KR102397233B1 - 위치추정 능력을 갖는 전기기계 알약 장치 - Google Patents
위치추정 능력을 갖는 전기기계 알약 장치 Download PDFInfo
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Abstract
신체의 위장관 내에서의 복용가능 장치의 위치를 식별하기 위한 장치, 시스템 및 방법에 대한 다양한 실시예가 본 명세서에 제공된다. 일부 실시예에 있어서, 복용가능 장치는 장치의 적어도 하나의 단부에 근접하게 위치된 축방향 광 감지 서브유닛 및 장치의 반경방향 벽에 근접하게 위치된 반경방향 광 감지 서브유닛을 갖는 감지 유닛을 포함하고, 위장관 내에서의 위치를 자율적으로 식별할 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 복용가능 장치는 복수의 상이한 파장으로 작동하는 광학 조명 소스 및 검출기를 포함하고, 기관 조직 및 가끔의 미립자의 반사 특성을 사용함으로써 위장관의 영역을 판별할 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 복용가능 장치는 검출된 장치 위치에 기초하여 체액을 샘플링하거나 약제를 방출할 수 있다.
Description
본 개시는 위치추정(localization) 능력을 갖는 전기기계 알약 장치에 관한 것이다.
위장(gastrointestinal; GI)관은 일반적으로 개인 신체에 관한 풍부한 정보를 포함하고 있다. 예를 들면, GI관 내의 내용물은 개인의 신진대사에 관한 정보를 제공할 수 있다. GI관의 내용물의 분석은 또한 GI 내용물 조성(예를 들면, 박테리아와 생화학적 내용물 사이의 관계)과 특정 질병 또는 장애 사이의 관계를 식별하기 위한 정보를 제공할 수도 있다.
GI관을 분석하기 위한 현재 방법 및 장치는 GI관으로부터 검색된 데이터의 정밀도와 같은 특정 측면에서 제한된다. GI관으로부터 검색된 데이터는 물리적 샘플 및/또는 측정값을 포함할 수 있다. 검색된 데이터의 값은, 데이터가 검색된 위치가 얼마나 정확하게 식별될 수 있는지에 따라, 어느 정도는, 달라질 수 있다. 그러나, GI관 내의 체내 위치 검출은 곤란할 수 있다. GI관 내의 상이한 세그먼트는, 때로는, 체내 위치 검출에 영향을 미칠 수 있는 특정 물질(예를 들면, 혈액)을 포함할 수 있고, 또한 상이한 개인들 사이에서 GI관에 차이가 있을 수도 있다.
일부 양태에 있어서, 신체의 위장(GI)관 내에서의 위치를 식별하기 위한 복용가능 장치가 본 명세서에 제공된다. 복용가능 장치는 제1 단부, 제1 단부와는 실질적으로 반대측인 제2 단부, 및 제1 단부로부터 제2 단부로 길이방향으로 연장되는 반경방향 벽에 의해 규정되는 하우징; 하우징 내측의 감지 유닛을 포함하며, 감지 유닛은, 제1 단부 및 제2 단부 중 적어도 하나에 근접하게 위치된 축방향 광 감지 서브유닛으로서, 축방향 광 감지 서브유닛은, 하우징 외부의 환경을 향해 축방향 조명을 전송하고 축방향 조명으로부터 기인하는 환경으로부터의 축방향 반사율을 검출하도록 구성되는 것인 축방향 광 감지 서브유닛; 반경방향 벽에 근접하게 위치된 반경방향 광 감지 서브유닛으로서, 반경방향 광 감지 서브유닛은, 하우징 외부의 환경을 향해 반경방향 조명을 전송하고 반경방향 조명으로부터 기인하는 환경으로부터의 반경방향 반사율을 검출하도록 구성되고, 반경방향 조명은 축방향 조명에 실질적으로 수직한 것인 반경방향 광 감지 서브유닛을 포함하고, 처리 모듈은 적어도 검출된 반경방향 반사율 및 축방향 반사율에 기초하여 복용가능 장치의 위치를 식별하도록 구성된다.
적어도 일부의 실시예에 있어서, 처리 모듈은 외부 처리 모듈일 수 있고, 상기 장치는 검출된 반경방향 반사율에 대응하는 하나 이상의 반경방향 반사율 값 및 검출된 축방향 반사율에 대응하는 하나 이상의 축방향 반사율 값을 외부 처리 모듈에 전송하도록 구성된 통신 모듈을 추가로 포함할 수 있다.
적어도 일부의 실시예에 있어서, 상기 장치는 처리 모듈을 포함할 수 있다.
적어도 일부의 실시예에 있어서, 축방향 광 감지 서브유닛은 축방향 조명을 전송하도록 구성된 축방향 조명기 및 축방향 반사율을 검출하도록 구성된 축방향 검출기를 구비하는 적어도 하나의 축방향 센서를 포함할 수 있다.
적어도 일부의 실시예에 있어서, 반경방향 광 감지 서브유닛은, 반경방향 조명을 전송하도록 구성된 반경방향 조명기 및 반경방향 반사율을 검출하도록 구성된 반경방향 검출기를 구비하는 적어도 하나의 반경방향 센서를 포함할 수 있다.
