KR100893519B1 - 생체내 체강 상태 검출용 시스템 및 방법 - Google Patents

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KR100893519B1
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Abstract

본 발명은 체강 상태의 생체내 및 원위치 검출용 시스템 및 방법을 제공한다. 상기 시스템은 적어도 하나의 지시계를 포함하는, 내강 샘플을 함유하기 위한 적어도 상호작용 챔버, 상기 상호작용 챔버를 조명하기 위한 적어도 하나의 광원, 및 상기 상호작용 챔버 내에서 발생하는 생체내 광학적 변화를 측정하기 위한 적어도 하나의 광학 검출기를 포함한다. 상기 지시계와 샘플 사이의 반응은 사기 광학 검출기에 의하여 검출되어 영상화될 수 있는 광학적 변화를 발행시킬 수 있다.
상호작용 챔버, 광원, 조명원, 광학 검출기, 영상기, 지시계

Description

생체내 체강 상태 검출용 시스템 및 방법 {A SYSTEM AND METHOD FOR DETERMINING IN VIVO BODY LUMEN CONDITIONS}

본 발명은 생체내 진단 분야에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 화학적 및/또는 생물학적 물질의 생체내 또는 원위치(in-situ) 검출 및 체강(body lumen) 내의 물리적 상태의 생체내 검출용 시스템 및 방법에 관한 것이다.

체액 또는 체강 내에서의 물질의 부정형적인 농도 또는 존재는 신체의 생물학적 상태에 대한 지표이다. 예를 들면, 위장(gastro-intestinal, GI)관 내에서의 적혈구의 농도 상승은 GI관을 따라 존재하는 출혈의 위치에 의해 좌우되는 상이한 병변을 암시한다. 마찬가지로, 온도 상승과 같은 신체의 물리적 상태에 있어서의 이상은 병리 상태를 암시할 수 있다. 이상 상태의 조기 검출, 동정 및 위치 확인(location)은 다양한 병변의 정확한 진단 및 치료에 있어 결정적으로 중요하다.

의학용 검출 키트는 통상 의심되는 물질의 존재에 대한 체액 샘플의 시험관내 테스트를 기초로 한다. 이러한 검출 방법으로 비정상적으로 발생한 물질의 기원을 용이하게 위치 결정(localization)하거나 동정할 수 없다. 많은 경우, 체강 내에서 비정상적으로 발생한 물질의 위치 결정은 병변의 동정에 크게 기여하므로, 동정된 병변의 용이한 치료에 기여한다. 예를 들면, 위출혈은 궤양을 암시하는 한 편, 소장 출혈은 종양의 존재를 암시할 수 있다.

GI관 내에서의 출혈은 내시경을 통해 검출 가능하기는 하나, 이러한 가능성은 상부 또는 하부 위장관으로 제한된다. 따라서, 소장과 같은 GI관의 다른 부분에서의 출혈은 내시경을 이용해 용이하게 검출되지 않는다. 또한, GI관 내의 혈액을 검출하기 위하여 보편적으로 사용되는 진단 키트 및 방법으로는 출혈의 기원을 동정할 수 없을 뿐 아니라, 병변의 유형을 측정하기 위해서는 추가의 테스트를 실시해야만 한다.

본 발명은 생체내 상태의 생체내 및 원위치 검출용 시스템 및 방법을 제공한다.

본 명세서에서 언급되는 "체강 상태"란 용어는 체강 내 물질의 존재 및/또는 농도, 및/또는 체강 내에 우세한 물리적 상태, 예를 들면 비제한적으로 온도, 압력 또는 전기장을 말한다.

물질은, 특히 이온, 분자, 세포, 화합물, 예를 들면 단백질, 당 및 혈액 성분일 수 있다.

본 발명의 한 구현형태에 따르는 시스템은 적어도 하나의 상호작용 챔버, 적어도 하나의 광원, 및 적어도 하나의 광학 검출기를 포함한다. 본 발명의 구현형태에 따르면, 상기 상호작용 챔버는 생체내 (내강(endo-luminal)) 샘플을 함유할 수 있으며, 상기 샘플과 반응할 수 있는 지시계(indicator)를 함유한다. 상기 내강 샘플은 우세한 상태를 가지거나, 상기 상호작용 챔버 내에 함유된 지시계가 그러한 우세한 상태에 대하여 반응하거나 그 물질과 반응하여 상기 상호작용 챔버 내에서 광학적 변화를 발생시키는 물질을 함유할 수 있다.

상기 광원은 상호작용 챔버를 조명하는 광의 파장 내에서 투명한 상호작용 챔버를 조명하며, 상기 광학 검출기는 상호작용 챔버 내에서 발생할 수 있는 생체내 광학적 변화를 검출한다.

본 발명의 한 구현형태에 따르면, 상기 시스템은 체강으로 삽입되고, 체강 환경 유래의 샘플은 적어도 하나의 지시계를 포함하는 상호작용 챔버로 흡입된다. 상기 상호작용 챔버는 체강 유체 및 물질들에 대하여 투과성이어서, 상기 챔버 내로의 이들 유체 및 물질의 유입은 허용하지만, 챔버로부터 체강 환경으로의 지시계의 유출은 허용하지 않도록 설계되는 것이 바람직하다.

