサンプルを採取するように構成された摂取可能なデバイスの１つ以上の特徴と組み合わせることができることを理解されたい。
図３５は、本明細書に記載のいくつかの実施形態による、分配可能な物質を送達するための摂取可能なデバイス１６００の構造体の態様を示す例示的なモックアップ図を提供する。いくつかの実施形態では、摂取可能なデバイス１６００は、一般に、カプセル、ピル、または個人によって経口的に消費され得る任意の飲み込み可能な形態の形状であり得る。このようにして、摂取可能なデバイス１６００は、患者によって摂取され得、そして医療従事者および患者によって処方され得る。
摂取可能なデバイス１６００は、カプセル、ピルなどと同様の形状をとることができるハウジング１６０１を含み、これは、両端１６０２ａ～ｂを含み得る。ハウジング１６０１は、ＧＩ管の化学的および機械的環境（例えば、筋肉の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ている。ハウジング１６０１に使用され得る材料は、多岐にわたる。これらの材料の例には、熱可塑性プラスチック、フルオロポリマー、エラストマー、ステンレス鋼、および生体適合性に関するＩＳＯ１０９９３およびＵＳＰクラスＶＩ仕様に準拠するガラス、ならびに他の適している材料およびそれらの組み合わせが含まれるが、これらに限定されない。
いくつかの実施形態では、ハウジング１６０１の壁は、０．５ｍｍ～１ｍｍの厚さを有し得、これは、内部爆発（例えば、水素点火またはハウジング内の過圧によって引き起こされる）を維持するのに十分である。
ハウジング１６０１は、摂取可能なデバイスの外部の環境のｐＨレベルを検出するか、そうでなければそれに敏感であるために、ｐＨ感受性腸溶コーティングを有する場合もあれば、有さない場合もある。アプリケーションの他の場所でより詳細に論じられるように、摂取可能なデバイス１６００は、さらまたはあるいは、１つ以上のセンサー（例えば、温度センサー、ｐＨセンサー、インピーダンスセンサー、光学センサー）を含み得る。
ハウジング１６０１は、２つのエンクロージャ部分を一緒に連結することによって形成され得る。摂取可能なデバイス１６００は、ハウジング１６００内に電子部品を含み得る。電子部品は、ハウジングの端部１６０２ｂの近位に配置され得、プリント回路基板（ＰＣＢ）、電池、光感知ユニットなどを含む。
摂取可能なデバイス１６００は、ガスを発生させ、したがってハウジング１６０１内に内圧を引き起こすように構成されたガス発生セル１６０３をさらに含む。いくつかの実施形態では、ガス発生セルは、ガスがチャネルまたはバルブを通して放出されて、ＧＩ管内の摂取可能なデバイスの位置を変更する動きを作成することができるように、摂取可能なデバイスの別個のチャネルまたはバルブを含むか、またはそれらに接続され得る。そのようなガス放出はまた、腸の内壁に対して摂取可能なデバイスを位置決めするために使用され得る。別の実施形態では、ガスは、分配可能な物質の送達の前に、腸組織の表面配向を変更するために、別個のチャネルまたはバルブを通して放出され得る。
移動プランジャ１６０４は、ハウジング１６０１内のガス発生セル１６０３の上部に配置され得る。移動プランジャ１６０４は、ガス発生セル１６０３と、分配可能な物質１６０５を貯蔵する貯蔵リザーバとを分離する膜である。いくつかの実施形態では、移動プランジャ１６０４は、可動ピストンであり得る。いくつかの実施形態では、移動プランジャ１６０４は、代わりに、ダイヤフラムなどであるがこれに限定されない可撓性膜であり得る。いくつかの実施形態では、可撓性ダイアフラムの形態を有し得る移動プランジャ１６０４は、ガス発生セル１６０３の上部に配置される代わりに、ハウジング１６０１の軸方向に沿って配置され得る。移動プランジャまたは膜１６０４は、ガス発生セル１６０３がガスを発生させ、膜１６０４を押す内圧を作るときに、ハウジングの端部１６０２ａの方向に向かって移動することができ（膜１６０４がピストンである場合）、または変形（膜１６０４がダイヤフラムである場合）することができる。このようにして、膜または移動プランジャ１６０４は、分配可能な物質１６０５を、分配出口１６０７を介してハウジングから押し出すことができる。
ハウジング１６０１は、移動プランジャ１６０４に隣接する１つ以上の分配可能な物質１６０５を貯蔵する貯蔵リザーバを含み得る。分配可能な物質１６０５は、粉末、圧縮粉末、流体、半液体ゲル、または他の任意の分配可能または送達可能な形態をとることができる。分配可能な物質１６０５の送達は、ボーラス、セミボーラス、連続的、全身的、バースト送達などの形態をとることができるが、これらに限定されない。
いくつかの実施形態では、貯蔵リザーバは、複数のチャンバを含み得、各チャンバは、異なる分配可能な物質を貯蔵する。例えば、異なる分配可能な物質は、分配出口１６０７を介して同時に放出され得る。あるいは、複数のチャンバは、貯蔵リザーバ内の異なる層の形態をとることができ、その結果、各チャンバからの異なる分配可能な物質が、順番に連続して送達される。一実施例では、複数のチャンバの各々は、ガス発生によって推進され得る別個の移動プランジャによって制御される。電子部品は、ガス発生セル１６０３を制御してガスを発生させ、特定の移動プランジャを推進して、例えば、別個のガス発生チャンバなどを介して、それぞれの物質を送達することができる。いくつかの実施形態では、複数のチャンバの内容物は、放出前に混合または組み合わされ得る。
摂取可能なデバイス１６００は、ハウジング１６０１の一端１６０２ａに分配出口１６０７を含み、それにより、分配可能な物質１６０５をハウジングの外に方向付けることができる。分配出口１６０７は、出口バルブ、スリットまたは穴、注射器を備えたジェット噴射ノズルなどを含み得る。移動プランジャ１６０４がハウジング１６０１の端部１６０２ａに向かって移動すると、貯蔵リザーバ内の内圧が増加し、分配出口を押して開いて、分配可能な物質１６０５をハウジング１６０１から放出させることができる。
一実施形態では、圧力逃がしデバイス１６０６は、ハウジング１６０１内、例えば、ハウジング１６０１の端部１６０２ａに配置され得る。
いくつかの実施形態では、ハウジング１６０１は、例えば、ハウジング１６０１の側面に、または端部１６０２ａに、分配可能な物質を貯蔵リザーバに装填することを容易にするための小さな穴（例えば、直径２ｍｍ未満）を含み得る。
いくつかの実施形態では、フィードバック制御回路（例えば、フィードバック抵抗器など）を追加して、ガス発生セル１６０３から電子部品にフィードバックを送り、その結果、内圧が閾値レベルに達したときに、電子部品は、ガス発生セル１６０３を制御して、ガス発生をオフにするか、または他の安全機構（例えば、フィードバック制御解放弁など）を作動させることができる。例えば、内圧センサーを使用して、摂取可能なデバイス内の内圧を測定し、フィードバック制御回路へのフィードバックを発生させることができる。
図３６は、本明細書に記載のいくつかの実施形態による、物質を分配するためのガスを発生させるように構成されたガス発生セル１６０３の機構の態様を示す例示的な図を提供する。図３６に示されるように、ガス発生セル１６０３は、分配可能な物質１６０５を分配出口１６０７から推進することができるガス１６１１を発生させる。可変抵抗器１６０８は、ガス発生セル１６０３を備えた回路に接続され得、その結果、可変抵抗器１６０８は、セル１６０３によって発生するガス１６１１（例えば、水素）の強度および／または量を制御するために使用され得る。具体的には、ガス発生セル１６０３は、抵抗器が印加されたときに水素を発生させることができる電池フォームファクタセルであり得る。このように、ガス発生セル１６０３は、有効電力要件なしでのみ抵抗器の使用を必要とするので、ガス発生セル１６０３は、利用可能なエネルギー／電力が制限されたカプセルなどの摂取可能なデバイスに統合され得る。例えば、ガス発生セル１６０３は、２６ｍｍｘ１３ｍｍ以下のサイズのカプセルと互換性があり得る。
いくつかの実施形態では、セルからのガスの溶出速度、および摂取可能なデバイスの内部容積に基づいて、物質１６０５を送達するのに十分なガス１６１１を発生させるのに時間がかかる場合があり、時間は３０秒以上であり得る。例えば、５００μＬの流体に相当する量の水素を発生させる時間は、約５分になる。例えば、摩擦などの摂取可能なデバイス内の非理想的な条件に基づいて、より長い期間が必要になる場合がある。したがって、ガス（例えば、水素）の発生に時間がかかる場合があることを考えると、ガス発生は、摂取可能なデバイスが送達部位に到着する前に開始して、デバイス内に圧力をかける必要があり得る。次に、摂取可能なデバイスは、それがいつ送達部位に近づいているかを知る必要がある場合がある。例えば、デバイスは、温度によって決定される「入口移行」でガスの生成を開始して、それにより、分配可能な物質を送達するのに十分に高い圧力に近い十分なガスを生成することができる。次に、摂取可能なデバイスは、それが送達部位に到着したときにのみ再びガスの生成を開始することができ、これにより、摂取可能なデバイス内の内圧が、分配可能な物質を放出するために分配出口によって必要とされるレベルに達する。また、位置固有の送達の場合、摂取可能なデバイスは、ガス発生を活性化するために、摂取可能なデバイスが特定の場所に到着する前に、分配可能な物質を送達するのに十分な圧力を構築するのにかかる時間を推定し得る。
図３７～図３９は、分配可能な物質を局所的に送達するための摂取可能なデバイスの一実施例を示している。摂取可能なデバイス１６００は、本明細書に記載の特定の実装形態に従って、物質送達を推進するためのピストンまたは駆動要素１６３４を含む。摂取可能なデバイス１６００は、摂取可能なデバイス１６００に電力を供給するために、ハウジング１６０１の一端１６０２ａに配置された１つ以上の電池１６３９を有し得る。プリント回路基板（ＰＣＢ）１６３２は、電池または他の電源１６３９に隣接して配置され得、ガス発生セル１６０３は、ＰＣＢ１６３２上またはその上方に装着され得る。ガス発生セル１６０３は、摂取可能なデバイス１６００の下部チャンバ（例えば、１６３９および１６３２を含む空間）から密封され得る。可動ピストン１６３４は、ガス発生セル１６０３に隣接して配置され得る。このようにして、ガス発生セル１６０３からのガス発生は、ピストン１６３４を推進して、ハウジング１６０１の別の端部１６０２ｂに向かって移動させ、その結果、リザーバコンパートメント１６３５内の分配可能な物質を、分配出口１６０７を通してハウジングから押し出すことができる（例えば、動きは１６３６に示されており、ピストン１６３４は物質を分注した後の位置にある）。分配出口１６０７は、プラグを含み得る。リザーバコンパートメント１６３５は、分配可能な物質を貯蔵することができ、あるいは、リザーバコンパートメントは、分配可能な物質を含む貯蔵リザーバ１６６１を収容することができる。リザーバコンパートメント１６３５または貯蔵リザーバ１６６１は、約６００μＬまたはさらに多くの分配可能な物質の体積を有し得、これは、単一のボーラスで、またはある期間にわたって徐々に分配され得る。
図４０～図４２は、摂取可能なデバイスを腸に固定して分配可能な物質を送達するための摂取可能なデバイスの固定機構の態様を示す例示的な構造図を提供する。図４０に示されるように、摂取可能なデバイス１０１１００は、それが関心領域に入った後、摂取可能なデバイス１０１１００からフック１０１２０３ａ～ｄを伸ばすことによって腸内に固定され得る。１０１２０１では、摂取可能なデバイス１０１１００がＧＩ管に沿って移動するときに、フック１０１２０３ａ～ｄは、摂取可能なデバイス内に含まれている。１０１２０２で、摂取可能なデバイス１０１１００がＧＩ管内の場所に到着したと決定すると、フック１０１２０３ａ～ｄを作動させて、摂取可能なデバイス１０１１００の外側に伸ばし、腸壁に引っ掛かり、摂取可能なデバイス１０１１００をそれぞれの場所に保持することができる。フック１０１２０３ａ～ｄは、摂取可能なデバイス１０１１００の瞬間的な配向に関係なく、腸壁を捕らえるように配向され得る。フック１０１２０３ａ～ｄはまた、分配可能な物質が固定された場所に送達された後、腸壁から収縮、溶解、または分離され得る。
図４１に示されるように、フック１０１２０３ａ～ｄはまた、摂取可能なデバイスから半径方向に延在し、腸壁に突き刺ささり、摂取可能なデバイス１０１１００を所定の位置に保持することができる。図４２に示されるように、延長フック（例えば、１０１２０３ａ～ｂ）が中空である場合、フックは、摂取可能なデバイスを固定すること、および腸壁に分配可能な物質を注入することの両方のために使用され得る。
図４３は、本明細書に記載のいくつかの実施形態による、予圧されたアクチュエータチャンバ４５０３およびスライディングピストン４５０４を含む摂取可能なデバイス４５００を示している。
摂取可能なデバイス４５００は、デバイスハウジング４５０１を含む。図示の実施形態では、デバイスハウジング４５０１は、キャップ部分４５０２ａおよびベース部分４５０２ｂから構成される。摂取可能なデバイス４５００はまた、例えば製造中または摂取前の空気充填ポート４５０６を介して目標圧力に加圧される予圧されたアクチュエータチャンバ４５０３を含む。カプセルには、カプセルが標的場所に到達するとアクティブになるアクティブリリース機構が組み込まれている。リリース機構が作動すると、スライディングピストン４５０４が急速に左に移動し、ノズルから分配可能な物質の高圧ジェットを押し出す。
デバイスハウジング４５０１の壁を形成するために使用される材料に応じて、材料は、時間の経過とともに予圧されたアクチュエータチャンバ４５０３内の圧縮ガスを拡散し、内圧を低下させる可能性がある。製造と患者の使用との間の期間にわたって摂取可能なデバイス４５００内で圧力が維持されることを確実にするために、特定の実施形態では、包装を加圧してピルの内圧に等しくすることができ、したがって、摂取可能なデバイス４５００からの圧縮ガスの浸透が防止される。カプセル内のガス膨張が非常に速く発生し、断熱ポリトローププロセスが発生すると仮定すると、ガスの法則を使用して、ガスの初期圧力と最終圧力をその体積変化率と相関させる。
図４４Ａは、インラインノズル４５０９を備えたバーストディスク４６０８を示している。図４４Ｂは、本明細書に記載のいくつかの実施形態による、バーストディスクホルダ４６１０の部分断面図を示している。バーストディスク４６０８は、分配可能な物質がノズル４５０９を出てＧＩ管内の標的場所に到達することを可能にする目標圧力で意図的に破砕することによって、（例えば、リザーバ４５０５からの）分配可能な物質の放出を可能にし得る。バーストディスク４６０８は、特定の実施形態では、唯一の閉塞構成要素として使用され得、別の閉塞構成要素を含む実施形態では、上流の汚染と分配可能な物質のペイロードとの間の分離を提供するために使用され得る。バーストディスク４６０８は、図４４Ｂに示されるように、ディスクホルダ４６１０のクランプされた外輪４６１１を介して所定の位置に保持され得る。
図４５は、本明細書に記載のいくつかの実施形態による、磁気閉塞構成要素４９０８ｂと、バーストディスク４６０８と、予圧されたアクチュエータチャンバ４９０３と、を含む、摂取可能なデバイス４９００を示している。図４６は、本明細書に記載のいくつかの実施形態による、磁気閉塞構成要素と、予圧されたアクチュエータチャンバ４９０３と、生体吸収性プラグ５００８と、を含む摂取可能なデバイス５０００を示している。蠕動または浸透圧の適用時に空気圧を解放する磁気スタックは、導管４５０９を介して分配可能な物質のジェットの送達を可能にする。浸透圧を使用して、磁石４９０８ａおよび４９０８ｂを含む閉塞構成要素を再構成することができる。腸溶コーティング４９０８ｃは、管腔液に曝されると溶解し、膜４９０８ｄおよびオスモゲン４９０８ｅを露出させる。膜４９０８ｄおよびオスモゲン４９０８ｅは、液体の移動を容易にして、磁石４９０８ａに浸透圧を発生させる。浸透圧が上昇すると、磁石４９０８ａが、磁石４９０８ｂの近くに押し上げられる。磁石４９０８ｂは引き下げられ、加圧チャンバ４９０５からのガスが接続導管４９１１を介してリザーバ４９０５と相互作用するための流路を提供する。このシステムの利点は、機構がカプセルの外部から完全に密封され、圧力がチャンバ４９０５内にのみ突出することを可能にすることができることである。腸溶コーティング／膜スタック４９０８ｃ、４９０８ｄは、磁石４９０８ａを押すために蠕動を利用する方法によって置き換えることができることに留意されたい。図４５は、チャンバ４９０５が加圧チャンバ４９０３に曝されると、シーリング／放出機構としてバーストディスク４６０８を用いて実装される。図４６は、リザーバ４９０５が加圧アクチュエータチャンバ４９０３に曝されると溶解および排出される生体吸収性プラグ５００８（腸溶コーティング）で実装される。
図４７は、本明細書に記載のいくつかの実施形態による、腸管スライディング閉塞構成要素５１０２と、予圧されたアクチュエータチャンバ４９０３と、スライディング構成要素５１０８と、を含む、摂取可能なデバイス５１００を示している。腸溶コーティング５１０２および半透過性膜５１０４を含む浸透圧ドライブ４９０８は、スライディング構成要素５１０８を動かすように構成されている。スライディング構成要素５１０８は、浸透圧ドライブ４９０８によって一度押されると、フロースルーポート４９１１が加圧アクチュエータチャンバ４９０３をリザーバ４９０５に接続することを可能にし、ノズル５１０８を介した分配可能な物質の送達を提供することになる。
図４８は、本明細書に記載のいくつかの実施形態による、溶解可能なピン閉塞構成要素と、チャンバ５２０２と、予圧されたチャンバ５２０４と、スライディングピストン５２０６と、を含む、摂取可能なデバイス５２００を示している。別の実施形態では、腸溶コーティング５２０８ｂが溶解され、腸管腔液の存在下で溶解する構造ピン５２０８ａ（グルコーススパイクまたはヒドロゲルなど）が露出する。この設計では、ピン５２０８ａが所定の位置にある限り、ピストン５２０６およびチャンバ５２０２に加えられる力は、バーストディスク４６０８が破裂するのに十分な大きさではない。腸溶コーティング５２０８ｂおよびピン５２０８ａは、カプセル５２００が摂取されるときに溶解し、その結果、ピストン５２０６にかかる圧力が増加する。ピストン５２０６を介してチャンバ５２０２に変換された予圧されたチャンバ５２０４の全力は、バーストディスク４６０８を破裂させるのに十分な大きさである。バーストディスク４６０８の破裂は、液体の加圧ジェットがチャンバ５２０２からノズル４５０９を通って送達されることをもたらす。
図４９は、本明細書に記載のいくつかの実施形態による、リード線活性剤５３０８ｂを有するワックスプラグ５３０８ａを含む摂取可能なデバイス５３００を示している。この方法では、収集された反射光に基づいて分配部位が特定される。緑と赤のスペクトルの光の反射率（この方法およびアルゴリズムの反復が積極的に追求されている）が測定され、アルゴリズムを使用して、測定された反射率を胃腸（ＧＩ）管内の場所と相関させる。この方法は、絶食時のカプセルの解剖学的位置を決定するための非ｐＨベースのシステムを提供する。カプセル５３００が標的場所に到達すると、代替の放出機構を活性化するために使用される信号が発生する。
図５０は、本明細書に記載のいくつかの実施形態による、ばねアクチュエータ５５０３およびスライディングピストン５５０４を含む、摂取可能な５５００デバイスを示している。摂取可能なデバイス５５００は、圧縮されたときにばね５５０３に蓄積された位置エネルギーを、分配可能な物質のジェット送達のための駆動または作動機構として使用する。閉塞構成要素または放出機構は、保護層５５０８ｂによってリザーバ５５０５から分離された生体吸収性プラグ５５０８ａからなる。この実施形態では、カプセル５５００の内部容積は、スライディングピストン５５０４によって分離された２つのセクションに分割されている。左側のセクション（例えば、リザーバ５５０５）は、分配可能な物質で満たされており、ばね５５０３は、右側のセクションに装着されている。ピストン５５０４は、ピストン５５０４に加えられる正味の力に応じて、右または左に自由に移動することができる。Ｏリング５５１１は、２つのセクション間で必要なシーリングを提供するために使用され、代替のシーリング手段が可能である。圧縮ばね５５０３は、ピストン５５０４に力を加え、ピストン５５０４は、この力を圧力の形で液体の分配可能な物質に伝達する。同じ圧力がプラグ５５０８ａに伝達され、ノズル５５１３を密封する。しかしながら、この圧力は、小さな領域（プラグ５５０８ａの領域）に作用する。したがって、ばね５５０３によって加えられる大きな力は、シーリングプラグ５５０８ａにかかる小さな力に変換される。カプセル５５００が消化されると、それはＧＩ管を通って移動し、生体吸収性シーリングプラグ５５０８ａが溶解し始める。一定時間後、プラグは、弱くなるか、またはＧＩ流体に完全に溶解する。プラグ５５０８ａが設計閾値まで弱くなるとすぐに、リザーバ５５０３内の圧力が低下し、ばね５５０３が膨張して、開口部から分配可能な物質（例えば、流体の高圧ジェットの形で）を供給する。
図５１は、本明細書に記載のいくつかの実施形態による、ばね作動式の摺動可能なハウジング部分５６０２ｂを含む摂取可能なデバイス５６００を示している。摂取可能なデバイス５６００は、加圧アクチュエータ５６０３チャンバ、ベローズなどの変形可能な本体５６０４によって圧力アクチュエータチャンバ５６０３から分離されたリザーバ５６０５、およびばね／腸溶コーティング放出機構からなる。ばね５６０８ａは、一端からポリカーボネートキャップ５６０２ａに装着されており、もう一方の端のスライディングキャップ５６０２ｂに装着されている。ステンレス鋼の上部スライダー５６０２ｂは、ノズル５６１１を左右に摺動させて開閉することができる。腸管リング５６０８ｂは、上部スライダーを閉じたままにするために使用される。Ｏリングおよび生体吸収性プラグ５６０９を使用して、所望のシーリングを提供する。接着シール５６１２は、ばね５６０８ａからカプセル５６００の反対側の端部であるハウジング上に配置されている。圧縮ガスは、ベローズ５６０４に力を加え、ベローズ５６０４は、この力を圧力の形で液体の分配可能な物質に伝達する。同じ圧力が半径方向の力の形でスライダー５６０２ｂに伝達される。しかしながら、この圧力は、小さな領域（出口オリフィス５６０７の領域）に作用する。したがって、スライダー５６０２ｂの横方向の荷重は、比較的小さい。カプセル５６００が組み立てられると、ばね５６０８ａが圧縮され（閉モードのスライダー５６０２ｂ）、腸溶コーティング５６０８ｂがスライダー５６０２ｂを所定の位置に保持する。カプセル５６００が消化されると、ＧＩ管が移動する。腸溶コーティング５６０８ｂは、カプセル５６００が腸液を通過するときに溶解する。腸溶コーティング５６０８ｂの溶解に伴い、ばね５６０８ａは、スライダー５６０２ｂをカプセル５６００から押し戻す（開モード）。その結果、出口オリフィス５６０７は、ノズル５６１１と同心になり、流体のジェットが放出される。
図５２は、本明細書に記載のいくつかの実施形態による、別のばね作動式の摺動可能なハウジング部分５７１２を備えた摂取可能なデバイス５７００を示している。摂取可能なデバイス５７００は、駆動機構として圧縮ばね（ばね５７０３）を使用し、放出機構として圧縮ばね５７０８ａ（摺動式上部キャップ５７１２を備えたばね）を使用する。ピストン５７０４は、リザーバ５７０５をばねチャンバから分離し、腸溶コーティング５７０８ｂを使用して放出機構を開始する。Ｏリング５７１０は、ピストン５７０４とシリンダーの間にシーリングを提供するために使用される。圧縮ばね５７０３は、ピストン５７０４に力を加え、ピストン５７０４は、この力を圧力の形で液体の分配可能な物質に伝達する。同じ圧力が半径方向の力の形で上部キャップスライダー５７１２に伝達される。しかしながら、この圧力は、小さな領域（出口オリフィス５７１４の領域）に作用し、その結果、上部スライダー５７１２に小さな横方向の力が生じる。カプセル５７００が組み立てられるとき、ばね５７０３は圧縮モードのままである（スライダー５７１２は閉位置にある）。カプセル５７００が消化されると、ＧＩ管が移動する。腸溶コーティング５７０８ｂは、カプセル５７００が腸液を通過するときに溶解する。腸溶コーティング５７０８ｂの溶解に伴い、ばね５７０８ａは、スライダー５７１２をカプセル５７００から押し戻す（開モード）。その結果、出口オリフィス５７１４は、ノズル５７１６と同心になり、流体のジェットが放出される。
図５３は、本明細書に記載のいくつかの実施形態による、メルトアウェイ閉塞構成要素５８０８ａおよび加圧チャンバ５８０３を含む、摂取可能なデバイス５８００を示している。摂取可能なデバイス５８００は、２つのチャンバからなり、一方のチャンバは、分配可能な物質で満たされており、かつ他方のチャンバは、加圧ガスで満たされている。ローカリゼーションボード５８２２によって作動されるワックスバルブ５８０８ａは、閉塞構成要素として使用される。圧力チャンバ５８０３の大部分は、放出機構および電池５８２１によって占められている。ワックスバルブワイヤ５８０８ｂは、ワックスバルブ５８０８ａに接続されており、電流を使用してワックスを溶融する。この操作のタイミングは、ローカリゼーションボード５８２２によって制御される。この実施形態では、完全に制御された放出機構が、使用される。カプセル５８００が標的領域に到達すると、ローカリゼーションキットが作動し、所定の電流をワックスバルブ５８０８ａに方向付ける。加熱要素はこの電流を受け取り、ワックスバルブ５８０８ａを溶かすか、または弱くする。ノズル５８１０からのワックスの弱化または除去により、加圧チャンバ５８０３からのガス圧がベローズ５８０４を押し、ノズル５８１０を出る液体の分配可能な物質の加圧ジェットをもたらし、したがって、分配可能な物質が送達される。
図５４は、本明細書に記載のいくつかの実施形態による、溶解可能なピン閉塞構成要素５９０８およびばね作動式スライディングピストン５９１４を含む、摂取可能なデバイス５９００を示している。効果的なカプセルを設計する際の主な課題の１つは、カプセル内の２つのチャンバ間のシーリングである。これは、２つのチャンバ間に大きな圧力差があり、分配可能な物質が分配可能な物質チャンバから圧力チャンバまたはばねチャンバに移動する傾向があることが原因である。特定の実施形態は、貯蔵寿命の間およびジェット供給前の２つのチャンバ間の圧力差を低減することによってこれに対処する。例えば、摂取可能なデバイス５９００は、溶解可能なピン５９０８を使用して保持される圧縮ばね５９０３を含む。さらに、Ｏリング５９１２は、ピストン５９１４とハウジングの間にシーリングを提供するために使用される。この設計では、ピン５９０８が所定の位置にある限り、ピストン５９０４およびチャンバ５９０６内の液体に力が加えられることはない。ばね５９０３によって加えられる力は、ピン５９０８に剪断応力をもたらす。ピン５９０８は、カプセル５９００が摂取されるときに溶解し、その結果、ばね力は、液体の加圧ジェットに変換される。ピン５９０８の端部の腸溶コーティングは、トリガー場所の特異性をさらに高めることができる。貯蔵寿命の間およびカプセル５９００の摂取前には、分配可能な物質に作用する圧力はそれほど大きくないため、シーリングの課題に対処するのは簡単である。２００ｐｓｉの設計圧力では、ピンは約２０ｌｂｆを保持すると予想され、溶解可能なピンの剪断強度を設計上考慮する必要がある。カプセル５９００がＧＩ管を通過すると、ピン５９０８は、溶解し始める。ピン５９０８が溶解するとき、ピストン５９０４を所定の位置に保持するためのピストン５９０４の支持が存在しない。ばね５９０３の力により、流体にかなりの圧力がもたらされる。ある時点で、ピン５９０８は故障し、ピストン５９０４は左に移動し、ノズル５９１０を通して流体の高圧ジェットが放出される。
図５５は、本明細書に記載のいくつかの実施形態による、シャトルスライダー閉塞構成要素６０１２および加圧チャンバ６０１０を含む、摂取可能なデバイス６０００を示している。摂取可能なデバイス６０００は、ポリカーボネート製の壁６００２によって分離された２つのチャンバを含む。右側のチャンバは、接着シール６０２８およびガスで加圧された加圧チャンバ６０１０であり、ベローズ６００６は、左側のチャンバに取り付けられている。２つのチャンバ６００６、６０１０を接続するための開口部は、存在しない。浸透圧放出機構を使用して、２つのチャンバ６００６、６０１０をスライディングバルブ６０１２を介して接続する。オスモゲン６０１４は、スライディングバルブ６０１２の下方の小さな容器内に含まれている。オスモゲン６０１４は、腸溶コーティング６０１８で覆われた透水性膜６０１６によってＧＩ流体から分離されている。オスモゲン６０１４の上部には、シャトルスライダー６０１２が装着されている。スライダー６０１２は、中央に開口部６０２０を有する。スライダーシャトル６０１２は、ポート６０２２を介して圧力をかけられて、ポリカーボネートの２つのスラブの間に挟まれている。スライダーシャトル６０１２が閉じた形であるとき、ポリカーボネートスラブの穴は、スライダーシャトル６０１２の穴と同心ではない。スライダーシャトル６０１２が開モードにあるとき、スライダーの穴およびそれを取り囲むポリカーボネートスラブはすべて同心円状になり、２つのチャンバ６００６、６０１０の間でガスおよび圧力を交換する。
特定の実施形態では、摂取可能なデバイスは、その場所（例えば、対象のＧＩ管内）を決定するように構成されている。図５６～図７０は、そのような摂取可能なデバイスおよび関連付けられる方法の例示的かつ非限定的な実施例を提供する。そのような実施形態からの１つ以上の特徴は、例えば、図１～図３４に関して上記で説明したような、１つ以上のサンプルを採取するように構成された摂取可能なデバイスの１つ以上の特徴、および／または、例えば、図３５～図５５に関して上記で説明したような、１つ以上の物質（例えば、１つ以上の治療物質）を送達するように構成された摂取可能なデバイスの１つ以上の特徴と組み合わせることができることを理解されたい。
いくつかの実施形態では、対象のＧＩ管内の摂取可能なデバイスの場所は、少なくとも約８５％（例えば、少なくとも約９０％、少なくとも約９５％、少なくとも約９７％、少なくとも約９８％、少なくとも約９９％、または約１００％）の精度で決定され得る。そのような実施形態では、対象のＧＩ管の部分の部分は、例えば、食道、胃、十二指腸、空腸、ならびに／または回腸末端、盲腸および結腸を含むことができる。
特定の実施形態では、対象の食道内の摂取可能なデバイスの場所は、少なくとも約８５％（例えば、少なくとも約９０％、少なくとも約９５％、少なくとも約９７％、少なくとも約９８％、少なくとも約９９％、または約１００％）の精度で決定され得る。
いくつかの実施形態では、対象の胃内の摂取可能なデバイスの場所は、少なくとも約８５％（例えば、少なくとも約９０％、少なくとも約９５％、少なくとも約９７％、少なくとも約９８％、少なくとも約９９％、または約１００％）の精度で決定され得る。
特定の実施形態では、対象の十二指腸内の摂取可能なデバイスの場所は、少なくとも約８５％（例えば、少なくとも約９０％、少なくとも約９５％、少なくとも約９７％、少なくとも約９８％、少なくとも約９９％、または約１００％）の精度で決定され得る。
いくつかの実施形態では、対象の空腸内の摂取可能なデバイスの場所は、少なくとも約８５％（例えば、少なくとも約９０％、少なくとも約９５％、少なくとも約９７％、少なくとも約９８％、少なくとも約９９％、または約１００％）の精度で決定され得る。
特定の実施形態では、対象の回腸末端、盲腸および結腸内の摂取可能なデバイスの場所は、少なくとも約８５％（例えば、少なくとも約９０％、少なくとも約９５％、少なくとも約９７％、少なくとも約９８％、少なくとも約９９％、または約１００％）の精度で決定され得る。
いくつかの実施形態では、対象の盲腸内の摂取可能なデバイスの場所は、少なくとも約８５％（例えば、少なくとも約９０％、少なくとも約９５％、少なくとも約９７％、少なくとも約９８％、少なくとも約９９％、または約１００％）の精度で決定され得る。
本明細書で使用される場合、「反射率」という用語は、デバイスによって放出され、デバイスに反射され、およびデバイス内またはデバイス上の検出器によって受け取られる光から得られる値を指す。例えば、いくつかの実施形態では、これは、デバイスによって放出される光を指し、光の一部分は、デバイスの外部の表面によって反射され、光は、デバイス内またはデバイス上に位置する検出器によって受け取られる。
本明細書で使用される場合、「照明」という用語は、任意の電磁放射を指す。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）の範囲内にあり得、照明は、１００ｎｍ～１０００ｎｍの範囲の特定の波長に集中するその電力の大部分を有し得る。ｓいくつかの実施形態では、そのパワーの大部分が赤外線（７５０ｎｍ～１０００ｎｍ）、赤（６００ｎｍ～７５０ｎｍ）、緑（４９５ｎｍ～６００ｎｍ）、青（４００ｎｍ～４９５ｎｍ）、または紫外線（１００ｎｍ～４００ｎｍ）のスペクトルのうちの１つに制限された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、異なる波長を有する複数の照明を使用することができる。説明のために、本明細書に記載の実施形態は、緑または青のスペクトルの光の使用を指す場合がある。しかしながら、これらの実施形態は、実質的またはほぼ上で定義された緑または青のスペクトル内にある波長を有する任意の適している光を使用することができ、本明細書に記載のローカリゼーションシステムおよび方法は、任意の適している光スペクトルを使用することができることが理解される。
ここで図５６を参照すると、そこに示されているのは、胃腸（ＧＩ）管内の場所を特定するために使用され得る摂取可能なデバイス６５１００の例示的な実施形態の図である。摂取可能なデバイス６５１００の設計に関する特定の詳細は、図５６および以下の図には示されていないこと、ならびに一般に、本明細書の他の場所で説明される摂取可能なデバイスの様々な態様は、摂取可能なデバイス６５１００および以下の図に示される摂取可能なデバイスに実装され得ることが理解されるべきである。
いくつかの実施形態では、摂取可能なデバイス６５１００は、異なる波長の光で動作するセンサーを利用することによって、摂取可能なデバイス６５１００が胃、十二指腸、空腸、回腸などの小腸の特定の部分、または大腸に位置するかどうかを自律的に決定するように構成され得る。さらに、摂取可能なデバイス６５１００は、それが、十二指腸、空腸、盲腸、または結腸などの小腸または大腸の特定の部分内に位置するかどうかを自律的に決定するように構成され得る。
摂取可能なデバイス６５１００は、ピルまたはカプセルに類似した形状のハウジング６５１０２を有し得る。摂取可能なデバイス６５１００のハウジング６５１０２は、第１の端部６５１０４および第２の端部６５１０６を有し得る。第１の端部６５１０４は、第１の壁部分６５１０８を含み得、第２の端部６５１０６は、第２の壁部分６５１１０を含み得る。いくつかの実施形態では、摂取可能なデバイス６５１００の第１の端部６５１０４および第２の端部６５１０６は、別々に製造され得、接続部分６５１１２によって一緒に取り付けられ得る。
いくつかの実施形態では、摂取可能なデバイス６５１００は、光学的に透明なウィンドウ６５１１４を含み得る。光学的に透明なウィンドウ６５１１４は、可視スペクトル、赤外線スペクトル、または紫外線スペクトルの様々なタイプの照明に対して透過性であり得、摂取可能なデバイス６５１００は、ハウジング６５１０２内、および透明なウィンドウ６５１１４の後ろに配置された様々なセンサーおよび照明器を有し得る。これにより、摂取可能なデバイス６５１００が、透明なウィンドウ６５１１４を介して異なる波長の照明を摂取可能なデバイス６５１００のハウジング６５１０２の外部の環境に送信し、透明なウィンドウ６５１１４を介して外部環境からハウジング６５１０２に反射して戻る照明の一部分からの反射を検出するように構成されることが可能になり得る。次に、摂取可能なデバイス６５１００は、ＧＩ管内の摂取可能なデバイス６５１００の場所を決定するために、検出された反射率のレベルを使用することができる。いくつかの実施形態では、光学的に透明なウィンドウ６５１１４は、任意の形状およびサイズであり得、摂取可能なデバイス６５１００の周囲を包み得る。この場合、摂取可能なデバイス６５１００は、ウィンドウ６５１１４の方位角方向の後ろの異なる場所に位置付けられたセンサーおよび照明器の複数のセットを有し得る。
いくつかの実施形態では、摂取可能なデバイス６５１００は、任意選択で、第２の壁部分６５１１０に開口部６５１１６を含み得る。いくつかの実施形態では、第２の壁部分６５１１０は、摂取可能なデバイス６５１００の長手方向軸の周りを回転する（例えば、摂取可能なデバイス６５１００内に収容された適しているモーターまたは他のアクチュエータを介して）ように構成され得る。これにより、摂取可能なデバイス６５１００は、開口部６５１１６を介して、ＧＩ管から流体サンプルを取得するか、または物質をＧＩ管に放出することができるようになり得る。
図５７は、摂取可能なデバイス６５１００の分解図を示している。いくつかの実施形態では、摂取可能なデバイス６５１００は、任意選択で、回転アセンブリ６５１１８を含み得る。オプションの回転アセンブリ６５１１８は、マイクロコントローラ（例えば、プリント回路基板６５１２０に連結されたマイクロコントローラ）によって駆動されるモータ６５１１８－１と、回転位置感知リング６５１１８－２と、第２の端部６５１０４内にぴったりと適合するように構成された貯蔵サブユニット６５１１８－３と、を含み得る。いくつかの実施形態では、回転アセンブリ６５１１８は、第２の端部６５１０４および開口部６５１１６を、貯蔵サブユニット６５１１８－３に対して回転させ得る。いくつかの実施形態では、貯蔵チャンバとして機能する貯蔵サブユニット６５１１８－３の側面に空洞があり得る。開口部６５１１６が貯蔵サブユニット６５１１８－３の側面の空洞と整列している場合、貯蔵サブユニット６５１１８－３の側面の空洞は、摂取可能なデバイス６５１００のハウジング６５１０２の外部の環境に曝され得る。いくつかの実施形態では、貯蔵サブユニット６５１１８－３は、摂取可能なデバイス６５１００が対象に投与される前に、薬剤または他の物質を装填され得る。この場合、薬剤または他の物質は、開口部６５１１６を貯蔵サブユニット６５１１８－３内の空洞と整列させることによって、摂取可能なデバイス６５１００から放出され得る。いくつかの実施形態では、貯蔵サブユニット６５１１８－３は、ＧＩ管から得られた流体サンプルを保持するように構成され得る。例えば、摂取可能なデバイス６５１００は、開口部６５１１６を貯蔵サブユニット６５１１８－３内の空洞と整列させるように構成され得、したがって、ＧＩ管からの流体サンプルが貯蔵サブユニット６５１１８－３内の空洞に入ることを可能にする。その後、摂取可能なデバイス６５１００は、貯蔵サブユニット６５１１８－３に対して第２の端部６５１０６をさらに回転させることによって、貯蔵サブユニット６５１１８－３内の流体サンプルを密封するように構成され得る。いくつかの実施形態では、貯蔵サブユニット１１８－３はまた、親水性スポンジを含み得、これは、摂取可能なデバイス６５１００が特定のタイプの流体サンプルを摂取可能なデバイス６５１００によりよく引き込むことを可能にし得る。いくつかの実施形態では、摂取可能なデバイス６５１００は、摂取可能なデバイス６５１００がＧＩ管内の所定の場所に到達したことの決定に応答して、ＧＩ管内からサンプルを取得すること、または物質をＧＩ管に放出することのいずれかを行うように構成され得る。例えば、摂取可能なデバイス６５１００は、摂取可能なデバイスが小腸の空腸部分に入ったことの決定（例えば、本明細書の他の場所で論じられるプロセス６５９００によって決定されるような）に応答して、ＧＩ管から流体サンプルを取得するように構成され得る。サンプルを取得するか、または物質を放出する任意の適している方法が、本明細書に開示される摂取可能なデバイスのいくつかの実施形態に組み込まれ得、ならびに摂取可能なデバイスの場所を決定するためのシステムおよび方法が、任意の適しているタイプの摂取可能なデバイスに組み込まれ得ることが理解される。
摂取可能なデバイス６５１００は、プリント回路基板（ＰＣＢ）６５１２０と、ＰＣＢ６５１２０に電力を供給するように構成されたバッテリー６５１２８と、を含み得る。ＰＣＢ６５１２０は、プログラム可能なマイクロコントローラ、ならびに摂取可能なデバイス６５１００、および摂取可能なデバイス６５１００の様々な構成要素の動作を調整するためのファームウェアまたはソフトウェアを保持および実行するための制御およびメモリ回路を含み得る。例えば、ＰＣＢ６５１２０は、サブユニット６５１２６を感知することによって収集された測定値のデータセットなどのデータ、または、例えば、関連付けられるフローチャートのうちの１つ以上に関連して以下で説明するプロセスを含む、本明細書で説明するプロセスのうちの１つ以上などのローカリゼーションプロセスを実施するために制御回路によって実行される命令を記憶するためのメモリ回路を含み得る。ＰＣＢ６５１２０は、検出器６５１２２および照明器６５１２４を含み得、これらは一緒に感知サブユニット６５１２６を形成する。いくつかの実施形態では、ＰＣＢ６５１２０内の制御回路は、処理ユニット、通信回路、または摂取可能なデバイス６５１００を操作するための他の任意の適しているタイプの回路を含み得る。説明のために、単一の感知サブユニット６５１２６を形成する単一の検出器６５１２２および単一の照明器６５１２４のみが示されている。しかしながら、いくつかの実施形態では、摂取可能なデバイス６５１００内に、各々が別個の照明器および検出器を備えた複数の感知サブユニットがあり得ることが理解される。例えば、ＰＣＢ６５１２０の円周の周りに方位角方向に間隔を置いて配置されたいくつかの感知サブユニットがあり得、これは、摂取可能なデバイス６５１００が照明を送信し、デバイスの円周の周りのすべての方向の反射率または周囲光を検出することを可能にし得る。いくつかの実施形態では、感知サブユニット６５１２６は、摂取可能なデバイス６５１００から離れる半径方向にウィンドウ６５１１４を通して方向付けられる照明器６５１２４を使用して、照明を発生させるように構成され得る。この照明は、摂取可能なデバイス６５１００の外部の環境で反射することができ、ウィンドウ６５１１４を通って摂取可能なデバイス６５１００に戻る反射光は、検出器６５１２２によって反射率として検出され得る。
いくつかの実施形態では、ウィンドウ６５１１４は、任意の適している形状およびサイズのものであり得る。例えば、ウィンドウ６５１１４は、摂取可能なデバイス６５１００の全周にわたって延在することができる。いくつかの実施形態では、ウィンドウの後ろの異なる位置に位置する複数の感知サブユニット（例えば、感知サブユニット６５１２６と同様のもの）があり得る。例えば、３つの感知サブユニットは、同じ長手方向の場所でウィンドウの後ろに位置付けられ得るが、方位角的に１２０度離れて配置され得る。これにより、摂取可能なデバイス６５１００は、摂取可能なデバイス６５１００の周りの半径方向にすべての方向に照明を送信し、対応する反射率の各々を測定することができる。
いくつかの実施形態では、照明器６５１２４は、紫外線、赤外線、または可視スペクトルの様々な異なる波長で照明を生成することができ得る。例えば、照明器６５１２４は、赤－緑－青の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得る。これらのタイプのＲＧＢ－ＬＥＤパッケージは、赤、青、もしくは緑の照明、または赤、青、もしくは緑の照明の組み合わせを送信することができる。同様に、検出器６５１２２は、照明器６５１２４によって生成される照明と同じ波長の反射光を感知するように構成され得る。例えば、照明器６５１２４が赤、青、または緑の照明を生成するように構成されている場合、検出器６５１２２は、赤、青、または緑の照明によって生成される異なる反射率を検出する（例えば、適切に構成されたフォトダイオードの使用を通じて）ように構成され得る。これらの検出された反射率は、摂取可能なデバイス６５１００によって（例えば、ＰＣＢ６５１２０のメモリ回路内（図５７））記憶され得、次いで、（例えば、本明細書に記載の１つ以上のプロセスの使用を通じて）ＧＩ管内の摂取可能なデバイス６５１００の場所を決定する際に摂取可能なデバイス６５１００によって使用され得る。
摂取可能なデバイス６５１００は、例示を意図するものであり、限定するものではないことが理解される。図５６および図５７に関連して説明された様々なデバイスおよび機構の一般的な形状および構造への変更は、デバイスおよび機構の機能および動作を大幅に変更することなく行うことができることが理解されよう。例えば、摂取可能なデバイス６５１００は、第１の端部６５１０４および第２の端部６５１０６に分割されるのではなく、成形プラスチックの単一片から形成されたハウジングを有し得る。代替の実施例として、摂取可能なデバイス６５１００内のウィンドウ６５１１４の場所は、摂取可能なデバイス６５１００の中心、または摂取可能なデバイス６５１００の端部のうちの１つなどのいくつかの他の場所に移動され得る。さらに、図５６～図７０に関連して論じられたシステムおよび方法は、摂取可能なデバイスが反射率または照明のレベルをある容量で検出することができるという条件で、任意の適しているタイプの摂取可能なデバイスに実装され得る。例えば、いくつかの実施形態では、摂取可能なデバイス６５１００は、検出器６５１２２を画像センサで置き換えるように変更され得、摂取可能なデバイスは、記録された画像をその個々のスペクトル成分に分解することによって、赤、青、または緑の光の相対レベルを測定するように構成され得る。任意の一実施形態で説明される特徴および制限は、本明細書の他の任意の実施形態に適用され得、一実施形態に関する説明および実施例は、適している様式で他の任意の実施形態と組み合わされ得ることに留意されたい。
図５８は、本開示のいくつかの実施形態による、胃腸（ＧＩ）管を通る例示的な通過時の摂取可能なデバイスの図である。摂取可能なデバイスは、本開示で論じられるいくつかの他の摂取可能なデバイスの任意の部分を含み得、そしてローカリゼーション能力を有する任意の適しているタイプの摂取可能なデバイスであり得る。例えば、摂取可能なデバイスは、サンプリングのためのオプションの開口部またはサンプリングのためのオプションの回転アセンブリのいずれもなくてよい。いくつかの実施形態では、摂取可能なデバイスは、対象によって摂取され得、摂取可能なデバイスがＧＩ管を横断するとき、摂取可能なデバイスは、ＧＩ管内のその場所を決定する。例えば、摂取可能なデバイスの動きおよび摂取可能なデバイスによって検出される（例えば、本明細書の他の場所で説明されるような検出器を介して）光の量は、ＧＩ管内の摂取可能なデバイスの場所に応じて実質的に変化し得、摂取可能なデバイスは、この情報を使用して、ＧＩ管内の摂取可能なデバイスの場所を決定するように構成され得る。例えば、摂取可能なデバイスは、周囲環境からの周囲光、または摂取可能なデバイスによって発生した照明（例えば、本明細書の他の場所で説明されるように照明器によって発生した）に基づく反射率を検出し、本明細書に記載されているようなプロセスを介して、この情報を使用して、摂取可能なデバイスの場所を決定することができる。次に、摂取可能なデバイスの現在の場所、および摂取可能なデバイスがＧＩ管の様々な部分間の各移行を検出した時間は、摂取可能なデバイスによって（例えば、本明細書の他の場所で説明されるようなＰＣＢのメモリ回路に）記憶され得、そして、任意の適している目的に使用され得る。
摂取可能なデバイスが摂取された直後に、摂取可能なデバイスは、対象の口を胃６５３０６に接続し得る食道６５３０２を横断する。いくつかの実施形態では、摂取可能なデバイスは、摂取可能なデバイスを取り巻く環境内の光の量およびタイプを測定すること（例えば、本明細書の他の場所で説明されるような検出器を介して）によって、食道部分ＧＩ管に入ったことを決定するように構成され得る。例えば、摂取可能なデバイスは、ＧＩ管内で検出された光のレベルと比較して、対象の体外で（例えば、本明細書の他の場所で説明される検出器を介して）可視スペクトルでより高いレベルの光を検出し得る。いくつかの実施形態では、摂取可能なデバイスは、体外で検出された典型的なレベルの光を示すデータを前もって（例えば、本明細書の他の場所で説明されるようにＰＣＢのメモリ回路上に）記憶され得、摂取可能なデバイスは、検出された光のレベル（例えば、本明細書の他の場所で説明されているように検出器を介して検出された）が十分な期間（例えば、５．０秒）の間、閾値レベル（例えば、少なくとも２０～３０％の減少）を超えて減少したときに、体への侵入が起こったことを決定するように構成され得る。
いくつかの実施形態では、摂取可能なデバイスは、括約筋６５３０４を通過することによって食道６５３０２から胃６５３０６への移行を検出するように構成され得る。いくつかの実施形態では、摂取可能なデバイス６５３００は、（例えば、本明細書の他の場所で説明されるような検出器を介する）光もしくは温度測定、ｐＨ測定（例えば、摂取可能なデバイス内のｐＨメーターを介する）、時間測定（例えば、本明細書の他の場所で説明されるように、ＰＣＢ内に含まれるクロック回路の使用を通じて検出される）、またはいくつかの他の適している情報の使用などであるがこれらに限定されない複数のパラメータに少なくとも部分的に基づいて、摂取可能なデバイス６５３００が胃６５３０６に入ったかどうかを決定するように構成され得る。例えば、摂取可能なデバイスは、摂取可能なデバイスの測定された温度が摂氏３１度を超えることを検出した後、摂取可能なデバイスが胃６５３０６に入ったことを決定するように構成され得る。さらに、またはあるいは、摂取可能なデバイスは、摂取可能なデバイスが摂取された時間から１分（または別の事前設定された持続時間パラメータ、８０秒、９０秒など）が経過した後、または摂取可能なデバイスがＧＩ管に入ったことを検出した時間から１分（または別の事前設定された持続時間パラメータ、８０秒、９０秒など）後に、摂取可能なデバイスが胃６５３０６に入ったことを自動的に決定するように構成され得る。
胃６５３０６は比較的大きく、開いた、かつ海綿状の器官であるため、摂取可能なデバイスの可動域は、比較的広い可能性がある。比較すると、摂取可能なデバイスの動きは、十二指腸６５３１０、空腸６５３１４、および回腸（図示せず）の管状構造内で比較的制限されており、これらはすべて集合的に小腸を形成している。さらに、胃６５３０６の内部は、十二指腸６５３１０および空腸６５３１４とは異なる光学特性を有し、これにより、摂取可能なデバイスは、プロセス６５６００と組み合わせて使用されるように、測定された反射率を適切に使用することによって（例えば、本明細書の他の場所で説明されるような検出器によって測定された反射率を使用することによって）、胃６５３０６から十二指腸６５３１０への移行を検出することができる。
いくつかの実施形態では、摂取可能なデバイスは、幽門６５３０８を介して胃６５３０６から十二指腸６５３１０への幽門移行を検出するように構成され得る。例えば、いくつかの実施形態では、摂取可能なデバイスは、緑および青の波長で周期的に照明を発生させ（例えば、本明細書の他の場所で説明されるような照明器を介して）、結果として生じる反射率を測定する（例えば、本明細書の他の場所で説明される検出器を介して）ように構成され得る。次に、摂取可能なデバイスは、検出された緑の反射率と検出された青の反射率の比を使用して、摂取可能なデバイスが胃６５３０６または十二指腸６５３１０のどちらに位置しているかを決定する（例えば、プロセス６５６００を介して）ように構成され得る。次に、これは、摂取可能なデバイスが、胃６５３０６から十二指腸６５３１０への幽門移行を検出することを可能にし得、その実施例は、図６１に関連して論じられる。
同様に、いくつかの実施形態では、摂取可能なデバイスは、十二指腸６５３１０から胃６５３０６への逆幽門移行を検出するように構成され得る。摂取可能なデバイスは、典型的に、胃６５３０６から十二指腸６５３１０に、さらに空腸６５３１４および残りのＧＩ管に自然に移行する。しかしながら、他の摂取物質と同様に、摂取可能なデバイスは、対象の動きの結果として、またはＧＩ管での器官の自然な行動のために、十二指腸６５３１０から胃６５３０６に戻ることがある。この可能性に対応するために、摂取可能なデバイスは、緑および青の波長で周期的に照明を発生させ続け（例えば、本明細書の他の場所で説明されるような照明器を介して）、摂取可能なデバイスが胃６５３０６に戻ったかどうかを検出するために、結果として生じる反射率を測定する（例えば、本明細書の他の場所で説明される検出器を介して）ように構成され得る。例示的な検出プロセスは、図６１に関連してさらに詳細に説明される。
十二指腸６５３１０に入った後、摂取可能なデバイスは、十二指腸空腸屈曲部６５３１２を介して空腸６５３１４への移行を検出するように構成され得る。例えば、摂取可能なデバイスは、反射率を使用して、空腸６５３１４の壁を裏打ちする平滑筋組織の収縮によって引き起こされる、空腸６５３１４内の蠕動波を検出するように構成され得る。特に、摂取可能なデバイスは、空腸６５３１４内の筋肉収縮を検出するために、十分に高い周波数で周期的に照明を送信し始める（および結果として生じる反射率を測定する）（例えば、本明細書の他の場所で説明されるような感知サブユニットの検出器および照明器を介して）ように構成され得る。次に、摂取可能なデバイスは、最初の筋肉収縮、または所定の数の筋肉収縮のいずれかを検出したことに応答して（例えば、３つの筋肉収縮を連続して検出した後）、それが空腸６５３１４に入ったと決定し得る。摂取可能なデバイスと空腸６５３１４の壁との相互作用がまた、図５９に関連して説明され、この検出プロセスの実施例は、図６４に関連してさらに詳細に説明される。
図５９は、本開示のいくつかの実施形態による、空腸を通る例示的な通過時の摂取可能なデバイスの図である。図６５４１０、図６５４２０、図６５４３０、および図６５４４０は、空腸（例えば、空腸６５３１４）を通過するときの摂取可能なデバイス６５４００、ならびに摂取可能なデバイス６５４００が空腸の壁６５４０６Ａおよび６５４０６Ｂ（総称して壁６５４０６）によって形成される蠕動波とどのように相互作用するかを示している。いくつかの実装形態では、摂取可能なデバイス６５４００は、本開示で論じられるいくつかの他の摂取可能なデバイスの任意の部分を含み得、そしてローカリゼーション能力を有する任意の適しているタイプの摂取可能なデバイスであり得る。
図６５４１０は、空腸の壁６５４０６が弛緩しているときの、空腸内の摂取可能なデバイス６５４００を示している。いくつかの実施形態では、空腸の閉じ込められた管状構造は、自然に、摂取可能なデバイス６５４００を空腸の長さに沿って長手方向に配向させ、ウィンドウ６５４０４が壁６５４０６に面する。この配向では、摂取可能なデバイス６５４００は、感知サブユニット６５４０２を使用して、壁６５４０６に配向された照明を発生させ（例えば、本明細書の他の場所で説明されるような照明器を介して）、壁６５４０６で反射された照明の部分から、ウィンドウ６５４０４を通って戻ってくる結果として生じる反射率を検出する（例えば、本明細書の他の場所で説明されるような検出器を介して）ことができる。いくつかの実施形態では、摂取可能なデバイス６５４００は、感知サブユニット６５４０２を使用して照明を発生させ、空腸内の蠕動波を検出するのに十分な周波数で結果として生じる反射率を測定するように構成され得る。例えば、健康なヒトの対象では、蠕動波は、約０．０５Ｈｚ～０．３３Ｈｚの速度で発生する可能性がある。したがって、摂取可能なデバイス６５４００は、照明を発生させ、結果として生じる反射率を、少なくとも２．５秒に１回で（すなわち、０．２Ｈｚの信号を検出するための潜在的に最小の速度）、好ましくは、利用可能なデータポイントが増えることにより検出プロセスの全体的な信頼性が向上する可能性があるより高い速度（例えば、０．５秒に１回）で、測定するように構成され得る。摂取可能なデバイス６５４００は、正確な間隔で測定値を収集する必要がなく、いくつかの実施形態では、摂取可能なデバイス６５４００は、０．０５Ｈｚ～０．３３Ｈｚの信号を検出するために、十分な数の適切な間隔のデータポイントが依然として存在するという条件で、より不規則な間隔で収集されたデータを分析するように適合され得ることが理解される。
図６５４２０は、空腸の壁６５４０６が収縮し始め、蠕動波を形成するときの、空腸内の摂取可能なデバイス６５４００を示している。図６５４２０は、空腸内で蠕動波を形成する、壁６５４０６Ａの収縮部分６５４０８Ａおよび壁６５４０６Ｂの収縮部分６５４０８Ｂ（総称して、壁６５４０６の収縮部分６５４０８）を示している。蠕動波は、壁６５４０６の異なる部分が収縮および弛緩するにつれて空腸の長さに沿って進行し、壁６５４０６の収縮部分６５４０８が空腸の長さに沿って進行するように（すなわち、図６５４１０～図６５４３０で左から右に進む収縮部分６５４０８によって示されるように）見えるようにする。この位置にある間、摂取可能なデバイス６５４００は、蠕動波が発生していないときに検出される（摂取可能なデバイス６５４００が図６５４１０に示されている位置にあるときに検出される）のと同様のレベルの反射率を検出する（例えば、本明細書の他の場所で説明されるような照明器および感知サブユニットの検出器の使用を通じて）ことができる。
図６５４３０は、空腸の壁６５４０６が収縮し続け、摂取可能なデバイス６５４００の周りを圧迫しているときの、空腸内の摂取可能なデバイス６５４００を示している。蠕動波が空腸の長さに沿って進行するにつれて、壁６５４０６の収縮部分６５４０８は、摂取可能なデバイス６５４００の周りをしっかりと圧迫し、壁６５４０６の内面をウィンドウ６５４０４と接触させることができる。この位置にある間、摂取可能なデバイス６５４００は、サブユニット６５４０２を感知することによって生成された照明の結果として検出された反射率の変化を検出することができる。測定された反射率の変化の絶対値は、ウィンドウ６５４０４の光学特性、照明のスペクトル成分、および壁６５４０６の光学特性などのいくつかの要因に依存し得る。しかしながら、摂取可能なデバイス６５４００は、経時的な反射率値を有するデータセットを記憶し、蠕動波の周波数と一致するデータセットの周期的変化を検索する（例えば、周波数領域でデータセットを分析し、および０．０５Ｈｚ～０．３３Ｈｚのピークを検索することによって）ように構成され得る。これにより、摂取可能なデバイス６５４００は、蠕動波の筋肉収縮を検出した結果として発生し得る反射率信号振幅の正確な変化を事前に知ることなく、蠕動波による筋肉収縮を検出することができる。筋肉収縮を検出するための例示的な手順は、図６４に関連してさらに議論され、摂取可能なデバイス６５４００が空腸内に配置されている間に収集された反射率データセットの実施例は、図６５に関連して議論される。
図６５４４０は、蠕動波が摂取可能なデバイス６５４００を通過したときの、空腸内の摂取可能なデバイス６５４００を示している。図６５４４０は、摂取可能なデバイス６５４００の端を越えて移動した空腸内で蠕動波を形成する収縮部分６５４０８を示している。蠕動波は、壁６５４０６の異なる部分が収縮および弛緩するにつれて空腸の長さに沿って進行し、壁６５４０６の収縮部分６５４０８が空腸の長さに沿って進行するように（すなわち、図６５４１０～図６５４３０で左から右に進む収縮部分６５４０８によって示されるように）見えるようにする。この位置にある間、摂取可能なデバイス６５４００は、蠕動波が発生していないときに検出される（摂取可能なデバイス６５４００が図６５４１０または図６５４２０に示されている位置にあるときに検出される）のと同様のレベルの反射率を検出する（例えば、本明細書の他の場所で説明されるような照明器および感知サブユニットの検出器の使用を通じて）ことができる。
対象の種によっては、蠕動波は、比較的予測可能な規則性で発生する場合がある。蠕動波が摂取可能なデバイス６５４００を通過した後（例えば、図６５４４０に示される）、空腸の壁６５４０６は、次の蠕動波が形成され始めるまで、再び弛緩し得る（例えば、図６５４１０に示される）。いくつかの実施形態では、摂取可能なデバイス６５４００は、摂取可能なデバイス６５４００がＧＩ管内にある間、反射率値データを収集し続けるように構成され得、経時的に反射率値を有するデータセットを記憶し得る。これにより、蠕動波が摂取可能なデバイス６５４００を通過するとき（例えば、図６５４３０に示されるような）に、摂取可能なデバイス６５４００が筋肉収縮の各々を検出することができ、摂取可能なデバイス６５４００が、発生する筋肉収縮の数をカウントすること、および摂取可能なデバイス６５４００の現在の位置が空腸内にあることを決定することの両方が可能になり得る。例えば、摂取可能なデバイス６５４００は、胃または十二指腸のいずれかの内部にある間に起こり得る可能性のある筋肉収縮を監視するように構成され得、そして摂取可能なデバイス６５４００が蠕動波と一致する筋肉収縮の検出に応答して空腸に移動したと決定し得る。
図６０は、摂取可能なデバイスによって使用されるローカリゼーションプロセスのいくつかの態様を示すフローチャートである。一般に、図６０に記載されているプロセスは、本明細書に開示されている任意の摂取可能なデバイスで使用され得る。さらに、図６０の特徴は、本出願で説明される他の任意のシステム、方法、またはプロセスと組み合わせることができる。例えば、図６０のプロセスの一部は、図６１によって説明される幽門移行検出手順、または図６４によって説明される空腸検出プロセスに統合されるか、またはそれらと組み合わされ得る。
６５５０２で、摂取可能なデバイスは、周囲光の測定値を（例えば、本明細書の他の場所で説明されるような検出器を介して）収集する。例えば、摂取可能なデバイスは、摂取可能なデバイスを取り巻く環境における周囲光のレベルを周期的に（例えば、本明細書の他の場所で説明されるような検出器を介して）測定するように構成され得る。いくつかの実施形態では、測定される周囲光のタイプは、摂取可能なデバイス内の検出器の構成に依存し得る。例えば、検出器が赤、緑、および青の波長の光を測定するように構成されている場合、摂取可能なデバイスは、周囲環境からの赤、緑、および青の光の周囲量を測定するように構成され得る。いくつかの実施形態では、摂取可能なデバイスによって測定される周囲光の量は、食道、胃、またはＧＩ管の他の部分（例えば、食道、胃、十二指腸、または空腸）の内部で摂取可能なデバイスによって測定された光の周囲レベルと比較した場合に、体の外部の領域（例えば、摂取可能なデバイスが対象に投与されている明るい部屋）、および対象の口腔内でより大きくなるであろう。
６５５０４で、摂取可能なデバイスは、摂取可能なデバイスがＧＩ管への侵入を検出したかどうかを（例えば、本明細書の他の場所で説明されるようなＰＣＢ内の制御回路を介して）決定する。例えば、摂取可能なデバイスは、周囲光の最新の測定値（例えば、６５５０２で収集された測定値）が、摂取可能なデバイスがＧＩ管に入ったことをいつ示すかを決定するように構成され得る。例えば、摂取可能なデバイスが６５５０２で周囲光の測定値を初めて収集するとき、摂取可能なデバイスは、その測定値を、（例えば、ＰＣＢ内の記憶回路を介して）体外の周囲光の典型的なレベルとして記憶し得る。次に、摂取可能なデバイスは、周囲光の最新の測定値を、（例えば、本明細書の他の場所で説明されるようなＰＣＢ内の制御回路を介して）体外の周囲光の典型的なレベルと比較し、周囲光の最新の測定値が体外の周囲光の典型的なレベルよりも大幅に小さいときに、摂取可能なデバイスがＧＩ管に入ったことを決定するように構成され得る。例えば、摂取可能なデバイスは、周囲光の最新の測定値が体外の周囲光の典型的なレベルの２０％以下であるとの決定に応答して、摂取可能なデバイスがＧＩ管に入ったことを検出するように構成され得る。摂取可能なデバイスがＧＩ管への侵入を検出したと決定した場合（例えば、摂取可能なデバイスが少なくとも食道に入ったと決定した場合）、プロセス６５５００は、６５５０６に進む。あるいは、摂取可能なデバイスが、ＧＩ管への侵入を検出しなかったと決定した（例えば、最新の測定値が体外の周囲光の典型的なレベルに類似している結果として）場合、プロセス６５５００は、６５５０２に戻り、ここで摂取可能なデバイスは、さらなる測定値を収集する。例えば、摂取可能なデバイスは、所定の時間（例えば、５秒、１０秒など）待機し、次に、摂取可能なデバイスを取り巻く環境からの周囲光のレベルの別の測定値を収集するように構成され得る。
６５５０６で、摂取可能なデバイスは、食道から胃への移行（例えば、食道から胃への移行）を待機する。例えば、摂取可能なデバイスは、ＧＩ管に入った後、所定の時間待機した後、摂取可能なデバイスが胃（例えば、胃）に入ったことを決定するように構成され得る。例えば、ヒトの患者の典型的な食道通過時間は、およそ１５～３０秒であり得る。この場合、摂取可能なデバイスが６５５０４でＧＩ管に入ったことを検出した後（すなわち、摂取可能なデバイスが少なくとも食道に到達したことを検出した後）、摂取可能なデバイスは、摂取可能なデバイスが少なくとも胃（例えば、胃）に入ったと自動的に決定する前に、１分、または典型的な食道伝達時間（例えば、９０秒）よりも長い同様の時間待機するように構成され得る。
いくつかの実施形態では、摂取可能なデバイスはまた、ｐＨまたは温度の測定に基づいて、摂取可能なデバイスが胃に入ったかどうかを決定することができる。例えば、摂取可能なデバイスの温度が少なくとも摂氏３１度に上昇した場合（すなわち、胃の中の温度と一致する場合）、または摂取可能なデバイスを取り巻く環境の測定されたｐＨが十分に酸性である場合（すなわち、胃の内部に見られ得る胃液の酸性の性質と一致する場合）、摂取可能なデバイスは、摂取可能なデバイスが胃に入ったと決定するように構成され得る。
６５５０８で、摂取可能なデバイスは、摂取可能なデバイスが胃（例えば、胃）に入ったことを示すデータを記憶する。例えば、６５５０６で十分な時間待機した後、摂取可能なデバイスは、摂取可能なデバイスが少なくとも胃に入ったことを示すデータを（例えば、本明細書の他の場所で説明されるように、ＰＣＢ６５１２０の記憶回路内に）記憶し得る。摂取可能なデバイスが少なくとも胃に到達すると、プロセス６５５００は、６５５１０に進み、ここで摂取可能なデバイスは、十二指腸（例えば、十二指腸）への侵入を検出するためのデータを収集するように構成され得る。
いくつかの実施形態では、プロセス６５５００はまた、６５５０８から６５５２０に同時に進行し得、ここで、摂取可能なデバイスは、筋肉収縮を検出し、空腸（例えば、空腸）への侵入を検出するためにデータを収集するように構成され得る。いくつかの実施形態では、摂取可能なデバイスは、６５５１６～６５５１８で十二指腸への侵入を同時に監視するだけでなく、６５５２０～６５５２４で空腸への侵入を検出するように構成され得る。これにより、摂取可能なデバイスは、十二指腸への侵入を最初に検出できなかった場合（例えば、摂取可能なデバイスが十二指腸を通過する時間が非常に速い結果として）であっても、空腸に入ったとき（例えば、筋肉の収縮を検出した結果として）を決定することが可能になり得る。
６５５１０で、摂取可能なデバイスは、胃の中にいる間、（例えば、本明細書の他の場所で説明されているように、感知サブユニットの照明器および検出器の使用を介して）緑および青の反射率レベルの測定値を収集する。例えば、摂取可能なデバイスは、胃の中にいる間、緑および青の反射率レベルの測定値を周期的に収集するように構成され得る。例えば、摂取可能なデバイスは、５秒～１５秒ごとに（例えば、本明細書の他の場所で説明されるような照明器を介して）緑色照明および青色照明を送信し、結果として生じる反射率を（例えば、本明細書の他の場所で説明されるような検出器を介して）測定するように構成され得る。摂取可能なデバイスが新しい測定値のセットを収集するたびに、測定値は、記憶されたデータセット（例えば、本明細書の他の場所で説明されるように、ＰＣＢのメモリ回路内に記憶される）に追加され得る。次に、摂取可能なデバイスは、このデータセットを使用して、摂取可能なデバイスがまだ胃または十二指腸内にあるかどうかを決定することができる。
いくつかの実施形態では、摂取可能なデバイスは、ほぼ緑色の光スペクトル（４９５～６００ｎｍ）で第１の波長の照明を発生させることに基づいて第１の反射率を検出し、かつほぼ青色の光スペクトル（４００～４９５ｎｍ）で第２の波長の照明を発生させることに基づいて第２の反射率を検出するように構成され得る。いくつかの実施形態では、摂取可能なデバイスは、緑色スペクトルの照明および青色スペクトルの照明が、少なくとも５０ｎｍだけ離れた波長を有することを確実にし得る。これにより、摂取可能なデバイスは、反射率を検出する（例えば、本明細書の他の場所で説明されているような検出器を介して）ときに、２つの波長を十分に区別することができる。５０ｎｍの分離は例示を意図するものであり、限定するものではなく、摂取可能なデバイス内の検出器の精度に応じて、より小さな分離を使用することが可能であることが理解される。
６５５１２で、摂取可能なデバイスは、緑と青の反射率レベルの比率（Ｇ／Ｂ）に基づいて、摂取可能なデバイスが胃から十二指腸への移行を検出したかどうかを（例えば、本明細書の他の場所で説明されているように、ＰＣＢ内の制御回路を使用して）決定する。例えば、摂取可能なデバイスは、（例えば、本明細書の他の場所で説明されるようなＰＣＢのメモリ回路から）、それぞれの時間に測定されるような緑の反射率と青の反射率のそれぞれの比率の履歴データを含むデータセットを取得することができる。一般的に言えば、ヒトの対象の十二指腸は、胃によって反射される緑色光と青色光の比率と比較して、緑色光と青色光の比率が高いことを反映している。これに基づいて、摂取可能なデバイスは、最近の測定の結果を表すデータセットから第１のセットの比率を取り、それらを過去の測定の結果を表すデータセットからの第２のセットの比率と比較するように構成され得る。摂取可能なデバイスが、第１のセットの比率の平均値が第２のセットの比率の平均値よりも実質的に大きい（すなわち、反射した緑色光と反射した青色光の比率が増加している）と決定した場合、摂取可能なデバイスは、摂取可能なデバイスが（胃から）十二指腸に入ったことを決定し得る。摂取可能なデバイスが胃から十二指腸への移行を検出した場合、プロセス６５５００は６５５１４に進み、ここで摂取可能なデバイスは、摂取可能なデバイスが十二指腸に入ったことを示すデータを記憶する。あるいは、摂取可能なデバイスが、摂取可能なデバイスが胃から十二指腸に移行していないと決定した場合、プロセス６５５００は、まだ胃の中にある間に緑および青の反射率レベルのより多くの測定値を収集するために６５５１０に戻る。緑および青の反射率の測定値を使用して胃と十二指腸との間の移行を監視するための例示的な手順が、図６１に関連してより詳細に説明されている。
いくつかの実施形態では、胃から十二指腸への移行を初めて検出するとき、摂取可能なデバイスは、第２のセットのデータ（例えば、胃にいる間に以前に記録されたデータのセット）の平均を取り、これを、胃（例えば、胃）内（例えば、本明細書の他の場所で説明されるように、ＰＣＢ６５１２０（図５７）のメモリ回路内）で検出される青色光に対する緑色光の典型的な比率として記憶するように構成され得る。この記憶された情報は、後で、逆幽門移行の結果として、摂取可能なデバイスが十二指腸から胃に再び入るときを決定するために、摂取可能なデバイスによって使用され得る。
６５５１４で、摂取可能なデバイスは、摂取可能なデバイスが十二指腸に入ったことを示すデータを記憶する。例えば、摂取可能なデバイスは、摂取可能なデバイスが現在十二指腸にあることを示すフラグをローカルメモリ（例えば、本明細書の他の場所で説明されるようなＰＣＢのメモリ回路）内に記憶することができる。いくつかの実施形態では、摂取可能なデバイスはまた、摂取可能なデバイスが十二指腸に入った時間を示すタイムスタンプを記憶することができる。摂取可能なデバイスが十二指腸に到達すると、プロセス６５５００は、６５５２０に進み、ここで摂取可能なデバイスは、筋肉収縮を検出し、空腸への侵入を検出するためにデータを収集するように構成され得る。プロセス６５５００はまた、６５５１４から６５５１６に進み、ここで、摂取可能なデバイスは、十二指腸から胃への再侵入を検出するために、データ追加データを収集するように構成され得る。
６５５１６で、摂取可能なデバイスは、十二指腸にいる間、緑および青の反射率レベルの測定値を（例えば、本明細書の他の場所で説明されるような感知サブユニットを介して）収集する。例えば、摂取可能なデバイスは、胃にいる間に６５５１０で行われる測定と同様に、十二指腸にいる間に緑および青の反射率レベルの測定値を（例えば、本明細書の他の場所で説明されるような感知サブユニットを介して）周期的に収集するように構成され得る。例えば、摂取可能なデバイスは、５秒～１５秒ごとに（例えば、本明細書の他の場所で説明されるような照明器を介して）緑色照明および青色照明を送信し、結果として生じる反射率を（例えば、本明細書の他の場所で説明されるような検出器を介して）測定するように構成され得る。摂取可能なデバイスが新しい測定値のセットを収集するたびに、測定値は、記憶されたデータセット（例えば、ＰＣＢのメモリ回路内に記憶される）に追加され得る。次に、摂取可能なデバイスは、このデータセットを使用して、摂取可能なデバイスがまだ十二指腸内にあるかどうか、または摂取可能なデバイスが胃に戻って移行したかどうかを決定することができる。
６５５１８で、摂取可能なデバイスは、測定された青の反射率レベルに対する測定された緑の反射率レベルの比率に基づいて、十二指腸から胃への移行を決定する。いくつかの実施形態では、摂取可能なデバイスは、測定された緑反射率レベルの比率を、摂取可能なデバイスによって最近収集された測定された青反射レベル（例えば、６５５１６で収集された測定値）と比較し、測定された青の反射率レベルに対する測定された緑の反射率レベルの比率が胃で見られる測定された青の反射率レベルに対する測定された緑の反射率レベルの平均比率と類似しているかどうかを決定し得る。例えば、摂取可能なデバイスは、胃で見られる測定された青の反射率レベルに対する測定された緑の反射率レベルの平均比率を示すデータを（例えば、ＰＣＢのメモリ回路から（図５７））回収し、測定された青の反射率レベルに対する測定された緑の反射率レベルの最近測定された比率が胃の平均レベルと十分に類似している（例えば、胃で見られる測定された青の反射率レベルに対する測定された緑の反射率レベルの平均比率の２０％以内、または他の適切な閾値レベル以内）場合、摂取可能なデバイスが胃に戻って移行したと決定することができる。摂取可能なデバイスが十二指腸から胃への移行を検出した場合、プロセス６５５００は、摂取可能なデバイスが胃に入ったことを示すデータを記憶するために６５５０８に進み、さらなる移行を監視し続ける。あるいは、摂取可能なデバイスが十二指腸から胃への移行を検出しない場合、プロセス６５５００は６５５１６に進み、十二指腸にいる間に緑および青の反射率レベルの追加の測定値を収集し、これを使用して、胃に戻る可能性のある移行を継続的に監視することができる。緑および青の反射率の測定値を使用して胃と十二指腸との間の移行を監視するための例示的な手順が、図６１に関連してより詳細に説明されている。
６５５２０で、摂取可能なデバイスは、十二指腸にいる間、反射率レベルの周期的な測定値を（例えば、感知サブユニットを介して）収集する。いくつかの実施形態では、摂取可能なデバイスは、胃にいる間も同様の周期的な測定値を収集することができる。いくつかの実施形態では、これらの周期的な測定は、摂取可能なデバイスが、空腸への侵入を示し得る筋肉収縮（例えば、図５９に関連して論じられるような蠕動波による筋肉収縮）を検出することを可能にし得る。摂取可能なデバイスは、任意の適している波長の照明を使用して（例えば、照明器を使用して照明を発生させ、検出器を使用して結果として生じる反射率を検出することによって）、または照明の波長の組み合わせを使用して、周期的な測定値を収集するように構成され得る。例えば、いくつかの実施形態では、摂取可能なデバイスは、赤、緑、および青の照明を発生させ、赤、緑、および青の照明を示す別個のデータセットを記憶し、データセットの各々を個別に分析して、検出された筋肉収縮を示す記録されたデータ内の周波数成分を検索するように構成され得る。いくつかの実施形態では、６５５２０で摂取可能なデバイスによって収集された測定値は、対象の蠕動波を検出するのに十分に高速であり得る。例えば、健康なヒトの対象では、蠕動波は、約０．０５Ｈｚ～０．３３Ｈｚの速度で発生する可能性がある。したがって、摂取可能なデバイスは、照明を発生させ、結果として生じる反射率を、少なくとも２．５秒に１回（すなわち、０．２Ｈｚ信号を検出するための潜在的に最小の速度）、好ましくは、より高い速度（例えば、０．５秒より速い秒に１回）で測定し、結果として生じる反射率を示す値をデータセット（例えば、ＰＣＢのメモリ回路内の）に記憶するように構成され得る。追加のデータを収集した後（例えば、１つの新しいデータポイント、または所定の数の新しいデータポイントを収集した後）、プロセス６５５００は、６５５２２に進み、ここで摂取可能なデバイスは、筋肉収縮が検出されたかどうかを決定する。
６５５２２で、摂取可能なデバイスは、摂取可能なデバイスが、反射率レベルの測定値（例えば、感知サブユニットによって収集されるような）に基づいて筋肉収縮を（例えば、ＰＣＢ内の制御回路を介して）検出したかどうかを決定する。例えば、摂取可能なデバイスは、６５５２０で行われた測定の結果として記憶された一定量のデータを取得する（例えば、ＰＣＢ内のメモリ回路から過去１分間のデータを回収する）ことができる。次に、摂取可能なデバイスは、得られたデータを周波数領域に変換し、蠕動波と一致する周波数範囲のピークを検索することができる。例えば、健康なヒト対象において、蠕動波は、約０．０５Ｈｚ～０．３３Ｈｚの速度で発生する可能性があり、摂取可能なデバイスは、閾値を超える０．０５Ｈｚ～０．３３Ｈｚのデータの周波数領域表現のピークを検索するように構成され得る。摂取可能なデバイスが反射率レベルに基づいて（例えば、０．０５Ｈｚ～０．３３Ｈｚのデータの周波数領域表現のピークの検出に基づいて）収縮を検出した場合、プロセス６５５００は、６５５２４に進んで、デバイスが空腸に侵入したことを示すデータを記憶する。あるいは、摂取可能なデバイスが筋肉収縮を検出しない場合、プロセス６５５００は、６５５２０に進んで、十二指腸にいる間の反射率レベルの周期的な測定値を収集する。いくつかの実施形態では、摂取可能なデバイスは、筋肉収縮が検出されたことを示すデータを（例えば、ＰＣＢのメモリ回路内に）記憶することができ、十分な数の筋肉収縮が検出されるまで、プロセス６５５００は、６５５２２から６５５２４に進まない。
６５５２４で、摂取可能なデバイスは、デバイスが空腸に入ったことを示すデータを（例えば、ＰＣＢのメモリ回路内に）記憶する。例えば、６５５２２で筋肉収縮が起こったことを検出することに応答して、摂取可能なデバイスは、摂取可能なデバイスが空腸６５３１４に入り、もはや十二指腸または胃の内部にないことを決定し得る。いくつかの実施形態では、摂取可能なデバイスは、空腸にいる間、筋肉収縮を測定し続けることができ、経時的な筋肉収縮の頻度、数、または強度を示すデータを（例えば、ＰＣＢのメモリ回路内に）記憶することができる。いくつかの実施形態では、摂取可能なデバイスはまた、１つ以上の移行を監視するように構成され得る。このような移行には、空腸から回腸への移行、回腸から盲腸への回腸盲腸移行、盲腸から結腸への移行、または体から出たことの検出（例えば、周囲光の反射率、温度、またはレベルの測定による）が含まれ得る。
いくつかの実施形態では、摂取可能なデバイスはまた、十二指腸への侵入を検出した後で、所定の時間が経過した後に、摂取可能なデバイスが空腸に入ったことを決定し得る。例えば、十二指腸から胃への逆幽門移行を除けば、健康なヒト対象の十二指腸から空腸に到達するための摂取可能なデバイスの典型的な通過時間は、３分未満である。したがって、いくつかの実施形態では、摂取可能なデバイスは、十二指腸内で少なくとも３分間過ごした後、摂取可能なデバイスが空腸に入ったことを自動的に決定するように構成され得る。この決定は、測定された筋肉収縮に基づいて行われる決定（例えば、６５５２２で行われる決定）とは別に行うことができ、いくつかの実施形態では、摂取可能なデバイスは、筋肉収縮の検出に応答して、または十二指腸に入ってから３分が経過した後（例えば、摂取可能なデバイスが十二指腸に入った時間を示す６５５１４でのデータを記憶することによって決定されるような）のいずれかで、摂取可能なデバイスが空腸に入ったと決定することができる。
説明のために、プロセス６５５００の６５５１２～６５５１８は、緑の反射率および青の反射率を測定し、２つの反射率の比を計算し、およびこの情報を使用して、摂取可能なデバイスが十二指腸と胃との間でいつ移行したかを決定する、摂取可能なデバイスを説明する。しかしながら、いくつかの実施形態では、選択された光の波長が胃および十二指腸内で異なる反射特性を有するという条件（例えば、胃組織および十二指腸の組織の異なる反射係数の結果として）で、緑および青以外の他の波長の光を使用することができる。
図６０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、単なる例示であることが理解されよう。図６０を含むフローチャートのステップおよび説明のいずれかは、変更、省略、再配置、および交互の順序で、もしくは並行して実行され得、ステップのうちの２つ以上が組み合わされ得るか、または任意の追加のステップが、本開示の範囲から逸脱することなく追加され得る。例えば、摂取可能なデバイスは、全体的な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することができる。別の実施例として、摂取可能なデバイスは、データの周期的な測定値を収集し、可能な筋肉収縮を検出し（例えば、６５５２０～６５５２２）、同時に緑および青の反射率レベルを収集して、胃および十二指腸への、ならびに胃および十二指腸からの移行を決定する（例えば、６５５１０～６５５１８）ことができる。さらに、図６０のステップおよび説明は、プロセス６５６００および６５９００を含む、本出願で説明される他の任意のシステム、デバイス、または方法と組み合わされ得ること、ならびに本出願で説明される任意の摂取可能なデバイスまたはシステムは、図６０のステップのうちの１つ以上を実行するために使用され得ることに留意されたい。
図６１は、胃から十二指腸へ、および十二指腸から胃への戻る移行を検出するためのプロセスのいくつかの態様を示すフローチャートであり、これは、本開示のいくつかの実施形態によって、胃腸（ＧＩ）管を通過するときの摂取可能なデバイスの場所を決定するときに使用され得る。いくつかの実施形態では、プロセス６５６００は、摂取可能なデバイスが最初に、摂取可能なデバイスが胃に入ったことを検出したときに開始し得、摂取可能なデバイスが、摂取可能なデバイスが胃または十二指腸内にあると決定する限り続けられることになる。いくつかの実施形態では、プロセス６５６００は、摂取可能なデバイスが、摂取可能なデバイスが空腸に入った、またはそうでなければ十二指腸および胃を越えて進行したと決定した場合にのみ終了することができる。図６１に記載されている十二指腸検出プロセス６５６００は、本出願で論じられている任意のデバイスに適用され得、任意の摂取可能なデバイスを使用して、図６１に記載されているプロセスの１つ以上の部分を実行することができる。さらに、図６１の特徴は、本出願で説明される他の任意のシステム、方法、またはプロセスと組み合わせることができる。例えば、図６１のプロセスによって説明されるプロセスの一部は、図６０に関連して説明されるプロセス６５５００に統合され得る。
６５６０２で、摂取可能なデバイスは、時間の経過とともに測定された青の反射率レベルに対する測定された緑の反射率レベルの比率でデータセットを（例えば、ＰＣＢ内のメモリ回路から）回収する。例えば、摂取可能なデバイスは、測定された青の反射率レベルに対する測定された緑の反射率レベルの最近記録された比率を含むデータセット（例えば、プロセス６５５００の６５５１０または６５５１６で記録されたような）を、ＰＣＢから回収することができる。いくつかの実施形態では、回収されたデータセットは、経時的に測定された青の反射率レベルに対する測定された緑の反射率レベルの比率を含み得る。測定された青の反射率レベルに対する測定された緑の反射率レベルの比率のデータセットのプロット例は、図６２および図６３に関連してさらに議論される。
６５６０４で、摂取可能なデバイスは、データセットに、測定された青の反射率レベルに対する測定された緑の反射率レベルの比率の新しい測定値（例えば、感知サブユニットで行われたもの）を含める。例えば、摂取可能なデバイスは、緑および青の照明を送信することによって（例えば、照明器を介して）、緑および青の照明によって受信される反射率の量を検出することによって（例えば、検出器を介して）、ならびに受信した反射率の量を示すデータを記憶する（例えば、ＰＣＢのメモリ回路に）ことによって、新しいデータを時折記録するように構成され得る。摂取可能なデバイスは、５～１５秒ごとに、または任意の他の都合のよい時間間隔で新しいデータを記録するように構成され得る。説明の目的で、摂取可能なデバイスは、測定された青の反射率レベルに対する測定された緑の反射率レベルの比率（例えば、検出された緑の反射率の量が所与の時間に検出された青の反射率の量と同じである場合、緑と青の反射率の比率はその所与の時間で「１．０」であるものとする）を記憶および回収するものとして説明されている。しかしながら、緑の反射率データおよび青の反射率データは、摂取可能なデバイスのメモリ内に別々に記憶され得る（例えば、ＰＣＢのメモリ回路内に２つの別個のデータセットとして記憶され得る）ことが理解される。
６５６０６で、摂取可能なデバイスは、第１のスライディングウィンドウフィルターをデータセットに適用することにより、第１のデータの第１のサブセットを回収する。例えば、摂取可能なデバイスは、スライディングウィンドウフィルタを使用して、データセット内の所定量の最新のデータを取得することができ、これは、６５６０４で測定された青の反射率レベルに対する測定された緑の反射率レベルの比率の任意の新しい値を含み得る。例えば、摂取可能なデバイスは、データセットから１０～４０のデータポイントを選択するように構成され得るか、または摂取可能なデバイスは、１５秒のデータと５分のデータとの間の所定の範囲のデータ値を選択するように構成され得る。いくつかの実施形態では、測定値が記録される頻度、および手近にある特定の用途に応じて、他の範囲のデータを選択することができる。例えば、任意の適している量のデータは、第２のスライディングウィンドウで選択されたデータ（例えば、６５６１４で選択されたデータの第２のサブセット）間の統計的に有意な差を検出するのに十分であるという条件で、スライディングウィンドウで選択され得る。
いくつかの実施形態では、摂取可能なデバイスはまた、データセットから外れ値を除去するように、またはデータセット内の不要なノイズを平滑化するように構成され得る。例えば、摂取可能なデバイスは、データセットにウィンドウフィルタを適用することによって（例えば、含まれるデータの特定の範囲を選択することによって）生の値のセットを最初に取得することによって、データの第１のサブセットまたはデータの任意の他のサブセットを選択することができる。次に、摂取可能なデバイスは、例えば、生の値のセットの平均値またはいくつかの他の適している閾値から３標準偏差を超えるデータポイントを特定することによって、生の値のセット内の外れ値を特定するように構成され得る。次に、摂取可能なデバイスは、生の値のセットから外れ値を除去することによって、データのサブセットを決定することができる。これにより、摂取可能なデバイスは、摂取可能なデバイスが胃または十二指腸内に位置するかどうかを決定するときに、誤った情報を回避することが可能になる。
６５６０８で、摂取可能なデバイスは、最近検出された場所が十二指腸であったかどうかを決定する。いくつかの実施形態では、摂取可能なデバイスは、摂取可能なデバイスが中にあることを検出したＧＩ管の最新の部分を示すデータフラグを（例えば、ＰＣＢ６５１２０（図５７）のメモリ回路内に）記憶することができる。例えば、摂取可能なデバイスが胃への侵入を検出する（例えば、６５６１０でなされた決定の結果として胃６５３０６への侵入を検出する）たびに、摂取可能なデバイスが胃内にあることを示すフラグが（例えば、６５６１２で記憶されるデータの一部として）メモリに記憶される。その後、摂取可能なデバイスが十二指腸への侵入を検出した場合（例えば、６５６２４で行われた決定の結果として十二指腸６５３１０への侵入を検出した場合）、摂取可能なデバイスが十二指腸にあることを示す別の異なるフラグが（例えば、６５６２４で記憶されるデータの一部として）メモリに記憶される。この場合、摂取可能なデバイスは、６５６０８で最近記憶されたフラグを回収し、そのフラグが、摂取可能なデバイスが最近十二指腸内にあったことを示しているかどうかを決定することができる。摂取可能なデバイスがそれが十二指腸に最近あったことを検出した場合、プロセス６５６００は、６５６１０に進み、ここで摂取可能なデバイスは、測定された青の反射率レベルに対する測定された緑の反射率レベルの比率の最近の測定値（例えば、６５６０６で行われた最近の測定を含む測定値）を、胃の中で測定された典型的な比率と比較し、この情報を使用して、十二指腸から胃に戻る逆幽門移行が発生したかどうかを決定する。あるいは、摂取可能なデバイスがそれが十二指腸に最近なかったこと（例えば、それが代わりに胃にあったため）を検出した場合、プロセス６５６００は、６５６１４に進み、ここで摂取可能なデバイスは、測定された青の反射率レベルに対する測定された緑の反射率レベルの比率の最近の測定値（例えば、６５６０６で行われた最近の測定を含む測定値）を、過去の測定値と比較し、この情報を使用して、胃から十二指腸への幽門移行が発生したかどうかを決定する。
プロセス６５６００は、摂取可能なデバイスが最近十二指腸にあると決定したときに６５６０８から６５６１０に進む。６５６１０で、摂取可能なデバイスは、現在のＧ／Ｂ信号が胃で記録された平均Ｇ／Ｂ信号に類似しているかどうかを（例えば、ＰＣＢ内の制御回路を介して）決定する。例えば、摂取可能なデバイスは、胃内で測定された青の反射率レベルに対する測定された緑の反射率レベルの平均比率を示す、（例えば、ＰＣＢ６５１２０（図５７）のメモリ回路内に）以前に記憶されたデータを有するように構成され得る。次に、摂取可能なデバイスは、胃の中で測定された青の反射率レベルに対する測定された緑の反射率レベルの平均比率を示すこの記憶されたデータを回収し、摂取可能なデバイスが十二指腸から胃へ戻ったかどうかを決定するために、そのデータを最近の測定値と比較することができる。例えば、摂取可能なデバイスは、最近のデータの第１のサブセットの平均値（すなわち、測定された青の反射率レベルに対する測定された緑の反射率レベルの最近測定された比率の平均値）が、胃内で測定された青の反射率レベルに対する測定された緑の反射率レベルの平均比率よりも小さいかどうか、または胃内で測定された平均比率に、胃内で測定された比率の標準偏差を掛けた所定の数を加えたものよりも小さいかどうかを決定し得る。例えば、胃内で測定された青の反射率レベルに対する測定された緑の反射率レベルの平均比が「１」であり、標準偏差が「０．２」である場合、摂取可能なデバイスは、データの第１のサブセットの平均値か「１．０＋ｋ＊０．２」未満であるどうかを決定することができ、ここで、「ｋ」は０～５の数値である。いくつかの実施形態では、摂取可能なデバイスは、異なる閾値レベルを使用して、最近のデータの第１のサブセットの平均値が、胃内で測定された青の反射率レベルに対する測定された緑の反射率レベルの平均比率に十分に類似しているかどうかを決定するように構成され得ることが理解される。測定された青の反射率レベルに対する測定された緑の反射率レベルの最近の比率が、胃で見られる測定された緑と青の反射率レベルの平均比率に類似していると決定したことに応答して、プロセス６５６００は、６５６１２に進み、ここで、摂取可能なデバイスは、摂取可能なデバイスが十二指腸から胃に再び入ったことを示すデータを記憶する。あるいは、測定された緑と青の反射率レベルの最近の比率が、胃で見られる測定された緑と青の反射率レベルの平均比率と十分に異なると決定したことに応答して、摂取可能なデバイスは、６５６０４に直接的に進み、継続的に新しいデータを取得し続ける。
６５６１２で、摂取可能なデバイスは、十二指腸から胃への逆幽門移行が検出されたことを示すデータを記憶する。例えば、摂取可能なデバイスは、摂取可能なデバイスが、それ自体がＧＩ管の胃部分内にあることを最近検出したことを示すデータフラグを（例えば、ＰＣＢのメモリ回路内に）記憶することができる。いくつかの実施形態では、摂取可能なデバイスはまた、摂取可能なデバイスが十二指腸から胃への逆幽門移行を検出した時間を示すデータを（例えば、ＰＣＢのメモリ回路内に）記憶することができる。この情報は、６５６０８で摂取可能なデバイスによって使用され得、その結果、プロセス６５６００は、６５６１８から６５６１０に進むのではなく、６５６０８から６５６１４に進み得る。摂取可能なデバイスが十二指腸から胃への逆幽門移行が検出されたことを示すデータを記憶した後、プロセス６５６００は、６５６０４に進み、ここで摂取可能なデバイスは、追加の測定値を収集し続け、胃と十二指腸の間のさらなる移行を監視し続ける。
プロセス６５６００は、摂取可能なデバイスが、それが十二指腸に最近存在していないと決定したとき（例えば、代わりに最近胃にあった結果として）に、６５６０８から６５６１４に進む。６５６１４で、摂取可能なデバイスは、データセットに第２のスライディングウィンドウフィルターを適用することにより、前のデータの第２のサブセットを回収する。例えば、摂取可能なデバイスは、スライディングウィンドウフィルターを使用して、過去の時間範囲から所定量の古いデータを取得することができ、これは、６５６０６で収集されたデータの第１のサブセットを選択するために使用される最近の時間範囲から所定の期間だけ分離され得る。いくつかの実施形態では、任意の適している量のデータが、第１および第２のウィンドウフィルターによって選択され得、第１および第２のウィンドウフィルターは、任意の適切な所定の時間によって分離され得る。例えば、いくつかの実施形態では、第１のウィンドウフィルターおよび第２のウィンドウフィルターは各々、データセットから所定の範囲のデータ値を選択するように構成され得、所定の範囲は、１５秒のデータ～５分のデータである。いくつかの実施形態では、次に、最近の測定値および過去の測定値は、データ値の所定の範囲の１～５倍である所定の期間によって分離され得る。例えば、摂取可能なデバイスは、データの第１のサブセットおよびデータの第２のサブセットを各々選択して、データセットから選択された１分のデータ（すなわち、１分の所定の範囲を有するように選択された）にすることができ、データの第１のサブセットおよびデータの第２のサブセットは、少なくとも２分間隔で記録された測定値（つまり、所定の期間は２分であり、これはウィンドウフィルターを使用してデータのサブセットを選択するために使用される範囲の２倍である）から選択される。別の実施例として、摂取可能なデバイスは、データの第１のサブセットおよびデータの第２のサブセットを各々選択して、データセットから選択された５分のデータ（すなわち、５分の所定の範囲を有するように選択された）にすることができ、データの第１のサブセットおよびデータの第２のサブセットは、少なくとも１０分間隔で記録された測定値（つまり、所定の期間は２分であり、これはウィンドウフィルターを使用してデータのサブセットを選択するために使用される範囲の２倍である）から選択される。
いくつかの実施形態では、摂取可能なデバイスが十二指腸から胃に最近移行した（例えば、６５６１２で摂取可能なデバイス内に記憶された最近のデータをチェックすることによって決定されるように）場合、摂取可能なデバイスは、摂取可能なデバイスが胃の中にあることがわかっている時間フレームから、６５６１４でデータの第２のサブセットを選択し得る。いくつかの実施形態では、摂取可能なデバイスは、データの第２のサブセットの代わりに、胃内の緑の反射率および青の反射率の比率について、以前に記録された平均および標準偏差（例えば、６５６２０でＰＣＢのメモリ回路内に以前に記録された、胃内で記録されたデータに典型的な平均および標準偏差）を交互に選択することができる。この場合、摂取可能なデバイスは、リソースを消費して第２のサブセットの平均および標準偏差を計算するのではなく、６５６１６で決定を行うときに、以前に記録された平均および以前に記録された標準偏差を単に使用し得る。
６５６１６で、摂取可能なデバイスは、第２のサブセットの平均と第１のサブセットの平均との差が、第１のサブセットの標準偏差の所定の倍数よりも大きいかどうかを決定する。例えば、摂取可能なデバイスは、最近のデータの第１のサブセットの平均と過去のデータの第２のサブセットの平均との差を計算し、この差が過去のデータの第２のサブセットの標準偏差の３倍よりも大きいかどうかを決定し得る。いくつかの実施形態では、標準偏差の１～５倍の任意の値など、標準偏差の３倍以外の任意の便利な閾値レベルを使用することができることが理解される。また、いくつかの実施形態では、摂取可能なデバイスは、代わりに、第１のサブセットの代わりに第２のサブセットの標準偏差に基づいて閾値レベルを設定することができる。第１のサブセットの平均と第２のサブセットの平均との差が第２のサブセットの標準偏差の所定の倍数よりも大きいと決定することに応答して、プロセス６５６００は、６５６１８に進む。それ以外の場合、プロセス６５６００は、６５６０４に戻り、ここで摂取可能なデバイス６５６０４は、胃と十二指腸との間の移行の監視に使用される新しいデータを収集し続ける。
６５６１８で、摂取可能なデバイスは、６５６１６で行われた決定が、最近のデータの第１のサブセットの平均と過去のデータの第２のサブセットの平均との差が第２のサブセットの標準偏差よりも大きくなるように計算されたことが初めてであるかどうかを（例えば、ＰＣＢ内の制御回路を介して）決定する。摂取可能なデバイスが、第１のサブセットの平均と第２のサブセットの平均との差が第２のサブセットの標準偏差よりも大きいと計算されることが初めてであると決定した場合、プロセス６５６００は６５６２０に進んで、過去のデータの第２のサブセットの平均を胃内の平均Ｇ／Ｂ信号として記憶する。あるいは、摂取可能なデバイスが、６５６１６で行われた直前の決定が、最近のデータの第１のサブセットの平均と過去のデータの第２のサブセットの平均との差が第２のサブセットの標準偏差よりも大きいと計算されることが初めてではないと決定した場合、プロセス６５６００は、６５６２２に直接的に進む。
６５６２０で、摂取可能なデバイスは、第２のサブセットの平均を胃内の平均Ｇ／Ｂ信号として記憶する。例えば、摂取可能なデバイスは、胃内で測定された青の反射率レベルに対する測定された緑の反射率レベルの平均比率として、過去のデータの第２のサブセットの平均を記憶する（例えば、ＰＣＢ６５１２０のメモリ回路内に記憶する）ように構成され得る。いくつかの実施形態では、摂取可能なデバイスはまた、胃内で検出された測定された青の反射率レベルに対する測定された緑の反射率レベルの比率の典型的な標準偏差として、過去のデータの第２のサブセットの標準偏差を記憶し得る。この記憶された情報は、摂取可能なデバイスが十二指腸から胃に戻る逆幽門移行を検出することを可能にし得る将来のデータと比較するために、後で（例えば、６５６１０で）摂取可能なデバイスによって使用され得、一般的に、胃から収集された他の実験データの代わりに（例えば、６５６１６でのデータの第２のサブセットの代わりに）使用され得る。胃内の平均Ｇ／Ｂ信号として第２のサブセットの平均を記憶した後、プロセス６５６００は６５６２２に進む。
６５６２２で、摂取可能なデバイスは、最近のデータの第１のサブセットの平均と過去のデータの第２のサブセットの平均との差が、所定の閾値「Ｍ」よりも大きいかどうかを決定する。いくつかの実施形態では、所定の閾値「Ｍ」は、第１のサブセットの平均が第２のサブセットの平均よりも実質的に大きいことを確実にするのに十分に大きく、摂取可能なデバイスが十二指腸への実際の移行を確実に検出することができるようにし得る。これは、過去のデータの第２のサブセットの標準偏差が異常に小さいために６５６１６で行われた決定が潜在的に信頼できない場合に特に有利であり得る。例えば、所定の閾値「Ｍ」の典型的な値は、およそ０．１～０．５であり得る。摂取可能なデバイスが、最近のデータの第１のサブセットの平均と過去のデータの第２のサブセットとの差が所定の閾値よりも大きいと決定した場合、プロセス６５６００は、６５６２４に進んで、胃から十二指腸への幽門転移が検出されたことを示すデータを記憶する。あるいは、摂取可能なデバイスが、第１のサブセットと第２のサブセットの平均の比率が所定の閾値「Ｍ」以下であると決定した場合（すなわち、十二指腸への移行が起こらなかったと決定した場合）、プロセス６５６００は６５６０４に直接的に進み、ここで摂取可能なデバイスは、新しい測定を行い、胃と十二指腸との間の可能な移行を監視し続ける。
いくつかの実施形態では、最近のデータの第１のサブセットの平均と過去のデータの第２のサブセットの平均との差を使用する代わりに、摂取可能なデバイスは、過去のデータの第２のサブセットの平均に対する最近のデータの第１のサブセットの平均の比率が所定の閾値「Ｍ」よりも大きいかどうかを決定する。いくつかの実施形態では、所定の閾値「Ｍ」は、第１のサブセットの平均が第２のサブセットの平均よりも実質的に大きいことを確実にするのに十分に大きく、摂取可能なデバイスが十二指腸への実際の移行を確実に検出することができるようにし得る。これは、過去のデータの第２のサブセットの標準偏差が異常に小さいために６５６１６で行われた決定が潜在的に信頼できない場合に特に有利であり得る。例えば、所定の閾値「Ｍ」の典型的な値は、およそ１．２～２．０であり得る。データの第１のサブセットおよびデータの第２のサブセットが両方とも互いに統計的に区別され、かつまた全体的な平均値に関して互いに実質的に異なるかどうかを決定するために、任意の便利なタイプの閾値または計算を使用することができることが理解される。
６５６２４で、摂取可能なデバイスは、胃から十二指腸への幽門移行が検出されたことを示すデータを記憶する。例えば、摂取可能なデバイスは、摂取可能なデバイスが、それ自体がＧＩ管の十二指腸部分内にあることを最近検出したことを示すデータフラグを（例えば、ＰＣＢのメモリ回路内に）記憶することができる。いくつかの実施形態では、摂取可能なデバイスはまた、摂取可能なデバイスが胃から十二指腸への幽門移行を検出した時間を示すデータを（例えば、ＰＣＢのメモリ回路内に）記憶することができる。この情報は、６５６０８で摂取可能なデバイスによって使用され得、その結果、プロセス６５６００は、６５６１８から６５６１４に進むのではなく、６５６０８から６５６１０に進み得る。摂取可能なデバイスが胃から十二指腸への幽門移行が検出されたことを示すデータを記憶した後、プロセス６５６００は、６５６０４に進み、ここで摂取可能なデバイスは、追加の測定値を収集し続け、胃と十二指腸の間のさらなる移行を監視し続ける。
図６１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、単なる例示であることが理解されよう。図６１を含むフローチャートのステップおよび説明のいずれかは、変更、省略、再配置、および交互の順序で、もしくは並行して実行され得、ステップのうちの２つ以上が組み合わされ得るか、または任意の追加のステップが、本開示の範囲から逸脱することなく追加され得る。例えば、摂取可能なデバイスは、全体的な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することができる。さらに、図６１のステップおよび説明は、本出願で説明される他の任意のシステム、デバイス、または方法と組み合わされ得ること、ならびに本出願で説明される任意の摂取可能なデバイスまたはシステムは、図６１のステップのうちの１つ以上を実行するために使用され得ることに留意されたい。例えば、プロセス６５６００の一部は、プロセス６５５００の６５５０８～６５５１６に組み込まれ得、摂取可能なデバイスの場所を決定するためのより一般的なプロセスの一部であり得る。別の実施例として、検出された青および緑色の光の比率（例えば、測定され、６５６０４でデータセットに追加されたもののような）は、胃または十二指腸の外側でも継続する可能性があり、同様の情報は、ＧＩ管を通過する間、摂取可能なデバイスによって記録され得る。ＧＩ管全体で収集され得る測定された緑および青の反射率レベルの比率のデータセットの例示的なプロットは、以下の図６２および図６２に関連してさらに説明される。
図６２は、摂取可能なデバイスの例示的な動作中に収集されたデータを示すプロットであり、これは、本開示のいくつかの実施形態によって、胃腸（ＧＩ）管を通過するときの摂取可能なデバイスの場所を決定するときに使用され得る。
図６２は、例示の目的で摂取可能なデバイスに関連して説明され得るが、これは限定を意図するものではなく、プロット６５７００およびデータセット６５７０２は、本出願で論じられる任意のデバイスによって収集されるデータの典型であり得る。プロット６５７００は、経時的に測定された青の反射率レベルに対する測定された緑の反射率レベルの比率を示している。例えば、摂取可能なデバイスは、所与の時間に（例えば、照明器を介して）緑および青の照明を送信し、結果として生じる緑および青の反射率を（例えば、検出器を介して）測定し、結果として生じる反射率の比率を計算し、ならびに反射率が収集された時間を示すタイムスタンプとともに比率をデータセットに記憶することによって、データセット６５７０２の各点の値を計算し得る。
摂取可能なデバイスが動作を開始した直後の６５７０４で、摂取可能なデバイスは、摂取可能なデバイスが少なくとも胃に到達したことを（例えば、プロセス６５５００において６５５０６に関して論じられた決定と同様の決定を行った結果として）決定する。摂取可能なデバイスは、緑と青の反射率レベルの追加の測定値を収集し続け、６５７０６で、摂取可能なデバイスは、胃から十二指腸への幽門移行が発生したことを（例えば、プロセス６５６００の６５６１６～６５６２４に関連して議論された決定と同様の決定を行った結果として）決定する。特に、６５７０６付近のデータセット６５７０２の値は急激に上昇しており、これは、十二指腸に典型的な測定された青の反射率レベルに対する測定された緑の反射率レベルの比率が高いことを示している。
データセット６５７０２の残りの部分は、ＧＩ管の残りの部分全体で測定された青の反射率レベルに対する測定された緑の反射率レベルの比率を示している。６５７０８で、摂取可能なデバイスは、空腸に到達し（例えば、図６４に関連して論じられるように、筋肉収縮の測定によって決定されるように）、６５７１０までに、摂取可能なデバイスは、盲腸に到達する。いくつかの実施形態では、データセット６５７０２の全体的な特徴および外観は、盲腸に対して小腸（すなわち、十二指腸、空腸、および回腸）内で変化することが理解される。空腸および回腸内では、典型的には、測定された青の反射率レベルに対する測定された緑の反射率レベルの比率に大きなばらつきがあり、結果として、標準偏差が高く、比較的ノイズの多いデータが生成され得る。比較すると、盲腸内では、摂取可能なデバイスは、測定された青の反射率レベルに対する測定された緑の反射率レベルの比較的安定した比率を測定することができる。いくつかの実施形態では、摂取可能なデバイスは、これらの違いに基づいて小腸から盲腸への移行を決定するように構成され得る。例えば、摂取可能なデバイスは、最近のデータウィンドウを過去のデータウィンドウと比較し、最近のデータウィンドウの比率の標準偏差が過去のデータウィンドウの比率の標準偏差よりも実質的に小さいと決定したことに応答して盲腸への移行を検出することができる。
図６３は、摂取可能なデバイスの例示的な動作中に収集されたデータを示す別のプロットであり、これは、本開示のいくつかの実施形態によって、胃腸（ＧＩ）管を通過するときの摂取可能なデバイスの場所を決定するときに使用され得る。図６２と同様に、図６３は、例示の目的で、摂取可能なデバイスに関連して説明され得る。しかしながら、これは限定を意図するものではなく、プロット６５８００およびデータセット６５８０２は、本出願で論じられる任意のデバイスによって収集されるデータの典型であり得る。
摂取可能なデバイスが動作を開始した直後の６５８０４で、摂取可能なデバイスは、摂取可能なデバイスが少なくとも胃に到達したことを（例えば、プロセス６５５００において６５５０６に関して論じられた決定と同様の決定を行った結果として）決定する。摂取可能なデバイスは、緑と青の反射率レベルの追加の測定値を収集し続け（例えば、感知サブユニットを介して）、６５８０６で、摂取可能なデバイスは、胃から十二指腸への幽門移行が発生したことを（例えば、プロセス６５６００の６５６１６～６５６２４に関連して議論された決定と同様の決定を行った結果として）決定する。特に、６５８０６付近のデータセット６５８０２の値は急激に上昇しており、これは、十二指腸に典型的な測定された青の反射率レベルに対する測定された緑の反射率レベルの比率が高く、その後すぐに低下することを示している。データセット６５８０２の値が減少した結果、摂取可能なデバイスは、６５８０８で十二指腸から胃に戻る逆幽門移行が発生したことを（例えば、プロセス６５６００の６５６１０～６５６１２に関連して議論された決定と同様の決定を行った結果として）決定する。６５８１０で、データセット６５８０２の値が再び増加した結果、摂取可能なデバイスは、胃から十二指腸への別の幽門移行が発生したことを決定し、その後すぐに、摂取可能なデバイスは、空腸、回腸、および盲腸に向かって進む。
データセット６５８０２の残りの部分は、ＧＩ管の残りの部分全体で測定された青の反射率レベルに対する測定された緑の反射率レベルの比率を示している。特に、６５８１２で、摂取可能なデバイスは、回腸と盲腸の間の移行点に到達する。図６２に関連して上記で論じたように、盲腸への移行は、経時的に測定された緑の反射率と測定された青の反射率の比率の標準偏差の減少によって特徴付けられ、摂取可能なデバイスは、最近の一連の測定値の標準偏差が、空腸または回腸から取得した過去の測定値の標準偏差よりも実質的に小さくなっていることの決定に基づいて、盲腸への移行を検出するように構成され得る。
図６４は、十二指腸から空腸への移行を検出するための例示的なステップのフローチャートであり、これは、本開示のいくつかの実施形態によって、胃腸（ＧＩ）管を通過するときの摂取可能なデバイスの場所を決定するときに使用され得る。図６４は、例示の目的で摂取可能なデバイスに関連して説明され得るが、これは限定することを意図するものではなく、図６４に説明されるプロセス６５９００の一部または全体は、本出願で論じられる任意のデバイスに適用され得、これらの摂取可能なデバイスのいずれかを使用して、図６４に記載されたプロセスの１つ以上の部分を実行することができる。さらに、図６４の特徴は、本出願で説明される他の任意のシステム、方法、またはプロセスと組み合わせることができる。例えば、図６４のプロセスによって説明されるプロセスの一部は、ローカリゼーションプロセス６５５００に（例えば、６５５２０～６５５２４の一部として）統合され得る。いくつかの実施形態では、摂取可能なデバイスは、十二指腸にいる間、または十二指腸への侵入を検出することに応答して、プロセス６５９００を実行することができる。他の実施形態では、摂取可能なデバイスは、胃の中にある間、またはＧＩ管への侵入を検出することに応答して、プロセス６５９００を実行することができる。プロセス６５９００は、本開示に記載されるいくつかの他のプロセス（例えば、プロセス６５６００）と並行して実行され得、これは、摂取可能なデバイスが、必ずしもＧＩ管の前の部分への侵入を検出することなく、ＧＩ管の様々な部分への侵入を検出することを可能にし得ることがまた理解される。
説明の目的で、図６４は、単一の感知サブユニット（例えば、感知サブユニット６５１２６）によって単一の波長で生成された単一の反射率レベルのセットに基づいて発生および決定を行う摂取可能なデバイスに関して説明され得る。しかしながら、摂取可能なデバイスは、摂取可能なデバイスの周囲に位置付けられた複数の異なる感知サブユニット（例えば、摂取可能なデバイスのウィンドウ６５１１４の後ろの異なる場所に位置付けられた複数の感知サブユニット）から複数の波長の照明を発生させ得、結果として得られる反射率の各々は、個別のデータセットとして記憶され得ることが理解される。さらに、これらの反射率レベルのセットの各々は、プロセス６５９００の複数のバージョンを実行することによって筋肉収縮を検出するために使用され得、プロセス６５９００の各々の１つは、異なる波長の測定または異なる感知サブユニットによって行われた測定から得られたデータセットに対応する異なる反射率のセットのデータを処理する。
６５９０２で、摂取可能なデバイスは、反射率レベルのセットを回収する。例えば、摂取可能なデバイスは、以前に記録された反射率レベルのデータセットをメモリから（例えば、ＰＣＢのメモリ回路から）回収することができる。反射率レベルの各々は、摂取可能なデバイスによって（例えば、照明器を介して）発生した照明から摂取可能なデバイスによって（例えば、検出器を介して）以前に検出された反射率に対応し得、所与の反射率で検出された光の量を示す値を表し得る。しかしながら、赤外線、可視、または紫外線スペクトルの光など、任意の適している周波数の光を使用することができることが理解される。いくつかの実施形態では、反射率レベルは、周期的な間隔で摂取可能なデバイスによって以前に検出された反射率に対応し得る。
６５９０４で、摂取可能なデバイスは、データセットに、反射率レベルの新しい測定値を含める。例えば、摂取可能なデバイスは、一定の間隔で、または蠕動波を検出するのに十分な速度で、新しい反射率を検出する（例えば、照明を送信し、結果として生じる反射率を感知サブユニットを使用して検出する）ように構成され得る。例えば、摂取可能なデバイスは、照明を発生させ、結果として生じる反射率を、３秒（すなわち、０．１７Ｈｚの信号を検出するための潜在的に最小の速度）、好ましくはより高い速度（例えば、０．１秒またはそれ以上の速度）ごとに１回で測定するように構成され得る。測定間の周期的間隔は、対象の種、および測定される蠕動波の予想される周波数に基づいて、必要に応じて適合させ得ることが理解される。摂取可能なデバイスが、６５９０４で新しい反射率レベル測定を行うたびに、新しいデータが、データセット（例えば、ＰＣＢのメモリ回路内に記憶されたデータセット）に含まれる。
６５９０６で、摂取可能なデバイスは、データセットにスライディングウィンドウフィルターを適用することにより、最近のデータの第１のサブセットを取得する。例えば、摂取可能なデバイスは、データセットから１分に相当するデータを回収する場合がある。データセットに毎秒測定される反射率の値が含まれている場合、これは、約６０データポイント相当のデータになる。ウィンドウのサイズが蠕動波を検出するのに十分に大きい（例えば、健康なヒト対象の場合、およそ０．０５Ｈｚ～０．３３Ｈｚの変動）限り、任意の適しているタイプのウィンドウサイズを使用することができる。いくつかの実施形態では、摂取可能なデバイスはまた、例えば、スライディングウィンドウフィルタの使用を通じて得られたデータの第１のサブセットから外れ値を除去することによって、データをクリーンアップすることができる。
６５９０８で、摂取可能なデバイスは、最近のデータの第１のサブセットを補間することによって、最近のデータの第２のサブセットを取得する。例えば、摂取可能なデバイスは、十分な数のデータポイント（例えば、０．５秒以上ごとに間隔を置いたデータポイント）を有するデータの第２のサブセットを発生させるために、データの第１のサブセットを補間することができる。いくつかの実施形態では、これにより、摂取可能なデバイスは、６５９０６でウィンドウフィルターを適用することの一部として除去された可能性のあるいくつかの外れ値データポイントを置き換えることも可能になり得る。
６５９１０で、摂取可能なデバイスは、データの第２のサブセットから正規化された周波数スペクトルを計算する。例えば、摂取可能なデバイスは、データの第２のサブセットを時間領域表現から周波数領域表現に変換するために、高速フーリエ変換を実行するように構成され得る。使用されるアプリケーション、およびデータのサブセットの性質に応じて、任意の数の適している手順（例えば、フーリエ変換手順）を使用して、データの第２のサブセットの周波数スペクトルを決定することができることが理解される。例えば、データの第２のサブセットのサンプリング周波数およびサイズは事前にわかっている場合があり、摂取可能なデバイスは、正規化された離散フーリエ変換（ＤＦＴ）行列の事前に記憶された値、またはメモリ（例えば、ＰＣＢのメモリ回路）内の対象の０．０５Ｈｚ～０．３３Ｈｚの周波数成分に対応するＤＦＴ行列の行を有するように構成され得る。この場合、摂取可能なデバイスは、ＤＦＴ行列とデータセットとの間の行列乗算を使用して、適切な周波数スペクトルを発生させ得る。摂取可能なデバイスによって取得され得る例示的なデータセットおよび対応する周波数スペクトルは、図６５に関連してより詳細に議論される。
６５９１２で、摂取可能なデバイスは、００．０５Ｈｚ～０．３３Ｈｚの正規化された周波数スペクトルの少なくとも一部分が、０．５Ｈｚの閾値を超えているかどうかを決定する。健康なヒト対象の蠕動波は、０．０５Ｈｚ～０．３３Ｈｚの速度で発生し、蠕動波を経験する摂取可能なデバイス（例えば、空腸の壁の収縮を検出する摂取可能なデバイス）は、同様の０．０５Ｈｚ～０．３３Ｈｚの周波数に従う検出された反射率レベルの振幅の正弦波変動を検出する場合がある。摂取可能なデバイスが、０．０５Ｈｚ～０．３３Ｈｚの正規化された周波数スペクトルの一部分が０．５Ｈｚの閾値を超えていると決定した場合、この測定値は、健康なヒト対象の蠕動波と一致している可能性があり、プロセス６５９００は６５９１４に進み、ここで摂取可能なデバイスは、筋肉収縮が検出されたことを示すデータを記憶する。あるいは、摂取可能なデバイスが、０．０５Ｈｚ～０．３３Ｈｚの正規化された周波数スペクトルのどの部分も閾値０．５を超えていないと決定した場合、プロセス６５９００は６５９０４に直接的に進んで、新しい測定を行い、新しい筋肉収縮を監視し続ける。０．５以外の閾値が使用され得ること、および正確な閾値が、サンプリング周波数および摂取可能なデバイスによって使用される周波数スペクトルのタイプに依存し得ることが理解される。
６５９１４で、摂取可能なデバイスは、筋肉収縮が検出されたことを示すデータを記憶する。例えば、摂取可能なデバイスは、筋肉収縮が検出されたことを示し、かつ筋肉収縮が検出された時間を示すデータをメモリ（例えば、ＰＣＢのメモリ回路）に記憶することができる。いくつかの実施形態では、摂取可能なデバイスはまた、検出された筋肉収縮の総数、または所与の時間フレームで検出された筋肉収縮の数を監視することができる。いくつかの実施形態では、特定の数の筋肉収縮を検出することは、健康なヒト対象の空腸内にある摂取可能なデバイスと一致し得る。筋肉収縮を検出した後、プロセス６５９００は、６５９１６に進む。
６５９１６で、摂取可能なデバイスは、筋肉収縮の総数が所定の閾値数を超えているかどうかを決定する。例えば、摂取可能なデバイスは、メモリから（例えば、ＰＣＢのメモリ回路から）検出された筋肉収縮の総数を回収し、その総数を閾値と比較することができる。いくつかの実施形態では、閾値は、１つ、または１よりも大きい任意の数であり得る。閾値が大きいほど、摂取可能なデバイスが空腸に入ったことを示すデータを記憶する前に、より多くの筋肉収縮を検出する必要がある。実際には、閾値を３以上に設定すると、摂取可能なデバイスが誤検出を（例えば、ＧＩ管器官の自然な動きによって、または対象の動きによって）検出できなくなる可能性がある。収縮の総数が所定の閾値数を超える場合、プロセス６５９００は６５９１８に進んで、十二指腸から空腸への移行の検出を示すデータを記憶する。あるいは、収縮の総数が所定の閾値数を超えていない場合、プロセス６５９００は６５９０４に進んで、データセットに反射率レベルの新しい測定値を含める。経時的に検出された筋肉収縮の例示的なプロットは、図６６に関連してより詳細に説明されている。
６５９１８で、摂取可能なデバイスは、十二指腸から空腸への移行の検出を示すデータを記憶する。例えば、摂取可能なデバイスは、空腸に到達したことを示すデータをメモリに（例えば、ＰＣＢのメモリ回路から）記憶することができる。いくつかの実施形態では、摂取可能なデバイスが、胃にいる間にプロセス６５９００の全部または一部を実行するように構成される場合、摂取可能なデバイスは、６５９１８で胃から空腸への直接的な移行の検出を示すデータを（例えば、プロセス６５６００を使用して幽門移行を検出するには、十二指腸を通過する移行が速すぎる結果として）記憶することができる。
いくつかの実施形態では、摂取可能なデバイスは、摂取可能なデバイスの場所の変化を特定することに応答して、摂取可能なデバイスのハウジングの外部の環境から流体サンプルを取得するように構成され得る。例えば、摂取可能なデバイスは、摂取可能なデバイスが空腸内に位置するとの決定に応じて、（例えば、任意選択的な開口部６５１１６および任意選択的な回転アセンブリ６５１１８の使用によって）摂取可能なデバイスのハウジングの外部の環境から流体サンプルを取得するように構成され得る。いくつかの実施形態では、摂取可能なデバイスはまた、小腸細菌異常増殖（ＳＩＢＯ）などの、回収された流体サンプルに基づいて特定の病状を検出するための適切な診断を備えていてもよい。
いくつかの実施形態では、摂取可能なデバイスは、摂取可能なデバイスの場所の変化を特定することに応答して、摂取可能なデバイス内に事前に記憶された分配可能な物質を摂取可能なデバイスからＧＩ管に送達するように構成され得る。例えば、摂取可能なデバイスは、摂取可能なデバイス内（例えば、任意選択的な貯蔵サブユニットＧＩ上の貯蔵チャンバまたは空洞内）に事前に記憶された分配可能な物質を有し得、摂取可能なデバイスは、摂取可能なデバイスが、摂取可能なデバイスが空腸内にあることを検出した場合に、（例えば、任意選択的な開口部および任意選択的な回転アセンブリの使用によって）物質を胃腸管に分配するように構成され得る。いくつかの実施形態では、これは、摂取可能なデバイスが、ＧＩ管内の標的場所に物質（例えば、治療薬および薬剤）を送達することを可能にし得る。
いくつかの実施形態では、摂取可能なデバイスは、検出された筋肉収縮の総数に基づいてアクションを実行するように構成され得る。例えば、摂取可能なデバイスは、筋肉収縮の総数を示すデータを（例えば、ＰＣＢのメモリ回路から）回収し、それを健康な個人の予想される筋肉収縮の数と比較するように構成され得る。それに応じて、摂取可能なデバイスは、（例えば、任意選択的な開口部および任意選択的な回転アセンブリの使用を通じて）ＧＩ管に物質を分配し得るか、または（例えば、任意選択的な開口部および任意選択的な回転アセンブリの使用によって）摂取可能なデバイスのハウジングの外部の環境から流体サンプルを取得し得る。例えば、摂取可能なデバイスは、検出された筋肉収縮の数が異常であり、予想される数とは大きく異なるとの決定に応答してサンプルを取得するように構成され得る。別の実施例として、摂取可能なデバイスは、検出された筋肉収縮が健康な個人の機能しているＧＩ管と一致しているとの決定に応答して、物質（薬剤など）をＧＩ管に送達するように構成され得る。
本開示のフローチャートのステップおよび説明は、単なる例示であることが理解されよう。フローチャートのステップおよび説明のいずれかは、変更、省略、再配置、および／もしくは交互の順序で、もしくは並行して実行され得、ステップのうちの２つ以上が組み合わされ得るか、または任意の追加のステップが、本開示の範囲から逸脱することなく追加され得る。例えば、摂取可能なデバイスは、全体的な計算時間を短縮するために、複数のデータセット（例えば、各々が異なる波長の反射率または反射率を検出するために使用される異なる感知サブユニットに対応する複数のデータセット）の平均および標準偏差を計算することができる。さらに、図６４のステップおよび説明は、本出願で説明される他の任意のシステム、デバイス、または方法と組み合わされ得ること、ならびに本出願で説明される任意の摂取可能なデバイスまたはシステムは、図６４のステップのうちの１つ以上を実行するために使用され得ることに留意されたい。
図６５は、本開示のいくつかの実施形態による、十二指腸から空腸への移行を検出するときに使用され得る、摂取可能なデバイスの例示的な動作中に収集されたデータを示すプロットである。図６５１０００は、摂取可能なデバイスによって測定された反射率レベルのデータセット（例えば、６５９０８に関連して論じられたデータの第２のサブセット）の時間領域プロット６５１００２を示している。いくつかの実施形態では、摂取可能なデバイスは、約０．５秒ごとに半規則的な間隔でデータポイントを収集するように構成され得る。比較すると、図６５１０５０は、摂取可能なデバイスによって測定された反射率レベルの同じデータセットの周波数領域プロット６５１００４（例えば、摂取可能なデバイスが６５９１０で周波数スペクトルを計算した結果として）を示している。いくつかの実施形態では、摂取可能なデバイスは、任意の便利な手段を介して周波数スペクトルを計算するように構成され得る。
図６５１０５０では、０．０５Ｈｚ～０．３３Ｈｚの周波数６５１００６の範囲は、筋肉収縮を検出するために摂取可能なデバイスが検索する周波数の範囲であり得る。図６５１０５０に示すように、周波数領域プロット６５１００４には０．１４Ｈｚ付近に強いピークがあり、これは健康なヒト個人の蠕動運動の周波数と一致している。この場合、周波数領域プロット６５１００４を分析する摂取可能なデバイスは、データが検出された筋肉収縮と一致することを決定する（例えば、プロセス６５９００の６５９１２と同様のプロセスを使用して）ように構成され得、筋肉収縮が検出されたことを示すデータを記憶し（例えば、ＰＣＢのメモリ回路において）得る。筋肉収縮は１１８分で終了するデータの１分のウィンドウから検出されたため、摂取可能なデバイスはまた、筋肉収縮が１１８分のマーク（つまり、摂取可能なデバイスが電源を入れ、１１８分前に対象が摂取したことを示し得る）で検出されたことを示すデータを記憶する場合がある。
図６６は、本開示のいくつかの実施形態によれば、摂取可能なデバイスが胃腸（ＧＩ）管を通過するときに摂取可能なデバイスの場所を決定するときに使用され得る、経時的に摂取可能なデバイスによって検出される筋肉収縮を示すプロットである。いくつかの実施形態では、摂取可能なデバイスは、筋肉収縮を検出し、各筋肉収縮がいつ検出されたかを示すデータを記憶する（例えば、プロセス６５９００の６５９１４の一部として）ように構成され得る。プロット６５１１００は、経時的に検出された筋肉収縮６５１１０６を示しており、各筋肉収縮は、ｙ軸上で「０」から「１」に達する垂直線によって表されている。
６５１１０２で、約１０分のマークで、摂取可能なデバイスは、最初に（例えば、プロセス６５６００を実行する摂取可能なデバイスによって決定されるように）十二指腸に入る。その後まもなく、６５１１０８で、摂取可能なデバイスは、空腸で形成される強い蠕動波を示している可能性がある、いくつかの筋肉収縮６５１１０６をすばやく連続して検出し始める。その後、６５１１１０あたりで、摂取可能なデバイスは、断続的な筋肉収縮を検出し続け、これは、回腸内の摂取可能なデバイスと一致している可能性がある。最後に、６５１１０４で、摂取可能なデバイスは、小腸から盲腸に移行する。特に、摂取可能なデバイスは、小腸の回腸部分と比較して、小腸の空腸部分でより頻繁な筋肉収縮を検出し、摂取可能なデバイスは、小腸を出た後の筋肉収縮を測定しない。いくつかの実施形態では、摂取可能なデバイスは、この情報をローカリゼーションプロセスに組み込むことができる。例えば、摂取可能なデバイスは、検出された筋肉収縮の周波数（例えば、所与の１０分間のウィンドウで測定された筋肉収縮の数）が閾値数を下回ったとの決定に応答して、空腸から回腸への移行を検出するように構成され得る。別の実施例として、摂取可能なデバイスは、閾値期間中に筋肉収縮が検出されなかったとの決定に応答して、回腸から盲腸への移行を検出するように構成され得る。これらの実施例は、例示を意図するものであり、限定するものではなく、筋肉収縮の測定は、本開示で論じられる他のプロセス、システム、または方法のうちのいずれかと組み合わされ得ることが理解される。
図６６は、空腸から回腸へのデバイスの移行を決定するための特定の実施形態のフローチャート６５１２００である。一般に、空腸は回腸よりも赤く、血管が多いことに留意されたい。さらに、一般的に、回腸と比較して、空腸は、より多くの腸間膜脂肪を伴うより厚い腸壁を有する。空腸と回腸との間のこれらの違いは、回腸と比較した空腸の光学応答の違いをもたらすと予想される。任意選択で、１つ以上の光信号を使用して、光学応答の違いを調査することができる。例えば、プロセスは、反射された赤色光、青色光、緑色光、赤色光と緑色光の比率、赤色光と青色光の比率、および／または緑色光と青色光の比率における光学応答の変化を監視することを含むことができる。いくつかの実施形態では、反射された赤色光が、プロセスで検出される。
フローチャート６５１２００は、単一のスライディングウィンドウプロセスを表している。ステップ６５１２１０において、空腸基準信号は、光反射に基づいて決定される。典型的には、この信号は、デバイスが空腸に入ると決定されてからの一定期間にわたる平均信号（例えば、反射された赤色光）としてのものである。期間は、例えば、５分～４０分（例えば、１０分～３０分、１５分～２５分）であり得る。ステップ６５１２２０において、ステップ６５１２１０で使用された期間の直後の検出された信号（例えば、反射された赤色光）は、ステップ６５１２１０で決定された基準信号に対して正規化される。ステップ６５１２３０において、信号（例えば、反射された赤色光）が検出される。ステップ６５１２４０において、単一のスライディングウィンドウに基づいて検出された平均信号が、信号閾値と比較される。ステップ６５１２４０の信号閾値は、一般に、ステップ６５１２１０で決定された空腸基準信号の基準信号の一部である。例えば、信号閾値は、空腸基準信号の６０％～９０％（例えば、７０％～８０％）であり得る。平均信号が信号閾値を超える場合、プロセスは、ステップ６５１２５０で、デバイスが回腸に入ったと決定する。平均信号が信号閾値を超えない場合、プロセスは、ステップ６５１２３０に戻る。
図６８は、２つのスライディングウィンドウプロセスを使用して、空腸から回腸へのデバイスの移行を決定するための特定の実施形態のフローチャート６５１２００である。ステップ６５１３１０において、空腸基準信号は、光反射に基づいて決定される。典型的に、この信号は、デバイスが空腸に入ると決定されてからの一定期間にわたる平均信号（例えば、反射された赤色光）としてのものである。期間は、例えば、５分～４０分（例えば、１０分～３０分、１５分～２５分）であり得る。ステップ６５１３２０において、ステップ６５１３１０で使用された期間の直後の検出された信号（例えば、反射された赤色光）は、ステップ６５１３１０で決定された基準信号に対して正規化される。ステップ６５１３３０において、信号（例えば、反射された赤色光）が検出される。ステップ６５１３４０において、２つのスライディングウィンドウに基づいて検出された信号の平均差が、信号閾値と比較される。ステップ６５１３４０の信号閾値は、検出された信号の平均差が、第１のウィンドウの検出された信号の倍数（例えば、１．５倍～５倍、２倍～４倍）を超えるかどうかに基づく。信号閾値を超えた場合、プロセスは、ステップ６５１３５０で、デバイスが回腸に入ったと決定する。信号閾値を超えていない場合、プロセスは、ステップ６５１３３０に戻る。
図６９は、回腸から盲腸へのデバイスの移行を決定するための特定の実施形態のプロセスのフローチャート６５１４００である。一般に、プロセスは、反射された光信号（例えば、赤色光、青色光、緑色光、赤色光と緑色光の比率、赤色光と青色光の比率、および／または緑色光と青色光の比率）の変化を検出することを含む。いくつかの実施形態では、プロセスは、反射された緑色光に対する反射された赤色光の比率の変化を検出することと、また反射された青色光に対する反射された緑色光の比率の変化を検出することと、を含む。一般に、プロセス６５１４００では、プロセス６５６００に関して議論されたスライディングウィンドウ分析（第１および第２のウィンドウ）が継続される。
ステップ６５１４１０は、検出された信号の第１の閾値、例えば、検出された緑色光に対する検出された赤色光の比率を設定することと、検出された信号の変動係数（例えば、検出された青色光に対する検出された緑色光の比率の変動係数）の第２の閾値を設定することと、を含む。第１の閾値は、第１のウィンドウ内の平均信号（例えば、検出された緑色光に対する検出された赤色光の比率）の割合（例えば、０．５～０．９、０．６～０．８）、または２つのウィンドウで検出された信号間の平均差（例えば、検出された緑色光に対する検出された赤色光の比率）の割合（例えば、０．４～０．８、０．５～０．７）に対して設定され得る。第２の閾値は、０．１（例えば、０．０５、０．０２）に設定され得る。
ステップ６５１４２０は、第１の閾値と第２の閾値を比較するために使用される第１および第２のウィンドウ内の信号を検出することを含む。
ステップ６５１４３０は、検出された信号を、第１および第２の閾値と比較することを含む。対応する値が第１の閾値を下回っていない場合、または対応する値が第２の閾値を下回っていない場合、デバイスは回腸を出て盲腸に入っていないと決定され、プロセスは、ステップ６５１４２０に戻る。対応する値が第１の閾値を下回っている場合、または対応する値が第２の閾値を下回っている場合、デバイスは回腸を出て盲腸に入っていると決定され、プロセスは、ステップ６５１４４０に進む。
ステップ６５１４５０は、デバイスが回腸を出て盲腸に入ったと決定されたことが初めてであるかどうかを決定することを含む。デバイスが回腸を出て盲腸に入ると決定されたのが初めてである場合、プロセスは、ステップ６５１４６０に進む。デバイスが回腸を出て盲腸に入ったのが初めてではない場合、プロセスは、ステップ６５１４７０に進む。
ステップ６５１４６０は、基準信号を設定することを含む。このステップでは、光信号（例えば、検出された緑色光に対する検出された赤色光の比率）が基準信号である。
ステップ６５１４７０は、デバイスが盲腸を離れて回腸に戻った可能性があるかどうかを決定することを含む。対応する検出された信号（例えば、検出された緑色光に対する検出された赤色光の比）が基準信号（ステップ６５１４６０で決定された）、および第２の閾値を超える対応する検出された信号についての変動係数（例えば、検出された青色光に対する検出された緑色光の比率）と統計的に同等である場合、デバイスは、盲腸を出て回腸に戻ったと決定される。デバイスが盲腸を離れて回腸に戻った可能性があると決定された場合、プロセスは、ステップ６５１４８０に進む。
ステップ６５１４８０は、一定期間（例えば、少なくとも１分、５分～１５分まで）、関連する光信号を検出し続けることを含む。
ステップ６５１４９０は、ステップ６５１４８０で決定された信号が、デバイスが回腸に再び入ったことを（ステップ６５１４７０で論じられた方法論を使用して）示すかどうかを決定することを含む。デバイスが回腸に再び入ったことを信号が示す場合、プロセスは、ステップ６５１４２０に進む。デバイスが盲腸にあることを信号が示す場合、プロセスは、ステップ６５１４９２に進む。
ステップ６５１４９２は、関連する光信号を一定期間（例えば、少なくとも３０分、少なくとも１時間、少なくとも２時間）監視し続けることを含む。
ステップ６５１４９４は、ステップ６５１４９２で決定された信号が、デバイスが回腸に再び入ったことを（ステップ６５１４７０で論じられた方法論を使用して）示すかどうかを決定することを含む。デバイスが回腸に再び入ったことを信号が示す場合、プロセスは、ステップ６５１４２０に進む。デバイスが盲腸にあることを信号が示す場合、プロセスは、ステップ６５１４９６に進む。
ステップ６５１４９６で、プロセスは、デバイスが盲腸にあると決定する。
図７０は、盲腸から結腸へのデバイスの移行を決定するための特定の実施形態のプロセスのフローチャート６５１５００である。一般に、プロセスは、反射された光信号（例えば、赤色光、青色光、緑色光、赤色光と緑色光の比率、赤色光と青色光の比率、および／または緑色光と青色光の比率）の変化を検出することを含む。いくつかの実施形態では、プロセスは、反射された緑色光に対する反射された赤色光の比率の変化を検出することと、また反射された青色光の比率の変化を検出することと、を含む。一般に、プロセス６５１５００では、プロセス６５１４００に関して議論されたスライディングウィンドウ分析（第１および第２のウィンドウ）が継続される。
ステップ６５１５１０において、デバイスが盲腸にある間（例えば、ステップ６５１４８０の間）に、光信号（例えば、反射された緑の信号および反射された青の信号に対する反射された赤の信号の比率）は、一定期間（例えば、少なくとも１分、少なくとも５分、少なくとも１０分）収集される。記録された光信号の平均値（例えば、反射された緑の信号および反射された青の信号に対する反射された赤の信号の比率）は、盲腸の基準信号を確立する。
ステップ６５１５２０では、デバイスが盲腸に入ったと決定された後（例えば、ステップ６５１４４０で）、光信号が検出される。光信号は、盲腸基準信号に正規化される。
ステップ６５１５３０は、デバイスが結腸に入ったかどうかを決定することを含む。これには、３つの異なる基準のいずれかが満たされているかどうかの決定が含まれる。第１の基準は、検出された光信号の比率（例えば、検出された緑に対する検出された赤の信号との比率）の平均差が、第２のウィンドウの対応する信号の標準偏差（例えば、検出された緑に対する検出された赤の信号の比率）の１よりも大きい倍数（例えば、２倍、３倍、４倍）である場合に満たされる。第２の基準は、検出された光信号の平均（例えば、検出された緑色光に対する検出された赤色光の比率）が所与の値を超える（例えば、１を超える）場合に満たされる。第３の基準は、第１のウィンドウ内の光信号（例えば、検出された青色光）の変動係数が所与の値を超える（例えば、０．２を超える）場合に満たされる。３つの基準のうちのいずれかが満たされると、プロセスは、ステップ６５１５４０に進む。そうでなければ、３つの基準のいずれも満たされない場合に、プロセスは、ステップ６５１５２０に戻る。
いくつかの実施形態では、本開示はまた、対象のＧＩ管に存在する１つ以上の分析物（例えば、主要栄養素）のスペクトルデータを収集するように、および／または対象のＧＩ管の１つ以上の領域を特徴付けるスペクトルデータを収集するように構成された摂取可能なデバイスを提供する。いくつかの実施形態では、摂取可能なデバイスは、スペクトルデータを発生させるように構成された１つ以上の分光計を含む。本開示はまた、対象のＧＩ管を特徴付けるための関連するキット、方法、および／またはシステムを提供する。いくつかの実施形態は、ＧＩ管に存在する１つ以上の分析物のスペクトルデータを生成することができる摂取可能なデバイスを対象とする。特定の実施形態は、そのような分析物を含む対象のＧＩ管を特徴付けるための関連する方法、ならびに関連するキットおよびシステムを対象とする。
本開示に従って１つ以上の波長（例えば、所定の波長）でスペクトルデータを生成することは、ＧＩ管内のサンプル内の１つ以上の特定の分析物のインビボでの検出および／または定量化を有益に可能にする。例えば、低ＮＩＲのスペクトルデータは、食品および主要栄養素の検出に適している。より長い波長、例えば、２５００～１６０００ｎｍでのスペクトルデータは、溶存ガス（例えば、メタン）に適している。いくつかの実施形態では、これらの観察のうちの１つ以上は、サンプルのスペクトルデータ（例えば、ハイパースペクトルデータ）を発生させるために使用される。より一般的には、様々な異なる波長のスペクトルデータを使用して、ＧＩ管に存在する１つ以上の分析物（例えば、１つ以上の主要栄養素）を分析することができる。いくつかの実施形態では、例えば、分析物（複数可）が１つ以上の主要栄養素を含む場合、スペクトルデータを使用して、対象の１つ以上の消化プロファイルを作成する。１つ以上の所定の波長でスペクトルデータを生成することにより、特定の分析物を必ずしも特定することなく、対象に関する情報を取得することができる。一実施例として、開示された摂取可能なデバイスによって収集されたスペクトルデータは、スペクトル標準または消化プロファイルのデータベースを検索するために適切に使用され、同様のスペクトルデータは、特定のタイプの摂取可能な標準を最近食べた菜食主義の個人を示していると決定される場合がある。
本明細書で使用される場合、「消化プロファイル」という用語は、対象からのスペクトルデータ、および任意選択で、スペクトルデータと関連付けられる、サンプルと関連付けられる、または対象と関連付けられる情報を指す。例えば、いくつかの実施形態では、消化プロファイルは、体重、身長、性別、食事、活動レベル、病状、投薬、遺伝子型、表現型、ＢＭＩ、人種、年齢、運動ルーチン、心拍数、脈拍、対象が摂取した食物、および／または居住地などの対象に関するスペクトルデータおよび情報を含み得るが、これらに限定されない。
ハイパースペクトル画像化は、追加の空間寸法により、不均一なサンプルを特定し、および／または液体サンプルもしくは食品粒子などの特定の物質に焦点を合わせるなど、画像の異なる領域からスペクトルを取得するために画像を分析することができるため、本明細書に記載の方法およびデバイスで有利に使用することができる。この分析の結果は、対象の消化プロファイルに有益に含まれ得るか、または消化プロファイルと組み合わせて使用して、対象に関する情報を推測したり、もしくは対象に推奨事項を提供したりすることができる。例えば、スペクトルデータは、開示された技術に従って使用されて、サンプル内に存在する特定の化学物質または多量栄養素の存在を経時的に検出することができ、これは、サンプルが対象のＧＩ管を通過するときに、サンプルから化学物質または多量栄養素を吸収および／または代謝する対象の能力を適切に示している。より一般的には、ハイパースペクトル画像化は、複数の時点で、および／または複数の場所で、例えば、ＧＩ管全体で分析される広範囲の分析物に使用され得る。
摂取可能な標準（例えば、定食または１つ以上の主要栄養素の所定の組成物）は、摂取可能な標準と関連付けられるスペクトルデータを発生させるために、開示された摂取可能なデバイスとともに使用され得る。摂取可能な標準を使用することの１つの利点は、同じ個人または異なる個人からのスペクトルデータおよび／または消化プロファイルの比較を容易にすることである。例えば、摂取可能な標準は対照として機能し、同じ摂取可能な標準を摂取した対象のスペクトルデータおよび／または消化プロファイルの違いは、摂取された材料の違いではなく、ＧＩ管の生理学の変化に起因し得る。別の実施例として、摂取可能な標準の使用はまた、それらのスペクトルデータの類似性に基づいて、類似のＧＩ管特性を有する個人の特定を可能にする。次に、それらの個人に関する情報は、対象の特徴を通知または予測するために有益に使用され得る。
開示された技術を使用して、１つ以上のサンプル中の１つ以上の分析物の相対的な量または総量を示す消化プロファイルを生成することができる。例えば、消化プロファイルは、対象の胃中の主要栄養素の相対濃度、または対象の腸内の脂肪のグラム単位の総量をユーザに示している。１つ以上の分析物の存在を示すデータは、開示された摂取可能なデバイスによっていくつかの時点で収集され、対象の消化物が特定の分析物をどれだけ効果的に吸収および／または代謝するかを決定するために有利に使用される。一実施例として、サンプルで検出された特定の主要栄養素のレベルが経過とともに減少する場合、それは、対象が主要栄養素を吸収および／または代謝したことを示し得る。別の実施例として、サンプルで検出された特定の主要栄養素のレベルが、１つ以上の他の主要栄養素のレベルと比較して時間の経過とともにより迅速に低下する場合、対象は、１つ以上の他の主要栄養素と比較して、特定の主要栄養素のより高い吸収率を有する可能性がある（対象は、１つ以上の他の主要栄養素よりも速く特定の主要栄養素を吸収および／または代謝する可能性がある）。
対象の摂取可能な標準と関連付けられるスペクトルデータは、物質に対する対象によるカロリーまたは主要栄養素の吸収を予測するために、または体重を減らしたい、体重を増やしたい、体脂肪を減らしたい、体脂肪を増やしたい、筋肉量を減らしたい、筋肉量を増やしたい、病状を管理したい、病状を治療したい、多量栄養素の吸収を増やしたい、多量栄養素の吸収を減らしたい、炭水化物を吸収したい（例えば、スポーツパフォーマンスのためのカーボローディング）、もしくは痩せた筋肉を獲得したいなどの、ユーザによって選択された基準に対して物質が有益または有害であり得るかどうかを予測するために、開示された技術に従って使用され得る。例えば、対象の消化プロファイルは、特定のタイプの野菜を部分的にしか消化できないことを示している場合があり、この情報を使用して、対象がそれらのタイプの野菜のうちの１つを消費した場合に実際に吸収するカロリーおよび主要栄養素の量を推測することができる。
消化プロファイルは、スペクトルデータ、およびスペクトルデータと関連付けられる、サンプルと関連付けられる、または対象と関連付けられる情報を指す。例えば、消化プロファイルは、ＧＩ管のどこでスペクトルデータが発生したかを特定するスペクトルデータおよび場所データを含み得る。任意選択的に、消化プロファイルには、環境データおよび１つ以上のユーザ入力を含めることができる。ユーザ入力は、対象に基づく情報、および／または分析物、病状、所望の結果、もしくはサンプルに関する情報などの、ユーザによって選択された基準であり得る。例えば、消化プロファイルは、対象が摂取可能なデバイスと同時に消費した食事または摂取可能な標準についてのユーザ入力情報、ならびに対象についての一般的な人口統計情報を含み得る。
消化プロファイルを使用して、スペクトル標準および／または他の消化プロファイルのデータベースを検索して、同様の消化プロファイルを特定し、ならびに／またはサンプルおよび／もしくは対象に関する追加情報を発生させることができる。例えば、サンプルが特定の摂取可能な標準であったことを示す情報、および対象の一般的な人口統計情報は、対象の消化プロファイルから取得され得る。これを使用して、消化プロファイルデータベースを検索し、同様の人口統計を持つ個人の消化プロファイル、またはサンプルが対象が消費したものと同じ摂取可能な標準である消化プロファイルを特定することができる。別の実施例として、消化プロファイルからのスペクトルデータを使用して、消化プロファイルまたは同様のスペクトルデータを含むスペクトル標準を検索することができる。任意の適しているタイプの信号処理技術を使用して、スペクトルデータ間の類似性を特定することができ、任意の適しているタイプの情報が、データベースで特定された消化プロファイルまたはスペクトル標準に基づいて発生し得る。例えば、この情報は、所与のサンプルの平均消化時間、所与のサンプルから吸収される主要栄養素またはカロリーの平均数、対象のスペクトルデータとデータベースで利用可能な典型的なスペクトルデータとの間の変動レベルなどを含み得る。この追加情報は、ユーザに提示され、および／または対象の消化プロファイルに組み込まれ得る。例えば、特定の摂取可能な基準から栄養素を吸収する対象の能力が、同様の年齢および体重の個人の９０％よりも優れていることを示す情報を、対象の消化プロファイルに記憶することができる。したがって、スペクトルデータと関連付けられる同じまたは異なる情報と関連付けられる同じまたは異なるスペクトルデータ、サンプルと関連付けられる情報、または対象と関連付けられる情報を含む、複数の異なる消化プロファイルを対象に対して発生させることができる。いくつかの実施形態では、複数の消化プロファイルは、異なる時間フレームで（例えば、特定のレジメン（例えば、治療レジメンまたは外科的介入）による治療の前に同じ対象から得られ、特定のレジメンの有効性を評価するために使用され得る。
いくつかの実施形態では、分析物のうちの１つ以上を使用して、対象の消化プロファイルを作成することができる。一般に、消化プロファイルには、対象の１日のカロリー摂取量および体重の変動など、対象の経時的な縦断的データが含まれる。いくつかの実施形態では、消化プロファイルは、サンプル中の１つ以上の分析物を示すスペクトルデータおよび情報を含み得る。いくつかの実施形態では、消化プロファイルは、必ずしも分析物を特定することなく、サンプルの特性を示すスペクトルデータおよび情報を含み得る。いくつかの実施形態では、スペクトルデータと関連付けられる、または対象と関連付けられる情報は、１つ以上の分析物の同一性、病状、または所望の結果などの、ユーザによって選択される基準を含む。スペクトルデータと関連付けられる情報には、スペクトルデータが発生したＧＩ管内の場所、ＧＩ管からの環境データ、または対象が摂取した摂取可能な標準の同一性が含まれる場合がある。いくつかの実施形態では、消化プロファイルは、対象の１つ以上の所望の結果または目標をさらに含み得る。いくつかの実施形態では、対象の消化プロファイルの全部または一部を使用して、消化プロファイルのデータベースを検索し、同様の消化プロファイルを有する対象または対象のグループを特定することができる。任意選択で、類似の消化プロファイルを有する対象または対象のグループを特定することから得られた情報を、次に、対象の消化プロファイルに追加することができる。消化プロファイルには、対象のライフスタイルおよび／または食事の推奨事項がまた含まれる場合がある。いくつかの実施形態では、消化プロファイルは、食物の選択、食べる時間、および／または食べる頻度に関する食事の推奨事項を含み得る。いくつかの実施形態では、消化プロファイルは、対象による１つ以上の物質の摂取の効果を予測する。
図７１を参照すると、インビボで対象のＧＩ管内のサンプルのスペクトルデータを発生させるように動作可能な分光計７１２０を含む、摂取可能なデバイス７１１０が示されている。あるいは、またはさらに、いくつかの実施形態では、摂取可能なデバイスを使用して、対象のＧＩ管の組織内層に関連するスペクトルデータを取得することができる。任意選択で、摂取可能なデバイス７１１０は、通信ユニット７１３０、処理ユニット７１５０、メモリ７１６０、１つ以上の環境センサー７１７０、および／またはマイクロコントローラ７１８０を含み得る。任意選択で、摂取可能なデバイス７１１０は、対象のＧＩ管からのサンプルを収容するための検出チャンバ７１２２を含み得る。一般に、検出チャンバ７１２２は、デバイスの外部に露出されていてもよく、またはデバイス内に含まれていてもよい。いくつかの実施形態では、１つ以上のポート、バルブ、ポンプ、および／または導管は、摂取可能なデバイス７１１０内に含まれる検出チャンバ７１２２と摂取可能なデバイス７１１０の外部との間の流体通信を提供する。一般に、サンプル（例えば、対象のＧＩ管からのサンプル）は、検出チャンバ７１２２に収集され、分光計７１２０は、サンプルのスペクトルデータを発生させるために使用される。
任意選択で、分光計７１２０は、摂取可能なデバイス７１１０の外部の１つ以上のサンプルのスペクトルデータを発生させるように設計され得る。一実施例として、分光計７１２０は、対象のＧＩ管の１つ以上の領域（例えば、対象のＧＩ管の組織の１つ以上の領域）のスペクトルデータを発生させるように設計され得る。分光計７１２０が、摂取可能なデバイス７１１０の外部の１つ以上のサンプルのスペクトルデータを発生させるように設計されている実施形態では、摂取可能なデバイス７１１０は、検出チャンバ７１２２を含み得る場合も含まない場合もある。
基地局７１４０は、摂取可能なデバイス７１２０と通信するための通信ユニット７１３０’を含む。一般に、通信ユニット７１３０および７１３０’は、無線通信（ＲＦ）、ＷｉＦｉ通信、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）通信、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）通信、赤外線または近赤外線通信、音響信号などを含む、任意の適している有線または無線通信方式を介してデータを交換することができる。いくつかの実施形態では、摂取可能なデバイス７１２０は、対象のＧＩ管を通って移動した後に回復することができ、摂取可能なデバイス７１２０は、摂取可能なデバイス７１２０が回復した後、通信ユニット７１３０および７１３０’を介して基地局７１４０とデータを交換する。いくつかの実施形態では、摂取可能なデバイス７１２０は、対象のＧＩ管を通過しながら基地局７１４０と通信し、基地局７１４０は、連続的にまたは所定の間隔のいずれかでデータを受信した。例えば、摂取可能なデバイス７１２０は、毎分、または対象のＧＩ管内の特定の所定の場所に到達した後に、情報を基地局７１４０に送信するように構成され得る。
通信ユニット７１３０は、スペクトルデータおよび／または環境データを、対応する通信ユニット７１３０’を含むエクスビボに位置する基地局７１４０に送信することができる。基地局７１４０は、コンピュータなどであるが、これに限定されない摂取可能なデバイス７１１０と通信するように構成された任意の電子デバイス、または時計、身体活動トラッカー、フィットネスモニター、携帯情報端末（ＰＤＡ）、電話もしくはタブレットなどの個人用電子デバイスであり得る。摂取可能なデバイス７１１０と通信し、基地局７１４０として機能するように構成され得る電子デバイスの他の実施例には、インターネットなどのネットワークに接続することができる「スマート」家電が含まれる。いくつかの実施形態では、基地局７１４０は、家庭用スピーカー、冷蔵庫もしくは他のキッチン器具、トイレおよび／または体重計などのはかりなどの、ネットワークに接続された家電製品であり得る。いくつかの実施形態では、基地局および／または摂取可能なデバイスは、インターネットなどのネットワークに接続されている。例えば、基地局７１４０は、インターネット接続を介して、リモートサーバに記憶された消化プロファイルおよび／またはスペクトル標準のデータベースと通信するためのネットワーク回路を含み得る。いくつかの実施形態では、基地局７１４０は、情報をユーザに提示するための表示ユニットを含み得る。例えば、基地局７１４０は、対象の消化プロファイルに関する情報を提示するためのディスプレイを含み得る。いくつかの実施形態では、基地局７１４０は、ユーザ入力を受信するためのユーザ入力インターフェースを含み得る。例えば、基地局７１４０は、キーボード、マウス、タッチスクリーンスクリーン対応ディスプレイ、または他の適しているユーザインターフェースを含み得る。
摂取可能なデバイス７１１０および／または基地局７１４０は、スペクトルデータ、環境データ、および／または消化プロファイルを記憶するためのメモリ７１６０を含み得る。例えば、基地局７１４０は、複数の摂取可能なデバイス（例えば、摂取可能なデバイス７１１０の複数の実例）から収集されたスペクトルデータの複数のセットをメモリ７１６０に記憶することができ、これは、消化プロファイルの公開データベースの一部として共有されてもされなくてもよい。いくつかの実施形態では、メモリ７１６０はまた、摂取可能なデバイス７１１０を制御するための動作パラメータを含み得る。一般に、メモリ７１６０は、半導体メモリなどのデータを記憶および回収するのに適した任意の形式のコンピュータ可読メモリ、またはハードディスクドライブまたはソリッドステートドライブなどの二次記憶デバイスであり得る。いくつかの実施形態では、摂取可能なデバイス７１１０および／または基地局７１４０は、対象のスペクトルデータ、環境データ、および／または消化プロファイルを記憶するのに適したネットワーク化された記憶装置に接続されている。一般に、このネットワーク化された記憶装置には、消化プロファイルの検索可能なデータベースが含まれている場合がある。例えば、スペクトルデータは、摂取可能なデバイス７１１０から基地局７１４０に送信され得、基地局７１４０は、スペクトルデータを使用して、対象の消化プロファイルを発生させ得、基地局７１４０は、消化プロファイルデータベースに追加されるリモートサーバに消化プロファイルを伝達し得る。
いくつかの実施形態では、分光計７１２０は、対象のＧＩ管内のサンプルのスペクトルデータを発生させるように動作可能である。スペクトルデータは、強度スペクトルデータ、吸光度スペクトルデータ、透過スペクトルデータ、反射スペクトルデータ、蛍光スペクトルデータ、フーリエ変換スペクトルデータおよび／またはラマンスペクトルデータであり得る。任意選択で、摂取可能なデバイス７１１０は、異なるタイプのスペクトルデータを発生させるための複数の分光計を含み得る。いくつかの実施形態では、分光計７１２０は、摂取可能なデバイスのエンクロージャを取り囲む対象のＧＩ管内のサンプルの一部分からスペクトルデータを収集するように構成され得る。摂取可能なデバイス７１１０が検出チャンバ７１２２を含むいくつかの実施形態では、分光計７１２０は、検出チャンバ７１２２に含まれるサンプルのスペクトルデータを収集するように構成され得る。特定の実施形態では、分光計２０は、（例えば、分光計としてのハイパースペクトルカメラを介して）摂取可能なデバイス７１１０の外部のサンプルのスペクトルデータを発生させるように動作可能である。そのような実施形態では、摂取可能なデバイス７１１０は、検出チャンバ７１２２を含む場合があるか、またはそれを含まない場合がある。
当技術分野で知られている異なるタイプの分光計を使用して、スペクトルデータを発生させることができる。いくつかの実施形態では、分光計７１２０は、光源および光検出器を含む。例えば、分光計７１２０は、近赤外スペクトルで光を発生させるための光源、および近赤外スペクトルに敏感な付随する光検出器を含み得る。いくつかの実施形態では、分光計７１２０は、分配要素、レンズ、および／またはフィルターのうちの１つ以上をさらに含む。いくつかの実施形態では、分光計７１２０は、１つ以上のレンズ、魚眼レンズ、フィルター、カラーフィルター、偏光フィルター、光学フィルター、ビームスプリッター、干渉計、調整可能なフィルター、またはスペクトル改質器を含む。
いくつかの実施形態では、分光計７１２０は、小型化および／または摂取可能なデバイスでの使用に適した要素を含む。いくつかの実施形態では、分光計７１２０は、ファブリペロー干渉計（ＦＰＩ）などの調整可能な干渉計を含む。いくつかの実施形態では、分光計７１２０は、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）を含む。摂取可能なデバイス７１１０での使用に適した要素には、浜松ホトニクス株式会社から入手可能なＦＰＩ干渉計およびその他の要素、およびフィンランドＶＴＴ技術研究センターから入手可能なＦＰＩ調整可能波長フィルターが含まれる。
いくつかの実施形態では、光源は、タングステンまたはキセノンランプなどのランプ、発光ダイオード（ＬＥＤ）、調整可能なＬＥＤまたはレーザーである。いくつかの実施形態では、光源は、紫外線、可視、近赤外線、および／または中赤外線の１つ以上の波長の光を生成する。いくつかの実施形態では、光源は、連続出力および／またはパルス出力を生成する。
いくつかの実施形態では、光検出器は、１つ以上のフォトダイオードを含む。フォトダイオードは、シリコン、ゲルマニウム、インジウムガリウムヒ素、硫化鉛（ＩＩ）および／またはテルル化水銀カドミウムなどの当技術分野で知られている材料から作製することができるが、これらに限定されない。いくつかの実施形態では、光検出器は、紫外線、可視、近赤外線、および／または中赤外線の１つ以上の波長の光を検出する。
いくつかの実施形態では、分光計７１２０は、異なる波長でスペクトルデータを検出するように、および／または異なる分析物を検出するように構成された２つ以上の光検出器を含む。例えば、いくつかの実施形態では、分光計７１２０は、タンパク質、脂肪、および／または炭水化物などの異なる分析物の検出と関連付けられる異なる波長の光またはスペクトルを検出するように構成された複数の光検出器を含み得る。任意選択で、分光計２０は、光検出器のアレイを含む。
いくつかの実施形態では、光検出器は、２次元アレイであり、任意選択で、フォトダイオードの２次元アレイである。例えば、いくつかの実施形態では、光検出器は、１６００ピクセルを有する４０×４０アレイである。ハイパースペクトルデータに必要な解像度に応じて、より大きなまたはより小さなアレイを使用することもできる。本明細書に記載されるような摂取可能なデバイスで使用され得る２次元アレイの実施例には、低消費電力で、ＵＶ、ＶＩＳ、ＮＩＲおよび／またはＭＩＲのうちの１つ以上の波長にわたる光の検出に適したスペクトル範囲を有するより小さなアレイが含まれる。したがって、いくつかの実施形態では、本明細書に記載の摂取可能なデバイス（例えば、摂取可能なデバイス７１１０）を使用して発生したスペクトルデータは、ハイパースペクトルデータである。生物学的材料のＮＩＲハイパースペクトル画像化は、Ｍａｎｌｅｙ，Ｎｅａｒ－ｉｎｆｒａｒｅｄ ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ ａｎｄ ｈｙｐｅｒｓｐｅｃｔｒａｌ ｉｍａｇｉｎｇ：ｎｏｎ－ｄｅｓｔｒｕｃｔｉｖｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．Ｒｅｖ．，２０１４，４３，８２００（その全体が参照により本明細書に組み込まれる）により詳細に記載されている。
ハイパースペクトル画像化は、追加の空間寸法により、不均一なサンプルを特定し、および／または液体サンプルもしくは食品粒子などの特定の物質に焦点を合わせるなど、画像の異なる領域からスペクトルを取得するために画像を分析することが可能になり得るため、本明細書に記載の方法およびデバイスで有利に使用することができる。この分析の結果は、対象の消化プロファイルに含まれ得るか、または消化プロファイルと組み合わせて使用して、対象に関する情報を推測したり、もしくは対象に推奨事項を提供したりすることができる。例えば、スペクトルデータは、サンプル内に存在する特定の化学物質または多量栄養素の存在を経時的に検出するために使用され得、これは、サンプルが対象のＧＩ管を通過するときに、サンプルから化学物質または多量栄養素を吸収する対象の能力を適切に示すことができる。
いくつかの実施形態では、分光計７１２０は、近赤外線（ＮＩＲ）スペクトルでスペクトルデータを発生させる。例えば、いくつかの実施形態では、スペクトルデータは、約６００ｎｍ～約２６００ｎｍ、約６００ｎｍ～約１５００ｎｍ、または約８００ｎｍ～約２０００ｎｍの１つ以上の波長での強度、吸光度、反射率、透過率または蛍光を含む。いくつかの実施形態では、分光計７１２０は、中赤外線（ＭＩＲ）スペクトルでスペクトルデータを発生させる。例えば、いくつかの実施形態では、スペクトルデータは、約１５００ｎｍ～約５６００ｎｍ、約２０００ｎｍ～約４０００ｎｍ、または約２５００ｎｍ～約５０００ｎｍの１つ以上の波長での強度、吸光度、反射率、透過率または蛍光を含む。分光計７１２０はまた、電磁スペクトルの２つ以上の領域と重複するスペクトルデータを発生させ得る。例えば、いくつかの実施形態では、スペクトルデータは、約１０００ｎｍ～２５００ｎｍの波長などの、ＮＩＲおよびＭＩＲからの波長を含み得る。いくつかの実施形態では、スペクトルデータは、約５００ｎｍ～１５００ｎｍなどの、ＶＩＳおよびＮＩＲからの波長を含み得る。本開示の一態様では、１つ以上の所定の波長でスペクトルデータを発生させることにより、サンプル内の特定の分析物の検出が可能になる。例えば、７００～１１００ｎｍなどの低ＮＩＲのスペクトルデータは、食品および微量栄養素の検出に適している場合がある。スペクトルデータはまた、液体の水の存在を検出するためにも使用され得る。例えば、ＮＩＲ範囲では、液体の水には１９５０ｎｍ、１４５０ｎｍ、１２００ｎｍ、および９７０ｎｍ付近に吸収帯がある。いくつかの実施形態では、１つ以上の所定の波長でスペクトルデータを発生させることにより、特定の分析物を必ずしも特定することなく、サンプルおよび／または対象に関する情報を取得することができる。例えば、摂取可能なデバイス７１１０によって収集されたスペクトルデータは、スペクトル標準または消化プロファイルのデータベースを検索する（例えば、インターネット接続された基地局７１４０を介して）ために使用され得、同様のスペクトルデータは、特定のタイプの摂取可能な標準を最近食べた菜食主義の個人を示していると決定される場合がある。
本明細書に記載されるような摂取可能なデバイスを使用して発生したスペクトルデータは、対象のＧＩ管内の複雑な生物学的サンプルから情報を抽出するために分析され得る。例えば、主要栄養素の相対レベル、総エネルギー含有量、および／または利用可能なエネルギー含有量などの様々な特性を決定するための生物学的サンプルのスペクトルデータの分析は、Ｆｕｓｃｈ ｅｔ ａｌ．，“Ｒａｐｉｄ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｏｆ ｍａｃｒｏｎｕｔｒｉｅｎｔｓ ｉｎ ｂｒｅａｓｔ ｍｉｌｋ：Ｈｏｗ ｒｅｌｉａｂｌｅ ａｒｅ ｉｎｆｒａｒｅｄ ｍｉｌｋ ａｎａｌｙｚｅｒｓ？”Ｃｌｉｎｉｃａｌ Ｎｕｔｒｉｔｉｏｎ ３４（２０１５）４６５－４７６、Ｍａｎｌｅｙ，“Ｎｅａｒ－ｉｎｆｒａｒｅｄ ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ ａｎｄ ｈｙｐｅｒｓｐｅｃｔｒａｌ ｉｍａｇｉｎｇ：ｎｏｎ－ｄｅｓｔｒｕｃｔｉｖｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ ｍａｔｅｒｉａｌｓ”Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．Ｒｅｖ．，２０１４，４３，８２００、Ｓｚｉｇｅｄｉ ｅｔ ａｌ．，“Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ Ｎｅａｒ－Ｉｎｆｒａｒｅｄ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ ｔｏ Ｐｒｅｄｉｃｔ ｔｈｅ Ｇｒｏｓｓ Ｅｎｅｒｇｙ Ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｆ Ｆｏｏｄ Ｇｒａｄｅ Ｌｅｇｕｍｅｓ”Ｆｏｏｄ Ａｎａｌ．Ｍｅｔｈｏｄｓ（２０１３）６：１２０５－１２１１、Ｋａｙｓ ａｎｄ Ｂａｒｔｏｎ，“Ｒａｐｉｄ Ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｇｒｏｓｓ Ｅｎｅｒｇｙ ａｎｄ Ｕｔｉｌｉｚａｂｌｅ Ｅｎｅｒｇｙ ｉｎ Ｃｅｒｅａｌ Ｆｏｏｄ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ Ｕｓｉｎｇ Ｎｅａｒ－Ｉｎｆｒａｒｅｄ Ｒｅｆｌｅｃｔａｎｃｅ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ”Ｊ．Ａｇｒｉｃ．Ｆｏｏｄ Ｃｈｅｍ．２００２，５０，１２８４－１２８９に開示されており、それらはすべて、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
分光計７１２０は、任意選択で、検出チャンバ７１２２を含み得る。いくつかの実施形態では、分光計２０は、検出チャンバ７１２２を通る光路を画定する光源および光検出器を含む。例えば、光源および光検出器は、光源から放出された光が光検出器によって検出される前に検出チャンバ７１２２を通過するように、検出チャンバ７１２２のいずれかの側に位置付けられ得る。一般に、検出チャンバ７１２２は、インビボでサンプルのスペクトルデータを発生させるために、対象のＧＩ管からのサンプルを収容するために使用され得る。
いくつかの実施形態では、検出チャンバ７１２２は、デバイス７１１０の外部に露出している。動作中、ＧＩ管からの流体は、表面張力、対象の動き、および／または蠕動効果を介して、インビボで摂取可能なデバイス７１１０の検出チャンバに入ることができる。いくつかの実施形態では、検出チャンバは、流体が検出チャンバに流入することを促進するために、親水性コーティングでコーティングされ得る。いくつかの実施形態では、検出チャンバ２２は、摂取可能なデバイス１０のエンクロージャの外面に沿ったくぼみによって形成される。いくつかの実施形態では、摂取可能なデバイス７１１０は、検出チャンバ７１２２をデバイスの外部に露出させるように移動可能なカバー（図示せず）を含み得る。
いくつかの実施形態では、検出チャンバ７１２２は、デバイス７１１０内に配置され得る。サンプルのスペクトルデータを発生させるために、対象のＧＩ管からの流体サンプルを能動的または受動的に検出チャンバに持ち込むことができる。例えば、いくつかの実施形態では、デバイス７１１０は、ＧＩ管から検出チャンバへの流体サンプルの移送を制御するための１つ以上のポート、バルブ、ポンプ、および／または導管を含む。
いくつかの実施形態では、分光計７１２０は、摂取可能なデバイス７１１０の外部に位置付けられるか、または摂取可能なデバイス７１１０のエンクロージャの後ろに位置付けられ、摂取可能なデバイス７１１０の外部に方向付けられる光源および光検出器を含む（例えば、分光計７１２０は、ハイパースペクトルカメラを含む）。いくつかの実施形態では、光源は、デバイスの外部の環境に向かって放射状に光を透過するように構成されており、光検出器は、デバイスの外部の環境からの反射率を検出するように構成されている。いくつかの実施形態では、光源は、デバイス１０の外部の光検出器に隣接している。いくつかの実施形態では、分光計７１２０は、反射スペクトルデータを発生させるように構成されている。いくつかの実施形態では、分光計７１２０は、光学的に透明なプラスチックなど、光の１つ以上のスペクトルに対して透明である材料の後ろに完全にまたは部分的に位置付けられる。例えば、分光計７１２０は、紫外、可視、近赤外線および／または中赤外線で動作する光源および光検出器を含み得、光源および／または光検出器は、紫外、可視、近赤外、および／または中赤外スペクトルの光を透過する材料から形成されるデバイスエンクロージャの一部分の後ろに配置され得る。いくつかの実施形態では、分光計７１２０は、１つ以上のレンズの後ろに完全にまたは部分的に位置付けられ得る。例えば、分光計７１２０の光検出器は、光を光検出器の表面に集束させるように構成されたレンズの後ろに位置付けられ得る。いくつかの実施形態では、分光計７１２０は、光をビームにコリメートするように構成されたレンズの後ろに位置付けられた光源を含み得る。コリメートされた光線は、検出チャンバ７１２０に方向付けられ、検出チャンバの反対側に位置付けられた１つ以上の光検出器の方向に配向され得る。いくつかの実施形態では、コリメートされた光線は、検出チャンバを通って事前定義された光路に沿って移動するように構成され得る。この段落に記載された実施形態では、摂取可能なデバイス７１１０は、検出チャンバ７１２２を含む場合があるか、または含まない場合がある。
一般に、摂取可能なデバイス７１１０は、本開示全体を通して記載される摂取可能なデバイスの様々な特徴のうちの１つ以上を有し得る。一実施例として、摂取可能なデバイス７１１０は、１つ以上の追加の環境センサーを含み得る。別の実施例として、摂取可能なデバイス７１１０は、組織（例えば、ＧＩ管の組織）に接続するための１つ以上のコネクタ（例えば、１つ以上のフック）を含み得る。
いくつかの実施形態では、摂取可能なデバイス７１１０は、スペクトルデータならびに任意選択で環境データおよび／または１つ以上の入力に基づいて対象の消化プロファイルを発生させるように構成された処理ユニット７１５０を含む。あるいは、処理ユニット７１５０は、エクスビボに位置する基地局７１４０内に配置され得る。いくつかの実施形態では、摂取可能なデバイス７１１０および／または基地局７１４０は、スペクトルデータ、ならびに任意選択で環境データおよび１つ以上の入力をサーバに送信し、サーバから消化プロファイルなどの情報を受信するように構成される。例えば、スペクトルデータおよびユニット入力は、基地局７１４０によってサーバに送信され得、サーバは、コンピュータまたは時計、電話、タブレットもしくは身体活動トラッカーもしくはフィットネスモニターなどの個人用電子デバイスであり得る、基地局７１４０を発生させ得る。いくつかの実施形態では、基地局７１４０は、コンピュータまたは他の個人用電子デバイスに組み込まれ得るスタンドアロンチップまたは回路のセットであり得る。
スペクトルデータを対象の消化プロファイルに使用することが望ましい実施形態では、対象のＧＩ管からのサンプルのスペクトルデータを１つ以上のスペクトル標準および／または他の消化プロファイルに含まれるスペクトルと比較することによって、対象の消化プロファイルを発生させ得る。例えば、サンプルと関連付けられる情報は、摂取可能なデバイス７１１０によって収集されたスペクトルデータを、既知の条件下で収集された典型的なスペクトルデータを表す１つ以上のスペクトル標準と比較することによって取得され得る。例えば、特定のスペクトル標準は、栄養素の半分が残っている部分的に消化された摂取可能な標準から健康な個人で観察される典型的なスペクトルデータを表す場合がある。摂取可能なデバイスによって収集されたスペクトルデータが特定のスペクトル標準に類似している場合、スペクトル標準に関する情報は、次に、対象の消化プロファイルに組み込まれ得る。例えば、スペクトルデータが糖尿病患者から収集されたスペクトル標準と類似している場合、対象の消化プロファイルは、対象が糖尿病患者と同様のスペクトルデータを生成したことを示している可能性があり、したがって、対象が発症するリスクがあるか、または糖尿病であるかどうかを決定するのに役立つ場合がある。
一般に、分析物の存在および／または量を決定するために発生したスペクトルを使用することが望ましい実施形態では、スペクトル標準は、分析物を含むサンプルから、または対象のＧＩ管に分析物を有する対象から収集された典型的なスペクトルデータを表すことができる。いくつかの実施形態では、スペクトル標準は、対象のＧＩ管内の検出剤に結合した分析物を有する対象から収集された典型的なスペクトルデータ、および／または検出剤（例えば、蛍光プローブを含む検出剤）に結合した分析物を含むサンプルから収集されたスペクトルデータを表すことができる。いくつかの実施形態では、スペクトル標準は、特定の状態（例えば、本明細書に記載の疾患または障害）を有する個人から収集された典型的なスペクトルデータを表すことができる。いくつかの実施形態では、スペクトル標準は、所定のレベルの分析物および／または検出剤に結合している所定のレベルの分析物を有するサンプルから収集された典型的なスペクトルデータを表すことができる。これらの標準は、対象のＧＩ管から得られたサンプルまたは対象のＧＩ管を検出、定量化、および／または分析するために、摂取可能なデバイス７１１０によって収集されたスペクトルデータをスペクトル標準のスペクトルデータと比較するように本明細書に記載の方法で使用され得る。例えば、いくつかの実施形態では、本明細書に記載の方法は、摂取可能なデバイスによって収集されたスペクトルデータをスペクトル標準のスペクトルデータと比較して、特定の分析物または分析物の組み合わせが対象のＧＩ管および／または対象のＧＩ管からのサンプルに存在するかどうかを決定することを含む。いくつかの実施形態では、本明細書に記載の方法は、摂取可能なデバイスによって収集されたスペクトルデータをスペクトル標準のスペクトルデータと比較して、対象のＧＩ管に存在する分析物および／または対象のＧＩ管のレベルを決定することを含む。いくつかの実施形態では、本明細書に記載の方法は、摂取可能なデバイスによって収集されたスペクトルデータをスペクトル標準のスペクトルデータと比較して、対象が疾患または障害を発症しているかまたは発症するリスクがあるかどうかを決定することを含む。
スペクトル標準は、摂取可能なデバイス７１１０または基地局７１４０のいずれかにアクセス可能なデータベースに記憶され得、摂取可能なデバイス７１１０または基地局７１４０は、スペクトル標準データベースでスペクトル標準を特定して、またはスペクトル標準データベースで１つ以上のスペクトル標準を選択して、摂取可能なデバイス７１１０によって収集されたスペクトルデータと比較するための任意の適している基準を使用することができる。
いくつかの実施形態では、スペクトルデータを発生させるために使用されるサンプルタイプと一致させるために、他の消化プロファイルに含まれるスペクトル標準および／またはスペクトルが比較のために選択される。例えば、摂取可能なデバイス１０によって収集されたスペクトルデータが特定のタイプのサンプル（例えば、特定の所定の摂取可能な標準）から得られた場合、スペクトルデータは、同じタイプのサンプルに対して収集された典型的なスペクトルデータを表すスペクトル標準と比較され得る。これは、それぞれのデータを発生させるために使用される異なるサンプル間の差異に起因する可能性があり、かつスペクトルデータまたは対象と関連付けられる情報を示すより正確な消化プロファイルを発生させるために使用され得る、スペクトルデータとスペクトル標準との間のいくつかの差異または類似性を制御することができる。
いくつかの実施形態では、他の消化プロファイルに含まれるスペクトル標準および／またはスペクトルは、対象のスペクトルデータが発生したＧＩ管内の領域を、ＧＩ管（例えば、胃、近位および遠位十二指腸、空腸、回腸、下行結腸、上行結腸および横行結腸のうちの１つ以上）内の同じ領域から収集されたサンプルのスペクトルデータを表すスペクトル標準と一致させるために、比較のために選択される。いくつかの実施形態では、消化プロファイルは、スペクトルデータを、性別が一致する、年齢が一致する、および／または特定の状態の存在または非存在について一致するスペクトル標準と比較することによって発生する。
いくつかの実施形態では、スペクトルデータを発生させるために使用される対象と一致させるために、他の消化プロファイルに含まれるスペクトル標準および／またはスペクトルが比較のために選択される。例えば、収集されたスペクトルデータは、より早い時点で対象から得られたスペクトルと比較され得る。したがって、本明細書に記載の方法およびデバイスは、対象のＧＩ管を経時的に監視するために使用され得る。例えば、いくつかの実施形態では、この比較データを使用して、対象が栄養素を吸収する方法または特定の摂取可能な標準を経時的に消化する方法の変化を検出することができる。いくつかの実施形態では、比較データを使用して、疾患または障害（例えば、ＧＩ疾患または障害）の進行を分析することができる。いくつかの実施形態では、比較データを使用して、特定の治療コースの有効性を決定することができる。
いくつかの実施形態では、スペクトル標準は、消化プロファイルのデータベース内の個人または個人のグループの消化プロファイルと関連付けられるスペクトルである。例えば、スペクトル標準は、特定の摂取可能な標準、分析物、所望の結果、または病状（例えば、本明細書に記載の疾患または障害）と関連付けられる消化プロファイルのデータベース内のスペクトルのセットであり得る。一態様では、本明細書に記載の摂取可能なデバイスを使用して発生した対象の消化プロファイルは、消化プロファイルのデータベースに保存される。他の個人または個人のグループに関するスペクトルデータおよび情報（例えば、病状、分析物、食物過敏症、望ましい結果、または物質摂取の影響であるが、これらに限定されない）を含む消化プロファイルのデータベースは、次に、対象の消化プロファイルをデータベースに含まれる消化プロファイルと比較することにより、対象の消化プロファイルを通知するために使用され得る。
１つ以上の分析物のレベルまたは所望の結果などの特定の条件と関連付けられるスペクトル標準がまた発生し得る。例えば、特定の分析物のレベルを表すスペクトル標準は、ベンチトップ分光計と、ＴＮＯ Ｇａｓｔｒｏ－Ｉｎｔｅｓｔｉｎａｌ Ｍｏｄｅｌ（ＴＩＭ）ｄｅｓｃｒｉｂｅｄ ｉｎ Ｍａｎｓ Ｍｉｎｅｋｕｓ，Ｃｈａｐｔｅｒ ５：Ｔｈｅ ＴＮＯ Ｇａｓｔｒｏ－Ｉｎｔｅｓｔｉｎａｌ Ｍｏｄｅｌ（ＴＩＭ）ｉｎ Ｋ．Ｖｅｒｈｏｅｃｋｘ ｅｔ ａｌ．（ｅｄｓ．），Ｔｈｅ Ｉｍｐａｃｔ ｏｆ Ｆｏｏｄ Ｂｉｏ－Ａｃｔｉｖｅｓ ｏｎ Ｇｕｔ Ｈｅａｌｔｈ，Ｓｐｒｉｎｇｅｒ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ（２０１５）（参照によりその全体が本明細書に組み込まれる）などのＧＩ管モデルを使用して発生し得る。
スペクトル標準はまた、消化または部分的に消化された食品のサンプルをシミュレートするサンプルをインビトロで調製することによって発生し得、各サンプルのスペクトルは、エクスビボで発生し得る。ベースサンプルには、例えば、所定量の主要栄養素または摂取可能な標準が含まれ得る。唾液、胃酸、膵臓酵素、胆汁および／または細菌などの様々な成分を、ＧＩ管の様々な領域を反映するサンプルを発生させるために、ベースサンプルに加えることができる。
スペクトルデータは、当技術分野で知られている様々な技術を使用して、スペクトル標準または他のスペクトルデータと比較され得る。例えば、スペクトル内のピークまたはトラフの強度および／または場所を比較することができる。いくつかの実施形態では、スペクトルデータは、２つ以上のスペクトル間の差異または類似性を定量化するためのアルゴリズムまたは統計的方法論を使用して比較され得る。任意選択で、スペクトルまたはスペクトルのセットを比較する前に、スペクトルデータを前処理することができる。例えば、いくつかの実施形態では、機械学習、遺伝的アルゴリズム、多変量データ分析、ケモメトリックス法、パターン認識法、および／または主成分分析（ＰＣＡ）を使用して、スペクトルまたはスペクトルのセットを比較することができる。いくつかの実施形態では、教師なし分類方法を使用して、スペクトルまたはＰＣＡなどのスペクトルのセットを比較する。別の実施形態では、クラスアナロジーのソフト独立モデリング（ＳＩＭＣＡ）、線形判別分析（ＬＤＡ）、多重判別分析（ＭＤＡ）、因子判別分析（ＦＤＡ）、ＰＬＳ判別分析（ＰＬＳ－ＤＡ）、正準変量分析（ＣＶＡ）、人工ニューラルネットワーク（ＡＮＮ）、および／またはｋ最近傍（ｋ－ＮＮ）分析などの教師あり分類方法が使用される。ハイパースペクトルデータは、多変量画像解析（ＭＩＡ）技術を使用して比較され得る。ハイパースペクトルデータを含むスペクトルデータを比較および分析するための様々な数学的技術および方法は、Ｍａｎｌｅｙ，“Ｎｅａｒ－ｉｎｆｒａｒｅｄ ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ ａｎｄ ｈｙｐｅｒｓｐｅｃｔｒａｌ ｉｍａｇｉｎｇ：ｎｏｎ－ｄｅｓｔｒｕｃｔｉｖｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ ｍａｔｅｒｉａｌｓ”Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．Ｒｅｖ．，２０１４，４３，８２００に記載されており、その全体は参照により本明細書に組み込まれる。
いくつかの実施形態では、処理ユニット７１５０は、スペクトルデータおよび１つ以上の入力に基づいて、所望のデータ（例えば、消化プロファイル）を発生させるように構成されている。入力は、サンプルおよび／または対象に関する追加情報を提供するか、または消化プロファイルが、病状、分析物、食品または薬物の感受性、治療レジメンの有効性（例えば、治療薬を使用）、望ましい結果、もしくは物質を摂取することの効果などであるが、これらに限定されない特定の特性を示す情報を提供することを可能にし得る。例えば、摂取可能なデバイス７１１０によって収集されたスペクトルデータは、基地局４０に送信され得、ここで基地局７１４０内に配置された処理ユニット７１５０は、所望のデータ（例えば、完全な消化プロファイル）を発生させるために、スペクトルデータをユーザからの入力と組み合わせる。スペクトルデータおよびスペクトル標準の特定の実施例がこの段落で議論されているが、本開示はこの意味で限定されない。任意のスペクトルデータ、またはスペクトルデータの組み合わせ、ならびに対応するスペクトル標準を同様に実装することができる。
１つ以上の入力は、対象またはユーザによって選択された基準に関する情報を含み得る。いくつかの実施形態では、１つ以上の入力は、コンピュータインターフェースを使用して対象によって入力または選択され、次に、コンピュータインターフェースは、１つ以上の入力に基づいて所望のデータ（例えば、消化プロファイル）を発生させるように処理ユニット７１５０を構成する。例えば、ユーザは、基地局７１４０に配置されたコンピュータインターフェースおよび／またはディスプレイを使用して基準を選択することができる。スペクトルデータおよびスペクトル標準の特定の実施例がこの段落で議論されているが、本開示はこの意味で限定されない。任意のスペクトルデータ、またはスペクトルデータの組み合わせ、ならびに対応するスペクトル標準を同様に実装することができる。
いくつかの実施形態では、対象に関する情報は、体重、身長、性別、食事、運動、病状（例えば、本明細書に記載の疾患または障害）、投薬、遺伝子型、表現型、ＢＭＩ、人種、年齢、運動習慣、タバコの使用、および／またはアルコールの使用、心拍数、脈拍および居住地のうちの少なくとも１つを含む。病状の実施例には、癌（例えば、胃癌または結腸直腸癌）、代謝性疾患、前糖尿病、糖尿病、過敏性腸症候群（ＩＢＳ）、炎症性腸疾患、短腸症候群、炭水化物吸収不良または胆汁酸吸収不良および／もしくは他の胆汁酸疾患などの吸収不良症候群、膵臓機能不全／慢性膵炎（すなわち、小腸の脂肪を消化できない）、老年期に関連する栄養不足、アレルギー（例えば、食物アレルギー）、腎臓病、てんかん、リシン尿タンパク質不耐性または胃の低胃酸（低無酸症）などによるタンパク質栄養失調、胃不全麻痺（遅い胃内容排出）、ならびに慢性便秘が含まれる。例えば、本明細書に記載の方法およびデバイスは、てんかんを有する対象の発作を制御することを助けるためにケトン食療法を監視するために役立ち得る。いくつかの実施形態では、本明細書に記載の方法およびデバイスは、対象のＧＩ管内の血液および／または胆汁を検出するために役立つ。いくつかの実施形態では、胆汁酸代謝プロファイルを発生させ得る。胆汁酸代謝プロファイルは、Ｃ．ｄｉｆｆｉｃｉｌｅの存在または不存在を示している可能性がある。対象の胆汁酸代謝プロファイルは、例えば、糞便微生物叢移植または抗生物質による治療の後に、Ｃ．ｄｉｆｆｉｃｉｌｅの存在または不存在を決定するために発生し得る。特定の実施形態では、１つ以上の結腸内胆汁酸プロファイルを使用して、糞便微生物叢移植（ＦＭＴ）の成功を予測することができる。
いくつかの実施形態では、本明細書に記載の方法およびデバイスは、過敏性腸症候群（ＩＢＳ）を管理するための“Ｆｅｒｍｅｎｔａｂｌｅ，Ｏｌｉｇｏ－，Ｄｉ－，Ｍｏｎｏ－ｓａｃｃｈａｒｉｄｅｓ Ａｎｄ Ｐｏｌｙｏｌｓ”（ＦＯＤＭＡＰ）食事療法後の対象を監視するために役立つ。例えば、本明細書に記載の摂取可能なデバイスおよび方法を使用して、ＩＢＳを有する対象のＧＩ管内のフルクトース、ラクトース、ポリオール、フルクタン、およびガラクトオリゴ糖などの短鎖炭水化物の吸収を決定することができる。ＦＯＤＭＡＰの少ない食事は、参照により本明細書に組み込まれる、ＩＢＳ（例えば、Ｈａｌｍｏｓ ｅｔ ａｌ．Ｇａｓｔｒｏｅｎｔｅｒｏｌｏｇｙ ２０１４；１４６：６７－７５，Ｇｉｂｓｏｎ ａｎｄ Ｓｈｅｐｈｅｒｄ，Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｇａｓｔｒｏｅｎｔｅｒｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｈｅｐａｔｏｌｏｇｙ ２５（２０１０）２５２－２５８を参照）の対象の症状を管理するのに効果的であることが示されている。
例えば、いくつかの実施形態では、ユーザは、基地局７１４０にユーザ入力を提供することによって、対象がＩＩ型糖尿病を有する３５歳の女性対象であることを指定することができる。次に、処理ユニット７１５０は、所与の摂取可能な標準を使用して摂取可能なデバイス７１１０によって収集されたスペクトルデータおよび対象がＩＩ型糖尿病を有する３５歳の女性であるという情報に基づいて、消化プロファイルを発生させるように構成され得る。次に、この消化プロファイルは、消化プロファイルデータベースに記憶され得、同様の消化プロファイルを検索するために使用され得、対象に食事もしくはライフスタイルの推奨事項を提供するために使用され得、または任意のその他の適している目的のために使用され得る。
いくつかの実施形態では、消化プロファイルは、ユーザによって選択された１つ以上の基準に基づいて発生し得る。例えば、ユーザは、特定の病状、分析物、食物感受性、所望の結果、または物質を摂取することの効果を示す基準を選択することができる。いくつかの実施形態では、望ましい結果は、体重を減らす、体重を増やす、体脂肪を減らす、体脂肪を増やす、筋肉量を減らす、病状（例えば、疾患または障害）を管理する、病状を治療する、または主要栄養素の吸収を増加もしくは減少させることである。次に、処理ユニット５０は、スペクトルデータおよびユーザによって選択された基準に基づいて消化プロファイルを発生させるように構成され得る。例えば、ユーザは、対象の病状のサブセット、摂取可能なデバイス７１１０と同時に消費される摂取可能な標準に関する異なるタイプ、または対象の個人的な対象の目標を特定する基準を入力することができる。これらの基準は、消化プロファイルを発生させるためにスペクトルデータとともに使用され得、消化プロファイルのデータベース内の個人のサブセットまたは個人のグループを特定するために使用され得る。次に、対象のスペクトルデータを、選択された個人のサブセットまたは個人のグループのスペクトルデータと比較することができる。
いくつかの実施形態では、同様の消化プロファイルを有する個人または個人のグループに関する情報が、対象の消化プロファイルに追加される。例えば、この情報は、対象が所望の結果を得るために避けるべきである食品または対象が消費すべきである食品を推奨するために使用され得る。例えば、対象が体重を減らすことを望む場合、消化プロファイルデータベースは、体重を減らした同性、年齢、および／または同じ病状を有する対象のプロファイルについて検索され得る。特定された消化プロファイルは、体重を減らした検索人口統計グループに属する対象によって消費された典型的な食品に関する情報を含み得、この情報は、対象が減量を達成するために摂取すべき食品を推奨するために、（例えば、基地局７１４０に位置するディスプレイを使用して）ユーザに提示され得る。いくつかの実施形態では、処理ユニット７１５０は、スペクトルデータをサーバに送信し、サーバから消化プロファイルを受信するように構成されている。例えば、サーバはまた、以前に記憶されたユーザ入力を記憶し、ユーザ入力をスペクトルデータと組み合わせて、消化プロファイルを作成することができる。任意選択で、処理ユニット７１５０は、スペクトルデータ、環境データ、および／または１つ以上の入力をサーバに送信し、サーバから消化プロファイルを受信するように構成されている。