적어도 일부의 실시예에 있어서, 반경방향 광 감지 서브유닛은 3개의 반경방향 센서를 포함할 수 있고, 주어진 반경방향 센서의 반경방향 조명기 및 반경방향 검출기는 반경방향 벽의 둘레부를 따라 서로로부터 약 60도에 배치된다.
적어도 일부의 실시예에 있어서, 반경방향 광 감지 서브유닛은 4개의 반경방향 센서를 추가로 포함하고, 각각의 반경방향 센서는 반경방향 벽의 둘레부를 따라 서로로부터 실질적으로 등거리에 배치된다.
적어도 일부의 실시예에 있어서, 축방향 광 감지 서브유닛은, 복용가능 장치의 제1 단부에 근접하게 위치된 제1 축방향 센서로서, 제1 축방향 센서는, 환경을 향해 제1 축방향 조명을 전송하고 제1 축방향 조명으로부터 기인하는 환경으로부터의 제1 축방향 반사율을 검출하도록 구성되는 것인 제1 축방향 센서; 복용가능 장치의 제2 단부에 근접하게 위치된 제2 축방향 센서로서, 제2 축방향 센서는, 환경을 향해 제2 축방향 조명을 전송하고 제2 축방향 조명으로부터 기인하는 환경으로부터의 제2 축방향 반사율을 검출하도록 구성되고, 제2 축방향 조명은 제1 축방향 조명과는 실질적으로 반대 방향에 있는 것인 제2 축방향 센서를 포함할 수 있다.
적어도 일부의 실시예에 있어서, 반경방향 광 감지 서브유닛은, 반경방향 벽의 제1 벽 부분에 근접하게 위치된 제1 반경방향 센서로서, 제1 반경방향 센서는, 환경을 향해 제1 반경방향 조명을 전송하고 제1 반경방향 조명으로부터 기인하는 환경으로부터의 제1 반경방향 반사율을 검출하도록 구성되는 것인 제1 반경방향 센서; 반경방향 벽의 제2 벽 부분에 근접하게 위치된 제2 반경방향 센서로서, 제2 반경방향 센서는, 환경을 향해 제2 반경방향 조명을 전송하고 제2 반경방향 조명으로부터 기인하는 환경으로부터의 제2 반경방향 반사율을 검출하도록 구성되고, 제2 벽 부분은 반경방향 벽의 둘레부를 따라 적어도 60도만큼 제1 벽 부분으로부터 이격되어 있고, 제2 반경방향 조명은 제1 반경방향 조명과는 다른 반경방향에 있는 것인 제2 반경방향 센서를 포함할 수 있다.
적어도 일부의 실시예에 있어서, 제1 벽 부분은 반경방향 벽의 둘레부를 따라 약 180도만큼 제2 벽 부분으로부터 이격될 수 있다.
적어도 일부의 실시예에 있어서, 반경방향 광 감지 서브유닛은, 반경방향 벽의 제3 벽 부분에 근접하게 위치된 제3 반경방향 센서를 추가로 포함하며, 제3 반경방향 센서는, 환경을 향해 제3 반경방향 조명을 전송하고 제3 반경방향 조명으로부터 기인하는 환경으로부터의 제3 반경방향 반사율을 검출하도록 구성되고, 제3 벽 부분은 반경방향 벽의 둘레부를 따라 약 60도만큼 제1 벽 부분 및 제2 벽 부분 각각으로부터 이격되어 있고, 제3 반경방향 조명은 제1 반경방향 조명 및 제2 반경방향 조명과는 또 다른 반경방향에 있는 것인 제2 반경방향 센서를 추가로 포함할 수 있다.
적어도 일부의 실시예에 있어서, 축방향 광 감지 서브유닛은 적외선 발광 다이오드(LED)를 포함할 수 있다.
적어도 일부의 실시예에 있어서, 반경방향 광 감지 서브유닛은 약 571㎚의 파장을 갖는 LED 방출 광을 포함할 수 있다.
적어도 일부의 실시예에 있어서, 반경방향 광 감지 서브유닛은 RGB LED 패키지를 포함할 수 있다.
적어도 일부의 실시예에 있어서, 하우징은 캡슐 형상이다.
일부 양태에 있어서, 신체의 위장(GI)관 내에서의 위치를 식별하기 위한 방법이 본 명세서에 제공된다. 상기 방법은, 복용가능 장치를 사용하는 단계로서, 복용가능 장치는, 제1 단부, 제1 단부와는 실질적으로 반대측인 제2 단부, 및 제1 단부로부터 제2 단부로 길이방향으로 연장되는 반경방향 벽을 갖는 하우징 및 하우징 내측의 감지 유닛을 포함하며, 감지 유닛은, 제1 단부 및 제2 단부 중 적어도 하나에 근접하게 위치된 축방향 광 감지 서브유닛으로서, 축방향 광 감지 서브유닛은, 하우징 외부의 환경을 향해 축방향 조명을 전송하고 축방향 조명으로부터 기인하는 환경으로부터의 축방향 반사율을 검출하도록 구성되는 것인 축방향 광 감지 서브유닛; 반경방향 벽에 근접하게 위치된 반경방향 광 감지 서브유닛으로서, 반경방향 광 감지 서브유닛은, 하우징 외부의 환경을 향해 반경방향 조명을 전송하고 반경방향 조명으로부터 기인하는 환경으로부터의 반경방향 반사율을 검출하도록 구성되고, 반경방향 조명은 축방향 조명에 실질적으로 수직한 것인 반경방향 광 감지 서브유닛을 포함하는 것인 단계; 적어도 검출된 반경방향 반사율 및 축방향 반사율에 기초하여 위치를 식별하도록 처리 모듈을 작동시키는 단계를 포함한다.