상기 지시계는 체강 유체의 통과는 허용하지만 지시계의 통과는 허용하지 않는 상호작용 챔버 내의 선택적인 막 내에 액체 또는 현탁액으로서 함유될 수 있다. 대안적으로, 상기 지시계는 상호작용 챔버의 벽 또는 상호작용 챔버로 한정되는 부속물에 고정하여, 이들 지시계가 상호작용 챔버로부터 유출될 수 없도록 할 수 있다. 지시계를 포함하는 다른 형태의 상호작용 챔버도 가능하다.

샘플과 지시계 사이의 반응은 상호작용 챔버 내에서의 광학적 변화, 예를 들면 비제한적으로 색상 변화 또는 광학 밀도의 변화를 초래할 수 있다. 이러한 광학적 변화는 광학 검출기에 의하여 검출되어 영상화될 수 있다. 진단에 도움이 도는 정보를 함유할 수 있는 검출된 영상은 이후의 검색을 위하여 저장되거나, 또는 외부 수신기로 전송될 수 있다.

본 발명에 따르면, 상기 시스템은 미국 특허 5,604,531에 제시된 내복용 캡슐(swallowable capsule) 또는 WO 01/65995에 제시된 내복용 캡슐과 함께 활용되는 것과 같은 영상화 및 전송 시스템을 이용할 수 있다. 본 출원의 공동 양수인에게 양도된 미국 특허 5,604,531 및 WO 01/65995는 본 발명에 참고로 인용된다.

본 발명의 한 구현형태에 따르면, 상기 상호작용 챔버는 온도와 같은 물리적 상태에 대하여 반응할 수 있거나, 혹은 체강 유체 내에 존재할 수 있는 특정한 화학적 또는 생물학적 물질과 반응할 수 있는 지시계를 함유할 수 있다. 이러한 반응은 광학적 변화를 초래한다. 광학적 변화는 단지 체강 환경 내의 물질의 존재만을 정성적으로 검출하여 표시하고/표시하거나, 체강 환경 내의 물질의 농도를 정량적으로 나타낼 수도 있다.

본 발명의 한 구현형태에 따르는 방법은 본 발명의 구현형태에 따르는 시스템을 체강 내로 삽입하는 단계; 상호작용 챔버 내에 내강 샘플을 수취하여, 내강 샘플 및/또는 상기 내강 샘플 내에 함유되어 있을 수 있는 물질이 지시계와 반응 할 있도록 하는 단계; 상호작용 챔버를 조명하는 단계; 및 상호작용 챔버 내에서 발생하는 광학적 변화를 검출하는 단계를 포함한다.

본 발명의 한 구현형태에 따르면, 본 발명의 시스템은 체강 내로 삽입되도록 설계된 기구, 예를 들면 바늘, 부목, 내시경 또는 내복용 캡슐에 부착되거나 함유되는 경우 체강 내로 삽입될 수 있다.

본 발명의 한 구현형태에서, 상기 광학 검출기는 CCD, 포토다이오드 또는 CMOS 영상화 칩과 같은 영상기이다. 한 구현형태에서, 광학적 변화는 영상화될 수 있다.

다른 구현형태에서, 상기 시스템은 체강 상태를 원위치에서 검출할 수 있다. 한 구현형태에 따르면, 상기 광학 검출기는 상호작용 챔버 내에서 발생하는 광학적 변화 및 체강 모두를 영상화하는 영상기이다. 체강의 영상화는 정해진 어떠한 시점에서도 (예를 들면, 상술한 미국 특허 5,604,531에 제시된 바와 같이) 체강 내에서의 상기 시스템의 위치와 관련된 정보를 제공함으로써, 광학적 변화의 발생을 체강 내의 특정한 부위로 결정할 수도 있고, 체강 내의 특정 영역에 대하여 병변을 동정하고 그 위치를 결정할 수도 있다.

본 발명의 또 다른 구현형태에서, 상기 시스템은 GI관 전체를 자동 영상화 및 샘플링(sampling)할 수 있는 기구, 예를 들면 내복용 캡슐 내에 함유된다.

본 발명은 첨부된 도면과 관련하여 제시된 이하의 상세한 설명으로부터 보다 완전하게 이해되고 인식될 것이다.

도 1은 본 발명의 한 구현형태에 따르는 시스템의 개략적인 측면도.

도 2는 본 발명의 한 구현형태에 따르는 시스템을 포함하는 캡슐의 개략도.

도 3은 본 발명의 한 구현형태에 따르는 시스템에 의하여 얻어진 영상 시야(picture field)의 개략도.

이하의 설명에서는, 본 발명의 다양한 양태가 설명될 것이다. 설명을 목적으로, 본 발명의 완전한 이해를 돕기 위하여 특정 형태 및 항목들이 제시된다. 그 러나, 당업자는 본 발명이 여기에 제시된 특정 항목들 없이도 실시될 수 있음을 이해할 것이다. 나아가, 공지된 특징들은 본 발명을 불명료하지 않게 하기 위하여 생략 또는 단순화될 수 있다.

이하, 도 1을 참조하여 본 발명의 시스템의 한 구현형태를 개략적으로 예시한다. 상기 시스템은 상호작용 챔버(22), 상호작용 챔버(22)를 조명하는 광원(24), 및 예를 들면 상호작용 챔버(22)의 영상화를 통해 상호작용 챔버(22) 내에서의 광학적 변화를 검출하기 위한 광학 검출기(26)를 포함한다. 상호작용 챔버(22)는 물리적 상태에 대하여 반응하거나, 물질과 반응하여 색상 변화 또는 광학 밀도 변화와 같은 광학적으로 검출 가능한 결과를 제공하는 지시계(도시되지 않음)를 함유한다.