本開示のこのセクションでの議論は、データの例、ならびにその利用および操作を提供しているが、本開示のこのセクションは、この意味で限定されない。任意のスペクトルデータ、またはスペクトルデータの組み合わせ、ならびに対応するスペクトル標準を同様に実装することができる。
いくつかの実施形態では、本明細書に記載の方法および／またはデバイスを使用して発生した消化プロファイルは、対象によって摂取および／または吸収されたカロリーを示している。別の実施形態では、消化プロファイルは、対象によって摂取および／または吸収された１つ以上の分析物の重量または質量をグラムで示している。いくつかの実施形態では、本明細書に記載の方法およびデバイスは、対象によって摂取された物質が、対象によって消費、代謝および／もしくは吸収されたカロリーの総数、または対象が消費、代謝、および／もしくは吸収したタンパク質、炭水化物、脂肪などの様々な主要栄養素からのカロリーの相対量などの特定の食事のパラメータ内にあるかどうかを追跡するのに役立つ。
いくつかの実施形態では、本明細書に記載の方法および／またはデバイスは、対象に対するライフスタイルおよび／または食事の推奨などのユーザ情報を提供することができる。例えば、所与の対象について摂取可能なデバイス７１１０によって収集されたスペクトルデータが、対象が特定の主要栄養素を効率的に消化できないことを示す場合、対象がその主要栄養素の濃度が高い食品で自身の食事を補うことを推奨する、消化プロファイルが発生し得る。いくつかの実施形態では、処理ユニット７１５０は、消化プロファイルのデータベース内の特定のライフスタイル（運動ルーチンなど）および／または食事と関連付けられる結果に基づいて、対象のライフスタイルおよび／または食事の推奨を示す消化プロファイルを発生させるように構成されている。例えば、対象が体重の増加および／または筋肉量の増加を望む場合、ユーザは、同様の人口統計を有する対象のプロファイルについて消化プロファイルデータベースを検索して、体重の増加および／または筋肉量の増加に成功した対象のスペクトルデータを取得することができる。次に、体重の増加および／または筋肉量の増加に成功した個人によって消費される一般的な食品などの特定された消化プロファイルからの情報を、食事の推奨として対象の消化プロファイルに組み込むことができる。特定された消化プロファイルと関連付けられる個人の典型的なカロリー摂取量および／または典型的な運動レジメンなどの、特定された消化プロファイルに含まれるいくつかの他の適しているタイプの情報が同様に対象に提示され得ることが理解される。
いくつかの実施形態では、対象による物質（例えば、分析物）の摂取の効果を予測するための方法およびシステムが提供される。いくつかの実施形態では、この方法は、本明細書に記載されるように、摂取される物質を特定することと、対象の消化プロファイルに基づいて物質を摂取する効果を予測することと、を含む。例えば、ユーザは、基地局４０にユーザ入力を提供することによって所与の物質（例えば、特定の包装済み食事）を特定することができ、対象の消化プロファイルを使用して、対象がどのように物質を消化し、吸収し、および／または代謝するかを予測することができる。いくつかの実施形態では、物質を摂取することの効果は、対象のＧＩ管におけるカロリーまたは主要栄養素の吸収を含む。例えば、対象の消化プロファイルを使用して、対象が分析物（例えば、物質に存在する脂肪、タンパク質、および炭水化物）をどれだけ効率的に吸収および／または代謝するかを予測することができる。いくつかの実施形態では、この方法は、物質（例えば、食料品）に関する栄養データを取得することと、対象の消化プロファイルおよび栄養データに基づいて物質を摂取する効果を予測することと、を含む。例えば、物質内の様々な量の脂肪、タンパク質、および炭水化物に関する栄養データは、中央のデータベースまたはリポジトリで見つけることができ、対象の消化プロファイルを使用して、物質に含まれる脂肪、タンパク質、および炭水化物のどれだけの量が実際に対象によって吸収されるかを推定することができる。任意選択で、方法は、対象の消化プロファイル、ならびに本明細書に記載のような消化プロファイルおよび／または標準スペクトルのデータベースに基づいて物質を摂取する効果を予測することを含む。例えば、所与の物質から吸収される分析物（例えば、脂肪、タンパク質、および炭水化物）の量は、対象の消化プロファイルと同様の消化プロファイルからの経験的データを使用して予測され得る。例えば、他の消化プロファイルが、個人が典型的に、所与の物質（例えば、食料品）中の主要栄養素の半分を吸収することを示している場合、対象は、所与のサンプル中の主要栄養素の約半分を平均して吸収すると推測され得る。他の消化プロファイルの情報を使用して、対象に起こり得る様々な結果を発生させ得る。例えば、データベースの消化プロファイルが、所与の物質から吸収される主要栄養素の量に大きなばらつきがあることを示している場合、この情報を使用して、対象の結果の可能な範囲を予測することができる。スペクトルデータスペクトル標準の特定の実施例がこの段落で議論されているが、本開示はこの意味で限定されない。任意のスペクトルデータ、またはスペクトルデータの組み合わせ、ならびに対応するスペクトル標準は、本明細書で論じられるように同様に実装することができる。
いくつかの実施形態では、分光計を使用して得られたスペクトルデータは、処理ユニット（これは、摂取可能なデバイスの外部、例えば、対象の体の外部にあり得る）に送信される。任意選択で、環境センサーから取得された環境データは、処理ユニットに送信される。処理ユニットは、対象に関する情報を入力することによって、および／または消化プロファイル（すなわち、例えば、特定の分析物を示すか、または特定の物質もしくは食品を摂取することの効果を予測する）を発生させるための基準を選択することによって、インターフェースおよび／またはディスプレイ（例えば、本明細書の他の場所で説明されるような）を使用してユーザによって構成される。処理ユニットは、ユーザが入力したスペクトルデータおよび情報をサーバに送信することにより、消化プロファイルを発生させる。サーバには、消化プロファイルおよび／または標準スペクトルの検索可能なデータベースが含まれている。次に、スペクトルデータを消化プロファイルおよび／または標準スペクトルのデータベースと比較することに基づく情報が、ユーザに提示される。いくつかの実施形態では、情報は、ディスプレイ上でユーザに表示される。任意選択で、サーバは、消化プロファイルに基づく情報を、電子メールまたはテキストなどの電子通信の形でユーザに提供することができる。いくつかの実施形態では、対象の消化プロファイルを、サーバに記憶されている消化プロファイルの検索可能なデータベースに追加することができる。スペクトルデータスペクトル標準の特定の実施例がこの段落で議論されているが、本開示はこの意味で限定されない。任意のスペクトルデータ、またはスペクトルデータの組み合わせ、ならびに対応するスペクトル標準は、本明細書で論じられるように同様に実装することができる。
いくつかの実施形態では、摂取可能なデバイスは、（例えば、胃腸管内の所望の場所で）摂取可能なデバイスに開口部を形成するために電解的に侵食される一部分（例えば、サンプルが収集されるハウジングの一部分、および／または１つ以上の物質を送達するための容器）を含む。次に、摂取可能なデバイスは、サンプルを吸収することができ（例えば、本明細書の他の場所に開示される１つ以上の吸収性材料を含むものなどの構造を使用する）、および／または（例えば、本明細書の他の場所に記載されるように）物質を送達する。デバイスには、周囲の環境に開くバルブとして機能する露出した金属表面が含まれている。バルブとして作用する露出した金属アノード材料は、バルブの開放中に電気分解される量におけるその生体適合性を考慮して、ヒトの摂取に許容される金属合金または実質的に純粋な金属を含むことができる。例えば、ＳＡＥグレード３０３、３０４、３０４Ｌ、３１６、３１６Ｌ、４４０を含む多種多様なステンレス鋼を使用することができる。ニッケル含有量、純度、および／またはトレーサビリティの考慮から、ＡＳＴＭグレードＦ１３８、Ｆ１３１４、Ｆ１５８６、Ｆ２２２９、またはＦ２５８１を含む外科用インプラント材料としての使用が承認されたステンレス鋼グレードから選択することが望ましい場合がある。金属の露出面積が小さい場合は、ニッケル、コバルトニッケル合金、または普通鋼などの、製造可能性に利点がある可能性のある他の様々な構造材料を使用することができる。
任意選択で、露出した金属表面は、デバイスの総表面積に比べて非常に小さくすることができる。バルブ作動時に、金属部分ｏは、金属カソード要素に対して正の電圧でバイアスされる。バイアスは、バッテリー（電源）によって提供される。外部電解回路（電気分解性の表面がデバイスの外側にある）の場合、周囲の胃液は、アノードとカソードの間の電解回路を完成させる電解質である。十分なバイアス電圧（例えば、３～５ボルトなどの１．５～１５ボルト）で、アノードは電解的に溶解または侵食され、したがって、所望の時間間隔内にその周囲の環境への開口部を形成する。適切なバイアス電圧は、選択したアノードおよびカソードの材料、アノード面積に対するカソード面積、カソードとアノードの近接性、ならびに必要な性能によって異なる。電圧が上昇すると、典型的に、露出した金属を周囲の電解液から絶縁する気泡が発生しない限り、金属の侵食速度が増加する。電圧は、アノードで過度のバブリングが発生するほど高くなることなく、許容時間内に電解侵食が発生するように十分に高くなるように選択される。アノードとカソードとの間に印加されたＤＣ電圧をパルス化することで、アノードでの気泡の量を減らすことを助け、電解侵食プロセスをより速くおよび／またはより信頼性の高いものにすることができる。パルスＤＣ電圧を使用する場合、パルスの周波数は５～５００ｈｚの範囲になり得、５０ｈｚが実験的に良好な結果をもたらすことがわかった。パルスＤＣ電圧のデューティサイクルは、アノードとカソードとの間に電圧が印加される時間の割合に関連し、残りの時間は、印加電圧がゼロまたはゼロに近くなる。電解侵食プロセスをより速くおよび／またはより信頼性の高いものにするための有効なデューティサイクルは、２０％または８０％の範囲であり、５０％が実験的に良好な結果をもたらすことがわかっている。
露出した金属の面積を小さく保つことで、電気分解する金属の量を減らすことができ、これは、（例えば、患者への生物学的露出の観点から）望ましい場合があり、バルブを開くために必要な総電流を減らすことができる。いくつかの実施形態では、面積は、０．０１ｍｍ２～０．２０ｍｍ２である。一実施例として、露出された金属の面積は、０．０３ｍｍ２であり得、および／または金属部分は、８．５ｍｍの直径および１４ｍｍの長さを有し得る。使用され得る露出した金属の面積の他の寸法は、本明細書の他の場所に開示されている。
任意選択で、非導電性コーティングを金属上に存在させることができる。例示的な非導電性コーティング材料には、ポリイミド、ポリ（ｐ－キシリレン）ポリマー（商品名パリレン）、ポリウレタン、ＰＤＭＳ（ポリジメチルシロキサン）または他のシリコーン、ポリエステル、ポリアミド、エポキシ、テフロン（登録商標）または他のフルオロポリマー、ポリエチレン、ポリプロピレン、アクリレートポリマー、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン酢酸ビニルが含まれる。
いくつかの実施形態では、摂取可能なデバイスの外部部分は、環境に敏感な１つ以上のコーティングで覆われている。例えば、いくつかのポリマーコーティング（例えば、腸溶コーティング）は、ｐＨ感受性であり、選択されたｐＨで分解することによって応答する。したがって、環境に敏感な材料をデバイスに組み込むことにより、摂取可能なデバイスが標的条件またはインビボでの標的場所に遭遇すると、イベント（例えば、バルブを侵食する、または物質を分配するか、もしくはサンプルを収集するための力を作動させる）をトリガーすることができる。いくつかの実施形態では、デバイスの外側に閾値センサーが存在し得、その結果、ポリマー侵食は、次に電気分解回路を開始する制御電子システムによって感知される。特定の実施形態では、ポリマー片は、ばねまたは形状記憶のような機械的バイアスを有する２つの電極の間に存在し、その結果、ポリマーが侵食されると、電極が接触して電解回路を完成させる。このような手法は、電子機器を減らして（例えば、マイクロコントローラなしで）実装され得る。例えば、電力は、比較的小さな体積のバッテリーまたは別の電源によって供給され得る。
いくつかの実施形態では、摂取可能なデバイスは、デバイスの外部の湿潤を強化することができ、したがって（例えば、ＧＩ管の流体が電解液であるときに）回路を完成させることを助けることができる１つ以上のコーティング（例えば、１つ以上の親水性コーティング）を含むことができる。
バルブ領域の金属の厚さを薄くすること（例えば、バルブを開くために使用される時間と電流の量を減らすために）が望ましい場合がある。例えば、金属部分は、バルブの近くで直径０．６０ｍｍにわたって厚さ０．０２５ｍｍであり得る。一般に、バルブ領域の金属の厚さは、０．００２ｍｍ～０．２００ｍｍの範囲にすることができる。使用され得る露出した金属の厚さの他の寸法は、本明細書の他の場所に開示されている。
説明の目的で、本開示は、主に、摂取可能なデバイスのいくつかの異なる例示的な実施形態、およびＧＩ管内の摂取可能なデバイスの場所を決定するための方法の例示的な実施形態に焦点を当てている。しかしながら、構築され得る可能な摂取可能なデバイスは、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大幅に変更することなく、形状および設計の変更を行うことができる。同様に、ＧＩ管内の摂取可能なデバイスの場所を決定するための可能な手順は、議論された特定の手順および実施形態（例えば、プロセス６５５００、プロセス６５６００、プロセス６５９００、プロセス６５１２００、プロセス６５１３００、プロセス６５１４００およびプロセス６５１５００）に限定されない。また、本明細書に記載の摂取可能なデバイスの用途は、単にデータを収集すること、ＧＩ管の一部をサンプリングおよび試験すること、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、摂取可能なデバイスは、いくつかの疾患を診断するためのいくつかの化学的、電気的、または光学的診断を含むように適合され得る。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ーが、摂取可能なデバイスに含まれ得る。例えば、摂取可能なデバイスは、ＧＩ管内の特定の化合物または不純物のレベルの上昇を測定するように適合され得、または局在化、サンプリング、およびサンプリングチャンバに組み込まれた適切な診断およびアッセイ技術の組み合わせは、小腸細菌異常増殖（ＳＩＢＯ）の存在を決定するのに特に適している可能性がある。
ソフトウェア（例えば、ＰＣＢ６５１２０内の制御回路によって実行されるソフトウェア）を介して実装される、本明細書に記載の摂取可能なデバイスの様々な実施形態の要素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などの高レベルの手続き型言語、スクリプト言語またはその両方で記述することができる。したがって、プログラムコードは、Ｃ、Ｃ＋＋または任意の他の適しているプログラミング言語で記述することができ、オブジェクト指向プログラミングの当業者に知られているように、モジュールまたはクラスを含むことができる。あるいは、またはさらに、ソフトウェアを介して実装される、本明細書に記載の摂取可能なデバイスの実施形態の要素の少なくともいくつかは、必要に応じて、アセンブリ言語、機械語、またはファームウェアで記述され得る。いずれの場合も、言語はコンパイル済み言語またはインタープリター型言語の場合がある。
摂取可能な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少なくとも一部は、本明細書に記載の実施形態の少なくとも１つの機能を実装するために、記憶媒体に、またはプロセッサ、オペレーティングシステム、ならびに関連付けられるハードウェアおよびソフトウェアを有する汎用もしくは特殊目的のプログラム可能なコンピューティングデバイスによって読み取り可能なコンピュータ可読媒体に記憶され得る。プログラムコードは、コンピューティングデバイスによって読み取られると、本明細書に記載の方法のうちの少なくとも１つを実行するために、新しい、特定の、事前定義された様式で動作するようにコンピューティングデバイスを構成する。
さらに、本明細書に記載の例示的な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少なくともいくつかは、１つ以上のプロセッサ用のコンピュータ使用可能命令を運ぶコンピュータ可読媒体を含むコンピュータプログラム製品で分散することができる。媒体は、１つ以上のディスク、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ストレージなどの非一時的な形態を含むがこれらに限定されない、様々な形態で提供され得る。いくつかの実施形態では、媒体は、例えば、有線送信、衛星送信、インターネット送信（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どであるがこれらに限定されない、本質的に一時的なものであり得る。コンピュータで使用可能な命令はまた、コンパイルされたコードおよびコンパイルされていないコードなど、様々な形式にすることができる。
上述の技術は、コンピュータ上で実行するためのソフトウェアを使用して実装され得る。例えば、ソフトウェアは、少なくとも１つのプロセッサ、少なくとも１つのデータ記憶システム（揮発性および不揮発性メモリならびに／または記憶要素を含む）、少なくとも１つの入力デバイスまたはポート、および少なくとも１つの出力デバイスまたはポートを各々含む、１つ以上のプログラムされたまたはプログラム可能なコンピュータシステム（分散、クライアント／サーバ、またはグリッドなどの様々なアーキテクチャのものであり得る）上で実行される１つ以上のコンピュータプログラムにおいて、手順を形成する。
ソフトウェアは、ＣＤ－ＲＯＭなどの記憶媒体で提供され、汎用または特殊目的のプログラム可能なコンピュータで読み取り可能であるか、またはネットワークの通信媒体を介して実行されるコンピュータに配信（伝搬信号でエンコード）され得る。すべての機能は、専用コンピュータで実行され、またはコプロセッサなどの専用ハードウェアを使用して実行され得る。ソフトウェアは、ソフトウェアによって指定された計算の異なる部分が異なるコンピュータによって実行される分散方式で実装され得る。そのような各コンピュータプログラムは、好ましくは、記憶媒体またはデバイスが本明細書に記載の手順を実行するためにコンピュータシステムによって読み取られたときに、コンピュータを構成および操作するために、汎用または特殊目的のプログラム可能なコンピュータによって読み取り可能な記憶媒体またはデバイス（例えば、固体メモリもしくは媒体、または磁気もしくは光学媒体）に記憶またはダウンロードされる。本発明のシステムはまた、コンピュータプログラムで構成されたコンピュータ可読記憶媒体として実装されると見なされ得、そのように構成された記憶媒体は、コンピュータシステムを、特定の事前定義された様式で動作させて、本明細書に記載の機能を実行させる。
説明の目的で、本明細書で与えられる実施例は、主に、摂取可能なデバイスのいくつかの異なる例示的な実施形態に焦点を合わせている。しかしながら、構築され得る可能な摂取可能なデバイスは、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大幅に変更することなく、一般的な形状および設計の変更を行うことができる。例えば、摂取可能なデバイスのいくつかの実施形態は、それぞれがデバイスの実質的に反対の端部に配置された２つのセットの軸方向感知サブユニットとともに、デバイスの実質的に中央に向かってサンプリングチャンバを特徴付け得る。さらに、摂取可能なデバイスの用途は、単にデータを収集すること、ＧＩ管の一部をサンプリングおよび試験すること、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、摂取可能なデバイスは、いくつかの疾患を診断するためのいくつかの化学的、電気的、または光学的診断を含むように適合され得る。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ーが、摂取可能なデバイスに含まれ得る。例えば、摂取可能なデバイスは、ＧＩ管内の特定の分析物、化合物または不純物のレベルの上昇を測定するように適合され得、または局在化、サンプリング、およびサンプリングチャンバに組み込まれた適切な診断およびアッセイ技術の組み合わせは、小腸細菌異常増殖（ＳＩＢＯ）の存在を決定するのに特に適している可能性がある。本明細書に記載の実施形態はＧＩ管内の摂取可能なデバイスに焦点を合わせているが、図１～図３４に記載されているそのような摂取可能なデバイスは、身体の他の部分に薬剤および治療薬を含む物質を送達するために使用され得ることにも留意されたい。
システム、プロセス、および装置の様々な実施形態は、実施例としてのみ本明細書に記載されている。任意の一実施形態で説明される特徴および制限は、本明細書の他の任意の実施形態に適用され得、一実施形態に関連するフローチャートまたは実施例は、適している様式でいくつかの他の実施形態と組み合わされ、異なる順序で行われ、または並行して行われ得ることが企図される。上述のシステムおよび／または方法は、他のシステムおよび／もしくは方法に適用されるか、またはそれに従って使用され得ることに留意されたい。実施形態の精神および範囲から逸脱することなく、これらの例示的な実施形態に対して様々な修正および変形を行うことができ、これは、添付の実施形態によってのみ制限される。添付の実施形態は、全体としての説明と一致する最も広い解釈を与えられるべきである。
本明細書に記載されている主題および操作の実装は、デジタル電子回路によって、または本明細書に開示されている構造およびそれらの構造的同等物を含むコンピュータソフトウェア、ファームウェア、もしくはハードウェア、もしくはそれらの１つ以上の組み合わせを介して、実装され得る。本明細書に記載の主題の実装は、１つ以上のコンピュータプログラム、すなわち、データ処理装置による実行のために、またはデータ処理装置の動作を制御するためにコンピュータ記憶媒体上に符号化されたコンピュータプログラム命令の１つ以上のモジュールとして実装され得る。
コンピュータ記憶媒体は、コンピュータ可読記憶デバイス、コンピュータ可読記憶基板、ランダムもしくはシリアルアクセスメモリアレイもしくはデバイス、またはそれらの１つ以上の組み合わせであり得るか、またはそれらに含まれ得る。さらに、コンピュータ記憶媒体は伝搬信号ではないが、コンピュータ記憶媒体は、人工的に発生した伝搬信号に符号化されたコンピュータプログラム命令のソースまたは宛先であり得る。コンピュータ記憶媒体はまた、１つ以上の別個の物理的構成要素または媒体（例えば、複数のＣＤ、ディスク、または他の記憶デバイス）であり得るか、またはそれらに含まれ得る。
本明細書に記載されている動作は、１つ以上のコンピュータ可読記憶デバイスに記憶されているか、または他のソースから受信されたデータに対してデータ処理装置によって実行される動作として実装され得る。
「データ処理装置」という用語は、例えば、プログラム可能なプロセッサ、コンピュータ、チップ上のシステム、または複数のもの、もしくは前述の組み合わせを含む、データを処理するためのあらゆる種類の装置、デバイス、および機械を包含する。この装置は、ＦＰＧＡ（フィールドプログラマブルゲートアレイ）またはＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）などの特殊目的の論理回路を含むことができる。装置はまた、ハードウェアに加えて、問題のコンピュータプログラムの実行環境を作成するコード、例えば、プロセッサファームウェア、プロトコルスタック、データベース管理システム、オペレーティングシステム、クロスプラットフォームランタイム環境、仮想マシン、またはそれらのうちの１つ以上の組み合わせを構成するコードを含むことができる。装置および実行環境は、ウェブサービス、分散コンピューティングおよびグリッドコンピューティングインフラストラクチャなど、様々な異なるコンピューティングモデルインフラストラクチャを実現することができる。
コンピュータプログラム（プログラム、ソフトウェア、ソフトウェアアプリケーション、スクリプト、またはコードとも呼ばれる）は、コンパイルまたは解釈された言語、宣言型言語または手続き型言語を含む、あらゆる形式のプログラミング言語で記述され得、スタンドアロンプログラムとして、またはモジュール、構成要素、サブルーチン、オブジェクト、もしくはコンピューティング環境での使用に適したその他のユニットとしてなど、あらゆる形式で展開され得る。コンピュータプログラムは、ファイルシステム内のファイルに対応する場合があるが、対応する必要はない。プログラムは、他のプログラムもしくはデータを保持するファイルの一部分（例えば、マークアップ言語ドキュメントに記憶された１つ以上のスクリプト）、問題のプログラム専用の単一ファイル、または複数の調整されたファイル（例えば、１つ以上のモジュール、サブプログラム、またはコードの一部分を記憶するファイル）に記憶され得る。コンピュータプログラムは、１台のコンピュータ、または１つのサイトに配置されているか、もしくは複数のサイトに分散され、かつ通信ネットワークによって相互接続されている複数のコンピュータで実行されるように展開され得る。
本明細書に記載のプロセスおよび論理フローは、１つ以上のコンピュータプログラムを実行する１つ以上のプログラム可能なプロセッサによって実行されて、入力データを操作して出力を発生させることによってアクションを実行することができる。プロセスおよび論理フローはまた、ＦＰＧＡ（フィールドプログラマブルゲートアレイ）またはＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）などの特殊用途の論理回路によって実行され得、特殊用途の論理回路として装置を実装することもできる。
コンピュータプログラムの実行に適しているプロセッサには、実施例として、汎用および特殊目的の両方のマイクロプロセッサ、および任意の種類のデジタルコンピュータの任意の１つ以上のプロセッサが含まれる。一般に、プロセッサは、読み取り専用メモリまたはランダムアクセスメモリ、あるいはその両方から命令およびデータを受信する。コンピュータの本質的な要素は、命令に従ってアクションを実行するためのプロセッサ、ならびに命令およびデータを記憶するための１つ以上のメモリデバイスである。一般に、コンピュータはまた、データを記憶するための１つ以上の大容量記憶デバイス、例えば、磁気、磁気光ディスク、もしくは光ディスクを含むか、またはデータを受信するか、もしくはデータを転送するか、もしくはその両方のために動作結合される。しかしながら、コンピュータにそのようなデバイスが必要なわけではない。さらに、コンピュータは、ほんの数例を挙げると、別のデバイス、例えば、携帯電話、携帯情報端末（ＰＤＡ）、モバイルオーディオもしくはビデオプレーヤー、ゲームコンソール、グローバルポジショニングシステム（ＧＰＳ）受信機、またはポータブルストレージデバイス（例えば、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）フラッシュドライブ）に組み込まれ得る。コンピュータプログラムの命令およびデータを記憶するのに適したデバイスには、例として、半導体メモリデバイス（例えば、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、およびフラッシュメモリデバイス）、磁気ディスク（例えば、内部ハードディスクまたはリムーバブルディスク）、光磁気ディスク、ならびにＣＤＲＯＭおよびＤＶＤ－ＲＯＭディスクを含む、あらゆる形態の不揮発性メモリ、メディア、およびメモリデバイスが含まれる。プロセッサおよびメモリは、特殊目的の論理回路によって補完され、または組み込まれ得る。
ユーザとの対話を提供するために、本明細書に記載の主題の実装は、ユーザに情報を表示するためのディスプレイデバイス（例えば、ＣＲＴ（陰極線管）またはＬＣＤ（液晶ディスプレイ）モニター）、ならびにユーザがコンピュータに入力を提供することができるキーボードおよびポインティングデバイス（例えば、マウスまたはトラックボール）を有する、コンピュータ上に実装され得る。他の種類のデバイスを使用して、ユーザとの対話を提供することもできる。例えば、ユーザに提供されるフィードバックは、視覚的フィードバック、聴覚的フィードバック、または触覚的フィードバックなどの、任意の形態の感覚的フィードバックであり得、また、ユーザからの入力は、音響、音声、または触覚入力を含む任意の形式で受信され得る。さらに、コンピュータは、ユーザが使用するデバイスとの間でドキュメントを送信および受信することにより、（例えば、Ｗｅｂブラウザから受信した要求に応答して、ユーザのユーザデバイス上のＷｅｂブラウザにＷｅｂページを送信することによって）ユーザと対話することができる。
本明細書に記載されている主題の実装は、例えば、データサーバとしてのバックエンド構成要素を含むか、またはアプリケーションサーバなどのミドルウェア構成要素を含むか、またはフロントエンド構成要素（例えば、ユーザが本明細書に記載された主題の実装と対話することができるグラフィカルディスプレイまたはウェブブラウザを有するユーザコンピュータ）を含むか、または１つ以上のそのようなバックエンド、ミドルウェア、またはフロントエンド構成要素の任意の組み合わせを含む、コンピューティングシステムに実装され得る。システムの構成要素は、デジタルデータ通信の任意の形式または媒体、例えば通信ネットワークによって相互接続され得る。通信ネットワークの実施例には、ローカルエリアネットワーク（「ＬＡＮ」）およびワイドエリアネットワーク（「ＷＡＮ」）、インターネットワーク（例えば、インターネット）、ならびにピアツーピアネットワーク（例えば、アドホックピアツーピアネットワーク）が含まれる。
コンピューティングシステムには、ユーザおよびサーバを含むことができる。ユーザおよびサーバは、典型的に、互いに離れており、通常は通信ネットワークを介して対話する。ユーザとサーバの関係は、それぞれのコンピュータで実行され、相互にユーザとサーバの関係を持つコンピュータプログラムによって発生する。いくつかの実装形態では、サーバは、データ（例えば、ＨＴＭＬページ）を、（例えば、データを表示し、ユーザデバイスと対話するユーザからのユーザ入力を受信する目的で）ユーザデバイスに送信する。ユーザデバイスで発生したデータ（例えば、ユーザとの対話の結果）は、サーバのユーザデバイスから受信され得る。
この明細書には多くの特定の実装の詳細が含まれているが、これらはいくつかの発明の範囲または主張される可能性のあるものの制限として解釈されるべきではなく、むしろ特定の発明の特定の実装に固有の機能の説明として解釈されるべきである。この仕様で個別の実装のコンテキストで説明されている特定の機能はまた、単一の実装で組み合わせて実装され得る。逆に、単一の実装のコンテキストで説明されている様々な機能はまた、複数の実装で個別に、または任意の適しているサブの組み合わせで実装され得る。さらに、特徴が特定の組み合わせで作用するものとして上記に記載され得、最初はそのように主張されたとしても、主張された組み合わせからの１つ以上の特徴は、場合によっては組み合わせから切り出され得、主張された組み合わせは、サブ組み合わせまたはサブ組み合わせの変形に向けられ得る。
この開示の目的のために、「連結された」という用語は、２つの部材が互いに直接的または間接的に結合することを意味する。そのような接合は、本質的に静止または可動であり得る。そのような接合は、２つの部材もしくは２つの部材および追加の中間部材が互いに単一のまとまった本体として一体的に形成されるか、または２つの部材もしくは２つの部材および追加の中間部材が互いに取り付けられることで達成され得る。このような結合は、本質的に永続的である場合があり、または本質的に取り外し可能もしくは解放可能である場合がある。
様々な要素の配向は、他の例示的な実装形態に従って異なる場合があり、そのような変形形態は、本開示に包含されることが意図されることに留意されたい。開示された実装形態の特徴は、他の開示された実装形態に組み込むことができることが認識されている。
図７２は、本明細書に開示されるような摂取可能なデバイスを使用して、対象に関するデータを収集、通信、および／または分析するためのシステムの非限定的な実施例を示している。例えば、摂取可能なデバイスは、外部基地局と通信するように構成され得る。一実施例として、摂取可能なデバイスは、それ自体が通信ユニットを有する外部基地局と通信する通信ユニットを有することができる。図７２は、そのような摂取可能なデバイスの例示的な実装形態を示している。図７２に示されるように、対象は、本明細書に開示されるような摂取可能なデバイスを取り入れる。対象に関する特定のデータ（例えば、収集されたサンプルに基づく）および／または対象のＧＩ管内の摂取可能なデバイスの場所は、収集されるか、そうでなければ利用可能であり、モバイルデバイスに提供され、モバイルデバイスは、次に、インターネットおよびサーバ／データストアを介してそのデータを診療所のコンピュータに転送する。摂取可能なデバイスによって収集された情報は、例えば、対象が着用している時計または他の物体などの受信機に伝達される。次に、情報は受信機からモバイルデバイスに伝達され、モバイルデバイスは、インターネットおよびサーバ／データストアを介してデータを診療所のコンピュータに転送する。次に、医師は、対象に関するデータの一部またはすべてを分析して、例えば、一般的な健康の推奨、食事の健康の推奨、および／またはライフスタイルの推奨などの推奨を提供することができる。図７２は、対象に関するデータを収集および転送するための特定のアプローチを示しているが、本開示は限定されない。一実施例として、受信機、モバイルデバイス、インターネット、および／またはサーバ／データストアのうちの１つ以上を、データ通信チャネルから除外することができる。例えば、モバイルデバイスは、例えば、ドングルを使用することによって、デバイスデータの受信機として使用され得る。そのような実施形態では、対象が着用するアイテムは、通信チェーンの一部である必要はない。別の実施例として、データ通信チャネル内の１つ以上のアイテムを、代替アイテムと置き換えることができる。例えば、データは、診療所のコンピュータに提供されるのではなく、例えば、病院ネットワーク、ＨＭＯネットワークなどのサービスプロバイダーネットワークに提供され得る。いくつかの実施形態では、対象データは、１つの場所（例えば、サーバ／データストア）に収集および／または記憶され得、一方で、デバイスデータは、異なる場所（例えば、異なるサーバ／データストア）に収集および／または記憶され得る。
摂取可能なデバイスは、１つ以上の環境センサーを含み得る。環境センサーは、対象のＧＩ管内のデバイスの外部の環境の環境データを発生させるために使用され得る。環境データは、単独で、またはスペクトルデータと組み合わせて、対象のＧＩ管をさらに特徴付けるために使用され得る。いくつかの実施形態では、環境データは、サンプルが調達される対象のＧＩ管内の同じ場所で発生する。環境センサーの実施例には、容量センサー、温度センサー、インピーダンスセンサー、ｐＨレベルセンサー、心拍数センサー、音響センサー、画像センサー、および／または運動センサーが含まれるが、これらに限定されない。いくつかの実施形態では、摂取可能なデバイスは、異なる種類の環境データを発生させるための複数の異なる環境センサーを含む。いくつかの実施形態では、画像センサーは、対象のＧＩ管を形成する組織のインビボでの画像を取得するのに適したビデオカメラである。いくつかの実施形態では、環境データは、病状の診断などのために、対象のＧＩ管の１つ以上の特徴を決定することを助けるために使用される。いくつかの実施形態では、摂取可能なデバイスは、とりわけ、デバイスの場所を決定するために使用され得る、ＧＩ管のビデオ画像データを発生させるためのカメラを含み得る。ビデオ画像化カプセルの例には、Ｍｅｄｔｒｏｎｉｃ’ｓ ＰｉｌｌＣａｍ（商標）、Ｏｌｙｍｐｕｓ’ Ｅｎｄｏｃａｐｓｕｌｅ（登録商標）、およびＩｎｔｒｏＭｅｄｉｃ’ｓ ＭｉｃｒｏＣａｍ（商標）（Ｂａｓａｒ ｅｔ ａｌ．“Ｉｎｇｅｓｔｉｂｌｅ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｃａｐｓｕｌｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ：Ａ Ｒｅｖｉｅｗ ｏｆ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ａｎｄ Ｆｕｔｕｒｅ Ｉｎｄｉｃａｔｉｏｎ”Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｎｔｅｎｎａｓ ａｎｄ Ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ（２０１２）；１－１４を参照）が含まれる。他の画像技術には、熱画像カメラ、および超音波またはドップラー原理を使用して異なる画像を発生させるもの（中国特許開示ＣＮ１０４４７３６１１：「Ｃａｐｓｕｌｅ ｅｎｄｏｓｃｏｐｅ ｓｙｓｔｅｍ ｈａｖｉｎｇ ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ ｆｕｎｃｔｉｏｎ」を参照）が含まれる。別の実施形態では、本明細書に記載の摂取可能なデバイスは、ガンマシンチグラフィー技術もしくはＰｈａｅｔｏｎ Ｒｅｓｅａｒｃｈ’ｓ Ｅｎｔｅｒｉｏｎ（商標）のカプセル（Ｔｅｎｇ，Ｒｅｎｌｉ，ａｎｄ Ｊｕａｎ Ｍａｙａ．“Ａｂｓｏｌｕｔｅ ｂｉｏａｖａｉｌａｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｒｅｇｉｏｎａｌ ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ ｏｆ ｔｉｃａｇｒｅｌｏｒ ｉｎ ｈｅａｌｔｈｙ ｖｏｌｕｎｔｅｅｒｓ．”Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｄｒｕｇ Ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ ３．１（２０１４）：４３－５０を参照）によって採用される他のラジオトラッカー技術を使用して、または摂取可能なデバイスの永久磁石の磁場強度を監視して（Ｔ．Ｄ．Ｔｈａｎ，ｅｔ ａｌ．，“Ａ ｒｅｖｉｅｗ ｏｆ ｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍｓ ｆｏｒ ｒｏｂｏｔｉｃ ｅｎｄｏｓｃｏｐｉｃ ｃａｐｓｕｌｅｓ，”ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ．Ｂｉｏｍｅｄ．Ｅｎｇ．，ｖｏｌ．５９，ｎｏ．９，ｐｐ．２３８７－２３９９，Ｓｅｐ．２０１２を参照）、局在化され得る。いくつかの実施形態では、１つ以上の環境センサーは、ｐＨ、温度、通過時間、またはそれらの組み合わせを測定する。ｐＨの変化を検出するのに役立つデバイスの実施例には、Ｍｅｄｉｍｅｔｒｉｃｓ’ ＩｎｔｅｌｌｉＣａｐ（登録商標）の技術（Ｂｅｃｋｅｒ，Ｄｉｅｔｅｒ，ｅｔ ａｌ．“Ｎｏｖｅｌ ｏｒａｌｌｙ ｓｗａｌｌｏｗａｂｌｅ ＩｎｔｅｌｌｉＣａｐ（登録商標）ｄｅｖｉｃｅ ｔｏ ｑｕａｎｔｉｆｙ ｒｅｇｉｏｎａｌ ｄｒｕｇ ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ ｉｎ ｈｕｍａｎ ＧＩ ｔｒａｃｔ ｕｓｉｎｇ ｄｉｌｔｉａｚｅｍ ａｓ ｍｏｄｅｌ ｄｒｕｇ．”ＡＡＰＳ ＰｈａｒｍＳｃｉＴｅｃｈ １５．６（２０１４）：１４９０－１４９７を参照）、およびＲａｎｉ Ｔｈｅｒａｐｅｕｔｉｃｓ’ Ａｕｔｏ－Ｐｉｌｌ（商標）の技術（米国特許第９，１４９，６１７号を参照）が含まれ、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
摂取可能なデバイスからサンプルを抽出するためのシステムおよび方法
図７３は、摂取可能なデバイスからサンプルを抽出するための方法の例示的な実施形態を示している。この方法は、摂取可能なデバイスのハウジングに開口部を作成させることを含む。開口部を作成する実施例を、図７３１５０に示している。この方法は、摂取可能なデバイスのハウジングの開口部をチューブに接続する取り付けられたスリーブに少なくとも部分的に摂取可能なデバイスを挿入することを含む。このプロセスの実施例を、図７３１５２および図７３１５４に示している。方法はまた、摂取可能なデバイスを取り付けられたスリーブに少なくとも部分的に挿入しながら、摂取可能なデバイスを遠心分離して、サンプリングチャンバに含まれるサンプルの少なくとも一部分をチューブに移行することを含む。遠心分離プロセスの実施例を、図７３１５６、図７３１５８、および図７３１６０に示している。
図７３１５０に示されるように、摂取可能なデバイス７３１００のハウジングに開口部が作成される。摂取可能なデバイス７３１００は、ホルダ７３１０２内に配置されており、２つのランセットを含む穿刺機構７３１０４を使用して、摂取可能なデバイスのハウジングを貫通し、２つの開口部を作成する。摂取可能なデバイスに開口部を作成するための方法およびシステムの他の実施例は、図７４、図７５、および図７６に関連して説明されている。
一般に、摂取可能なデバイスは、１つ以上のサンプリングチャンバを含み得、作成された開口部の各々は、サンプリングチャンバのうちの１つ以上に直接的に接続し得る。図７３１５０に示される実施例では、摂取可能なデバイス７３１００は、デバイスの上部近くに位置するサンプリングチャンバを有し、ここで、２つの開口部が、穿刺機構７３１０４によって作成される。しかしながら、任意の数の開口部を単一のサンプリングチャンバに接続することが可能であり、また各開口部を異なるサンプリングチャンバに接続することが可能であり得る。
穿刺機構７３１０４は、２つのランセットを有するものとして図７３１５０に示されており、摂取可能なデバイス７３１００のハウジング内に２つの開口部を作成する。一般に、穿刺機構７３１０４は、任意の数のランセットを含むことができ、各ランセットを使用して、ハウジングに開口部を作成することができる。さらに、穿刺機構７３１０４は、１つの摂取可能なデバイスに開口部を作成するために使用されないが、例えば、より多くのサンプリングチャンバを備えた別のより大きな摂取可能なデバイスに１つ以上の開口部を作成するために使用される、１つ以上のランセットを含み得る。
図７３１５２に示されるように、摂取可能なデバイス７３１００は、スリーブデバイス７３１０８に少なくとも部分的に挿入される。開口部７３１０６Ａおよび７３１０６Ｂ（一般に、開口部７３１０６）が摂取可能なデバイス７３１００に作成された後、スリーブデバイス７３１０８は、摂取可能なデバイス７３１００に接続される。スリーブデバイス７３１０８は、スリーブ部分７３１１０、およびベース部分７３１１２を含む。スリーブ部分７３１１０は、摂取可能なデバイスの一部分の周りにぴったりと合うようなサイズおよび形状にすることができ、ベース部分７３１１２は、開口部７３１０６Ａおよび７３１０６Ｂをそれぞれチューブ７３１１４Ａおよび７３１１４Ｂに接続するようなサイズおよび形状にすることができる。
図７３１５４は、摂取可能なデバイス７３１００がスリーブデバイス７３１０８に接続された後、摂取可能なデバイス７３１００をホルダ７３１０２から取り外すことを示している。一般に、スリーブデバイス７３１０８のスリーブ部分７３１１０は、摂取可能なデバイス７３１００の周りにぴったりとはまり、摂取可能なデバイス７３１００の一部分の周りにシールを形成することができる。スリーブデバイス７３１０８のベース部分７３１１２は、摂取可能なデバイス７３１００の開口部の各々の周りにシールを形成し、開口部の各々をチューブ７３１１４Ａまたは７３１１４Ｂのうちの１つに直接的に接続することができる。スリーブデバイス７３１０８の実施例、およびチューブ７３１１４Ａおよび７３１１４Ｂへの接続がどのように作成され得るかは、図７７に関連して詳細に論じられる。
図７３１５６、図７３１５８、および図７３１６０に示すように、摂取可能なデバイスは遠心分離される。遠心分離は、摂取可能なデバイスが取り付けられたスリーブに少なくとも部分的に挿入されている間に行われ、サンプリングチャンバに含まれるサンプルの少なくとも一部分をチューブに移行するために実行される。図７３１５６は、摂取可能なデバイス７３１００がスリーブデバイス７３１０８を介してチューブ７３１１４Ａおよび７３１１４Ｂに接続されている間に、摂取可能なデバイス７３１００が遠心分離チューブ７３１１６に挿入されていることを示している。一般に、摂取可能なデバイス７３１００およびスリーブデバイス７３１０８は、遠心分離チューブ７３１１６内に配置され得る。チューブ７３１１４Ａおよび７３１１４Ｂは、遠心分離チューブ７３１１６の底部近くに配向され得、摂取可能なデバイス７３１００は、遠心分離チューブ７３１１６の上部近くに配向され得る。これは、遠心力が、摂取可能なデバイス７３１００内に含まれるサンプルの一部分をチューブ７３１１４Ａおよび７３１１４Ｂに移動させることを確実にし得る。
遠心分離チューブ７３１１６は、Ｆａｌｃｏｎ（商標）ブランドの５０ｍＬコニカル遠心分離チューブなどの市販の遠心分離チューブであり得る。しかしながら、いくつかの実施形態では、遠心分離チューブ７３１１６は、摂取可能なデバイス７３１００およびスリーブデバイス７３１０８を遠心分離チューブ７３１１６内によりよく固定するために修正される。スリーブデバイス７３１０８および摂取可能なデバイス７３１００を遠心分離チューブ７３１１６内に固定することを可能にし得る任意の遠心分離機構の実施例が、図７８および図７９に関連して説明される。
図７３１５８は、遠心分離機７３１１８に挿入されている遠心分離チューブ７３１１６（摂取可能なデバイス７３１００、スリーブデバイス７３１０８、およびチューブ７３１１４Ａおよび７３１１４Ｂを含む）を示している。遠心分離チューブ７３１１６が遠心分離機１１８に挿入された後、遠心分離機７３１１８がオンにされ得、それにより、摂取可能なデバイス７３１００を遠心分離する。摂取可能なデバイス７３１００が遠心分離される速度および時間の長さは、摂取可能なデバイス７３１００の物理的特性、摂取可能なデバイス７３１００内に含まれるサンプルの特性、および摂取可能なデバイス７３１００内から抽出されるサンプルの量などの任意の数の要因に依存し得ることが理解されよう。しかしながら、小腸から採取したサンプルを含むＰＣＴ出願第ＰＣＴ／ＣＡ２０１３／０００１３３号に記載されているタイプの摂取可能なデバイスを含む典型的なアプリケーションでは、摂取可能なデバイスを３７００ｒｐｍで４分間遠心分離するだけで、サンプルの一部分を摂取可能なデバイス７３１００からチューブ７３１１４Ａおよび７３１１４Ｂに移行するのに十分である。
図７３１６０は、摂取可能なデバイス７３１００およびスリーブデバイス７３１０８が遠心分離された後に、摂取可能なデバイス７３１００、スリーブデバイス７３１０８、ならびにチューブ７３１１４Ａおよび７３１１４Ｂが遠心分離チューブ７３１１６から取り外されていることを示している。図７３１５８に関連して説明された遠心分離プロセス中の遠心力は、サンプル７３１２０Ａおよび７３１２０Ｂの一部（一般に、サンプル７３１２０の一部）を摂取可能なデバイス７３１００からチューブ７３１１４Ａおよび７３１１４Ｂに移している。次に、サンプル７３１２０Ａおよび７３１２０Ｂを含むチューブ７３１１４Ａおよび７３１１４Ｂは、スリーブデバイス７３１０８から接続解除され得る。次に、サンプル７３１２０Ａおよび７３１２０Ｂを含むチューブ７３１１４Ａおよび７３１１４Ｂは、任意のタイプの標準的な実験室診断で使用され得、摂取可能なデバイス７３１００およびスリーブデバイス７３１０８は、廃棄、リサイクルおよび消毒、または別の用途に再利用され得る。
いくつかの実施形態では、遠心分離の結果として、チューブ７３１１４Ａおよび７３１１４Ｂは、摂取可能なデバイス７３１００内の別個のサンプリングチャンバに含まれていたサンプル７３１２０Ａおよび７３１２０Ｂの一部を含み得る。これは、開口部７３１０６Ａが第１のサンプリングチャンバに接続し、開口部７３１０６Ｂが第２のサンプリングチャンバに接続する場合、ならびに各サンプリングチャンバが遠心分離の前にサンプル７３１２０Ａおよび７３１２０Ｂの別個の部分を保持する場合であり得る。いくつかの実施形態では、サンプル７３１２０Ａおよび７３１２０Ｂの一部は、チューブに移行される前に、サンプリングチャンバ内に含まれるスポンジによって吸収され得る。例えば、摂取可能なデバイス７３１００は、摂取可能なデバイス７３１００がＧＩ管を横断する間に、摂取可能なデバイスからサンプルをよりよく取得するために、サンプリングチャンバの各々内でスポンジを使用することができる。これらの状況では、遠心分離の力は、サンプルがチューブ７３１１４Ａおよび７３１１４Ｂに移行される前に、スポンジからサンプルの一部分を抽出することができる。
摂取可能なデバイス７３１００は、デバイスの上部近くに位置するサンプリングチャンバを有し得、これらのサンプリングチャンバは、作成された開口部７３１０６Ａおよび７３１０６Ｂに接続されている。しかしながら、一部の摂取可能なデバイスでは、摂取可能なデバイス内の他の位置にサンプリングチャンバが配置されている場合がある。いくつかの実施形態では、ホルダ７３１０２内の摂取可能なデバイスの位置決めおよび配置は、穿刺機構７３１０４によって作成された開口部が依然として摂取可能なデバイスのサンプリングチャンバに接続するように変更される。同様に、スリーブデバイス７３１０８の一般的な形状は、摂取可能なデバイスの任意の部分の周りに適合し、摂取可能なデバイスのハウジング上の任意の場所に作製された１つ以上の開口部に対応するように変更され得る。
いくつかの実施形態では、スリーブデバイス７３１０８は、摂取可能なデバイス７３１００に開口部を作成する。例えば、２本の針がスリーブデバイス７３１０８の下側に取り付けられ得る。スリーブデバイス７３１０８が摂取可能なデバイス７３１００に接続されているので、これらの針は、摂取可能なデバイス７３１００のハウジングを貫通し、それによって開口部７３１０６Ａおよび７３１０６Ｂを作成することができる。これにより、穿刺機構７３１０４を使用せずに、摂取可能なデバイス７３１００のハウジング内に開口部を作成することが可能になり得る。
いくつかの実施形態では、スリーブデバイス７３１０８の修正されたバージョンは、複数の開口部７３１０６Ａおよび７３１０６Ｂを単一のチューブ７３１１４に接続する。例えば、摂取可能なデバイス７３１００は、複数のサンプリングチャンバを有し得、それらの各々は、作成された開口部７３１０６Ａおよび７３１０６Ｂのうちの異なる１つに接続されている。スリーブデバイス７３１０８は、これらの開口部７３１０６Ａおよび７３１０６Ｂの両方を単一のチューブ７３１１４に接続することができる。これは、サンプルの一部がチューブ７３１１４に移行されるときに、サンプリングチャンバの各々に含まれる物質がチューブ７３１１４内で一緒に混合されることを可能にし得る。
図７３１５０、図７３１５２、図７３１５４、図７３１５６、図７３１５８、および図７３１６０に示される実施例では、２つの開口部７３１０６Ａおよび７３１０６Ｂが、摂取可能なデバイス７３１００のハウジング内に同時に作成され、スリーブデバイス７３１０８は、２つのチューブ７３１１４Ａおよび１１４Ｂを摂取可能なデバイス７３１００に同時に接続するように設計されている。しかしながら、いくつかの実施形態では、摂取可能なデバイス７３１００のハウジング内に単一の開口部のみが作成され、スリーブデバイス７３１０８は、単一のチューブのみを摂取可能なデバイス７３１００に接続するように設計されている。より一般的には、いくつかの実施形態では、任意の数の開口部が、摂取可能なデバイス７３１００に順次または同時のいずれかで作成され得、スリーブデバイス７３１０８は、任意の数のチューブを任意の数の開口部に接続するように設計されている。いくつかの実施形態では、スリーブデバイス７３１０８はまた、複数の摂取可能なデバイスを任意の数のチューブに接続するように設計され得る。
図７３１５０および図７３１５２に示される実施例では、２つの開口部７３１０６Ａおよび７３１０６Ｂは、穿刺機構７３１０４によって同時に作成される。しかしながら、いくつかの実施形態では、他のタイプの機構を使用して、摂取可能なデバイス７３１００に、順次または同時のいずれかで任意の数の開口部を作成することができる。
いくつかの実施形態では、スリーブデバイス７３１０８ならびにチューブ７３１１４Ａおよび７３１１４Ｂは、サンプル抽出プロセスに関与しなくてもよく、摂取可能なデバイス７３１００は、１つ以上の開口部が摂取可能なデバイス７３１００に作成された後、遠心分離チューブ７３１１６に直接的に装填され得る。これにより、サンプルの一部分が遠心分離チューブ７３１１６内に直接的に移行されることがもたらされ得、次にサンプルの一部を含む遠心分離チューブ７３１１６を、診断および実験室試験に使用することができる。これらの実施形態のいくつかでは、摂取可能なデバイス７３１００の第１のサンプリングチャンバにアクセスするために第１の開口部が作成され、第１のサンプルが、第１のサンプリングチャンバから遠心分離チューブ７３１１６に移行される。その後、摂取可能なデバイス７３１００の第２のサンプリングチャンバにアクセスするために第２の開口部が作成され、第２のサンプルが、第２のサンプリングチャンバから別の遠心分離チューブ７３１１６に移行される。このプロセスは、追加のサンプリングチャンバ内の追加のサンプルについて継続することができ、スリーブデバイス７３１０８を必要とせずに、複数の異なるサンプルの一部を別々の遠心分離チューブに移行することが可能になり得る。
一般に、図７３に関連して論じられたシステムおよび方法ならびにシステムは、他のシステムおよび方法と適合され、または組み合わされ得る。例えば、スリーブデバイス７３１０８、遠心分離チューブ７３１１６、および遠心分離機７３１１８を使用して、物質を摂取可能なデバイスに装填することができる。摂取可能なデバイスは、１つ以上の開口部を有し得、修正されたスリーブデバイス７３１０８は、胃腸管の特定の部分に送達される薬剤などの摂取可能なデバイスに装填される物質を含むチューブまたは漏斗に開口部を接続し得る。摂取可能なデバイスおよび修正されたスリーブデバイス７３１０８は、遠心分離チューブ７３１１６の底部により近い、修正されたスリーブデバイス７３１０８の下に配向された摂取可能なデバイスとともに、遠心分離チューブ７３１１６内に配置され得る。この配設では、遠心分離機７３１１８によって発生した遠心力は、物質を、修正されたスリーブデバイス７３１０８を通して摂取可能なデバイス７３１００に押し込むことができる。物質が摂取可能なデバイスに装填された後、摂取可能なデバイスの開口部が密封され得、そして摂取可能なデバイスが患者に投与され得る。いくつかの実施形態では、開口部を密封するために使用される材料は、摂取可能なデバイスのハウジングの残りの部分とは異なる材料でできていてもよい。
いくつかの実施形態では、スリーブデバイス７３１０８の修正されたバージョンは、遠心分離チューブ７３１１６または遠心分離機７３１１８を使用せずに、物質を摂取可能なデバイスに装填することを可能にし得る。例えば、チューブ７３１１４Ａおよび７３１１４Ｂの代わりに、スリーブデバイス７３１０８は、摂取可能なデバイスの１つ以上の開口部を、針または注射器に接続することを可能にし得る。次に、針または注射器を使用して、摂取可能なデバイス内の適切な場所に物質を直接的に装填することができる。次に、摂取可能なデバイスが患者に投与される前に、摂取可能なデバイスの開口部を再び密封することができる。
別の実施例として、遠心分離チューブ７３１１６および遠心分離機７３１１８を使用して、摂取可能なデバイス内で物質を移動させるか、または摂取可能なデバイスの複数のチャンバ内に以前に含まれていた物質を混合することができる。例えば、摂取可能なデバイス内に複数のチャンバがあり得、各チャンバは異なる物質を含み、複数のチャンバは、１つ以上の低圧逆止バルブによって一緒に接続され得る。摂取可能なデバイスを遠心分離チューブ７３１１６に装填し、遠心分離機７３１１８を使用して摂取可能なデバイスを遠心分離すると、低圧逆止バルブのうちの１つ以上が破損し、それにより、異なる物質が摂取可能なデバイス内で一緒に混合することが可能になり得る。これにより、摂取可能なデバイスを様々なアプリケーションで使用できるようになり得る。例えば、粉末薬剤は、それが溶媒または試薬と混合されるときに活性化され得る。薬剤および溶媒は、摂取可能なデバイスの別々のチャンバに事前に装填することができ、遠心分離機を使用して、物質を一緒に混合し、摂取可能なデバイスが患者に投与されようとしているときにのみ薬剤を活性化することができる。
一般に、このタイプの混合はまた、遠心分離機７３１１８または逆止バルブを使用して、または使用せずに、物質が摂取可能なデバイスに装填されるときに実行され得る。例えば、摂取可能なデバイスのハウジング内の複数の開口部は、摂取可能なデバイス内の単一のチャンバに接続することができる。スリーブデバイス７３１０８の修正されたバージョンを使用して、複数の異なる物質を、異なる開口部の各々を通して摂取可能なデバイスに装填することができる。これにより、物質が摂取可能なデバイス内に入ると一緒に混合することが可能になり、物質が摂取可能なデバイスの外部で一緒に混合される必要がなくなる可能性がある。
代替の実施例として、開口部７３１０６Ａおよび７３１０６Ｂが摂取可能なデバイス７３１００のハウジング内に作成された後、スリーブデバイス７３１０８は、チューブ７３１１４Ａおよび７３１１４Ｂの代わりに真空機構に接続することができる。この場合、サンプルは、摂取可能なデバイス７３１００から直接的に吸引され、真空機構に取り付けられたチューブまたは他のレセプタクルに堆積される。これは、摂取可能なデバイス７３１００を遠心分離する代わりに行うことができ、またはサンプルの一部分が遠心分離によって抽出される前もしくは後に行うことができる。このプロセスを支援するために、摂取可能なデバイス７３１００内の単一のサンプリングチャンバに接続する摂取可能なデバイス７３１００のハウジング内に、複数の開口部を作成することができる。スリーブデバイス７３１０８の修正されたバージョンは、これらの開口部のうちの１つを真空機構に接続することを可能にし、これらの開口部の別のものを空気源またはフラッシング流体に接続することを可能にし得る。これにより、サンプルがサンプリングチャンバから取り出されるときに、空気またはフラッシング流体がサンプリングチャンバに入ることが可能になり得る。これにより、真空機構によってサンプルが吸引されるときにサンプリングチャンバ内に圧力が蓄積することを防ぎ、サンプルをサンプリングチャンバからより簡単に吸引できるようにすることができる。
さらに別の実施例として、図７３に関連して論じられたシステムおよび方法は、図７４～図８１に関連して論じられたシステムおよび方法のうちのいずれかと適合または組み合わせられ得る。例えば、図８０および図８１は、摂取可能なデバイスを複数の部分に分離し、摂取可能なデバイスの一部分をアダプタに接続するための方法の例示的な実施形態を示している。このアダプタは、スリーブデバイス７３１０８と同様の様式で機能し、摂取可能なデバイス７３１００の一部分内のサンプリングチャンバを、１つ以上のチューブ７３１１４に接続することができる。次に、遠心分離チューブ７３１１６および遠心分離機７３１１８を使用して、図７３１５６、図７３１５８、および図７３１６０に示される様式と同様に、摂取可能なデバイスの一部からサンプルを抽出することができる。
図７３に関連して論じられたシステムおよび方法のいずれかが、自動化されたシステムに適合され得るか、または自動化されたシステムと組み合わされ得ることも理解される。例えば、摂取可能なデバイス７３１００がホルダ７３１０２に挿入された後、ボタンまたは他の適しているトリガー機構を使用して、穿刺機構７３１０４を自動的に下げ、摂取可能なデバイス７３１００に開口部７３１０６Ａおよび７３１０６Ｂを作成することができる。スリーブデバイス７３１０８を摂取可能なデバイス７３１００に取り付ける、または摂取可能なデバイス７３１００およびスリーブデバイス７３１０８を遠心分離チューブ７３１１６に装填するなどの他のプロセスが、同様に自動化され得る。一般に、図７３に関連して説明された摂取可能なデバイスからサンプルを抽出するプロセス全体は、必要に応じて、自動化され得る。
図７４は、加熱されたランセットを使用して摂取可能なデバイスに開口部を作成するための方法の例示的な実施形態を示しており、これは、図７３によって示される方法と組み合わせて使用され得、または図７５～図８１に関連して議論されたいくつかのシステムおよび方法と全体的もしくは部分的のいずれかで組み合わされ得る。
図７４２５０は、穿刺機構２０６によって摂取可能なデバイス７４２００に２つの開口部が作成される準備として、穿刺ジグのホルダ７４２０２に配置された摂取可能なデバイス７４２００を示している。図７３に関連して説明された摂取可能なデバイス７３１００、ホルダ７３１０２、および穿刺機構７３１０４の任意の１つ以上の特性は、図７４に関連して説明された摂取可能なデバイス７４２００、ホルダ７４２０２、および穿刺機構７４２０６のそれぞれに適用可能であり得る。
ホルダ７４２０２は、図７４２５０に、摂取可能なデバイス７４２００をホルダ７４２０２内で特定の様式で位置合わせさせ得る配向マーキング７４２０４とともに示されている。例えば、摂取可能なデバイス７４２００上の物理的特性またはマーキングを配向マーキング７４２０４と位置合わせすることにより、穿刺機構７４２０６が、摂取可能なデバイス７４２００のハウジング内の適切な場所に開口部を作成することを確実にし得る。いくつかの実施形態では、摂取可能なデバイス７４２００は、摂取可能なデバイス７４２００がホルダ７４２０２に対して特定の配向を有する場合にのみ、ホルダ７４２０２内に配置され得る。例えば、摂取可能なデバイス７４２００は、摂取可能なデバイス７４２００の片側にウィンドウまたは他の物理的特徴を有し得、ホルダ７４２０２は、ウィンドウが特定の方向に配向されている（例えば、図７４に示されている方向マーキング７４２０４に配向されている）ときにのみ、摂取可能なデバイス７４２００の周りにぴったりと適合するサイズおよび形状の開口部を有し得る。いくつかの実施形態では、摂取可能なデバイス７４２００は、それが所定の配向でホルダ７４２０２に挿入されたときに所定の位置にスナップし、それがそれ以上移動することを防止することができる。例えば、摂取可能なデバイス７４２００は、摂取可能なデバイス７４２００のハウジングからわずかに後退したウィンドウを含み得、ホルダ７４２０２の開口部は、わずかな突起部を含み得る。摂取可能なデバイス７４２００が、ウィンドウが特定の位置に配向された状態で（例えば、図７４に示される配向マーキング７４２０４に配向された状態で）ホルダ７４２０２に挿入されると、突起部は、ウィンドウと整列し、後退領域を満たす。これにより、摂取可能なデバイス７４２００が所定の位置にスナップされると、摂取可能なデバイス７４２００の配向がそれ以上に変わることを防止することができる。
摂取可能なデバイス７４２００がホルダ７４２０２に位置付けられた後、穿刺機構７４２０６を、ガイド７４２１０に配置することができる。ガイド７４２１０は、穿刺機構７４２０６の動きを制限し、穿刺機構７４２０６によって作成された開口部が正しく位置付けられることを確実にすることができる。例えば、ガイド７４２１０は、穿刺機構７４２０６を所定の深さまで下げることのみを可能にし、穿刺機構７４２０６がさらに下がることを防止することができる。穿刺機構７４２０６の端部にあるプランジャ７４２０８を操作して、１つ以上のランセットを穿刺機構７４２０６から押し出し、それらを露出させるか、またはランセットを穿刺機構７４２０６に引き戻すことができる。一般に、穿刺機構７４２０６は、保護外側シースを含み得、ランセットが穿刺機構７４２０６内に引き込まれるときに、ランセットはシース内に収容される。ランセットを保護外側シースに引っ込めると、穿刺機構７４２０６の取り扱いを誤ることによる怪我を防止することができる。プランジャ７４２０８を完全に押し下げるか、またはプランジャ７４２０８を所定の深さを超えて押し下げると、さらに、いくつかの露出したランセットが自動的に穿刺機構７４２０６に後退することを引き起こし得る。これは、ばね機構によって達成され得る。
図７４２５２は、摂取可能なデバイス７４２００に開口部を作成する前に加熱されるプランジャ７４２０８ならびにランセット７４２１２Ａおよび７４２１２Ｂの動作を示している。ランセット７４２１２Ａおよび７４２１２Ｂを穿刺機構７４２０６に引っ込めることができるようにすることで、穿刺機構７４２０６の取り扱いの誤りまたは誤用による怪我の可能性を減らすことができる。これはまた、ランセット７４２１２Ａおよび７４２１２Ｂが外部環境によって汚染されることを防止する可能性がある。
プランジャ７４２０８を部分的に押し下げることにより、ランセット７４２１２Ａおよび７４２１２Ｂが、穿刺機構７４２０６から押し出される。ランセット７４２１２Ａおよび７４２１２Ｂを加熱するために、熱源７４２１４を使用することができる。一般に、ランセット７４２１２Ａおよび７４２１２Ｂを加熱すると、ランセット７４２１２Ａおよび７４２１２Ｂが滅菌され、開口部が作成されたときに、摂取可能なデバイス７４２００内に含まれるサンプルを不注意に汚染するリスクを減らすことができる。いくつかの実施形態では、熱源７４２１４はまた、ランセット７４２１２Ａおよび７４２１２Ｂを、摂取可能なデバイス７４２００のハウジングを形成するために使用される材料の融点よりも高い温度に加熱することができる。これにより、ランセット７４２１２Ａおよび７４２１２Ｂは、摂取可能なデバイス７４２００のハウジングに容易に溶けるか浸透し、それによって、摂取可能なデバイス７４２００のハウジングに開口部を作成することが可能になり得る。
一般に、ランセット７４２１２Ａおよび７４２１２Ｂの温度は、ランセット７４２１２Ａおよび７４２１２Ｂが摂取可能なデバイス７４２００のハウジングに容易に浸透するのに十分高いが、摂取可能なデバイス７４２００または摂取可能なデバイス７４２００内に含まれるいくつかのサンプルに望ましくない損傷が生じるほど高くはない。例えば、摂取可能なデバイス７４２００のハウジングは、摂氏約１４７度の溶融温度を有するポリカーボネートで部分的に作製され得、摂氏１５５度で容易に流れ始めることができる。この場合、ブンゼンバーナーまたはトーチを熱源７４２１４として使用することができ、ランセット７４２１２Ａおよび７４２１２Ｂの温度を、摂取可能なデバイス７４２００に挿入する前に約２５０～３００℃に上げることができる。ポリカーボネートの融点よりも高い温度を有することにより、開口部７４２１６Ａおよび７４２１６Ｂを迅速に作成することができ、ランセット７４２１２Ａおよび７４２１２Ｂが摂取可能なデバイス７４２００と接触する時間を短縮することができる。次に、これは、例えば、サンプル流体に含まれる分析物を変性させることによって、サンプルを損傷するリスクを低減し得る。しかしながら、ランセット７４２１２Ａおよび７４２１２Ｂの温度を摂氏３００度未満に保つことで、サンプルを不注意に損傷し、または摂取可能なデバイス７４２００のハウジングを形成するために使用したポリカーボネートを燃焼する可能性を最小限に抑えることができる。上記の温度範囲は例としてのみ提供されており、限定するものではないことを理解されたい。ランセット７４２１２Ａおよび７４２１２Ｂの最適温度は、ランセット７４２１２Ａおよび７４２１２Ｂの物理的特性、摂取可能なデバイス７４２００のハウジングおよび摂取可能なデバイス７４２００内のサンプルの物理的特性、開口部７４２１６Ａおよび７４２１６Ｂの所望のサイズおよび形状、ランセット７４２１２Ａおよび７４２１２Ｂの先端のジオメトリおよび形状、ならびにその他の任意の数の要因に依存する。
いくつかの実施形態では、ランセット７４２１２Ａおよび７４２１２Ｂは、電気的に加熱された先端によって置き換えられ得る。例えば、ランセット７４２１２Ａおよび７４２１２Ｂは、外部熱源７４２１４の代わりに電流によって加熱されるはんだごての先端に置き換えることができる。ランセット７４２１２Ａおよび７４２１２Ｂを電気的に加熱された先端と置き換えると、温度を正確に設定および維持することができる場合がある。
図７４２５４は、摂取可能なデバイス７４２００に開口部を作成するために使用されている穿刺機構７４２０６を示している。穿刺機構７４２０６を摂取可能なデバイス７４２００のわずかに上に位置付けし、かつプランジャ７４２０８を部分的に押し下げることによって、加熱されたランセット７４２１２Ａおよび７４２１２Ｂは、摂取可能なデバイス７４２００のハウジングと接触し、貫通する。
図７４２５６は、プランジャ７４２０８が完全に押し下げられた後、ランセット７４２１２Ａおよび７４２１２Ｂによって摂取可能なデバイス７４２００のハウジング内に作成された開口部７４２１６Ａおよび７４２１６Ｂ（一般に、開口部７４２１６）を示している。プランジャ７４２０８を完全に押し下げることにより、ランセット７４２１２Ａおよび７４２１２Ｂは、自動的に穿刺機構７４２０６に引き戻される。これは、例えば、穿刺機構７４２０６内のばね機構によって行うことができる。プランジャ７４２０８が完全に押し下げられたときにランセット７４２１２Ａおよび７４２１２Ｂを自動的に引っ込めることにより、摂取可能なデバイス７４２００内に含まれるサンプルが加熱されたランセット７４２１２Ａおよび７４２１２Ｂに曝される時間を短縮することができる。いくつかの実施形態では、ランセット７４２１２Ａおよび７４２１２Ｂは、プランジャ７４２０８が所定の深さを超えて押し下げられたときに、自動的に穿刺機構７４２０６に引き戻され、プランジャ７４２０８は、完全に押し下げられる必要はない。
いくつかの実施形態では、プランジャ７４２０８を完全に押し下げること、またはプランジャ７４２０８を所定の深さを超えて押し下げることは、ランセット７４２１２Ａおよび７４２１２Ｂを穿刺機構７４２０６内に自動的に引き戻さない。代わりに、ランセット７４２１２Ａおよび７４２１２Ｂは、プランジャ７４２０８を持ち上げるか、または穿刺機構７４２０６全体を持ち上げて、摂取可能なデバイス７４２００から離すことによって取り外され得る。いくつかの実施形態では、ランセット７４２１２Ａおよび７４２１２Ｂは、プランジャ７４２０８が押し下げられた後、所定の期間自動的に引っ込められる。
いくつかの実施形態では、ホルダ７４２０２は、配向マーキング７４２０４を含まない。例えば、摂取可能なデバイス７４２００内に単一のサンプリングチャンバのみが存在する可能性があり、開口部７４２１６Ａおよび７４２１６Ｂの正確な位置決めは、重要ではない可能性がある。代替の実施例として、ランセット７４２１２Ａおよび７４２１２Ｂと直接的に位置合わせすることができる摂取可能なデバイス７４２００上に、マーキングがあり得る。代替の実施例として、開口部が作成される摂取可能なデバイス７４２００のハウジングの一部は、ハウジングの周囲の部分とは異なる材料で作製されている。例えば、開口部７４２１６Ａおよび７４２１６Ｂは、摂取可能なデバイス７４２００のハウジングの特定の部分のみが、摂取可能なデバイス７４２００のハウジングの残りの部分よりも低い溶融温度を有するか、またはより柔らかい材料で作製されている場合、より容易に作成され得る。さらに別の実施例として、摂取可能なデバイス７４２００は、ハウジングの表面にわずかなくぼみを含み得、穿刺機構２０６は、くぼみと整列され、くぼみと同じ場所に開口部７４２１６Ａおよび７４２１６Ｂを作成し得る。
図７４は、摂取可能なデバイス７４２００のハウジング内に同時に作成される２つの開口部を示している。しかしながら、穿刺機構７４２０６は、摂取可能なデバイス７４２００における単一の開口部を含む、摂取可能なデバイス７４２００において任意の数の開口部を作成するように修正され得る。さらに、異なる時間に、異なる開口部が作製される場合がある。例えば、第１の開口部は、穿刺機構を使用することによって第１の場所に作製され得、摂取可能なデバイス７４２００は、ホルダ７４２０２内で再配向され得、第２の開口部は、同じ穿刺機構を使用して第２の位置に再度作製され得る。
一般に、図７４に関連して論じられたシステムおよび方法は、図７３または図７５～図８１に関連して論じられたシステムおよび方法を含む、他の任意のシステムおよび方法と組み合わされ得る。例えば、図７３に示される穿刺機構７３１０４は、ランセット７４２１２Ａおよび７４２１２Ｂと同様に、加熱されたランセットを有し得る。代替の実施例として、図７５に関連して論じられる穿刺機構は、加熱されたランセットであり得るか、またはランセットが摂取可能なデバイスのハウジングを貫通した後に自動的に収縮することができる。ブレードまたは表面を加熱して、摂取可能なデバイスのハウジングによりよく浸透するか、または開口部を作成するという一般的な概念がまた、図７６および図８０に記載のシステムおよび方法に直接的に適用可能であり得る。一般に、図７４に関連して論じられたシステムおよび方法のいずれかは、摂取可能なデバイス内に開口部を作成するための自動化されたシステムに組み込まれ得ることが理解される。例えば、ランセット７４２１２Ａおよび７４２１２Ｂを加熱および挿入するプロセスは、コンピュータまたはマイクロコントローラと連携して動作する１つ以上のセンサーまたはアクチュエータによって制御され得る。これは、例えば、ランセット７４２１２Ａおよび７４２１２Ｂを電気的に加熱された先端と交換し、ガイド７４２１０内のねじ山を使用して、モーターで穿刺機構７４２０６を上下させることによって達成され得る。これにより、開口部７４２１６Ａおよび７４２１６Ｂをより高い精度で作成することが可能になり、加熱されたランセット７４２１２Ａおよび７４２１２Ｂが摂取可能なデバイス７４２００と接触する時間を短縮することができる。
図７５は、摂取可能なデバイスに開口部を作成するために使用され得、かつ図７３に示す方法と組み合わせて使用され得、または図７４もしくは図７６～図８１に関連して論じられたいくつかのシステムおよび方法と全体的または部分的のいずれかで組み合わされ得る、例示的な穿刺デバイスを示している。図３５０は、様々な構成要素が詳細に示されている、穿刺デバイスの分解図を示している。図７５３５２は、ランセット７５３３２を摂取可能なデバイス内に挿入することができる、完全に組み立てられた穿刺デバイスを示している。
摂取可能なデバイス７５３００は、摂取可能なデバイス７３１００が図７３に関連して論じられたスリーブデバイス７３１０８のスリーブ部分７３１１０に挿入されるのと同様の様式で、スリーブデバイス７５３０８の開口部７５３１６に配置され得る。摂取可能なデバイス７５３００は、スリーブデバイス７５３０８に配置され得、スリーブデバイス７５３０８は、図７３に関して論じられたホルダ７３１０２と同様の機能を実行し得るホルダ７５３０４の開口部７５３０６に配置され得る。
スリーブデバイス７５３０８は、スリーブデバイス７５３０８の突出部分に位置する開口７５３１０を有する。ホルダ７５３０４の開口部７５３０６は、突出部分を含むスリーブデバイス７５３０８を収容するようなサイズおよび形状であり、スリーブデバイス７５３０８および摂取可能なデバイス７５３００がホルダ７５３０４の開口部７５３０６に挿入されたときに、スリーブデバイス７５３０８がホルダ７５３０４に対して所定の配向を有することを確実にし得る。
摂取可能なデバイス７５３００がスリーブデバイス７５３０８に対して適切に配向されることを確実にするために、開口７５３１０を使用して、摂取可能なデバイス７５３００がスリーブデバイス７５３０８内にある間に摂取可能なデバイス７５３００を見ることができる。摂取可能なデバイス７５３００は、摂取可能なデバイス７５３００の側面に位置するサンプル取得ウィンドウであり得る物理的特徴またはマーキング７５３０２を有する。摂取可能なデバイス７５３００は、特徴を整列させるために、または７５３０２を開口７５３１０でマーキングするために回転することができ、それにより、摂取可能なデバイス７５３００をスリーブデバイス７５３０８内に適切に配向させる。摂取可能なデバイス７５３００がスリーブデバイス７５３０８およびホルダ７５３０４に対して適切に配向されると、フィッティングスクリュー７５３１２を開口７５３１０に配置することができる。フィッティングスクリュー７５３１２は、摂取可能なデバイス７５３００をスリーブデバイス７５３０８内に固定し、摂取可能なデバイス７５３００がスリーブデバイス７５３０８に対して移動または回転することを防止することができる。
スリーブデバイス７５３０８の開口部７５３１４Ａおよび７５３１４Ｂ（一般に、開口部７５３１４）は、２つのだぼ７５３１８Ａおよび７５３１８Ｂ（一般に、だぼ７５３１８）を収容するためのサイズおよび形状である。だぼ７５３１８Ａおよび７５３１８Ｂは、スリーブデバイス７５３０８を穿刺ガイド７５３２０に接続し、穿刺ガイド７５３２０がスリーブデバイス７５３０８に対して特定の配向を有することを確実にすることができる。穿刺ガイド７５３２０の底面は、同様の一対の開口部（図示せず）を有し、これにより、穿刺ガイド７５３２０がだぼ７５３１８Ａおよび７５３１８Ｂ上にスムーズに摺動し、穿刺ガイド７５３２０がスリーブデバイス７５３０８に対して適切に配向されているときに、スリーブデバイス７５３０８の上部と接触することができる。
穿刺ガイド７５３２０の上面は、２つの開口部７５３２２Ａおよび７５３２２Ｂ（一般に、開口部７５３２２）を含み得る。だぼ７５３１８Ａおよび７５３１８Ｂの長さに応じて、だぼ７５３１８Ａおよび７５３１８Ｂは、穿刺ガイド７５３２０を通って完全に延在し、開口部７５３２２Ａおよび７５３２２Ｂから延在し得る。これにより、追加のガイドまたは追加のタイプのデバイスを、穿刺ガイド７５３２０およびスリーブデバイス７５３０８の上面に接続することが可能になり得る。しかしながら、いくつかの実施形態では、だぼ７５３１８Ａおよび７５３１８Ｂの長さはより短くてもよく、だぼ７５３１８Ａおよび７５３１８Ｂは、穿刺ガイド７５３２０の上面から延在していない。この場合、穿刺ガイド７５３２０の上面は、開口部７５３３２Ａおよび７５３３２Ｂを含まなくてもよい。
ここで図７５３５２を参照すると、ランセットガイド７５３２０の上面の開口部７５３２４Ａおよび７５３２４Ｂ（一般に、開口部７５３２４）は、ランセット７５３３２の尖った端部７５３３４を収容するようなサイズおよび形状である。穿刺ガイド７５３２０は、スリーブデバイス７５３０８に対して特定の配向を有し得、スリーブデバイス７５３０８は、摂取可能なデバイス７５３００に対して特定の配向を有し得るので、開口部は、ランセット７５３３２の尖った端部７５３３４が開口部７５３２４Ａを通って摂取可能なデバイスのハウジングに挿入されたときに、摂取可能なデバイス７５３００上の所定の部位に作成され得る。
図７４に関連して論じたように、ランセット７５３３２の尖った端部７５３３４は、開口部７５３２４に挿入される前に加熱され得る。これにより、ランセット７５３３２の尖った端部７５３３４が、摂取可能なデバイス７５３００のハウジングを通って容易に摺動することが可能になり得る。尖った端部７５３３４は、例えば、所定の範囲内の温度になるまで加熱され得、この温度は、摂取可能なデバイス７５３００のハウジングを作成するために使用される材料を溶かすのに十分高いが、穿刺機構または摂取可能なデバイス７５３００内に含まれるサンプルを損傷するほど熱くはない。開口部７５３２４Ａを通してランセットを挿入し、摂取可能なデバイス７５３００のハウジング上の第１の部位を貫通することによって、摂取可能なデバイス７５３００の第１の開口部が作成された後、開口部７５３２４Ｂを通してランセットを挿入し、摂取可能なデバイス７５３００のハウジング上の第２の部位を貫通することによって、第２の開口部を作成することができる。
いくつかの実施形態では、ランセット７５３３２は、はんだごてで置き換えることができ、穿刺ガイド７５３２０は、はんだごてガイド７５３２６で置き換えることができる。はんだごてガイド７５３２６は、だぼ７５３１８Ａおよび７５３１８Ｂを介してスリーブデバイス７５３０８に接続することができ、開口部７５３２２Ａおよび７５３２２Ｂと同様に機能する開口部７５３２８Ａおよび７５３２８Ｂ（一般に、開口部７５３２８）を有し得る。はんだごてガイド７５３２６と穿刺ガイド７５３２０の違いの１つは、開口部７５３３０Ａおよび７５３３０Ｂ（一般に、開口部７５３３０）が、ランセット７５３３２の尖った端部７５３３４とは対照的に、はんだごての端部に合うサイズおよび形状になっていることである。次に、はんだごての加熱点を開口部７５３３０Ａおよび７５３３０Ｂに挿入して、摂取可能なデバイス７５３００のハウジングに開口部を作成することができる。ランセット７５３３２と同様に、はんだごての加熱点は、摂取可能なデバイス７５３００を作成するために使用される材料の融点よりも高い温度に加熱され得る。
いくつかの実施形態では、開口部７５３２４Ａおよび７５３２４Ｂは、ランセットガイドの上部にある単一の開口部を含む、任意の数の開口部で置き換えられ得る。いくつかの実施形態では、開口７５３１０、フィッティングスクリュー７５３１２、摂取可能なデバイス７５３００上の特徴もしくはマーキング７５３０２、またはそれらの任意の適している組み合わせがなくてもよい。例えば、摂取可能なデバイス７５３００内に単一のサンプリングチャンバしかない場合、または摂取可能なデバイス７５３００に作成された開口部の正確な位置決めが重要でない場合、スリーブデバイス７５３０８に対して摂取可能なデバイス７５３００を特定の方向に配向する必要がない場合がある。
一般に、図７５に関連して説明されたシステムおよび方法は、特定の摂取可能なデバイスおよび摂取可能なデバイスの開口部が必要とされる特定の用途に対応するように修正または変更され得る。これは、例えば、図７５に関連して論じられたシステムおよび方法を、センサー、アクチュエータ、マイクロコントローラ、機械化システム、ロボットシステムなどの適切な組み合わせによって操作され得る摂取可能なデバイスに開口部を作成するための１つ以上の自動化システムに組み込むことを含み得る。さらに、図７５に関連して論じられたシステムおよび方法は、図７３、図７４、または図７６～図８１に関連して論じられたシステムおよび方法を含む、他の任意のシステムおよび方法と組み合わされ得る。例えば、摂取可能なデバイス７５３００に開口部を作成した後、スリーブデバイス７５３０８は、図７３に示されるスリーブデバイス７３１０８のベース部分７３１１２もしくは図７７に関連して説明されているベース部分７７５０８と同様のベース部分に、またはベース部分による多くのチューブに接続され得る。次に、摂取可能なデバイス７５３００、スリーブデバイス７５３０８、およびチューブに接続された取り付けられたベース部分は、図７３に関連して論じられた方法と同様に、摂取可能なデバイスからサンプルの一部分を抽出するために遠心分離機に挿入され得る。代替の実施例として、ランセット７５３３２は、図７４に関連して論じられた穿刺機構７４２０６の修正されたバージョンで置き換えられ得る。穿刺機構７４２０６の修正されたバージョンは、開口部７５３２４Ａおよび７５３２４Ｂに同時に挿入されるように設計され得る。さらに別の実施例として、ランセット７５３３２の修正されたバージョンは、ランセット７５３３２の尖った端部７５３３４が開口部７５３２４Ａに完全に挿入されると、ランセット７５３３２の尖った端部７５３３４を自動的に引っ込めるように構成され得る。これは、例えば、ランセット７５３３２のベース（すなわち、ランセット７５３３２の尖った端部７５３３４がランセット７５３３２の残りの部分に接続される点）が穿刺ガイド７５３２０の上部に接触するとトリガーされるばね式機構を介して行うことができる。
図７６は、摂取可能なデバイスに開口部を作成するために使用され得、かつ図７３に示す方法と組み合わせて使用され得、または図７４、図７５、もしくは図７７～図８１に関連して論じられたいくつかのシステムおよび方法と全体的または部分的のいずれかで組み合わされ得る、格子デバイスの例示的な実施形態を示している。一般に、格子デバイスは、摂取可能なデバイス７６４００のハウジングの一部分を除去し、摂取可能なデバイス７６４００内に含まれる１つ以上のサンプリングチャンバを露出させることができる。図７６４５０は、格子デバイスに装填された摂取可能なデバイス７６４００を示している。図７６４５２は、摂取可能なデバイス７６４００が格子デバイス内に装填された後の、格子デバイスの一端からの図を示している。図７６４５４は、格子デバイスの側面図を示し、摂取可能なデバイス７６４００のハウジングの一部分を除去するために使用される摺動ブロック７６４１０の動きを示している。図７６４５６は、格子デバイスが摂取可能なデバイス７６４００のハウジングの一部分を除去するために使用される前および後の摂取可能なデバイス７６４００を示している。
図７６４５０に示されるように、格子デバイスは、組み込みプラットフォーム７６４０２を有するホルダ７６４０６を含み、これは、摂取可能なデバイス７６４００の底部をぴったりと保持するようなサイズおよび形状である凹んだ領域７６４０４を含む。いくつかの実施形態では、プラットフォーム７６４０２は、ホルダ７６４０６から取り外し可能であり得、これにより、プラットフォーム７６４０２が格子デバイスの残りの部分に接続される前に、摂取可能なデバイスを凹んだ領域７６４０４内に容易に挿入および配向することが可能になり得る。摂取可能なデバイス７６４００は、摂取可能なデバイスの上部が露出するように、ホルダ７６４０６の凹んだ領域７６４０４内に部分的に挿入される。
ホルダ７６４０６の側面は、レール７６４１２Ａを形成し、かつホルダ７６４０６の別の側面は、第２のレール７６４１２Ｂ（図７６４５２に示されている）を形成することができる。格子デバイスは、レール７６４１２Ａおよび７６４１２Ｂ（一般に、レール７６４１２）に沿って移動し、摂取可能なデバイス７６４００の露出した上部を通過するように構成された摺動ブロック７６４１０を含む。
図７６４５２は、格子デバイスの一端からの図を示している。図７６４５２に示されるように、２つの格子表面７６４１６Ａおよび７６４１６Ｂ（一般に、格子表面７６４１６）は、摺動ブロック７６４１０の内側に接続されている。格子表面７６４１６Ａおよび７６４１６Ｂは、摺動ブロック７６４１０が摂取可能なデバイス７６４００の露出した上部を通過するときに、格子表面７６４１６Ａおよび７６４１６Ｂが摂取可能なデバイス７６４００の上部を削り取るように位置付けられ得る。この削り取りは、摂取可能なデバイス７６４００のハウジングの一部分を除去し、摂取可能なデバイス内の１つ以上のサンプリングチャンバを潜在的に露出させることができる。摺動ブロック７６４１０は、摂取可能なデバイス７６４００内のサンプリングチャンバが露出されるのに十分にハウジングが取り外される前に、摂取可能なデバイス７６４００の露出された上部を数回通過することができることが理解されよう。
一般に、格子表面７６４１６Ａおよび７６４１６Ｂは、任意のタイプの十分に鋭利なブレード、または十分に研磨性の材料でできていてもよい。例えば、格子表面７６４１６Ａおよび７６４１６Ｂは、金属もしくはセラミックから形成された格子ブレード、石目やすりもしくはやすりに類似した粗面もしくは研磨面、またはサンドペーパーまたはエモリー布などの他のタイプの粗い材料を含み得る。
図７６４５２では、格子表面７６４１６Ａおよび７６４１６Ｂは、互いに実質的に垂直に配向されているように示されている。これは、摺動ブロック７６４１０のジオメトリを単純化するのに役立つ可能性があり、格子デバイスが、摂取可能なデバイス内の２つのサンプリングチャンバを同時に露出することを可能にし得る。いくつかの実施形態では、格子表面７６４１６Ａおよび７６４１６Ｂの配向は、摂取可能なデバイス７６４００の形状およびサイズに対応するために、または取り外された摂取可能なデバイス７６４００のハウジングの一部の場所を変更するために、互いに対して異なる配向を有し得る。
格子表面７６４１６Ａおよび７６４１６Ｂは、任意の数の方法で摺動ブロック７６４１０に接続され得る。例えば、格子表面７６４１６Ａおよび７６４１６Ｂは、摺動ブロック７６４１０の内側に取り付けられた磁気プレートによって、またはボルト、ねじ、ばねなどの機械的留め具によって接続され得る。磁気プレートの使用などの特定のタイプの接続により、格子表面７６４１６Ａおよび７６４１６Ｂを摺動ブロック７６４１０から取り外すことが可能になり得る。次に、これにより、古い格子表面が使用によって摩耗すると、格子表面７６４１６Ａおよび７６４１６Ｂを周期的に新しい格子表面と交換することが可能になり得る。２つのばね機構７６４１８Ａおよび７６４１８Ｂ（一般に、ばね機構７６４１８）は、格子表面７６４１６Ａおよび７６４１６Ｂと摺動ブロック７６４１０の内壁との間に位置付けられる。摺動ブロック７６４１０が摂取可能なデバイス７６４００の上部を通過しているとき、ばね機構７６４１８Ａおよび７６４１８Ｂは、格子表面７６４１６Ａおよび７６４１６Ｂを摂取可能なデバイス７６４００に向かって押すことができる。これにより、格子デバイスが異なるタイプの摂取可能なデバイスに対応し、摺動ブロック７６４１０が摂取可能なデバイス７６４００上を移動するたびに摂取可能なデバイス７６４００のハウジングの新しい部分が除去されることを確実にし、または摂取可能なデバイス７６４００がホルダ７６４０６の凹んだ領域７６４０４にどれだけしっかりと固定されているかについてのわずかな変動を補償することが可能になり得る。しかしながら、いくつかの実施形態では、ばね機構は格子デバイスに含まれなくてもよく、格子表面７６４１６Ａおよび７６４１６Ｂは、単に摺動ブロック７６４１０に接続されている。いくつかの実施形態では、ばね機構７６４１８Ａおよび７６４１８Ｂは、格子表面７６４１６Ａおよび７６４１６Ｂを所定の深さまで押すだけである。例えば、格子表面７６４１６Ａおよび７６４１６Ｂは、格子表面７６４１６Ａおよび７６４１６Ｂが摺動ブロック７６４１０の内壁から特定の距離で移動することだけを可能にする、特定のタイプの留め具に接続され得る。これは、次に、摂取可能なデバイス７６４００のハウジングから除去され得る材料の量を制限し、摂取可能なデバイス７６４００のハウジングに作成されたいくつかの開口部のサイズを制限し得る。
図７６４５２は、格子デバイスのベース７６４０８に接続されたホルダ７６４０６を示している。ホルダ７６４０６の側面から延在するレール７６４１２Ａおよび７６４１２Ｂは、ベース７６４０８のわずかに上に吊り下げられ、小さなギャップ７６４２２Ａおよび７６４２２Ｂ（一般にギャップ７６４２２）を形成する。摺動ブロック７６４１０は、摺動ブロック７６４１０の長さに沿って延在する２つの溝形状のスロット７６４１４Ａおよび７６４１４Ｂ（一般に、溝形状のスロット７６４１４）を有する。溝形状のスロット７６４１４Ａおよび７６４１４Ｂは、摺動ブロック７６４１０がレール７６４１２Ａおよび７６４１２Ｂに沿って移動するときに、レール７６４１２Ａおよび７６４１２Ｂの周り（例えば、３つの表面の周り）に少なくとも部分的に適合するように成形され、摺動ブロック７６４１０の動きをガイドすることができる。一般に、摺動ブロック７６４１０の動きは、２つのレール７６４１２Ａおよび７６４１２Ｂによって制限され、摺動ブロック７６４１０が摂取可能なデバイス７６４００の露出した上面を通過するときに、摺動ブロック７６４１０は、２つのレール７６４１２Ａおよび７６４１２Ｂに沿って同時に動くことができる。
図７６４５４は、格子デバイスの側面図を示し、摂取可能なデバイス７６４００のハウジングの一部分を除去するために使用される摺動ブロック７６４１０の動きを示している。摺動ブロック７６４１０は、ベース７６４０８の片側に位置付けられ得、ホルダ７６４０６の側面上のレール７６４１２Ａおよび７６４１２Ｂによって所定の位置に保持され得る。摺動ブロック７６４１０は、レール７６４１２Ａおよび７６４１２Ｂに沿って摺動し、ベース７６４０８の長さに沿って移動することができる。これは、格子表面７６４１６Ａおよび７６４１６Ｂが、摂取可能なデバイス７６４００の露出した上部を削り取ることを可能にし得る。摺動ブロック７６４１０は、レール７６４１２Ａおよび７６４１２Ｂに沿って何度でも前後に移動することができ、これにより、格子表面７６４１６Ａおよび７６４１６Ｂが摂取可能なデバイス７６４００の上部に沿って繰り返し削り取るときに、摂取可能なデバイス７６４００のハウジングの追加部分を除去することが可能になり得る。
図７６４５６は、格子デバイスが摂取可能なデバイス７６４００のハウジングの一部分を除去するために使用される前および後の摂取可能なデバイス７６４００を示している。摂取可能なデバイス７６４００のハウジングが十分に取り外されると、２つの開口部７６４２０Ａおよび７６４２０Ｂ（一般に、開口部７６４２０）が、摂取可能なデバイスのハウジング内に作成される。これらの開口部７６４２０Ａおよび７６４２０Ｂの各々は、摂取可能なデバイス７６４００内のサンプリングチャンバを露出させることができる。開口部７６４２０Ａおよび７６４２０Ｂが作成されると、サンプリングチャンバに含まれるサンプルの一部分は、摂取可能なデバイス７６４００から抽出され得る。これは、図７３に関連して論じられたシステムおよび方法などの任意の適切なシステムまたは方法を使用して行うことができる。例えば、摂取可能なデバイス７６４００は、図７３に関連して論じられたスリーブデバイス７３１０８ならびにチューブ７３１１４Ａおよび７３１１４Ｂと同様に、開口部７６４２０Ａおよび７６４２０Ｂをチューブのセットに接続するスリーブデバイスに接続され得る。その時点で、摂取可能なデバイス７６４００およびスリーブデバイスは、遠心分離チューブに配置され得、サンプルの一部分は、摂取可能なデバイス７６４００、スリーブデバイス、およびチューブを遠心分離することによって、摂取可能なデバイス７６４００からチューブに移行され得る。
いくつかの実施形態では、ホルダ７６４０６またはプラットフォーム７６４０２は、凹んだ領域７６４０４の近くに配向マーキングのセットを含み得る。これらの配向マーキングは、摺動ブロック７６４１０が摂取可能なデバイス７６４００の露出した上部を通過するときに除去される摂取可能なデバイス７６４００のハウジングの一部を示し得る。これは、摂取可能なデバイス７６４００内のサンプリングチャンバがどこに位置するかが既知であり、方向マーキングと整列し得る摂取可能なデバイス７６４００上にいくつかの顕著な特徴またはマーキングがある場合に特に有利であり得る。
説明のために、図７６は、２つのレール７６４１２Ａおよび７６４１２Ｂ、ならびに２つの溝形状のスロット７６４１４Ａおよび７６４１４Ｂを示している。しかしながら、いくつかの実施形態では、ホルダ７６４０６上に１つのレールのみ、または摺動ブロック７６４１０上に１つの溝形状のスロットがあり得る。これらの実施形態では、単一のレールが摺動ブロック７６４１０の動きを制限するのに十分であることを確実にするために、レールおよび溝形状のスロットの形状を変更することが有利であり得る。例えば、いくつかの実施形態では、「Ｔ」字型レールを使用して、摺動ブロック７６４１０の動きをさらに制限することができる。
いくつかの実施形態では、レール７６４１２Ａおよび７６４１２Ｂの位置決めまたは形状は異なっていてもよく、溝形状のスロット７６４１４Ａおよび７６４１４Ｂの形状および場所は、一致するように変更され得る。例えば、２つの「Ｔ」字型レールは、ベース７６４０８から直接上に来ることができ、溝形状のスロット７６４１４Ａおよび７６４１４Ｂスロットは、それに応じて再成形され、摺動ブロック７６４１０の底部に再位置決めされ得る。
説明のために、図７６は、２つの格子表面７６４１６Ａおよび７６４１６Ｂを示している。しかしながら、いくつかの実施形態では、１つの格子表面のみが存在し得る。摂取可能なデバイス７６４００内の複数のサンプリングチャンバを露出する必要がある場合、単一の格子表面を使用して第１のサンプリングチャンバを露出し、摂取可能なデバイス７６４００をホルダ７６４０６内に再配置し、および次に同じ格子表面を使用して、摂取可能なデバイス７６４００内の別のサンプリングチャンバを露出することが可能になり得る。このプロセスは、必要に応じて数回繰り返されて、摂取可能なデバイス７６４００内の任意の数のサンプリングチャンバを露出させることができる。あるいは、格子デバイスは、３つ以上の格子表面７６４１６を含み得る。
一般に、図７６に関連して論じられるシステムおよび方法は、異なるタイプの摂取可能なデバイスに対応するように、または摂取可能なデバイス内のサンプリングチャンバを露出することを必要とする特定の用途に対応するように修正または変更され得る。例えば、摂取可能なデバイスの上部内に単一のサンプリングチャンバのみが配置されている場合、格子デバイスは、単一の格子表面のみを含むように修正され得、摺動ブロック７６４１０内の格子表面の位置は、それに応じて再配置され得る。代替の実施例として、いくつかの実施形態では、摺動ブロック７６４１０は、ベース７６４０８に対して固定位置にあり、ホルダ７６４０６またはプラットフォーム７６４０２は、摂取可能なデバイス７６４００を摺動ブロック７６４１０内の格子表面７６４１６と接触させるために移動することができる。いくつかの実施形態では、ホルダ７６４０６をコンベヤーベルトと交換して、摂取可能なデバイス７６４００を、摺動ブロック７６４１０内の格子表面７６４１６と接触させるように移動することができる。
さらに、図７６に関連して論じられたシステムおよび方法は、自動化されたシステム、ならびに図７３～図７５または図７７～図８１に関連して論じられたシステムおよび方法を含む、他の任意のシステムおよび方法と組み合わされ得る。例えば、ホルダ７６４０６内の摂取可能なデバイス７６４００の配向は、図７５に関連して論じられたスリーブデバイス７５３０８と同様に、最初に摂取可能なデバイス７６４００をスリーブデバイスに配置することによって改善され得る。スリーブデバイス７５３０８内の摂取可能なデバイス７６４００の配向は、開口およびフィッティングスクリュー（例えば、図７５の開口７５３１０およびフィッティングスクリュー７５３１２）の使用によって保証され得、凹んだ領域７６４０４は、スリーブデバイスが特定の配向の凹んだ領域にのみ適合するようなサイズおよび形状であり得る。別の実施例として、摺動ブロック７６４１０の移動は自動化することができ、適切に構成された制御システムは、摺動ブロック７６４１０が、摂取可能なデバイス７６４００のハウジングの所定の部分が取り外されるまで、摂取可能なデバイス７６４００の上部上を前方および後方に移動し続けることを確実にし得る。
図７７は、摂取可能なデバイスを１つ以上のチューブに接続することができ、図７３に示す方法と組み合わせて使用され得るか、または図７４～図７６もしくは図７８～図８１に関連して論じられたいくつかのシステムおよび方法と全体的もしくは部分的のいずれかで組み合わされ得る、スリーブデバイスの例示的な実施形態を示している。図７７５５０は、２つのサンプリングチャンバ７７５０２Ａおよび７７５０２Ｂ（一般に、サンプリングチャンバ７７５０２）がスリーブデバイス７７５０４に挿入された摂取可能なデバイス７７５００を示しており、スリーブデバイス７７５０４は、摂取可能なデバイス（図示せず）のハウジングの開口部をチューブ７７５１０Ａおよび７７５１０Ｂ（一般に、チューブ７７５１０）に接続するために使用されている。図７７５５２は、スリーブデバイス７７５０４に含まれ得る例示的なベース部分７７５０８の詳細図を示している。
スリーブデバイス７７５０４は、摂取可能なデバイス７７５００の端部に接続し、一般に、摂取可能なデバイス７７５００からサンプルを抽出する際に使用され得る。摂取可能なデバイス７７５００は、サンプリングチャンバ７７５０２Ａおよび７７５０２Ｂとともに示されており、スリーブデバイス７７５０４に挿入された摂取可能なデバイスのハウジングの一部の開口部（図示せず）は、サンプリングチャンバ７７５０２Ａおよび７７５０２Ｂにつながっている。スリーブデバイス７７５０４は、スリーブ部分７７５０６およびベース部分７７５０８を有する。スリーブ部分７７５０６は、摂取可能なデバイスの周囲にぴったりとはまるように成形され、ベース部分７７５０８は、摂取可能なデバイス７７５００の底部の開口部をチューブ７７５１０Ａおよび７７５１０Ｂに接続する。
ベース部分７７５０８の上面は、開口部７７５１６Ａおよび７７５１６Ｂ（図７７５５２に示される）を有し、これらの各々は、摂取可能なデバイス７７５００のハウジングの開口部に接続することができる。トンネルは、ベース部分７７５０８を貫通し、ベース部分７７５０８の上面の開口部７７５１６Ａおよび７７５１６Ｂを、ベース部分７７５０８の底面の同様の開口部（図示せず）に接続する。
一般に、チューブ７７５１０Ａおよび７７５１０Ｂは、ベース部分７７５０８の底部から取り付けたり、または取り外したりすることができる、取り外し可能なチューブである。チューブ７７５１０Ａおよび７７５１０Ｂの各々は、チューブ開口部を有し、これは、チューブ７７５１０Ａおよび７７５１０Ｂがベース部分７７５０８の底部に取り付けられたときに、ベース部分７７５０８の底部の開口部に面し得る。
ベース部分７７５０８の上面は、スリーブデバイス７７５０４を形成するために、スリーブ部分７７５０６の端部に接続され得る。この接続は、様々な方法で行うことができる。例えば、開口部７７５２０Ａおよび７７５２０Ｂ（一般に、開口部７７５２０）は、だぼまたはボルトを収容するようなサイズおよび形状にすることができ、スリーブ部分７７５０６は、適切なサイズのだぼまたはボルトを使用してベース部分７７５０８に接続され得る。この実施例では、スリーブ部分７７５０６はまた、図７５に関連して論じられたスリーブデバイス７５３０８と同様に、だぼ形の開口部を有し得、スリーブ部分７７５０６およびベース部分７７５０８は、だぼ接合部によって接続され得る。いくつかの実施形態では、別のタイプの機構を使用して、スリーブ部分７７５０６とベース部分７７５０８を接続することができる。例えば、ベース部分７７５０８の部分は、開口部７７５２０Ａおよび７７５２０Ｂに適合する一対のペグを形成することができ、これにより、ほぞ穴およびほぞ継ぎ目と同様に、スリーブ部分７７５０６およびベース部分７７５０８を一緒に接続することが可能になる。一般に、スリーブ部分７７５０６およびベース部分７７５０８を接続するために、磁気的または機械的留め具などの任意のタイプの便利な機構を使用することが可能であり得る。いくつかの実施形態では、スリーブ部分７７５０６とベース部分７７５０８とを接続するために使用される機構に応じて、開口部７７５２０Ａおよび７７５２０Ｂは、ベース部分７７５０８に含まれなくてもよい。
いくつかの実施形態では、ベース部分７７５０８上の開口部７７５２０Ａおよび７７５２０Ｂは、だぼを収容するようなサイズおよび形状であり得、だぼ形のトンネルは、開口部７７５２０Ａおよび７７５２０Ｂを、ベース部分７７５０８の底部にある同様のだぼ形の開口部に接続する。スリーブ部分７７５０６は、同様のだぼ形の開口部を有し得、これは、スリーブ部分７７５０６（例えば、図７５のスリーブデバイス７５３０８と同様）内に延在するだぼ形のトンネルの別のセットに接続する。この構成により、だぼをベース部分７７５０８を通して、ベース部分７７５０８の底部の開口部を通して完全に挿入し、ベース部分７７５０８をスリーブ部分７７５０６に接続することが可能になり得る。
ベース部分７７５０８の上面は、摂取可能なデバイス７７５００の端部に適合するようなサイズおよび形状であるシーリング部分７７５１２を含む。シール部分７７５１２は、摂取可能なデバイスのハウジングの開口部と開口部７７５１６Ａおよび７７５１６Ｂとの間に水密シールを形成する。これらの水密シールは、突出部分７７５１４Ａおよび７７５１４Ｂ（一般に、突出部分７７５１４）によって作成され得る。これらの突出部分７７５１４Ａおよび７７５１４Ｂは、摂取可能なデバイスの曲率に適合するようなサイズおよび形状にすることができる。摂取可能なデバイス７７５００の端部がベース部分７７５０８に挿入されるとき、突出部分７７５１４Ａおよび７７５１４Ｂの各々は、摂取可能なデバイス７７５００のハウジングの端部の開口部の１つを取り囲む摂取可能なデバイス７７５００のハウジングの一部分と接触し得る。これにより、突出部分７７５１４Ａおよび７７５１４Ｂの各々が、摂取可能なデバイス７７５００のハウジングの開口部を取り囲む水密シールを形成することができる。
いくつかの実施形態では、突出部分７７５１４Ａおよび７７５１４Ｂは、圧縮されて、摂取可能なデバイス７７５００の形状に一致することができる。例えば、突出部分７７５１４Ａおよび７７５１４Ｂ、またはベース部分全体７７５０８は、シリコーンから作製され得る。シリコーン突出部分７７５１４Ａおよび７７５１４Ｂの形状は、突出部分７７５１４Ａおよび７７５１４Ｂに接触する摂取可能なデバイス７７５００の一部を収容するためにわずかに変形し得る。これは、突出部分７７５１４Ａおよび７７５１４Ｂが、摂取可能なデバイス７７５００のハウジングの開口部の周りに水密シールを形成することを助けることができる。
図７７５５２は、ベース部分７７５０８の部分として含まれている２つの磁石７７５１８Ａおよび７７５１８Ｂ（一般に、磁石７７５１８）を示している。これらの磁石を使用して、チューブ７７５１０Ａおよび７７５１０Ｂを、スリーブデバイス７７５０４のベース部分７７５０８の底部に接続することができる。これにより、チューブ７７５１０Ａおよび７７５１０Ｂをスリーブデバイスに簡単に接続、またはそれから接続解除することが可能になり得る。いくつかの実施形態では、ベース部分７７５０８は、磁石７７５１８Ａおよび７７５１８Ｂを含まなくてもよく、いくつかの他の適しているタイプの機構を使用して、チューブ７７５１０Ａおよび７７５１０Ｂをスリーブデバイス７７５０４に接続することができる。例えば、これは、チューブ７７５１０Ａおよび７７５１０Ｂをスリーブデバイス７７５０４のベース部分７７５０８に機械的に固定することによって達成され得る。いくつかの実施形態では、ベース部分７７５０８の底部（図示せず）は、チューブ７７５１０Ａまたは７７５１０Ｂの開口部に一致するように成形されている。例えば、ベース部分７７５０８の底部にわずかな突起部があり得、これは、チューブ７７５１０Ａおよび７７５１０Ｂの外周の周りにぴったりとはまる、またはチューブ７７５１０Ａおよび７７５１０Ｂの内周を満たすようにサイズおよび形状が定められている。これは、チューブ７７５１０Ａおよび７７５１０Ｂがベース部分７７５０８に対して適切に配向されていることを確実にし、摂取可能なデバイス７７５００内からのサンプルのいくつかがチューブ７７５１０Ａおよび７７５１０Ｂからこぼれる可能性を減らすのに役立ち得る。
いくつかの実施形態では、スリーブデバイス７７５０４のスリーブ部分７７５０６の側面にあるウィンドウまたは開口を使用して、摂取可能なデバイス７７５００を観察し、摂取可能なデバイス７７５００をスリーブデバイス７７５０４内に配向することができる。これは、摂取可能なデバイス７７５００のハウジング内の任意の開口部が、ベース部分７７５０８の開口部７７５１６Ａおよび７７５１６Ｂと整列することを確実にするために行われ得る。いくつかの実施形態では、スリーブデバイス７７５０４に対する摂取可能なデバイス７７５００の配向は、固定され得る。例えば、摂取可能なデバイス７７５００の配向が変化することを防止するために、ペグまたはフィッティングスクリューをスリーブ部分７７５０６の側面の開口に挿入することができる。別の実施例として、摂取可能なデバイス７７５００およびスリーブデバイス７７５０４は、摂取可能なデバイス７７５００が所定の配向でスリーブデバイス７７５０４にのみ挿入され得るように成形され得る。これは、摂取可能なデバイス７７５００のハウジングの開口部が、ベース部分７７５０８の突出部分７７５１４Ａおよび７７５１４Ｂと適切に位置合わせされることを確実にするのに役立ち得る。
説明のために、図７７は、摂取可能なデバイス７７５００内の２つのサンプリングチャンバ、スリーブデバイス７７５０４のベース部分７７５０８内の２つの開口部７７５１６Ａおよび７７５１６Ｂ、ならびに２つのチューブ７７５１０Ａおよび７７５１０Ｂを示している。しかしながら、シーリング部分７７５１２およびベース部分７７５０８の一般的なサイズおよび形状は、任意の数のサンプリングチャンバを任意の数のチューブに接続するように変更され得る。
一般に、図７７に関連して論じられたシステムおよび方法は、異なるタイプの摂取可能なデバイスに対応するように修正または変更され得る。例えば、スリーブデバイス７７５０４の一般的な設計および形状は、異なるタイプの摂取可能なデバイス、摂取可能なデバイスの周囲の異なる位置に配置された摂取可能なデバイスのハウジング内の開口部に対応するように容易に変更され得ることが理解される。例えば、摂取可能なデバイスの上部内に単一のサンプリングチャンバのみが配置されている場合、開口部７７５１６Ａおよび７７５１６Ｂは、シーリング部分７７５１２の中央にある単一の開口部と交換され得、この開口部は、摂取可能なデバイスを単一のチューブに接続し得る。
さらに、図７７に関連して論じられたシステムおよび方法は、自動化されたシステム、ならびに図７３～図７６または図７８～図８１に関連して論じられたシステムおよび方法を含む、他の任意のシステムおよび方法と組み合わされ得る。例えば、摂取可能なデバイス７７５００の配向は、スリーブデバイス７７５０４のスリーブ部分７７５０６の側面の開口に位置決めピンまたはフィッティングスクリュー（例えば、図７５の開口７５３１０およびフィッティングスクリュー７５３１２と同様）を挿入することによって、スリーブデバイス７７５０４内に固定され得る。代替の実施例として、スリーブデバイス７７５０４は、摂取可能なデバイス７３１００、７４２００、７５３００、および７６４００などの、開口部または露出されたサンプリングチャンバを備えた任意の摂取可能なデバイスを収容するように変更され得る。さらに、スリーブデバイス７７５０４に接続された任意の摂取可能なデバイスは、図７３に関連して論じられた方法と同様に、摂取可能なデバイスからサンプルの一部分を抽出するために、遠心分離機に挿入され得る。図７８は、スリーブデバイスおよび摂取可能なデバイスを遠心分離機に挿入することを可能にし得、かつ図７３によって示される方法と組み合わせて使用され得、または全体的もしくは部分的のいずれかで、図７４～図７７もしくは図７９～図８１に関連して論じられたシステムおよび方法のいずれかと組み合わされ得る、遠心分離機構の例示的な図を示している。図７８６５０は、遠心分離機構の分解図を示しており、遠心分離機構に含まれ得る様々な構成要素の詳細を示している。図７８６５２は、組み立てられた遠心分離機構の断面図を示している。図７８６５４は、遠心分離機構内に一緒に配置された場合の、摂取可能なデバイスとスリーブデバイスとの間のインターフェースの詳細図を示している。
摂取可能なデバイス７８６００は、スリーブ部分７８６０２内に配置され、摂取可能なデバイス７８６００の端部は、ベース部分７８６０４の上部にある。スリーブ部分７８６０２およびベース部分７８６０４は、一緒にスリーブデバイス７８６２８を形成し、摂取可能なデバイス７８６００を２つのチューブ７８６０６Ａおよび７８６０６Ｂ（一般に、チューブ７８６０６）に接続することができる。いくつかの実施形態では、これらの要素（例えば、摂取可能なデバイス７８６００、スリーブ部分７８６０２、ベース部分７８６０４、およびチューブ７８６０６）は、図７７に関連して論じられたスリーブデバイス７７５０４、ならびにチューブ７７５１０Ａおよび７７５１０Ｂを形成する、摂取可能なデバイス７７５００、スリーブ部分７７５０６、およびベース部分７７５０８と同じであり得る。一般に、スリーブ部分７８６０２およびベース部分７８６０４は、機械加工されたポリカーボネートまたは成形シリコーンなどの任意の適している材料で作製され得る。
チューブ７８６０６Ａおよび７８６０６Ｂの端部は、チューブホルダ７８６０８に配置され、チューブホルダ７８６０８の先端は、遠心分離チューブ７８６１０の端部内にぴったりとはまるようなサイズおよび形状であり得る。チューブホルダ７８６０８は、チューブホルダ７８６０８から立ち上がって、遠心分離機構が完全に組み立てられたときに遠心分離チューブ７８６１０の上部近くに位置付けられ得る、延長部分７８６２６を有し得る。延長部分７８６２６を引っ張ることは、遠心分離チューブ７８６１０の内容物を除去するために使用され得る。これは、遠心分離が完了した後で遠心分離機構を分解する必要がある場合に特に役立ち得る。
摂取可能なデバイス７８６００、スリーブデバイス７８６２８、チューブ７８６０６Ａおよび７８６０６Ｂ、ならびにチューブホルダ７８６０８が遠心分離チューブ７８６１０内で一緒に組み立てられると、キャップ７８６１２を使用して、遠心分離チューブを覆うことができる。キャップ７８６１２の底面は、ばね７８６１４に接続されており、ブレース７８６１６は、キャップ７８６１２の底部から延在している。ばね７８６１４は、摂取可能なデバイス７８６００がスリーブデバイス７８６２８に挿入されている間、スリーブデバイス７８６２８に対する摂取可能なデバイス７８６００の位置を維持することを助けるために使用され得る。これは、キャップ７８６１２と摂取可能なデバイス７８６００との間の空間を満たすようなサイズおよび形状であるばね７８６１４を使用し、摂取可能なデバイス７８６００に下向きの圧力を加えることによって行うことができる。ブレース７８６１６は、キャップ７８６１２とスリーブデバイス７８６２８との間の、摂取可能なデバイス７８６００の側面の周りの空間を満たすようなサイズおよび形状である。これは、摂取可能なデバイス７８６００を遠心分離チューブ７８６１０の中心の位置内に保持するのに役立ち、また、スリーブデバイス７８６２８およびチューブホルダ７８６０８の位置を、遠心分離チューブ７８６１０の底部に維持するのに役立つ可能性がある。
いくつかの実施形態では、ばね７８６１４は、キャップ７８６１２に取り付けられておらず、別個の構成要素である。例えば、ばね７８６１４は、摂取可能なデバイス７８６００およびスリーブデバイス７８６２８が遠心分離チューブ７８６１０に挿入された後、摂取可能なデバイス７８６００上に配置され得る。次に、キャップ７８６１２を、遠心分離チューブ７８６１０の上部にねじ込みまたは取り付けることができる。これにより、ばね７８６１４が圧縮され、ばね７８６１４が摂取可能なデバイス７８６００を遠心分離チューブ７８６１０の底部に向かって押し出すことが可能になる。
図７８６５４に示されるように、摂取可能なデバイス７８６００およびスリーブデバイス７８６２８が一緒に接続されるとき、摂取可能なデバイス７８６００のハウジングの開口部７８６２４は、スリーブデバイス７８６２８のベース部分７８６０４の開口部７８６２２に対して押し付けられる。ベース部分７８６０４の突出部分７８６３０は、開口部７８６２４の周りで摂取可能なデバイス７８６００のハウジングに接触し、摂取可能なデバイス７８６００のハウジングの開口部７８６２４とベース部分７８６０４の開口部７８６２２との間にシールを形成する。これは、図７７に関連して説明したシステムと同様であり得、ここで、ベース部分７７５０８のシーリング部分７７５１２の突出部分７７５１４Ａおよび７７５１４Ｂは、摂取可能なデバイス７７５００に接触して、水密シールを形成する。
トンネル７８６２０Ａは、ベース部分７８６０４を通り、ベース部分７８６０４の上面の開口部７８６２２を、ベース部分７８６０４の底面の同様の開口部に接続する。これは、サンプルがサンプリングチャンバ７８６１８Ａからチューブ７８６０６Ａに移行されるときに、サンプルの一部分が流れるための経路を形成し得る。一般に、トンネル７８６２０Ａおよび７８６２０Ｂ（一般に、トンネル７８６２０）は、サンプリングチャンバ７８６１８Ａおよび７８６１８Ｂ（一般に、サンプリングチャンバ７８６１８）を１つ以上のチューブに接続することができる。
遠心分離機構が組み立てられた後、摂取可能なデバイス７８６００、スリーブデバイス７８６２８、ならびにチューブ７８６０６Ａおよび７８６０６Ｂを含む遠心分離チューブ７８６１０を、遠心分離機内に配置することができる。遠心分離機がオンになると、遠心力は、サンプリングチャンバ７８６１８Ａおよび７８６１８Ｂ内に含まれる任意のサンプルを、遠心分離チューブ７８６１０の底部に向かって下向きに押し出すことができる。これは、サンプルをサンプリングチャンバ７８６１８Ａおよび７８６１８Ｂから、スリーブデバイス７８６２８のベース部分７８６０４のトンネル７８６２０Ａおよび７８６２０Ｂを通って、チューブ７８６０６Ａおよび７８６０６Ｂに押し出すことができる。
十分な量のサンプルがチューブ７８６０６Ａおよび７８６０６Ｂに移行された後、遠心分離機の電源を切り、遠心分離機構を分解し、チューブ７８６０６Ａおよび７８６０６Ｂをベース部分７８６０４から取り外すことによって、チューブ７８６０６Ａおよび７８６０６Ｂを回収することができる。
説明のために、図７８は、摂取可能なデバイス７８６００内の２つのサンプリングチャンバ７８６１８Ａおよび７８６１８Ｂ、ベース部分７８６０４を通る２つのトンネル７８６２０Ａおよび７８６２０Ｂ、ならびにサンプルを収集するために使用される２つのチューブ７８６０６Ａおよび７８６０６Ｂを示している。しかしながら、遠心分離機構は、任意の数のトンネルを介して、任意の数のサンプリングチャンバを任意の数のチューブに接続するように変更され得る。
説明のために、図７８は、ばね７８６１４およびブレース７８６１６を含む遠心分離機構を示している。しかしながら、いくつかの実施形態では、ばね７８６１４および／またはブレース７８６１６は、含まれなくてもよい。これらの実施形態では、遠心力だけで、摂取可能なデバイス７８６００をスリーブデバイス７８６２８内に保持するのに十分であり得る。同様に、スリーブデバイス７８６２８の一般的なサイズおよび形状は、遠心分離チューブ７８６１０にぴったりと適合するように、または摂取可能なデバイスを遠心分離チューブ７８６１０内によりよく固定するように変更され得る。
いくつかの実施形態では、サンプルが、チューブ７８６０６Ａおよび７８６０６Ｂの代わりに遠心分離チューブ７８６１０の底部に収集される場合、チューブ７８６０６Ａおよび７８６０６Ｂならびにチューブホルダ７８６０８は、遠心分離機構に含まれなくてもよい。スリーブデバイス７８６２８の設計がそれに応じて変更され得ることもまた可能である。例えば、スリーブデバイス７８６２８は、摂取可能なデバイス７８６００のハウジングの開口部が遠心分離チューブ７８６１０の底部に面するように、摂取可能なデバイス７８６００を遠心分離チューブ７８６１０の底部の上に単に吊るすように再設計され得る。
一般に、図７８に関連して論じられたシステムおよび方法は、異なるタイプの摂取可能なデバイスに対応するように修正または変更され得る。例えば、スリーブデバイス７８６２８の一般的な設計および形状は、異なるタイプの摂取可能なデバイス、または摂取可能なデバイスの周囲の異なる位置に配置された摂取可能なデバイスのハウジング内の開口部に対応するように容易に変更され得ることが理解される。例えば、摂取可能なデバイスの底部内に位置する単一のサンプリングチャンバのみがある場合、ベース部分７８６０４を通る単一のトンネルは、摂取可能なデバイスの底部の開口部を単一のチューブに接続し得る。
さらに、図７８に関連して論じられたシステムおよび方法は、自動化されたシステム、ならびに図７３～図７７または図７９～図８１に関連して論じられたシステムおよび方法を含む、他の任意のシステムおよび方法と組み合わされ得る。例えば、図７７に関連して論じられたスリーブデバイス５７７０４は、スリーブデバイス７８６２８として遠心分離機構に組み込まれ得る。代替の実施例として、遠心分離機構は、全体として、図７３に関連して論じられた遠心分離チューブ７３１１６を置き換えるために使用され得る。図７８に関連して論じられたシステムまたは方法のいずれかが、全体的または部分的のいずれかで、図７９に関連して論じられた遠心分離機構と組み合わされ得ることがまた理解されよう。
図７９は、スリーブデバイスおよび摂取可能なデバイスを遠心分離機に挿入することを可能にし得、図７３に関連して説明した方法と組み合わせて使用され得る、遠心分離機構の例示的な図を示している。図７９の遠心分離機構は、図７８に関連して論じられた遠心分離機構に加えられ得、かつ図７４～図７８、図８０、または図８１に関連して論じられたいくつかのシステムおよび方法と全体的または部分的のいずれかで組み合わされ得る、いくつかの修正を含む。図７９７５０は、組み立てられた遠心分離機構の内部図を示しており、これには、変更されたスリーブデバイスが含まれている。図７９７５２は、図７９７５０に示されているのと同じ遠心分離機構の外部図を示している。
摂取可能なデバイス７９７００は、スリーブ部分７９７０２内に位置付けられ、摂取可能なデバイス７９７００の端部は、ベース部分７９７０４の上部にある。スリーブ部分７９７０２およびベース部分７９７０４は、一緒にスリーブデバイス７９７１８を形成し、摂取可能なデバイス７９７００をチューブ７９７０６に接続する。摂取可能なデバイス７９７００、スリーブデバイス７９７１８、およびチューブ７９７０６は、図７８に関連して論じられた摂取可能なデバイス７８６００、スリーブデバイス７８６２８、ならびにチューブ７８６０６Ａおよび７８６０６Ｂの配設と同様であり得る。
チューブ７９７０６の端部は、チューブホルダ７９７２０に配置され、チューブホルダ７９７２０の先端は、遠心分離チューブ７９７１２の端部内にぴったりとはまるようなサイズおよび形状であり得る。遠心分離チューブ７９７１２は、キャップ７９７１４で覆われている。図７８に関連して論じたキャップ７８６１２と同様に、キャップ７９７１４は、ばね７９７１６およびブレース７９７２２に接続されている。ばね７９７１６は、スリーブデバイス７９７１８に対する摂取可能なデバイス７９７００の位置を維持することを助けるために使用され得、ブレース７９７２２は、キャップ７９７１４とスリーブデバイス７９７１８との間の、摂取可能なデバイス７９７００の側面の周りの空間を満たすようなサイズおよび形状である。
スリーブ部分７９７０２の側面には、開口７９７０８があり、これを使用して、スリーブデバイス７９７１８内の摂取可能なデバイス７９７００の配向を見ることができる。可動フィッティングスクリュー７９７１０は、開口７９７０８に挿入され、スリーブデバイス７９７１８に対する摂取可能なデバイス７９７００の動きを制限するために使用され得る。いくつかの実施形態では、可動フィッティングスクリュー７９７１０は、遠心分離チューブ７９７１２の側面を通して挿入され、可動フィッティングスクリュー７９７１０を使用して、遠心分離チューブ７９７１２に対する摂取可能なデバイス７９７００の動きも制限することができる。いくつかの実施形態では、可動フィッティングスクリュー７９７１０は、透明な材料でできている。これにより、可動フィッティングスクリュー７９７１０が開口７９７０８内に挿入されたときに、スリーブデバイス７９７１８内の摂取可能なデバイス７９７００の配向が開口７９７０８を通して見られることが可能になり得る。
説明のために、図７９は、摂取可能なデバイス７９７００からサンプルを収集するために使用されている単一のチューブ７９７０６を示している。摂取可能なデバイス７９７００が複数のサンプリングチャンバを有する場合、複数のトンネルがベース部分７９７０４を通り抜けることができ、各トンネルは、摂取可能なデバイス７９７００のハウジングの開口部を介して、異なるサンプリングチャンバを同じチューブ７９７０６に接続する。さらに、いくつかの実施形態では、ベース部分７９７０４は、摂取可能なデバイス７９７００内の任意の数のサンプリングチャンバを任意の数のチューブに接続するように変更され得る。
一般に、図７９に関連して論じられたシステムおよび方法は、異なるタイプの摂取可能なデバイスに対応するように修正または変更され得る。例えば、スリーブデバイス７９７１８の一般的な設計および形状は、異なるタイプの摂取可能なデバイスに対応し、または他の位置に配置された摂取可能なデバイスのハウジング内の開口部に対応するように容易に変更され得ることが理解される。
さらに、図７９に関連して論じられたシステムおよび方法は、図７３～図７８、図８０、または図８１に関連して論じられたシステムおよび方法を含む、他の任意のシステムおよび方法と組み合わされ得る。例えば、図７８に関連して論じられた遠心分離機構のシステムおよび方法のいずれかは、図７９の遠心分離機構に適用され得、異なる遠心分離機構の実施形態で使用される個々の構成要素は、互いに交換可能であり得る。代替の実施例として、スリーブデバイス７９７１８は、摂取可能なデバイスのサンプリングチャンバを適切なサイズのチューブに接続するいくつかの他の適しているタイプのデバイスと交換され得、遠心分離機構の他の構成要素のサイズおよび形状を、それに応じて適合させることができる。摂取可能なデバイスのサンプリングチャンバにアクセスし、サンプリングチャンバをチューブに接続するための他のシステムおよび方法の実施例は、図７８および図７９に関連して論じられた機構と同様の遠心分離機構に組み込まれ得、図８０および図８１に関連して論じられる。
図８０は、摂取可能なデバイスを複数の部分に分離し、摂取可能なデバイスの一部分からサンプルを抽出するための方法の例示的な実施形態を示している。この方法は、摂取可能なデバイスを第１の部分と第２の部分に分離することを含み、第１の部分は、サンプルの少なくとも一部分を含むサンプリングチャンバを含む。摂取可能なデバイスを部分に分離するための例示的なシステムおよび方法は、図８０８５０、図８０８５２、および図８０８５４に示されている。方法はまた、サンプリングチャンバをアダプタに接続することを含む。サンプリングチャンバをアダプタに接続することを図８０８５６に示し、例示的なアダプタを、図８１に関連して説明する。次に、アダプタをチューブに接続することができる。方法は、サンプリングチャンバがアダプタに接続されている間に、摂取可能なデバイスの第１の部分を遠心分離して、サンプルの少なくとも一部をサンプリングチャンバからチューブに移行することを含む。これは、アダプタ、摂取可能なデバイス、およびチューブを遠心分離機構（例えば、図７８および図７９に関連して説明した遠心分離機構の変形）に挿入し、図７３に関連して論じられた遠心分離機７３１１８と同様の遠心分離機を利用することによって行うことができる。
図８０８５０に示されるように、摂取可能なデバイス８０８００は、摂取可能なデバイス内にサンプリングチャンバを収容する第１の部分８０８０２Ａと、第２の部分８０８０２Ｂと、を有し得る。摂取可能なデバイス８０８００は、摂取可能なデバイス８０８００を切断機構８０８０６の凹んだ領域８０８０４内に位置付けることによって、切断機構８０８０６に挿入される。切断機構８０８０６は、ハンドル８０８１０によって操作され得る可動ブレード８０８０８を有する。一般に、摂取可能なデバイス８０８００の第１の部分８０８０２Ａは、凹んだ領域８０８０４内に位置付けられており、第２の部分８０８０２Ｂは、露出している。可動ブレード８０８０８を使用して、摂取可能なデバイス８０８００を切断し、２つの別個の部分８０８０２Ａおよび８０８０２Ｂを形成することができ、一方で、凹んだ領域８０８０４は、摂取可能なデバイス８０８００を保持する。
図８０８５２に示されるように、摂取可能なデバイス８０８００が切断機構８０８０６に挿入された後、バックピース８０８１２が、切断機構８０８０６に接続され得る。バックピース８０８１２は、摂取可能なデバイス８０８００をさらに拘束し、可動ブレード８０８０８の端部が摂取可能なデバイス８０８００に挿入されるときに追加の抵抗を提供し得る。
図８０８５４は、バックピース８０８１２と切断機構８０８０６が相互に接続されていることを示している。バックピース８０８１２および切断機構８０８０６が一緒に接続されると、バックピース８０８１２の壁および凹んだ領域８０８０４は、摂取可能なデバイス８０８００を保持するチャンバを形成する。上述のように、これは、可動ブレード８０８０８によって切断されている間、摂取可能なデバイス８０８００を効果的に抑制し、可動ブレード８０８０８の端部が摂取可能なデバイス８０８００内に挿入されるときに追加の抵抗を提供し得る。
ハンドル８０８１０を切断機構８０８０６の本体に向かって押すことにより、可動ブレード８０８０８は、摂取可能なデバイス８０８００に押し込まれる。ハンドル８０８１０に十分な圧力がかけられると、可動ブレード８０８０８は、摂取可能なデバイス８０８００を切断して、摂取可能なデバイス８０８００を第１の部分８０８０２Ａおよび第２の部分８０８０２Ｂに分離することができる。第１の部分８０８０２Ａおよび第２の部分８０８０２Ｂが形成されると、バックピース８０８１２を接続解除して、切断機構８０８０６から取り外すことができる。この時点で、第２の部分８０８０２Ｂを取り外すことができ、ハンドル８０８１０を使用して、可動ブレード８０８０８を引っ込めることができる。
図８０８５６は、摂取可能なデバイス８０８００が２つの部分に分離された後の切断機構８０８０６を示している。第２の部分８０８０２Ｂを除去すると、摂取可能なデバイス８０８００の第１の部分８０８０２Ａ内のバリア８０８１４が露出する。バリア８０８１４は、摂取可能なデバイス８０８００の第１の部分８０８０２Ａ内に含まれるサンプリングチャンバを覆うことができる。いくつかの実施形態では、バリア８０８１４は、サンプリングチャンバの外面の一部分を形成することができ、またはそれは、サンプリングチャンバを収容する第１の部分８０８０２Ａ内の構造の一部であり得る。
バリア８０８１４が露出された後、アダプタ８０８１６が、摂取可能なデバイス８０８００の第１の部分８０８０２Ａに挿入される。アダプタ８０８１６の底部は、中空針を含み得、アダプタ８０８１６を第１の部分８０８０２Ａに挿入すると、中空針がバリア８０８１４を貫通し、摂取可能なデバイス８０８００内の１つ以上のサンプリングチャンバに入ることができる。アダプタ８０８１６の実施例は、図８１に関連して詳細に説明されている。
いくつかの実施形態では、バリア８０８１４上に目に見える特徴またはマーキングがあり得、これは、第１の部分８０８０２Ａ内のサンプリングチャンバの位置を示している。これにより、アダプタ８０８１６の中空針が第１の部分８０８０２Ａの正しい場所に確実に挿入され得る。いくつかの実施形態では、バリア８０８１４に小さなくぼみがあり得る。これらのくぼみは、アダプタ８０８１６の中空針をガイドするために使用され得、アダプタ８０８１６の中空針は、くぼみの場所でバリア８０８１４を貫通することができる。
アダプタ８０８１６が第１の部分８０８０２Ａに挿入された後、１つ以上のチューブ（図示せず）を、アダプタ８０８１６の上部に接続することができる。これらのチューブは、チューブ７７５１０Ａおよび７７５１０Ｂ（図７７）と同様のサイズおよび形状にすることができ、図７７に関連して説明したように、チューブ７７５１０Ａおよび７７５１０Ｂをベース部分７７５０８に接続する方法と同様にアダプタ８０８１６に接続され得る。次に、第１の部分８０８０２Ａは、アダプタ８０８１６に接続されている間に遠心分離チューブに装填され、遠心分離機（例えば、図７３の遠心分離機７３１１８）を通過することができる。これは、サンプルの少なくとも一部分が、第１の部分８０８０２Ａ内のサンプリングチャンバからチューブに移行することを引き起こし得る。遠心分離が完了した後、サンプルの一部を含むチューブは、アダプタ８０８１６から接続解除され得、実験室での試験に使用され得る。
別の実施例として、チューブの代わりに、アダプタ８０８１６は、第１の部分８０８０２Ａ内のサンプリングチャンバを真空機構に接続することができる。これにより、摂取可能なデバイス８０８００の第１の部分８０８０２Ａからサンプルを直接的に吸引することが可能になり得る。次に、サンプルは、真空機構に取り付けられたチューブまたは他の適しているレセプタクルに堆積され得る。これは、第１の部分８０８０２Ａおよびアダプタ８０８１６を遠心分離する代わりに行うことができ、またはサンプルの一部分が遠心分離によって抽出される前もしくは後に行うことができる。このプロセスを支援するために、アダプタ８０８１６は、真空機構および空気源または洗浄流体を、摂取可能なデバイス８０８００の第１の部分８０８０２Ａ内の単一のサンプリングチャンバに同時に接続することができる。これにより、サンプルがサンプリングチャンバから吸引されるときに、空気または洗浄流体がサンプリングチャンバに入ることができ、サンプルを簡単に吸引することが可能になり得る。
いくつかの実施形態では、アダプタ８０８１６、第１の部分８０８０２Ａ、およびチューブは、遠心分離される前に、遠心分離機構に挿入される。例えば、図７８および図７９に関連して論じられた遠心分離機構は、スリーブデバイス７８６２８および７９７１８の代わりに、摂取可能なデバイスに接続されている間、アダプタ８０８１６を保持するように変更され得る。より一般的には、図７８および図７９に関連して論じられた様々なシステムまたは方法のいずれかを、第１の部分８０８０２Ａおよびアダプタ８０８１６に対応するように変更することができる。例えば、これは、アダプタ８０８１６および第１の部分８０８０２Ａを遠心分離チューブ（例えば、遠心分離チューブ７８６１０または７９７１２）に挿入することと、遠心分離チューブを、キャップの底部にばねを有するキャップ（例えば、ばね７８６１４または７９７１６に取り付けられたキャップ７８６１２または７９７１４）に取り付けることと、を含み得る。これにより、ばねが遠心分離されている間に、ばねがアダプタ８０８１６に対する第１の部分８０８０２Ａの位置を維持することを引き起こし得る。代替の実施例として、可動フィッティングスクリューまたは位置決めピン（例えば、可動フィッティングスクリュー７９７１０）を使用して、遠心分離チューブに対する第１の部分８０８０２Ａの動きを制限することができる。これは、可動フィッティングスクリューをアダプタ８０８１６の側面の開口部に挿入することによって行うことができる。
一般に、図８０に関連して論じられたシステムおよび方法は、異なるタイプの摂取可能なデバイスに対応するように修正または変更され得る。例えば、凹んだ領域８０８０４のサイズおよび形状、ならびに凹んだ領域８０８０４内の摂取可能なデバイスの位置決めが、変更され得る。これは、可動ブレード８０８０８が摂取可能なデバイスを切断する場所を変更し、第１の部分と第２の部分の間の分離が行われる場所を決定することができる。同様に、アダプタ８０８１６の一般的な設計は、摂取可能なデバイスのサイズおよび形状に対応するように変更され得、摂取可能なデバイス内の任意の数のサンプリングチャンバを任意の数のチューブに接続することができる。例えば、アダプタ８０８１６は、単一のサンプリングチャンバを単一のチューブに接続する単一の中空針を有し得るか、またはアダプタ８０８１６は、２つのサンプリングチャンバを２つの別個のチューブに接続する２つの中空針を有し得る。
さらに、図８０に関連して論じられたシステムおよび方法は、自動化されたシステム、ならびに図７３～図７９または図８１に関連して論じられたシステムおよび方法を含む、他の任意のシステムおよび方法と組み合わされ得る。例えば、可動ブレード８０８０８は、ハンドル８０８１０が切断機構８０８０６に完全に挿入されると、図７４に関連して論じられた穿刺機構７４２０６およびプランジャ７４２０８と同様に、切断機構８０８０６内に自動的に後退し得る。別の実施例として、図７４に関連して論じた加熱ランセットと同様に、可動ブレード８０８０８は、摂取可能なデバイス８０８００のハウジングの溶融温度よりも高い温度に加熱され得る。これにより、可動ブレード８０８０８が摂取可能なデバイス８０８００に容易に切り込み、それにより、第１の部分８０８０２Ａおよび第２の部分８０８０２Ｂを形成することが可能になり得る。これは、電気ヒーターなどの加熱要素を切断機構８０８０６に組み込むことによって、行うことができる。これは、可動ブレード８０８０８を切断機構８０８０６から取り外し、外部熱源を使用してそれを加熱することによっても行うことができる。一実施例として、可動ブレード８０８０８の動きは完全に自動化され得、切断機構８０８０６は、バックピース８０８１２が切断機構８０８０６に接続されていることを検出すると、摂取可能なデバイス８０８００を２つの部分８０８０２Ａおよび８０８０２Ｂに自動的に切断する。同様に、自動化されたシステムは、バックピース８０８１２を切断機構８０８０６に接続し、第２の部分８０８０２Ｂを取り外して廃棄し、アダプタ８０８１６を第１の部分８０８０２Ａに接続することができる。これは、センサー、アクチュエータ、マイクロコントローラ、コンピュータ化されたシステム、ロボットシステムなどの適切なセットを使用して行うことができる。
図８１は、摂取可能なデバイスの一部分をチューブに接続することができ、図８０に示す方法と組み合わせて使用され得る、例示的なアダプタデバイスを示している。さらに、図８１に関連して論じられたアダプタデバイスは、全体的または部分的のいずれかで、図７４～図８０に関連して論じられたシステムおよび方法のいずれかと組み合わされ得る。
図８１９５０は、アダプタデバイスの詳細な外観図を示しており、図８１９５２は、アダプタデバイスが摂取可能なデバイス部分８１９０８に接続されたときのアダプタデバイスの詳細な内部断面図を示している。図８１９５０に示すように、アダプタデバイス８１９００の上面には、４つの開口部８１９０４Ａ、８１９０４Ｂ、８１９０４Ｃ、および８１９０４Ｄ（一般に、開口部８１９０４）が含まれる。これらの開口部８１９０４Ａ、８１９０４Ｂ、８１９０４Ｃ、および８１９０４Ｄの各々は、アダプタデバイス８１９００の本体を通り抜けるトンネル（例えば、図８１９５２に示されているような、トンネル８１９０６Ａおよび８１９０６Ｂ）によって、アダプタデバイス８１９００の底面上の同様の開口部（例えば、図８１９５２に示される開口部８１９１８Ａおよび８１９１８Ｂ）に接続されている。中空針８１９０２Ａ、８１９０２Ｂ、８１９０２Ｃ、および８１９０２Ｄ（一般に、中空針８１９０２）は、アダプタデバイス８１９００の底面から突出し、各中空針８１９０２Ａ、８１９０２Ｂ、８１９０２Ｃ、および８１９０２Ｄは、アダプタデバイス８１９００の底面上の開口部のうちの１つに接続する管腔を有する。
簡単にするために、図８１９５２は、２つのトンネル８１９０６Ａおよび８１９０６Ｂ（一般に、トンネル８１９０６）を介して２つの開口部８１９１８Ａおよび８１９１８Ｂ（一般に、開口部８１９１８）に接続する、２つの開口部８１９０４Ａおよび８１９０４Ｂのみを示している。これらの開口部８１９１８Ａおよび８１９１８Ｂは、２つの中空針８１９０２Ａおよび８１９０２Ｂに接続されており、これらは、摂取可能なデバイス部分８１９０８内のサンプリングチャンバ８１９１０Ａおよび８１９１０Ｂ（一般に、サンプリングチャンバ８１９１０）に接続する。しかしながら、開口部８１９０４Ｃおよび８１９０４Ｄならびに中空針８１９０２Ｃおよび８１９０２Ｂは、同様の様式で機能し得、開口部８１９０４または中空針８１９０２のうちの１つに関して論じられたシステムおよび方法のいずれかは、他のすべてに適用され得ることが理解されよう。
図８１９５２に示されるように、トンネル８１９０６Ａは、アダプタデバイス８１９００の上面の開口部８１９０４Ａを、アダプタデバイス８１９００の底面の開口部８１９１８Ａに接続する。中空針８１９０２Ａは、アダプタデバイス８１９００の底面から突出しており、開口部８１９１８Ａに接続された管腔を有している。中空針８１９０２Ａは、バリア８１９１４Ａを貫通し、サンプリングチャンバ８１９１０Ａに接続することができる。バリア８１９１４Ａおよび８１９１４Ｂ（一般に、バリア８１９１４）は、任意の中空針８１９０２によって貫通され得ることが理解される。
中空針８１９０２Ａ、開口部８１９１８Ａ、トンネル８１９０６Ａ、および開口部８１９０４Ａの管腔は、流体チャネルを形成し、中空針８１９０２Ａは、サンプリングチャンバ８１９１０Ａに含まれるサンプルの一部分がこの流体チャネルを介して流れることができるようなサイズおよび形状である。同様の流体チャネルは、中空針８１９０２Ｂの管腔、開口部８１９１８Ｂ、トンネル８１９０６Ｂ、および開口部８１９０４Ｂの組み合わせによって形成されており、これにより、サンプルの一部分がサンプリングチャンバ８１９１０Ｂから流出することができる。
一般に、摂取可能なデバイス部分８１９０８は、摂取可能なデバイス部分８１９０８のハウジングの内壁に接触し、かつサンプリングチャンバ８１９１０Ａおよび８１９１０Ｂの境界の一部を形成する、ワイパー８１９１２を含み得る。ワイパー８１９１２は、水密バリアとして機能し、バリア８１９１４Ａおよび８１９１４Ｂを形成するワイパー８１９１２の上部が中空針８１９０２Ａおよび８１９０２Ｂによって貫通されるまで、サンプリングチャンバ８１９１０Ａおよび８１９１０Ｂ内のサンプルを隔離することができる。摂取可能なデバイス部分８１９０８はまた、二次バリア８１９１６とともに示されている。この二次バリア８１９１６は、ワイパー８１９１２によって形成されたバリア８１９１４Ａおよび８１９１４Ｂが損傷した場合に、サンプルが摂取可能なデバイス部分８１９０８に残ることを確実にするフェイルセーフとして機能することができる。二次バリア８１９１６は、ワイパー８１９１２と同様の材料で構成され得、同様の方法で中空針８１９０２Ａおよび８１９０２Ｂにより貫通され得る。
開口部８１９０４Ａ、８１９０４Ｂ、８１９０４Ｃ、および８１９０４Ｄは、図７７のスリーブデバイス７７５０４に接続されたチューブ７７５１０Ａおよび７７５１０Ｂと同様に、取り外し可能なチューブで接続され得る。これらのチューブは、チューブがアダプタデバイス８１９００の上面に接続されているときに、開口部８１９０４Ａ、８１９０４Ｂ、８１９０４Ｃ、および８１９０４Ｄに面するチューブ開口部を有し得る。これらのチューブは、機械的な留め具または磁石を使用するなど、任意の便利な手段でアダプタデバイスに接続され得る。いくつかの実施形態では、アダプタデバイス８１９００は、開口部８１９０４Ａ、８１９０４Ｂ、８１９０４Ｃ、および８１９０４Ｄの近くのアダプタデバイス８１９００の適切な場所にチューブを接続するために使用され得る磁石を含む。
いくつかの実施形態では、アダプタデバイス８１９００は、摂取可能なデバイス部分８１９０８内の単一のサンプリングチャンバに同時に接続された２つの中空針を有するように構成され得る。これにより、摂取可能なデバイス部分８１９０８およびアダプタデバイス８１９００を遠心分離する必要なしに、サンプルをサンプリングチャンバから除去することが可能になり得る。例えば、中空針８１９０２Ｂおよび８１９０２Ｃの両方は、サンプリングチャンバ８１９１０Ｂに同時に接続され得る。これらの実施形態では、１つの中空針（例えば、中空針８１９０２Ｂ）を使用して、サンプリングチャンバ８１９１０Ｂからサンプルを除去することができ、他の中空針（例えば、中空針８１９０２Ｃ）は、空気または流体をサンプリングチャンバ８１９１０Ｂに入れることを可能にし得る。例えば、中空針８１９０２Ｂは、サンプリングチャンバ８１９１０Ｂに吸引を適用する（例えば、真空機構を開口部８１９０４Ｂに接続することによって）真空機構に接続され得る。同時に、中空針８１９０２Ｃは、空気がサンプリングチャンバ８１９１０Ｂに流入することを可能にし、陰圧がサンプリングチャンバ８１９１０Ｂ内に蓄積すること、および吸引力に抵抗することができる。代替の実施形態として、中空針８１９０２Ｃは、水または生理食塩水などの流体をサンプリングチャンバ８１９１０Ｂ内に送り込むことができる。これは、水源を開口部８１９０４Ｃに取り付けることによって行うことができる。これにより、サンプリングチャンバ８１９１０Ｂが洗い流され、サンプリングチャンバ８１９１０Ｂに含まれるサンプルのいずれかが、他の中空針８１９０２Ｂから押し出されることを引き起こし得る。
いくつかの実施形態では、アダプタデバイス８１９００を使用して、摂取可能なデバイス部分８１９０８に物質を装填することができる。例えば、中空針８１９０２が摂取可能なデバイス部分８１９０８に挿入された後、物質は、開口部８１９０４を通して摂取可能なデバイス部分８１９０８に挿入され得る。開口部８１９０４は、漏斗、チューブ、針、注射器、または物質を開口部８１９０４に配置することを可能にする任意の他の機構に接続され得る。その後、患者に投与することができる単一の摂取可能なデバイスを形成するために、摂取可能なデバイス部分８１９０８を、別の摂取可能なデバイス部分に接続することができる。一般に、この方法は、アダプタデバイス８１９００を使用することにより、任意のタイプの物質を摂取可能なデバイスに装填することを可能にし得る。
いくつかの実施形態では、中空針８１９０２Ａ、８１９０２Ｂ、８１９０２Ｃ、および８１９０２Ｄのうちの１つ以上は、針の周りに格納式スリーブを含み得る。中空針（例えば、中空針８１９０２Ａ）がサンプリングチャンバ（例えば、サンプリングチャンバ８１９１０Ａ）に挿入された後、中空針８１９０２Ａの周りのスリーブが引っ込められる。これは、中空針８１９０２Ａが中空針８１９０２Ａよりわずかに広い開口部を通ってバリア８１９１４Ａを貫通することをもたらし得る。これは、中空針８１９０２Ａがサンプリングチャンバ８１９１０Ａからサンプルを除去するために使用されるので、空気がサンプリングチャンバ８１９１０Ａに入る経路を提供し得る。例えば、これは、中空針８１９０２Ａに接続された開口部８１９０４Ａが、サンプリングチャンバ８１９１０Ａからサンプルの一部分を吸引する真空機構に接続されている場合に特に有利であり得る。
いくつかの実施形態では、１つ以上の二次針を、中空針８１９０２Ａ、８１９０２Ｂ、８１９０２Ｃ、および８１９０２Ｄを通して挿入することができる。中空針（例えば、中空針８１９０２Ａ）がサンプリングチャンバ（例えば、サンプリングチャンバ８１９１０Ａ）に挿入された後、より細い二次針は、中空針を通ってサンプリングチャンバに挿入される。この二次針は、例えば、アダプタデバイス８１９００の上面の開口部８１９０４のうちの１つを通して挿入され得る。次に、二次針を使用して、サンプリングチャンバ８１９１０Ａからサンプルを抽出することができ、二次針の外周と中空針８１９０２Ａの内周との間の領域は、空気がサンプリングチャンバ８１９１０Ａに入る経路を提供することができる。
説明の目的で、図８１のアダプタデバイス８１９００は、アダプタデバイス８１９００の上面が上部レベルと下部レベルに分割されて示されている。開口部８１９０４Ａおよび８１９０４Ｂは、上部レベルにあり、開口部８１９０４Ｃおよび８１９０４Ｄは、下部レベルにある。これにより、異なる開口部８１９０４を視覚的に区別したり、または特定のタイプのデバイスもしくは機構のみを開口部８１９０４の各々に接続したりすることが可能になり得る。例えば、真空機構は、上部レベルの開口部にのみ接続するように構成され得、洗浄流体の供給源は、下部レベルの開口部にのみ接続するように構成され得る。しかしながら、いくつかの実施形態では、アダプタデバイス８１９００の設計および形状を変更することができ、すべての開口部８１９０４を、単一のレベルに配置することができる。
一般に、図８１に関連して論じられたシステムおよび方法は、異なるタイプの摂取可能なデバイスに対応するように修正または変更され得る。例えば、アダプタデバイス８１９００の一般的な設計および形状は、異なるタイプの摂取可能なデバイスに対応するように変更され得、様々な開口部および中空針の数および位置決めは、摂取可能なデバイス部分内のサンプリングチャンバの数および位置に対応するように変えられ得ることが理解される。例えば、摂取可能なデバイスの中心に位置する単一のチャンバのみが存在する場合、アダプタデバイス８１９００の底部の中心から延在する単一の中空針のみが存在し得る。代替の実施例として、いくつかの実施形態では、中空針は、摂取可能なデバイスのハウジングを貫通することができる。これにより、アダプタデバイス８１９００は、最初に摂取可能なデバイスを第１の部分と第２の部分に分離することなく、摂取可能なデバイスに接続することが可能になり得る。
さらに、図８１に関連して論じられたシステムおよび方法は、自動化されたシステム、ならびに図７３～図８０に関連して論じられたシステムおよび方法を含む、他の任意のシステムおよび方法と組み合わされ得る。例えば、アダプタデバイス８１９００は、アダプタ８０８１６として、図８０に関連して論じられるシステムおよび方法に直接的に組み込まれ得る。代替の実施例として、アダプタデバイス８１９００は、摂取可能なデバイスを１つ以上のチューブに接続するために、図７７に関連して論じられたスリーブデバイス７７５０４と同様の方法で使用され得る。アダプタデバイス８１９００は、図７８および図７９に関連して論じられる遠心分離機構の一部として含まれ得、図７３に関連して論じられるシステムおよび方法は、摂取可能なデバイスの一部内のサンプルの一部分をチューブに移行するために、アダプタデバイス８１９００、摂取可能なデバイスの一部分、およびチューブを遠心分離するように適合され得る。
さらに、摂取可能なデバイスの上部に穴を発生させる実施例が提供されているが、他のアプローチがまた開示の範囲内にある。
図８２および図８３は、摂取可能なデバイス８３１０１０の側面に１つ以上の穴を開けるために使用され得るシステム８２１０００を示している。システム８２１０００は、ツール８２１０２０、デバイスホルダ８２１０３０、およびはんだごて８２１０４０を含む。
いくつかの実施形態では、はんだごてツール８２１０２０は、主に機械加工されたアルミニウム部品を含む。ツール８２１０２０は、デバイス８３１０１０内に含まれるサンプルが抽出される、デバイス８３１０１０の側面に２つの穴の生成を支援するように設計されている。ツール８２１０２０は、デバイスホルダ８２１０３０を受け入れるキー付きクレードルを有する。クレードルは、ホルダ８２１０３０およびデバイス８３１０１０を２つの別個の半径方向位置に配置して、各サンプリングチャンバの側面の標的場所にデバイス８３１０１０に穴を設ける２つのキーイング機能を有する。ツール８２１０２０のガイドチャネルは、はんだごて８２１０４０の先端を正しい位置および正しい深さに正確に位置決めして、デバイス８３１０１０の溶融穴の場所およびサイズを制御する。ツール８２１０２０はまた、はんだごて８２１０４０の高さ、距離、および侵入深さを調整し、はんだごて８２１０４０に対するデバイス８３１０１０の角度を調整するためのノブを有する。あるいは、またはさらに、安全ねじを使用して、ツール８２１０２０の部品の位置を係止することができ、これは、例えば、ツール８２１０２０の使用中に偶発的なミスアライメントの可能性を低減することができる。任意選択的に、はんだごては、手動で操作される８２１０４０。しかしながら、いくつかの実施形態では、はんだごて８２１０４０は、自動的に操作される。特定の実施形態では、はんだごて８２１０４０は、鉄８２１０４０の動きがモーターで自動化されて、貫通深さ、露出時間、および加えられる力を正確に制御するように、ツール８２１０２０に取り付けられる。いくつかの実施形態では、はんだごて８２１０４０は、ツール８２１０２０に固定されたレール上にあり、ばね式トリガー機構を使用して、はんだごてが前方に押し出されてターゲットに到達すると、はんだごて８２１０４０を自動的にスナップバックする。
デバイスホルダ８２１０３０は、機械加工されたポリカーボネートで作製され得る。ホルダ８２１０３０は、穴の作成および遠心分離プロセスの間、デバイス８３１０１０を保持する。いくつかの実施形態では、ホルダ８２１０３０は、止めねじなど（例えば、ボール戻り止め、スナップ、ばね式タブ、または他のキーイング機能）を使用して、デバイス８３１０１０のウィンドウにキーイングすることによってデバイス８３１０１０を所定の位置に係止する。正しく位置付けられるときに、止めねじは、デバイス８３１０１０に圧力を加えず、デバイス８３１０１０のウィンドウに突き出るだけである。ホルダ８２１０３０は、はんだごてツール８２１０２０のクレードルに配置される。ホルダ８２１０３０の側面にある外部キーイング機能は、ホルダ８２１０３０をツール８２１０２０内の２つの位置のいずれか１つに配置するのに役立つ。２つの位置により、はんだごて８２１０４０の先端が２つの穴の場所に導かれることが確実になる。デバイス８３１０１０に穴が作成された後、ホルダ８２１０３０は、ツール８２１０２０から取り外され、デバイス８３１０１０を遠心分離ジグにキーイングするために使用され、次に遠心分離されてサンプルが抽出される（上記の議論を参照）。
いくつかの実施形態では、はんだごて８２１０４０は、加熱可能な先端を有する手持ち式ツールである。一実施例として、先端は、電気的に加熱され得、温度は、システム８２１０００の制御システムのインターフェースを使用して設定され得る。加熱可能な先端は、市販の先端であってもよく、またはカスタムメイドであってもよい。はんだごて８２１０４０の先端を目標温度まで加熱した後、はんだごてツール８２１０２０のガイドに、先端を挿入する。ガイドは、先端をデバイス８３１０１０の正しい場所に位置合わせし、はんだごて８２１０４０を押すことができる深さを制限する。先端をデバイス８３１０１０（例えば、ポリカーボネートハウジング）に押し込んで、穴が作成される。先端の熱がポリカーボネートを溶かし、加えられる力を最小限に抑えながら浸透を可能にする。任意選択的に、先端は、単回使用の先端にすることができる。
システム８２１０００は、はんだごてで説明されてきたが、他の実施形態が可能である。例えば、さらにまたは、あるいは、システム８２１０００は、１つ以上の加熱されたランセットを使用することができる（上記の議論を参照）。いくつかの実施形態では、はんだごて８２１０４０は、カプセルに穴を開けるために、ドレメルなどの回転切削ツールに置き換えることができる。完全に自動化されたシステムの特定の実施形態では、はんだごて８２１０４０は、例えば、ツール８２１０００に取り付けられたカートリッジに提供され得るカスタム加熱先端によって置き換えることができる。そのような実施形態では、ツール８２１０００は、先端を分配し、先端を加熱し（例えば、車載電気システムを使用して）、一度に１つの先端を前方に動かしてカプセルの穴を溶かし、先端を排出するように構成され得る。任意選択的に、先端は、破棄され得る。いくつかの実施形態では、システム８２１０００の構成要素の数を単純化して、調整オプションの数を減らすことができる。あるいは、より多くの調整オプションがあるように、システム８２１０００を構成することができる。特定の実施形態では、システム８２１０００の構成要素は、構成要素の位置をより正確に調整することができるように、レールおよび親ねじまたはラックピニオンシステムを追加することによって調整され得る。
図８４Ａおよび図８４Ｂは、例えば、上述のアプローチを使用して形成された穴８４１０１２Ａおよび８４１０１２Ｂを備えたデバイス８４１０１０を示している。一般に、穴８４１０１２Ａおよび８４１０１２Ｂは、デバイス８４１０１０のそれぞれのサンプリングチャンバに対応する中心にある。したがって、いくつかの実施形態では、８４１０１２Ａおよび８４１０１２Ｂは、互いに１８０°離れていない。穴８４１０１２Ａおよび８４１０１２Ｂの場所は、デバイス８４１０１０が、穴が遠心分離機のローターとは反対側を向くように逆さまに遠心分離されるときに、サンプルがサンプルチャンバを出ることを可能にする。
図８５は、穴８５１０１２Ａおよび８５１０１２Ｂを有するデバイス８５１０１０の実施形態の断面図を示している。デバイス８４１０１０には、ギアモーター８５１０５０およびワイパー８５１０６０が含まれている。ギアモーター８５１０５０のシャフトは、デバイス８４１０１０の上部キャップに接続されており、その結果、ギアモーター８５１０５０の作動が、デバイス８４１０１０の上部キャップを回転させる。これにより、上部キャップのサンプリングウィンドウを回転させて、その結果、それは、ワイパー８５１０６０によって形成されたサンプリングチャンバと整列され得る。ワイパー８５１０６０は、デバイス８４１０１０の内面に接触し、穴８５１０１２Ａと８５１０１２Ｂとの間の境界の一部分を形成する。ワイパー８５１０６０は、チャンバ８５１０１２Ａ内のサンプルを８５１０１２Ｂ内のサンプルから隔離する液密バリアを画定することができる。図８５に示されるように、デバイス８４１０１０は、吸収性材料部材８５１０７０Ａおよび８５１０７０Ｂをさらに含み得る。部材８５１０７０Ａおよび８５１０７０Ｂは、例えば、スポンジ（例えば、親水性スポンジ、疎水性スポンジ）であり得る。部材８５１０７０Ａおよび８５１０７０Ｂは、チャンバ８５１０１２Ａおよび８５１０１２Ｂがそれらのそれぞれのサンプルを収集および維持することを支援することができる。
遠心分離を含む実施形態が開示されているが、本開示は、この意味で限定されない。いくつかの実施形態では、サンプル分析は、遠心分離を含まない。より一般的には、サンプルを分析する（例えば、本明細書の他の場所で説明されるようにサンプルを分析する）ことができる任意の方法、デバイス、および／またはシステムを使用することができる。
さらに、摂取可能なデバイスから１つ以上のサンプルを除去するための特定の実施形態が開示されているが、他のアプローチも同様に使用され得る。より一般的には、その後の分析（例えば、本明細書の他の場所で説明されるような分析）のために摂取可能なデバイスから所望のサンプルを除去することができる、任意の方法、デバイス、および／またはシステムが使用され得る。好ましくは、そのようなアプローチは、サンプル汚染をほとんどまたは全くもたらさない。
検出方法およびシステム
生細胞色素
本明細書に記載の特定のシステムは、自律的で摂取可能なデバイス、または他の同様のサイズのデバイスにおいて、蛍光を総細菌数（ＴＢＣ）に正確かつ確実に相関させることが見出された方法、組成物および検出システムを使用する。本明細書で使用される場合、「総細菌数」という用語は、細菌および／または古細菌細胞の量を指すために使用される。いくつかの実施形態では、本明細書に記載の方法およびデバイスを使用して、対象の胃腸管からのサンプル中のＴＢＣを検出して、対象がＧＩ障害（例えば、ＳＩＢＯ）を発症するかまたは発症するリスクがあるかどうかを決定することができる。組成物は、非細菌性および／または非古細菌細胞、ならびにそうでなければ、生きた細菌および／または古細菌細胞の検出または定量化が困難になる他の成分を含む、サンプル中の生菌および／または古細菌細胞の選択的染色を可能にする色素、緩衝液および界面活性剤の新規の組み合わせを含む。いくつかの実施形態では、システムは、細菌がほぼリアルタイムで定量化され、結果がデバイスの外部で遠隔測定的に共有されることを可能にする。上記に、このセクションで説明する方法を使用して検出することができる、様々なタイプの細胞（例えば、細菌細胞および古細菌細胞）が開示されている。
いくつかの実施形態では、本開示は、真核細胞の選択的溶解のための色素および任意選択の試薬を含む組成物を提供する。いくつかの実施形態では、組成物は、真核細胞の選択的溶解のための色素および試薬の両方を含む。いくつかの実施形態では、組成物は、真核細胞の選択的溶解のための第２の試薬、電解質（例えば、ＭｇＣｌ２）、抗真菌試薬（例えば、アンホテリシン－Ｂ）、および抗生物質からなる群から独立して選択される１つ以上の試薬をさらに含む。いくつかの実施形態では、組成物は、水を含み、水溶液の形態である。いくつかの実施形態では、組成物は、固体または半固体である。いくつかの実施形態では、本明細書に記載の組成物は、サンプル中の生菌および／または古細菌細胞を検出または定量化するためのキットまたはデバイスでの使用に適している。いくつかの実施形態では、そのようなデバイスは、インビボで（例えば、ＧＩ管内で）生菌および／または古細菌細胞を検出または定量化するための摂取可能なデバイスである。いくつかの実施形態では、サンプル中の生菌および／または古細菌細胞は、１つ以上の抗生物質の存在下で検出または定量化されて、サンプル中の細菌および／または古細菌の抗生物質耐性を決定する。いくつかの実施形態では、サンプル中の異常な細菌および／または古細菌の集団は、例えば、本明細書に開示されるような色素を含む組成物を使用することによって検出または定量化されて、対象が小腸細菌異常増殖（ＳＩＢＯ）などの感染症を有するかどうかを決定することができ、または診断もしくはその他の目的でＧＩ管内の細菌および／もしくは古細菌の集団を特徴付けることができる。
いくつかの実施形態では、本開示の組成物において使用するのに適した色素は、生細胞（例えば、細菌および／または古細菌細胞）によって内在化され、生細胞の標的成分に結合または反応し、色素が生細胞の標的成分に結合または反応したときに測定可能に変化する蛍光特性を有することが可能な色素である。いくつかの実施形態では、本開示の色素は、細胞膜を横切る受動的な拡散以外のプロセスを介して生細胞に浸透することによって能動的に内在化される。このような内在化には、細胞表面の細胞受容体または細胞膜のチャネルを介した内在化が含まれるが、これらに限定されない。いくつかの実施形態では、色素が結合または反応する生細胞の標的成分は、核酸、アクチン、チューブリン、酵素、ヌクレオチド結合タンパク質、イオン輸送タンパク質、ミトコンドリア、細胞質成分、および膜成分からなる群から選択される。いくつかの実施形態では、本明細書で使用するのに適した色素は、生細胞によって内在化および代謝され得、かつ生細胞によって代謝されると色素が蛍光を発する、蛍光発生色素である。いくつかの実施形態では、色素は、生細胞によって内在化および代謝され得、かつ生細胞によって代謝されると色素が化学発光になる、化学発光色素である。
いくつかの実施形態では、組成物は、核酸に結合したときに蛍光を発する色素を含む。このような色素の実施例には、ａｃｒｉｄｉｎｅ ｏｒａｎｇｅ（米国特許第４，１９０，３２８号）、ｃａｌｃｅｉｎ－ＡＭ（米国特許第５，３１４，８０５号）、ＤＡＰＩ、Ｈｏｅｃｈｓｔ３３３４２、Ｈｏｅｃｈｓｔ３３２５８、ＰｉｃｏＧｒｅｅｎ（商標）、ＳＹＴＯ（登録商標）１６、ＳＹＢＲ（登録商標）Ｇｒｅｅｎ Ｉ、Ｔｅｘａｓ Ｒｅｄ（登録商標）、Ｒｅｄｍｏｎｄ Ｒｅｄ（登録商標）、Ｂｏｄｉｐｙ（登録商標）Ｄｙｅｓ、Ｏｒｅｇｏｎ Ｇｒｅｅｎ（登録商標）、臭化エチジウム、およびヨウ化プロピジウムが含まれるが、これらに限定されない。
いくつかの実施形態では、組成物は、細胞（例えば、細菌および／または古細菌細胞）によって代謝されると蛍光を発する親油性色素を含む。いくつかの実施形態では、色素は、細胞または細胞成分によって還元されると蛍光を発する。還元されると蛍光を発する色素の上述例には、レサズリン、Ｃ１２－レサズリン、７－ヒドロキシ－９Ｈ－（１，３ジクロロ－９，９－ジメチルアクリジン－２－オール）Ｎ－オキシド、６－クロロ－９－ニトロ－５－オキソ－５Ｈ－ベンゾ［ａ］フェノキサジン、およびテトラゾリウム塩が含まれるが、これらに限定されない。いくつかの実施形態では、色素は、細胞または細胞成分によって酸化されると蛍光を発する。そのような色素の例には、ジヒドロカルセインＡＭ、ジヒドロローダミン１２３、ジヒドロエチジウム、２，３，４，５，６－ペンタフルオロテトラメチルジヒドロロサミン、および３’－（ｐ－アミノフェニル）フルオレセインが含まれるが、これらに限定されない。
いくつかの実施形態では、組成物は、細胞またはルミノールなどの細胞成分によって酸化されると化学発光になる色素を含む。
いくつかの実施形態では、組成物は、細胞または細胞成分によって脱アセチル化および／または酸化されると蛍光を発する色素を含む。そのような色素の例には、ジヒドロローダミン、ジヒドロフルオレセイン、２’，７’－ジクロロジヒドロフルオレセインジアセテート、５－（および６－）カルボキシ－２’，７’－ジクロロジヒドロフルオレセインジアセテート、およびクロロメチル－２’，７’－ジクロロジヒドロフルオレセインジアセテートアセチルエステルが含まれるが、これらに限定されない。
いくつかの実施形態では、組成物は、ペプチダーゼと反応したときに蛍光を発する色素を含む。そのような色素の例には、（ＣＢＺ－Ａｌａ－Ａｌａ－Ａｌａ－Ａｌａ）２－Ｒ１１０エラスターゼ２、（ＣＢＺ－Ａｌａ－Ａｌａ－Ａｓｐ）２－Ｒ１１０グランザイムＢ、および７－アミノ－４－メチルクマリン，Ｎ－ＣＢＺ－Ｌ－アスパルチル－Ｌ－グルタミル－Ｌ－バリル－Ｌ－アスパラギン酸アミドが含まれるが、これらに限定されない。
いくつかの実施形態では、本開示の組成物は、レサズリン、フルオレセインジアセテートフルオレセインジアセテート（ＦＤＡ）、カルセインＡＭ、およびＳＹＴＯ（登録商標）９からなる群から選択される色素を含む。いくつかの実施形態では、色素は、ＦＤＡまたはＳＹＴＯ（登録商標）９である。いくつかの実施形態では、本明細書に記載の方法は、２つ以上の色素（例えば、２つ、３つ、４つ、５つ、６つ、７つ、８つ、９つ、１０つ、またはそれ以上の色素）を利用し得る。複数の色素を使用すると、例えば、各色素が異なる波長で検出可能な場合に、複数の分析物の検出（多重化など）が可能になる。より一般的には、異なる蛍光波長で動作する複数の色素を、適切に使用することができる。
ＳＹＴＯ（登録商標）９は、単独で使用すると、細菌細胞の核酸を標識する。ＳＹＴＯ（登録商標）９の励起／発光波長は、４８０／５００ｎｍであり、バックグラウンドは非蛍光のままである。例えば、Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｂａｃｔｅｒｉｏｌ．７２，４１０（１９９２）、Ｌｅｔｔ．Ａｐｐｌ．Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌ．１３，５８（１９９１）、Ｃｕｒｒ．Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌ．４，３２１（１９８０）、Ｊ．Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌ．Ｍｅｔｈｏｄｓ １３，８７（１９９１）、およびＭｉｃｒｏｂｉｏｌ．Ｒｅｖ．５１，３６５（１９８７）、およびＪ．Ｍｅｄ．Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌ．３９，１４７（１９９３）を参照。
ＦＤＡは、細胞（哺乳類、古細菌、および細菌細胞）の膜を通過することができる、非極性で非蛍光性の化合物である。アセチルエステラーゼ（生細胞内にのみ存在する）は、ＦＤＡを蛍光化合物フルオレセインに加水分解する。フルオレセインは、これらの細胞内に保持される蛍光極性化合物である。生細胞は、４９４ｎｍの励起波長と５１８ｎｍの発光波長でアッセイすると、フォトスペクトロメータで視覚化され得る。例えば、Ｂｒｕｎｉｕｓ，Ｇ．（１９８０）．Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ａｓｐｅｃｔｓ ｏｆ ｔｈｅ ｕｓｅ ｏｆ ３’，６’－Ｄｉａｃｅｔｙｌ ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｉｎ ｆｏｒ ｖｉｔａｌ ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ ｓｔａｉｎｉｎｇ ｏｆ ｂａｃｔｅｒｉａ．Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌ．４：３２１－３２３、Ｊｏｎｅｓ，Ｋ．Ｈ．ａｎｄ Ｓｅｎｆｔ，Ｊ．Ａ．（１９８５）．Ａｎ ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｍｅｔｈｏｄ ｔｏ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅ ｃｅｌｌ ｖｉａｂｉｌｉｔｙ ｂｙ ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓ ｓｔａｉｎｉｎｇ ｗｉｔｈ ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｉｎ ｄｉａｃｅｔａｔｅ－ｐｒｏｐｉｄｉｕｍ ｉｏｄｉｄｅ．Ｊ．Ｈｉｓｔｏｃｈｅｍ．Ｃｙｔｏｃｈｅｍ．３３：７７－７９、Ｒｏｓｓ，Ｒ．Ｄ．，Ｊｏｎｅｃｋｉｓ，Ｃ．Ｃ．，Ｏｒｄｏｎｅｚ，Ｊ．Ｖ．，Ｓｉｓｋ，Ａ．Ｍ．，Ｗｕ，Ｒ．Ｋ．，Ｈａｍｂｕｒｇｅｒ，Ａ．Ｗ．，ａｎｄ Ｎｏｒａ，Ｒ．Ｅ．（１９８９）．Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ ｏｆ ｃｅｌｌ ｓｕｒｖｉｖａｌ ｂｙ ｆｌｏｗ ｃｙｔｏｍｅｔｒｉｃ ｑｕａｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｉｎ ｄｉａｃｅｔａｔｅ／ｐｒｏｐｉｄｉｕｍ ｉｏｄｉｄｅ ｖｉａｂｌｅ ｃｅｌｌ ｎｕｍｂｅｒ．Ｃａｎｃｅｒ Ｒｅｓｅａｒｃｈ．４９：３７７６－３７８２を参照。
カルセインのアセトキシルメチルエステルであるカルセイン－ＡＭは、親油性が高く、細胞透過性がある。カルセイン－ＡＭ自体は蛍光性ではないが、生細胞内でエステラーゼによって発生したカルセインは、４９０ｎｍの励起波長および５１５ｎｍの発光で緑色の蛍光を発する。したがって、Ｃａｌｃｅｉｎ－ＡＭは、生細胞のみを染色することができる。例えば、Ｋｉｍｕｒａ，Ｋ．，ｅｔ ａｌ．，Ｎｅｕｒｏｓｃｉ．Ｌｅｔｔ．，２０８，５３（１９９８）、Ｓｈｉｍｏｋａｗａ，Ｉ．，ｅｔ ａｌ．，Ｊ．Ｇｅｒｏｎｔｏ．，５１ａ，ｂ４９（１９９８）、Ｙｏｓｈｉｄａ，Ｓ．，ｅｔ ａｌ．，Ｃｌｉｎ．Ｎｅｐｈｒｏｌ．，４９，２７３（１９９８）、およびＴｏｍｉｎａｇａ，Ｈ．，ｅｔ ａｌ．，Ａｎａｌ．Ｃｏｍｍｕｎ．，３６，４７（１９９９）を参照。
レサズリン（アラマーブルーとしても知られている）は、蛍光性であるピンクのレゾルフィンに還元され得る青色の化合物である。この色素は、主に哺乳類細胞の生存率アッセイで使用される。Ｃ１２－レサズリンは、レサズリンよりも優れた細胞透過性を有している。親油性Ｃ１２－レサズリンは、細胞膜を横断するときき、それは連続的に、赤色蛍光レゾルフィンを作るために、生細胞によって還元される。Ｃ１２－レサズリンの吸着／放出は、５６３／５８７ｎｍである。例えば、Ａｐｐｌ Ｅｎｖｉｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌ ５６，３７８５（１９９０）、Ｊ Ｄａｉｒｙ Ｒｅｓ ５７，２３９（１９９０）、Ｊ Ｎｅｕｒｏｓｃｉ Ｍｅｔｈｏｄｓ ７０，１９５（１９９６）、Ｊ Ｉｍｍｕｎｏｌ Ｍｅｔｈｏｄｓ ２１０，２５（１９９７）、Ｊ Ｉｍｍｕｎｏｌ Ｍｅｔｈｏｄｓ ２１３，１５７（１９９８）、Ａｎｔｉｍｉｃｒｏｂ Ａｇｅｎｔｓ Ｃｈｅｍｏｔｈｅｒ ４１，１００４（１９９７）を参照。
本明細書に記載の摂取可能なデバイスを使用して得られたサンプル中の生存可能な古細菌細胞（例えば、メタン生成古細菌細胞）を検出または定量化するための方法がまた、本明細書に提供される。コエンザイムＦ－４２０は、すべてのメタン生成菌に存在するレドックス活性のある５－デアザフラビン誘導体であるが、片利共生微生物叢およびヒト細胞には存在しない（例えば、Ｈｅｎｄｒｉｃｋｓｏｎ ａｎｄ Ｌｅｉｇｈ（２００８）Ｊ．Ｂａｃｔｅｒｉｏｌ．１９０（１４）：４８１８－４８２１、およびＧｒｅｅｎｉｎｇ ｅｔ ａｌ．（２０１６）Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｂｉｏｌｏｇｙ Ｒｅｖｉｅｗｓ ８０（２）：４５１－９３（各々の内容全体が参照により本明細書に組み込まれる）を参照）。酸化状態では、Ｆ－４２０の吸収スペクトルは、４２０ｎｍでピークになり、発光スペクトルは、４７０ｎｍでピークになる（Ｇｒｅｅｎｉｎｇ ｅｔ ａｌ．（２０１６））。したがって、一態様では、本開示は、全蛍光、またはサンプルを、例えば４２０ｎｍで励起することによるサンプルの時間の関数としての蛍光の変化率を測定することによって、対象のＧＩ管から得られたサンプル中の生存可能な古細菌細胞（例えば、メタン生成古細菌細胞）の存在および／または量を検出するための方法を提供する。このプロセスは、サンプルが本明細書に記載の摂取可能なデバイスから取り出された後、摂取可能なデバイス内で、またはエクスビボで実行され得る。いくつかの実施形態では、サンプルは、本明細書に記載の色素（例えば、レサズリン）を含む組成物と混合される。サンプルは、４２０ｎｍで励起され得、その結果、サンプル中に存在する（例えば、溶解または無傷の古細菌からの）補酵素Ｆ－４２０が、励起され、それにより、色素を活性化するエネルギー供与体として作用する。
いくつかの実施形態では、本開示の組成物は、任意選択で、真核細胞の選択的溶解のための試薬をさらに含む。いくつかの実施形態では、組成物は、本明細書に記載されるような色素および真核細胞の選択的溶解のための試薬を含む。いくつかの実施形態では、真核細胞の選択的溶解のための試薬は、非イオン性またはイオン性界面活性剤などの界面活性剤である。真核細胞の選択的溶解のための試薬の例には、アルキルグリコシド、Ｂｒｉｊ３５（Ｃ１２Ｅ２３ポリオキシエチレングリコールドデシルエーテル）、Ｂｒｉｊ５８（Ｃ１６Ｅ２０ポリオキシエチレングリコールドデシルエーテル）、Ｇｅｎａｐｏｌ、ＭＥＧＡ－８、－９、－１０などのグルカニド、オクチルグルコシド、Ｐｌｕｒｏｎｉｃ Ｆ１２７、Ｔｒｉｔｏｎ（登録商標）Ｘ－１００（Ｃ１４Ｈ２２Ｏ（Ｃ２Ｈ４Ｏ）ｎ）、Ｔｒｉｔｏｎ（登録商標） Ｘ－１１４（Ｃ２４Ｈ４２Ｏ６）、Ｔｗｅｅｎ２０（ポリソルベート２０）およびＴｗｅｅｎ８０（ポリソルベート８０）、ノニデットＰ４０、デオキシコレート、還元型Ｔｒｉｔｏｎ（登録商標）Ｘ－１００、ならびに／またはＩｇｅｐａｌ ＣＡ６３０が含まれるが、これらに限定されない。いくつかの実施形態では、本開示の組成物は、本明細書に記載されるような色素および真核細胞の選択的溶解のための試薬としてのデオキシコール酸（例えば、デオキシコール酸ナトリウム）を含む。いくつかの実施形態では、組成物は、約０．０００１％～約１重量％の濃度でデオキシコール酸塩を含む。いくつかの実施形態では、組成物は、約０．００５重量％の濃度でデオキシコール酸塩を含む。いくつかの実施形態では、組成物は、真核細胞の選択的溶解のための２つ以上の試薬を含む。
いくつかの実施形態では、組成物は、真核細胞の選択的溶解のための２つの異なる試薬を含み得る。場合によっては、２つ以上の選択的溶解試薬が使用される場合、サンプル中の真核細胞のより効果的および／または完全な選択的溶解が達成され得る。例えば、組成物は、真核細胞の選択的溶解のための２つの異なる試薬として、デオキシコール酸（例えば、デオキシコール酸ナトリウム）およびトリトンＸ－１００（商標）を含み得る。いくつかの実施形態では、組成物は、約０．０００１％～約１重量％（例えば、約０．００５重量％）の濃度のデオキシコール酸（例えば、デオキシコール酸ナトリウム）、および約０．１～約０．０５重量％の選択された濃度のトリトンＸ－１００（商標）を含む。
いくつかの実施形態では、サンプル（例えば、生物学的サンプル）が、本明細書に記載されるような真核細胞の選択的溶解のための色素および１つ以上の試薬を含む組成物で処理または接触された後、サンプル中の真核細胞（例えば、動物細胞）は、選択的に溶解され、それによって、同じサンプル中の細菌および／または古細菌細胞のかなりの割合（例えば、約２０％を超える、約４０％、約６０％、約８０％、約９０％、またはさらに約９５％を超える）が、無傷のままであるか、または生きたままである。
いくつかの実施形態では、組成物は、真核細胞の選択的溶解のための試薬を含まず、そのような組成物は、真核細胞を全く含まないサンプル（例えば、水サンプルなどの環境サンプル）中の生菌および／または古細菌細胞を検出または定量化するのに役立つ。
いくつかの実施形態では、本開示の組成物は、二価電解質（例えば、ＭｇＣｌ２）などの電解質をさらに含む。いくつかの実施形態では、組成物は、約０．１ｍＭ～約１００ｍＭの濃度（例えば、約０．５ｍＭ～約５０ｍＭの濃度）のＭｇＣｌ２を含む。
いくつかの実施形態では、本開示の組成物は、水をさらに含み、水溶液の形態である。いくつかの実施形態では、組成物は、約５～８のｐＨ（例えば、約６～７．８のｐＨ、例えば、約６．０のｐＨ）を有する。いくつかの実施形態では、組成物は、固体または半固体である。
いくつかの実施形態では、組成物は、抗真菌剤をさらに含む。本明細書で使用するのに適している抗真菌剤には、テルビナフィン、イトラコナゾール、硝酸ミクロナゾール、チアペンダゾール、トルナフタート、クロトリマゾールおよびグリセオフルビンを含む、殺真菌剤および静真菌剤が含まれるが、これらに限定されない。いくつかの実施形態では、抗真菌剤は、アンホテリシン－Ｂ、ナイスタチン、およびピマリシンなどのポリエン抗真菌剤である。
いくつかの実施形態では、組成物は、抗真菌剤を全く含まない。いくつかの実施形態では、組成物は、広域スペクトル抗生物質を含むが、抗真菌剤は全く含まない。抗真菌剤を含まないが広域スペクトル抗生物質を含むそのような組成物は、サンプル中の真菌（例えば、酵母）を検出または定量化するのに役立ち得る。
いくつかの実施形態では、組成物は、抗真菌剤または抗生物質を全く含まない。多くの色素は細菌または真菌細胞と比較して哺乳動物に対してより高い親和性を有するため、哺乳動物細胞を選択的に溶解しないそのような組成物は、サンプル中の哺乳動物細胞（例えば、ＧＩ管からの細胞）を検出または定量化するのに役立ち得る。いくつかの実施形態では、組成物は、広域スペクトル抗生物質および１つ以上の抗真菌剤を含む。抗真菌剤および広域スペクトル抗生物質を含むそのような組成物は、サンプル中の哺乳動物細胞（例えば、ＧＩ管からの細胞）を検出または定量化するのに役立ち得る。哺乳動物細胞の検出または定量化は、対象における細胞代謝回転を決定するために役立ち得る。高い細胞代謝回転は、ＧＩ損傷（例えば、病変）、腫瘍（複数可）の存在、または放射線誘発性大腸炎もしくは放射線腸症と関連している場合がある。
いくつかの実施形態では、組成物は、本明細書に記載されるような抗生物質をさらに含む。そのような組成物は、サンプル中の細菌および／または古細菌の抗生物質耐性株を検出または定量化するのに役立ち得る。
いくつかの実施形態では、本開示の組成物は、トリトンＸ－１００、デオキシコール酸塩、レサズリン、およびＭｇＣｌ２を含む。いくつかの実施形態では、組成物は、トリトンＸ－１００（商標）、デオキシコール酸塩、レサズリン、アムホテリシン－Ｂ、およびＭｇＣｌ２を含む。いくつかの実施形態では、組成物は、約０．１重量％または約０．０５重量％のトリトンＸ－１００（商標）、約０．００５重量％のデオキシコール酸塩、約１０ｍＭのレサズリン、約２．５ｍｇ／Ｌのアンホテリシン－Ｂおよび約５０ｍＭのＭｇＣｌ２を含む。いくつかの実施形態では、組成物、は約６．０のｐＨを有する。
いくつかの実施形態では、本開示の組成物は、例えば、サンプル中の生菌および／または古細菌細胞を検出または定量化するためのキットまたはデバイスでの使用に適している。いくつかの実施形態では、そのようなデバイスは、インビボで（例えば、ＧＩ管内で）生菌および／または古細菌細胞を検出または定量化するための摂取可能なデバイスである。
一態様では、本開示は、サンプル中の生菌および／または古細菌細胞の存在を検出するための方法を提供し、この方法は、（ａ）サンプルを本明細書に記載されるような組成物と接触させることと、（ｂ）サンプルの時間の関数としての全蛍光または蛍光の変化率を測定し、それによって、サンプル中の生菌および／または古細菌細胞を検出することと、を含む。
いくつかの実施形態では、サンプルの時間の関数としての全蛍光または蛍光の変化率は、ステップ（ｂ）において長期間で複数の時点にわたって測定され、それにより、サンプル中の生菌および／または古細菌細胞を検出する。例えば、いくつかの実施形態では、サンプルの時間の関数としての全蛍光または蛍光の変化率は、０～１８００分、０～１６００分、０～１５００分、０～１４４０分、０～１３２０分、０～１０００分、０～９００分、０～８００分、０～７００分、０～６００分、０～５００分、０～４００分、０～３５０分、０～３３０分、０～３００分、０～２７０分、または０～２２０分の期間にわたって連続的に測定される。いくつかの実施形態では、サンプルの時間の関数としての全蛍光または蛍光の変化率は、０～３３０分の期間にわたって連続的に測定される。いくつかの実施形態では、方法は、ステップ（ｂ）で決定された時間の関数としての全蛍光または蛍光の変化率を、サンプル中の生菌および／または古細菌細胞の数と相関させることをさらに含む。いくつかの実施形態では、方法は、エクスビボでのプレーティングまたは培養を必要としない。いくつかの実施形態では、方法は、吸引を必要としない。いくつかの実施形態では、方法は、インビボで（例えば、インビボで摂取可能なデバイスで）実行される。いくつかの実施形態では、方法は、オンボードアッセイ（複数可）の結果をエクスビボ受信機に伝達することを含む。
いくつかの実施形態では、対照は、本明細書に記載されるような方法で使用され得る。そのような対照は、陽性対照、例えば、既知の数の生菌および／または古細菌細胞をさらに含む、本明細書に記載されるような組成物であり得る。いくつかの実施形態では、対照は、陰性対照、例えば、生菌および／または古細菌細胞と全く接触されていない、本明細書に記載されるような組成物であり得る。いくつかの実施形態では、本開示は、サンプル中の生菌および／または古細菌細胞の存在を検出するための方法であって、（ａ）サンプルを本明細書に記載されるような組成物と接触させることと、（ｂ）サンプルの時間の関数としての全蛍光または蛍光の変化率を測定することと、（ｃ）ステップ（ｂ）で測定された全蛍光を、本明細書に記載されるような対照によって生成された全蛍光と比較し、またはステップ（ｂ）で測定された時間の関数としての蛍光の変化率を、本明細書に記載されるような対照によって生成された時間の関数としての蛍光の変化率と比較し、それにより、生菌および／または古細菌細胞が検出されることと、を含む、方法を提供する。
この方法のいくつかの実施形態では、対照は、（１）ステップ（ａ）で使用されたものと同一であるが、生菌および／もしくは古細菌細胞と全く接触されていない組成物、または（２）既知の数の生菌および／もしくは古細菌細胞をさらに含む、ステップ（ａ）で使用されたものと同一の組成物（例えば、細菌および／または古細菌細胞の１０２、１０３、１０４、１０５、１０６、または１０７ＣＦＵ／ｍＬをさらに含む、ステップ（ａ）で使用されたものと同一の組成物）であり得る。いくつかの実施形態では、サンプルの時間の関数としての全蛍光または蛍光の変化率は、ステップ（ｂ）において長期間で複数の時点にわたって測定され、それにより、サンプル中の生菌および／または古細菌細胞を検出する。例えば、いくつかの実施形態では、サンプルの時間の関数としての全蛍光または蛍光の変化率は、０～１８００分、０～１６００分、０～１５００分、０～１４４０分、０～１３２０分、０～１０００分、０～９００分、０～８００分、０～７００分、０～６００分、０～５００分、０～４００分、０～３５０分、０～３３０分、０～３００分、０～２７０分、または０～２２０分の期間にわたって連続的に測定される。いくつかの実施形態では、サンプルの時間の関数としての全蛍光または蛍光の変化率は、０～３３０分の期間にわたって連続的に測定される。いくつかの実施形態では、方法は、ステップ（ｃ）で決定された比較全蛍光を、サンプル中の生菌および／または古細菌細胞の数と相関させることをさらに含む。いくつかの実施形態では、複数の時点にわたって測定されたサンプルの時間の関数としての蛍光の変化率が、決定され、サンプル中の生菌および／または古細菌細胞の数を決定するために、同じ時点にわたって測定された対照の時間の関数としての蛍光の変化率と比較される。いくつかの実施形態では、方法は、エクスビボでのプレーティングまたは培養を必要としない。いくつかの実施形態では、方法は、吸引を必要としない。いくつかの実施形態では、方法は、インビボで（例えば、インビボで摂取可能なデバイスで）実行される。いくつかの実施形態では、方法は、オンボードアッセイ（複数可）の結果をエクスビボ受信機に伝達することを含む。
いくつかの実施形態では、本明細書に記載されるような方法は、様々なサンプル中の生菌および／または古細菌細胞を検出または定量化するのに非常に感度が高い。いくつかの実施形態では、本方法の最低の検出または定量化限界は、１０２ＣＦＵ／ｍＬである。いくつかの実施形態では、本方法の最高の検出または定量化限界は、１０７ＣＦＵ／ｍＬ、１０８ＣＦＵ／ｍＬ、１０９ＣＦＵ／ｍＬ、１０１０ＣＦＵ／ｍＬまたはそれ以上である。いくつかの実施形態では、方法は、様々なサンプル中の１０２～１０７ＣＦＵ／ｍＬの細菌および／または古細菌細胞の検出または定量化を可能にする。いくつかの実施形態では、本開示の方法を使用して、そこに含まれる生菌および／または古細菌細胞の量に基づいてサンプルを区別することができる。例えば、方法を使用して、細菌および／または古細菌細胞の１０２、１０３、１０４、１０５、１０６または１０７ＣＦＵ／ｍＬを含むサンプルを区別することができる。
一態様では、本開示は、例えば、サンプル中の生菌および／または古細菌細胞を検出または定量化するための、本明細書に記載されるような組成物および説明を含むキットを提供する。別の態様では、本開示は、例えば、サンプル中の生菌および／または古細菌細胞を検出または定量化するための、本明細書に記載されるような組成物を含むデバイス（例えば、摂取可能なデバイス）を提供する。生細胞の検出は、生存可能なプレートカウントのゴールドスタンダードであり、本明細書に記載の例示的な組成物および方法の利点の１つを表す。
一態様では、本開示は、ＧＩ管内の細菌および／または古細菌細胞の異常増殖に苦しむまたはそのリスクのある対象を治療する必要性を評価または監視する方法であって、（ａ）対象のＧＩ管からサンプルを取得することと、（ｂ）サンプルを本明細書に記載されるような組成物と接触させることと、（ｃ）サンプルの時間の関数としての全蛍光または蛍光の変化率を測定することと、（ｄ）ステップ（ｃ）で測定された時間の関数としての全蛍光または蛍光の変化率を、サンプル中の生菌および／または古細菌細胞の数と相関させることであって、ここで、約１０５ＣＦＵ／ｍＬを超えるステップ（ｄ）で決定された生菌および／または古細菌細胞の数が、例えば、本明細書に記載されるような抗生物質による治療の必要性を示している、相関させることと、を含む、方法を提供する。
いくつかの実施形態では、サンプルの時間の関数としての全蛍光または蛍光の変化率は、ステップ（ｃ）において長期間で複数の時点にわたって測定される。例えば、いくつかの実施形態では、サンプルの時間の関数としての全蛍光または蛍光の変化率は、０～１８００分、０～１６００分、０～１５００分、０～１４４０分、０～１３２０分、０～１０００分、０～９００分、０～８００分、０～７００分、０～６００分、０～５００分、０～４００分、０～３５０分、０～３３０分、０～３００分、０～２７０分、または０～２２０分の期間にわたって連続的に測定される。いくつかの実施形態では、サンプルの時間の関数としての全蛍光または蛍光の変化率は、０～３３０分の期間にわたって連続的に測定される。いくつかの実施形態では、方法は、エクスビボでのプレーティングまたは培養を必要としない。いくつかの実施形態では、方法は、インビボで（例えば、インビボで摂取可能なデバイスで）実行される。いくつかの実施形態では、方法は、オンボードアッセイ（複数可）の結果をエクスビボ受信機に伝達することを含む。
いくつかの実施形態では、対照は、ＧＩ管における細菌および／または古細菌細胞の異常増殖に苦しんでいる、またはそのリスクがある対象を治療する必要性を評価する方法において使用され得る。そのような対照は、陽性対照、例えば、既知の数の生菌および／または古細菌細胞をさらに含む、本明細書に記載されるような組成物であり得る。いくつかの実施形態では、対照は、陰性対照、例えば、生菌および／または古細菌細胞と全く接触されていない、本明細書に記載されるような組成物であり得る。いくつかの実施形態では、本開示は、ＧＩ管内の細菌および／または古細菌細胞の異常増殖に苦しむまたはそのリスクのある対象を治療する必要性を評価または監視する方法であって、（ａ）対象のＧＩ管からサンプルを取得することと、（ｂ）サンプルを本明細書に記載されるような組成物と接触させることと、（ｃ）サンプルの全蛍光を測定することと、（ｄ）ステップ（ｃ）で測定された全蛍光を、本明細書に記載されるような対照によって生成された全蛍光と比較することと、（ｅ）ステップ（ｄ）で決定された比較蛍光を、サンプル中の生菌および／または古細菌細胞の数と相関させることであって、ここで、約１０５ＣＦＵ／ｍＬを超えるステップ（ｅ）で決定された生菌および／または古細菌細胞の数が、例えば、本明細書に記載されるような抗生物質による治療の必要性を示している、相関させることと、を含む、方法を提供する。
いくつかの実施形態では、本開示は、ＧＩ管内の細菌および／または古細菌細胞の異常増殖に苦しむまたはそのリスクのある対象を治療する必要性を評価または監視する方法であって、（ａ）対象のＧＩ管からサンプルを取得することと、（ｂ）サンプルを本明細書に記載されるような組成物と接触させることと、（ｃ）サンプルの時間の関数としての蛍光の変化率を測定することと、（ｄ）ステップ（ｃ）で測定された時間の関数としての蛍光の変化率を、本明細書に記載されるような対照によって生成された時間の関数としての蛍光の変化率と比較することと、（ｅ）ステップ（ｄ）で決定された時間の関数としての蛍光の比較変化率を、サンプル中の生菌および／または古細菌細胞の数と相関させることと、を含む、方法を提供する。約１０５ＣＦＵ／ｍＬを超えるステップ（ｅ）で決定された生菌および／または古細菌細胞の数は、例えば、本明細書に記載されるような抗生物質による治療の必要性を示している。
この方法のいくつかの実施形態では、対照は、（１）ステップ（ｂ）で使用されたものと同一であるが、生菌および／もしくは古細菌細胞と全く接触されていない組成物、または（２）既知の数の生菌および／もしくは古細菌細胞をさらに含む、ステップ（ｂ）で使用されたものと同一の組成物（例えば、細菌および／または古細菌細胞の１０２、１０３、１０４、１０５、１０６、または１０７ＣＦＵ／ｍＬを含む、ステップ（ｂ）で使用されたものと同一の組成物）であり得る。いくつかの実施形態では、サンプルの時間の関数としての全蛍光または蛍光の変化率は、ステップ（ｃ）において長期間で複数の時点にわたって測定され、それにより、サンプル中の生菌および／または古細菌細胞を検出する。例えば、いくつかの実施形態では、サンプルの時間の関数としての全蛍光または蛍光の変化率は、０～１８００分、０～１６００分、０～１５００分、０～１４４０分、０～１３２０分、０～１０００分、０～９００分、０～８００分、０～７００分、０～６００分、０～５００分、０～４００分、０～３５０分、０～３３０分、０～３００分、０～２７０分、または０～２２０分の期間にわたって連続的に測定される。いくつかの実施形態では、サンプルの時間の関数としての全蛍光または蛍光の変化率は、０～３３０分の期間にわたって連続的に測定される。いくつかの実施形態では、複数の時点にわたって測定されたサンプルの時間の関数としての蛍光の変化率が、決定され、サンプル中の生菌および／または古細菌細胞の数を決定するために、同じ時点にわたって測定された対照の時間の関数としての蛍光の変化率と比較される。いくつかの実施形態では、方法は、エクスビボでのプレーティングまたは培養を必要としない。いくつかの実施形態では、方法は、インビボで（例えば、インビボで摂取可能なデバイスで）実行される。いくつかの実施形態では、方法は、オンボードアッセイ（複数可）の結果をエクスビボ受信機に伝達することを含む。いくつかの実施形態では、方法は、治療後に（例えば、抗生物質を用いて）対象を監視するためにさらに使用され得る。いくつかの実施形態では、方法を使用して、治療の有効性を評価することができる。例えば、効果的な治療は、治療後の対象のＧＩ管からのサンプル中の生菌および／または古細菌細胞の数の減少によって示され得る。治療の有効性は、治療後の対象のＧＩ管からのサンプル中の生菌および／または古細菌細胞の数の減少率によって評価され得る。いくつかの実施形態では、方法は、対象における抗生物質耐性菌株および／または古細菌による感染を検出するために使用され得る。例えば、そのような感染は、対象のＧＩ管からのサンプル中の生菌および／または古細菌細胞の数が抗生物質治療後に実質的に減少しない場合に示され得る。