복용가능 장치는 본 명세서의 임의의 교시에 따라 추가로 규정될 수 있다.
일부 양태에 있어서, 신체의 위장(GI)관 내에서의 위치를 식별하기 위한 시스템이 본 명세서에 제공된다. 상기 시스템은, 복용가능 장치로서, 복용가능 장치는, 제1 단부, 제1 단부와는 실질적으로 반대측인 제2 단부, 및 제1 단부로부터 제2 단부로 길이방향으로 연장되는 반경방향 벽을 갖는 하우징 및 하우징 내측의 감지 유닛을 포함하며, 감지 유닛은, 제1 단부 및 제2 단부 중 적어도 하나에 근접하게 위치된 축방향 광 감지 서브유닛으로서, 축방향 광 감지 서브유닛은, 하우징 외부의 환경을 향해 축방향 조명을 전송하고 축방향 조명으로부터 기인하는 환경으로부터의 축방향 반사율을 검출하도록 구성되는, 축방향 광 감지 서브유닛; 반경방향 벽에 근접하게 위치된 반경방향 광 감지 서브유닛으로서, 반경방향 광 감지 서브유닛은, 하우징 외부의 환경을 향해 반경방향 조명을 전송하고 반경방향 조명으로부터 기인하는 환경으로부터의 반경방향 반사율을 검출하도록 구성되고, 반경방향 조명은 축방향 조명에 실질적으로 수직한 것인 반경방향 광 감지 서브유닛을 포함하는 것인 복용가능 장치; 신체 내에서의 통행 동안에 검출된 적어도 반경방향 반사율 및 축방향 반사율에 기초하여 복용가능 장치의 위치를 식별하도록 구성되는 처리 모듈을 포함한다.
복용가능 장치는 본 명세서의 임의의 교시에 따라 추가로 규정될 수 있다.
일부 양태에 있어서, 신체의 위장(GI)관 내에서의 위치를 식별하기 위한 다른 방법이 본 명세서에 제공된다. 상기 방법은 반사율 데이터를 수집하기 위한 감지 유닛을 갖는 복용가능 장치를 제공하는 단계로서, 감지 유닛은, 복용가능 장치 외부의 환경을 향해 축방향 조명을 전송하고 축방향 조명으로부터 기인하는 환경으로부터의 축방향 반사율을 검출하도록 작동가능한 축방향 광 감지 서브유닛; 복용가능 장치 외부의 환경을 향해 반경방향 조명을 전송하고 반경방향 조명으로부터 기인하는 환경으로부터의 반경방향 반사율을 검출하도록 작동가능한 반경방향 광 감지 서브유닛으로서, 반경방향 조명은 축방향 조명에 실질적으로 수직한 것인 반경방향 광 감지 서브유닛을 포함하는 것인 단계; 복용가능 장치가 신체를 통행할 때 적어도 반사율 데이터 열을 수집하도록 감지 유닛을 작동시키는 단계로서, 반사율 데이터 열은 축방향 반사율 데이터 열 및 반경방향 반사율 데이터 열을 포함하고, 축방향 반사율 데이터 열 및 반경방향 반사율 데이터 열 각각은 통행의 적어도 일부 동안에 감지 유닛에 의해 검출된 각각의 축방향 반사율 및 반경방향 반사율에 대응하는 하나 이상의 반사율 값을 포함하는 것인 단계; 반사율 데이터 열을 사용하여 위치를 식별하도록 처리 모듈을 작동시키는 단계를 포함하며, 처리 모듈은 감지 유닛과 전자 통신하며, 처리 모듈은, 축방향 반사율 데이터 열 및 반경방향 반사율 데이터 열에 기초하여 복용가능 장치 외부의 환경의 특질을 결정하도록, 그리고 복용가능 장치 외부의 환경의 결정된 특질에 기초하여 위치를 표시하도록 구성된다.
적어도 일부의 실시예에 있어서, 축방향 반사율 데이터 열 및 반경방향 반사율 데이터 열 각각에 기초하여 복용가능 장치 외부의 환경의 특질을 결정하는 것은, 축방향 반사율 데이터 열에 대한 축방향 표준 편차 및 반경방향 반사율 데이터 열에 대한 반경방향 표준 편차를 생성하는 것; 축방향 표준 편차 및 반경방향 표준 편차가 대응하는 편차 임계값을 만족시키는지를 결정하는 것; 축방향 표준 편차 및 반경방향 표준 편차가 편차 임계값을 만족시킨다고 결정하는 것에 응답하여, 환경의 특질을 균일한 것으로 규정하는 것을 포함할 수 있다.