상기 시스템이 체강 내로 도입되는 경우, 내강 환경이 샘플링된다. 내강 샘플은, 예를 들면 상호작용 챔버의 모세관 작용에 의하여 상호작용 챔버 내로 수동적으로 흡입할 수도 있고, 또는 예를 들면 삼투압 펌프(실리콘에 유용)와 같은, 당 기술분야에 공지된 적절한 기계식 마이크로 펌프를 이용함으로써 능동적으로 흡입할 수도 있다. 대안적으로, 샘플링은 예를 들면 스위치에 의하여 주기적으로 통제될 수 있다.

상호작용 챔버(22)들은 각각, 시스템이 체강 환경의 새로운 영역을 샘플링함에 따라, 챔버 내의 샘플을 방출 및 교체할 수 있게 하는 2개의 개구를 포함할 수 있다.

체강 유체와 같은 내강 샘플을 함유하기 위하여 형성된 상호작용 챔버(22)는 지시계 또는 지시계의 조합물을 포함함으로써, 상호작용 챔버(22) 내에서 지시계와 샘플 또는 샘플 내에 함유되어 있을 수 있는 물질 사이에 반응을 일으킬 수 있다.

상호작용 챔버(22)는 그들 내부에서 발생할 수 있는 광학적 변화가 광학 검출기(26)에 의하여 검출될 수 있도록 하는 광원(24)에 의하여 조명된다. 이러한 광학적 변화는 샘플 내에 우세한 물리적 상태 및 지시계에 대한 그들의 작용, 또는 샘플 내에 함유된 물질(들)과 지시계 사이의 상호작용의 결과이다. 그러한 광학적 변화를 검출 또는 영상화하기 위하여, 상호작용 챔버(22)의 적어도 일부는 조명 파장 내에서 투명한 것이 바람직하다.

상호작용 챔버(22)는 2개의 유리 슬랩들(23A 및 23B) 사이에 형성되거나, 또는 유리 슬랩(23)으로 에칭된 모세관으로서 형성될 수 있으며, 여기서 슬랩들 중 하나(23B)는 사전 형성된 슬롯 또는 채널을 함유한다.

상기 상호작용 챔버는 플라스틱, 유리 등과 같은 임의의 적합한 재료로 만들어질 수 있음은 이해할 것이다. 재료의 적합성을 평가할 때에 고려해야 하는 매개변수로는 예를 들면, 재료의 투명도, 내복용(internal use)으로서의 그들의 안전성, 그 내부에서 발생할 수 있는 상호작용에 의해 가해지는 부식작용 또는 내강 상태 하에서의 그들의 내구성 등이 있을 수 있다.

상기 시스템은 하나 이상의 상호작용 챔버를 포함함으로써, 하나 이상의 물리적 상태 또는 하나 이상의 물질의 존재 및/또는 농도를 동시에 검출할 수 있다.

상호작용 챔버(22) 내에 함유되는 지시계는 반응성 화학물질 성분, 생물학적 활성제, 예를 들면 효소 또는 세포, 면역반응물질 또는 물리적 상태에 대한 반응 또는 물질과의 반응에 적합한 지시계 또는 지시계의 혼합물일 수 있다.

특정한 반응 요건 및 특정한 지시계/물질의 특성에 따라, 상기 지시계들은 상호작용 챔버의 벽을 코팅하는 지시계층 또는 상호작용 챔버로 한정되는 부속물에 고정된 지시계와 같은 현탁액 또는 고형물 형태로 상호작용 챔버 내에 함유될 있다. 예를 들면, 지시계로 코팅된 스트립을 상호작용 챔버 벽에 고정할 수도 있고, 지시계로 코팅된 비드를 상호작용 챔버 내에 포착시킬 수도 있다. 예를 들면, 오르토톨리딘(orthotolidine)은 상호작용 챔버 벽 또는 상호작용 챔버에 고정된 스트립에 침지될 수 있다. 상호작용 챔버로 유입하는 체강 환경 내에 존재하는 적혈구(적혈 세포)는 용혈되어 유리 헤모글로빈으로 유리될 수 있으며, 이는 오르토톨리딘 산화를 촉매하여 푸른색을 발색시킨다. 색상 변화의 강도는 체강 유체 내의 혈액의 양에 비례한다. pH 지시계, 특정 물질 또는 세포 등에 대해 친화성을 가지는 항체, 당 지시계와 같은 그 밖의 지시계들이 사용될 수 있다. 본 발명이 시스템은 또한 체강 및 체강 환경의 상이한 물리적 상태를 검출하는 데 사용될 있음을 이해할 것이다. 따라서, 예를 들면 체강의 상이한 영역 내에서의 온도 변화는 감지된 온도에 따라 색상을 변화시키는 지시계를 이용하여 검출할 수 있다.

지시계와 물질 사이의 반응은 가역적일 수 있으며, 이런 경우 지시계는 광학적 변화를 단일 결과로서 나타내는 다수의 물질 공급원을 검출하는 데 사용될 수 있다. 또한, 반응 동력학은 광학적 변화의 강도가 물질의 농도에 비례하므로, 물질의 농도를 유추할 수 있다.