一態様では、本開示は、真核細胞の選択的溶解のための色素および試薬を含む組成物（例えば、本明細書に記載されるような組成物）を吸収した吸収性材料（例えば、吸収性スポンジ）からなる部材を提供する。いくつかの実施形態では、吸収性スポンジは、親水性スポンジである。いくつかの実施形態では、吸収性スポンジは、綿、レーヨン、ガラス、ポリエステル、ポリエチレン、ポリウレタン、ニトロセルロースなどの繊維からなる群から選択される。いくつかの実施形態では、吸収性スポンジは、ポリエステルまたはポリエチレンである。いくつかの実施形態では、吸収性スポンジは、オールストロームグレード６６１３Ｈ、ポレックス１／１６インチファインシート４８９７、ポレックス１／８インチファインシート４８９８、ポレックス４５８８ ０．０２４インチコンジュゲートリリースパッド、ポレックスＰＳＵ－５６７、およびろ紙からなる群から選択される。いくつかの実施形態では、吸収性スポンジは、オールストロームグレード６６１３Ｈ（ロット１５０１９１）またはポレックスＰＳＵ－５６７である。
本開示は、本開示の組成物を含む水溶液を吸収性スポンジに注入するステップを含む、本明細書に記載されるような吸収性スポンジを調製するための方法をさらに提供する。いくつかの実施形態では、総水分量を５０重量％、４０重量％、３０重量％、２０重量％、１５重量％、１０重量％、７重量％、５重量％、３重量％、１重量％、０．７重量％、０．５重量％、０．３重量％、または０．１重量％未満に減らすのに十分な期間で、水溶液を吸収した吸収性スポンジを０～１００℃、０～５０℃、０～４０℃、０～３０℃、０～２０℃、０～１０℃、または０～４℃の範囲の温度で乾燥させる工程を含む方法。
いくつかの実施形態では、本開示の吸収性スポンジは、例えば、サンプル中の生菌および／または古細菌細胞を検出または定量化するためのキットまたはデバイスでの使用に適している。いくつかの実施形態では、そのようなデバイスは、インビボで（例えば、ＧＩ管内で）生菌および／または古細菌細胞を検出または定量化するための摂取可能なデバイスである。
一態様では、本開示は、サンプル中の生菌および／または古細菌細胞の存在を検出するための方法であって、（ａ）本明細書に記載されるような吸収性スポンジ、またはサンプルを用いて、本明細書に記載されるような方法に従って調製された吸収性スポンジを完全にまたは部分的に（例えば、５０％または半分の飽和で）飽和させることと、（ｂ）ステップ（ａ）で調製された完全にまたは部分的に飽和したスポンジ（例えば、５０％または半分の飽和）の時間の関数としての全蛍光または蛍光の変化率を測定し、それによって、サンプル中の生菌および／または古細菌細胞を検出することと、を含む、方法を提供する。
いくつかの実施形態では、スポンジの時間の関数としての全蛍光または蛍光の変化率は、ステップ（ｂ）において長期間で複数の時点にわたって測定され、それにより、サンプル中の生菌および／または古細菌細胞を検出する。例えば、いくつかの実施形態では、サンプルの時間の関数としての全蛍光または蛍光の変化率は、０～１０００分、０～９００分、０～８００分、０～７００分、０～６００分、０～５００分、０～４００分、０～３５０分、または０～３３０分の期間にわたって連続的に測定される。いくつかの実施形態では、サンプルの時間の関数としての全蛍光または蛍光の変化率は、０～３３０分の期間にわたって連続的に測定される。いくつかの実施形態では、方法は、ステップ（ｂ）で決定された時間の関数としての全蛍光または蛍光の変化率を、サンプル中の生菌および／または古細菌細胞の数と相関させることをさらに含む。いくつかの実施形態では、方法は、エクスビボでのプレーティングまたは培養を必要としない。いくつかの実施形態では、方法は、吸引を必要としない。いくつかの実施形態では、方法は、インビボで（例えば、インビボで摂取可能なデバイスで）実行される。いくつかの実施形態では、方法は、オンボードアッセイ（複数可）の結果をエクスビボ受信機に伝達することを含む。
いくつかの実施形態では、対照は、本明細書に記載されるような方法で使用され得る。そのような対照は、陽性対照、例えば、既知の数の生菌および／または古細菌細胞をさらに含む、本明細書に記載されるような吸収性スポンジであり得る。いくつかの実施形態では、対照は、陰性対照、例えば、生菌および／または古細菌細胞と全く接触されていない、本明細書に記載されるような吸収性スポンジであり得る。
いくつかの実施形態では、本開示は、サンプル中の生菌および／または古細菌細胞の存在を検出するための方法であって、（ａ）本明細書に記載されるような吸収性スポンジ、またはサンプルを用いて、本明細書に記載されるような方法に従って調製された吸収性スポンジを完全にまたは部分的に（例えば、５０％または半分の飽和で）飽和させることと、（ｂ）ステップ（ａ）で調製された完全にまたは部分的に飽和した（例えば、５０％または半分の飽和）スポンジの時間の関数としての全蛍光または蛍光の変化率を測定することと、（ｃ）ステップ（ｂ）で測定された全蛍光を、本明細書に記載されるような対照によって生成された全蛍光と比較し、またはステップ（ｂ）で測定された時間の関数としての蛍光の変化率を、本明細書に記載されるような対照によって生成された時間の関数としての蛍光の変化率と比較し、それにより、生菌および／または古細菌細胞が検出されることと、を含む、方法を提供する。
この方法のいくつかの実施形態では、対照は、（１）生菌および／もしくは古細菌細胞と全く接触されていない、ステップ（ａ）で使用したものと同一の吸収性スポンジ、または（２）ステップ（ａ）で使用されたものと同一であり、既知の数の生菌および／もしくは古細菌を含む溶液で完全にもしくは部分的に飽和されている、吸収性スポンジ（例えば、細菌および／または古細菌細胞の１０２、１０３、１０４、１０５、１０６、または１０７ＣＦＵ／ｍＬをさらに含む、ステップ（ａ）で使用されたものと同一の吸収性スポンジ）であり得る。いくつかの実施形態では、スポンジの時間の関数としての全蛍光または蛍光の変化率は、ステップ（ｂ）において長期間で複数の時点にわたって測定され、それにより、サンプル中の生菌および／または古細菌細胞を検出する。例えば、いくつかの実施形態では、サンプルの時間の関数としての全蛍光または蛍光の変化率は、０～１８００分、０～１６００分、０～１５００分、０～１４４０分、０～１３２０分、０～１０００分、０～９００分、０～８００分、０～７００分、０～６００分、０～５００分、０～４００分、０～３５０分、０～３３０分、０～３００分、０～２７０分、または０～２２０分の期間にわたって連続的に測定される。いくつかの実施形態では、サンプルの時間の関数としての全蛍光または蛍光の変化率は、０～３３０分の期間にわたって連続的に測定される。いくつかの実施形態では、方法は、ステップ（ｃ）で決定された比較全蛍光を、サンプル中の生菌および／または古細菌細胞の数と相関させることをさらに含む。いくつかの実施形態では、複数の時点にわたって測定された完全にまたは部分的に飽和したスポンジの時間の関数としての蛍光の変化率が、決定され、サンプル中の生菌および／または古細菌細胞の数を決定するために、同じ時点にわたって測定された対照の時間の関数としての蛍光の変化率と比較される。いくつかの実施形態では、方法は、エクスビボでのプレーティングまたは培養を必要としない。いくつかの実施形態では、方法は、吸引を必要としない。いくつかの実施形態では、方法は、インビボで（例えば、インビボで摂取可能なデバイスで）実行される。いくつかの実施形態では、方法は、オンボードアッセイ（複数可）の結果をエクスビボ受信機に伝達することを含む。
いくつかの実施形態では、本明細書に記載されるような方法は、様々なサンプル中の生菌および／または古細菌細胞を検出または定量化するのに非常に感度が高い。いくつかの実施形態では、本方法の最低の検出または定量化限界は、約１０２ＣＦＵ／ｍＬである。いくつかの実施形態では、本方法の最高の検出または定量化限界は、約１０７ＣＦＵ／ｍＬ、約１０８ＣＦＵ／ｍＬ、約１０９ＣＦＵ／ｍＬ、約１０１０ＣＦＵ／ｍＬまたはそれ以上である。いくつかの実施形態では、方法は、様々なサンプル中の約１０２～約１０７ＣＦＵ／ｍＬの細菌および／または古細菌細胞の検出または定量化を可能にする。いくつかの実施形態では、本開示の方法を使用して、そこに含まれる生菌および／または古細菌細胞の量に基づいてサンプルを区別することができる。例えば、方法を使用して、細菌および／または古細菌細胞の約１０２、１０３、１０４、１０５、１０６または１０７ＣＦＵ／ｍＬを含むサンプルを区別することができる。
一態様では、本開示は、例えば、吸収性スポンジを使用して生細胞を検出または定量化するための、本明細書に記載されるような吸収性スポンジを含むキット、および説明を提供する。別の態様では、本開示は、例えば、サンプル中の生菌および／または古細菌細胞を検出または定量化するための、本明細書に記載されるような吸収性スポンジを含むデバイス（例えば、摂取可能なデバイス）を提供する。
一態様では、本開示は、ＧＩ管内の細菌および／または古細菌細胞の異常増殖に苦しむまたはそのリスクのある対象を治療する必要性を評価または監視する方法であって、（ａ）対象のＧＩ管からサンプルを取得することと、（ｂ）本明細書に記載されるような吸収性スポンジ、またはサンプルを用いて、本明細書に記載されるような方法に従って調製された吸収性スポンジを完全にまたは部分的に（例えば、５０％または半分の飽和度で）飽和させることと、（ｃ）ステップ（ｂ）で調製された完全にまたは部分的に飽和したスポンジ（例えば、５０％または半分の飽和）の時間の関数としての全蛍光または蛍光の変化率を測定することと、（ｄ）ステップ（ｃ）で測定された時間の関数としての全蛍光または蛍光の変化率を、サンプル中の生菌および／または古細菌細胞の数と相関させることであって、ここで、約１０５ＣＦＵ／ｍＬを超えるステップ（ｄ）で決定された生菌および／または古細菌細胞の数が、例えば、本明細書に記載されるような抗生物質による治療の必要性を示している、相関させることと、を含む、方法を提供する。
いくつかの実施形態では、完全にまたは部分的に飽和したスポンジの時間の関数としての全蛍光または蛍光の変化率は、ステップ（ｃ）において長期間で複数の時点にわたって測定される。例えば、いくつかの実施形態では、完全にまたは部分的に飽和したスポンジの時間の関数としての全蛍光または蛍光の変化率は、０～１８００分、０～１６００分、０～１５００分、０～１４４０分、０～１３２０分、０～１０００分、０～９００分、０～８００分、０～７００分、０～６００分、０～５００分、０～４００分、０～３５０分、０～３３０分、０～３００分、０～２７０分、または０～２２０分の期間にわたって連続的に測定される。いくつかの実施形態では、完全にまたは部分的に飽和したスポンジの時間の関数としての全蛍光または蛍光の変化率は、０～３３０分の期間にわたって連続的に測定される。いくつかの実施形態では、方法は、エクスビボでのプレーティングまたは培養を必要としない。いくつかの実施形態では、方法は、吸引を必要としない。いくつかの実施形態では、方法は、インビボで（例えば、インビボで摂取可能なデバイスで）実行される。
いくつかの実施形態では、対照は、ＧＩ管における細菌および／または古細菌細胞の異常増殖に苦しんでいる、またはそのリスクがある対象を治療する必要性を評価する方法において使用され得る。そのような対照は、陽性対照、例えば、既知の数の生菌および／または古細菌細胞をさらに含む、本明細書に記載されるような吸収性スポンジであり得る。いくつかの実施形態では、対照は、陰性対照、例えば、生菌および／または古細菌細胞と全く接触されていない、本明細書に記載されるような吸収性スポンジであり得る。
いくつかの実施形態では、本開示は、ＧＩ管内の細菌および／または古細菌細胞の異常増殖に苦しむまたはそのリスクのある対象を治療する必要性を評価または監視する方法であって、（ａ）対象のＧＩ管からサンプルを取得することと、（ｂ）本明細書に記載されるような吸収性スポンジ、またはサンプルを用いて、本明細書に記載されるような方法に従って調製された吸収性スポンジを完全にまたは部分的に（例えば、５０％または半分の飽和度で）飽和させることと、（ｃ）ステップ（ｂ）で調製された完全にまたは部分的に飽和した（例えば、５０％または半分の飽和度で）スポンジの時間の関数としての全蛍光を測定することと、（ｄ）ステップ（ｃ）で測定された全蛍光を、本明細書に記載されるような対照によって生成された全蛍光と比較することと、（ｅ）ステップ（ｄ）で測定された比較蛍光を、サンプル中の生菌および／または古細菌細胞の数と相関させることであって、ここで、約１０５ＣＦＵ／ｍＬを超えるステップ（ｅ）で決定された生菌および／または古細菌細胞の数が、例えば、本明細書に記載されるような抗生物質による治療の必要性を示している、相関させることと、を含む、方法を提供する。
いくつかの実施形態では、本開示は、ＧＩ管内の細菌および／または古細菌細胞の異常増殖に苦しむまたはそのリスクのある対象を治療する必要性を評価または監視する方法であって、（ａ）対象のＧＩ管からサンプルを取得することと、（ｂ）本明細書に記載されるような吸収性スポンジ、またはサンプルを用いて、本明細書に記載されるような方法に従って調製された吸収性スポンジを完全にまたは部分的に（例えば、５０％または半分の飽和度で）飽和させることと、（ｃ）ステップ（ｂ）で調製された完全または部分的に飽和した（例えば、５０％または半分の飽和で）スポンジの時間の関数として蛍光の変化率を測定することと、（ｄ）ステップ（ｃ）で測定された時間の関数としての蛍光の変化率を、本明細書に記載されるような対照によって生成された時間の関数としての蛍光の変化率と比較することと、（ｅ）ステップ（ｄ）で測定された時間の関数としての蛍光の変化率を、サンプル中の生菌および／または古細菌細胞の数と相関させることであって、ここで、約１０５ＣＦＵ／ｍＬを超えるステップ（ｅ）で決定された生菌および／または古細菌細胞の数が、例えば、本明細書に記載されるような抗生物質による治療の必要性を示している、相関させることと、を含む、方法を提供する。
この方法のいくつかの実施形態では、対照は、（１）生菌および／もしくは古細菌細胞と全く接触されていない、ステップ（ａ）で使用したものと同一の吸収性スポンジ、または（２）ステップ（ａ）で使用されたものと同一であり、既知の数の生菌および／もしくは古細菌を含む溶液で完全にもしくは部分的に飽和されている、吸収性スポンジ（例えば、細菌および／または古細菌細胞の１０２、１０３、１０４、１０５、１０６、または１０７ＣＦＵ／ｍＬをさらに含む、ステップ（ｂ）で使用されたものと同一の組成物）であり得る。いくつかの実施形態では、スポンジの時間の関数としての全蛍光または蛍光の変化率は、ステップ（ｃ）において長期間で複数の時点にわたって測定され、それにより、サンプル中の生菌および／または古細菌細胞を検出する。例えば、いくつかの実施形態では、サンプルの時間の関数としての全蛍光または蛍光の変化率は、０～１８００分、０～１６００分、０～１５００分、０～１４４０分、０～１３２０分、０～１０００分、０～９００分、０～８００分、０～７００分、０～６００分、０～５００分、０～４００分、０～３５０分、０～３３０分、０～３００分、０～２７０分、または０～２２０分の期間にわたって連続的に測定される。いくつかの実施形態では、サンプルの時間の関数としての全蛍光または蛍光の変化率は、０～３３０分の期間にわたって連続的に測定される。いくつかの実施形態では、複数の時点にわたって測定された完全にまたは部分的に飽和したスポンジの時間の関数としての蛍光の変化率が、決定され、サンプル中の生菌および／または古細菌細胞の数を決定するために、同じ時点にわたって測定された対照の時間の関数としての蛍光の変化率と比較される。いくつかの実施形態では、方法は、エクスビボでのプレーティングまたは培養を必要としない。いくつかの実施形態では、方法は、吸引を必要としない。いくつかの実施形態では、方法は、インビボで（例えば、インビボで摂取可能なデバイスで）実行される。いくつかの実施形態では、方法は、オンボードアッセイ（複数可）の結果をエクスビボ受信機に伝達することを含む。いくつかの実施形態では、方法は、治療後に（例えば、抗生物質を用いて）対象を監視するためにさらに使用され得る。いくつかの実施形態では、方法を使用して、治療の有効性を評価することができる。例えば、効果的な治療は、治療後の対象のＧＩ管からのサンプル中の生菌および／または古細菌細胞の数の減少によって示され得る。治療の有効性は、治療後の対象のＧＩ管からのサンプル中の生菌および／または古細菌細胞の数の減少率によって評価され得る。いくつかの実施形態では、方法は、対象における抗生物質耐性菌株および／または古細菌による感染を検出するために使用され得る。例えば、そのような感染症は、対象のＧＩ管からのサンプル中の生菌および／または古細菌細胞の数が抗生物質治療後に実質的に減少しない場合に示され得る。いくつかの実施形態では、蛍光強度は、光学リーダーで測定される。当業者によって容易に理解されるように、光学リーダーの実際の構成および構造は、一般に変化し得る。典型的には、光学リーダーは、定義された波長で光を放出することができる照明源と、信号（例えば、透過光、反射光、または蛍光光）を記録することができる検出器と、を含む。光学リーダーは、一般に、例えば、発光（例えば、蛍光、リン光など）、吸光度（例えば、蛍光または非蛍光）、回折などを含む、任意の既知の検出技術を使用することができる。例示的な光学リーダー、照明源、および検出器は、米国特許第７，３９９，６０８号に開示されており、これは、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
いくつかの実施形態では、照明源は、可視または近可視範囲の光（例えば、赤外線または紫外線）などの電磁放射を提供することができる当技術分野で知られている任意のデバイスであり得る。例えば、本開示で使用され得る適している照明源には、発光ダイオード（ＬＥＤ）、フラッシュランプ、冷陰極蛍光ランプ、エレクトロルミネセントランプなどが含まれるが、これらに限定されない。照明は、多重化および／またはコリメートされ得る。いくつかの実施形態では、照明は、いくつかのバックグラウンド干渉を低減するためにパルス化され得る。いくつかの実施形態では、フィルターを使用して、光学系を改善することができる。例えば、Ｒｅｉｃｈｍａｎ，Ｊａｙ，Ｈａｎｄｂｏｏｋ ｏｆ ｏｐｔｉｃａｌ ｆｉｌｔｅｒｓ ｆｏｒ ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ，Ｃｈｒｏｍａ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（２０００）を参照。いくつかの実施形態では、励起源は、バンドパスフィルター、例えば、５００ｎｍの光でサンプルを選択的に励起するための５００ｎｍ＋／－１０ｎｍの波長用のフィルターを備えたＬＥＤであり得る。いくつかの実施形態では、緑色ＬＥＤから任意のより長い波長を切り出すために、Ｔｈｏｒｌａｂｓ ＦＥＳＨ０５５０ショートパスフィルターを、励起に使用することができる（図７２Ａ）。いくつかの実施形態では、サンプルからの放出は、５９０ｎｍで放出される光を選択的に捕捉するバンドパスフィルター、例えば、検出器の前に配置された５９０ｎｍ＋／－２０ｎｍ波長用のフィルターを備えたアバランシェフォトダイオード検出器で９０°の角度で捕捉される。いくつかの実施形態では、Ｔｈｏｒｌａｂｓ ＦＢ５８０－１０バンドパスフィルターを、放出フィルターとして使用することができる（図７２Ｂ）。コリメート、フォーカシング、およびフィルタリングレンズを示す例示的な蛍光アッセイ試験固定具の断面図が、図７２Ｃに示されている。いくつかの実施形態では、放出が測定される前に、５～５０ナノ秒の遅延を使用することができる。時間遅延蛍光に使用される典型的なフルオロフォアは、ランタニド金属キレート（ユーロピウム、サマリウム、テルビウムなど）、ルテニウム錯体、および当技術分野で知られている他のものである。いくつかの実施形態では、照明は、連続的であり得るか、または連続波（ＣＷ）とパルス照明を組み合わせ、ここで、複数の照明ビームが多重化され（例えば、パルスビームがＣＷビームと多重化される）、ＣＷ源によって誘導される信号とパルス源によって誘導される信号との間の信号特定が可能になる。例えば、いくつかの実施形態では、ＬＥＤ（例えば、アルミニウムガリウム砒素赤色ダイオード、ガリウムリン化物緑色ダイオード、ガリウム砒素リン化物緑色ダイオード、または窒化インジウムガリウムバイオレット／ブルー／ウルトラバイオレット（ＵＶ）ダイオード）が、パルス照明源として使用される。いくつかの実施形態では、照明源は、色素に拡散照明を提供することができる。例えば、複数の点光源（例えば、ＬＥＤ）のアレイを単に使用して、比較的拡散した照明を提供することができる。いくつかの実施形態では、照明源は、比較的安価な様式で拡散照明を提供することができ、エレクトロルミネセント（ＥＬ）デバイスである。ＥＬデバイスは、一般に、電極間に挟まれた発光材料（例えば、蛍光体粒子）を利用するコンデンサ構造であり、そのうちの少なくとも１つは、光を逃がすことができるように透明である。電極間の電圧の開示は、発光材料内に変化する電界を発生させ、それが発光材料を放出させる。
いくつかの実施形態では、検出器は、信号を感知することができる当技術分野で知られている任意のデバイスであり得る。いくつかの実施形態では、検出器は、空間弁別のために構成された電子画像検出器であり得る。このような電子画像センサのいくつかの実施例には、高速の線形電荷結合素子（ＣＣＤ）、電荷注入デバイス（ＣＩＤ）、相補型金属酸化物半導体（ＣＭＯＳ）デバイスなどが含まれる。例えば、そのような画像検出器は、一般に、電子光センサーの２次元アレイであるが、例えば、画像のスキャンに使用されるものなど、単一ラインの検出器ピクセルまたは光センサーを含む線形画像検出器（例えば、線形ＣＣＤ検出器）がまた、使用され得る。各アレイには、「アドレス」と呼ばれ得る既知の一意の位置のセットが含まれている。画像検出器の各アドレスは、領域（例えば、典型的には、ボックスまたは長方形の形をした領域）をカバーするセンサーによって占有される。この領域は、一般に、「ピクセル」またはピクセル領域と呼ばれる。例えば、検出器ピクセルは、ＣＣＤ、ＣＩＤ、もしくはＣＭＯＳセンサー、または光を検出もしくは測定するいくつかのその他のデバイスもしくはセンサーであり得る。検出器のピクセルのサイズは、大きく異なる場合があり、場合によっては、直径または長さが０．２マイクロメートルほどになることもある。
他の実施形態では、検出器は、空間弁別能力を欠く光センサーであり得る。例えば、そのような光センサーの例は、光電子増倍管デバイス、アバランシェフォトダイオードまたはシリコンフォトダイオードなどのフォトダイオードなどを含み得る。シリコンフォトダイオードは、安価で感度が高く、高速動作（短い立ち上がり時間／高帯域幅）が可能で、他のほとんどの半導体技術およびモノリシック回路に簡単に統合することができるという点で有利な場合がある。さらに、シリコンフォトダイオードは、物理的に小さいため、様々なタイプの検出システムに簡単に組み込むことが可能である。シリコンフォトダイオードを使用する場合、放出される信号の波長範囲は、感度の範囲（４００～１１００ナノメートル）内にある可能性がある。いくつかの実施形態では、光電子増倍管を使用して、信号の強度を増加させることができる。
別の態様では、本開示は、顕微鏡評価システムを含む摂取可能なデバイスを提供する。いくつかの実施形態では、サンプル中の細菌および／または古細菌細胞は、最初に蛍光色素（本明細書に記載されるものなど）で標識され得、蛍光標識された細胞は、本明細書に記載されるような摂取可能なデバイスを使用する顕微鏡評価によって画像化およびカウントされ得る。他の実施形態では、蛍光標識された細胞は、それらがオンボードフローシステム（例えば、マイクロ流体単一細胞チャネリング）を通過するときにカウントされる。フローサイトメトリーシステムの例には、流体力学的集束、小径キャピラリーチューブフロー、および長方形キャピラリーチューブフローが含まれる。本明細書に記載されるように、生細菌および／または古細菌細胞は標識され、フローサイトメトリーの原理は、標識された細胞を定量化するために使用される。一般的に言えば、入射レーザービームからの光子はフルオロフォアによって吸収され、より高く不安定なエネルギーレベルに上昇する。ナノ秒未満で、フルオロフォアはより長い代表波長で光を再放出し、そこで一連のダイクロイックフィルターを通過する。この再放出された光は収集され、標識された細菌および／または古細菌細胞の数に比例すると解釈され得る。いくつかの実施形態では、シース流体は、デバイスの体積制限に対応することを助けるために、フローシステムの一部として使用されない。いくつかの実施形態では、長方形の毛細管を使用して、十分に大きな断面積および比較的薄い検査領域を達成する。フローサイトメトリー光学システムは、流体工学システムと並行して動作し、細胞を通過する光の方向を観察し、細菌および／または古細菌細胞に関する情報を提供する。いくつかの実施形態では、従来のレーザーおよび球面レンズを使用して光を点に集束させるのではなく、ＬＥＤおよび円筒形レンズを使用して、長方形の毛細管を横切る線に光を集束させる。他の実施形態では、コリメートレンズを使用して光源を平行にし、一方で、シリンドリカルレンズを使用して検査領域を精密化する。この配設の例示的な光学構成を図３０に見ることができる。いくつかの実施形態では、光学フィルターを追加して、フルオロフォアの使用を可能にすることができる。フルオロフォアから再放出された光の特徴的な波長は、ダイクロイック、バンドパス、および短波または長波パスフィルターを使用して分離および検出され得る。一般に、複数のダイクロイックレンズおよび光電子増倍管が使用されるが、スペースの制限のため、特定の実施形態では、単一の側方散乱検出器および前方散乱検出器のみが使用され得る。
フローサイトメトリーをデバイスに統合する際の設計上の課題の１つは、ポンピング機構を提供することである。流体が移動しないと、一定量の流体内でフローサイトメトリーによって個々の細菌および／または古細菌細胞を特定して説明することはできない。いくつかの実施形態では、ギアモーターは、流体をデバイスを通して移動させるためのものである。例えば、遊星ギアヘッドを含むマイクロモーター（例えば、２５：１の減速）は、流体の流れを作成するために必要な量のトルクを提供することができる。別の実施形態では、微細加工されたプレートの表面に埋め込まれた一連の圧電抵抗器を使用して、流れを作成する。さらに別の実施形態では、一対の一方向バルブを含み、外部磁場によって作動される磁気ポンプ膜を使用するマイクロポンプを使用して、流れを作成する。
いくつかの実施形態では、システムアーキテクチャは、ギアモーターを介して圧力駆動流を生成するロータリーワイパーと組み合わされた開放およびシーリング機構を含む。ギアモーターは、デバイスの他の機能のために使用され得る。図３１に示されるように、光学系およびフローチャンバシステムの構成要素は、デバイス内に適合する。いくつかの実施形態では、サンプル流体は、カプセルの上部にある可撓性膜を介して吸収される。いくつかの実施形態では、ギアモーターは、流体チャンバを開いて満たすのに役立つ、２７０°の許容移動量を有する。閉鎖中、モーターは入口ポートを閉鎖すると同時に、光学システムが配置されている長方形の毛細管を通して流体を押し出す。ねじ構成要素により、ワイパーの高さを変えることなく、可撓性膜が入口チャネルを閉じて密封することができる。いくつかの実施形態では、サンプルチャンバの体積は、２５μＬ、５０μＬ、７５μＬまたはそれ以上である。いくつかの実施形態では、２つ以上のサンプルが、十分なサンプルサイズを調達するためにＧＩ管から採取される。図３１を参照すると、毛細管の左側にあるＬＥＤ、ならびに前方および側方散乱を捕捉するための右側にある２つの低光検出器が示されている。流体が毛細管を通過すると、流体は、一方向バルブを介してカプセルから排出される。特定の実施形態では、フローシステムは、細胞の定量化に加えて、細胞サイズおよび内部細胞の複雑さの検出を可能にする。
いくつかの実施形態では、本明細書に記載されるような摂取可能なデバイスを使用して、サンプル（例えば、ＧＩ管からのサンプル）を分析して、サンプル中の生菌および／または古細菌細胞を検出または定量化することができる。いくつかの実施形態では、本開示のデバイスを使用して、ＧＩ管の特定の領域における生菌および／または古細菌の濃度を測定することができる。そのようなデータは、対象が感染、小腸細菌異常増殖（ＳＩＢＯ）、もしくはＳＩＢＯ関連状態などの治療を必要とする状態を有するかどうかを決定するために、または他の診断目的のためのＧＩ内（またはＧＩ管の特定の領域内）の細菌および／もしくは古細菌集団を定量化するために使用され得る。
生細胞染色法で使用される摂取可能なデバイスは、１つまたは２つ以上のサンプルを分析することができるように構成され得る。
一実施例として、いくつかの実施形態では、摂取可能なデバイスは、１つのサンプルチャンバのみを有する。そのような実施形態では、チャンバを使用して、１つのサンプルを分析することができる。特定の実施形態では、単一のサンプルチャンバを有する摂取可能なデバイスを使用して、複数の異なる実施形態を分析することができる。サンプルチャンバは、例えば、デバイスがＧＩ管を通って通過するときにＧＩ管内の異なる場所（例えば、十二指腸、空腸、回腸）で採取されるなど、異なる時点で異なるサンプルが分析されるように使用されるスポンジを含み得る。例えば、特定のスポンジを複数回接触させて、分析物の検出に使用することができる。いくつかの実施形態では、スポンジは、不飽和量のサンプルと複数回接触させられ、分析物の検出に使用され得る。あるいは、またはさらに、サンプルチャンバは、異なる波長で検出可能である複数の色素とともに使用され得る（例えば、単一の反応で使用され得る）。複数の分析物は、例えば、異なる抗体を使用して検出され得る（例えば、異なる波長での蛍光を検出する）。
別の実施例として、特定の実施形態では、摂取可能なデバイスは、サンプルを分析するための複数のチャンバを有する。そのような実施形態では、各チャンバを使用して、異なるサンプルを分析することができる。前の段落で述べた機能は、複数のサンプルチャンバを有する摂取可能なデバイスで実装され得る。
いくつかの実施形態では、データは、摂取可能なデバイスが対象を出た後に発生し得るか、またはデータは、インビボで発生し、デバイスに記憶され、およびエクスビボで回収され得る。あるいは、デバイスが対象のＧＩ管を通過している間に、データを摂取可能なデバイスから無線で送信することができる。
一態様では、本開示は、サンプル中の生菌および／または古細菌細胞の存在を検出するための方法であって、（ａ）本明細書に記載されるような摂取可能なデバイスを提供することと、（ｂ）対象のＧＩ管からの流体サンプルを、インビボで摂取可能なデバイスのサンプリングチャンバに移送することと、（ｃ）（例えば、インビボで）流体サンプル中の生菌および／または古細菌細胞の存在を検出することと、を含む、方法を提供する。
いくつかの実施形態では、サンプル中の生菌および／または古細菌細胞の存在を検出するための方法は、（ａ）本明細書に記載されるような摂取可能なデバイスを提供することと、（ｂ）対象のＧＩ管からインビボで摂取可能なデバイスのサンプリングチャンバ内に、流体サンプルを移送することであって、デバイスのサンプリングチャンバが、本明細書に記載されるような吸収性スポンジ、または本明細書に記載されるような吸収性スポンジを調製するための方法に従って調製された吸収性スポンジを保持するように構成されている、移送することと、（ｃ）吸収性スポンジを流体サンプルで完全にまたは部分的に（例えば、５０％または半分の飽和度で）飽和させることと、（ｄ）ステップ（ｃ）で調製された完全にまたは部分的に飽和したスポンジ（例えば、５０％または半分の飽和）の時間の関数としての全蛍光または蛍光の変化率を測定し、それによって（例えば、インビボで）サンプル中の生菌および／または古細菌細胞を検出することと、を含む。
いくつかの実施形態では、本明細書に記載の方法は、摂取可能なデバイスを較正するステップをさらに含み、ここで、デバイスのサンプリングチャンバに含まれる吸収性スポンジの蛍光特性は、サンプルの導入前に決定される。いくつかの実施形態では、各摂取可能なデバイスは、デバイスのサンプリングチャンバに保持された吸収性スポンジの蛍光を測定し、測定された蛍光を本明細書に記載されるような陽性または陰性対照と比較することによって較正される。いくつかの実施形態では、各摂取可能なデバイスは、ベースライン蛍光を提供するために、デバイスのサンプリングチャンバ内に保持された吸収性スポンジの蛍光を測定することによって較正される。いくつかの実施形態では、ベースライン蛍光は、設定された数（９００＋／－４５０ＦＵ）内でなければならない。いくつかの実施形態では、摂取可能なデバイスのサブセットは、十二指腸または空腸の吸引物中の０、１０４、１０５、１０６、および１０７ＣＦＵの細菌および／または古細菌で処理して、較正曲線を発生させ得る。較正曲線を記憶して、バッチ内のすべてのデバイスの細菌および／または古細菌を定量化するために使用することができる。例えば、Ｄａｖｉｄ Ｗｉｌｄ，Ｓｔａｎｄａｒｄｉｚａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ，Ｔｈｅ Ｉｍｍｕｎｏａｓｓａｙ Ｈａｎｄｂｏｏｋ，Ｇｕｌｆ Ｐｒｏｆｅｓｓｉｏｎａｌ Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ，２００５を参照。いくつかの実施形態では、スポンジの時間の関数としての全蛍光または蛍光の変化率は、ステップ（ｄ）において長期間で複数の時点にわたって測定され、それにより、サンプル中の生菌および／または古細菌細胞を検出する。例えば、いくつかの実施形態では、サンプルの時間の関数としての全蛍光または蛍光の変化率は、０～１８００分、０～１６００分、０～１５００分、０～１４４０分、０～１３２０分、０～１０００分、０～９００分、０～８００分、０～７００分、０～６００分、０～５００分、０～４００分、０～３５０分、０～３３０分、０～３００分、０～２７０分、または０～２２０分の期間にわたって連続的に測定される。いくつかの実施形態では、サンプルの時間の関数としての全蛍光または蛍光の変化率は、０～３３０分の期間にわたって連続的に測定される。いくつかの実施形態では、方法は、ステップ（ｄ）で決定された時間の関数としての全蛍光または蛍光の変化率を、サンプル中の生菌および／または古細菌細胞の数と相関させることをさらに含む。いくつかの実施形態では、方法は、エクスビボでのプレーティングまたは培養を必要としない。いくつかの実施形態では、方法は、吸引を必要としない。いくつかの実施形態では、方法は、インビボで摂取可能なデバイス内で実行される。
いくつかの実施形態では、対照は、本明細書に記載されるような方法で使用され得る。このような対照は、内部対照である可能性がある（例えば、スポンジ内のレサズリン（９００＋／－４５０ＦＵ）のレゾルフィン不純物から生じる蛍光が、スポンジ内の光学系および色素の量の内部対照として使用され得る）。いくつかの実施形態では、本明細書に記載されるような各摂取可能なデバイスは、個別に較正され、ここでデバイスのサンプリングチャンバに含まれる吸収性スポンジの蛍光特性は、サンプルの導入前に決定される。
いくつかの実施形態では、本明細書に記載されるような方法は、様々なサンプル中の生菌および／または古細菌細胞を検出または定量化するのに非常に感度が高い。いくつかの実施形態では、本方法の最低の検出または定量化限界は、１０２ＣＦＵ／ｍＬである。いくつかの実施形態では、本方法の最高の検出または定量化限界は、１０７ＣＦＵ／ｍＬ、１０８ＣＦＵ／ｍＬ、１０９ＣＦＵ／ｍＬ、１０１０ＣＦＵ／ｍＬまたはそれ以上である。いくつかの実施形態では、方法は、様々なサンプル中の１０２～１０７ＣＦＵ／ｍＬの細菌および／または古細菌細胞の検出または定量化を可能にする。いくつかの実施形態では、本開示の方法を使用して、そこに含まれる生菌および／または古細菌細胞の量に基づいてサンプルを区別することができる。例えば、方法を使用して、細菌および／または古細菌細胞の１０２、１０３、１０４、１０５、１０６または１０７ＣＦＵ／ｍＬを含むサンプルを区別することができる。
一態様では、本開示は、ＧＩ管内の細菌および／または古細菌細胞の異常増殖に苦しんでいる、またはそのリスクがある対象を治療する必要性を評価または監視する方法であって、（ａ）本明細書に記載されるような摂取可能なデバイスを提供することと、（ｂ）対象のＧＩ管からインビボで摂取可能なデバイスのサンプリングチャンバ内に、流体サンプルを移送することと、（ｃ）（例えば、インビボで）流体サンプルに存在する生菌および／または古細菌細胞を定量化することであって、ここでステップ（ｃ）で決定された生菌および／または古細菌細胞の数が、例えば、本明細書に記載されるような抗生物質による治療の必要性を示す約１０５ＣＦＵ／ｍＬよりも大きい、定量化することと、を含む、方法を提供する。
いくつかの実施形態では、ＧＩ管内の細菌および／または古細菌細胞の異常増殖に苦しんでいる、またはそのリスクのある対象を治療する必要性を評価または監視する方法は、（ａ）本明細書に記載されるような摂取可能なデバイスを提供することと、（ｂ）対象のＧＩ管からインビボで摂取可能なデバイスのサンプリングチャンバ内に、流体サンプルを移送することであって、ここで、本明細書に記載されるようなデバイスのサンプリングチャンバが、本明細書に記載されるような吸収性スポンジ、または本明細書に記載されるような吸収性スポンジを調製するための方法に従って調製された吸収性スポンジを保持するように構成されている、移送することと、（ｃ）サンプリングチャンバ内の吸収性スポンジを流体サンプルで完全にまたは部分的に（例えば、５０％または半分の飽和度で）飽和させることと、（ｄ）ステップ（ｃ）で調製された完全にまたは部分的に飽和したスポンジ（例えば、５０％または半分の飽和）の全蛍光を測定することと、（ｅ）ステップ（ｄ）で測定された全蛍光を、サンプル中の生菌および／または古細菌細胞の数と相関させることであって、ここで、ステップ（ｅ）で決定された生菌および／または古細菌細胞の数が、例えば、本明細書に記載されるような抗生物質による治療の必要性を示す約１０５ＣＦＵ／ｍＬよりも大きい、相関させることと、を含む。
いくつかの実施形態では、ＧＩ管内の細菌および／または古細菌細胞の異常増殖に苦しんでいる、またはそのリスクのある対象を治療する必要性を評価または監視する方法は、（ａ）本明細書に記載されるような摂取可能なデバイスを提供することと、（ｂ）対象のＧＩ管からインビボで摂取可能なデバイスのサンプリングチャンバ内に、流体サンプルを移送することであって、ここで、本明細書に記載されるようなデバイスのサンプリングチャンバが、本明細書に記載されるような吸収性スポンジ、または本明細書に記載されるような吸収性スポンジを調製するための方法に従って調製された吸収性スポンジを保持するように構成されている、移送することと、（ｃ）サンプリングチャンバ内の吸収性スポンジを流体サンプルで完全にまたは部分的に（例えば、５０％または半分の飽和度で）飽和させることと、（ｄ）ステップ（ｃ）で調製された完全にまたは部分的に飽和したスポンジ（例えば、５０％または半分の飽和）の時間の関数としての蛍光の変化率を測定することと、（ｅ）ステップ（ｄ）で測定された時間の関数としての蛍光の変化率を、サンプル中の生菌および／または古細菌細胞の数と相関させることであって、ここで、約１０５ＣＦＵ／ｍＬを超えるステップ（ｅ）で決定された生菌および／または古細菌細胞の数が、例えば、本明細書に記載されるような抗生物質による治療の必要性を示している、相関させることと、を含む。
いくつかの実施形態では、スポンジの時間の関数としての全蛍光または蛍光の変化率は、ステップ（ｄ）において長期間で複数の時点にわたって測定される。例えば、いくつかの実施形態では、サンプルの時間の関数としての全蛍光または蛍光の変化率は、０～１８００分、０～１６００分、０～１５００分、０～１４４０分、０～１３２０分、０～１０００分、０～９００分、０～８００分、０～７００分、０～６００分、０～５００分、０～４００分、０～３５０分、０～３３０分、０～３００分、０～２７０分、または０～２２０分の期間にわたって連続的に測定される。いくつかの実施形態では、サンプルの時間の関数としての全蛍光または蛍光の変化率は、０～３３０分の期間にわたって連続的に測定される。いくつかの実施形態では、方法は、エクスビボでのプレーティングまたは培養を必要としない。いくつかの実施形態では、方法は、吸引を必要としない。いくつかの実施形態では、方法は、インビボで（例えば、インビボで摂取可能なデバイスで）実行される。いくつかの実施形態では、方法は、オンボードアッセイ（複数可）の結果をエクスビボ受信機に伝達することを含む。いくつかの実施形態では、摂取可能なデバイスおよび方法は、治療後に（例えば、抗生物質を用いて）対象を監視するためにさらに使用され得る。いくつかの実施形態では、摂取可能なデバイスおよび方法を使用して、治療の有効性を評価することができる。例えば、効果的な治療は、治療後の対象のＧＩ管からのサンプル中の生菌および／または古細菌細胞の数の減少によって示され得る。治療の有効性は、治療後の対象のＧＩ管からのサンプル中の生菌および／または古細菌細胞の数の減少率によって評価され得る。いくつかの実施形態では、摂取可能なデバイスおよび方法は、対象における抗生物質耐性菌株および／または古細菌による感染を検出するために使用され得る。例えば、そのような感染は、対象のＧＩ管からのサンプル中の生菌および／または古細菌細胞の数が抗生物質治療後に実質的に減少しない場合に示され得る。
いくつかの実施形態では、本明細書に記載の組成物、方法、およびデバイスは、（例えば、２つ以上の）分析物結合剤の組み合わせを使用して、サンプル中に存在する分析物（例えば、微生物、タンパク質、または代謝物）のタイプを検出、特徴付け、および／または定量化することができる。例えば、いくつかの実施形態では、本明細書に記載の組成物、方法、およびデバイスを使用して、サンプル中に存在する微生物（例えば、細菌、古細菌、原生動物、またはウイルス）のタイプを決定することができる。いくつかの実施形態では、分析物に結合し、かつ第１の蛍光色素を含む第１の分析物結合剤は、第２の分析物結合剤と組み合わせて使用され得、第２の分析物結合剤は、第１の蛍光色素に空間的に近接したときに増加した蛍光を示す第２の蛍光色素を含む。いくつかの実施形態では、第１の蛍光色素と第２の蛍光色素との間の空間的近接は、第１の蛍光色素から第２の蛍光色素へのエネルギー移動をもたらす。第２の蛍光色素によって放出される蛍光の検出は、例えば、両方の分析物結合剤がサンプル内で互いに近接して位置しているかどうかを決定するために使用され得る。あるいは、分析物に結合し、かつ第１の蛍光発生色素を含む第１の分析物結合剤は、第２の分析物結合剤と組み合わせて使用され得、第２の分析物結合剤は、第１の蛍光発生色素に空間的に近接したときに増加した蛍光を示す第２の蛍光色素を含む。いくつかの実施形態では、第１の蛍光発生色素は、第１の分析物結合剤が分析物に結合されていない場合、蛍光を示さないか、または蛍光を減少させる。いくつかの実施形態では、第１の蛍光発生色素は、第１の分析物結合剤が分析物に結合すると、増加した蛍光を示している。いくつかの実施形態では、第１の蛍光発生色素と第２の蛍光色素との間の空間的近接は、第１の蛍光発生色素から第２の蛍光色素へのエネルギー移動をもたらす。第２の蛍光色素によって放出される蛍光の検出は、例えば、両方の分析物結合剤がサンプル内で互いに近接して位置しているかどうかを決定するために使用され得る。いくつかの実施形態では、第１および第２の分析物結合剤は、分析物（例えば、タンパク質）の同じ領域（例えば、エピトープ）に結合する。例えば、いくつかの実施形態では、第１および第２の分析物結合剤は、同じタイプの分析物結合部分または試薬（例えば、同じ抗体）を含む。いくつかの実施形態では、第１および第２の分析物結合剤は、分析物（例えば、タンパク質）の別々の領域（例えば、エピトープ）に結合する。いくつかの実施形態では、第１および第２の分析物結合剤は、空間的に重複しない分析物（例えば、タンパク質）の別個の領域に結合する。いくつかの実施形態では、第１の分析物結合剤および第２の分析物結合剤は、両方の分析物結合剤が分析物に結合するときに、それらのそれぞれの色素が近接する（例えば、エネルギー移動が起こることを可能にする）ように構成されている。いくつかの実施形態では、第１および／または第２の分析物結合剤（複数可）は、抗原結合剤（例えば、抗体）である。いくつかの実施形態では、第１および／または第２の分析物結合剤（複数可）は、アフィマーである。いくつかの実施形態では、第１および／または第２の分析物結合剤（複数可）は、抗原結合剤であり、アプタマーである。
いくつかの実施形態では、本明細書に記載の組成物、方法、およびデバイスは、蛍光酸素チャネリングイムノアッセイ（ＦＯＣＩ）の組成物および方法を利用する。ＦＯＣＩは、一般的に米国特許第５，８０７，６７５号、同第５，６１６，７１９号、および同第７，６３５，５７１号（その全内容は、参照により本明細書に明示的に組み込まれる）に記載されている。いくつかの実施形態では、分析物に結合することができ、かつ光増感剤を含む第１の分析物結合剤は、蛍光発生色素を含む第２の分析物結合剤と組み合わせて使用される。いくつかの実施形態では、第１の分析物結合剤の光増感剤は、励起状態で一重項酸素を発生させ、それにより、第２の分析物結合剤の蛍光発生色素が、一重項酸素と反応すると蛍光を発する。いくつかの実施形態では、放出された蛍光を検出して、例えば、分析物の存在および／もしくは不存在を決定し、ならびに／またはサンプル中の分析物を定量化および／もしくは分析することができる。いくつかの実施形態では、第１および第２の分析物結合剤は、分析物（例えば、タンパク質）の同じ領域（例えば、エピトープ）に結合する。例えば、いくつかの実施形態では、第１および第２の分析物結合剤は、同じタイプの分析物結合部分または試薬（例えば、同じ抗体）を含む。いくつかの実施形態では、第１および第２の分析物結合剤は、分析物（例えば、タンパク質）の別々の領域（例えば、エピトープ）に結合する。いくつかの実施形態では、第１および第２の分析物結合剤は、空間的に重複しない分析物（例えば、タンパク質）の別個の領域に結合する。いくつかの実施形態では、第１の分析物結合剤および第２の分析物結合剤は、両方の分析物結合剤が分析物に結合するときに、第１の分析物結合剤の光増感剤によって発生する一重項酸素が第２の分析物結合剤の蛍光発生色素に近接するように構成されている。いくつかの実施形態では、第１および／または第２の分析物結合剤（複数可）は、抗原結合剤（例えば、抗体）である。いくつかの実施形態では、第１および／または第２の分析物結合剤（複数可）は、アフィマーである。いくつかの実施形態では、第１および／または第２の分析物結合剤（複数可）は、抗原結合剤であり、アプタマーである。
いくつかの実施形態では、分析物結合剤の組み合わせの使用は、多数の分析物の検出、分析、および／または定量化を可能にする。分析物結合剤の複数の組み合わせは、分析物の複雑な混合物の検出、分析、および／または定量化のために使用され得る。例えば、異なる色素を有する複数の分析物結合剤、および／または分析物の特異性を使用して、サンプルを分析することができる。例えば、サンプル中に存在する異なる種の細菌および／または古細菌（または、例えば、ＬＴＡ対ＬＰＳ）を検出するために、本明細書に記載されるような生細胞色素（Ｆ１）を、抗体または微生物特異的（例えば、細菌特異的または細菌種特異的）である抗生物質に結合することができる。本明細書に記載の例示的な抗体を含む、目的の属、種、または菌株の微生物（例えば、細菌または古細菌）に存在する生体分子（例えば、表面抗原）に特異的に結合し、他の微生物生体分子および／または真核生物と交差反応しない抗体がまた、使用され得る。同じ微生物に結合し、かつＦ１に近接すると（Ｆ１からＦ２へのエネルギー移動を介して）励起される蛍光色素（Ｆ２）を有する二次抗体または抗生物質を使用して、抗体および／または抗生物質が結合する微生物を検出、分析、および／または定量化することができる。
分析物の希釈および培養
いくつかの実施形態では、本開示は、対象の胃腸（ＧＩ）管内のインビボで細胞および／または分析物を取得、培養、および／または検出する方法を提供する。関連するデバイスがまた、開示されている。説明される方法およびデバイスは、対象から流体サンプルを取得および／または分析するための多くの利点を提供する。いくつかの実施形態では、流体サンプルを希釈することにより、分析物検出のダイナミックレンジが増加し、および／またはサンプル内のバックグラウンド信号もしくは干渉が減少する。例えば、干渉は、非標的分析物の存在、またはサンプル内の色素もしくは標識の非特異的結合によって引き起こされる可能性がある。いくつかの実施形態では、サンプルを培養することは、細胞（例えば、特定のタイプの細胞）および／または細胞によって生成される分析物（例えば、目的の特定の分析物）の濃度を増加させ、それによって、それらの検出および／または特徴付けを容易にする。上記に、本明細書に記載されるように検出および／または特徴付けられ得る様々なタイプの分析物が、開示されている。
特定の実施形態では、本明細書に記載の方法およびデバイスを使用して、対象のＧＩ管内の細菌および／または古細菌の集団に関する情報を取得することができる。これには多くの利点があり、ＧＩ管から流体サンプルを採取するための挿管または内視鏡検査などの外科的処置よりも侵襲性が低くなる。本明細書に記載されるような摂取可能なデバイスの使用はまた、流体サンプルが取得され、データが、ＧＩ管の特定の領域からの細菌および／または古細菌の集団について発生することを可能にする。
いくつかの実施形態では、本明細書に記載の方法およびデバイスを使用して、流体サンプル、その希釈液、または培養サンプルを１つ以上の細胞および／または分析物について分析することなどによって、データを発生させ得る。データは、流体サンプル中に存在する細菌および／もしくは古細菌のタイプ、またはＧＩ管の特定の領域における細菌および／もしくは古細菌の濃度を含み得るが、これらに限定されない。このようなデータは、対象が小腸細菌異常増殖（ＳＩＢＯ）などの感染症を有するかどうかを決定するため、または診断もしくは他の目的のためにＧＩ管内の細菌および／もしくは古細菌集団を特徴付けるために使用され得る。
例えば、一態様では、データは、十二指腸、空腸、回腸、上行結腸、横行結腸、または下行結腸のうちの１つ以上であるＧＩ管の特定の領域における細菌および／または古細菌の濃度を含み得るが、これらに限定されない。一態様では、ＧＩ管の特定の領域は、十二指腸である。一態様では、ＧＩ管の特定の領域は、空腸である。一態様では、ＧＩ管の特定の領域は、回腸である。一態様では、ＧＩ管の特定の領域は、上行結腸である。一態様では、ＧＩ管の特定の領域は、横行結腸である。一態様では、ＧＩ管の特定の領域は、下行結腸である。関連する実施形態では、データは、１日または複数日ごとに発生し、疾患の再燃、または本明細書に開示される治療薬への応答を監視することができる。
データは、デバイスが対象を出た後に発生し得るか、またはデータは、インビボで発生し、デバイスに記憶され、およびエクスビボで回収され得る。あるいは、デバイスが対象のＧＩ管を通過している間に、データをデバイスから無線で送信することができる。
いくつかの実施形態では、方法は、１つ以上の希釈チャンバおよび希釈流体を含むデバイスを提供することと、対象のＧＩ管から得られた流体サンプルの全部または一部を、インビボで１つ以上の希釈チャンバ内に移送することと、流体サンプルと希釈流体を組み合わせて、１つ以上の希釈チャンバ内で１つ以上の希釈サンプルを生成することと、を含む。
特定の実施形態では、方法は、１つ以上の希釈チャンバを含む摂取可能なデバイスを提供することと、ＧＩ管から得られた流体サンプルの全部または一部を、滅菌培地を含む１つ以上の希釈チャンバ内に移送することと、１つ以上の希釈チャンバ内でサンプルをインビボで培養して、１つ以上の培養サンプルを生成することと、１つ以上の培養サンプル中の細菌および／または古細菌を検出することと、を含む。
いくつかの実施形態では、方法は、１つ以上の希釈チャンバを含むデバイスを提供することと、ＧＩ管から得られた流体サンプルの全部または一部を、１つ以上の希釈チャンバ内に移送することと、流体サンプルの全部または一部を１つ以上の希釈チャンバ内の希釈流体と組み合わせることと、１つ以上の希釈サンプル中の分析物を検出することと、を含む。
特定の実施形態では、デバイスは、ＧＩ管から得られた流体サンプルを希釈するための１つ以上の希釈チャンバと、１つ以上の希釈チャンバ内でサンプルを希釈するための希釈流体と、を含む。
いくつかの実施形態では、デバイスは、ＧＩ管から得られた流体サンプルを培養するための１つ以上の希釈チャンバと、１つ以上の希釈チャンバ内でサンプルを培養するための滅菌培地と、細菌および／または古細菌を検出するための検出システムと、を含む。
特定の実施形態では、デバイスは、ＧＩ管から得られた流体サンプルを培養するための１つ以上の希釈チャンバと、１つ以上の希釈チャンバ内でサンプルを培養するための滅菌培地と、細菌および／または古細菌を検出するための検出システムと、を含む。
対象のＧＩ管から得られた１つ以上のサンプルを希釈するための、本明細書に記載されるようなデバイスの使用がまた提供される。一実施形態では、対象の胃腸（ＧＩ）管内のインビボで細胞および／または分析物を検出するための、本明細書に記載されるような摂取可能なデバイスの使用が提供される。
本明細書に記載されるようなデバイスと、基地局と、を含むシステムが、さらに提供される。一実施形態では、デバイスは、対象のＧＩ管内の細菌および／または古細菌の濃度および／またはタイプを示すデータなどのデータを基地局に送信する。一実施形態では、デバイスは、基地局から動作パラメータを受信する。本明細書に記載のいくつかの実施形態は、対象のＧＩ管から１つ以上のサンプルを取得し、１つ以上のサンプルの全部または一部を希釈および／または培養するための摂取可能なデバイスを提供する。摂取可能なデバイスは、円筒形の回転可能な要素の壁にポートを有する円筒形の回転可能な要素を含む。摂取可能なデバイスは、円筒形の回転可能な要素の周りを包んで、円筒形の回転可能な要素とシェル要素との間に第１の希釈チャンバを形成する、シェル要素をさらに含む。シェル要素は、円筒形の回転可能な要素の壁の一部分を摂取可能なデバイスの外部に露出させる開口を有する。
いくつかの実施形態では、摂取可能なデバイスは、対象のＧＩ管から流体サンプルを受け取るための１つ以上の希釈チャンバまたはその希釈物を含む。いくつかの実施形態では、流体サンプルの１つ以上の希釈物は、１つ以上の希釈チャンバで培養される。いくつかの実施形態では、希釈チャンバは各々、既知の体積、任意選択で同じ体積または異なる体積を画定する。いくつかの実施形態では、希釈チャンバは、約１０μＬ～約１ｍＬの範囲の流体体積を画定する。希釈チャンバは、約５００μＬ以下、約２５０μＬ以下、約１００μＬ以下、または約５０μＬ以下の流体体積を画定することができる。いくつかの実施形態では、希釈チャンバは、約１０μＬ以上、約２０μＬ以上、約３０μＬ以上、または約５０μＬ以上の流体体積を画定する。いくつかの実施形態では、希釈チャンバは、約１０μＬ～５００μＬ、約２０μＬ～２５０μＬ、約３０μＬ～１００μＬ、または約５０μＬの流体体積を画定する。
いくつかの実施形態では、デバイス内の希釈流体は、流体サンプルの全部または一部、またはその希釈物と組み合わされて、１つ以上の希釈物を生成する。いくつかの実施形態では、希釈流体は、希釈チャンバ内で１つ以上の細胞を培養するのに適した滅菌培地である。
いくつかの実施形態では、１つ以上の希釈チャンバは、患者が摂取可能なデバイスを摂取する前に、希釈流体で満たされ得る。あるいは、別の実施形態では、希釈流体は、摂取可能なデバイスのリザーバからインビボで１つ以上の希釈チャンバに加えられ得る。ＧＩ流体サンプルのサンプリングおよび希釈は、インビボで行うことができる。例えば、摂取可能なデバイスのアクチュエータは、摂取可能なデバイスがＧＩ管内の所定の場所に位置していると決定されたときに、希釈流体をリザーバから希釈チャンバにポンプで送ることができる。いくつかの実施形態では、希釈チャンバは各々、ＧＩ管からの流体サンプルを培養するのに適した量の滅菌培地を含む。いくつかの実施形態では、希釈チャンバは、少なくとも９５％、少なくとも９７％、少なくとも９８％、または少なくとも９９％が滅菌培地で満たされている。いくつかの実施形態では、希釈チャンバは各々、好気性細菌の増殖を促進するために酸素を含む。別の実施形態では、非希釈チャンバは、酸素を含み、好気性細菌の増殖を促進するために希釈チャンバのうちの１つ以上に追加される。
いくつかの実施形態では、培養は、ＧＩ流体サンプルが希釈された直後にインビボで行われ得る。あるいは、培養は、例えば、摂取可能なデバイスが排気され、回収されて、それにより、希釈されたＧＩ流体サンプルを含む希釈チャンバが抽出され、培養が実験室で行われ得るときに、エクスビボで行われ得る。摂取可能なデバイスの回収は、２０１７年１１月１０日に出願された国際出願第ＰＣＴ／ＵＳ１７／６１０２４号（その全体が参照により本明細書に明示的に組み込まれる）に記載された実施形態と同様の様式で実行され得る。
いくつかの実施形態では、希釈流体は、真菌の増殖を阻害するための１つ以上の薬剤を含む。いくつかの実施形態では、抗真菌剤は、アンホテリシンＢである。いくつかの実施形態では、希釈流体は、約２．５ｍｇ／ＬのアンホテリシンＢを含む。
いくつかの実施形態では、培地は、流体サンプル内の細菌および／または古細菌の抗生物質感受性／耐性を決定するために、１つ以上の抗菌剤を含む。例えば、細菌および／または古細菌が抗生物質を含まない培地を含む希釈チャンバで増殖するが、抗菌剤を含む培地を含む別個の希釈チャンバで増殖しない場合、サンプルは、その抗生物質に感受性の細菌および／または古細菌を含むと特定され得る。あるいは、細菌および／または古細菌が両方の希釈チャンバ（抗生物質ありおよびなし）で増殖する場合、サンプルは、その抗生物質に耐性のある細菌および／または古細菌を含むものとして特定され得る。いくつかの実施形態では、希釈チャンバ（複数可）に残っている細菌および／または古細菌は、例えば、本明細書に記載の任意の検出および／または定量化方法を使用して定量化される。いくつかの実施形態では、希釈チャンバ内の特定のタイプの細菌および／または古細菌（例えば、特定の属、種および／または株の細菌および／または古細菌）の存在および／または不存在が、本明細書に記載の方法を使用して検出および／または定量化される。
別の実施形態では、希釈流体は、細菌および／または古細菌の活性または応答を測定するための基質または試薬を含む。例えば、いくつかの実施形態では、希釈流体は、１つ以上の抱合胆汁酸および脱抱合胆汁酸を含むか、または抱合胆汁酸の減少が、胆汁酸塩ヒドロラーゼ活性の徴候として希釈サンプルおよび／または培養サンプルにおいて検出される。別の実施形態では、基質は、酵素、例えば、グルタミン酸デヒドロゲナーゼ（ＧＤＨ）であり得る。ＧＤＨの場合、それは、毒素生成株および非毒素生成株の両方で、Ｃ．ｄｉｆｆｉｃｉｌｅによって大量に生成される抗原を検出するために使用され得る。この試験は、Ｃ．ｄｉｆｆｉｃｉｌｅが存在するかどうかを示すが、細菌が毒素を生成しているとは限らない。
別の実施形態では、細菌および／または古細菌の生成物は、細菌および／または古細菌が培地中で培養されている間に検出または測定される。例えば、クロストリジウムディフィシル毒素Ａを測定して、細菌および／または古細菌が毒素を生成しているかどうかを検出することができる。
いくつかの実施形態では、本明細書に記載の方法およびデバイスを使用して、対象から真核細胞を取得、希釈、培養、および／または検出することができる。例えば、ＧＩ管からの上皮細胞またはＰＢＭＣは、摂取可能なデバイスで希釈または培養され得る。任意選択で、真核細胞は、デバイス内で分析され、および／またはデバイスが出た後に収集され得る。いくつかの実施形態では、希釈流体は、インビボで真核生物の活性または応答を測定するための基質または試薬をさらに含む。例えば、いくつかの実施形態では、サンプル中のバイオマーカーが、検出、分析、および／または定量化され得る。サンプル中のバイオマーカーの検出は、疾患もしくは障害またはそれらの治療を診断または監視するために使用され得る。
いくつかの実施形態では、流体サンプルは、摂取可能なデバイスがインビボで対象のＧＩ管を通過している間に、ＧＩ管から１つ以上の希釈チャンバに移送される。流体サンプルが１つ以上の希釈チャンバにいつ移送されるかを制御することにより、ＧＩ管の特定の領域から流体サンプルを取得することが可能である。動作中、摂取可能なデバイスの外部は、ＧＩ管内の体液と接触する。摂取可能なデバイスがＧＩ管に沿って移動するとき、それは典型的に、ＧＩ管のそのセクションについて特徴的な流体によって囲まれる。例えば、摂取可能なデバイスが胃の中にあるとき、デバイスは、胃酸、消化酵素、および部分的に消化された食物を含み得る胃液と接触するであろう。摂取可能なデバイスが空腸にあるとき、デバイスは、空腸流体と接触するであろう。
いくつかの実施形態では、デバイスは、ＧＩ管から１つ以上の希釈チャンバへの流体の移動を制御するために、単独でまたは組み合わせて使用される１つ以上のポート、バルブ、および／またはポンプを有する。デバイスはまた、任意選択でＧＩ管から元の流体サンプルの連続希釈を生成するために、デバイス内の希釈チャンバ間の流体の移動を制御するための１つ以上のポート、バルブ、および／またはポンプを含み得る。ＧＩ管をサンプリングするための組成物および方法は、２０１７年８月１８日に出願された国際出願第ＰＣＴ／ＵＳ２０１７／０４７４７６号でより詳細に論じられており、これは、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
いくつかの実施形態では、デバイスは、１つ以上のポート、バルブ、および／またはポンプを制御するためのマイクロコントローラを含む。いくつかの実施形態では、マイクロコントローラは、１つ以上の環境センサーからのデータに応答して、ポート、バルブ、および／またはポンプを制御するようにプログラムされている。あるいは、またはさらに、マイクロコントローラは、基地局からの無線信号に応答して、またはマイクロコントローラによって発生した信号（タイマーなど）に応答して、ポート、バルブ、および／またはポンプを制御するようにプログラムされる。
いくつかの実施形態では、デバイスは、デバイスの外部に入力導管と、第１の希釈チャンバへの出力導管と、を有するポンプを含む。いくつかの実施形態では、ポンプは、流体をＧＩ管から第１の希釈チャンバに移送するように動作可能である。好ましくは、ポンプは、所定量の液体をＧＩ管から希釈チャンバに移送するように制御可能である。いくつかの実施形態では、デバイスは、希釈チャンバ間で所定量の液体を移送するように制御可能なポンプ、任意選択で、流体サンプルを第１の希釈チャンバに移送するために使用されるのと同じポンプまたは異なるポンプを含む。いくつかの実施形態では、ポンプは、ソレノイドポンプである。いくつかの実施形態では、ポンプは、流体量を約１μＬ～約５０μＬ、約２μＬ～約２０μＬ、約３μＬ～約１５μＬ、または約５μＬに移送するように制御可能である。
別の実施形態では、デバイスは、ＧＩ管から流体サンプルを受け取るためのポートを含む。いくつかの実施形態では、ポートは、デバイスの外部に露出している。任意選択的に、デバイスは、ポートをデバイスの外部に露出させるために移動可能なカバーを含む。動作中、ポートが露出すると、ＧＩ管からの流体が、表面張力、対象の動き、および／または蠕動効果によってポート内に入る。必要に応じて、ポートは、親水性コーティングでコーティングされて、流体がポートに流入することを促進する。
いくつかの実施形態では、ポートは、ポートがデバイスの外部に露出するような開位置から、ポートが第１の希釈チャンバと流体連通するような第１の位置へと移動可能である。いくつかの実施形態では、ポートを開位置から第１の位置に移動させると、所定量の流体サンプルがＧＩ管から第１の希釈チャンバに移送される。例えば、いくつかの実施形態では、ポートは、約１μＬ～約５０μＬ、約２μＬ～約２０μＬ、約３μＬ～約１５μＬ、または約５μＬの流体体積を画定する。
当業者は、ポートが第１の希釈チャンバと流体連通しているときに、ポートおよび第１の希釈チャンバが、ポートおよび希釈チャンバ内の任意の流体が混合して希釈を形成するように、結合された体積を画定することを理解するであろう。いくつかの実施形態では、流体の混合は、ＧＩ管の蠕動作用ならびに対象の動きによって強化される。いくつかの実施形態では、第１のインキュベーションチャンバは、滅菌培地などの希釈流体を含み、ポートを第１の位置に移動すると、ＧＩ管からの所定量の流体サンプルおよび所定量の希釈流体を含む第１の希釈が生成される。例えば、いくつかの実施形態では、ポートは、５μｌの流体体積を有し、第１の希釈チャンバは、４５μＬの希釈流体を有し、その結果、第１の希釈は、流体サンプルの１０倍希釈である。
いくつかの実施形態では、第１の希釈物を培養して、単一の培養サンプルを生成し、細胞および／または分析物が、培養サンプル内で検出される。あるいは、いくつかの実施形態では、第１の希釈物の一部分は、１つ以上の追加の希釈チャンバに移されて、ＧＩ管からの流体サンプルの連続希釈を生成する。いくつかの実施形態では、連続希釈は、希釈チャンバ間の流体の移動を制御することによって生成される。
例えば、いくつかの実施形態では、摂取可能なデバイスは、１つ以上の追加の希釈チャンバと順次整列するように移動可能なポートを含み、それによって、流体サンプルの第１の希釈物の一部分を各追加の希釈チャンバに移送する。あるいは、またはさらに、１つ以上のポンプおよび／またはバルブを使用して、流体サンプルの一部分またはその希釈液を各希釈チャンバに順次移送することができる。
いくつかの実施形態では、デバイスは、ポートが第２の希釈チャンバと流体連通するように、第１の希釈チャンバと流体連通している第１の位置から第２の位置に移動可能なポートを含む。いくつかの実施形態では、ポートは、ポートが第３の希釈チャンバと流体連通するように、第２の位置から第３の位置に移動可能である。いくつかの実施形態では、ポートは、ポートが第４の希釈チャンバと流体連通するように、第３の位置から第４の位置に移動可能である。いくつかの実施形態では、ポートは、ポートが第５の希釈チャンバと流体連通するように、第４の位置から第５の位置に移動可能である。任意選択で、デバイスは、元の流体サンプルの６つ以上の希釈を生成するための６つ以上の希釈チャンバを含み得る。いくつかの実施形態では、希釈チャンバは、デバイス内でインビボで希釈物を培養するのに適している。
いくつかの実施形態では、ポートは、移動可能な要素の表面上のくぼみである。いくつかの実施形態では、移動可能な要素は、１つ以上の希釈チャンバのうちの１つの位置に対してポートを移動させるためのアクチュエータに連結されている。任意選択的に、アクチュエータは、電気モーターである。
いくつかの実施形態では、ポートは、回転可能な要素の表面上のくぼみである。いくつかの実施形態では、デバイスは、ポートを回転させて１つ以上の希釈チャンバと整列させるために、回転可能な要素に連結されたアクチュエータを含む。いくつかの実施形態では、希釈チャンバは、回転可能な要素の回転軸の周りに円周方向に位置付けられている。いくつかの実施形態では、回転可能な要素を回転させると、ポートが、開位置から、第１の位置、任意選択で、第２の位置、第３の位置、および第４の位置のうちの１つ以上に連続的に移動する。
図２７は、摂取可能なデバイス４００の外部に対して開いた位置にあるポート４１５４ｂを備えた摂取可能なデバイス４０００の一部分の一実施形態を示している。摂取可能なデバイス４００は、回転可能な要素４１５０の壁にサンプリングポート４１５４ａ～ｂを含む円筒形の回転可能な要素４１５０を含み得る。サンプリングチャンバ４１５０は、分割器を備えたシェル要素４１４０によって包まれて、シェル要素４１４０と回転可能な要素４１５０との間に一連の希釈チャンバ４１５１ａ～ｎを形成する。動作中、摂取可能なデバイス４０００が、デバイス自体がＧＩ管内の標的場所に到達したことを決定すると、回転可能な要素４１５０は、シェル要素４１４０の開口が回転可能な要素４１５０の壁上のポート４１５４ｂと整列し、かつポート４１５４ｂが開口を通して摂取可能なデバイス４０００の外部に露出されるように、開位置に回転し得る。このようにして、ＧＩ管からの流体は、ポート４１５４ｂに入り、ポート４１５４ｂによって画定される体積を占めることができる。図２７に示される実施形態では、ポート４１５４ｂは、回転可能な要素４１５０の表面上のくぼみであり得、いくつかの希釈チャンバ４１５１ａ～ｎは、回転可能な要素４１５０の回転軸の周りに円周方向に位置付けられている。前に論じたように、希釈チャンバ４１５１ａ～ｎの各々は、希釈流体を貯蔵することができる。いくつかの実施形態では、くぼみは、円筒形のくぼみである。任意選択で、くぼみは、長方形のくぼみ、または規則的または不規則な形状を形成する任意の凹状のくぼみであり得る。別の実施形態では、ポート４１５４ｂは、回転可能な要素４１５０内のチャンバ（図示せず）に接続されて、摂取可能なデバイスの外部環境からのＧＩ流体サンプルを貯蔵するための拡大された空間を作成することができる。
いくつかの実施形態では、摂取可能なデバイス４０００は、コントローラおよびアクチュエータをさらに含み得る。コントローラは、摂取可能なデバイス４０００がＧＩ管の標的場所に位置していることを決定し得、次いで、アクチュエータは、回転可能な要素４１５０の回転をトリガーして、ポート４１５４ｂを開位置に位置合わせして、サンプリングを開始し得る。例えば、摂取可能なデバイス４０００のハウジングは、摂取可能なデバイス４０００の外部の環境のｐＨレベルを検出するか、さもなければそれに敏感であるために、ｐＨ感受性腸溶コーティングを有し得、これに基づいて、コントローラは、摂取可能なデバイスが標的場所に到着したかどうかを決定し得る。別の実施例では、摂取可能なデバイス４０００は、環境に照明を送信し、反射率を収集する光感知ユニットを含み得、これに基づいて、摂取可能なデバイス４０００の位置固有の場所は、反射率の光学的特性に基づいて特定され得る。摂取可能なデバイス４０００の局在化のさらなる実施形態は、２０１５年９月２５日に出願されたＰＣＴ国際出願第ＰＣＴ／ＵＳ２０１５／０５２５００号に見出すことができ、これは、参照によりその全体が本明細書に明示的に組み込まれる。
図２８は、第１の希釈チャンバ４１５１ａと整列された第１の位置にポート４１５４ｂを有する、摂取可能なデバイスの一部分の一実施形態を示している。動作中、回転可能な要素４１５０を回転させて、サンプリングポート４１５４ｂおよび第１の希釈チャンバ４１５１ａを整列させて、それにより、サンプリングポート４１５４ｂの体積内に貯蔵されたＧＩ管からの流体サンプルを、第１の希釈液を形成するために、第１の希釈チャンバで希釈流体と組み合わせることができる。次に、第１の希釈液は、ポート４１５４ｂと第１の希釈チャンバ４１５１ａとの合計体積を占めることができる。任意選択で、回転可能な要素４１５０は、続いて第２の位置に回転され得、その結果、次に、第１の希釈液の一部分を含むポート４１５４ｂが移動されて位置合わせされ、別の希釈チャンバ、例えば、回転方向に沿って第１の希釈チャンバの隣にある第２の希釈チャンバと流体連通する。このようにして、ポート１５４ｂ内に貯蔵された第１の希釈液は、次に、第２の希釈チャンバ内に貯蔵された希釈流体で再び希釈され得る。同様に、回転可能な要素４１５０が回転し続け、ポート４１５４ｂを各希釈チャンバと連続的に整列させることができる場合、元のＧＩ流体サンプルを連続的に希釈することができ、各希釈チャンバ４１５１ａ～ｎは、異なる希釈比で希釈されたＧＩ流体サンプルとともに残され得る。
図２９は、本明細書に記載されるような摂取可能なデバイス内の回転可能な要素（例えば、図２８および図２９の４１５０）を取り囲むための５つの希釈チャンバ（例えば、４１５１ａ～ｂを含む）のセットの一部を形成する要素４１４０の一実施形態を示している。いくつかの実施形態では、デバイスは、単一の希釈チャンバを含み得る。あるいは、デバイスは、２つの、３つの、４つの、５つの、６つの、７つの、８つの、または８より多くの希釈チャンバを含み得る。
いくつかの実施形態では、各希釈チャンバ４１５１ａ～ｎは、摂取可能なデバイス４０００が投与される前に、希釈流体で満たされ得る。別の実施形態では、希釈流体は、摂取可能なデバイス４０００内の別個のリザーバ（図示せず）に貯蔵され得る。摂取可能なデバイス４０００がＧＩ管内の標的場所にあると決定された時点で、ポンピング機構は、リザーバの１つ以上の出口（図示せず）を介して希釈流体を１つ以上の希釈チャンバ４１５１ａ～ｂ内にポンプで送ることができる。ポンピング機構および希釈流体を貯蔵するリザーバは、２０１７年９月８日に出願された国際出願第ＰＣＴ／ＵＳ２０１７／０５０６４２号（参照により、その全体が本明細書に明示的に組み込まれている）に記載されているような摂取可能なデバイスの電気機械的送達機構と同様の形態をとることができる。
いくつかの実施形態では、シェル要素４１４０は、希釈チャンバ４１５１ａ～ｎの間にバルブまたはポンプ（図示せず）を有し得る。例えば、第１の希釈チャンバからの希釈された流体は、２つのチャンバの間のバルブを介して第２の希釈チャンバ内にポンプで送られ得る。ポンプおよびバルブ機構は、２０１７年９月８日に出願された国際出願第ＰＣＴ／ＵＳ２０１７／０５０６４２号（参照により、その全体が本明細書に明示的に組み込まれている）に記載されているような摂取可能なデバイスの電気機械的送達機構と同様の形態をとることができる。
いくつかの実施形態では、本明細書に記載の方法およびデバイスは、流体サンプルまたはその希釈物を希釈流体と組み合わせて、流体サンプルの１つ以上の希釈物を生成することを含む。例えば、いくつかの実施形態では、流体サンプルは、第１の希釈チャンバ内で希釈流体と組み合わされて、第１の希釈物を生成し、第１の希釈物の一部分は、第２の希釈チャンバ内で希釈流体と組み合わされて、第２の希釈物を生成し、第２の希釈物の一部分は、第３の希釈チャンバ内で希釈流体と組み合わされて、第３の希釈物を生成し、任意選択で、第３の希釈物の一部分は、第４の希釈チャンバ内で希釈流体と組み合わされて、第４の希釈物を生成し、任意選択で、第４の希釈物の一部分は、第５の希釈チャンバ内で希釈流体と組み合わされて、第５の希釈物を生成する。
流体サンプルの相対希釈は、流体サンプルの相対量、またはその希釈、および各希釈チャンバで組み合わされる希釈流体に依存する。いくつかの実施形態では、流体サンプルまたはその希釈物は、約１：１～約１：１０００、約１：１～１：１００、約１：１～約１：２０、または約１：１～約１：１０の比率で希釈流体と組み合わされる。場合により、各希釈チャンバ内で組み合わされる流体サンプルまたはその希釈物、および希釈流体の相対量は、異なる希釈チャンバが異なる希釈物を含むように変更される。いくつかの実施形態では、本明細書に記載の方法およびデバイスは、流体サンプルの一連の１０倍希釈を生成する。いくつかの実施形態では、本明細書に記載の方法およびデバイスは、流体サンプル中の所与の細菌および／または古細菌の濃度について、希釈物のいくつかが細菌および／または古細菌を含まないと予想されるように、ならびに希釈物の一部が細菌および／または古細菌を含むと予想されるように、流体サンプルの一連の希釈を生成し、そのため、培養すると細菌および／または古細菌の増殖が示される。
以下の実施例で説明するように、１つ以上の希釈物で細菌および／または古細菌の増殖の存在または非存在を決定することで、ＧＩ管からの元の流体サンプル内の細菌および／または古細菌の濃度を推定することができる。細菌および／または古細菌の増殖の存在または非存在を検出する希釈系列およびバイナリ検出システムの使用は、サンプル内の細菌および／または古細菌の濃度を直接的に定量化しようとするより複雑な検出システムに比べて多くの利点を提示する。例えば、バイナリ検出システムは、堅牢であり、小型化に適しているため、本明細書で説明するような摂取可能なデバイスでの使用に適している。また、流体サンプルを希釈すると、干渉を減らしながらダイナミックレンジを拡大できる。したがって、いくつかの実施形態では、本明細書に記載の方法およびデバイスは、細胞の増殖、任意選択で細菌および／または古細菌の増殖の存在または不存在を検出することを含む。いくつかの実施形態では、本明細書に記載の方法およびデバイスは、ＧＩ管からの流体サンプルの１つ以上の希釈物における細菌増殖および／または古細菌増殖の存在または非存在を検出することを含む。
いくつかの実施形態では、１つ以上の希釈物における細菌および／または古細菌の増殖の存在または非存在を使用して、流体サンプル中の細菌および／または古細菌の濃度を推定する。例えば、いくつかの実施形態では、約５μＬの流体サンプルは、希釈チャンバのうちの１つで約１０００倍に希釈され、希釈チャンバ内の細菌および／または古細菌の増殖の存在を検出することは、流体サンプル中の１０５以上のコロニー形成単位／ｍＬ（ＣＦＵ／ｍＬ）の細菌および／または古細菌の濃度を示す。１０４ＣＦＵ／ｍＬの細菌および／または古細菌の濃度を有する１０μＬの流体サンプルは、約１００のＣＦＵを含むであろう。このような１０μＬの流体サンプルの１００００倍希釈は、ＣＦＵまたは細菌および／もしくは古細菌（理論的には０．０１細菌および／または古細菌）を含む可能性が低く、したがって、培養時に細菌および／または古細菌の増殖を示すとは予想されない。
あるいは、いくつかの実施形態では、本明細書に記載の方法およびデバイスは、１つ以上の培養サンプル内の細菌および／または古細菌の濃度のレベルを検出することを含む。例えば、いくつかの実施形態では、培養サンプルの定量化可能な特性を測定して、元の流体サンプル内の細菌および／または古細菌の濃度を推定するために培養サンプル内の細菌および／または古細菌のレベルの推定値を提供する。
いくつかの実施形態では、本明細書に記載のデバイスは、１つ以上の細胞および／または分析物を検出するための検出システムを含む。いくつかの実施形態では、細胞は、細菌（例えば、特定の属、種、および／または株の細菌）である。いくつかの実施形態では、細胞は、古細菌（例えば、特定の属、種、および／または株の古細菌）である。細菌および／または古細菌を検出するための当技術分野で知られている異なる検出システムを、本明細書に記載されるようなデバイスとともに使用することができる。いくつかの実施形態では、検出システムは、希釈されたサンプル内の細菌および／または古細菌の増殖の存在または非存在を検出する。いくつかの実施形態では、検出システムは、培養サンプル内の細菌および／または古細菌の増殖の存在または非存在を検出する。あるいは、またはさらに、検出システムは、１つ以上の培養サンプル内の細菌および／または古細菌のレベルを検出する。例えば、いくつかの実施形態では、コールターカウンターを使用して、流体サンプル、それらの希釈物、または培養サンプル中の細菌および／または古細菌を検出および／または定量化する。別の実施形態では、光学的検出システムを使用して、流体サンプル、それらの希釈物、または培養サンプル内の細菌および／または古細菌を検出および／または定量化する。
いくつかの実施形態では、検出システムは、１つ以上の希釈チャンバ内の希釈または培養サンプル中の細胞および／または分析物を検出する。あるいは、デバイスは、１つ以上の別個の検出チャンバを含み、検出システムは、流体サンプル中の細胞および／もしくは分析物、または検出チャンバ内のそれらの希釈物を検出する。いくつかの実施形態では、１つ以上の希釈チャンバと１つ以上の検出チャンバとの間の流体連通は、１つ以上のポート、バルブ、および／またはポンプによって制御される。
いくつかの実施形態では、検出システムは、複数の時点で細胞および／または分析物を検出する。例えば、いくつかの実施形態では、検出システムは、いくつかの細菌および／または古細菌の増殖がＧＩ管から希釈チャンバに導入された細菌および／または古細菌によるものであることを確実にするために、ＧＩ管からの流体サンプルと滅菌培地を組み合わせる前に、滅菌培地内の細菌および／または古細菌を検出する。いくつかの実施形態では、検出システムは、第１の時点および第２の時点で細菌および／または古細菌を検出する。いくつかの実施形態では、第２の時点は、第１の時点と比較して、培養流体サンプル内の細菌および／または古細菌の増殖を可能にするように選択される。例えば、いくつかの実施形態では、第２の時点は、第１の時点から約１時間～６時間、約１時間～４時間、または約２時間～４時間後である。いくつかの実施形態では、第１の時点で細菌および／または古細菌を検出することは、対照として役立つ。
いくつかの実施形態では、検出システムは、３つ以上の時点で細菌および／または古細菌のレベルを検出して、１つ以上の培養サンプル中の細菌および／または古細菌の増殖曲線を決定する。例えば、細菌および／または古細菌のレベルは、サンプルが合計２～１２時間収集された後、３０分または６０分ごとに１つ以上の培養サンプル内で検出され、それによって増殖曲線が作成され得る。次に、増殖曲線は、１つ以上の標準的な増殖曲線と比較され得る。いくつかの実施形態では、標準的な増殖曲線は、既知の濃度の細菌および／または古細菌を有するサンプルの増殖を表す。いくつかの実施形態では、標準的な増殖曲線は、小腸細菌異常増殖（ＳＩＢＯ）を有する対象からの増殖曲線を表す。
いくつかの実施形態では、本明細書に記載の実施形態は、１つ以上の細胞および／または分析物を検出するための光学的検出システムを使用する。いくつかの実施形態では、光学的検出システムは、光源および光検出器を含む。いくつかの実施形態では、光源および光検出器は、希釈チャンバまたは検出チャンバを通る光経路を画定するように動作可能である。いくつかの実施形態では、光学的検出システムは、１つ以上の波長で光経路に沿った光の吸光度または光学密度を測定する。
いくつかの実施形態では、光学的検出システムは、４００ｎｍ～１０００ｎｍの１つ以上の波長での光の吸光度を測定する。いくつかの実施形態では、光学的検出システムは、約５００～７００ｎｍの１つ以上の波長での光の吸光度を測定する。いくつかの実施形態では、光学的検出システムは、約６００ｎｍでの光の吸光度を測定する。
いくつかの実施形態では、本明細書に記載のデバイスは、対象のデバイスの外部のＧＩ管の環境データを測定するための１つ以上の環境センサーを含む。いくつかの実施形態では、環境データは、病状の診断などのために、対象のＧＩ管の１つ以上の特徴を決定することを助けるために使用される。あるいは、またはさらに、環境データを使用して、対象のＧＩ管内のデバイスの場所が決定される。いくつかの実施形態では、１つ以上の環境センサーは、静電容量センサー、温度センサー、インピーダンスセンサー、ｐＨレベルセンサーおよび／または光センサーを含む。いくつかの実施形態では、１つ以上の環境センサーは、ｐＨ、温度、通過時間、またはそれらの組み合わせを測定する。ｐＨの変化を検出するデバイスの実施例には、Ｍｅｄｉｍｅｔｒｉｃｓ’ ＩｎｔｅｌｌｉＣａｐ（登録商標）の技術（Ｂｅｃｋｅｒ，Ｄｉｅｔｅｒ，ｅｔ ａｌ．“Ｎｏｖｅｌ ｏｒａｌｌｙ ｓｗａｌｌｏｗａｂｌｅ ＩｎｔｅｌｌｉＣａｐ（登録商標）ｄｅｖｉｃｅ ｔｏ ｑｕａｎｔｉｆｙ ｒｅｇｉｏｎａｌ ｄｒｕｇ ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ ｉｎ ｈｕｍａｎ ＧＩ ｔｒａｃｔ ｕｓｉｎｇ ｄｉｌｔｉａｚｅｍ ａｓ ｍｏｄｅｌ ｄｒｕｇ．”ＡＡＰＳ ＰｈａｒｍＳｃｉＴｅｃｈ １５．６（２０１４）：１４９０－１４９７を参照）、およびＲａｎｉ Ｔｈｅｒａｐｅｕｔｉｃｓ’ Ａｕｔｏ－Ｐｉｌｌ（商標）の技術（米国特許第９，１４９，６１７号を参照）が含まれる。
いくつかの実施形態では、対象のＧＩ管内のデバイスの場所に関するデータを使用して、いつＧＩ管から流体サンプルを取得し、流体サンプルを１つ以上の希釈チャンバに移送されたかを決定する。したがって、いくつかの実施形態では、デバイスは、ＧＩ管内のデバイスの場所に基づいて、対象のＧＩ管から１つ以上の希釈チャンバに流体サンプルを移送するように構成されたマイクロコントローラを含む。
いくつかの実施形態では、デバイスは、外部基地局から動作パラメータを受信し、および／または外部基地局にデータを送信するように構成された通信サブユニットを含む。本明細書に記載されるようなデバイスと、外部基地局と、を含むシステムがまた提供される。いくつかの実施形態では、動作パラメータは、ＧＩ管から流体サンプルを取得し、サンプルを１つ以上の希釈チャンバに移送するためのタイミング指示を含む。いくつかの実施形態では、外部基地局に送信されるデータは、培養サンプル中に細菌および／または古細菌の増殖がないことを示すデータを含む。
一般に、摂取可能なデバイスは、ＧＩ管の異なる所定の領域から異なるサンプルを取得すること、またはＧＩ管内のその場所に基づいて摂取可能なデバイス内の特定のアクションをトリガーすることが可能である。例えば、摂取可能なデバイスは、発光ダイオードとセンサーの様々な組み合わせを使用して、デバイスが胃、小腸、または大腸のうちのいずれかにあるかを決定することが可能であり得る。これは、異なる波長の光を放出し、摂取可能なデバイスを取り巻く環境によって各波長で反射される光のレベルを測定し、この情報を使用して、ＧＩ管の様々な異なる部分の異なる反射特性に基づいて摂取可能なデバイスのおおよその場所を決定することによって行うことができる。摂取可能なデバイスが、それがＧＩ管の特定の所定の部分（例えば、小腸、または空腸などの小腸の特定の部分）にあると決定すると、摂取可能なデバイスは、ＧＩ管のその部分からサンプルを取得し、摂取可能なデバイス内の１つ以上のサンプリングチャンバまたはインキュベーションチャンバにサンプルを貯蔵するように構成され得る。
別の実施形態では、摂取可能なデバイスは、ガンマシンチグラフィー技術またはＰｈａｅｔｏｎ ＲｅｓｅａｒｃｈのＥｎｔｅｒｉｏｎ（商標）カプセルによって採用されるような他のラジオトラッカー技術を使用し（Ｔｅｎｇ，Ｒｅｎｌｉ，ａｎｄ Ｊｕａｎ Ｍａｙａ．“Ａｂｓｏｌｕｔｅ ｂｉｏａｖａｉｌａｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｒｅｇｉｏｎａｌ ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ ｏｆ ｔｉｃａｇｒｅｌｏｒ ｉｎ ｈｅａｌｔｈｙ ｖｏｌｕｎｔｅｅｒｓ．”Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｄｒｕｇ Ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ ３．１（２０１４）：４３－５０を参照）、または摂取可能なデバイス内の永久磁石の磁場強度を監視して（Ｔ．Ｄ．Ｔｈａｎ，ｅｔ ａｌ．，“Ａ ｒｅｖｉｅｗ ｏｆ ｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍｓ ｆｏｒ ｒｏｂｏｔｉｃ ｅｎｄｏｓｃｏｐｉｃ ｃａｐｓｕｌｅｓ，”ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ．Ｂｉｏｍｅｄ．Ｅｎｇ．，ｖｏｌ．５９，ｎｏ．９，ｐｐ．２３８７－２３９９，Ｓｅｐ．２０１２を参照）、局所化され得る。
さらに他の実施形態では、摂取可能なデバイスは、とりわけ、デバイスの場所を決定するために使用され得る、ＧＩ管のビデオ画像データを発生させるためのカメラを含み得る。ビデオ画像化カプセルの例には、Ｍｅｄｔｒｏｎｉｃ’ｓ ＰｉｌｌＣａｍ（商標）、Ｏｌｙｍｐｕｓ’ Ｅｎｄｏｃａｐｓｕｌｅ（登録商標）、およびＩｎｔｒｏＭｅｄｉｃ’ｓ ＭｉｃｒｏＣａｍ（商標）（Ｂａｓａｒ ｅｔ ａｌ．“Ｉｎｇｅｓｔｉｂｌｅ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｃａｐｓｕｌｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ：Ａ Ｒｅｖｉｅｗ ｏｆ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ａｎｄ Ｆｕｔｕｒｅ Ｉｎｄｉｃａｔｉｏｎ”Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｎｔｅｎｎａｓ ａｎｄ Ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ（２０１２）；１－１４を参照）が含まれる。他の画像技術には、熱画像カメラ、および超音波またはドップラー原理を使用して異なる画像を発生させるもの（中国特許出願ＣＮ１０４４７３６１１：「Ｃａｐｓｕｌｅ ｅｎｄｏｓｃｏｐｅ ｓｙｓｔｅｍ ｈａｖｉｎｇ ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ ｆｕｎｃｔｉｏｎ」を参照）が含まれる。
ＬＯＣＩ
いくつかの実施形態では、本出願は、サンプル中の分析物を検出するための摂取可能なデバイスを提供し、ここで、摂取可能なデバイスは、（１）複数のドナー粒子であって、複数のドナー粒子の各々が、光増感剤を含み、かつそれに結合して、分析物に結合する第１の分析物結合剤（例えば、抗原結合剤）を有し、ここで、光増感剤が、その励起状態で、一重項酸素を発生させることができる、複数のドナー粒子と、（２）複数のアクセプター粒子であって、複数のアクセプター粒子の各々が、化学発光化合物を含み、かつそれに結合して、分析物に結合する第２の分析物結合剤（例えば、抗原結合剤）を有し、ここで、その化学発光化合物が、一重項酸素と反応して、発光することができる、複数のアクセプター粒子と、を含む組成物を保持するように構成されたサンプリングチャンバを含む。いくつかの実施形態では、第１および第２の分析物結合剤は、抗原結合剤（例えば、抗体）である。いくつかの実施形態では、第１および第２の抗原結合剤は、分析物（例えば、タンパク質）の同じエピトープに結合する。いくつかの実施形態では、第１および第２の抗原結合剤は、空間的に重複する分析物（例えば、タンパク質）の別個のエピトープに結合する。いくつかの実施形態では、第１および第２の抗原結合剤は、空間的に重複しない分析物（例えば、タンパク質）の別個のエピトープに結合する。いくつかの実施形態では、第１および／または第２の分析物結合剤（複数可）は、抗体である。いくつかの実施形態では、第１および／または第２の分析物結合剤（複数可）は、アフィマーである。いくつかの実施形態では、第１および／または第２の分析物結合剤（複数可）は、抗原結合剤であり、アプタマーである。
いくつかの実施形態では、本出願は、サンプル中の分析物を検出するための摂取可能なデバイスを提供し、ここで、摂取可能なデバイスは、（１）複数のドナー粒子であって、複数のドナー粒子の各々が、光増感剤を含み、かつそれに結合して、分析物に結合する第１の分析物結合剤（例えば、抗原結合剤）を有し、ここで、光増感剤が、その励起状態で、一重項酸素を発生させることができる、複数のドナー粒子と、（２）複数のアクセプター粒子であって、複数のアクセプター粒子の各々が、化学発光化合物を含み、かつそれに結合して、分析物に結合する第２の分析物結合剤（例えば、抗原結合剤）を有し、ここで、その化学発光化合物が、一重項酸素と反応して、発光することができる、複数のアクセプター粒子と、を含むその中に吸収した組成物を有する吸収性材料（例えば、吸収性パッドまたは吸収性スポンジ）で作製された部材を保持するように構成されたサンプリングチャンバを含む。いくつかの実施形態では、第１および第２の分析物結合剤は、抗原結合剤（例えば、抗体）である。いくつかの実施形態では、第１および第２の抗原結合剤は、分析物（例えば、タンパク質）の同じエピトープに結合する。いくつかの実施形態では、第１および第２の抗原結合剤は、空間的に重複する分析物（例えば、タンパク質）の別個のエピトープに結合する。いくつかの実施形態では、第１および第２の抗原結合剤は、空間的に重複しない分析物（例えば、タンパク質）の別個のエピトープに結合する。
いくつかの実施形態では、吸収性材料は、吸収性スポンジである。いくつかの実施形態では、吸収性スポンジは、親水性スポンジである。いくつかの実施形態では、吸収性スポンジは、綿、レーヨン、ガラス、ポリエステル、ポリエチレン、ポリウレタン、ニトロセルロースなどの繊維からなる群から選択される。いくつかの実施形態では、吸収性スポンジは、ポリエステルまたはポリエチレンである。いくつかの実施形態では、吸収性スポンジは、オールストロームグレード６６１３Ｈ、ポレックス１／１６インチファインシート４８９７、ポレックス１／８インチファインシート４８９８、ポレックス４５８８ ０．０２４インチコンジュゲートリリースパッド、ポレックスＰＳＵ－５６７、およびろ紙からなる群から選択される。いくつかの実施形態では、吸収性スポンジは、オールストロームグレード６６１３Ｈ（ロット１５０１９１）またはポレックスＰＳＵ－５６７である。本出願は、本出願の組成物を含む水溶液を吸収性材料に注入するステップを含む、本明細書に記載されるような吸収性材料を調製するための方法をさらに提供する。いくつかの実施形態では、総水分量を５０重量％、４０重量％、３０重量％、２０重量％、１５重量％、１０重量％、７重量％、５重量％、３重量％、１重量％、０．７重量％、０．５重量％、０．３重量％、または０．１重量％未満に減らすのに十分な期間で、水溶液を吸収した吸収性材料を０～１００℃、０～５０℃、０～４０℃、０～３０℃、０～２０℃、０～１０℃、または０～４℃の範囲の温度で乾燥させる工程を含む方法。
いくつかの実施形態では、本開示は、胃腸管内の１つ以上のサンプルからの１つ以上の分析物の存在、不存在、または量を測定する方法を提供する。一般に、ＬＯＣＩを含む実施形態では、分析物は、２つの分析物結合剤によって同時に結合されて、本明細書に記載の方法を使用して分析物の検出を可能にし得る。ＬＯＣＩを含む実施形態で使用され得る例示的な分析物には、タンパク質、ペプチド、および微生物（例えば、細菌および／または古細菌）が含まれるが、これらに限定されない。ＬＯＣＩを含む実施形態での使用に適した分析物の様々な例が、上述されている。
いくつかの実施形態では、１つ以上の分析物は、例えば、異なる時点または異なる場所で複数回測定される。一実施形態では、単一のデバイスが、１つ以上の分析物または複数の時点もしくは場所を測定し、それにより、生理学的領域の「分子マップ」が作成される。測定は、胃腸管の任意の場所で行うことができる。例えば、一態様では、十二指腸、空腸、回腸、上行結腸、横行結腸、または下行結腸のうちの１つ以上からのサンプルからの分析物を測定して、小腸および大腸の分子マップを作成することができる。一態様では、サンプルは、十二指腸からのものである。一態様では、一態様では、サンプルは、空腸からのものである。一態様では、サンプルは、回腸からのものである。一態様では、サンプルは、上行結腸からのものである。一態様では、サンプルは、横行結腸からのものである。一態様では、サンプルは、下行結腸からのものである。
別の態様では、胃腸管（例えば、回腸）のより短い距離にわたって一連の測定を行って、より高解像度の分子マップを作成することができる。いくつかの実施形態では、以前の内視鏡画像化は、分子マッピング（例えば、バイオマーカーマッピング）のために患部を特定することができる。例えば、胃腸科医は、画像化（例えば、カメラを備えた内視鏡）を使用して、患者の回腸および盲腸におけるクローン病の存在を特定することができ、本開示の方法および技術を使用して、患者のこの患部における炎症関連分析物を測定することができる。関連する実施形態では、炎症関連分析物または任意の分析物を１日または複数日ごとに測定して、疾患の再燃または治療に対する反応を監視することができる。例示的な炎症関連分析物には、抗グリカン抗体、抗サッカロマイセスセレビシエ抗体（ＡＳＣＡ）、抗ラミナリビオシド抗体（ＡＬＣＡ）、抗キトビオシド抗体（ＡＣＣＡ）、抗マンノビオシド抗体（ＡＭＣＡ）、抗ラミナリン（抗Ｌ）抗体、抗キチン（抗Ｃ）抗体、抗外膜ポリンＣ（抗ＯｍｐＣ）抗体、抗Ｃｂｉｒ１フラジェリン抗体、抗Ｉ２抗体（例えば、Ｍｉｔｓｕｙａｍａ ｅｔ ａｌ．（２０１６）Ｗｏｒｌｄ Ｊ．Ｇａｓｔｒｏｅｎｔｅｒｏｌ．２２（３）：１３０４－１０を参照）、外分泌膵臓を標的とする自己抗体（ＰＡＢ）、核周囲抗好中球抗体（ｐＡＮＣＡ）、カルプロテクチン、血管内皮増殖因子（ＶＥＧＦ）、Ｃ反応性タンパク質（ＣＲＰ）、インターロイキン－６（ＩＬ－６）、もしくは腫瘍壊死因子α（ＴＮＦ－α）などのサイトカイン、細胞内接着分子（ＩＣＡＭ）（例えば、ＩＣＡＭ－１）もしくは血管接着分子（ＶＣＡＭ）（例えば、ＶＣＡＭ－１）などの接着分子、または血清アミロイドＡ（ＳＡＡ）が含まれる。
光によって励起される光増感剤は、比較的光安定性が高く、一重項酸素と効率的に反応しない。最も役立つ増感剤には、いくつかの構造的特徴がある。ほとんどの増感剤は、堅く、しばしば芳香族構造で保持された少なくとも１つ、しばしば３つ以上の共役二重結合または三重結合を有している。それらはしばしば、カルボニルもしくはイミン基もしくは周期表の行３～６から選択された重原子、特にヨウ素もしくは臭素などの項間交差を加速する少なくとも１つの基を含むか、またはそれらは、拡張された芳香族構造を有している可能性がある。典型的な増感剤には、アセトン、ベンゾフェノン、９－チオキサントン、エオシン、９，１０－ジブロモアントラセン、メチレンブルー、ヘマトポルフィリンなどのメタロポルフィリン、フタロシアニン、クロロフィル、ローズベンガル、バックミンスターフラーレンなど、ならびにそのような化合物をより親油性もしくはより親水性にするための、および／または結合のための結合基としての１～５０原子の置換基を有するこれらの化合物の誘導体が含まれる。本発明の方法およびデバイスで利用され得る他の光増感剤の実施例は、上記の特性を有し、Ｎ．Ｊ．Ｔｕｒｒｏ，“Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｐｈｏｔｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，”ｐａｇｅ １３２，Ｗ．Ａ．Ｂｅｎｊａｍｉｎ Ｉｎｃ．，Ｎ．Ｙ．１９６５に列挙されているものである。
いくつかの実施形態では、光増感剤は、光増感剤が油滴、リポソーム、ラテックス粒子などに組み込まれるときに親油性部材への溶解を確実にするために比較的非極性である。
いくつかの実施形態では、本明細書での使用に適した光増感剤は、外部光源による活性化の有無にかかわらず一重項酸素を生成することができる他の物質および組成物を含む。したがって、例えば、モリブデン酸塩（ＭｏＯ４ ＝）塩、クロロペルオキシダーゼ、ミエロペルオキシダーゼと臭化物または塩化物イオン（Ｋａｎｏｆｓｋｙ，Ｊ．Ｂｉｏｌ．Ｃｈｅｍ．（１９８３）２５９ ５５９６）は、過酸化水素から一重項酸素および水への変換を触媒することが示されている。これらの組成物のいずれかは、例えば、粒子に含まれ、過酸化水素が補助試薬として含まれ、クロロペルオキシダーゼが表面に結合され、モリブデン酸塩がリポソームの水相に組み込まれるアッセイ法で使用され得る。また、光増感剤として本開示の範囲内に含まれるのは、真の増感剤ではないが、熱、光、または化学的活性化による励起時に一重項酸素の分子を放出する化合物である。このクラスの化合物の最もよく知られているメンバーには、１，４－ビスカルボキシエチル－１，４－ナフタレンエンドペルオキシド、９，１０－ジフェニルアントラセン－９，１０－エンドペルオキシド、および５，６，１１，１２－テトラフェニルナフタレン５，１２－エンドペルオキシドなどのエンドペルオキシドが含まれる。これらの化合物による光の加熱または直接的な吸収は、一重項酸素を放出する。
化学発光化合物は、一重項酸素と化学反応を起こして準安定中間体を形成する物質であり、それは、２５０～１２００ｎｍの波長範囲内の光の同時またはその後の放出で分解され得る。本出願での使用に適した例示的な化学発光化合物には、米国特許第６，２５１，５８１号および同第７，７０９，２７３号、ならびに国際公開第ＷＯ１９９９／０４２８３８号に記載されているものが含まれる。例示的な化学発光化合物には、以下が含まれる。
上述の出願のすべては、ここで参照によりその全体が本明細書に明示的に組み込まれる。放出は通常、分解および発光を引き起こすエネルギー受容体または触媒の存在なしに起こるであろう。いくつかの実施形態では、中間体は、その形成後に加熱または補助試薬の添加なしに自然に分解する。しかしながら、一部の化学発光化合物では、中間体の形成後に試薬を追加するか、または高温を使用して分解を加速することが望ましい場合がある。化学発光化合物は通常、一重項酸素と反応し、しばしばジオキセタンまたはジオキセタンノンを形成する電子が豊富な化合物である。そのような化合物の例は、エノールエーテル、エナミン、９－アルキリデンキサンタン、９－アルキリデン－Ｎ－アルキルアクリダン、アリールビニルエーテル、ジオキセン、アリールイミダゾールおよびルシゲニンである。他の化学発光化合物は、一重項酸素と反応すると中間体を生成し、その後、発光して別の試薬と反応する。例示的な化合物は、ルミノールおよびシュウ酸塩エステルなどのヒドラジドである。
目的となる化学発光化合物は、通常、３００ナノメートルを超える波長、通常は４００ｎｍを超える波長で放出する。単独でまたは蛍光分子と一緒に、血清成分が光を吸収する領域を超える波長で光を放出する化合物は、本発明の方法およびデバイスにおいて特に役立つ。血清の蛍光は、５００ｎｍを超えると急速に低下し、５５０ｎｍを超えると比較的重要ではなくなる。したがって、分析物が血清中にある場合、５５０ｎｍを超える、例えば、６００ｎｍを超える光を放出する化学発光化合物が使用に適している可能性がある。化学発光化合物の自己増感を回避するために、いくつかの実施形態では、化学発光化合物は、光増感剤を励起するために使用される光を吸収しない。いくつかの実施形態では、増感剤は、５００ｎｍより長い光波長で励起されるため、化学発光化合物による光吸収は、５００ｎｍより上では非常に低いことが望ましいであろう。
化学発光化合物からの長波長発光が望まれる場合、化学発光化合物に結合したピレンなどの長波長エミッターを使用することができる。あるいは、化学発光化合物を含む培地に蛍光分子を含めることができる。いくつかの実施形態では、蛍光分子は、活性化された化学発光化合物によって励起され、化学発光化合物の発光波長よりも長い波長、通常は５５０ｎｍよりも長い波長で発光する。また通常、蛍光分子は、光増感剤を活性化するために使用される光の波長で吸収しないことが望ましい。有用な色素の例には、ローダミン、エチジウム、ダンシル、Ｅｕ（ｆｏｄ）３、Ｅｕ（ＴＴＡ）３、Ｒｕ（ｂｐｙ）３ ＋＋（ｂｐｙ＝２，２’－ジピリジルなど）が含まれる。一般に、これらの色素は、エネルギー移動プロセスでアクセプターとして機能し、およびいくつかの実施形態では、高い蛍光量子収率を有し、一重項酸素と迅速に反応しない。それらは、化学発光化合物の粒子への組み込みと同時に粒子に組み込まれ得る。
一般に、粒子は、少なくとも約２０ｎｍおよび約２０ミクロン以下、通常は、少なくとも約４０ｎｍおよび約１０ミクロン未満、例えば、直径約０．１０～２．０ミクロンであり、通常、１ピコリットル未満の体積を有する。本出願での使用に適した例示的な粒子（ドナー粒子およびアクセプター粒子の両方を含む）には、米国特許第６，２５１，５８１号および同第７，７０９，２７３号、ならびにＰＣＴ国際公開第ＷＯ１９９９／０４２８３８号に記載されているものが含まれ、これらは参照によりその全体が本明細書に明示的に組み込まれる。いくつかの実施形態では、本明細書で使用されるような粒子は、適している材料のビーズ型であり得る。粒子（例えば、ビーズ）は、有機または無機、膨潤性または非膨潤性、多孔性または非多孔性であり得、任意の密度を有するが、いくつかの実施形態では、水に近い密度、一般に約０．７～約１．５ｇ／ｍＬを有し、水に懸濁可能であり、かつ透明、部分的に透明、または不透明であり得る材料で構成されている場合がある。粒子は、電荷を有する場合、または有さない場合があり、それらが帯電している場合、いくつかの実施形態では、それらは負である。粒子は、固体（例えば、ポリマー、金属、ガラス、鉱物、塩、およびダイアトムなどの有機および無機）、油滴（例えば、炭化水素、フルオロカーボン、シリコン流体）、または小胞（例えば、リン脂質などの合成または細胞および細胞小器官などの天然）であり得る。粒子は、ラテックス粒子、または有機もしくは無機ポリマー、脂質二重層（例えば、リポソーム）、リン脂質小胞、油滴、シリコン粒子、金属ゾル、細胞、および染料微結晶を含む他の粒子であり得る。
有機粒子は通常、付加ポリマーまたは縮合ポリマーのいずれかのポリマーであり、それは、アッセイ媒体に容易に分散可能である。有機粒子はまた、それらの表面で直接的または間接的のいずれかで分析物結合剤に結合し、それらの表面で結合するか、またはそれらの体積内に光増感剤もしくは化学発光化合物を組み込むように、吸着性または機能化可能である。
粒子は、天然に存在する材料、合成的に修飾された天然に存在する材料、および合成材料に由来することができる。脂質二重層、例えば、リポソームおよび非リン脂質小胞などの天然または合成の集合体は、本明細書での使用に適している。特に興味深い有機ポリマーの中には、多糖類、特にアガロースなどの架橋多糖類があり、これは、ＳＥＰＨＡＲＯＳＥ（登録商標）（Ｐｈａｒｍａｃｉａ Ｂｉｏｔｅｃｈ）、デキストランとして入手可能であり、ＳＥＰＨＡＤＥＸ（登録商標）（Ｐｈａｒｍａｃｉａ Ｂｉｏｔｅｃｈ）およびＳＥＰＨＡＣＲＹＬ（登録商標）（Ｐｈａｒｍａｃｉａ Ｂｉｏｔｅｃｈ）、セルロース、でんぷんなど、ポリスチレン、ポリアクリルアミドなどの付加ポリマー、アクリレートおよびメタクリレートの誘導体のホモポリマーおよびコポリマー、特に、ヒドロゲルを含む遊離ヒドロキシル官能基を有するエステルおよびアミドなどとして入手可能である。無機ポリマーには、Ｂｉｏｇｌａｓとして入手可能なシリコーン、ガラスなどが含まれる。ゾルには、金、セレン、およびその他の金属が含まれる。粒子はまた、光増感剤としても作用し得るポルフィリン、フタロシアニンなどの分散した水不溶性色素であり得る。粒子はまた、珪藻、細胞、ウイルス粒子、マグネトソーム、細胞核などを含み得る。
粒子が市販されている場合、粒子サイズは、粉砕、超音波処理、攪拌などの機械的手段によって大きな粒子を小さな粒子に分解することによって変えることができる。
いくつかの実施形態では、粒子は、多官能性であるか、多官能化することができるか、または特異的もしくは非特異的共有結合もしくは非共有結合相互作用を介して分析物結合剤、光増感剤、もしくは化学発光化合物に、結びつくことができ、もしくは結合もしくは関連することができる。多種多様な官能基が、利用可能であるか、または組み込まれ得る。例示的な官能基には、カルボン酸、アルデヒド、アミノ基、シアノ基、エチレン基、ヒドロキシル基、メルカプト基などが含まれる。分析物結合剤、化学発光化合物、または光増感剤の粒子への共有結合が使用される場合、連結の方法はよく知られており、文献に十分に示されている。例えば、Ｃａｕｔｒｅｃａｓａｓ，Ｊ．Ｂｉｏｌ，Ｃｈｅｍ．，２４５：３０５９（１９７０）を参照。連結基の長さは、連結されている化合物の性質、粒子の性質、連結されている化合物と粒子との間の距離が分析物結合剤と分析物との結合に及ぼす影響などに応じて、大きく異なり得る。
光増感剤および／または化学発光化合物は、粒子の表面に溶解するか、または非共有結合的に結合するように選択され得る。いくつかの実施形態では、これらの化合物は、粒子から解離するそれらの能力を低下させるために疎水性であり得、それにより、両方の化合物を同じ粒子と関連させる。これは、光増感剤または化学発光化合物のいずれかに関連する１つの組成のみの粒子を利用することによって、または光増感剤と１つのタイプの粒子との関連付けおよび化学発光化合物と他のタイプの粒子との関連付けを支持するように組成が異なる２つのタイプの粒子を使用することによって、さらに減らすことができる可能性がある。
各粒子に関連する光増感剤または化学発光分子の数は、平均して通常少なくとも１つであり、粒子が完全に光増感剤または化学発光分子からなるのに十分な数であり得る。いくつかの実施形態では、分子の数は、アッセイにおいてバックグラウンドに最高のシグナルを提供するために経験的に選択されるであろう。場合によっては、これは、多数の異なる光増感剤分子を粒子と関連付けることによって最もよく達成される。いくつかの実施形態では、粒子中の光増感剤または化学発光化合物対分析物結合剤の比は、少なくとも１、例えば、少なくとも１００対１から１０００対１以上でなければならない。
一般に、油滴は、例えば、リン脂質、スフィンゴミエリン、アルブミンなどの両親媒性分子である乳化剤でコーティングおよび安定化された親油性化合物に含まれる流体粒子である。
リン脂質は、脂肪族ポリオールの脂肪族カルボン酸エステルに基づいており、少なくとも１つのヒドロキシル基が、約８～３６、より一般的には約１０～２０の炭素原子のカルボン酸エステルで置換されており、これは、０～３、より一般的には０～１のエチレン性不飽和部位、および少なくとも１、通常は１のみのヒドロキシル基をリン酸で置換してリン酸エステルを形成することができる。リン酸基は、一般にヒドロキシル基またはアミノ基を有する、ジまたはそれ以上の官能基を有する小さな脂肪族化合物でさらに置換することができる。
油滴は、適切な親油性化合物を、陰イオン性、陽イオン性、または非イオン性の界面活性剤と組み合わせることにより、従来の手順に従って作製することができ、界面活性剤は、混合物の約０．１～５、より通常は約０．１～２重量パーセントで存在し、水性媒体中の混合物を超音波処理またはボルテックスなどの攪拌にかける。例示的な親油性化合物には、炭化水素油、フルオロカーボンを含むハロカーボン、フタル酸アルキル、リン酸トリアルキル、トリグリセリドなどが含まれる。
分析物結合剤は通常、油滴の表面に吸着されるか、または油滴の表面成分に直接もしくは間接的に結合される。分析物結合剤は、液体粒子の調製中または調製後に液体粒子に組み込むことができる。分析物結合剤は、通常、粒子の表面に存在する分子の約０．５～約１００、約１～約９０、約５～約８０、または約５０～約１００モルパーセントで存在するであろう。
以下は、油滴を安定化するために利用され得る両親媒性化合物の例示であり、限定ではないリストである：ホスファチジルエタノールアミン、ホスファチジルコリン、ホスファチジルセリン、ジミリストイルホスファチジルコリン、卵ホスファチジルコリン、ジパルミトイルホスファチジルコリン、ホスファチジン酸、カーディオリプ、レシチン、ガラクトセレブロシド、スフィンゴミエリン、ジセチルホスフェート、ホスファチジルイノシトール、２－トリヘキサデシルアンモニウムエチルアミン、１，３－ビス（オクタデシルホスフェート）－プロパノール、ステアロイルオキシエチレンホスフェート、リン脂質、ジアルキルホスフェート、ドデシル硫酸ナトリウム、カチオン性洗浄剤、アニオン性洗浄剤、アルブミンなどのタンパク質非イオン性洗剤など。
親油性基を有し、前に記載されている他の化合物がまた、使用され得る。ほとんどの場合、これらの化合物は、約６～約２０個の炭素原子のアルキル基を有するアルキルベンゼンであり、通常、直鎖または分枝鎖であり得るアルキル基の混合物であり、カルボキシル基、ヒドロキシル基、ポリオキシアルキレン基（約２～約３個の炭素原子のアルキレン）、カルボキシル基、スルホン酸基、またはアミノ基を有する。通常は約１０～約３６、より通常は約１２～２の約０の炭素原子である、脂肪族脂肪酸を使用することができる。また、脂肪酸に示されている炭素制限を有する脂肪アルコール、同様の炭素制限の脂肪アミン、および様々なステロイドがまた使用される可能性がある。
油滴は、フルオロカーボン油またはシリコーン油（シリコン粒子）を含むことができる。そのような液滴は、Ｇｉａｅｖｅｒによって米国特許第４，６３４，６８１号および同第４，６１９，９０４号に記載されており、その各々は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。これらの液滴は、フルオロカーボンオイルまたはシリコーンオイルを水相に分散させることによって形成される。液滴は、少量の選択された油（一般に、そのような油は市販されている）を、より大量の水相を含む容器に入れることによって調製される。液体系を攪拌して乳化させた後、遠心分離する。均一な相が除去され、残りの液滴が、水性緩衝媒体に再懸濁される。上記の遠心分離およびデカンテーションのステップは、液滴が利用される前に１回以上繰り返すことができる。
分析物結合剤は、いくつかの方法で液滴に結合され得る。Ｇｉａｅｖｅｒによって記載されているように、特定の分析物結合剤、特にタンパク質性分析物結合剤は、乳化ステップの前または後に過剰の分析物結合剤を水性媒体に導入することによって液滴上にコーティングされ得る。過剰な分析物結合剤を除去するには、洗浄ステップが望ましい。油の機能化は、分析物結合剤に連結するための上述の機能性を導入する。そのような機能性はまた、液滴を光増感剤または化学発光化合物に連結するために使用され得る。他方、光増感剤または化学発光化合物は、油滴の油相に可溶であるようにしばしば選択され、共有結合されないであろう。油がフルオロカーボンである場合、フッ素化光増感剤または化学発光化合物は、対応する非フッ素化誘導体よりも溶解性が高いことがよくある。Ｇｉａｅｖｅｒによって記述された他の油滴がまた、現在の方法およびデバイスで使用されている。
一般に、リポソームは、ほぼ球形の微小胞であり、本発明の方法およびデバイスで使用するための材料の１つである。リポソームは、少なくとも約２０ｎｍおよび約２０ミクロン以下、通常は、少なくとも約４０ｎｍおよび約１０ミクロン未満の直径を有する。いくつかの実施形態では、リポソームの直径は、沈降または浮遊を制限するために、約２ミクロン未満である。
リポソームの外殻は、ある量の水または水溶液を封入する両親媒性二重層で構成されている。複数の二重層を持つリポソームは、多層ベシクルと呼ばれる。二重層が１つしかないリポソームは、単層ベシクルと呼ばれる。マルチラメラベシクルは、ユニラメラベシクルよりも大量のこれらの材料を組み込む能力があるため、親油性光増感剤または化学発光化合物を使用する場合に、本方法およびデバイスでの使用に適している。両親媒性二重層は、しばしばリン脂質に含まれている。本発明の方法およびデバイスで利用可能な粒子を調製する際に使用されるリン脂質は、レシチンを含む天然膜に見られる任意のリン脂質もしくはリン脂質混合物、または飽和もしくは不飽和の１２炭素または２４炭素線状脂肪酸の合成グリセリルリン酸ジエステルであり得、ここで、リン酸塩は、モノエステルとして、またはエタノールアミン、コリン、イノシトール、セリン、グリセロールなどの極性アルコールのエステルとして存在することができる。適しているリン脂質には、Ｌ－α－パルミトイルオレオイル－ホスファチジルコリン（ＰＯＰＣ）、パルミトイルオレオイルホスファチジル－グリセロール（ＰＯＰＧ）、Ｌ－α－ジオレオイルホスファチジルグリセロール、Ｌ－α（ジオレオイル）－ホスファチジルエタノールアミン（ＤＯＰＥ）、およびＬ－α（ジオレオイル）－ホスファチジルβ－（４－（Ｎ－マレイミドメチル）－シクロヘキサン－１－カルボキシアミド）エタノール（ＤＯＰＥ－ＭＣＣ）が含まれるが、これらに限定されない。
二重層のリン脂質は、コレステロールで補われ、通常は荷電した極性頭部基、および通常は２本の線状炭化水素鎖を含む疎水性部分を有する他の両親媒性化合物で置き換えることができる。そのような置換基の例には、ジアルキルホスフェート、アルキル基が約１２～２０個の炭素原子の線状鎖を有するジアルコキシプロピルホスフェート、Ｎ－（２，３－ジ（９－（Ｚ）－オクタ－デセニルオキシ））－プロプ－１－イル－Ｎ，Ｎ，Ｎ，－トリメチルアンモニウムクロリド（ＤＯＴＭＡ）（例えば、１９８５年１２月１９日に出願された、米国特許出願第８１１，１４６号に開示されており、参照により本明細書に組み入れられる）、スフィンゴミエリン、カルジオリピンなどが含まれる。
いくつかの実施形態では、本発明の方法およびデバイスで利用されるリポソームは、懸濁液を安定化し、かつ自然な凝集を防止するために、高い負電荷密度を有する。
本発明の方法およびデバイスで使用するために、リポソームは、分析物結合剤に結合することができ、水相または非水相のいずれかに関連する光増感剤または化学発光化合物を有することができなければならない。本発明の方法およびデバイスで利用されるリポソームは、通常、脂質小胞の外面に結合した分析物結合剤を有するであろう。
リポソームは、水溶液中の乾燥リン脂質またはリン脂質代替物の水和および機械的分散を含む様々な方法によって生成され得る。この様式で調製されたリポソームは、様々な寸法、組成、および挙動を有している。機械的に分散されたリポソームの挙動の不均一性および不一致を低減する１つの方法は、超音波処理によるものである。そのような方法は、平均リポソームサイズを減少させる。あるいは、押し出しは、リポソームの製造中の最終ステップとして使用可能である。米国特許第４，５２９，５６１号（参照によりその全体が本明細書に組み込まれる）は、サイズの均一性を改善するために、均一な細孔サイズの膜を通して圧力下でリポソームを押し出す方法を開示している。
脂質二重層に溶解した疎水性または両親媒性の光増感剤または化学発光化合物を含むリポソームの調製は、Ｏｌｓｅｎ，ｅｔ ａｌ．，Ｂｉｏｃｈｅｍｉｃａ ｅｔ Ｂｉｏｐｈｙｓｉｃａ Ａｃｔａ，５５７（９），１９７９によって記載された方法を含む様々な方法で実施され得る。簡潔に言えば、クロロホルムなどの有機溶媒中に適切な化合物を含む脂質の混合物を乾燥させて、ガラス容器の壁上の薄膜にする。脂質フィルムは、振とうまたはボルテックスすることにより、適切な緩衝液中で水和される。その後、脂質懸濁液は、例えば、２．０、１．０、０．８、０．６、０．４、および０．２ミクロンなどの、連続的に小さい孔径を有する一連のポリカーボネートフィルター膜を通して押し出される。いずれかのフィルター、特に最小のフィルターで繰り返しろ過することが望ましい。リポソームは、例えば、ＳＥＰＨＡＣＲＹＬ（登録商標）Ｓ－１０００（Ｐｈａｒｍａｃｉａ Ｂｉｏｔｅｃｈ）のカラムを介するなどのゲル濾過によって精製され得る。カラムをバッファーで溶出し、リポソームを回収することができる。低温での保存は、この方法で製造されたリポソームの貯蔵寿命を延ばす。あるいは、光増感剤または化学発光化合物を、リポソームの調製後に液体懸濁液に加えることができる。
液滴およびリポソームの標識は、例えば、脂質二重層を含む分子上にチオールまたはマレイミドまたはビオチン基の含有を含むことが多い。次に、光増感剤、化学発光分子、または分析物結合剤は、粒子を、それぞれスルフヒドリル反応性試薬、スルフヒドリル基、またはアビジンに結合しているこれらの材料のうちの１つと反応させることによって表面に結合され得る。スルフヒドリル反応性基には、ブロモアセトアミドおよびマレイミドなどのアルキル化試薬が含まれる。
分析物結合剤は、弱い疎水性相互作用によってリポソーム粒子の表面に引き付けられる可能性があるが、そのような相互作用は、一般に、インキュベーションおよび洗浄中に遭遇する剪断力に耐えるのに十分ではない。例えば、上記に示されるようにＤＯＰＥ－ＭＣＣを使用することにより、メルカプタン基で官能化された選択された分析物結合剤とそのリポソームを組み合わせることによって、機能化されたリポソーム粒子に分析物結合剤を共有結合させることが可能である。例えば、分析物結合剤が抗体である場合、それをＳ－アセチル－メルカプトコハク酸無水物（ＳＡＭＳＡ）と反応させ、加水分解して、スルフヒドリル修飾抗体を提供することができる。
一般に、ラテックスは、通常、２０ｎｍ～２０μｍ、例えば、直径１００～１０００ｎｍの粒子寸法を有する粒子状の水懸濁性水不溶性ポリマー材料を意味する。ラテックスは、例えば、ポリスチレン－ブタジエン、ポリアクリルアミドポリスチレン、アミノ基を有するポリスチレン、ポリ－アクリル酸、ポリメタクリル酸、アクリロニトリル－ブタジエン、スチレンコポリマー、ポリ酢酸ビニル－アクリレート、ポリ塩化ビニルピリジン、塩化ビニル－アクリレートコポリマーなどの置換ポリエチレンであることが多い。スチレンとカルボキシル化スチレンまたはアミノ、ヒドロキシル、ハローなどの他の活性基で官能化されたスチレンの非架橋ポリマーは、本明細書での使用に適している。いくつかの実施形態では、置換スチレンとブタジエンなどのジエンとのコポリマーが、使用されるであろう。
光増感剤または化学発光化合物と本発明の方法およびデバイスで利用されるラテックス粒子との関連付けは、重合による粒子の形成中の取り込みを含み得るが、一般的に、通常、粒子への非共有溶解による、予め形成された粒子への組み込みを含む。通常、化学発光化合物または増感剤の溶液が使用される。利用され得る溶媒には、エタノール、エチレングリコール、およびベンジルアルコールを含むアルコール、ジメチルホルムアミド、ホルムアミド、アセトアミドおよびテトラメチル尿素などのアミド、ジメチルスルホキシドおよびスルホランなどのスルホキシド、カルビトール、ならびにエチルカルビトール、ジメトキシエタンなどのエーテル、および水が含まれる。粒子が不溶性である高沸点を有する溶媒の使用は、粒子への化合物の溶解を容易にするために高温の使用を可能にし、そして特に適している。溶媒は、単独でまたは組み合わせて使用され得る。いくつかの実施形態では、光増感剤を組み込むための溶媒は、それらの固有の特性のために、または粒子に不溶性の水などの溶媒に溶解するそれらの能力のために粒子からその後除去され得るために、光増感剤の三重項励起状態をクエンチしない溶媒である。粒子に可溶な溶媒などの芳香族溶媒がまた、本明細書での使用に適している。化学発光化合物を粒子に組み込むために、それらの固有の特性または粒子から除去される能力のために発光を妨害しない溶媒を選択する必要がある。いくつかの実施形態では、芳香族溶媒を使用することができる。典型的な芳香族溶媒には、フタル酸ジブチル、ベンゾニトリル、ナフトニトリル、ジオクチルテレフタレート、ジクロロベンゼン、ジフェニルエーテル、ジメトキシベンゼンなどが含まれる。
光増感剤または化学発光化合物が粒子に共有結合される場合を除いて、電子的に中性の光増感剤または化学発光化合物を使用することが適している可能性がある。いくつかの実施形態では、選択された液体媒体は、粘着性の点までポリマービーズを軟化させない。１つの技術は、光増感剤または化学発光化合物が少なくとも限定された溶解度を有する液体媒体に選択されたラテックス粒子を懸濁することを含む。いくつかの実施形態では、液体媒体中の光増感剤および化学発光化合物の濃度は、一重項酸素形成の最高の効率および媒体中の化学発光化合物からの放出の最高の量子収率を有する粒子を提供するように選択されるが、より低濃度の溶液が時々利用される。粒子が不溶性である混和性共溶媒を添加することにより、溶媒中の粒子の歪みまたは溶解を防止することができる。
一般に、手順中に使用される温度は、粒子が選択された温度で溶融または凝集してはならないという条件で、光増感剤標識粒子の一重項酸素形成能力および化学発光化合物粒子の量子収率を最大化するように選択される。通常、高温が使用される。手順の温度は、一般に２０℃～２００℃の範囲であり、より一般的には５０℃～１７０℃の範囲である。室温でほとんど不溶性であるいくつかの化合物は、例えば、エタノールおよびエチレングリコールなどの低分子量アルコールに高温で可溶性であることが観察されている。カルボキシル化修飾ラテックス粒子は、そのような温度で低分子量アルコールに耐えることが示されている。
分析物結合剤は、ラテックス粒子の表面に物理的に吸着され得るか、または粒子に共有結合され得る。分析物結合剤がラテックス粒子の表面に弱くしか結合しない場合、結合は、特定の場合、インキュベーションおよび洗浄中に遭遇する粒子間剪断力に耐えることができない場合がある。したがって、吸着を最小限に抑える条件下で、分析物結合剤をラテックス粒子に共有結合させることが適している可能性がある。これは、ラテックスの表面を化学的に活性化することによって達成され得る。例えば、表面カルボキシル基のＮ－ヒドロキシスクシンイミドエステルを形成することができ、次に、粒子表面へのアッセイ成分の非特異的結合を低減するための活性化粒子を、エステル基と反応する、またはアミノ基を有する分析物結合剤と直接的に反応するアミノ基を有するリンカーと接触させる。リンカーは通常、アッセイ成分の粒子表面への非特異的結合を低減するように選択され、いくつかの実施形態では、ラテックス粒子への付着および分析物結合剤の付着の両方に適している機能を提供するであろう。適している材料には、マレイミド化アミノデキストラン（ＭＡＤ）、ポリリジン、アミノサッカライドなどが含まれる。ＭＡＤは、Ｈｕｂｅｒｔ，ｅｔ ａｌ．，Ｐｒｏｃ．Ｎａｔｌ．Ａｃａｄ．Ｓｃｉ．，７５（７），３１４３，１９７８によって記載されているように調製され得る。
１つの方法では、ＭＡＤは、最初に、水溶性カルボジイミド、例えば、１－（３－ジメチルアミノプロピル）－３－エチルカルボジイミドを使用して、カルボキシル含有ラテックス粒子に付着される。次に、コーティングされた粒子は、非特異的結合を防止するために試薬で平衡化される。このような試薬には、ウシガンマグロブリン（ＢＧＧ）などのタンパク質、およびＴｗｅｅｎ（登録商標）２０（ＩＣＩ Ａｍｅｒｉｃａｓ社）ＴＲＩＴＯＮ（登録商標） Ｘ－１００（Ｒｏｈｍ ａｎｄ Ｈａａｓ Ｃｏｍｐａｎｙ）などの界面活性剤が含まれる。次に、スルフヒドリル基を有する、またはスルフヒドリル基を導入するように適切に修飾された分析物結合剤を粒子の懸濁液に添加すると、分析物結合剤と粒子上のＭＡＤとの間に共有結合が形成される。次に、過剰な未反応の分析物結合剤は、洗浄によって除去され得る。
一般に、金属ゾルは、重金属、例えば、ＩＢ族金属などの原子番号が２０を超える金属、例えば、金もしくは銀、またはセレンもしくはテルルなどのカルコゲンに含まれる粒子である。
金属ゾル粒子は、例えば、米国特許第４，３１３，７３４号でＬｅｕｖｅｒｉｎｇによって記載されており、その開示は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。そのようなゾルには、金属、金属化合物、または金属もしくは金属化合物でコーティングされたポリマー核のコロイド状水性分散液が含まれる。
金属ゾルは、金属もしくは金属化合物、例えば、金属酸化物、金属水酸化物および金属塩、または金属もしくは金属化合物でコーティングされたポリマー核であり得る。そのような金属の例は、白金、金、銀水銀、鉛、パラジウム、および銅であり、そのような金属化合物の例は、ヨウ化銀、臭化銀、銅含水酸化物、酸化鉄、水酸化鉄または含水酸化物、水酸化アルミニウムまたは含水酸化物、水酸化クロムまたは含水酸化物、酸化バナジウム、硫化ヒ素、水酸化マンガン、硫化鉛、硫化水銀、硫酸バリウム、および二酸化チタンである。一般に、有用な金属または金属化合物は、既知の技術によって容易に実証され得る。
いくつかの実施形態では、上述の金属または金属化合物でコーティングされたポリマー核からなる分散粒子を含むゾルを使用することが有利な場合がある。これらの粒子は、純金属または金属化合物の分散相と同様の特性を有しているが、サイズ、密度、および金属接触を最適に組み合わせることができる。
金属ゾル粒子は、それ自体が知られている多くの方法で調製され得る。例えば、金ゾルの調製については、Ｌｅｕｖｅｒｉｎｇは、Ｇ．Ｆｒｅｎｓ ｉｎ Ｎａｔｕｒｅ Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ ２４１：２０（１９７３）の記事を参照している。
金属ゾル粒子は、分析物結合剤または光増感剤または化学発光化合物に連結するために、上述のように様々な官能基を含むように修飾され得る。例えば、ポリマー結合剤を使用して、多くの重金属に強く結合するチオール基を含むポリマー、または例えば、磁性粒子をコーティングするためのＡｄｖａｎｃｅｄ ＭａｇｎｅｔｉｃｓによるＥＰＯ特許出願第８４４００９５２．２号に記載されているような金属粒子とトリアルコキシアミノアルキルシランとの反応によってポリマーコーティングを結合および形成することができるシリル化剤などの粒子をコーティングすることができる。
一般に、色素微結晶は、本明細書に記載されているものなどの、純粋なまたは混合された固体の水不溶性色素の微結晶である。本発明の方法およびデバイスにおいて役立つ色素微結晶は、２０ｎｍ～２０μｍのサイズ範囲を有する。
色素微結晶を調製するための１つの方法は、米国特許第４，３７３，９３２号（Ｇｒｉｂｎａｕら）に記載されており、その開示は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。Ｇｒｉｂｎａｕは、疎水性色素または顔料のコロイド色素粒子および水性分散液について説明し、これらは、免疫化学的に反応性の成分が直接または間接的に付着している可能性がある。色素粒子は、一般に、色素を水に分散させてから、次に遠心分離することによって調製される。色素ペレットが得られ、水に再懸濁され、それにガラスビーズが加えられる。この懸濁液を、室温で数日間圧延する。液体をデカントして遠心分離し、液体を吸引した後に色素粒子が得られる。
色素微結晶を調製するための別の方法は、水混和性溶媒中の色素の溶液を水にゆっくりと加えることによるものである。別の方法は、水中の固体色素の懸濁液の超音波処理によるものである。
分析物結合剤の色素粒子への結合は、直接または間接的な吸着または共有結合による化学的付着によって達成され得る。後者は、任意のコーティング材料および色素中の適している官能基の存在によって支配される。例えば、官能基は、ジアゾ化芳香族アミノ基および所望の官能基を含む化合物を色素のフェノール基またはアニリノ基に結合することにより、色素微結晶の表面に導入され得る。
色素がカルボキシル基を有する場合、色素微結晶は、カルボジイミドによって活性化され、一次アミノ成分に結合され得る。脂肪族一次アミノ基およびヒドロキシル基は、例えば、臭化シアンまたはハロゲン置換ジもしくはトリアジンによって活性化され得、その後、一次アミノ成分または、例えば、－ＳＨ、－ＯＨもしくは基を含む成分との結合が起こり得る。二官能性反応性化合物がまた、使用され得る。例えば、グルタルアルデヒドは、色素の一次アミノ成分と分析物結合剤との相互結合に使用され得、例えば、Ｎ－スクシンイミジル３－（２－ピリジルジチオ）プロピオネートなどのヘテロ二官能性試薬は、チオール基を含む成分への一次アミノ成分の結合に使用され得る。
いくつかの実施形態では、本出願の摂取可能なデバイスで使用するための組成物は、その複数のドナー粒子およびその複数のアクセプター粒子をその中に懸濁した媒体をさらに含む。いくつかの実施形態では、培地は、水性媒体である。いくつかの実施形態では、水性媒体は、５～８から選択されるｐＨ（例えば、ｐＨが６．０であるなど、６～７．８から選択されるｐＨ）を有する。標準バッファーは、５０ｍＭリン酸ナトリウム／０．１５Ｍ ＮａＣｌ、ｐＨ７．０であった。Ｓｔ．Ａｖ Ｄｏｎａｒビーズは、パッドに付着させる前に１ｕｍ ＨＡＢＡ（（２－（４－ヒドロキシフェニルアゾ）安息香酸）でインキュベートされる。アッセイバッファーは、０．１Ｍ Ｔｒｉｓ ＨＣｌ／０．３Ｍ ＮａＣｌ／ウシ血清アルブミン（１ｍｇ／ｍＬ）、ｐＨ８．２、５０ｍＭのヒドロキシルプロピルシクロデキストリンおよびＴｗｅｅｎ－２０－０．１％であった。
この用途の摂取可能なデバイスで使用するのに適したアクセプター粒子は、本明細書に記載されているような任意のタイプの粒子であり得る。いくつかの実施形態では、アクセプター粒子は、ラテックス粒子、脂質二重層、油滴、シリカ粒子、および金属ゾルからなる群から選択される。いくつかの実施形態では、アクセプター粒子は、限定されないが、表面のｎｍ２あたり約８．３のカルボキシル基を有するポリスチレンラテックス粒子（１７５ｎｍ）および／または同様のものなどのラテックス粒子である。
この用途の摂取可能なデバイスで使用するのに適した化学発光化合物には、ＰＣＴ国際公開第ＷＯ１９９９／０４２８３８Ａ１号（表１）および米国特許第７，７０９，２７３号に記載されているような化学発光化合物または物質が含まれる。いくつかの実施形態では、化学発光化合物は、ＰＣＴ国際公開第ＷＯ１９９９／０４２８３８Ａ１号（表１）および米国特許第７，７０９，２７３号に記載されている例示的な化学発光化合物からなる群から選択される。上述の出願は、参照によりその全体が本明細書に明示的に組み込まれる。
この用途の摂取可能なデバイスで使用するのに適したドナー粒子は、本明細書に記載されているような任意のタイプの粒子であり得る。いくつかの実施形態では、ドナー粒子は、ラテックス粒子、脂質二重層、油滴、シリカ粒子、および金属ゾルからなる群から選択される。いくつかの実施形態では、ドナー粒子は、限定されないが、表面のｎｍ２あたり約８．３のカルボキシル基を有するポリスチレンラテックス粒子（１７５ｎｍ）などのラテックス粒子である。ラテックス粒子は、１７５ｎｍ～８００ｎｍの間で変化する。いくつかの実施形態では、ドナー粒子は、ストレプトアビジンでコーティングされたラテックス粒子（例えば、本明細書に記載の任意のタイプのラテックス粒子）である。
この用途の摂取可能なデバイスで使用するのに適した光増感剤には、米国特許第６，２５１，５８１号、同第５，５１６，６３６号、同第８，９０７，０８１号、同第６，５４５，０１２号、同第６，３３１，５３０号、同第８，２４７，１８０号、同第５，７６３，６０２号、同第５，７０５，６２２号、同第５，５１６，６３６号、同第７，２１７，５３１号、および米国特許公開第２００７／００５９３１６号に記載されているような光増感剤のうちのいずれかが含まれる。いくつかの実施形態では、光増感剤は、ｔ－ブチルシリコンフタロシアニン、クロロフィル、およびシリコンナフタロシアニンからなる群から選択される。
光増感剤および化学発光化合物は、粒子の少なくとも１つの相に可溶であるため、それぞれドナーおよびアクセプター粒子に組み込まれ得、その場合、光増感剤および化学発光化合物は、バルクアッセイ培地内よりも粒子内ではるかに高い濃度になる。光増感剤および化学発光化合物がそれぞれドナーおよびアクセプター粒子に共有結合している場合、光増感剤および化学発光化合物もしくは粒子またはその成分は、光増感剤および化学発光化合物および粒子を付着させる手段を提供するように官能化される。光増感剤および化学発光化合物をラテックス粒子に組み込む方法の実施例は、ＰＣＴ国際公開第ＷＯ１９９９／０４２８３８号および米国特許第７，７０９，２７３号に見出され得る。油滴またはリポソームである粒子の場合、光増感剤および化学発光化合物は、各々が一般に少なくとも１０～３０個の炭素原子を有する１つ以上の長い炭化水素鎖に結合され得る。粒子がフルオロカーボンの液滴である場合、これらの粒子に組み込まれた光増感剤または化学発光化合物は、溶解性を高め、他の標識と結合した他の粒子への交換を減らすためにフッ素化され得、連結に使用される炭化水素鎖は、好ましくはフルオロカーボン鎖で置き換えられる。シリコン流体粒子の場合、光増感剤および化学発光化合物を、ポリシロキサンに結合させることができる。粒子あたりの光増感剤または化学発光化合物分子の数を最大化するために、いくつかの実施形態では、光増感剤または化学発光化合物の電荷および極性を最小化して、それが粒子の非水性部分内に存在するようにすることが望ましい場合がある。粒子がリポソームであり、リポソームの水相に光増感剤または化学発光化合物を保持することが望まれる場合、いくつかの実施形態では、高極性または荷電である光増感剤または化学発光化合物を使用することができる。
いくつかの実施形態では、ドナー粒子の数とアクセプター粒子の数との比は、１０：１～１：１０の範囲である。いくつかの実施形態では、ドナー粒子の数とアクセプター粒子の数との比は、５：１～１：１０の範囲である。いくつかの実施形態では、ドナー粒子の数とアクセプター粒子の数との比は、５：１～１０：１の範囲である。
この用途の摂取可能なデバイスによって検出、定量化、または測定される適している分析物には、本明細書に記載されるような分析物のうちのいずれかが含まれる。いくつかの実施形態では、分析物は、タンパク質、ペプチド、細胞表面受容体、受容体リガンド、核酸、炭水化物、細胞、微生物、およびそれらのフラグメントからなる群から選択される。いくつかの実施形態では、分析物は、ＴＮＦα、リポテイコ酸（ＬＴＡ）、リポ多糖（ＬＰＳ）、リポ多糖結合タンパク質（ＬＢＰ）、カルプロテクチン、サイトカインおよびケモカイン、ＩＬ１２／２３、ＩＬ－６、ＩＬ－１０、ＭＡＤＣＡＭ、α４β７インテグリン、ＨＧＦ、ＥＧＦ、ＨＢ－ＥＧＦ、ＴＧＦｂ、アダリムマブ、インフリキシマブ、シムジア、ベドリズマブ、タイサブリ、シンポニ、レムシマ、ベバシズマブ（アバスチン）、およびセツキシマブ（エルビタックス）からなる群から選択される。
ドナー粒子に結合または関連する第１の分析物結合剤、およびアクセプター粒子に結合または関連する第２の分析物結合剤は、同じ分析物に結合することができる。したがって、分析物が存在する場合、分析物は、近接する可能性があるドナー粒子の光増感剤およびアクセプター粒子の化学発光化合物の量に影響を及ぼし、ここで、光増感剤によって発生した短命の一重項酸素は、その自発的な崩壊の前に化学発光化合物と反応する可能性があり、反応によって、化学発光化合物が発光を生成する。生成される発光の強度は、サンプル中の分析物の量に関連している。化学発光化合物は一重項酸素による活性化が可能であり、光増感剤は通常、光励起とそれに続く分子状酸素へのエネルギー移動に応答して一重項酸素の形成を触媒する。
いくつかの実施形態では、分析物は、光増感剤および化学発光化合物の分子を、アッセイ培地のバルク溶液中のそれらの平均距離よりも互いに近づける。この分割は、分析されるサンプルに存在する分析物の量に依存するであろう。化学発光化合物と関連しない光増感剤分子は、水性媒体中で崩壊する前に化学発光化合物に到達することができない一重項酸素を生成する。しかしながら、光増感剤と化学発光化合物が分析物の量に応じて互いに近接すると、光増感剤の照射時に生成される一重項酸素は、崩壊する前に化学発光化合物を活性化することができる。
いくつかの実施形態では、ドナー粒子に結合または関連する第１の分析物結合剤、およびアクセプター粒子に結合または関連する第２の分析物結合剤は、抗体、アプタマー、細胞表面受容体、受容体リガンド、ビオチン、ストレプトアビジン、アビジン、プロテインＡ、ＧおよびＬ、ならびにそれらの誘導体からなる群から独立して選択される。いくつかの実施形態では、第１の分析物結合剤は、第２の分析物結合剤と同じである。いくつかの実施形態では、第１の分析物結合剤は、第２の分析物結合剤とは異なる。いくつかの実施形態では、第１の分析物結合剤は、抗体またはその誘導体（例えば、ビオチン化抗体）である。いくつかの実施形態では、第２の分析物結合剤は、抗体またはその誘導体（例えば、ビオチン化抗体）である。いくつかの実施形態では、第２の分析物結合剤は、アクセプター粒子に共有結合した抗体である。いくつかの実施形態では、第１の分析物結合剤は、ビオチン化抗体であり、ドナー粒子は、ストレプトアビジンでコーティングされている。いくつかの実施形態では、第１の分析物結合剤は、ビオチン化抗体であり、ドナー粒子は、ストレプトアビジンでコーティングされ、第２の分析物結合剤は、アクセプター粒子に共有結合した抗体である。
いくつかの実施形態では、ドナー粒子に結合または関連する第１の分析物結合剤は、抗菌抗体である。いくつかの実施形態では、抗体は、抗グラム陽性細菌抗体、抗グラム陽性細菌ＬＴＡ抗体、抗グラム陰性細菌抗体、抗リポタイコ酸抗体、抗Ｅ．ｃｏｌｉ抗体、抗リピドＡ抗体、抗ＴＮＦα抗体、およびそれらの誘導体。からなる群から選択される。いくつかの実施形態では、抗体は、ＭＡ１－７４０１抗体、ＭＡ１－４０１３４抗体、ａｂ１２７９９６抗体、ａｂ３５６５４抗体、ａｂ３５６５４抗体、ａｂ１３７９６７抗体、ａｂ８４６７抗体、およびそれらの誘導体またはフラグメントからなる群から選択される。
いくつかの実施形態では、アクセプター粒子に結合または関連する第２の分析物結合剤は、抗菌抗体からなる群から選択される抗体である。いくつかの実施形態では、抗体は、抗グラム陽性細菌抗体、抗グラム陽性細菌ＬＴＡ抗体、抗グラム陰性細菌抗体、抗リポタイコ酸抗体、抗Ｅ．ｃｏｌｉ抗体、抗リピドＡ抗体、抗ＴＮＦα抗体、およびそれらの誘導体。からなる群から選択される。いくつかの実施形態では、抗体は、ＭＡ１－７４０１抗体、ＭＡ１－４０１３４抗体、ａｂ１２７９９６抗体、ａｂ３５６５４抗体、ａｂ３５６５４抗体、ａｂ１３７９６７抗体、ａｂ８４６７抗体、およびそれらの誘導体またはフラグメントからなる群から選択される。
いくつかの実施形態では、ドナー粒子は、２つ以上のタイプの分析物結合剤を含む。いくつかの実施形態では、アクセプター粒子は、２つ以上のタイプの分析物結合剤を含む。例えば、分析物固有の試薬は、ドナービーズおよびアクセプタービーズに使用され得る。分析対象物１の場合、パラメータは、６８０ｎｍでの励起、６１５ｎｍでの発光（半減期０．６秒）として設定される。分析対象物２の場合、パラメータは、６８０ｎｍでの励起、６１５ｎｍでの発光（半減期３０秒）として設定される。分析対象物３の場合、パラメータは、６８０ｎｍでの励起、６１５ｎｍでの発光（半減期３００秒）として設定される。最初の励起後、分析物１の発光は、０～６秒で測定され、分析物２の放出は、６～３００秒で測定され、分析物３の放出は、３００～６００秒で測定される。ＰＣＴ国際公開第１９９９／０４２８３８号でさらに詳細に説明されているように、信号はデコンボリューションされる。いくつかの実施形態では、発光波長を使用して、本明細書で論じられるように複数の分析物を評価することができる。
いくつかの実施形態では、本出願の摂取可能なデバイスで使用するための組成物は、約２５～５０ｍＭまたは約１～５００ｍＭの濃度範囲を有するシクロデキストリンをさらに含む。
一態様では、この用途は、本明細書に記載されるような摂取可能なデバイスを含むキットを提供する。いくつかの実施形態では、キットは、例えば、サンプル中の分析物を検出または定量化するための説明をさらに含む。いくつかの実施形態では、そのようなデバイスは、インビボで（例えば、ＧＩ管内で）生菌および／または古細菌細胞を検出または定量化するための摂取可能なデバイスである。
次に、摂取可能なデバイスを使用してサンプルを取得するための様々なシステムおよび方法を含む、特定の例示的な実施形態について説明する。特に、摂取可能なデバイスが胃腸（ＧＩ）管内からサンプルを取得することを可能にする技術が記載されている。これらのサンプルには、ＧＩ管内に見られる液体、固体、粒子、またはその他の物質のうちのいずれかが含まれる場合がある。しかしながら、本明細書に記載のシステムおよび方法は、対象となる用途に適切なように適合および修正され得、本明細書に記載のシステムおよび方法は、他の適している用途において使用され得、ならびにそのような他の追加および修正は、本開示の範囲から逸脱しないことが当業者によって理解されよう。一般に、本明細書に記載の摂取可能なデバイスは、アクチュエータ、センサー、バルブ、チャンバ、論理デバイス、遠隔測定システム、マイクロコントローラ、またはハードウェア、ファームウェア、およびソフトウェアの組み合わせを使用して構成されて、本明細書に記載の方法のうちの１つ以上を実行することができる他のデバイスおよびプロセッサを含むことができる。
いくつかの実施形態では、摂取可能なデバイスは、照明源をさらに含む。照明源は、摂取可能なデバイスのサンプリングチャンバに保持された組成物に、光増感剤を励起状態に変換するのに十分なエネルギーの波長を有する光を照射して、それによって分子酸素を一重項酸素に活性化し得ることが可能である。分子状酸素を励起することができる光増感剤の励起状態は、一般に、約２０を超える、例えば、光増感剤の基底状態よりも少なくとも２３Ｋｃａｌ／モル高い三重項状態である。いくつかの実施形態では、組成物は、約４５０～９５０ｎｍの波長を有する光で照射されるが、より短い波長、例えば、２３０～９５０ｎｍを使用することができる。生成された発光は、写真的、視覚的、または測光的などの任意の便利な様式で測定されて、媒体中の分析物の量に関連するその量が決定され得る。
いくつかの実施形態では、ヘリウムネオンレーザーの６３２．６ｎｍの輝線は、励起用の安価な光源である。約６２０～約６５０ｎｍの領域に吸収極大を持つ光増感剤は、ヘリウムネオンレーザーの輝線と互換性があるため、本出願で使用するために役立つ照明源である。ダイオードレーザーの照射波長の例には、６８０ｎｍ、７８０ｎｍなどが含まれる。いくつかの実施形態では、照明源は、６７８ｎｍ、６３３ｎｍ、および７８０ｎｍからなる群から選択される波長を有する光で組成物を照射することができる。
光増感剤の他の励起手段がまた、本明細書で企図されている。いくつかの実施形態では、光増感剤の励起は、第２の光増感剤などのエネルギー供与体の励起状態からのエネルギー移動によって達成され得る。第２の光増感剤が使用される場合、光増感剤によって非効率的に吸収されるが、第２の光増感剤によって効率的に吸収される光の波長を使用することができる。第２の光増感剤は、例えば、表面に結び付けられるか、または第１の光増感剤を有する粒子に組み込まれる、第１の光増感剤と関連／結合される、または関連／結合されることになるアッセイ成分に結び付けられ得る。第２の光増感剤が使用される場合、それは通常、第１の光増感剤の最低エネルギー三重項状態よりも高いエネルギーで最低エネルギー三重項状態を有するであろう。
いくつかの実施形態では、摂取可能なデバイスは、化学発光化合物によって放出される発光を検出するための検出器を含む。いくつかの実施形態では、検出器は、６１３ｎｍ～６６０ｎｍから選択される波長で化学発光化合物によって放出される発光を検出することができるフォトダイオードである。追加の適している検出波長には、これらに限定されないが、４３０ｎｍ、５００ｎｍ、５４０ｎｍ、６１５ｎｍ、および６８０ｎｍが含まれる。
いくつかの実施形態では、化学発光強度は、光学リーダーで測定される。当業者によって容易に理解されるように、光学リーダーの実際の構成および構造は、一般に変化し得る。典型的には、光学リーダーは、定義された波長で光を放出することができる照明源と、信号（例えば、透過光、反射光、または蛍光光）を記録することができる検出器と、を含む。光学リーダーは、一般に、例えば、発光（例えば、蛍光、リン光など）、吸光度（例えば、蛍光または非蛍光）、回折などを含む、任意の既知の検出技術を使用することができる。例示的な光学リーダー、照明源、および検出器は、米国特許第７，３９９，６０８号に開示されており、これは、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
いくつかの実施形態では、照明源は、可視または近可視範囲の光（例えば、赤外線または紫外線）などの電磁放射を提供することができる当技術分野で知られている任意のデバイスであり得る。照明は、多重化および／またはコリメートされ得る。いくつかの実施形態では、多重分析が可能である。
いくつかの実施形態では、検出器は、信号を感知することができる当技術分野で知られている任意のデバイスであり得る。いくつかの実施形態では、検出器は、空間弁別のために構成された電子画像検出器であり得る。他の実施形態では、検出器は、空間弁別能力を欠く光センサーであり得る。
別の態様では、本出願は、顕微鏡評価システムを含む摂取可能なデバイスを提供する。いくつかの実施形態では、サンプル中の細菌および／または古細菌細胞は、最初に蛍光色素（本明細書に記載されるものなど）で標識され得、蛍光標識された細胞は、本明細書に記載されるような摂取可能なデバイスを使用する顕微鏡評価によって画像化およびカウントされ得る。他の実施形態では、蛍光標識された細胞は、それらがオンボードフローシステム（例えば、マイクロ流体単一細胞チャネリング）を通過するときにカウントされる。フローサイトメトリーシステムの例には、流体力学的集束、小径キャピラリーチューブフロー、および長方形キャピラリーチューブフローが含まれる。本明細書に記載されるように、生細菌および／または古細菌細胞は標識され、フローサイトメトリーの原理は、標識された細胞を定量化するために使用される。一般的に言えば、入射レーザービームからの光子はフルオロフォアによって吸収され、より高く不安定なエネルギーレベルに上昇する。ナノ秒未満で、フルオロフォアはより長い代表波長で光を再放出し、そこで一連のダイクロイックフィルターを通過する。この再放出された光は収集され、標識された細菌および／または古細菌細胞の数に比例すると解釈され得る。いくつかの実施形態では、シース流体は、デバイスの体積制限に対応することを助けるために、フローシステムの一部として使用されない。いくつかの実施形態では、長方形の毛細管を使用して、十分に大きな断面積および比較的薄い検査領域を達成する。フローサイトメトリー光学システムは、流体工学システムと並行して動作し、細胞を通過する光の方向を観察し、細菌および／または古細菌細胞に関する情報を提供する。いくつかの実施形態では、従来のレーザーおよび球面レンズを使用して光を点に集束させるのではなく、ＬＥＤおよび円筒形レンズを使用して、長方形の毛細管を横切る線に光を集束させる。他の実施形態では、コリメートレンズを使用して光源を平行にし、一方で、シリンドリカルレンズを使用して検査領域を精密化する。この配設の例示的な光学構成を図３０に見ることができる。いくつかの実施形態では、光学フィルターを追加して、フルオロフォアの使用を可能にすることができる。フルオロフォアから再放出された光の特徴的な波長は、ダイクロイック、バンドパス、および短波または長波パスフィルターを使用して分離および検出され得る。一般に、複数のダイクロイックレンズおよび光電子増倍管が使用されるが、スペースの制限のため、特定の実施形態では、単一の側方散乱検出器および前方散乱検出器のみが使用され得る。
分析物が細菌および／または古細菌細胞である場合、フローサイトメトリーをデバイスに統合する際の設計上の課題の１つは、ポンピング機構を提供することである。流体が移動しないと、一定量の流体内でフローサイトメトリーによって個々の細菌および／または古細菌細胞を特定して説明することはできない。いくつかの実施形態では、ギアモーターは、流体をデバイスを通して移動させるためのものである。例えば、遊星ギアヘッドを含むマイクロモーター（例えば、２５：１の減速）は、流体の流れを作成するために必要な量のトルクを提供することができる。別の実施形態では、微細加工されたプレートの表面に埋め込まれた一連の圧電抵抗器を使用して、流れを作成する。さらに別の実施形態では、一対の一方向バルブを含み、外部磁場によって作動される磁気ポンプ膜を使用するマイクロポンプを使用して、流れを作成する。
いくつかの実施形態では、システムアーキテクチャは、ギアモーターを介して圧力駆動流を生成するロータリーワイパーと組み合わされた開放およびシーリング機構を含む。ギアモーターは、デバイスの他の機能のために使用され得る。図３１に示されるように、光学系およびフローチャンバシステムの構成要素は、デバイス内に適合する。いくつかの実施形態では、サンプル流体は、カプセルの上部にある可撓性膜を介して吸収される。いくつかの実施形態では、ギアモーターは、流体チャンバを開いて満たすのに役立つ、２７０°の許容移動量を有する。閉鎖中、モーターは入口ポートを閉鎖すると同時に、光学システムが配置されている長方形の毛細管を通して流体を押し出す。ねじ構成要素により、ワイパーの高さを変えることなく、可撓性膜が入口チャネルを閉じて密封することができる。いくつかの実施形態では、サンプルチャンバの容積は、約２５μＬ、５０μＬ、７５μＬまたはそれ以上（例えば、約１０～５００μＬの範囲内）である。いくつかの実施形態では、２つ以上のサンプルが、十分なサンプルサイズを調達するためにＧＩ管から採取される。図３１を参照すると、毛細管の左側にあるＬＥＤ、ならびに前方および側方散乱を捕捉するための右側にある２つの低光検出器が示されている。流体が毛細管を通過すると、流体は、一方向バルブを介してカプセルから排出される。特定の実施形態では、フローシステムは、細胞の定量化に加えて、細胞サイズおよび内部細胞の複雑さの検出を可能にする。サンプリングチャンバの容量は、１００μＬ（総容積）であり得る。サンプリングチャンバはまた、複数のコンパートメントを有し得、各々がＧＩ管内の異なる場所のための異なるアッセイ混合物を貯蔵する。サンプリングチャンバのコンパートメントは、各々約１０～２０μＬの容量を有し得る。
いくつかの実施形態では、摂取可能なデバイスは、内部キャリブレータをさらに含む。小型化されたデバイスは、５μｇのＯＭＮＩビーズ（シリコンナフタロシアニン＋チオキセン＋ユーロピウムキレート）を含み得、パラメータは、励起：７８０ｎｍ、５０ミリ秒の遅延、６１５ｎｍで６秒間発光を記録するように設定される。ＯＭＮＩビーズをパッドに埋め込むことができ、信号を使用して、小型化されたデバイスの信号の均一性および信頼性を特徴付けることができる。摂取可能なデバイスは、工場での製造中および患者がデバイスを摂取する前に較正され得る。
内部標準を使用して、目的の分析物からの信号を較正することができる。内部標準からの信号は、目的の分析物と同時に測定される。ＳＡとＨＡＢＡを含むドナービーズ（１０μｇｓ）＋ビオチン－ＰＥＧ－２，４ＤＮＰ（５ｎｍｏｌｅｓ）＋チオキセンとサマリウムキレートまたはＮ－フェニルオキサジンとサマリウムキレートを含む抗２，４ＤＮＰ標識アクセプタービーズ（１０μｇｓ）が、使用され得る。パッドにサンプルを追加すると、アクセプタービーズおよびドナービーズがビオチン－ＰＥＧ－２，４－ＤＮＰに結合し、二量体の形成がもたらされ、これは、６８０ｎｍの光で励起すると、６４８ｎｍで化学発光シグナル（例えば、目的の分析物（複数可）に応じて、半減期が０．６秒または３０秒のいずれかになる）を発生させる。内部対照は、サンプルの影響および機器（摂取可能なデバイス）のドリフトを修正する場合がある。
一態様では、本出願は、本明細書に記載されるような摂取可能なデバイスを使用して、サンプル中の分析物を検出、定量化、または測定するための方法を提供する。いくつかの実施形態では、本明細書に記載されるような摂取可能なデバイスを使用して、サンプル（例えば、ＧＩ管からのサンプル）を分析して、インビボでのサンプル中の生菌および／または古細菌細胞などの分析物を検出または定量化することができる。いくつかの実施形態では、この用途のデバイスを使用して、ＧＩ管の様々な特定の領域における分析物（例えば、生菌および／または古細菌細胞）の濃度を測定することができる。そのようなデータは、対象が治療を必要とする状態（感染、例えば、小腸細菌異常増殖（ＳＩＢＯ）、もしくはＳＩＢＯ関連状態など）、治療のための疾患の部位を有するかどうかを決定するために、または他の診断目的のためのＧＩ内（またはＧＩ管の特定の領域内）の細菌および／もしくは古細菌集団を定量化するために使用され得る。いくつかの実施形態では、本明細書に記載の摂取可能なデバイスを使用して、インビボでサンプル中に存在する微生物の特定の属、種、または株を検出および／または定量化することができる。
いくつかの実施形態では、データは、摂取可能なデバイスが対象を出た後に発生し得るか、またはデータは、インビボで発生し、デバイスに記憶され、およびエクスビボで回収され得る。あるいは、デバイスが対象を通過している間（例えば、対象のＧＩ管を通過している間）に、データを摂取可能なデバイスから無線で送信することができる。
いくつかの実施形態では、本開示は、対象の流体サンプルなどのサンプル中の分析物を検出するための方法を提供する。方法は、（１）摂取可能なデバイスを提供することと、（２）対象の流体サンプルをインビボでその摂取可能なデバイスのサンプリングチャンバ内に移送することと、（３）摂取可能なデバイスのサンプリングチャンバに保持されている組成物に光を照射して、光増感剤を励起することと、（４）摂取可能なデバイスのサンプリングチャンバ内に保持された組成物から放出される全発光または発光の変化率を時間の関数として測定し、それによって、流体サンプル中の分析物を検出することと、を含む。いくつかの実施形態では、サンプル中の分析物の存在は、対象の疾患または障害を診断および／または監視するために使用される。いくつかの実施形態では、サンプル中の分析物の不存在は、対象の疾患または障害を診断および／または監視するために使用される。
いくつかの実施形態では、本開示は、対象の流体サンプルなどのサンプル中の分析物のレベルを決定する方法を提供する。方法は、（１）摂取可能なデバイスを提供することと、（２）対象の流体サンプルをインビボでその摂取可能なデバイスのサンプリングチャンバ内に移送することと、（３）摂取可能なデバイスのサンプリングチャンバに保持されている組成物に光を照射して、光増感剤を励起することと、（４）摂取可能なデバイスのサンプリングチャンバ内に保持された組成物から放出される全発光または発光の変化率を時間の関数として測定し、それによって、流体サンプル中の分析物のレベルを決定することと、を含む。いくつかの実施形態では、方法は、流体サンプル中の分析物のレベルを、基準サンプル（例えば、健康な対象から得られた基準サンプル）中の分析物のレベルと比較することをさらに含む。いくつかの実施形態では、サンプル中の分析物のレベルは、対象またはその治療における疾患または障害を診断および／または監視するために使用される。
いくつかの実施形態では、スポンジの時間の関数としての全発光または発光の変化率は、ステップ（４）において長期間で複数の時点にわたって測定される。例えば、いくつかの実施形態では、サンプルの時間の関数としての全発光または発光の変化率は、０～１８００分、０～１６００分、０～１５００分、０～１４４０分、０～１３２０分、０～１０００分、０～９００分、０～８００分、０～７００分、０～６００分、０～５００分、０～４００分、０～３５０分、０～３３０分、０～３００分、０～２７０分、または０～２２０分の期間にわたって連続的に測定される。いくつかの実施形態では、そのサンプルの時間の関数としての全発光または発光の変化率は、０～３３０分の期間にわたって連続的に測定される。いくつかの実施形態では、この方法は、インビボで実施される。いくつかの実施形態では、方法は、オンボードアッセイ（複数可）の結果をエクスビボ受信機に伝達することを含む。
特定の実施形態では、本開示は、ヒト対象などの対象のサンプル中の分析物のレベルを決定する方法を提供する。方法は、（１）摂取可能なデバイスを提供することであって、そのデバイスが、本明細書に記載されるように、組成物を吸収した吸収性材料（例えば、吸収性パッドまたは吸収性スポンジ）で作製された部材を保持するように構成されたサンプリングチャンバを含む、提供することと、（２）対象の流体サンプルをインビボでその摂取可能なデバイスのサンプリングチャンバ内に移送することと、（３）摂取可能なデバイスのサンプリングチャンバに保持されている吸収性材料を流体サンプルで完全にまたは部分的に飽和させることと、（４）摂取可能なデバイスのサンプリングチャンバに保持されている吸収性材料に光を照射して、光増感剤を励起することと、（５）摂取可能なデバイスのサンプリングチャンバに保持された組成物から放出される全発光または発光の変化率を時間の関数として測定し、それによって、流体サンプル中の分析物を検出することと、を含むことができる。いくつかの実施形態では、サンプル中の分析物の存在は、対象の疾患または障害を診断および／または監視するために使用される。いくつかの実施形態では、サンプル中の分析物の不存在は、対象の疾患または障害を診断および／または監視するために使用される。
特定の実施形態では、本開示は、対象の流体サンプルなどのサンプル中の分析物のレベルを決定する方法を提供する。方法は、（１）摂取可能なデバイスを提供することであって、そのデバイスが、本明細書に記載されるように、組成物を吸収した吸収性材料（例えば、吸収性パッドおよび／または吸収性スポンジ）で作製された部材を保持するように構成されたサンプリングチャンバを含む、提供することと、（２）対象の流体サンプルをインビボでその摂取可能なデバイスのサンプリングチャンバ内に移送することと、（３）摂取可能なデバイスのサンプリングチャンバに保持されている吸収性材料を流体サンプルで完全にまたは部分的に飽和させることと、（４）摂取可能なデバイスのサンプリングチャンバに保持されている吸収性材料に光を照射して、光増感剤を励起することと、（５）摂取可能なデバイスのサンプリングチャンバに保持された組成物から放出される全発光または発光の変化率を時間の関数として測定し、それによって、流体サンプル中の分析物のレベルを決定することと、を含むことができる。いくつかの実施形態では、方法は、流体サンプル中の分析物のレベルを、基準サンプル（例えば、健康な対象から得られた基準サンプル）中の分析物のレベルと比較することをさらに含む。いくつかの実施形態では、サンプル中の分析物のレベルは、対象の疾患または障害を診断および／または監視するために使用される。いくつかの実施形態では、方法は、流体サンプル中の分析物のレベルを、基準サンプル（例えば、健康な対象から得られた基準サンプル）中の分析物のレベルと比較することをさらに含む。いくつかの実施形態では、サンプル中の分析物のレベルは、対象の疾患または障害を診断および／または監視するために使用される。
いくつかの実施形態では、スポンジの時間の関数としての全発光または発光の変化率は、ステップ（５）において長期間で複数の時点にわたって測定される。例えば、いくつかの実施形態では、サンプルの時間の関数としての全発光または発光の変化率は、０～１８００分、０～１６００分、０～１５００分、０～１４４０分、０～１３２０分、０～１０００分、０～９００分、０～８００分、０～７００分、０～６００分、０～５００分、０～４００分、０～３５０分、０～３３０分、０～３００分、０～２７０分、または０～２２０分の期間にわたって連続的に測定される。いくつかの実施形態では、そのサンプルの時間の関数としての全発光または発光の変化率は、０～３３０分の期間にわたって連続的に測定される。いくつかの実施形態では、この方法は、インビボで実施される。いくつかの実施形態では、方法は、オンボードアッセイ（複数可）の結果をエクスビボ受信機に伝達することを含む。
いくつかの実施形態では、本開示は、胃腸（ＧＩ）管における細菌および／または古細菌細胞の異常増殖に苦しむまたはそのリスクがある対象を治療する必要性を評価または監視する方法であって、（１）分析物を検出するための摂取可能なデバイスを提供することと、（２）対象のＧＩ管からインビボでその摂取可能なデバイスのサンプリングチャンバ内に、流体サンプルを移送することと、（３）摂取可能なデバイスのサンプリングチャンバに保持されている組成物に光を照射して、光増感剤を励起することと、（４）摂取可能なデバイスのサンプリングチャンバに保持された組成物から放出された全発光または発光の変化率を時間の関数として測定することと、（５）ステップ（４）で測定された時間の関数としての全発光または発光の変化率を、流体サンプル中の分析物の量と相関させることと、（６）流体サンプル中の分析物の量を、流体サンプル中の生菌および／または古細菌細胞の数と相関させることと、を含む、方法を提供する。いくつかの実施形態では、生菌および／または古細菌細胞の対照数よりも多いステップ（６）で決定された生菌および／または古細菌細胞の数は、（例えば、本明細書に記載の抗生物質による）治療の必要性を示している。いくつかの実施形態では、生菌および／または古細菌細胞の対照数は、１０３、１０４、１０５、１０６、１０７、１０８、１０９、またはそれ以上である。例えば、いくつかの実施形態では、ステップ（６）で決定された、約１０３ＣＦＵ／ｍＬを超える生菌および／または古細菌細胞の数は、治療の必要性を示している。いくつかの実施形態では、ステップ（６）で決定された、約１０４ＣＦＵ／ｍＬを超える生菌および／または古細菌細胞の数は、治療の必要性を示している。いくつかの実施形態では、約１０５ＣＦＵ／ｍＬを超えるステップ（６）で決定された生菌および／または古細菌細胞の数は、例えば、本明細書に記載されるような抗生物質による治療の必要性を示している。いくつかの実施形態では、ステップ（６）で決定された、約１０６以上のＣＦＵ／ｍＬを超える生菌および／または古細菌細胞の数は、治療の必要性を示している。
いくつかの実施形態では、本開示は、胃腸（ＧＩ）管微生物感染症（例えば、病原性微生物による）に苦しむまたはそのリスクがある対象を治療する必要性を評価または監視する方法であって、（１）分析物を検出するための摂取可能なデバイスを提供することと、（２）対象のＧＩ管からインビボでその摂取可能なデバイスのサンプリングチャンバ内に、流体サンプルを移送することと、（３）摂取可能なデバイスのサンプリングチャンバに保持されている組成物に光を照射して、光増感剤を励起することと、（４）摂取可能なデバイスのサンプリングチャンバに保持された組成物から放出された全発光または発光の変化率を時間の関数として測定することと、（５）ステップ（４）で測定された時間の関数としての全発光または発光の変化率を、流体サンプル中の分析物の量と相関させることと、（６）流体サンプル中の分析物の量を、流体サンプル中の微生物（例えば、病原性微生物）の数と相関させることと、を含む、方法を提供する。いくつかの実施形態では、分析物は、微生物の特定の属、種、または株に特異的である。いくつかの実施形態では、微生物の対照数よりも多いステップ（６）で決定された微生物の数は、（例えば、本明細書に記載の抗生物質による）治療の必要性を示している。いくつかの実施形態では、微生物の対照数は、０、１、１０２、１０３、１０４、１０５、１０６、１０７、１０８、１０９、またはそれ以上である。例えば、いくつかの実施形態では、約０より多いステップ（６）で決定された微生物の数は、治療の必要性を示している。いくつかの実施形態では、約１より多いステップ（６）で決定された微生物の数は、治療の必要性を示している。いくつかの実施形態では、約１０２より多いステップ（６）で決定された微生物の数は、治療の必要性を示している。いくつかの実施形態では、約１０３より多いステップ（６）で決定された微生物の数は、治療の必要性を示している。いくつかの実施形態では、約１０４より多いステップ（６）で決定された微生物の数は、治療の必要性を示している。いくつかの実施形態では、約１０５より多いステップ（６）で決定された微生物の数は、例えば、本明細書に記載されるような抗生物質による治療の必要性を示している。いくつかの実施形態では、約１０６より多いステップ（６）で決定された微生物の数は、治療の必要性を示している。いくつかの実施形態では、微生物の対照数は、０、１、１０２、１０３、１０４、１０５、１０６、１０７、１０８、１０９、またはそれ以上のＣＦＵ／ｍＬである。例えば、いくつかの実施形態では、約０ＣＦＵ／ｍＬより多いステップ（６）で決定された微生物の数は、治療の必要性を示している。いくつかの実施形態では、約１ＣＦＵ／ｍＬより多いステップ（６）で決定された微生物の数は、治療の必要性を示している。いくつかの実施形態では、約１０２ＣＦＵ／ｍＬより多いステップ（６）で決定された微生物の数は、治療の必要性を示している。いくつかの実施形態では、約１０３ＣＦＵ／ｍＬより多いステップ（６）で決定された微生物の数は、治療の必要性を示している。いくつかの実施形態では、約１０４ＣＦＵ／ｍＬより多いステップ（６）で決定された微生物の数は、治療の必要性を示している。いくつかの実施形態では、約１０５ＣＦＵ／ｍＬより多いステップ（６）で決定された微生物の数は、例えば、本明細書に記載されるような抗生物質による治療の必要性を示している。いくつかの実施形態では、約１０６以上のＣＦＵ／ｍＬより多いステップ（６）で決定された微生物の数は、治療の必要性を示している。
いくつかの実施形態では、スポンジの時間の関数としての全発光または発光の変化率は、ステップ（４）において長期間で複数の時点にわたって測定される。例えば、いくつかの実施形態では、サンプルの時間の関数としての全発光または発光の変化率は、０～１８００分、０～１６００分、０～１５００分、０～１４４０分、０～１３２０分、０～１０００分、０～９００分、０～８００分、０～７００分、０～６００分、０～５００分、０～４００分、０～３５０分、０～３３０分、０～３００分、０～２７０分、または０～２２０分の期間にわたって連続的に測定される。いくつかの実施形態では、そのサンプルの時間の関数としての全発光または発光の変化率は、０～３３０分の期間にわたって連続的に測定される。いくつかの実施形態では、この方法は、インビボで実施される。いくつかの実施形態では、方法は、オンボードアッセイ（複数可）の結果をエクスビボ受信機に伝達することを含む。いくつかの実施形態では、摂取可能なデバイスおよび方法は、治療後に（例えば、抗生物質を用いて）対象を監視するためにさらに使用され得る。いくつかの実施形態では、摂取可能なデバイスおよび方法を使用して、治療の有効性を評価することができる。例えば、効果的な治療は、治療後の対象のＧＩ管からのサンプル中の生菌および／または古細菌細胞の数の減少によって示され得る。治療の有効性は、治療後の対象のＧＩ管からのサンプル中の生菌および／または古細菌細胞の数の減少率によって評価され得る。いくつかの実施形態では、摂取可能なデバイスおよび方法は、対象における抗生物質耐性菌株および／または古細菌による感染を検出するために使用され得る。例えば、そのような感染は、対象のＧＩ管からのサンプル中の生菌および／または古細菌細胞の数が抗生物質治療後に実質的に減少しない場合に示され得る。
いくつかの実施形態では、特定の属、種、および／または株の細菌および／または古細菌の存在は、どの細菌および／または古細菌が対象に投与された抗生物質に対して耐性および／または感受性であるかを確認するために、本明細書に記載の摂取可能なデバイスを使用して検出され得る。例えば、いくつかの実施形態では、本明細書に記載の摂取可能なデバイスおよび方法を使用して、特定の属、種および／または株の細菌および／または古細菌の存在および／または不存在を決定するために、抗生物質による治療の前および後に対象を監視することができる。抗生物質による治療の前および後に対象のＧＩ管に存在する細菌および／または古細菌のタイプの比較を使用して、どのタイプの細菌および／または古細菌が抗生物質による治療に対して感受性および／または耐性であったかを評価することができる。
いくつかの実施形態では、本明細書に記載の摂取可能なデバイスおよび方法を使用して、検出された細菌および／または古細菌を抗生物質治療に対して感受性または耐性のいずれかにする抗生物質治療を選択するために、対象からのＧＩ管からのサンプル中の特定の属、種、および／または株の細菌および／または古細菌の存在を検出することができる。
特定の実施形態では、本開示は、ＧＩ管における細菌および／または古細菌細胞の異常増殖に苦しんでいる、またはそのリスクがある対象を治療する必要性を評価または監視する方法を提供する。方法は、（１）分析物を検出するための摂取可能なデバイスを提供することであって、そのデバイスが、組成物を吸収した吸収性材料（例えば、吸収性パッドおよび／または吸収性スポンジ）を保持するように構成されたサンプリングチャンバを含む、提供することと、（２）対象のＧＩ管からインビボでその摂取可能なデバイスのサンプリングチャンバ内に、流体サンプルを移送することと、（３）摂取可能なデバイスのサンプリングチャンバに保持されている吸収性材料を流体サンプルで完全にまたは部分的に飽和させることと、（４）摂取可能なデバイスのサンプリングチャンバに保持されている吸収性材料に光を照射して、光増感剤を励起することと、（５）摂取可能なデバイスのサンプリングチャンバに保持された組成物から放出される全発光または発光の変化率を時間の関数として測定することと、（６）ステップ（５）で測定された時間の関数としての全発光または発光の変化率を、流体サンプル中の分析物の量と相関させることと、（７）流体サンプル中の分析物の量を、流体サンプル中の生菌および／または古細菌細胞の数と相関させることと、を含むことができる。いくつかの実施形態では、生菌および／または古細菌細胞の対照数よりも多いステップ（７）で決定された生菌および／または古細菌細胞の数は、（例えば、本明細書に記載の抗生物質による）治療の必要性を示している。いくつかの実施形態では、生菌および／または古細菌細胞の対照数は、１０３、１０４、１０５、１０６、１０７、１０８、１０９、またはそれ以上である。例えば、いくつかの実施形態では、ステップ（７）で決定された、約１０３ＣＦＵ／ｍＬを超える生菌および／または古細菌細胞の数は、治療の必要性を示している。いくつかの実施形態では、ステップ（７）で決定された、約１０４ＣＦＵ／ｍＬを超える生菌および／または古細菌細胞の数は、治療の必要性を示している。いくつかの実施形態では、約１０５ＣＦＵ／ｍＬを超える、ステップ（７）で決定された生菌および／または古細菌細胞の数は、例えば、本明細書に記載されるような抗生物質による治療の必要性を示している。いくつかの実施形態では、ステップ（７）で決定された、約１０６以上のＣＦＵ／ｍＬを超える生菌および／または古細菌細胞の数は、治療の必要性を示している。
いくつかの実施形態では、本開示は、胃腸（ＧＩ）管微生物感染症（例えば、病原性微生物による）に苦しむまたはそのリスクがある対象を治療する必要性を評価または監視する方法であって、（１）分析物を検出するための摂取可能なデバイスを提供することであって、そのデバイスが、組成物を吸収した吸収性材料（例えば、吸収性パッドおよび／または吸収性スポンジ）で作製された部材を保持するように構成されたサンプリングチャンバを含む、提供することと、（２）対象のＧＩ管からインビボでその摂取可能なデバイスのサンプリングチャンバ内に、流体サンプルを移送することと、（３）摂取可能なデバイスのサンプリングチャンバに保持されている吸収性材料を流体サンプルで完全にまたは部分的に飽和させることと、（４）摂取可能なデバイスのサンプリングチャンバに保持されている吸収性材料に光を照射して、光増感剤を励起することと、（５）摂取可能なデバイスのサンプリングチャンバに保持された組成物から放出される全発光または発光の変化率を時間の関数として測定することと、（６）ステップ（５）で測定された時間の関数としての全発光または発光の変化率を、流体サンプル中の分析物の量と相関させることと、（７）流体サンプル中の分析物の量を、流体サンプル中の微生物（例えば、病原性微生物）の数と相関させることと、を含む方法を提供する。いくつかの実施形態では、分析物は、微生物の特定の属、種、または株に特異的である。いくつかの実施形態では、微生物の対照数よりも多いステップ（７）で決定された微生物の数は、（例えば、本明細書に記載の抗生物質による）治療の必要性を示している。いくつかの実施形態では、微生物の対照数は、０、１、１０２、１０３、１０４、１０５、１０６、１０７、１０８、１０９、またはそれ以上である。例えば、いくつかの実施形態では、約０より多いステップ（７）で決定された微生物の数は、治療の必要性を示している。いくつかの実施形態では、約１より多いステップ（７）で決定された微生物の数は、治療の必要性を示している。いくつかの実施形態では、約１０２より多いステップ（７）で決定された微生物の数は、治療の必要性を示している。いくつかの実施形態では、約１０３より多いステップ（７）で決定された微生物の数は、治療の必要性を示している。いくつかの実施形態では、約１０４より多いステップ（７）で決定された微生物の数は、治療の必要性を示している。いくつかの実施形態では、約１０５より多いステップ（７）で決定された微生物の数は、例えば、本明細書に記載されるような抗生物質による治療の必要性を示している。いくつかの実施形態では、約１０６より多いステップ（７）で決定された微生物の数は、治療の必要性を示している。いくつかの実施形態では、微生物の対照数は、０、１、１０２、１０３、１０４、１０５、１０６、１０７、１０８、１０９、またはそれ以上のＣＦＵ／ｍＬである。例えば、いくつかの実施形態では、約０ＣＦＵ／ｍＬより多いステップ（７）で決定された微生物の数は、治療の必要性を示している。いくつかの実施形態では、約１ＣＦＵ／ｍＬより多いステップ（７）で決定された微生物の数は、治療の必要性を示している。いくつかの実施形態では、約１０２ＣＦＵ／ｍＬより多いステップ（７）で決定された微生物の数は、治療の必要性を示している。いくつかの実施形態では、約１０３ＣＦＵ／ｍＬより多いステップ（７）で決定された微生物の数は、治療の必要性を示している。いくつかの実施形態では、約１０４ＣＦＵ／ｍＬより多いステップ（７）で決定された微生物の数は、治療の必要性を示している。いくつかの実施形態では、約１０５ＣＦＵ／ｍＬより多いステップ（７）で決定された微生物の数は、例えば、本明細書に記載されるような抗生物質による治療の必要性を示している。いくつかの実施形態では、約１０６以上のＣＦＵ／ｍＬより多いステップ（７）で決定された微生物の数は、治療の必要性を示している。
いくつかの実施形態では、スポンジの時間の関数としての全発光または発光の変化率は、ステップ（４）において長期間で複数の時点にわたって測定される。例えば、いくつかの実施形態では、サンプルの時間の関数としての全発光または発光の変化率は、０～１８００分、０～１６００分、０～１５００分、０～１４４０分、０～１３２０分、０～１０００分、０～９００分、０～８００分、０～７００分、０～６００分、０～５００分、０～４００分、０～３５０分、０～３３０分、０～３００分、０～２７０分、または０～２２０分の期間にわたって連続的に測定される。いくつかの実施形態では、そのサンプルの時間の関数としての全発光または発光の変化率は、０～３３０分の期間にわたって連続的に測定される。いくつかの実施形態では、この方法は、インビボで実施される。いくつかの実施形態では、方法は、オンボードアッセイ（複数可）の結果をエクスビボ受信機に伝達することを含む。いくつかの実施形態では、摂取可能なデバイスおよび方法は、治療後に（例えば、抗生物質を用いて）対象を監視するためにさらに使用され得る。いくつかの実施形態では、摂取可能なデバイスおよび方法を使用して、治療の有効性を評価することができる。例えば、効果的な治療は、治療後の対象のＧＩ管からのサンプル中の生菌および／または古細菌細胞の数の減少によって示され得る。治療の有効性は、治療後の対象のＧＩ管からのサンプル中の生菌および／または古細菌細胞の数の減少率によって評価され得る。いくつかの実施形態では、摂取可能なデバイスおよび方法は、対象における抗生物質耐性菌株および／または古細菌による感染を検出するために使用され得る。例えば、そのような感染は、対象のＧＩ管からのサンプル中の生菌および／もしくは古細菌の細胞または病原体の数が抗生物質治療または他の治療後に実質的に減少しない場合に示され得る。
いくつかの実施形態では、本開示は、胃腸管内の１つ以上のサンプルからの１つ以上の分析物の存在、不存在、または量を測定する方法を提供する。いくつかの実施形態では、１つ以上の分析物は、例えば、異なる時点または異なる場所で複数回測定される。一実施形態では、単一のデバイスが、１つ以上の分析物または複数の時点もしくは場所を測定し、それにより、生理学的領域の「分子マップ」が作成される。測定は、胃腸管の任意の場所で行うことができる。例えば、一態様では、十二指腸、空腸、回腸、上行結腸、横行結腸、または下行結腸のうちの１つ以上からのサンプルからの分析物を測定して、小腸および大腸の分子マップを作成することができる。一態様では、サンプルは、十二指腸からのものである。一態様では、サンプルは、空腸からのものである。一態様では、サンプルは、回腸からのものである。一態様では、サンプルは、上行結腸からのものである。一態様では、サンプルは、横行結腸からのものである。一態様では、サンプルは、下行結腸からのものである。
別の態様では、胃腸管（例えば、回腸）のより短い距離にわたって一連の測定を行って、より高解像度の分子マップを作成することができる。いくつかの実施形態では、以前の内視鏡画像化は、分子マッピングのために患部を特定することができる。例えば、胃腸科医は、画像化（例えば、カメラを備えた内視鏡）を使用して、患者の回腸および盲腸におけるクローン病の存在を特定することができ、本明細書の本方法およびデバイスの方法および技術を使用して、患者のこの患部における炎症関連分析物を測定することができる。関連する実施形態では、炎症関連分析物または任意の分析物を１日または複数日ごとに測定して、疾患の再燃または治療に対する反応を監視することができる。
特定の実施形態では、本開示は、胃腸（ＧＩ）管の分子マップを発生させる方法を提供する。方法は、（１）分析物を検出するための摂取可能なデバイスを提供することと、（２）対象のＧＩ管からインビボでその摂取可能なデバイスのサンプリングチャンバ内に、流体サンプルを移送することと、（３）摂取可能なデバイスのサンプリングチャンバに保持されている組成物に光を照射して、光増感剤を励起することと、（４）摂取可能なデバイスのサンプリングチャンバに保持された組成物から放出された全発光または発光の変化率を時間の関数として測定することと、（５）ステップ（４）で測定された時間の関数としての全発光または発光の変化率を、流体サンプル中の分析物の量と相関させることと、（６）流体サンプル中の分析物の量を、流体サンプル中の疾患のマーカーと相関させることと、を含むことができる。
疾患の１つ以上のマーカーの存在または量は、例えば、本明細書に記載されるような抗炎症剤による治療の必要性を示している。疾患のマーカーは、本明細書に記載されており、サイトカインおよびケモカインのような炎症マーカーが含まれるが、これらに限定されない。一実施例では、ＴＮＦα、カルプロテクチン、およびＣ反応性タンパク質（ＣＲＰ）を結腸の複数の場所（上行結腸、横行結腸、下行結腸）で測定して、潰瘍性大腸炎を患っている疑いのある対象の「ホットスポット」を特定する。いくつかの実施形態では、同じ摂取可能なデバイス、またはその後に投与される１つのデバイスは、上記の実施形態に記載されるように、疾患の部位に治療薬を送達することもできる。治療薬を送達するための手段は、それぞれ、２０１６年９月９日および２０１７年３月３０日に出願された米国仮出願第６２／３８５，５５３号および第６２／４７８，９５５号に記載されており、これらは、参照によりその全体が明示的に組み込まれる。
いくつかの実施形態では、本明細書に記載の方法は、例えば、本明細書で論じられるようにＯＭＮＩビーズを使用することによって、摂取可能なデバイスを較正するステップをさらに含む。
いくつかの実施形態では、本明細書に記載されるような方法は、様々なサンプル中の分析物（例えば、生菌細胞）を検出または定量化するのに非常に感度が高い。分析物が生菌および／または古細菌細胞である場合、いくつかの実施形態では、本方法の最低の検出または定量化限界は、１０２ＣＦＵ／ｍＬである。いくつかの実施形態では、本方法の最高の検出または定量化限界は、１０７ＣＦＵ／ｍＬ、１０８ＣＦＵ／ｍＬ、１０９ＣＦＵ／ｍＬ、１０１０ＣＦＵ／ｍＬまたはそれ以上である。いくつかの実施形態では、方法は、様々なサンプル中の１０２～１０７ＣＦＵ／ｍＬの細菌および／または古細菌細胞の検出または定量化を可能にする。いくつかの実施形態では、本出願の方法を使用して、そこに含まれる生菌および／または古細菌細胞の量に基づいてサンプルを区別することができる。例えば、方法を使用して、細菌および／または古細菌細胞の１０２、１０３、１０４、１０５、１０６または１０７ＣＦＵ／ｍＬを含むサンプルを区別することができる。アッセイの感度は、生細胞アッセイの感度と同様である。
いくつかの実施形態では、本明細書に記載の組成物、方法、およびデバイスを使用して、（例えば、診断目的のために）サンプル中に存在する微生物（例えば、細菌）のタイプを決定することができる。本明細書に記載の組成物、方法、およびデバイスを使用して検出され得る微生物（例えば、病原性微生物または片利共生微生物）には、細菌、古細菌、原生動物、ウイルス、および真菌が含まれる。
いくつかの態様では、本開示は、サンプル中の分析物の存在を検出するための方法を提供し、ここで、分析物は、目的の微生物（例えば、特定の属、種および／または株の微生物）である。いくつかの実施形態では、目的の微生物は、病原性微生物である。いくつかの実施形態では、目的の微生物は、片利共生微生物である。目的の微生物は、目的の微生物（またはその分子（例えば、タンパク質または核酸））に特異的に結合する、本明細書に記載の分析物結合剤を使用して特異的に検出され得る。当業者は、微生物の２つ以上の属、種、および／または株が、例えば、検出されるであろう微生物の抗原（例えば、表面抗原）に特異的に結合する分析物結合剤（例えば、抗体）を利用することによって、本明細書に記載の方法を使用して検出され得ることを理解するであろう。例示的な抗体は、上述されている。
いくつかの実施形態では、方法は、（ａ）目的の微生物（例えば、抗体）に結合する分析物結合剤を含む第１の組成物を対象に提供することであって、分析物結合剤が、光増感剤を含む、提供することと、（ｂ）サンプル中の分析物結合剤を検出するための摂取可能なデバイスを対象に提供することと、（ｃ）対象のサンプルをインビボでその摂取可能なデバイスのサンプリングチャンバに移行することと、（ｄ）摂取可能なデバイスのサンプリングチャンバに保持されている組成物に光を照射して、分析物結合剤の光増感剤を励起することと、（ｅ）摂取可能なデバイスのサンプリングチャンバに保持された組成物から放出される全発光または発光の変化率を時間の関数として測定し、それによって、サンプル中の目的の微生物を検出することと、を含むことができる。第１の組成物は、摂取可能なデバイスの前、後、または同時に対象に提供され得る。
いくつかの実施形態では、方法は、（ａ）サンプル中の対象の微生物を検出するための摂取可能なデバイスを対象に提供することと、（ｂ）対象のサンプルをインビボでその摂取可能なデバイスのサンプリングチャンバ内に移行することであって、サンプリングチャンバが、目的の微生物（例えば、抗体）に結合する分析物結合剤を含み、分析物結合剤が、光増感剤を含む、移行することと、（ｃ）摂取可能なデバイスのサンプリングチャンバに保持されている組成物に光を照射して、分析物結合剤の光増感剤を励起することと、（ｄ）摂取可能なデバイスのサンプリングチャンバに保持された組成物から放出される全発光または発光の変化率を時間の関数として測定し、それによって、サンプル中の目的の微生物を検出することと、を含むことができる。第１の組成物は、摂取可能なデバイスの前、後、または同時に対象に提供され得る。
いくつかの実施形態では、方法は、サンプル中の目的の微生物を検出するための摂取可能なデバイスを対象に提供することを含み得、ここで、摂取可能なデバイスは、（１）複数のドナー粒子であって、複数のドナー粒子の各々が、光増感剤を含み、かつそれに結合して、目的の微生物に結合する第１の分析物結合剤（例えば、抗体）を有し、ここで、光増感剤が、その励起状態で、一重項酸素を発生させることができる、複数のドナー粒子と、（２）複数のアクセプター粒子であって、複数のアクセプター粒子の各々が、化学発光化合物を含み、かつそれに結合して、目的の微生物に結合する第２の分析物結合剤（例えば、抗原結合剤）を有し、ここで、その化学発光化合物が、一重項酸素と反応して、発光することができる、複数のアクセプター粒子と、を含む組成物を保持するように構成されたサンプリングチャンバを含む。
いくつかの実施形態では、この方法は、サンプル中の目的の微生物を検出するための摂取可能なデバイスを対象に提供することを含み得、ここで、摂取可能なデバイスは、（１）複数のドナー粒子であって、複数のドナー粒子の各々が、光増感剤を含み、かつそれに結合して、目的の微生物に結合する第１の分析物結合剤（例えば、抗体）を有し、ここで、光増感剤が、その励起状態で、一重項酸素を発生させることができる、複数のドナー粒子と、（２）複数のアクセプター粒子であって、複数のアクセプター粒子の各々が、化学発光化合物を含み、かつそれに結合して、目的の微生物に結合する第２の分析物結合剤（例えば、抗原結合剤）を有し、ここで、その化学発光化合物が、一重項酸素と反応して、発光することができる、複数のアクセプター粒子と、を含むその中に吸収した組成物を有する吸収性材料（例えば、吸収性パッドまたは吸収性スポンジ）で作製された部材を保持するように構成されたサンプリングチャンバを含む。いくつかの実施形態では、第１および第２の分析物結合剤は、抗原結合剤（例えば、抗体）である。いくつかの実施形態において、第１および第２の抗原結合剤は、分析物（例えば、タンパク質）の同じエピトープに結合する。いくつかの実施形態では、第１および第２の抗原結合剤は、空間的に重複する分析物（例えば、タンパク質）の別個のエピトープに結合する。いくつかの実施形態では、第１および第２の抗原結合剤は、空間的に重複しない分析物（例えば、タンパク質）の別個のエピトープに結合する。
いくつかの実施形態では、方法は、（例えば、摂取可能なデバイスに存在するフローサイトメトリーシステムを使用することによって）微生物の量を定量化することをさらに含む。いくつかの実施形態では、本明細書に記載の組成物、方法、およびデバイスを使用して、対象のＧＩ管の第１の領域にある目的の微生物を検出および／または定量化する。
いくつかの実施形態では、本明細書に記載の方法は、抗生物質による治療の過程の前、後、またはその最中に、対象のＧＩ管内の目的の微生物を検出および／または定量化するために使用され、それによって、目的の特定の微生物が抗生物質に対して感受性または耐性があるかどうかについての決定が、可能になる。例えば、対象が特定の属、種および／または株の細菌および／または古細菌の集団を減少させるために抗生物質で治療される場合、その方法を使用して、インビボでの抗生物質治療の有効性を評価および／または監視することができる。
実施例Ａ：ＳＩＢＯ細菌に対する抗生物質の活性
Ｉ．要約
様々な抗生物質のインビトロ活性は、様々なＳＩＢＯ生物について決定され得る。個々の抗生物質に特徴的な他の薬力学的パラメータとともに、インビトロ活性は、動物モデルで評価される用量の枠組みを提供する。エルタペネム、メロペネム、セフトリアキソン、およびピペラシリン－タゾバクタムは安全であり、経口投与した場合の全身吸収が低く、ＳＩＢＯ生物に対して活性がある。これらの抗菌剤およびＳＩＢＯ生物に対する既知の活性の要約を、以下の表１に示す。