적어도 일부의 실시예에 있어서, 편차 임계값은 축방향 반사율 데이터 열에 대한 축방향 편차 임계값 및 반경방향 반사율 데이터 열에 대한 반경방향 편차 임계값을 포함할 수 있고, 반경방향 편차 임계값은 축방향 편차 임계값과 상이한 값을 갖는다.
적어도 일부의 실시예에 있어서, 축방향 표준 편차 및 반경방향 표준 편차가 편차 임계값을 만족시킨다고 결정하는 것에 응답하여, 그리고 환경의 특질을 균일한 것으로 규정하기 전에, 상기 방법은, 축방향 반사율 데이터 열의 일부로부터의 축방향 평균 및 반경방향 반사율 데이터 열의 일부로부터의 반경방향 평균을 생성하는 단계; 반경방향 평균이 축방향 평균보다 작은지를 결정하는 단계; 반경방향 평균이 축방향 평균보다 작다고 결정하는 것에 응답하여, 환경의 특질을 균일한 것으로 규정하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
적어도 일부의 실시예에 있어서, 반경방향 평균이 축방향 평균보다 작은지를 결정하는 단계는 반경방향 평균이 축방향 평균보다 최소차 값만큼 작은지를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
적어도 일부의 실시예에 있어서, 축방향 반사율 데이터 열의 일부로부터의 축방향 평균 및 반경방향 반사율 데이터 열의 일부로부터의 반경방향 평균을 생성하는 단계는, 축방향 반사율 데이터 열 및 반경방향 반사율 데이터 열 각각으로부터 다수의 반사율 값을 선택하는 단계를 포함할 수 있고, 다수의 반사율 값은 각각의 축방향 반사율 데이터 열 및 반경방향 반사율 데이터 열의 가장 최근 부분으로부터 선택된다.
적어도 일부의 실시예에 있어서, 감지 유닛은 복용가능 장치가 신체를 통행할 때 온도 데이터 열을 수집하기 위한 온도 센서를 포함할 수 있고, 환경의 특질을 균일한 것으로 연관짓기 전에, 상기 방법은, 온도 데이터 열의 일부가 온도 임계값을 초과하는 온도 변화를 포함하는지를 결정하는 단계; 온도 데이터 열의 일부가 온도 임계값을 초과하는 온도 변화를 포함하지 않는다고 결정하는 것에 응답하여, 환경의 특질을 균일한 것으로 연관짓는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
적어도 일부의 실시예에 있어서, 처리 모듈은, 복용가능 장치 외부의 환경의 특질이 균일하다고 결정하는 것에 응답하여, 위치가 소장인 것을 표시하도록 작동될 수 있다.
일부 양태에 있어서, 신체의 GI관 내에서의 위치를 식별하기 위한 복용가능 장치가 본 명세서에 제공된다. 복용가능 장치는 반사율 데이터를 수집하도록 구성된 감지 유닛을 포함할 수 있으며, 감지 유닛은, 복용가능 장치 외부의 환경을 향해 축방향 조명을 전송하고 축방향 조명으로부터 기인하는 환경으로부터의 축방향 반사율을 검출하도록 작동가능한 축방향 광 감지 서브유닛; 복용가능 장치 외부의 환경을 향해 반경방향 조명을 전송하고 반경방향 조명으로부터 기인하는 환경으로부터의 반경방향 반사율을 검출하도록 작동가능한 반경방향 광 감지 서브유닛으로서, 반경방향 조명은 축방향 조명에 실질적으로 수직한 것인 반경방향 광 감지 서브유닛을 포함하고, 처리 모듈은, 반사율 데이터 열은 축방향 반사율 데이터 열 및 반경방향 반사율 데이터 열을 포함하고 축방향 반사율 데이터 열 및 반경방향 반사율 데이터 열 각각은 통행의 적어도 일부 동안에 감지 유닛에 의해 검출된 각각의 축방향 반사율 및 반경방향 반사율에 대응하는 하나 이상의 반사율 값을 포함하는 상황에서 복용가능 장치가 신체를 통행할 때 적어도 반사율 데이터 열을 수집하도록 감지 유닛을 작동시키도록; 축방향 반사율 데이터 열 및 반경방향 반사율 데이터 열에 기초하여 복용가능 장치 외부의 환경의 특질을 결정하도록; 복용가능 장치 외부의 환경의 결정된 특질에 기초하여 위치를 표시하도록 구성된다.
처리 모듈은 본 명세서의 교시에 따른 방법 중 적어도 하나를 수행하도록 구성될 수 있다.
적어도 일부의 실시예에 있어서, 처리 모듈은 외부 처리 모듈일 수 있고, 상기 장치는 외부 처리 모듈과 전자 통신하는 통신 모듈을 추가로 포함할 수 있다.
적어도 일부의 실시예에 있어서, 처리 모듈은 장치 내에 위치될 수 있다.