상호작용 챔버(22)는 상호작용 챔버(22) 및 광학 검출기(26)와 상용 가능한 임의의 조명원일 수 있는 광원(24)에 의하여 조명된다. 발광 다이오드(LED)와 같은 광원이 사용될 수 있다. 선택적으로, 광선을 광원(24)으로부터 상호작용 챔버(22) 및 이들을 통해 광학 검출기(26)로 조준/안내하기 위하여 조준기 또는 반사기(25)를 사용할 수 있다.

광학 검출기(26)는 상호작용 챔버(22)를 통과한 광선을 수취 및 처리하는 데 적합한 임의의 기구일 수 있다.

상기 시스템은 상호작용 챔버(22)가 한쪽의 광원(24)과 다른 쪽의 광학 검출기(26) 사이에 배치되도록 설정될 수 있다. 광원(24)으로부터 방출된 광선(화살표 27'으로 나타냄)은 조준기 또는 반사기(25)에 의해 수집되어 상호작용 챔버(22)를 함유하는 유리 슬랩(23)으로 안내된다(화살표 27로 나타냄). 광선(화살표 27로 나타냄)은 유리 슬랩(23) 및 상호작용 챔버(22)를 통과해, 광학 검출기(26)에 의하여 수취된다. 광학 검출기(26)는 광학적 변화를 검출하는 데 적합한 임의의 검출기, 예를 들면 CCD, CMOS 영상화 칩, 포토다이오드 등과 같은 영상기일 수 있다.

광학 검출기(26)는 예를 들면 상호작용 챔버의 영상을 형성함으로써 수취한 광선을 처리한다. 이러한 영상은 광학 검출기(26) 내에 저장되거나, 또는 외부 수신 시스템으로 추가 전송될 수 있다.

본 발명의 시스템의 부품들은 상기 시스템용으로 특이적으로 설계될 수도 있고, 체강 내에서 작동하는 다른 시스템들로부터 일부의 부품을 활용함으로써 기존 부품들의 장점을 경제적으로 취할 수도 있다. 예를 들면, 본 발명의 시스템은 체강으로 삽입하기 위한 의학 기구, 예를 들면 바늘, 부목, 내시경 또는 GI관을 통과할 수 있는 캡슐에 결합되거나 부착될 수 있다. 내시경은 광원을 활용하며, 작동 중에는 종종 영상화 기구를 활용하기도 한다. 그러므로, 본 발명의 시스템은 물질의 존재 및/또는 농도를 검출하거나 체강의 물리적 상태를 측정하기 위하여, 내시경에 결합되어 내시경의 광원 및 영상화 기구를 활용할 수 있다.

이하, 본 발명의 한 구현형태에 따르는 시스템을 포함하는 기구를 개략적으로 예시한 도 2를 참조하여 설명한다. 상기 기구는 당 기술분야에 공지된 캡술과 같이, 예를 들면 GI관 및 혈관과 같은 체강으로 삽입되어 이를 통과할 수 있다.

예를 들면, 미국 특허 5,604,531에 개시된 내복용 캡슐은 전체 소화관을 통과할 수 있으므로, 자동 화상 내시경으로서 작동할 수 있다. 본 발명의 한 구현형태에 따라 선택적으로 활용되는 캡슐은 영상화 시스템의 화상 출력을 전송하는 영상화 시스템, 예를 들면 화상 카메라 시스템 및 전송기, 선택적으로 무선 전송기를 포함할 수 있다. 주어진 어떠한 시점에서도 상기 캡슐의 정확한 위치를 알 수 있기 때문에, 특정 영상과 GI관 내의 캡슐의 특정 위치를 연관시킬 수 있다. 그 외의 캡슐들로는 본 명세서에 참고로 인용된 Alfano의 미국 특허 6,240,312 및 Refal의 WO01/50941에 개시된 것들이 있다. 본 발명의 다른 구현형태에 따라 선택적으로 활용되는 캡슐은 전기 모터에 의해 안내되거나, 기체 흐름에 맞추어 전향될 수 있는 기계식 프로펠러와 같은 동작 메커니즘을 가지는 원격 조절 가능한 마이크로 규모의 기구일 수 있다. 또 다른 캡슐은 외부 라디오파에 의하여 충전될 수 있으며 캡슐을 시작시킬 수 있는 회전 메커니즘을 함유할 수 있다.

도 2와 관련하여, 기구(30)는 모두 광학 윈도우(35) 배후에 배치된 평면 광원(32), CCD 또는 CMOS 영상화 칩과 같은 영상화 기구(36), 및 상호작용 챔버(38)를 포함한다. 기구(30)는 그들의 구성요소들로 동력을 공급하는 배터리(31) 및 신호를 영상화 기구(36)로부터 외부 수신 시스템(도시하지 않음)으로 전송하는 송신기(34)를 추가로 포함한다. 다른 구현형태에서, 기구(30)는 상호작용 챔버(38)를 조명하는 화이트 LED와 같은 LED를 활용할 수 있다. 또 다른 구현형태에서, 기구(30)는 그들의 구성요소들로 동력을 공급하기 위한 외부 동력 메커니즘을 포함할 수 있다. 또한, 영상화 기구(36)는 광학 시스템, 예를 들면 일련의 마이크로렌즈 및 포커싱 요소를 포함할 수 있다. 본 발명의 한 구현형태에서, 상기 기구는 다수의 영상화 기구, 및 선택적으로 그들에 상응하는 광학 시스템, 및 선택적으로 복수의 조명원을 포함할 수 있다. 예를 들면, 체강의 다방향 샘플링 및/또는 관찰용 기구가 적어도 2개의 마주하는 단부를 구비하고, 복수의 영상화 기구 및 선택적으로 복수의 상호작용 챔버는 상기 기구의 마주하는 단부에 각각 배치될 수 있다.