表２は、メロペネム、多くの異なる細菌性病原体によって引き起こされる様々な異なる感染症の治療についてＦＤＡの承認を得ている広域スペクトル薬剤、およびセフトリアキソンの活性に関する文献のより包括的な要約を示している。リファキシミンは、活動の比較対照となる可能性があり、多くの感染症の適応症に対して承認されていないため、メロペネムほど研究されていない。表２は、生物または生物グループ、分離株の供給源、ＭＩＣ範囲、ＭＩＣ５０（分離株の５０％の成長を阻害するために必要な薬物の濃度）、ＭＩＣ９０（分離株の９０％の成長を阻害するために必要な薬物の濃度）、および感受性の割合別にまとめられている。後者のカテゴリは、「感受性」または「メロペネムまたはコンパレーターリファキシミンで臨床的に治療可能」と見なされる分離株の割合を指す。表２は、メロペネムがリファキシミンと比較してＳＩＢＯの生物に対してより頻繁に研究されていることを示している。




ＭＩＣ９０をガイドとして使用すると、メロペネムは、多くのＳＩＢＯ生物に対して非常に優れた活性を保持する。Ｅｎｔｅｒｏｂａｃｔｅｒｉａｃｅａｅは、いくつか例を挙げると、Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ ｃｏｌｉ、Ｋｌｅｂｓｉｅｌｌａ、Ｐｒｏｔｅｕｓ、Ｅｎｔｅｒｏｂａｃｔｅｒ、Ｓａｌｍｏｎｅｌｌａ、およびＭｏｒｇａｎｅｌｌａで構成されるグラム陰性腸内細菌のより大きなグループである。Ｓａｄｅｒらによる２０，４５７－単離試験（ＭＩＣ９０≦０．１２□ｇ／ｍｌ）およびＫａｒｌｏｗｓｋｉらによる３４，０６２－単離試験（ＭＩＣ９００．１２□ｇ／ｍｌ）は、メロペネムが広範囲のグラム陰性病原菌に対して非常に強力であることを示した。しかしながら、各生物グループにメロペネム耐性分離株が存在することは一般的であり、そうでない場合、感受性の割合は１００になる。Ｅｎｔｅｒｏｂａｃｔｅｒｉａｃｅａｅグループにはカルバペネマーゼ生成菌があり、メロペネムは、まったく活性がないか、または増殖を阻害して記録可能なＭＩＣを生成するために大量の投与が必要になる。要するに、メロペネムは、ＳＩＢＯ生物に対して活性であり、そして表２のデータは、経口投与がＳＩＢＯ生物についてのＭＩＣ９０値以上の薬剤レベルを達成することができることを示唆している。文献から入手できる場合は、比較のために、リファキシミンＭＩＣデータを表２に示している。リファキシミンは、広域スペクトル薬であるが、ＭＩＣ９０値は、多くの場合、メロペネムのためのものよりはるかに高かった。
ＩＩ．ＳＩＢＯの治療のためのメロペネムの前臨床試験
ラットおよびミニブタは、ラットがＩＢＳ／ＳＩＢＯの動物モデルとして使用されており、ミニブタがヒトと同様のＧＩシステムを有しているため、前臨床／有効性の種になる可能性がある。
●ラットおよびミニブタの経口ＰＫ研究は、異なる用量のメロペネムで実施される。血漿および糞便を収集して、高用量であってもこれら２つのサンプル間の曝露を実証および比較する。
●異なるメロペネム製剤は、便の粘稠度の変化を監視することにより、ラットおよびミニブタで評価される。ラットでは、安楽死後に小腸液中の薬物および微生物レベルが定量化される。
●メロペネムのインビトロ活性は、ＳＩＢＯ生物に対して測定される。
○ＭＩＣ研究
○タイムキル研究
○抵抗力発達研究
ＩＩＩ．抗菌製剤の有効性
ＳＩＢＯのＰｉｍｅｎｔｅｌ（２００８）Ｃａｍｐｙｌｏｂａｃｔｅｒ ｊｅｊｕｎｉラットモデルを使用して、抗菌製剤の選択を評価し、優先順位を付ける。Ｐｉｍｅｎｔｅｌ ｅｔ ａｌ．２００８。新しいラットモデルは、過敏性腸症候群の２つの現代的な理論を結び付けている。Ｄｉｇ Ｄｉｓ Ｓｃｉ．５３：９８２－９８９。簡単に言えば、ラットはＣ．ｊｅｊｕｎｉに感染し、３か月後、便の粘稠度の変化および体重の減少に基づいて、どの動物がＳＩＢＯの証拠を有しているかが決定される。その動物は、対照グループを含む異なるグループに分けられ、動物の体重および便の粘稠度が正常化するかどうかを監視するために、異なる抗菌製剤が投与される。これに続いて、Ｐｉｍｅｎｔｅｌ（２００８）に記載されているように、ＰＣＲによる空腸内容物の細菌定量化が行われる。さらに、インビボで発達したメロペネムに対する耐性が、もしあれば監視される。
ＩＶ．臨床研究（製剤評価後に実施される）経口ＰＫ研究は、摂食および絶食したヒトの両方で実施される。抗菌薬の用量は、標準用量（エルタペネム、メロペネム、セフトリアキソン、およびピペラシリン－タゾバクタムについては、例えば、表１を参照）の約４分の１～約２倍の範囲になる。
経口投与は、尿および糞便中の回収および分析のために、１４Ｃ標識メロペネムまたは１４Ｃ標識セフトリアキソンを用いて行われる。
実施例Ｂ：ＳＩＢＯの治療における抗菌薬の臨床研究
Ｉ．研究設計の概要
参加する対象は、抗菌薬（「治験薬」とも呼ばれる）またはプラセボのいずれかを受け取るために、１：１の比率でランダム化される。対象は、２～４週間の治療段階で治験薬を受け取り、その後、１０～１２週間の治療後段階が続く。治験薬の投与計画および治療期間は、薬物動態およびシンチグラフィーの研究データ、公表された文献、ＳＩＢＯのソートリーダーとの協議、ならびに実施例Ａに記載されているようなインビトロおよびインビボ研究の結果からの考慮に基づいて選択される。フォローアップ期間は、ＳＩＢＯで治験薬を評価するためのＦＤＡの推奨に基づいて延長または短縮され得る。
ＩＩ．対象集団
含めるために選択された患者または対象は、ＳＩＢＯを示唆する症状を示している。ＦＤＡがＳＩＢＯに対して設定している現在の診断基準は、小腸流体サンプルで≧１０５ＣＦＵ／ｍＬ以上であり、しかしながら、このカットオフ値は、変更される可能性がある。例えば、それは、小腸流体サンプル中で≧１０４または≧１０３ＣＦＵ／ｍＬに低下され得る。小腸の細菌レベルを確認するために、特別なゾンデを使用して、または小腸内視鏡検査を介して、対象から空腸流体をサンプリングし、直接的に培養することができる。あるいは、摂取可能なデバイスを使用して、空腸流体サンプルの希釈液中の細菌増殖の存在を検出することができる。≧１０５ＣＦＵ／ｍＬは、（例えば、表２に列挙された細菌種、または本明細書の他の箇所を参照）ＳＩＢＯと関連付けられている細菌種のいずれかを含むことができる。治験薬によっては、対象集団は、空腸流体で検出された細菌種によってさらに制限され得る。例えば、治験薬がメロペネムである場合、インビトロおよびインビボの予備研究でメロペネムに反応することが知られている細菌種の異常増殖を有する対象のみが、試験に含まれる。
あるいは、水素および／またはメタンの呼気試験に基づいて、対象を選択することができる。呼気水素試験を実施するために、対象は、一晩絶食する必要がある。絶食の終わり（時間ゼロ）に、対象は、１５ｍＬのクロヌラックフォーミュラを飲み込み、１０ｇのラクツロースを供給する。５～２０分毎後に、２～４時間、５０ｃｍ３の呼気終末呼気サンプルが、気密サンプリングバッグで取られる。各呼気サンプルは、製造元の指示に従って標準化されたガスクロマトグラフで水素含有量を分析される。水素のピークは、比較のために抗菌治療レジメンの前および後にプロットされる。
ＩＩＩ．研究の目的およびエンドポイント
提案された研究の有効性エンドポイントは、ＳＩＢＯ症状（例えば、ＳＩＢＯを示唆する症状）に関する毎週の問題に対する対象の反応、ならびに膨満、下痢、鼓腸、便の頻度の増減、腹痛、便秘、体重減少、発熱、腹部圧痛、吐き気、胃のうっ血、および脂肪便などのＳＩＢＯ症状に対する症状固有の毎日の有効性測定に対する反応に基づいている。有効性の評価は、対象の観察の１２～１６週間全体にわたって収集される。
主要エンドポイントは、ＳＩＢＯ症状の適切な緩和を達成した対象（例えば、ＳＩＢＯを示唆する症状の減少がある）の割合に基づいている。ＳＩＢＯ症状の適切な軽減は、次の毎週のＳＧＡ（対象のグローバル評価）に対する「はい」の応答として定義され得る：「ＳＩＢＯ症状に関して、投薬の研究を開始する前に感じた方法と比較して、過去７日間、ＳＩＢＯの症状は十分に緩和されたか？［はい／いいえ］」。副次的エンドポイントは、腹部膨満、下痢、鼓腸、便頻度、腹痛、便秘、体重減少、発熱、腹部圧痛、悪心、胃うっ血、および脂肪便などのＳＩＢＯの他の症状に向けられ得る。これらのエンドポイントについては、ＦＤＡと合意に達する可能性がある。
対象の反応に加えて、細菌増殖の存在は、研究中に１～２回（例えば、研究薬物投与の２～４週間の終わりに、および／または研究の終了時（１２～１６週））試験され得る。
実施例Ｃ：ＳＩＢＯ生物に対する抗菌剤のインビトロ活性の評価
この研究では、リファキシミンと比較したメロペネムおよびセフトリアキソンのインビトロ活性が、ＳＩＢＯに関与している一連の好気性および嫌気性細菌に対して決定された。最小発育阻止濃度（ＭＩＣ）値は、臨床検査標準協会のガイドライン（ＣＬＳＩ、（１）“Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ Ｄｉｌｕｔｉｏｎ Ａｎｔｉｍｉｃｒｏｂｉａｌ Ｓｕｓｃｅｐｔｉｂｉｌｉｔｙ Ｔｅｓｔｓ ｆｏｒ Ｂａｃｔｅｒｉａ Ｔｈａｔ Ｇｒｏｗ Ａｅｒｏｂｉｃａｌｌｙ；Ａｐｐｒｏｖｅｄ Ｓｔａｎｄａｒｄ；１１ｔｈ ｅｄ．”ＣＬＳＩ ｓｔａｎｄａｒｄ Ｍ０７－Ａ１１，２０１８、（２）“Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｓｔａｎｄａｒｄｓ ｆｏｒ Ａｎｔｉｍｉｃｒｏｂｉａｌ Ｓｕｓｃｅｐｔｉｂｉｌｉｔｙ Ｔｅｓｔｉｎｇ；Ｔｗｅｎｔｙ－Ｅｉｇｈｔｈ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎａｌ Ｓｕｐｐｌｅｍｅｎｔ，”ＣＬＳＩ ｄｏｃｕｍｅｎｔ Ｍ１００－Ｓ２８，２０１８、および（３）“Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ Ａｎｔｉｍｉｃｒｏｂｉａｌ Ｓｕｓｃｅｐｔｉｂｉｌｉｔｙ Ｔｅｓｔｉｎｇ ｏｆ Ａｎａｅｒｏｂｉｃ Ｂａｃｔｅｒｉａ；Ａｐｐｒｏｖｅｄ Ｓｔａｎｄａｒｄ－Ｅｉｇｈｔｈ Ｅｄｉｔｉｏｎ，”ＣＬＳＩ ｄｏｃｕｍｅｎｔ Ｍ１１－Ａ８，２０１２）に従って、ブロス微量希釈または寒天希釈によって決定された。
材料および方法
試験化合物
試験剤は、Ｍｉｃｒｏｍｙｘ（Ｋａｌａｍａｚｏｏ、ＭＩ）から提供され、使用前に製造元の指示に従って保管された。ストック溶液は、ＣＬＳＩ（１）が推奨する溶媒中の各試験剤から、アッセイで試験するのに望ましい最高濃度の１００倍で作製した。すべてのストック溶液は、自動滅菌に使用する前に少なくとも１時間放置した。サプライヤー、カタログ番号、ロット番号、溶剤、希釈剤は、次のとおりである。
試験分離株
試験生物は、Ｍｉｃｒｏｍｙｘリポジトリからの臨床分離株またはアメリカンタイプカルチャーコレクション（ＡＴＣＣ、バージニア州マナッサス）から取得した基準株で構成されていた。それらは最初にＭｉｃｒｏｍｙｘで受け取られ、隔離のためにストリークされた。コロニーを滅菌綿棒で採取し、凍結防止剤を含む適切なブロスに懸濁した。懸濁液を極低温バイアルに分注し、－８０℃に維持した。試験の前に、分離株を、冷凍バイアルから適切な寒天上にストリークした。好気性菌には、ｓｈｅｅｐ ｂｌｏｏｄが５％含まれるトリプチケースソイ寒天培地（ＴＳＡ）を使用した、嫌気性菌は、５％のｓｈｅｅｐ ｂｌｏｏｄ、ヘミン、ビタミンＫ１を含むブルセラ寒天培地で培養した。ストリークされた分離株は、成長に最適な条件下でインキュベートされた。Ｓｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓ ｓｐｐ．は、ａｎａｅｒｏｂｅｓが嫌気的にインキュベートしたのに対し、３％ＣＯ２でインキュベートされた。品質管理分離株は、ＣＬＳＩガイドライン（１）～（３）に従って試験中に含まれていた。
ブロス微量希釈により好気的に試験した：
●Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ ｃｏｌｉ、ｎ＝５０
●Ｋｌｅｂｓｉｅｌｌａ ｓｐｐ．、ｎ＝５０
●Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ ａｅｒｕｇｉｎｏｓａ、ｎ＝５０
●Ｓｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓ ｓｐｐ．、ｎ＝５０
●Ｓｔａｐｈｙｌｏｃｏｃｃｕｓ ａｕｒｅｕｓ、ｎ＝５０
●Ｅｎｔｅｒｏｃｏｃｃｕｓ ｆａｅｃａｌｉｓ、ｎ＝５０
●Ｅｎｔｅｒｏｂａｃｔｅｒ ａｅｒｏｇｅｎｅｓ、ｎ＝５０
●Ｐｒｏｔｅｕｓ ｍｉｒａｂｉｌｉｓ、ｎ＝５０
寒天希釈により嫌気的に試験した：
●Ｐｒｅｖｏｔｅｌｌａ ｓｐｐ．、ｎ＝３０
●Ｖｅｉｌｌｏｎｅｌｌａ ｓｐｐ．、ｎ＝３０
●Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ ｓｐｏｒｏｇｅｎｅｓ、ｎ＝１０
●Ｂａｃｔｅｒｏｉｄｅｓ ｆｒａｇｉｌｉｓ、ｎ＝３０
●Ｂａｃｔｅｒｏｉｄｅｓ ｓｐｐ．、ｎ＝３０（Ｂ．ｖｕｌｇａｔｕｓを含む）
試験培地
好気性細菌のブロス微量希釈試験は、陽イオン調整ミューラーヒントンブロス（ＭＨＢＩＩ）で実施された。連鎖球菌を試験するために、溶解したウマの血液（ＬＨＢ）を、最終濃度３％でＭＨＢＩＩブロスに添加した。ＬＨＢを使用した場合は、それを濾過後に追加した。
培地、サプリメント、構成要素の詳細は、以下の表にまとめられている。
感受性試験
ブロス微量希釈ＭＩＣアッセイ
９６ウェルマイクロプレートでのブロス微量希釈感受性試験は、ＣＬＳＩ法（１）および（２）に従って実施された。Ｍｕｌｔｉｄｒｏｐ３８４（Ｌａｂｓｙｓｔｅｍｓ、Ｈｅｌｓｉｎｋｉ、Ｆｉｎｌａｎｄ）、Ｂｉｏｍｅｋ２０００、およびＢｉｏｍｅｋ ＦＸ（Ｂｅｃｋｍａｎ Ｃｏｕｌｔｅｒ、Ｆｕｌｌｅｒｔｏｎ、ＣＡ）を含む自動液体ハンドラーを使用して、段階希釈と液体移送を実施した。標準的な９６ウェル微量希釈プレート（Ｃｏｓｔａｒ３７９５）のカラム２から１２のすべてのウェルに、１５０μＬの適切な希釈液を充填した。次に、３００μＬの試験剤を、試験する最高最終濃度の１００倍でプレートのカラム１のウェルに加えた。Ｂｉｏｍｅｋ２０００を使用して、１１列目までの行全体で連続２倍希釈を行った。カラム１２のウェルには薬物が含まれておらず、成長制御ウェルとして機能した。このプレートは、ＭＩＣアッセイプレートまたは「ドータープレート」を作製するための「マザープレート」として機能した。
マルチドロップ３８４を使用して、ドータープレートに適切な培地のウェルあたり１９０μＬをロードした。ドータープレートは、２μＬの薬液をマザープレートの各ウェルからドータープレートの対応する各ウェルに単一のステップで移すＢｉｏｍｅｋＦＸを使用して作成された。各試験生物の標準化された接種材料は、ＣＬＳＩ法（１）に従って、０．５マクファーランド標準に等しくなるように調製され、続いて、好気性菌では１：２０、かつ嫌気性菌では１：１０に希釈した。次に、Ｂｉｏｍｅｋ２０００を使用して低薬物濃度から高薬物濃度まで１０μＬの希釈接種材料をプレートにインキュベートし、ウェルあたり約５ｘ１０５ＣＦＵ／ｍＬの最終濃度にした。試験培地における薬物の溶解度を評価する目的で、接種されていないプレートを各培地について並行してインキュベートした。
接種したプレートを３または４の高さに積み重ね、上部プレートを滅菌蓋で覆い、ＣＯ２プランシェ（連鎖球菌）の入った箱またはビニール袋（他のすべての分離株）に入れた。プレートを３５℃で、好気性菌の場合は周囲空気中で１６～２４時間、またはＢａｃｔｒｏｎ ＩＩ嫌気性チャンバ（Ｓｈｅｌｄｏｎ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ Ｃｏ．；Ｃｏｒｎｅｌｉｕｓ，ＯＲ）の嫌気性環境で４２～４８時間インキュベートした。インキュベーション後、マイクロプレートをインキュベーターから取り出し、プレートビューアーを使用して下から見た。ＭＩＣ値は、ＣＬＳＩ法（１）および（２）に従って、生物の目に見える成長を阻害する薬物の最小濃度として読み取られ、記録された。
寒天希釈ＭＩＣアッセイ
嫌気性生物のＭＩＣ値は、ＣＬＳＩ（３）が推奨する寒天希釈法を使用して決定された。試験剤は、滅菌チューブ内に５％のＬａｋｅｄ Ｓｈｅｅｐ Ｂｌｏｏｄを含む１９．５ｍＬの寒天に対する０．５ｍＬの４０Ｘ試験剤の比率で溶融添加ブルセラ寒天（５０～５５℃）と混合され、穏やかに混合し、次に滅菌ペトリ皿に手動で注いだ。プレートを室温で約１時間固化させた。薬物を含まないプレートを成長対照としてインキュベートした。０．５マクファーランド標準懸濁液を滅菌生理食塩水で調製し、ステンレス鋼レプリケーターブロックのウェルに移送し、適切な薬物濃度を含む寒天プレートにスタンプした。インキュベーション後、プレートを、ＢａｃｔｒｏｎＩＩ嫌気性チャンバ（Ｓｈｅｌｄｏｎ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ Ｃｏ．；Ｃｏｒｎｅｌｉｕｓ，ＯＲ）の嫌気性環境内で３５℃で、４２～４８時間インキュベートした。ＭＩＣは、ＣＬＳＩガイドライン（１）に従って読み取られた。
結果
メロペネム、セフトリアキソン、リファキシミン、およびＳＩＢＯに関与する生物に対するコンパレーターのインビトロ活性を以下の表３～３４に示す。ここで、ＭＥＭ＝メロペネムであり、ＣＴＲ＝セフトリアキソンであり、ＲＦＸ＝リファキシミンであり、ＭＸＦ＝モキシフロキサシンであり、およびＰＴＺ＝ピペラシリン／タゾバクタムである。これらのデータは、図９１～図１０６にグラフで示されている。
グラム陰性好気性菌
表３に示すように、本研究での５０のＥｎｔｅｒｏｂａｃｔｅｒ ａｅｒｏｇｅｎｅｓに対して、メロペネムは、０．０１５～２μｇ／ｍｌのＭＩＣ範囲で、０．０３μｇ／ｍｌのＭＩＣ５０および０．０６μｇ／ｍＬのＭＩＣ９０を有していた。このパネルの分離株の９８％は、メロペネムに感受性があり、２％は、中程度の耐性を示した。セフトリアキソンのＭＩＣ５０／９０は、０．１２／３２μｇ／ｍｌであり、その範囲は、生物のこのセットに対して０．０３～６４μｇ／ｍｌであり、ここで、リファキシミンについて、ＭＩＣ５０は１６μｇ／ｍＬであり、ＭＩＣ９０は６４μｇ／ｍＬであり、ＭＩＣ範囲は、８～＞６４μｇ／ｍＬであった。このパネルでは、分離株の２６％が、セフトリアキソン耐性であった。モキシフロキサシンおよびピペラシリン－タゾバクタムがまた、このパネルに対して試験され、メロペネムが、評価された最も活性の高い薬剤であった。図９１は、これらのデータをグラフで表示しており、表４は、各ＭＩＣでの分離株の数および累積パーセンテージを示している。