일부 양태에 있어서, 신체의 GI관 내에서의 위치를 식별하기 위한 다른 방법이 본 명세서에 제공된다. 상기 방법은, GI관 내의 환경을 향해 축방향 조명을 전송하고 축방향 조명으로부터 기인하는 환경으로부터의 축방향 반사율을 검출하도록 축방향 광 감지 서브유닛을 작동시키는 단계; GI관 내의 환경을 향해 반경방향 조명을 전송하고 반경방향 조명으로부터 기인하는 환경으로부터의 반경방향 반사율을 검출하도록 반경방향 광 감지 서브유닛을 작동시키는 단계로서, 반경방향 조명은 축방향 조명에 실질적으로 수직한 것인 단계; 검출된 축방향 반사율 및 검출된 반경방향 반사율을 사용하여 위치를 식별하도록 처리 모듈을 작동시키는 단계를 포함하며, 처리 모듈은, 검출된 축방향 반사율 및 검출된 반경방향 반사율에 기초하여 GI관 내의 환경의 특질을 결정하도록; 그리고 GI관 내의 환경의 결정된 특질에 기초하여 위치를 표시하도록 구성된다.
적어도 하나의 실시예에 있어서, 상기 방법은, 시간 기간에 걸쳐서 적어도 반사율 데이터 열을 수집하는 단계를 추가로 포함할 수 있으며, 반사율 데이터 열은 축방향 반사율 데이터 열 및 반경방향 반사율 데이터 열을 포함하고, 축방향 반사율 데이터 열 및 반경방향 반사율 데이터 열 각각은 시간 기간 동안 각각의 축방향 광 감지 서브유닛 및 반경방향 광 감지 서브유닛에 의해 검출된 각각의 축방향 반사율 및 반경방향 반사율에 대응하는 하나 이상의 반사율 값을 포함한다.
적어도 하나의 실시예에 있어서, 검출된 축방향 반사율 및 검출된 반경방향 반사율에 기초하여 GI관 내의 환경의 특질을 결정하는 것은, 축방향 반사율 데이터 열에 대한 축방향 표준 편차 및 반경방향 반사율 데이터 열에 대한 반경방향 표준 편차를 생성하는 것; 축방향 표준 편차 및 반경방향 표준 편차 각각이 대응하는 편차 임계값을 만족시키는지를 결정하는 것; 축방향 표준 편차 및 반경방향 표준 편차가 편차 임계값을 만족시킨다고 결정하는 것에 응답하여, 환경의 특질을 균일한 것으로 규정하는 것을 포함할 수 있다.
적어도 하나의 실시예에 있어서, 편차 임계값은 축방향 반사율 데이터 열에 대한 축방향 편차 임계값 및 반경방향 반사율 데이터 열에 대한 반경방향 편차 임계값을 포함할 수 있고, 반경방향 편차 임계값은 축방향 편차 임계값과 상이한 값을 갖는다.
적어도 하나의 실시예에 있어서, 상기 방법은, 축방향 표준 편차 및 반경방향 표준 편차가 편차 임계값을 만족시킨다고 결정하는 것에 응답하여, 그리고 환경의 특질을 균일한 것으로 규정하기 전에, 축방향 반사율 데이터 열의 일부로부터의 축방향 평균 및 반경방향 반사율 데이터 열의 일부로부터의 반경방향 평균을 생성하는 단계; 반경방향 평균이 축방향 평균보다 작은지를 결정하는 단계; 반경방향 평균이 축방향 평균보다 작다고 결정하는 것에 응답하여, 환경의 특질을 균일한 것으로 규정하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
적어도 하나의 실시예에 있어서, 반경방향 평균이 축방향 평균보다 작은지를 결정하는 단계는 반경방향 평균이 축방향 평균보다 최소차 값만큼 작은지를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
적어도 하나의 실시예에 있어서, 축방향 반사율 데이터 열의 일부로부터의 축방향 평균 및 반경방향 반사율 데이터 열의 일부로부터의 반경방향 평균을 생성하는 단계는, 축방향 반사율 데이터 열 및 반경방향 반사율 데이터 열 각각으로부터 다수의 반사율 값을 선택하는 단계를 포함할 수 있고, 다수의 반사율 값은 각각의 축방향 반사율 데이터 열 및 반경방향 반사율 데이터 열의 가장 최근 부분으로부터 선택된다.
적어도 하나의 실시예에 있어서, 상기 방법은, 온도 데이터 열을 수집하도록 온도 센서를 작동시키는 단계를 추가로 포함할 수 있고, 환경의 특질을 균일한 것으로 연관짓기 전에, 상기 방법은, 온도 데이터 열의 일부가 온도 임계값을 초과하는 온도 변화를 포함하는지를 결정하는 단계; 온도 데이터 열의 일부가 온도 임계값을 초과하는 온도 변화를 포함하지 않는다고 결정하는 것에 응답하여, 환경의 특질을 균일한 것으로 연관짓는 단계를 추가로 포함한다.
적어도 하나의 실시예에 있어서, 처리 모듈은, GI관 내의 환경의 특질이 균일하다고 결정하는 것에 응답하여, 위치가 소장인 것을 표시하도록 작동될 수 있다.
일부 양태에 있어서, 장치의 처리 모듈 상에서 실행가능한 복수의 명령을 포함하는 컴퓨터 판독가능 매체가 본 명세서에 제공되고, 복수의 명령은 설명된 바와 같은 장치가 신체의 GI관 내에서의 위치를 식별하기 위한 임의의 방법을 구현하게 한다.