기구(30)는 GI관을 통과해 샘플링할 수 있는 캡슐로서 설명될 것이다. 그러나, 그 외의 다른 체강을 통과해 샘플링할 수 있는 그 밖의 기구들도 본 발명의 구현형태에 따라 가능하다.

기구(30)가 예를 들면 내복을 통해 GI관으로 삽입되고, 영상화 기구(36) 및 광원(32)이 작동하면, GI관 벽(39) 및 상호작용 챔버(38)는 광원(32)에 의하여 직접적으로 조명되고 영상화 기구(36)에 의하여 영상화된다. 이 영상은 예를 들면 미국 특허 5,604,531에 개시된 것과 같은 외부 수신 시스템으로 전송된다.

상호작용 챔버(38)를 GI관 환경에 대하여 개방함으로써, 상술한 바와 같이 수동적으로 또는 능동적으로 GI관 유체(37)를 상호작용 챔버(38)로 유입시킬 수 있다. 상호작용 챔버 내에 함유된 상기 지시계(도시되지 않음)는 상기 상호작용 챔버로 한정된다. 지시계는 상술한 바와 같이 고정될 수도 있고, 또는 도 2에 예시하고 이하에서 상세히 설명하는 바와 같이 상호작용 챔버 내의 선택적 차단벽(barrier)으로 인하여 상호작용 챔버를 이탈하지 못하도록 할 수도 있다.

도 2에 예시된 구현형태에서, 상호작용 챔버(38)는 GI관 유체(37)의 유입은 허용하나 상호작용 챔버(38)로부터의 지시계의 유출은 허용하지 않는 선택적인 막(33)을 포함한다.

기구(30)가 GI관으로 하향 진행함에 따라, GI관 유체(37)의 미소량이 상호작용 챔버(38) 내로 서서히 유입하여 전체 GI관이 단일 상호작용 챔버 내로 샘플링될 수 있다. 대안적으로, 상기 시스템은 GI관의 한 영역에서 상호작용 챔버 내로 유입된 GI관 유체가 GI관 내의 새로이 도달한 영역으로부터 유입된 유체로 교체되도록 형성될 수 있다. 이런 경우, 상호작용 챔버는 지시계를 상호작용 챔버로 한정하기 위하여 2개의 개구 및 2개의 막을 가지게 될 것이다.

기구(30)는 GI관 도처에서 GI관 환경을 지속적으로 샘플링한다. 그러므로, GI관 내의 병변의 기원 또는 정확한 위치를 검출할 수 있다. 예를 들면, GI관 내에서의 출혈의 기원은 다음과 같이 검출할 수 있다. 환자의 GI관으로 기구(30)를 삽입한다. 상기 기구는 혈액 또는 혈액 성분들의 지시계를 포함하는 영상기 및 적어도 하나의 상호작용 챔버를 포함한다. 상기 기구는 환자의 GI관을 통해 수동적으로 이동하면서 GI관 및 상호작용 챔버를 영상화한다. GI관 내의 출혈 위치에서 샘플링된 GI관 유체는 혈액을 함유할 것이다. 혈액은 상호작용 챔버(38) 내의 지시계와 반응하여, 광학 검출기(36)에 의하여 영상화될 광학적 변화를 일으킬 것이다. GI관 내에서의 광학적 변화의 영상 및 위치는 영상이 생성되었을 시점에 기구(30)의 위치를 동정함으로써, 출혈의 기원을 동정할 수 있는 외부 작동기로 전송될 것이다. GI관을 따라 발생한 출혈의 여러 기원들을 동정할 수 있으며, 각 기원에서의 출혈의 강도는 각 위치에서의 혈액의 농도에 따라 판단할 수 있다.

도 2에 개략적으로 도시된 기구(30)는 미국 특허 5,604,531에 개시된 캡슐과 유사하게, GI관으로 삽입되어 관 전체를 통과하도록 설계된다. 그러나, 상술한 바와 같이, 기구(30)는 임의의 특정 형태로 제한되지 않는다. 오히려, 상기 기구는 체강으로 삽입하거나, 체강을 통과하거나, 체강으로 삽입되는 기구 내에 포함되기에 적합한 임의의 형태일 수 있다. 나아가, 특정 영상 및 특정 에너지 요건에 따라, 기구의 구성요소(예를 들면, 조명원 및 송신기)는 케이블을 통해 외부 동력 공급원 또는 외부 수신 시스템과 연결될 수 있다.

이하, 기구(30) 내의 영상기에 의하여 얻어진 영상 시야를 개략적으로 나타낸 도 3을 참조하여 설명한다. 본 발명의 한 구현형태에 따르면, GI관 벽 및 상호작용 챔버의 영상화에는 단일 영상화 기구(도 2의 36)가 사용된다. 그러므로, 영상화 기구로부터 얻어진 영상 시야(40)는 GI관 벽의 영상(49) 및 상호작용 챔버의 영상(48) 모두를 함유한다. 상이한 상호작용 챔버(48A-D)는 촬영 시야(40)의 영상(48)에 나타난 다른 광학적 변화 또는 색상의 패턴이 GI관 내의 상이한 내강 물질에 대응하도록 상이한 지시계를 함유할 수 있다.