表５は、拡張スペクトルベータラクタマーゼ（ＥＳＢＬ）および単一のニューデリーメタロベータラクタマーゼ（ＮＤＭ－１）分離株を発現するものを含む、５０のＥｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ ｃｏｌｉ分離株に対して試験薬を評価した結果を示している。メロペネムは、０．０１５μｇ／ｍｌのＭＩＣ５０、０．０３μｇ／ｍＬのＭＩＣ９０、および≦０．００８～＞８μｇ／ｍｌのＭＩＣ範囲を示した。このパネルの分離株の９８％は、メロペネムに感受性であり、２％は耐性であった。セフトリアキソンについて、ＭＩＣ５０は、０．０６μｇ／ｍｌであり、ＭＩＣ９０は、＞１２８μｇ／ｍｌであり、その範囲は、０．００８～＞１２８μｇ／ｍＬであった。これらの分離株の３６％は、セフトリアキソンに耐性があった。これらの分離株に対するリファキシミンＭＩＣ５０は、８μｇ／ｍｌであり、ＭＩＣ９０は、１～３２μｇ／ｍｌのＭＩＣ範囲で１６μｇ／ｍＬであった。モキシフロキサシンおよびピペラシリン－タゾバクタムがまた、ここで評価され、メロペネムが、試験された最も活性の高い薬剤であった。図９２は、これらのデータをグラフで表示しており、表６は、各ＭＩＣ値での分離株の数および累積パーセンテージを示している。