일부 양태에 있어서, 신체의 위장관 내에서의 복용가능 장치의 위치를 결정하기 위한 다른 방법이 본 명세서에 제공된다. 상기 방법은, 복용가능 장치의 하우징 외부의 환경을 향해 제1 파장의 제1 조명을 전송하는 단계; 제1 조명으로부터 기인하는 환경으로부터의 제1 반사율을 검출하고, 제1 반사율에서의 광의 양을 나타내는 제1 반사율 값을 제1 데이터 세트에 저장하는 단계; 복용가능 장치의 하우징 외부의 환경을 향해 제1 파장과 상이한 제2 파장의 제2 조명을 전송하는 단계; 제2 조명으로부터 기인하는 환경으로부터의 제2 반사율을 검출하고, 제2 반사율에서의 광의 양을 나타내는 제2 반사율 값을 제2 데이터 세트에 저장하는 단계; 복용가능 장치의 알려진 위치 또는 추정된 위치인 복용가능 장치의 상태를 식별하는 단계; 제1 데이터 세트를 제2 데이터 세트와 비교함으로써 검출되는 상태 이행이 일어났는지를 검출함으로써 신체의 위장관 내에서의 복용가능 장치의 위치의 변화를 결정하는 단계를 포함한다.
일부 실시예에 있어서, 제1 데이터 세트를 제2 데이터 세트와 비교하는 것은 제1 데이터 세트에 저장된 제1 반사율 값과 제2 데이터 세트에 저장된 제2 반사율 값 사이의 차이를 취하는 것을 포함한다.
일부 실시예에 있어서, 제1 데이터 세트를 제2 데이터 세트와 비교하는 것은 (ⅰ) 제1 데이터 세트에 저장된 반사율 값과 제2 데이터 세트에 저장된 반사율 값 사이의 차이, 또는 (ⅱ) 제1 데이터 세트의 이동 평균과 제2 데이터 세트의 이동 평균 사이의 차이 중 적어도 하나를 적분하는 것을 포함한다.
일부 실시예에 있어서, 제1 데이터 세트를 제2 데이터 세트와 비교하는 것은 제1 데이터 세트에 저장된 반사율 값으로부터 제1 평균을 취하는 것, 제2 데이터 세트에 저장된 반사율 값으로부터 제2 평균을 취하는 것, 그리고 제1 평균과 제2 평균 사이의 차이를 취하는 것을 포함한다.
일부 실시예에 있어서, 제1 데이터 세트를 제2 데이터 세트와 비교하는 것은 제1 데이터 세트의 표준 편차의 배수를 뺀 제1 데이터 세트의 평균이 제2 데이터 세트의 표준 편차의 배수를 더한 제2 데이터 세트의 평균보다 큰 경우 카운터(counter)를 증분하는 것을 포함한다.
일부 실시예에 있어서, 제1 파장은 적색 스펙트럼 및 적외선 스펙트럼 중 적어도 하나 내에 있고, 제2 파장은 청색 스펙트럼 및 녹색 스펙트럼 중 적어도 하나 내에 있다.
일부 실시예에 있어서, 식별된 상태는 위이고, 비교가, 제1 데이터 세트가 제2 데이터 세트로부터 통계적으로 유의미한 방식으로 발산했다는 것을 표시하는 경우, 상태 이행이 일어났고, 상태 이행은 유문 이행이다.
일부 실시예에 있어서, 식별된 상태는 십이지장이고, 비교가, 제1 데이터 세트와 제2 데이터 세트의 차이가 통계적으로 유의미한 방식으로 일정하다는 것을 표시하는 경우, 상태 이행이 일어났고, 상태 이행은 트레이츠 이행(treitz transition)이다.
일부 실시예에 있어서, 제1 파장은 적외선 스펙트럼 내에 있고, 제2 파장은 녹색 스펙트럼 및 청색 스펙트럼 중 적어도 하나 내에 있다.
일부 실시예에 있어서, 식별된 상태는 공장(jejunum)이고, 비교가, 제1 데이터 세트가 제2 데이터 세트로 통계적으로 유의미한 방식으로 수렴했다는 것을 표시하는 경우, 상태 이행이 일어났고, 상태 이행은 회장맹장 이행이다.
일부 실시예에 있어서, 제1 파장은 적색 스펙트럼 내에 있고, 제2 파장은 녹색 스펙트럼 및 청색 스펙트럼 중 적어도 하나 내에 있다.
일부 실시예에 있어서, 식별된 상태는 맹장이고, 비교가, 제1 데이터 세트가 제2 데이터 세트로 통계적으로 유의미한 방식으로 수렴했다는 것을 표시하는 경우, 상태 이행이 일어났고, 상태 이행은 맹장 이행이다.
일부 실시예에 있어서, 상기 방법은 복용가능 장치의 하우징 외부의 환경의 온도 변화를 측정하는 단계를 추가로 포함한다.
일부 실시예에 있어서, 식별된 상태는 신체의 외부이고, 측정된 온도 변화가 임계값보다 크고, 상태 이행이 일어났으며, 상태 이행은 위로의 진입이다.