영상 시야는 편의상 촬영 시야(40)과 유사한 하나의 영상 시야로 조합되는 다수의 상이한 영상화 기구 또는 광학 검출기로부터 얻어진 상이한 영상들로부터 얻어질 수 있음을 인지할 것이다.

따라서, 본 발명의 시스템을 사용하면, 체강 내의 어떠한 위치에 대해서도 물질 및 물리적 상태의 "프로필"을 얻을 수 있다. GI관 벽(49)의 영상으로부터 유도된 데이터와 함께 영상(48)으로부터 유추된 "프로필"은 GI관의 진단과 같은 생체내 진단에 사용될 수 있다.

당업자들은 본 발명이 상기에 구체적으로 제시되고 설명된 것으로 제한되지 않음을 인식할 것이다. 오히려, 본 발명의 범위는 이하의 청구의 범위에 의해서만 규정된다.

Claims (42)

  1. 위장(gastro-intestinal, GI)관으로부터 샘플링되는 생체 내 샘플을 샘플링하기 위한 적어도 하나의 상호작용 챔버(interaction chamber)로서, 상기 상호작용 챔버의 내부에서 상기 위장관으로부터 샘플링된 생체 내 샘플과 반응하여 광학적 변화를 발생시키는 적어도 하나의 지시계(indicator)를 포함하는, 적어도 하나의 상기 상호작용 챔버;
    상기 상호작용 챔버를 조명하기 위한 적어도 하나의 조명원(illumination source); 및
    상기 상호작용 챔버 내에서 발생하는 광학적 변화를 검출하기 위한 적어도 하나의 광학 검출기
    를 포함하는 생체 내 상태 측정용 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 상호작용 챔버의 적어도 일부가 조명 파장 내에서 투명한 생체 내 상태 측정용 시스템.
  3. 청구항 3은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제1항에 있어서,
    복수의 상호작용 챔버를 포함하는 생체 내 상태 측정용 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 생체 내 샘플을 흡입하는 마이크로 펌프를 추가로 포함하는 생체 내 상태 측정용 시스템.
  5. 청구항 5은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제3항에 있어서,
    하나의 상호작용 챔버는 하나의 지시계를 포함하고, 다른 하나의 상호작용 챔버는 또 다른 하나의 지시계를 포함하는 생체 내 상태 측정용 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 상호작용 챔버가 상기 생체 내 샘플의 통과는 선택적으로 허용하나 상기 지시계의 통과는 허용하지 않는 적어도 하나의 막에 의하여 밀봉되는 생체 내 상태 측정용 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 지시계가 상기 상호작용 챔버의 벽에 고정되는 생체 내 상태 측정용 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 지시계가 상기 상호작용 챔버 내에 있는 부속물에 고정되는 생체 내 상태 측정용 시스템.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 광학 검출기가 상기 상호작용 챔버의 영상을 얻기 위한 영상기(imager)인 생체 내 상태 측정용 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 영상을 전송하기 위한 송신기(transmitter)를 추가로 포함하는 생체 내 상태 측정용 시스템.
  11. 청구항 11은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제10항에 있어서,
    상기 영상을 수신하기 위한 수신 시스템(receiving system)을 추가로 포함하는 생체 내 상태 측정용 시스템.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 광학 검출기가 체강 및 상호작용 챔버의 영상을 얻기 위한 영상기인 생체 내 상태 측정용 시스템.
  13. 청구항 13은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제1항에 있어서,
    상기 광학 검출기가 체강 및 상호작용 챔버의 영상을 얻어 상기 영상의 화상 신호(video signal)를 생성시키기 위한 영상기인 생체 내 상태 측정용 시스템.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 화상 신호를 전송하기 위한 송신기 및 상기 화상 신호를 수신하기 위한 수신 시스템을 추가로 포함하는 생체 내 상태 측정용 시스템.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 시스템이 체강으로 삽입되도록 설계된 기구에 포함되거나 또는 부착되는 생체 내 상태 측정용 시스템.
  16. 청구항 16은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제9항에 있어서,
    상기 시스템이 체강으로 삽입되도록 설계된 기구에 포함되거나 또는 부착되는 생체 내 상태 측정용 시스템.
  17. 청구항 17은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제12항에 있어서,
    상기 시스템이 체강으로 삽입되도록 설계된 기구에 포함되거나 또는 부착되는 생체 내 상태 측정용 시스템.
  18. 청구항 18은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제12항에 있어서,
    광학 시스템을 추가로 포함하는 생체 내 상태 측정용 시스템.
  19. 위장(gastro-intestinal, GI)관으로부터 샘플링되는 생체 내 샘플을 샘플링하기 위한 2개의 상호작용 챔버(interaction chamber)로서, 상기 2개의 상호작용 챔버 각각의 내부에서 상기 위장관으로부터 샘플링된 생체 내 샘플과 반응하여 광학적 변화를 발생시키는 적어도 하나의 지시계를 포함하는, 상기 2개의 상호작용 챔버;