この研究では、５０のＫｌｅｂｓｉｅｌｌａ ｓｐｐ．の分離株があり、２０は、Ｋ．ｏｘｙｔｏｃａであり、残りの３０は、Ｋ．ｐｎｅｕｍｏｎｉａｅであった。５０のＫｌｅｂｓｉｅｌｌａ ｓｐｐ．に対して、メロペネムは、０．０１５／＞８μｇ／ｍＬのＭＩＣ５０／９０、および≦０．００８～＞８μｇ／ｍＬのＭＩＣ範囲を有していた（表７）。これらの分離株の１６％は、メロペネム耐性であり、これはおそらく、Ｋｌｅｂｓｉｅｌｌａ Ｐｎｅｕｍｏｎｉａｅ Ｃａｒｂａｐｅｎｅｍａｓｅ（ＫＰＣ）を発現する分離株の存在によるものであった。セフトリアキソンの場合、ＭＩＣ範囲は、０．０１５～＞１２８μｇ／ｍＬであり、ＭＩＣ５０／９０は、０．１２／＞１２８μｇ／ｍＬであり、このパネルの分離株の２８％は、セフトリアキソン耐性であり、６％は、この薬物に対して中程度の耐性を示した。これらの分離株に対するリファキシミンのＭＩＣ５０は、３２μｇ／ｍＬであり、そのＭＩＣ９０は、＞６４μｇ／ｍＬであり、リファキシミン範囲は、８～＞６４μｇ／ｍＬであった。モモキシフロキサシンおよびピペラシリン－タゾバクタムがまた、これらのＫｌｅｂｓｉｅｌｌａ ｓｐｐ．分離株に対して評価され、メロペネムが、評価された最も活性の高い薬剤であった。表８は、各ＭＩＣでの分離株の数および累積パーセンテージを示しており、図９３は、これらのデータをグラフで表示している。