일부 실시예에 있어서, 식별된 상태는 대장이고, 측정된 온도 변화가 임계값보다 크고, 상태 이행이 일어났으며, 상태 이행은 신체에서의 배출이다.
일부 실시예에 있어서, 상기 방법은, 상태 이행이 일어났는지를 검출한 후에, 사전결정된 시간 기간 동안 복용가능 장치의 기능을 비활성화시키는 단계; 사전결정된 시간 기간 후에 복용가능 장치의 기능을 재활성화시키는 단계; 복용가능 장치의 하우징 외부의 환경을 향해 제1 파장의 제3 조명을 전송하는 단계; 제3 조명으로부터 기인하는 환경으로부터의 제3 반사율을 검출하고, 제3 반사율로부터 복용가능 장치에 의해 검출된 광의 양을 나타내는 제3 반사율 값을 제1 데이터 세트에 저장하는 단계; 복용가능 장치의 하우징 외부의 환경을 향해 제2 파장의 제4 조명을 전송하는 단계; 제4 조명으로부터 기인하는 환경으로부터의 제4 반사율을 검출하고, 제4 반사율로부터 복용가능 장치에 의해 검출된 광의 양을 나타내는 제4 반사율 값을 제2 데이터 세트에 저장하는 단계; 복용가능 장치의 상태를 식별하는 단계; 제1 데이터 세트를 제2 데이터 세트와 비교함으로써 검출되는 상태 이행이 일어났는지를 검출함으로써 신체의 위장관 내에서의 복용가능 장치의 위치의 변화를 결정하는 단계를 추가로 포함한다.
일부 실시예에 있어서, 복용가능 장치의 상태는, 신체의 외부; 위; 유문; 소장; 십이지장; 공장; 회장; 대장; 맹장; 결장 중 하나로부터 선택된다.
일부 실시예에 있어서, 상태 이행은, 신체로의 진입; 위로의 진입; 유문 이행; 트레이츠 이행; 회장맹장 이행; 맹장 이행; 신체에서의 배출 중 하나로부터 선택된다.
일부 양태에 있어서, 다른 복용가능 장치가 본 명세서에 제공된다. 복용가능 장치는, 제1 단부, 제1 단부와는 반대측인 제2 단부, 및 제1 단부로부터 제2 단부로 길이방향으로 연장되는 반경방향 벽에 의해 규정되는 하우징; 하우징 내측의 감지 유닛으로서, 감지 유닛은, 하우징 외부의 환경을 향해 제1 파장의 제1 조명을 전송하고 제1 조명으로부터 기인하는 환경으로부터의 제1 반사율을 검출하도록 구성된 제1 광 감지 서브유닛; 하우징 외부의 환경을 향해 제1 파장과 상이한 제2 파장의 제2 조명을 전송하고 제2 조명으로부터 기인하는 환경으로부터의 제2 반사율을 검출하도록 구성된 제2 광 감지 서브유닛을 포함하는 것인 감지 유닛; 복용가능 장치 내에 위치된 처리 모듈을 포함하며, 처리 모듈은, 제1 반사율로부터 장치에 의해 검출된 광의 양을 나타내는 제1 반사율 값을 제1 데이터 세트에 저장하도록; 제2 반사율로부터 장치에 의해 검출된 광의 양을 나타내는 제2 반사율 값을 제2 데이터 세트에 저장하도록; 복용가능 장치의 알려진 위치 또는 추정된 위치인 장치의 상태를 식별하도록; 제1 데이터 세트를 제2 데이터 세트와 비교함으로써 검출되는 상태 이행이 일어났는지를 검출함으로써 신체의 위장관 내에서의 복용가능 장치의 위치의 변화를 결정하도록 구성된다.
일부 실시예에 있어서, 상기 복용가능 장치는 본 명세서의 임의의 교시에 따라 추가로 규정될 수 있다.
일부 실시예에 있어서, 신체의 위장관 내에서의 복용가능 장치의 위치를 결정하기 위한 다른 시스템이 본 명세서에 제공된다. 상기 시스템은, 복용가능 장치의 하우징 외부의 환경을 향해 제1 파장의 제1 조명을 전송하기 위한 수단; 제1 조명으로부터 기인하는 환경으로부터의 제1 반사율을 검출하기 위한 수단; 제1 반사율에서의 광의 양을 나타내는 제1 반사율 값을 제1 데이터 세트에 저장하기 위한 수단; 복용가능 장치의 하우징 외부의 환경을 향해 제1 파장과 상이한 제2 파장의 제2 조명을 전송하기 위한 수단; 제2 조명으로부터 기인하는 환경으로부터의 제2 반사율을 검출하기 위한 수단; 제2 반사율에서의 광의 양을 나타내는 제2 반사율 값을 제2 데이터 세트에 저장하기 위한 수단; 복용가능 장치의 알려진 위치 또는 추정된 위치인 복용가능 장치의 상태를 식별하기 위한 수단; 제1 데이터 세트를 제2 데이터 세트와 비교함으로써 검출되는 상태 이행이 일어났는지를 검출함으로써 신체의 위장관 내에서의 복용가능 장치의 위치의 변화를 결정하기 위한 수단을 포함한다.