    상기 상호작용 챔버를 조명하기 위한 적어도 하나의 조명원; 및
    상기 상호작용 챔버 내에서 발생하는 광학적 변화를 검출하여 생체내 영상을 얻기 위한 2개의 영상기(imager)
    를 포함하고, 적어도 2개의 마주하는 단부를 가지며, 상기 2개의 상호작용 챔버 및 상기 2개의 영상기가 시스템의 상기 마주하는 단부에 각각 배치되는 생체 내 상태 측정용 시스템.
  20. 청구항 20은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제1항에 있어서,
    상기 시스템의 구성요소에 동력을 공급하기 위한 배터리를 추가로 포함하는 생체 내 상태 측정용 시스템.
  21. 위장(gastro-intestinal, GI)관으로부터 샘플링되는 내강 샘플을 샘플링하기 위한 적어도 하나의 상호작용 챔버(interaction chamber)로서, 상기 상호작용 챔버의 내부에서 상기 위장관으로부터 샘플링되는 내강(endo-luminal) 샘플과 반응하여 광학적 변화를 발생시키는 적어도 하나의 지시계를 포함하는, 적어도 하나의 상기 상호작용 챔버;
    상기 상호작용 챔버 및 체강을 조명하기 위한 적어도 하나의 조명원; 및
    상기 상호작용 챔버 및 체강을 영상화하기 위한 적어도 하나의 영상기
    를 포함하는 생체 내 체강 상태 측정용 시스템.
  22. 위장(gastro-intestinal, GI)관 환경으로부터 샘플링되는 샘플을 샘플링하기 위한 적어도 하나의 상호작용 챔버(interaction chamber)로서, 상기 상호작용 챔버의 내부에서 상기 위장관 환경으로부터 샘플링된 샘플과 반응하여 광학적 변화를 발생시키는 적어도 하나의 지시계를 포함하는, 적어도 하나의 상기 상호작용 챔버;
    상기 상호작용 챔버를 조명하기 위한 적어도 하나의 조명원; 및
    상기 상호작용 챔버 내에서 발생하는 생체내 광학적 변화를 검출하기 위한 적어도 하나의 광학 검출기
    를 포함하는 생체 내 위장관 상태 측정용 기구.
  23. 위장(gastrointestinal, GI)관 환경으로부터 샘플링되는 샘플을 샘플링하기 위한 적어도 하나의 상호작용 챔버로서, 상기 상호작용 챔버의 내부에서 상기 위장관 환경으로부터 샘플링된 샘플과 반응하여 광학적 변화를 발생시키는 적어도 하나의 지시계를 포함하는, 적어도 하나의 상기 상호작용 챔버;
    상기 위장(GI)관 및 상호작용 챔버를 조명하기 위한 적어도 하나의 조명원; 및
    상기 위장관 및 상호작용 챔버를 영상화하여 상기 위장관 및 상기 상호작용 챔버 영상의 화상 신호를 생성시키기 위한 적어도 하나의 영상기
    를 포함하는 위장관 영상화 및 생체 내 위장관 상태 측정용 기구.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 화상 신호를 전송하기 위한 송신기를 추가로 포함하는 위장관 영상화 및 생체 내 위장관 상태 측정용 기구.
  25. 청구항 25은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    위장(gastrointestinal, GI)관 환경으로부터 샘플링되는 샘플을 샘플링하기 위한 적어도 하나의 상호작용 챔버로서, 상기 상호작용 챔버의 내부에서 상기 위장관 환경으로부터 샘플링된 샘플과 반응하여 광학적 변화를 발생시키는 적어도 하나의 지시계를 포함하는, 적어도 하나의 상기 상호작용 챔버;
    상기 위장관 및 상호작용 챔버를 조명하기 위한 적어도 하나의 조명원; 및
    상기 위장관 및 상호작용 챔버를 영상화하기 위한 적어도 하나의 영상기
    를 포함하는 생체 내 위장관 상태 측정용 기구.
  26. 청구항 26은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제25항에 있어서,
    상기 기구가 내복용 캡슐(swallowable capsule)인 생체 내 GI관 상태 측정용 기구.
  27. 청구항 27은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    상호작용 챔버 내부에서 내강 샘플과 반응하여 광학적 변화를 발생시키는 적어도 하나의 지시계를 포함하는 상기 상호작용 챔버 내에서 상기 위장(GI)관으로부터 샘플링되는 내강 샘플을 수취하는 단계;
    상기 상호작용 챔버를 조명하는 단계; 및
    상기 상호작용 챔버 내에서 발생하는 광학적 변화를 검출하는 단계
    를 포함하는 생체내 체강 상태 측정 방법.
  28. 청구항 28은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제27항에 있어서,
    상기 상호작용 챔버의 적어도 일부가 조명 파장 내에서 투명한 생체 내 체강 상태 측정 방법.
  29. 청구항 29은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제27항에 있어서,
    상기 광학 검출기는 영상기이고, 상기 광학적 변화를 검출하는 단계는 상기 상호작용 챔버를 영상화하는 단계인 생체 내 체강 상태 측정 방법.
  30. 청구항 30은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제29항에 있어서,
    상기 상호작용 챔버의 영상의 화상 신호를 생성시키는 단계를 추가로 포함하는 생체 내 체강 상태 측정 방법.
  31. 청구항 31은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제30항에 있어서,
    상기 화상 신호를 수신 시스템으로 전송하는 단계 및 상기 화상 신호를 수신하는 단계를 추가로 포함하는 생체 내 체강 상태 측정 방법.