Ｐｒｏｔｅｕｓ ｍｉｒａｂｉｌｉｓの５０の分離株に対して評価するときに、メロペネムは、０．０６μｇ／ｍｌのＭＩＣ５０、０．１２μｇ／ｍＬのＭＩＣ９０、および≦０．００８～２μｇ／ｍｌのＭＩＣ範囲を有していた（表９）。これらの分離株の２％は、メロペネムに対して中程度の耐性を有していた。これらの分離株に対するセフトリアキソンのＭＩＣ５０／９０は、０．００４／０．０６μｇ／ｍＬであり、その範囲は、≦０．００２～＞１２８μｇ／ｍＬであった。これらのＰ．ｍｉｒａｂｉｌｉｓ分離株の６％は、セフトリアキソン耐性であった。リファキシミンについて、ＭＩＣ５０は、４μｇ／ｍｌであり、ＭＩＣ９０は、８μｇ／ｍｌであり、そのＭＩＣ範囲は、４～＞６４μｇ／ｍＬであった。この研究では、モキシフロキサシンおよびピペラシリン－タゾバクタムがコンパレーターであり、セフトリアキソンが、試験された最も活性の高い薬剤であった。図９４は、これらのデータをグラフで表示しており、表１０は、各ＭＩＣでの分離株の数および累積パーセンテージを示している。

表１１に示すように、本研究での５０のＰｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ ａｅｒｕｇｉｎｏｓａに対して、メロペネムは、０．０３～＞８μｇ／ｍｌのＭＩＣ範囲で、０．５μｇ／ｍｌのＭＩＣ５０および８μｇ／ｍＬのＭＩＣ９０を有していた。このパネルの分離株の１８％は、メロペネムに耐性があり、１０％は、中程度の耐性を示した。セフトリアキソンのＭＩＣ５０／９０は、６４／＞１２８μｇ／ｍｌであり、その範囲は、生物のこのセットに対して４～＞１２８μｇ／ｍｌのであり、ここで、リファキシミンについて、ＭＩＣ５０は８μｇ／ｍＬであり、ＭＩＣ９０は１６μｇ／ｍＬであり、ＭＩＣ範囲は、４～＞６４μｇ／ｍＬであった。この研究では、モキシフロキサシンおよびピペラシリン－タゾバクタムがコンパレーターであり、メロペネムが、評価された最も活性の高い薬剤であった。図９５は、これらのデータをグラフで表示しており、表１２は、各ＭＩＣでの分離株の数および累積パーセンテージを示している。

グラム陽性好気性菌
表１３は、２８のメチシリン耐性（ＭＲＳＡ）菌株を含む５０のＳｔａｐｈｙｌｏｃｏｃｃｕｓ ａｕｒｅｕｓ分離株に対して試験薬を評価した結果を示している。メロペネムは、１μｇ／ｍｌのＭＩＣ５０、８μｇ／ｍＬのＭＩＣ９０、および０．０６～＞１６μｇ／ｍｌのＭＩＣ範囲を示した。セフトリアキソンについて、ＭＩＣ５０は、３２μｇ／ｍｌであり、ＭＩＣ９０は、＞６４μｇ／ｍｌであり、その範囲は、２～＞６４μｇ／ｍＬであった。２８のＭＲＳＡ分離株の存在は、メロペネム、セフトリアキソン、ピペラシリン－タゾバクタム、およびオキサシリンに対する感受性の低下に寄与した。これらの分離株に対するリファキシミンＭＩＣ５０は、０．０１５μｇ／ｍｌであり、ＭＩＣ９０は、０．００８～３２μｇ／ｍｌのＭＩＣ範囲で０．０６μｇ／ｍＬであった。この研究では、モキシフロキサシン、ピペラシリン－タゾバクタム、バンコマイシン、およびオキサシリンがコンパレーターであり、リファキシミンが、試験された最も活性の高い薬剤であった。図９６は、これらのデータをグラフで表示しており、表１４は、各ＭＩＣ値での分離株の数および累積パーセンテージを示している。

この研究における５０のＥｎｔｅｒｏｃｏｃｃｕｓ ｆａｅｃａｌｉｓ臨床分離株に対して、メロペネムは、４／８μｇ／ｍＬのＭＩＣ５０／９０、および０．５～＞１６μｇ／ｍＬのＭＩＣ範囲を有していた（表１５）。セフトリアキソンについて、ＭＩＣ範囲は、１～＞６４μｇ／ｍＬであり、ＭＩＣ５０／９０は、＞６４／＞６４μｇ／ｍＬであった。これらの分離株に対するリファキシミンのＭＩＣ５０は、２μｇ／ｍＬであり、そのＭＩＣ９０は、４μｇ／ｍＬであり、リファキシミン範囲は、０．１２～＞６４μｇ／ｍＬであった。全体として、リファキシミンは、メロペネムよりもわずかに活性が高かった。この研究では、モキシフロキサシン、ピペラシリン－タゾバクタム、バンコマイシン、およびオキサシリンがコンパレーターであり、分離株の２６％が、バンコマイシン耐性であった。表１６は、各ＭＩＣでの分離株の数および累積パーセンテージを示しており、図９７には、これらのデータのグラフ表示が含まれている。

この研究では、１９のＳ．ｐｙｏｇｅｎｅｓ、２０のＳ．ａｇａｌａｃｔｉａｅ、および１５のＶｉｒｉｄａｎｓ ｇｒｏｕｐ Ｓｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓを含む５４のＳｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓ ｓｐｐ．を試験した。５４のＳｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓ ｓｐｐ．に対して評価するときに、メロペネムは、０．０１５μｇ／ｍｌのＭＩＣ５０、０．０３μｇ／ｍＬのＭＩＣ９０、および≦０．００２～０．５μｇ／ｍｌのＭＩＣ範囲を有していた（表１７）。これらの分離株はすべて、メロペネムに感受性であった。これらの分離株に対するセフトリアキソンのＭＩＣ５０／９０は、０．０３／０．１２μｇ／ｍＬであり、その範囲は、０．００８～１μｇ／ｍＬであり、分離株の１００％が感受性であった。リファキシミンについて、ＭＩＣ５０は、０．１２μｇ／ｍｌであり、ＭＩＣ９０は、０．２５μｇ／ｍｌであり、そのＭＩＣ範囲は、０．０１５～０．３μｇ／ｍＬであった。この研究では、モキシフロキサシン、ピペラシリン－タゾバクタム、バンコマイシン、およびオキサシリンがコンパレーターであり、メロペネムが、評価された最も活性の高い薬剤であった。図９８は、これらのデータをグラフで表示しており、表１８は、各ＭＩＣでの分離株の数および累積パーセンテージを示している。

試験した１９のＳ．ｐｙｏｇｅｎｅｓに対して、メロペネムＭＩＣ５０／９０は、０．００４／０．００８μｇ／ｍＬであり、セフトリアキソンの場合は、０．０１５／０．０３μｇ／ｍＬであり、リファキシミンの場合は、０．０６／０．２５μｇ／ｍＬであった（表１９および表２０および図９９）。

試験した２０のＳ．ａｇａｌａｃｔｉａｅに対して、メロペネムＭＩＣ５０／９０は、０．０３／０．０３μｇ／ｍＬであり、セフトリアキソンの場合は、０．０６／０．０６μｇ／ｍＬであり、リファキシミンの場合は、０．１２／０．１２μｇ／ｍＬであった（表２１および表２２および図１００）。

試験した１５のＶｉｒｉｄａｎｓ ｇｒｏｕｐ Ｓｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓに対して、メロペネムＭＩＣ５０／９０は、０．０１５／０．５μｇ／ｍＬであり、セフトリアキソンの場合は、０．０６／０．５μｇ／ｍＬであり、リファキシミンの場合は、０．０６／０．１２μｇ／ｍＬであった（表２３および表２４および図１０１）。

嫌気性菌
この研究では、１０のＣｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ ｓｐｐ．のパネルは、Ｃ．ｓｐｏｒｏｇｅｎｅｓの４つの分離株、Ｃ．ｒａｍｏｓｕｍの２つの分離株、およびＣ．ｉｎｎｏｃｕｕｍの４つの分離株を含んでいた。表２５に示すように、本研究での１０のすべてのＣｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ ｓｐｐ．に対して、メロペネムは、１μｇ／ｍｌのＭＩＣ５０および２μｇ／ｍＬのＭＩＣ９０、ならびに０．０６～２μｇ／ｍｌのＭＩＣ範囲を有していた。このパネルの分離株の１００％は、メロペネムに感受性であった。セフトリアキソンのＭＩＣ５０／９０は、８／１６μｇ／ｍｌであり、その範囲は、生物のこのセットに対して０．５～１６μｇ／ｍｌであり、ここで、リファキシミンについて、ＭＩＣ５０は＞６４μｇ／ｍＬであり、ＭＩＣ９０は＞６４μｇ／ｍＬであり、ＭＩＣ範囲は、２～＞６４μｇ／ｍＬであった。このパネルでは、すべての分離株が、セフトリアキソンに感受性であった。この研究のコンパレーターは、メトロニダゾールであり、メロペネムおよびメトロニダゾールは、同様の活性を有していた。図１０２は、これらのデータをグラフで表示しており、表２６は、各ＭＩＣでの分離株の数および累積パーセンテージを示している。

３０のＰｒｅｖｏｔｅｌｌａ ｓｐｐ．のパネルの中で、５つのＰ．ｍｅｌａｎｏｇｅｎｉｃａ、７つのＰ．ｂｉｖｉａ、１１つのＰ．ｂｕｃｃａｅ、ならびにＰ．ｎａｎｃｅｉｅｎｓｉｓ、Ｐ．ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａ、Ｐ．ｄｅｎｔｉｃｏｌａ、Ｐ．ｎｉｇｒｅｓｃｅｎｓ、Ｐ．ｃｏｒｐｏｒｉｓ、Ｐ．ｂｅｒｇｅｎｓｉｓ、およびＰ．ｄｉｓｉｅｎｓの各々１つの分離株を試験した。表２７は、３０のＰｒｅｖｏｔｅｌｌａ ｓｐｐ．分離株に対して薬剤を評価した結果を示している。メロペネムは、０．０６μｇ／ｍｌのＭＩＣ５０、０．１２μｇ／ｍＬのＭＩＣ９０、および≦０．００８～０．３μｇ／ｍｌのＭＩＣ範囲を示した。すべてが、メロペネムに感受性であった。セフトリアキソンの場合、ＭＩＣ５０は、３２μｇ／ｍＬであり、ＭＩＣ９０は、６４μｇ／ｍＬであり、その範囲は、０．１２～１２８μｇ／ｍＬであり、分離株の３３％は、セフトリアキソン耐性であり、２０％は、この薬物に対して中程度の耐性を示した。これらの分離株に対するリファキシミンＭＩＣ５０は、０．１２μｇ／ｍｌであり、ＭＩＣ９０は、０．０３～３２μｇ／ｍｌのＭＩＣ範囲で１μｇ／ｍＬであった。この研究のコンパレーターは、メトロニダゾールであり、メロペネムが、試験された最も活性の高い薬剤であった。図１０３は、これらのデータを表示しており、表２８は、各ＭＩＣ値での分離株の数および累積パーセンテージを示している。

この研究では、３０のＶｅｉｌｌｏｎｅｌｌａ ｓｐｐ．（１９つのＶ．ｐａｒｖｕｌａ、９つのＶｅｉｌｌｏｎｅｌｌａ ｓｐｐ．、１つのＶｅｉｌｌｏｎｅｌｌａ ｄｉｓｐｒ、および１つのＶ．ａｔｙｐｉｃａ）を試験した。３０のＶｅｉｌｌｏｎｅｌｌａ ｓｐｐ．に対して評価するときに、メロペネムは、１μｇ／ｍｌのＭＩＣ５０、８μｇ／ｍＬのＭＩＣ９０、および０．１２～８μｇ／ｍｌのＭＩＣ範囲を有していた（表２９）。これらの分離株の２３％は、メロペネムに対して中程度の耐性を有していた。これらの分離株に対するセフトリアキソンのＭＩＣ５０／９０は、１６／３２μｇ／ｍＬであり、その範囲は、０．５～１２８μｇ／ｍＬであり、分離株の３％が感受性であり、分離株の１０％がセフトリアキソンに中程度の耐性を示した。リファキシミンについて、ＭＩＣ５０は、４μｇ／ｍｌであり、ＭＩＣ９０は、８μｇ／ｍｌであり、そのＭＩＣ範囲は、０．１２～１６μｇ／ｍＬであった。この研究のコンパレーターは、メトロニダゾールであり、メロペネムが、評価された最も活性の高い薬剤であった。図１０４は、これらのデータをグラフで表示しており、表３０は、各ＭＩＣでの分離株の数および累積パーセンテージを示している。

この研究における３０のＢａｃｔｅｒｏｉｄｅｓ ｆｒａｇｉｌｉｓ臨床分離株に対して、メロペネムは、０．２５／＞８μｇ／ｍＬのＭＩＣ５０／９０、および０．１２～＞８μｇ／ｍＬのＭＩＣ範囲を有していた（表３１）。分離株の２０％は、メロペネムに対して中程度の耐性を有していた。セフトリアキソンについて、ＭＩＣ範囲は、８～１２８μｇ／ｍＬであり、ＭＩＣ５０／９０は、３２／＞１２８μｇ／ｍＬであった。これらの分離株の３３％は、セフトリアキソン耐性であり、２７％は、この薬剤に対して中程度の耐性を示した。これらの分離株に対するリファキシミンのＭＩＣ５０およびＭＩＣ９０は、０．２５μｇ／ｍＬであり、そのＭＩＣ範囲は、０．１２～＞３２μｇ／ｍＬであった。この研究のコンパレーターは、メトロニダゾールであり、メロペネムおよびリファキシミンは、これらの分離株に対して同様の活性を有していた。表３２は、各ＭＩＣでの分離株の数および累積パーセンテージを示しており、図１０５には、これらのデータのグラフ表示が含まれている。

この研究における２９のＢａｃｔｅｒｏｉｄｅｓ ｎｏｎ－ｆｒａｇｉｌｉｓ分離株のパネルには、Ｂ．ｃａｃｃａｅの３つの分離株、７つのＢ．ｔｈｅｔａｉｏｔａｏｍｉｃｒｏｎ、４つのＢ．ｏｖａｔｕｓ、５つのＢ．ｖｕｌｇａｔｕｓ、２つのＢ．ｕｎｉｆｏｒｍｉｓ、２つのＢ．ｓｔｅｒｃｏｒｉｓ、３つのＢ．ｘｙｌａｎｉｓｏｌｖｅｎｓ、ならびに各１つのＢ ｓａｌｙｅｒｓｉａｅ、Ｂ．ｉｎｔｅｓｔｉｎａｌｉｓ、およびＢ．ｆａｅｃｉｓが含まれていた。表３３に示すように、本研究での２９のＢａｃｔｅｒｏｉｄｅｓ ｎｏｎ－ｆｒａｇｉｌｉｓ分離株に対して、メロペネムは、０．０６～＞８μｇ／ｍｌのＭＩＣ範囲で、０．５μｇ／ｍｌのＭＩＣ５０および２μｇ／ｍＬのＭＩＣ９０を有していた。このパネルの分離株の３％は、メロペネムに対して中程度の耐性を有していた。セフトリアキソンのＭＩＣ５０／９０は、＞１２８／＞１２８μｇ／ｍｌであり、その範囲は、生物のこのセットに対して１～１２８μｇ／ｍｌであり、ここで、リファキシミンについて、ＭＩＣ５０は０．１２μｇ／ｍＬであり、ＭＩＣ９０は０．５μｇ／ｍＬであり、ＭＩＣ範囲は、０．０３～０．５μｇ／ｍＬであった。このパネルでは、分離株の７２％がセフトリアキソンに耐性があり、３％が中程度の耐性を示した。この研究のコンパレーターは、メトロニダゾールであり、リファキシミンが、最も活性が高かった。図１０６は、これらのデータをグラフで表示しており、表３４は、各ＭＩＣでの分離株の数および累積パーセンテージを示している。

要約
要約すると、メロペネム、セフトリアキソン、およびリファキシミンが、ＳＩＢＯに関連しているとされている広範囲のグラム陽性およびグラム陰性の好気性および嫌気性細菌に対するインビトロ活性の適切なコンパレーターとともに評価された。リファキシミンは、典型的に、局所抗生物質として臨床的に使用されているため、耐性ブレークポイントは利用できなかった。メロペネム、セフトリアキソン、およびコンパレーター剤の耐性ブレークポイントは、全身投与用に決定された（ＣＬＳＩ（１）および（２）を参照）。結果は、メロペネムがＥ．ａｅｒｏｇｅｎｅｓ、Ｅ．ｃｏｌｉ、Ｐ．ａｅｒｕｇｉｎｏｓａ、Ｓｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓ ｓｐｐ．、Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ ｓｐｐ．、Ｐｒｅｖｏｔｅｌｌａ ｓｐｐ．、およびＶｅｉｌｌｏｎｅｌｌａ ｓｐｐ．に対して最も活性な薬剤であり、セフトリアキソンがＰ．ｍｉｒａｂｉｌｉｓに対して試験された最も活性な薬剤であったことを示していた。これらの薬剤のＭＩＣ９０値は、Ｋｌｅｂｓｉｅｌｌａ ｓｐｐ．について試験した最高濃度よりも大きかったので、効力の順番を決定することができなかった。しかしながら、メロペネムのＭＩＣ５０値が、最も低かった。
実施例Ｄ：ＳＩＢＯ生物に対する抗菌剤のタイムキル動態
ＳＩＢＯの病因に関与する細菌に対する抗菌剤メロペネムおよびセフトリアキソンのタイムキル動態を、ＳＩＢＯの治療に使用されるリファキシミンと比較した。メロペネム、セフトリアキソン、およびリファキシミンは、最小発育阻止濃度（ＭＩＣ）の倍数（ＭＩＣの２倍、４倍、および８倍）で、Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ ｃｏｌｉ、Ｂａｃｔｅｒｏｉｄｅｓ ｓｐｐ、およびＳｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓ ｓｐｐ．の各々３つの分離株に対して評価された。ＭＩＣ値は、臨床検査標準協会（ＣＬＳＩ；（１）“Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ Ｄｉｌｕｔｉｏｎ Ａｎｔｉｍｉｃｒｏｂｉａｌ Ｓｕｓｃｅｐｔｉｂｉｌｉｔｙ Ｔｅｓｔｓ ｆｏｒ Ｂａｃｔｅｒｉａ Ｔｈａｔ Ｇｒｏｗ Ａｅｒｏｂｉｃａｌｌｙ；Ａｐｐｒｏｖｅｄ Ｓｔａｎｄａｒｄ；１１ｔｈ ｅｄ．，”ＣＬＳＩ ｓｔａｎｄａｒｄ Ｍ０７，２０１８、（２）“Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｓｔａｎｄａｒｄｓ ｆｏｒ Ａｎｔｉｍｉｃｒｏｂｉａｌ Ｓｕｓｃｅｐｔｉｂｉｌｉｔｙ Ｔｅｓｔｉｎｇ；２８ｔｈ ｅｄ．，”ＣＬＳＩ ｓｕｐｐｌｅｍｅｎｔ Ｍ１００，２０１８）からのガイドラインに従ってブロス微量希釈によって決定された。
材料および方法
試験化合物
メロペネム、リファキシミン、およびセフトリアキソンは、Ｍｉｃｒｏｍｙｘ（Ｋａｌａｍａｚｏｏ、ＭＩ）から提供された。
生物
Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ ｃｏｌｉ、Ｂａｃｔｅｒｏｉｄｅｓ ｓｐｐ、およびＳｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓ ｓｐｐ．の各々の３つの分離株を使用した。最初の受け取り時に、分離株を適切な寒天培地にストリークした。Ｅ．ｃｏｌｉ分離株を３５℃で一晩インキュベートした。Ｓｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓ分離株は、ＣＯ２インキュベーター内で３５℃で一晩インキュベートし、嫌気性菌は、３５℃で４８時間Ｂａｃｔｒｏｎ嫌気性チャンバ内でインキュベートした。これらのプレートからの増殖を使用して、２０％滅菌グリセロールを含むトリプチケースソイブロス（嫌気性生物用のブルセラブロス）で凍結ストックを調製し、－８０℃で保存した。
試験中、分離株は、臨床検査標準協会のガイドラインに従って、凍結ストックからＥ．ｃｏｌｉおよびＳｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓ用の５％のＳｈｅｅｐ ｂｌｏｏｄ（Ｂｅｃｔｏｎ Ｄｉｃｋｉｎｓｏｎ；Ｓｐａｒｋｓ，ＭＤ）を含むトリプチケースソイ寒天培地で培養された。嫌気性菌は、５％のＳｈｅｅｐ ｂｌｏｏｄ（Ｂｅｃｔｏｎ Ｄｉｃｋｉｎｓｏｎ）で添加したブルセラ寒天培地で培養した。試験前に、すべての菌株を適切な条件下で３５℃で一晩（嫌気性生物の場合は４８時間）インキュベートした。
試験培地
Ｅ．ｃｏｌｉのＭＩＣおよびタイムキル試験中に使用された培地は、陽イオン調整ミューラーヒントンブロス（ＣＡＭＨＢ；Ｂｅｃｔｏｎ－Ｄｉｃｋｉｎｓｏｎ［ＢＤ］，Ｓｐａｒｋｓ，ＭＤ）であった。Ｓｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓの場合、培地は、３％のウシ溶血血液（Ｈｅｍｏｓｔａｔ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ；Ｄｉｘｏｎ，ＣＡ）を含むＣＡＭＨＢであり、嫌気性菌の場合、培地は、５μｇ／ｍＬのヘミン（Ｓｉｇｍａ，Ｓｔ．Ｌｏｕｉｓ，ＭＯ）、１μｇ／ｍＬのビタミンＫ１（Ｓｉｇｍａ）、および５％のウシ溶血血液を含む補足ブルセラブロス（Ｂｅｃｔｏｎ Ｄｉｃｋｉｎｓｏｎ）であった。すべての培地は、ＣＬＳＩガイドライン（２）に従って準備および保存された。
生物を列挙するためのトラックプレートは、Ｅ．ｃｏｌｉ用のトリプチケースソイ寒天培地（ＴＳＡ；ＢＤ）、Ｓｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｉ用の５％のヒツジ溶血血液を含むトリプチケースソイ寒天培地（Ｈｅｍｏｓｔａｔ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ）、および嫌気性菌用５％のヒツジ溶血血液を含む補足ブルセラ寒天培地（ＢＤ）を使用して調製された。
ブロス微量希釈ＭＩＣ
メロペネム、リファキシミン、およびセフトリアキソンは、最初に、ＣＬＳＩガイドライン（１）および（２）に従って実施された適切なＱＣ生物を用いたブロス微量希釈ＭＩＣ試験にかけた。自動液体ハンドラー（Ｂｉｏｍｅｋ２０００およびＢｉｏｍｅｋ ＦＸ、Ｂｅｃｋｍａｎ Ｃｏｕｌｔｅｒ、Ｆｕｌｌｅｒｔｏｎ ＣＡ）を使用して、段階希釈および液体移送を実施した。
複製ドータープレートの連続薬物希釈を提供する薬物マザープレートを調製するために、標準的な９６ウェル微量希釈プレート（Ｃｏｓｔａｒ３７９５）のカラム２～１２のウェルに、薬物の各行に指定された１５０μＬの希釈液を充填した。試験品およびコンパレーター化合物（試験する最高濃度の１００倍で３００μＬ）を、カラム１の適切なウェルに分注した。次に、Ｂｉｏｍｅｋ２０００を使用して、マザープレートでカラム１～カラム１１までの２倍段階希釈を行った。カラム１２のウェルには薬物が含まれておらず、アッセイ用の生物成長制御ウェルとして機能した。
ドータープレートに、ウェルあたり１８８μＬの適切な培地（Ｅ．ｃｏｌｉの場合はＣＡＭＨＢ、Ｓ．ｐｎｅｕｍｏｎｉａｅの場合はＣＡＭＨＢ＋３％ＬＨＢ、Ｂａｃｔｅｒｏｉｄｅｓ ｓｐｐ．の場合は補足ブルセラブロス＋５％ＬＨＢ）を手作業でロードした。ドータープレートは、２μＬの薬液をマザープレートの各ウェルから各ドータープレートの対応するウェルに単一のステップで移すＢｉｏｍｅｋＦＸで調製された。
各生物の標準化された接種材料は、０．５マクファーランド標準の濁度に等しくなるように適切な培地でＣＬＳＩ法（１）に従って調製された。最終接種材料を発生させるために、０．５マクファーランド懸濁液を、培地でさらに１：２０（Ｂａｃｔｅｒｏｉｄｅｓ ｓｐｐ．の場合は１：１０）に希釈し、次に、滅菌リザーバ（Ｂｅｃｋｍａｎ Ｃｏｕｌｔｅｒ３７２７８８）に分注した。Ｂｉｏｍｅｋ２０００を使用して、１０μＬの標準化された接種材料を各ウェルに供給し、最終的な細胞密度を約５ｘ１０５ＣＦＵ／ｍＬにした。低濃度から高濃度までの接種を行うために、ドータープレートをＢｉｏｍｅｋ２０００の作業面に逆向きに置いた。
プレートを３段に積み重ね、上部プレートを滅菌蓋で覆い、ビニール袋に入れ、周囲雰囲気中３５℃で約１８～２０時間インキュベートした。Ｂａｃｔｅｒｏｉｄｅｓ ｓｐｐ．を、嫌気性条件下で３５℃で約４８時間インキュベートした。インキュベーション後、マイクロプレートをインキュベーターから取り出し、プレートビューアーを使用して下から見た。試験化合物の各々について、各試験媒体の未接種の溶解度制御プレートが、薬物沈殿の証拠について観察された。ＭＩＣは、目に見える成長を阻害する薬物の最低濃度として読み取られ、記録された。
タイムキルアッセイ
タイムキルは、試験剤の殺菌活性を評価するために、ＣＬＳＩ（（３）”Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ Ｄｅｔｅｒｍｉｎｉｎｇ Ｂａｃｔｅｒｉｃｉｄａｌ Ａｃｔｉｖｉｔｙ ｏｆ Ａｎｔｉｍｉｃｒｏｂｉａｌ Ａｇｅｎｔｓ；Ａｐｐｒｏｖｅｄ Ｇｕｉｄｅｌｉｎｅ，”ＣＬＳＩ ｄｏｃｕｍｅｎｔ Ｍ２６－Ａ，１９９９）によって記述された方法を使用して決定された。すべての化合物は、以前の試験で決定されたＭＩＣの２倍、４倍、および８倍で試験された。
適切な培地での０．５マクファーランド標準の濁度に等しくなるように、新たにストリークされた寒天プレート上で増殖させて懸濁液を調製した。Ｅ ｃｏｌｉはＣＡＭＨＢで調製され、Ｓｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｉはトッドヒューイットブロスで調製され、嫌気性菌は補足されたブルセラブロスで調製された。懸濁液をＥ ｃｏｌｉでは１：１０、Ｓｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｉおよび嫌気性菌では１：４に希釈し、次のように新鮮な培地で増殖させて対数期の接種材料を発生させた：Ｅ．ｃｏｌｉおよびＳｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｉを３５℃で振とうしながらインキュベートし、一方で、Ｂａｃｔｅｒｏｉｄｅｓ ｓｐｐ．を３５℃で嫌気性チャンバ内で静的にインキュベートした。約２～３時間の増殖後、対数期培養を０．５マクファーランド標準に等しくなるように調整した。得られた対数期懸濁液を、以下に記載するように接種材料として使用した。
タイムキル研究は、上述のように１８．８ｍＬの適切なブロス培地を含む滅菌１２５ｍＬの三角フラスコで実施された。各試験フラスコに、０．２ｍＬの適切な１００倍薬液を加えた。陽性増殖対照として機能するために、薬物を含まない対照フラスコが含まれていた。対数期接種材料の１ｍＬアリコートを各試験フラスコに追加し、最終的な標的細胞密度を約５ｘ１０６ＣＦＵ／ｍＬにした。接種後、Ｅ ｃｏｌｉおよびＳｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｉの試験フラスコを、１５０ｒｐｍで振とうしながら３５℃の周囲空気インキュベーターに直ちに入れた。Ｂａｃｔｅｒｏｉｄｅｓは、嫌気性チャンバ内で３５℃で静的に培養された。
タイムキル研究を開始するために使用された接種材料を列挙するために、０．３ ｍＬのアリコートを各個々の生物接種材料から取り出し、冷却滅菌生理食塩水で１０倍段階希釈し、各希釈液の１０μＬアリコートを寒天プレートの上部に２回ずつスポットした。次に、プレートを４５～９０°の角度で傾けて、１０μＬのアリコートが寒天表面を横切ってプレートの反対側まで追跡できるようにした。プレートを平らに置き、室温で乾燥させ、次に反転させ、３５℃で約２４時間インキュベートした。コロニーを手動でカウントして、ＣＦＵ／ｍＬでの生菌数を決定した。
タイムキル研究中、上述のようなトラック希釈法を使用して生菌数を決定するために、２、６、および２４時間、試験フラスコをサンプリングした。Ｂａｃｔｅｒｏｉｄｅｓもまた４８時間サンプリングした。すべてのＥ．ｃｏｌｉプレートを３５℃で２０～２４時間、ＳｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｉをＣＯ２インキュベーター内で３５℃で２０～２４時間、およびＢａｃｔｅｒｏｉｄｅｓを嫌気性チャンバ内で３５℃で約４８時間インキュベートした。コロニーを手動でカウントし、複製プレートの平均カウントからＣＦＵ／ｍＬを決定した後、ｌｏｇ１０ＣＦＵ／ｍＬを計算した。アッセイの検出限界は、５０ＣＦＵ／ｍＬであった。殺菌活性を定義するために、２４時間で少なくとも３ｌｏｇのキルが使用された。
結果
メロペネム、セフトリアキソン、およびリファキシミンは、小腸細菌異常増殖（ＳＩＢＯ）に関与していると考えられる生物に対するインビトロ殺菌活性について評価され、殺菌は、２４時間の薬物曝露後のコロニー形成単位（ＣＦＵ）の≧３ｌｏｇの減少として定義された。試験分離株に対するこれらの抗生物質およびコンパレーター薬のＭＩＣ結果を表３５に示し、このデータを使用して、以下に説明するＭＩＣの倍数での薬物曝露を決定した。ＭＩＣ値が示されているが、メトロニダゾールおよびバンコマイシンは、Ｅ．ｃｏｌｉに対して臨床的に役立つ抗生物質ではないことに留意されたい。
Ｅ．ｃｏｌｉ
メロペネム、セフトリアキソン、およびリファキシミンのブロス微量希釈ＭＩＣ値は、Ｅ．ｃｏｌｉ ＡＴＣＣ２５９２２に対してそれぞれ０．０１５、０．０６、および８μｇ／ｍＬであった。この生物に対するメロペネム、セフトリアキソン、およびリファキシミンのタイムキル動態を図１０７に示し、対応するＣＦＵ／ｍＬ、ｌｏｇ１０ＣＦＵ／ｍＬ、およびベースラインに対するｌｏｇ１０ＣＦＵ／ｍＬの変化を表３６に示している。２倍、４倍、および８倍のＭＩＣのメロペネムは、２４時間で２つの高濃度で急速な死滅および殺菌活性を示した。セフトリアキソンは、２４時間で８倍のＭＩＣで殺菌性であったが、リファキシミンは、２～６時間で静菌効果を示し、６～２４時間で再増殖した。

Ｅ．ｃｏｌｉ ＡＴＣＣ３５２１８（ＴＥＭ－１β－ラクタマーゼ生成物）に対するメロペネム、セフトリアキソン、およびリファキシミンのＭＩＣ値は、それぞれ０．０１５、０．０３、および４μｇ／ｍＬであった。この生物について、タイムキル動態および対応するデータをそれぞれ図１０８および表３７に示している。２倍、４倍、および８倍のＭＩＣのメロペネムは、２４時間で２つの高濃度で急速な死滅および殺菌活性を示した。セフトリアキソンは、４倍および８倍のＭＩＣで２４時間で殺菌性であったが、リファキシミンは、２倍および４倍のＭＩＣの両方で２４時間で再増殖を伴う８倍のＭＩＣで静菌性であった。

Ｅ．ｃｏｌｉ ＭＭＸ１３１２に対して、メロペネム、セフトリアキソン、およびリファキシミンのＭＩＣ値は、それぞれ０．００８、４、および８μｇ／ｍＬであった。この菌株に対するこれらの薬物のタイムキル動態の結果は、図１０８および表３８に見出すことができる。この生物に対して、どの薬剤についても持続的な殺菌効果は観察されなかった。６時間の時点で８倍のＭＩＣのメロペネムのみが、３－ｌｏｇ１０ＣＦＵの減少を示したが、すべての濃度で２４時間で再成長が観察された。８倍のＭＩＣのセフトリアキソンは、６時間および２４時間で死滅し、３ｌｏｇに近づいていた。リファキシミンのすべての濃度で、再成長がまた観察された。

Ｓｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓ ｓｐｐ．
メロペネム、セフトリアキソン、およびリファキシミンはすべて、Ｓ．ｐｎｅｕｍｏｎｉａｅ ＡＴＣＣ４９６１９に対して０．０６μｇ／ｍＬのＭＩＣ値を有していた。この生物に対するメロペネム、セフトリアキソン、およびリファキシミンのタイムキル動態を図１１０に示し、対応するデータを表３９に示している。メロペネムおよびセフトリアキソンの場合、試験した３つの薬物濃度すべてが２４時間で殺菌効果を示したが、リファキシミンの場合、２４時間で薬物なしの対照レベルに回復した６時間の時点で３つの濃度すべてで、約２．３ｌｏｇ１０ＣＦＵの減少が観察された。

Ｓ．ｐｙｏｇｅｎｅｓ ＡＴＣＣ４９３９９に対するメロペネム、セフトリアキソン、およびリファキシミンのＭＩＣ値は、それぞれ０．００４、０．０１５、および０．１２μｇ／ｍＬであった。この生物について、タイムキル動態および対応するデータをそれぞれ図１１１および表４０に示している。メロペネムは、セフトリアキソンと同様に、２４時間で４倍および８倍のＭＩＣで殺菌効果を示した。リファキシミンは、２倍、４倍、および８倍のＭＩＣでこの生物に対して静菌効果を示した。
Ｓ．ａｇａｌａｃｔｉａｅ ＡＴＣＣ１３８１３に対して、メロペネム、セフトリアキソン、およびリファキシミンのＭＩＣ値は、それぞれ０．００８、０．０１５、および０．２５μｇ／ｍＬであった。この菌株に対するこれらの薬物のタイムキル動態の結果は、図１１２および表４１に見出すことができる。メロペネムは、セフトリアキソン（６および２４時間）と同様に、２４時間で８倍のＭＩＣで殺菌効果を示したが、リファキシミンは、この生物に対して４倍および８倍のＭＩＣで静菌効果を示した。

Ｂａｃｔｅｒｏｉｄｅｓ ｓｐｐ．
Ｂ．ｆｒａｇｉｌｉｓ ＡＴＣＣ２５２８５に対するメロペネム、セフトリアキソン、およびリファキシミンのＭＩＣ値は、それぞれ０．０６、３２、および０．０５μｇ／ｍＬであった。この生物について、タイムキル動態および対応するデータをそれぞれ図１１３および表４２に示している。メロペネムは、８倍のＭＩＣで６、２４、４８時間、４倍のＭＩＣで２４、４８時間、および２倍のＭＩＣで２４時間で、この生物に対して急速な殺菌活性を示した（２倍のＭＩＣでは、再成長が４８時間で観察された）。リファキシミンは、この菌株に対する死滅の証拠を示さなかった。この生物に対するＭＩＣは３２μｇ／ｍＬであったため、セフトリアキソンのタイムキル動態は実施されなかった。

Ｂ．ｖｕｌｇａｔｕｓ ＡＴＣＣ８４８２分離株に対して、メロペネム、セフトリアキソン、およびリファキシミンのＭＩＣ値は、それぞれ０．１２、２、および０．２５μｇ／ｍＬであった。この生物について、タイムキル動態および対応するデータをそれぞれ図１１４および表４３に示している。メロペネムは、この菌株に対して４倍および８倍のＭＩＣで２４時間および４８時間で殺菌効果を有していた。セフトリアキソンの場合、６、２４および４８時間で８倍のＭＩＣで、６および２４時間で４倍のＭＩＣで、ならびに４８時間で２倍のＭＩＣで殺菌効果が観察された。リファキシミンは、６時間で８倍のＭＩＣで、ならびに６、２４、および４８時間で２および４倍のＭＩＣで、この生物に対して殺菌性であり、興味深いことに、８倍のＭＩＣでは、２４および４８時間でリバウンド成長が見られた（４８時間での成長は、ＭＡＬＤＩによって４８時間でＢ．ｖｕｌｇａｔｕｓであることが確認された）。
メロペネム、セフトリアキソン、およびリファキシミンのＭＩＣ値は、Ｂ．ｏｖａｔｕｓ ＭＭＸ３５０３に対して、それぞれ０．１２、＞１２８、および１μｇ／ｍＬであった。この生物について、タイムキル動態および対応するデータをそれぞれ図１１５および表４４に示している。メロペネムは、６、２４および４８時間で８倍のＭＩＣで、２４および４８時間で４倍のＭＩＣで、ならびに４８時間で２倍のＭＩＣで殺菌性であり、４８時間でリバウンド成長した。リファキシミンは、６時間で急速に死滅し（～２ｌｏｇ１０ＣＦＵ）、後の時点で薬物なしの対照レベルにリバウンドすることが観察された。この生物に対するＭＩＣは１２８μｇ／ｍＬであったため、セフトリアキソンのタイムキル動態は実施されなかった。

要約
メロペネム、セフトリアキソン、およびリファキシミンを、ＳＩＢＯに関与する生物であるＥ．ｃｏｌｉ、Ｓｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓ ｓｐｐ．、およびＢａｃｔｅｒｏｉｄｅｓｓｐｐ．の各々３つの分離株に対する殺菌活性について評価した。全体として、メロペネムおよびセフトリアキソンの両方が、評価された分離株に対して殺菌活性を示したのに対し、静菌活性および再成長は典型的に、リファキシミンで観察された。メロペネムおよびセフトリアキソンの殺菌活性は、特にＧＩ状態の治療のための標準的な抗生物質と一般に考えられているリファキシムと比較して驚くべきものであった。リファキシミンの作用がいかに不十分であったことについて驚くべきことであっただけでなく、おそらくさらに驚くべきことは、メロペネムおよびセフトリアキソンがいかに細菌を死滅し、かつ持続的な殺菌活性を提供したことであり、これは規制当局、臨床医、および支払者にとって重要である可能性がある。
実施例Ｅ：ＳＩＢＯ生物に対する抗菌剤の自然突然変異の頻度の決定
リファキシミンと比較したメロペネムおよびセフトリアキソンに対する耐性発現の能力は、自然突然変異頻度アッセイを使用して、Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ ｃｏｌｉ、Ｂａｃｔｅｒｏｉｄｅｓ ｓｐｐ．、およびＳｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓ ｓｐｐ．の各々の３つの分離株の最小発育阻止濃度（ＭＩＣ）の倍数で決定された。ＭＩＣの初期値は、臨床検査標準協会（ＣＬＳＩ；（１）“Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ Ｄｉｌｕｔｉｏｎ Ａｎｔｉｍｉｃｒｏｂｉａｌ Ｓｕｓｃｅｐｔｉｂｉｌｉｔｙ Ｔｅｓｔｓ ｆｏｒ Ｂａｃｔｅｒｉａ Ｔｈａｔ Ｇｒｏｗ Ａｅｒｏｂｉｃａｌｌｙ；Ａｐｐｒｏｖｅｄ Ｓｔａｎｄａｒｄ；１１ｔｈ ｅｄ．，”ＣＬＳＩ ｓｔａｎｄａｒｄ Ｍ０７，２０１８、（２）“Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ Ａｎｔｉｍｉｃｒｏｂｉａｌ Ｓｕｓｃｅｐｔｉｂｉｌｉｔｙ Ｔｅｓｔｉｎｇ ｏｆ Ａｎａｅｒｏｂｉｃ Ｂａｃｔｅｒｉａ；Ａｐｐｒｏｖｅｄ Ｓｔａｎｄａｒｄ－Ｅｉｇｈｔｈ Ｅｄｉｔｉｏｎ，”ＣＬＳＩ ｄｏｃｕｍｅｎｔ Ｍ１１－Ａ８，２０１２．）からのガイドラインに従って寒天希釈によって決定された。
材料および方法
試験化合物
試験剤は、Ｍｉｃｒｏｍｙｘ（Ｋａｌａｍａｚｏｏ、ＭＩ）から提供された。リファキシミン、セフトリアキソン、およびメロペネムは、適切な溶媒中で、寒天希釈ＭＩＣアッセイの１００倍の最高試験濃度のストック濃度で調製された。自然突然変異アッセイでは、試験した１００倍の最高最終濃度で薬物ストックを調製した。自然突然変異アッセイでのリファキシミンの試験では、最終ＤＭＳＯ濃度（ｖ／ｖ）は、１％であった。
生物
試験生物は、以下の通りであった。
●Ｅ．ｃｏｌｉ ＡＴＣＣ２５９２２
●Ｅ．ｃｏｌｉ ＡＴＣＣ３５２１８
●Ｅ．ｃｏｌｉ ＭＭＸ１３１２
●Ｓ．ｐｎｅｕｍｏｎｉａｅ ＡＴＣＣ４９６１９
●Ｓ．ｐｙｏｇｅｎｅｓ ＡＴＣＣ４９３９９
●Ｓ．ａｇａｌａｃｔｉａｅ ＡＴＣＣ１３８１３
●Ｂ．ｆｒａｇｉｌｉｓ ＡＴＣＣ２５２８５
●Ｂ．ｖｕｌｇａｔｕｓ ＭＭＸ３４８３
●Ｂ．ｏｖａｔｕｓ ＭＭＸ３５０３
Ｍｉｃｒｏｍｙｘでの最初の受け取り時に、分離株を適切な寒天培地にストリークした。Ｅ．ｃｏｌｉ分離株を３５℃で一晩インキュベートした。Ｓｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓ ｓｐｐ．分離株は、ＣＯ２インキュベーター内で３５℃で一晩インキュベートし、嫌気性菌は、３５℃で４８時間Ｂａｃｔｒｏｎ嫌気性チャンバ内でインキュベートした。これらのプレートからの増殖を使用して、２０％滅菌グリセロールを含むトリプチケースソイブロス（嫌気性生物用のブルセラブロス）で凍結ストックを調製し、－８０℃で保存した。試験中、分離株は、ＣＬＳＩのガイドラインに従って、凍結ストックからＥ．ｃｏｌｉおよびＳｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓ用の５％のｓｈｅｅｐ ｂｌｏｏｄ（Ｂｅｃｔｏｎ Ｄｉｃｋｉｎｓｏｎ；Ｓｐａｒｋｓ，ＭＤ）を含むトリプチケースソイ寒天培地で培養された。嫌気性菌は、５％のＳｈｅｅｐ ｂｌｏｏｄ（ＢＤ）で添加したブルセラ寒天培地（ＳＢＡ）で培養した。試験前に、すべての菌株を適切な条件下で３５℃で一晩（嫌気性生物の場合は４８時間）インキュベートした。
試験培地
ミューラーヒントン寒天培地（ＭＨＡ ＩＩ；ＢＤ；Ｓｐａｒｋｓ，ＭＤ）、５％のヒツジ溶血血液を含むＭＨＡ ＩＩ（Ｈｅｍｏｓｔａｔ）、または補足されたブルセラ寒天培地（ＢＤ；Ｓｐａｒｋｓ，ＭＤ）を、寒天希釈ＭＩＣおよび自然突然変異アッセイの試験培地として使用した。
自然突然変異アッセイ
自然突然変異アッセイを実施する前に、メロペネム、セフトリアキソン、およびリファキシミンのＭＩＣを、寒天希釈法を使用して各分離株について決定した。得られたＭＩＣ値を使用して、自然突然変異アッセイの選択濃度を決定した（４倍および８倍の寒天希釈ＭＩＣ）。
薬物を含む寒天プレートの調製
メロペネム、セフトリアキソン、およびリファキシミンの段階希釈は、適切な希釈剤で行われた。寒天プレートを１．０ｍＬの濃縮薬物と４９．０ｍＬの適切な溶融（４７℃）寒天の比率で混合することによって調製し、薬剤を添加した寒天を混合し、１５ｘ１５０ｍｍのペトリ皿に注ぎ、固化させて室温で乾燥させてから接種した。４倍および８倍の寒天希釈ＭＩＣで、薬剤を含む複製プレートを調整した。各プレートを室温で少なくとも１時間冷却させた。
さらに、単一の４倍のＭＩＣおよび８倍のＭＩＣプレート（標準の小さなペトリ皿）を準備し、寒天希釈アッセイ用のＣＬＳＩ（１）に従って標準の接種密度を接種した。これは、プレートの薬物含有量がＭＩＣを上回っていることを確認し、薬物のストック溶液が適切に調製されたことを確認するためであった。
プレートの接種およびインキュベーション
分離株を適切な寒天培地にストリークし、２０時間（好気性）または４８時間（嫌気性条件下のＢａｃｔｅｒｏｉｄｅｓ）インキュベートした。滅菌綿棒を使用して、いくつかの十分に分離されたコロニーを除去し、重い細胞密度で滅菌生理食塩水に再懸濁した。各プレートに、０．５ｍＬの細胞懸濁液をインキュベートした（各試験濃度を２回インキュベートした）。各自然突然変異プレートに対する目標接種材料は、１０９～１０ＣＦＵであった。さらに、各分離株からの接種材料の一部分を、希釈し、寒天上に広げ、コロニーをカウントすることによって数えた。
接種材料が寒天に吸収されたら、プレートを３５℃でインキュベートした。好気性菌を２４および４８時間で検査し、得られたコロニーをカウントした。Ｂａｃｔｅｒｏｉｄｅｓは、嫌気性チャンバ内で４８～７２時間嫌気的にインキュベートされ、コロニーをカウントした。
さらに、０．５マクファーランド標準に相当する懸濁液を１：１０に希釈し、得られた懸濁液の２μＬを、各試験剤の４倍および８倍のＭＩＣを含む１００ｘ１５ｍｍの寒天プレートの表面上にスポットした。このスポットインキュベーションは、約１０４ＣＦＵ／スポットの標準接種材料密度を表した。この接種材料の目的は、アッセイで評価された薬物の抑制性を超える濃度が、寒天希釈によって初期ＭＩＣを決定するために使用される密度に近い接種材料で抑制性であることを確認することであった。これらのプレートはまた、成長を視覚的に評価する前に、周囲空気中で３５℃で４８時間インキュベートされた。
初期接種材料密度を数えるために使用されたプレートからのコロニー数、および結果として得られた自然突然変異頻度試験プレートからのコロニー数が決定された。接種材料のサイズは、プレートごとにインキュベートされたＣＦＵとして計算された。自然突然変異の頻度は、以下のように、重複した自然突然変異アッセイ試験プレートからのカウントを使用して計算された。
抗生物質選択プレートにコロニーがなかった場合、自然突然変異の頻度は、１つのコロニーで観察された頻度よりも少ないと報告され、それは、自然突然変異の頻度が検出限界（１ＣＦＵ）未満であったことを示している。コロニー数が多すぎてカウントすることができないプレート（ＴＮＴＣ）の場合、頻度は、推定値として５００ＣＦＵのカウントを使用して計算された頻度よりも高いと報告された。突然変異防止濃度（ＭＰＣ）は、突然変異体が選択されなかった最低濃度として報告された。
選択された分離株は、選択濃度での薬物を含む寒天上で継代培養され、ＭＡＬＤＩによって特定され、以下に説明するようにブロス微量希釈ＭＩＣ試験のために凍結された。
自然発生変異体の薬剤感受性
薬剤選択プレート上で成長するコロニーが選択抗生物質に対してＭＩＣ値が上昇したかどうかを決定するために、ブロス微量希釈による感受性試験は、ＣＬＳＩ（１）、（２）、および（３）が推奨する方法論に従って（“Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｓｔａｎｄａｒｄｓ ｆｏｒ Ａｎｔｉｍｉｃｒｏｂｉａｌ Ｓｕｓｃｅｐｔｉｂｉｌｉｔｙ Ｔｅｓｔｉｎｇ；Ｔｗｅｎｔｙ－Ｅｉｇｈｔｈ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎａｌ Ｓｕｐｐｌｅｍｅｎｔ．，”ＣＬＳＩ ｄｏｃｕｍｅｎｔ Ｍ１００－Ｓ２８，２０１８）単離された変異体で実施された。
試験品およびコンパレーター
試験剤は、Ｍｉｃｒｏｍｙｘから提供された。試験中に使用したすべての試験剤、製造元、ロット番号、保管場所、および溶媒は、次のとおりである。
試験培地
５％のｓｈｅｅｐ ｂｌｏｏｄを含むトリプティックソイ寒天プレートを使用して、好気性菌（ＢＤ／ＢＢＬ）をストリークし、陽イオン調整ミューラーヒントンブロス（ＣＡＭＨＢ ＩＩ；ＢＤ）をアッセイで好気性細菌分離株を試験するための培地として使用した。Ｂａｃｔｅｒｏｉｄｅｓ ｓｐｐ．を５％のヘミン（Ｓｉｇｍａ）および１ｍｇ／ｍＬのビタミンＫ１（Ｓｉｇｍａ）を含むブルセラプレート（ＢＤ／ＢＢＬ）にストリークし、５ｍｇ／ｍＬのヘミン（Ｓｉｇｍａ）、１ｍｇ／ｍＬのビタミンＫ（Ｓｉｇｍａ）、および５％のウシ溶血血液（Ｈｅｍｏｓｔａｔ）を添加したブルセラブロス（ＢＤ／ＢＢＬ）で試験した。
ブロス微量希釈感受性試験
マイクロタイタープレートは、ＣＬＳＩ（１）～（３）に従って調製された。試験プレートを準備するために、Ｍｕｌｔｉｄｒｏｐ３８４（Ｌａｂｓｙｓｔｅｍｓ、Ｈｅｌｓｉｎｋｉ、Ｆｉｎｌａｎｄ）、Ｂｉｏｍｅｋ２０００、およびＢｉｏｍｅｋ ＦＸ（Ｂｅｃｋｍａｎ Ｃｏｕｌｔｅｒ、Ｆｕｌｌｅｒｔｏｎ、ＣＡ）を含む自動液体ハンドラーを使用して、段階希釈と液体移送を実施した。
標準的な９６ウェル微量希釈プレート（Ｃｏｓｔａｒ３７９５）のカラム２から１２のすべてのウェルに、１５０μＬの適切な希釈液を充填した。次に、３００μＬの試験剤を、試験する最高最終濃度の１００倍でプレートのカラム１のウェルに加えた。Ｂｉｏｍｅｋ２０００を使用して、１１列目までの行全体で連続２倍希釈を行った。カラム１２のウェルには薬物が含まれておらず、成長制御ウェルとして機能した。このプレートは、選択されたＭＩＣアッセイプレートまたは「ドータープレート」を作製するための「マザープレート」として機能した。
好気性菌の場合、Ｍｕｌｔｉｄｒｏｐ３８４を使用して、ドータープレートにウェルあたり１９０μＬのＭＨＢＩＩをロードした。次に、ドータープレートは、移送されたＢｉｏｍｅｋ ＦＸを使用して作成された。
マザープレートの各ウェルからの２μＬの薬液を、ドータープレートの対応する各ウェルに単一のステップで加えた。各好気性試験生物の標準化された接種材料は、ＣＬＳＩ法に従って、０．５マクファーランド標準に等しくなるように調製され、続いて、ＭＨＢ ＩＩで１：２０に希釈した。次に、Ｂｉｏｍｅｋ２０００を使用して低薬物濃度から高薬物濃度まで１０μＬの希釈接種物をプレートにインキュベートし、約５ｘ１０５ＣＦＵ／ｍＬの最終濃度にした。試験培地における薬物の溶解度を評価する目的で、接種されていないプレートをインキュベートした。
好気性試験用のプレートを３～４の高さに積み重ね、上部プレートを滅菌蓋で覆い、３５℃で１８～２０時間、好気的にインキュベートした。ＭＩＣは、生物の目に見える成長を阻害する薬物の最低濃度として記録された。
嫌気性生物用のドータープレートをＢａｃｔｒｏｎ ＩＩ嫌気性チャンバ（Ｓｈｅｌｄｏｎ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ Ｉｎｃ．，Ｃｏｒｎｅｌｉｕｓ，ＯＲ）に移送し、接種前に１時間還元した。各生物の接種材料は、嫌気性チャンバで調製され、無菌の使い捨てリザーバに分注された。マルチチャネルピペットを使用して接種を完了し、１０μＬの接種材料をドータープレートの各ウェルに移送した。これにより、ドータープレートの最終細胞濃度は、約１ｘ１０６ＣＦＵ／ｍＬになった。プレートをＢＤ Ｇａｓｐａｋ ＥＺ Ａｎａｅｒｏｂｅコンテナーに積み重ね、嫌気性雰囲気を維持するための３つのＢＤ Ｇａｓｐａｋ ＥＺ Ａｎａｅｒｏｂｅサシェ、および嫌気性菌を監視するためのＢＢＬドライ嫌気性インジケーターストリップをロードし、上部プレートを蓋で覆い、３５℃で約４６～４８時間のインキュベート後、ＭＩＣを上述のように決定した。
結果
評価された生物に対するメロペネム、セフトリアキソン、およびリファキシミンの寒天希釈ＭＩＣ値を表４５に示す。結果は、すべてのＱＣ分離株について確立されたＱＣ範囲内であり、リファキシミンＭＩＣ値は、ＱＣ生物を用いた以前の試験結果（上記の実施例ＣおよびＤを参照）に基づいて予想されたとおりであった。自然突然変異率については、以下の各薬物について説明する。
メロペネム
メロペネムは、評価された試験分離株全体で強力な活性を示し、ＭＩＣ値は、０．００８～０．１２μｇ／ｍＬであった（上記の表４５を参照）。メロペネムの自然突然変異の頻度は、表４６に生物ごとにまとめられている。Ｓｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓ ｓｐｐ．またはＢａｃｔｅｒｏｉｄｅｓ ｓｐｐ．コロニーは選択されておらず、一方で、以下に説明するように、Ｅ．ｃｏｌｉ ＭＭＸ１３１２のみが増殖を示した。
Ｅ．ｃｏｌｉ ＭＭＸ１３１２の場合、コロニーが多すぎて、選択時に数えられなかった。しかしながら、４倍のＭＩＣで選択されたコロニーのみが、メロペネムの４倍のＭＩＣを含む新鮮な寒天プレートへの継代培養で増殖することができた。さらに、ブロス微量希釈ＭＩＣ試験にかけられた４倍および８倍のＭＩＣで選択されたコロニーのサブセットは、親株のＭＩＣ値と一致するＭＩＣ値をもたらした（表４７）。その結果、これらのコロニーは真の変異体ではなく、接種材料でプレートを湿らせたために遺物であった可能性がある。この分離株では、「不確定」の突然変異率が報告された。残りの分離株について、≦７．４１×１０－９の自然突然変異率が、Ｅ．ｃｏｌｉで観察され、≦９．５２×１０－１０が、Ｓｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓ ｓｐｐ．で観察され、≦１．７３×１０－１０が、Ｂａｃｔｅｒｏｉｄｅｓ ｓｐｐについて観察された。ＭＰＣ値は、評価された分離株全体の４倍のＭＩＣに相当した。
セフトリアキソン
上記の表４５に示すように、セフトリアキソンは、Ｓｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓ ｓｐｐ．に対して強力な活性を示し、Ｅ．ｃｏｌｉ ＭＭＸ１３１２を除いてＥ．ｃｏｌｉのＭＩＣ値は、０．０３～０．０６μｇ／ｍＬであり、ここで、４μｇ／ｍＬのＭＩＣ値が観察された。Ｂａｃｔｅｒｏｉｄｅｓ ｓｐｐ．に対しては比較的少ない活性が観察され、ＭＩＣ値は、４～１２８μｇ／ｍＬであった。
セフトリアキソンの自然突然変異の頻度は、表４８に生物ごとにまとめられている。Ｅ．ｃｏｌｉ ＭＭＸ１３１２およびＢ．ｖｕｌｇａｔｕｓ ＡＴＣＣ８４８２を除いて、Ｅ．ｃｏｌｉ、Ｓｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓ ｓｐｐ．、またはＢ．ｖｕｌｇａｔｕｓコロニーは、選択されなかった。セフトリアキソンの突然変異頻度は、初期ＭＩＣ値が高い（１２８μｇ／ｍＬ）ため、Ｂ．ｆｒａｇｉｌｉｓおよびＢ．ｏｖａｔｕｓ分離株については評価されなかった。
Ｅ．ｃｏｌｉ ＭＭＸ１３１２のメロペネムの場合と同様に、コロニーは数が多すぎて選択中にカウントできなかったが、４倍のＭＩＣで選択されたコロニーのみが、４倍のＭＩＣでの寒天プレートへの継代培養で増殖することができ、ブロス微量希釈ＭＩＣ試験にかけられた４倍および８倍のＭＩＣで選択されたコロニーのサブセットは、親株のＭＩＣ値と一致するＭＩＣ値をもたらした（表４９）。その結果、これらのコロニーは真の変異体ではなく、接種材料でプレートを湿らせたために遺物であった可能性がある。この分離株では、「不確定」の突然変異率が報告された。
Ｂ．ｖｕｌｇａｔｕｓ ＡＴＣＣ８４８２の場合、コロニーは、４倍のＭＩＣでのみ観察された。これらのコロニーは、セフトリアキソンの４倍のＭＩＣを含む寒天上で継代培養するときに増殖した。ブロス微量希釈ＭＩＣについて評価された２つの分離株のうちの１つは、親で観察されたものより４倍高かった（表５０）。結果として、Ｂ．ｖｕｌｇａｔｕｓ ＡＴＣＣ８４８２については、３２μｇ／ｍＬのＭＰＣで、４倍のＭＩＣで＞８．６９×１０－８の突然変異率が報告され、かつ８倍のＭＩＣで≦１．７４×１０－１０の突然変異率が報告された。
残りの分離株について、≦７．４１×１０－９の自然突然変異率が、Ｅ．ｃｏｌｉで観察され、≦９．５２×１０－１０が、Ｓｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓ ｓｐｐ．で観察され、全体のＭＰＣ値は、０．１２～０．２５μｇ／ｍＬであった。
リファキシミン
リファキシミンは、０．０３～０．５μｇ／ｍＬのＭＩＣ値での評価されたＳｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓ ｓｐｐ．およびＢａｃｔｅｒｏｉｄｅｓ ｓｐｐ．に対して最も活性があったが、≧４μｇ／ｍＬのＭＩＣ値でのＥ．ｃｏｌｉに対して低い活性が観察された（上記の表４５）。
表５１に要約されているように、活性に関係なく、リファキシミンの自然突然変異率は、４倍および８倍の両方のＭＩＣで、Ｅ．ｃｏｌｉおよびＳｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓ ｓｐｐ．で高かった。Ｅ．ｃｏｌｉの場合、突然変異頻度は、≧２．３７ｘ１０－８であり、Ｓｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓ ｓｐｐ．の場合、突然変異率は、≧２．７７ｘ１０－８であった。Ｂａｃｔｅｒｏｉｄｅｓ ｓｐｐ．の場合、突然変異率は低く、８．７ｘ１０－１０～１．１９ｘ１０－９の範囲であった。生物に関係なく、さらなる分析のために選択されたコロニーは、対応する選択濃度でのリファキシミンを含むプレート上での継代培養中に容易に増殖し、選択された分離株のブロスＭＩＣ値は、それぞれの親株で観察された値よりも数倍高かった（表５２－Ｅ．ｃｏｌｉ、表５３－Ｓｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓ ｓｐｐ．、表５４－Ｂａｃｔｅｒｏｉｄｅｓ ｓｐｐ．）。研究でリファキシミンについて評価されたすべての濃度で変異体が選択されたため、ＭＰＣを報告できる実例はなかった。



要約
要約すると、ＳＩＢＯ病原体の中でインビトロでメロペネムまたはセフトリアキソンに対して自然に発症する耐性の傾向はほとんどなかった。コロニーがメロペネムまたはセフトリアキソン選択プレートに現れたまれな実例では、さらなる調査に基づいて、それらは典型的に、薬物含有寒天上で継代培養したときに増殖せず、親分離株のＭＩＣ値と一致するＭＩＣ値を有していたため、真の変異体ではなかった。対照的に、ＭＩＣ値が上昇した自然変異体は、Ｅ．ｃｏｌｉおよびＳｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓ ｓｐｐ．に対してリファンピンを用いて高率（約１０－８）で容易に選択され、Ｂａｃｔｅｒｏｉｄｅｓ ｓｐｐ．の場合はそれほど頻繁ではなかった（１０－９～１０－１０）。この結果は、この抗菌クラスの細菌で観察された高い突然変異頻度と一致している。

Claims (15)

  1. 小腸細菌異常増殖（ＳＩＢＯ）の治療をそれを必要とする対象において行うための方法における使用のための医薬製剤であって、
    前記方法が、抗菌剤を含む有効量の医薬製剤を前記対象に経口投与し、それにより前記対象のＳＩＢＯを治療することを含む、および／または
    前記抗菌剤がＳＩＢＯの病因に関与する細菌に対して抗菌活性を示し、前記抗菌剤がメロペネムである、医薬製剤。
  2. 前記抗菌剤が約０．００１μｇ／ｍＬ～約６４μｇ／ｍＬ、約０．００４μｇ／ｍＬ～約３２μｇ／ｍＬ、約０．０１５μｇ／ｍＬ～約１６μｇ／ｍＬ、約０．０３μｇ／ｍＬ～約８μｇ／ｍＬ、または約０．５μｇ／ｍＬ～約２μｇ／ｍＬのＭＩＣ５０値またはＭＩＣ９０値で前記細菌に対して抗菌活性を示す、請求項１に記載の使用のための医薬製剤。
  3. 前記抗菌剤が約０．００１μｇ／ｍＬ～約１２８μｇ／ｍＬ、約０．００１μｇ／ｍＬ～約６４μｇ／ｍＬ、約０．００４μｇ／ｍＬ～約３２μｇ／ｍＬ、約０．０１５μｇ／ｍＬ～約１６μｇ／ｍＬ、約０．０３μｇ／ｍＬ～約８μｇ／ｍＬ、または約０．５μｇ／ｍＬ～約２μｇ／ｍＬのＭＩＣ範囲で前記細菌に対して抗菌活性を示す、および／または
    前記細菌がグラム陽性細菌、グラム陰性細菌、嫌気性細菌、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項１または２に記載の使用のための医薬製剤。
  4. 前記細菌がＥｎｔｅｒｏｂａｃｔｅｒ ａｅｒｏｇｅｎｅｓ、Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ ｃｏｌｉ、Ｋｌｅｂｓｉｅｌｌａ ｓｐｐ．、Ｋ．ｏｘｙｔｏｃａ、Ｋ．ｐｎｅｕｍｏｎｉａ、Ｐｒｏｔｅｕｓ ｍｉｒａｂｉｌｉｓ、Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ ａｅｒｕｇｉｎｏｓａ、Ｓｔａｐｈｙｌｏｃｏｃｃｕｓ ａｕｒｅｕｓ、Ｅｎｔｅｒｏｃｏｃｃｕｓ ｆａｅｃａｌｉｓ、Ｓｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓ ｓｐｐ．、Ｓｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓ ｐｙｏｇｅｎｅｓ、Ｓｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓ ａｇａｌａｃｔｉａｅ、Ｖｉｒｉｄａｎｓ ｇｒｏｕｐ Ｓｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓ、Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ ｓｐｐ．、Ｃ．ｓｐｏｒｏｇｅｎｅｓ、Ｃ．ｒａｍｏｓｕｍ、Ｃ．ｉｎｎｏｃｕｕｍ、Ｐｒｅｖｏｔｅｌｌａ ｓｐｐ．、Ｐ．ｍｅｌａｎｏｇｅｎｉｃａ、Ｐ．ｂｉｖｉａ、Ｐ．ｂｕｃｃａｅ、Ｐ．ｎａｎｃｅｉｅｎｓｉｓ、Ｐ．ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａ、Ｐ．ｄｅｎｔｉｃｏｌａ、Ｐ．ｎｉｇｒｅｓｃｅｎｓ、Ｐ．ｃｏｒｐｏｒｉｓ、Ｐ．ｂｅｒｇｅｎｓｉｓ、Ｐ．ｄｉｓｉｅｎｓ、Ｖｅｉｌｌｏｎｅｌｌａ ｓｐｐ．、Ｖ．ｐａｒｖｕｌａ、Ｖｅｉｌｌｏｎｅｌｌａ ｄｉｓｐｒ、Ｖ．ａｔｙｐｉｃａ、Ｂａｃｔｅｒｏｉｄｅｓ ｆｒａｇｉｌｉｓ、Ｂａｃｔｅｒｏｉｄｅｓ ｎｏｎ－ｆｒａｇｉｌｉｓ、Ｂ．ｃａｃｃａｅ、Ｂ．ｔｈｅｔａｉｏｔａｏｍｉｃｒｏｎ、Ｂ．ｏｖａｔｕｓ、Ｂ．ｖｕｌｇａｔｕｓ、Ｂ．ｕｎｉｆｏｒｍｉｓ、Ｂ．ｓｔｅｒｃｏｒｉｓ、Ｂ．ｘｙｌａｎｉｓｏｌｖｅｎｓ、Ｂ ｓａｌｙｅｒｓｉａｅ、Ｂ．ｉｎｔｅｓｔｉｎａｌｉｓ、およびＢ．ｆａｅｃｉｓからなる群から選択される、および／または
    前記抗菌剤が前記細菌に対して殺菌効果を示す、請求項２または３に記載の使用のための医薬製剤。
  5. 前記抗菌剤が約０．５倍のＭＩＣ～約８倍のＭＩＣ、約１倍のＭＩＣ～約６倍のＭＩＣ、または約２倍のＭＩＣ～約４倍のＭＩＣの濃度で、前記細菌に対して殺菌効果を示す、および／または
    前記抗菌剤が約２時間、約６時間、約２４時間、または約４８時間で、ｍＬあたりコロニー形成単位（ＣＦＵ）の少なくとも３ｌｏｇ減少の殺菌効果を示す、請求項４に記載の使用のための医薬製剤。
  6. 前記抗菌剤が前記抗菌剤への約２４時間の曝露後にＥ．ｃｏｌｉ、Ｓｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓ ｓｐｐ．、Ｂａｃｔｅｒｏｉｄｅｓ ｓｐｐ、またはそれらの任意の組み合わせのＣＦＵ／ｍＬの最小３ｌｏｇ減少を示す、および／または
    前記抗菌剤への前記細菌の曝露が前記細菌の再増殖を防止する、請求項４または５に記載の使用のための医薬製剤。
  7. 前記細菌が約７．４５×１０－９、約５．７５×１０－９、約５．１５×１０－９、約９．５５×１０－１０、約１．８５×１０－１０、約１．７５×１０－１０、約１．５０×１０－１０、または約１．０５×１０－１０未満の自然突然変異の頻度を有する、および／または
    前記抗菌剤が前記細菌に対して約０．０１μｇ／ｍＬ～約３２μｇ／ｍＬ、約０．０５μｇ／ｍＬ～約１μｇ／ｍＬ、または約０．１μｇ／ｍＬ～約０．２５μｇ／ｍＬの突然変異防止濃度を示す、請求項２～６の何れか一項に記載の使用のための医薬製剤。
  8. 前記細菌がＥｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ ｃｏｌｉ、Ｓｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓ ｓｐｐ．、Ｂａｃｔｅｒｏｉｄｅｓ ｓｐｐ．、およびそれらの組み合わせからなる群から選択され、任意には、前記細菌が、Ｅ．ｃｏｌｉ、Ｂ．ｆｒａｇｉｌｉｓ、Ｂ．ｖｕｌｇａｔｕｓ、Ｂ．ｏｖａｔｕｓ、Ｓ．ｐｎｅｕｍｏｎｉａ、Ｓ．ｐｙｏｇｅｎｅｓおよびＳ．ａｇａｌａｃｔｉａｅ、ならびにそれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項７に記載の使用のための医薬製剤。
  9. ＳＩＢＯの病因に関与する細菌の再増殖の防止を、それを必要とする対象において行うための方法における使用のための医薬製剤であって、
    前記方法が抗菌剤を含む有効量の医薬製剤を前記対象に経口投与することであって、前記抗菌剤がＳＩＢＯの病因に関与する細菌に対して抗菌活性を示す、経口投与することと、前記製剤の投与開始時の前記細菌の量と比較して、ＣＦＵ／ｍＬの少なくとも３ｌｏｇ減少で前記細菌の量を低下させることと、を含む、
    前記抗菌剤への前記細菌の曝露が、前記細菌の再増殖を防止する、
    任意には前記細菌が、Ｅ．ｃｏｌｉ、Ｓｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓ ｓｐｐ．、Ｂａｃｔｅｒｏｉｄｅｓ ｓｐｐ、またはそれらの任意の組み合わせからなる群から選択される、および
    前記抗菌剤がメロペネムである、医薬製剤。
  10. ＳＩＢＯの病因に関与する細菌の抗菌剤による治療に対する耐性の発現の防止を、それを必要とする対象において行うための方法における使用のための医薬製剤であって、
    前記方法が抗菌剤を含む有効量の医薬製剤を前記対象に経口投与することを含む、
    前記抗菌剤がメロペネムである、
    任意には前記細菌が約７．４５×１０－９、約５．７５×１０－９、約５．１５×１０－９、約９．５５×１０－１０、約１．８５×１０－１０、約１．７５×１０－１０、約１．５０×１０－１０、または約１．０５×１０－１０未満の自然突然変異の頻度を有する、医薬製剤。
  11. 前記抗菌剤が前記細菌に対して約０．０１μｇ／ｍＬ～約３２μｇ／ｍＬ、約０．０５μｇ／ｍＬ～約１μｇ／ｍＬ、または約０．１μｇ／ｍＬ～約０．２５μｇ／ｍＬの突然変異防止濃度を示す、請求項１０に記載の使用のための医薬製剤。
  12. 前記細菌がＥｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ ｃｏｌｉ、Ｓｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓ ｓｐｐ．、Ｂａｃｔｅｒｏｉｄｅｓ ｓｐｐ．、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項１０または１１に記載の使用のための医薬製剤。
  13. 前記細菌がＥ．ｃｏｌｉ、Ｂ．ｆｒａｇｉｌｉｓ、Ｂ．ｖｕｌｇａｔｕｓ、Ｂ．ｏｖａｔｕｓ、Ｓ．ｐｎｅｕｍｏｎｉａ、Ｓ．ｐｙｏｇｅｎｅｓおよびＳ．ａｇａｌａｃｔｉａｅ、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項１２に記載の使用のための医薬製剤。
  14. 前記細菌が摂取可能なデバイスによって対象の胃腸（ＧＩ）管から回収されたサンプル中において同定される、請求項１～１３のいずれか一項に記載の使用のための医薬製剤。
  15. 前記細菌が摂取可能なデバイスによって対象のＧＩ管から回収されたサンプル中において定量される、請求項１～１４のいずれか一項に記載の使用のための医薬製剤。
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