  32. 상호작용 챔버 내부에서 위장(gastrointestinal, GI)관으로부터 샘플링된 샘플과 반응하여 광학적 변화를 발생시키는 적어도 하나의 지시계를 포함하는 상기 상호작용 챔버 내에서 상기 위장관으로부터 샘플링된 샘플을 수취하는 단계;
    상기 상호작용 챔버를 조명하는 단계; 및
    상기 상호작용 챔버 내에서 발생하는 생체내 광학적 변화를 검출하는 단계
    를 포함하는 생체내 위장관 상태 측정 방법.
  33. 제32항에 있어서,
    상기 광학 검출기는 영상기이고, 상기 광학적 변화를 검출하는 단계는 상기 상호작용 챔버를 영상화하여 상기 상호작용 챔버 영상의 화상 신호를 생성시키는 단계인 생체 내 위장관 상태 측정 방법.
  34. 제33항에 있어서,
    상기 화상 신호를 수신 시스템으로 전송하는 단계 및 상기 화상 신호를 수신하는 단계를 추가로 포함하는 생체 내 위장관 상태 측정 방법.
  35. 청구항 35은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    상호작용 챔버 내부에서 위장(gastrointestinal, GI)관으로부터 샘플링된 샘플과 반응하여 광학적 변화를 발생시키는 적어도 하나의 지시계를 포함하는 상기 상호작용 챔버 내에 상기 위장관으로부터 샘플링된 샘플을 수취하는 단계;
    상기 상호작용 챔버를 조명하는 단계; 및
    상기 위장관 및 상기 상호작용 챔버를 영상화하여 상기 위장관 및 상기 상호작용 챔버 영상의 화상 신호를 생성시키는 단계
    를 포함하는 위장관 영상화 및 생체 내 위장관 상태 측정 방법.
  36. 청구항 36은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제35항에 있어서,
    상기 화상 신호를 수신 시스템으로 전송하는 단계 및 상기 화상 신호를 수신하는 단계를 추가로 포함하는 위장관 영상화 및 생체 내 위장관 상태 측정 방법.
  37. 청구항 37은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    상호작용 챔버 내부에서 위장(gastrointestinal, GI)관으로부터 샘플링된 샘플과 반응하여 광학적 변화를 발생시키는 적어도 하나의 지시계를 포함하는 상기 상호작용 챔버 내에서 상기 위장관으로부터 샘플링된 샘플을 수취하는 단계;
    상기 상호작용 챔버를 조명하는 단계; 및
    상기 위장관 및 상호작용 챔버를 영상화하는 단계
    를 포함하는 원위치 위장관 상태 측정 방법.
  38. a) 상호작용 챔버의 내부에서 위장(gastrointestinal, GI)관 환경으로부터 샘플링된 샘플과 반응하여 광학적 변화를 발생시키는 적어도 하나의 지시계를 포함하는, 상기 위장관 환경으로부터 샘플링되는 샘플을 샘플링하기 위한 적어도 하나의 상기 상호작용 챔버;
    상기 위장관 및 상기 상호작용 챔버를 조명하기 위한 적어도 하나의 조명원; 및
    상기 위장관 및 상기 상호작용 챔버를 영상화하여 상기 위장관 및 상기 상호작용 챔버 영상의 화상 신호를 생성시키기 위한 적어도 하나의 영상기
    를 포함하는 시스템; 및
    b) 상기 화상 신호를 수신 시스템으로 전송하기 위한 송신기
    를 포함하는 위장관의 영상화 및 생체 내 위장관 상태 측정용 캡슐.
  39. 청구항 39은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제38항에 있어서,
    상기 캡슐이 2개의 마주하는 단부를 가지고, 2개의 상호작용 챔버와 2개의 영상기를 포함하고, 상기 상호작용 챔버 및 상기 영상기가 상기 캡슐의 상기 마주하는 단부에 각각 배치되는 위장관의 영상화 및 생체 내 위장관 상태 측정용 캡슐.
  40. 청구항 40은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    위장(gastrointestinal, GI)관 환경으로부터 샘플링되는 샘플을 샘플링하기 위한 적어도 하나의 상호작용 챔버로서, 상기 상호작용 챔버의 내부에서 상기 위장관 환경으로부터 샘플링되는 샘플과 반응하여 광학적 변화를 발생시키는 적어도 하나의 지시계를 포함하는, 적어도 하나의 상기 상호작용 챔버;
    상기 상호작용 챔버 및 체강을 조명하기 위한 적어도 하나의 조명원; 및
    상기 상호작용 챔버 및 상기 체강을 영상화하여, 송신기에 의하여 전송될 상기 상호작용 챔버 및 상기 체강 영상의 화상 신호를 생성시키기 위한 적어도 하나의 영상기
    를 포함하는 시스템으로 조작 가능한 화상 신호 전송용 송신기.
  41. 청구항 41은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제40항에 있어서,
    상기 송신기가 상기 화상 신호를 체강 외부의 수신 시스템으로 전송하는 화상 신호 전송용 송신기.
  42. 청구항 42은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    상호작용 챔버의 내부에서 위장(gastrointestinal, GI)관 환경으로부터 샘플링된 샘플과 반응하여 광학적 변화를 발생시키는 적어도 하나의 지시계를 포함하는, 상기 위장관 환경으로부터 샘플링되는 샘플을 샘플링하기 위한 적어도 하나의 상기 상호작용 챔버;
    상기 상호작용 챔버 및 체강을 조명하기 위한 적어도 하나의 조명원;
    상기 상호작용 챔버 및 상기 체강을 영상화하여 상기 상호작용 챔버 및 상기 체강 영상의 화상 신호를 생성시키기 위한 적어도 하나의 영상기; 및
    수신 시스템에 의하여 수신될 화상 신호를 전송하기 위한 적어도 하나의 송신기
    를 포함하는 시스템으로 조작 가능한 화상 신호 수신용 수신 시스템.
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