일부 실시예에 있어서, 상기 시스템은 본 명세서의 임의의 교시에 따라 추가로 규정될 수 있다.
일부 양태에 있어서, 복용가능 장치로 위장관을 샘플링하기 위한 방법이 본 명세서에 제공된다. 상기 방법은, 복용가능 장치의 하우징 외부의 환경을 향해 제1 파장의 제1 조명을 전송하는 단계; 제1 조명으로부터 기인하는 환경으로부터의 제1 반사율을 검출하는 단계; 복용가능 장치의 하우징 외부의 환경을 향해 제2 파장의 제2 조명을 전송하는 단계; 제2 조명으로부터 기인하는 환경으로부터의 제2 반사율을 검출하는 단계; 제1 반사율 및 제2 반사율에 기초하여 신체의 위장관 내에서의 복용가능 장치의 위치를 결정하는 단계; 결정된 위치가 사전결정된 위치와 일치하는 경우 위장관을 샘플링하는 단계를 포함한다.
일부 실시예에 있어서, 위장관을 샘플링하는 단계는, 위장관으로부터의 샘플이 샘플 챔버로 들어가지 않게 하는 배향으로부터 샘플이 샘플 챔버로 들어가게 하는 배향으로 복용가능 장치의 하우징의 일부분을 이동시키는 단계를 포함한다.
일부 실시예에 있어서, 상기 방법은, 위장관을 샘플링한 후에 시간의 양을 결정하는 단계; 결정된 시간의 양이 임계값보다 큰 경우 위장관을 재샘플링하는 단계를 추가로 포함한다.
일부 실시예에 있어서, 상기 방법은, 검출된 제3 반사율에 기초하여 위장관 내에서의 복용가능 장치의 제2 위치를 결정하는 단계; 결정된 위치가 제2 사전결정된 위치와 일치하는 경우 위장관을 재샘플링하는 단계를 추가로 포함한다.
일부 실시예에 있어서, 위장관을 재샘플링하는 단계는, 위장관으로부터의 제2 샘플이 제2 샘플 챔버로 들어가지 않게 하는 배향으로부터 제2 샘플이 제2 샘플 챔버로 들어가게 하는 배향으로 복용가능 장치의 하우징의 일부분을 이동시키는 단계를 포함한다.
일부 양태에 있어서, 다른 복용가능 장치가 본 명세서에 제공된다. 복용가능 장치는, 제1 단부, 제1 단부와는 반대측인 제2 단부, 및 제1 단부로부터 제2 단부로 길이방향으로 연장되는 반경방향 벽에 의해 규정되는 하우징; 하우징에 근접하게 위치된 샘플링 챔버; 하우징 내측의 감지 유닛으로서, 감지 유닛은, 하우징 외부의 환경을 향해 제1 파장의 제1 조명을 전송하고 제1 조명으로부터 기인하는 환경으로부터의 제1 반사율을 검출하도록 구성된 제1 광 감지 서브유닛; 하우징 외부의 환경을 향해 제2 파장의 제2 조명을 전송하고 제2 조명으로부터 기인하는 환경으로부터의 제2 반사율을 검출하도록 구성된 제2 광 감지 서브유닛을 포함하는 것인 감지 유닛; 복용가능 장치 내에 위치된 처리 모듈을 포함하며, 처리 모듈은, 제1 반사율 및 제2 반사율에 기초하여 신체의 위장관 내에서의 복용가능 장치의 위치를 결정하도록, 그리고 결정된 위치가 사전결정된 위치와 일치하는 경우, 하우징의 일부분 및 샘플링 챔버 중 적어도 하나를 작동함으로써 위장관을 샘플링하도록 구성된다.
일부 실시예에 있어서, 상기 복용가능 장치는 본 명세서의 임의의 교시에 따라 추가로 규정될 수 있다.
일부 양태에 있어서, 복용가능 장치로 위장관을 샘플링하기 위한 다른 시스템이 본 명세서에 제공된다. 상기 시스템은, 복용가능 장치의 하우징 외부의 환경을 향해 제1 파장의 제1 조명을 전송하기 위한 수단; 제1 조명으로부터 기인하는 환경으로부터의 제1 반사율을 검출하기 위한 수단; 복용가능 장치의 하우징 외부의 환경을 향해 제2 파장의 제2 조명을 전송하기 위한 수단; 제2 조명으로부터 기인하는 환경으로부터의 제2 반사율을 검출하기 위한 수단; 제1 반사율 및 제2 반사율에 기초하여 신체의 위장관 내에서의 복용가능 장치의 위치를 결정하기 위한 수단; 결정된 위치가 사전결정된 위치와 일치하는 경우 위장관을 샘플링하기 위한 수단을 포함한다.
일부 실시예에 있어서, 상기 시스템은 본 명세서의 임의의 교시에 따라 추가로 규정될 수 있다.
일부 양태에 있어서, 복용가능 장치로 위장관 내로 물질을 방출하기 위한 다른 방법이 본 명세서에 제공된다. 상기 방법은, 복용가능 장치의 하우징 외부의 환경을 향해 제1 파장의 제1 조명을 전송하는 단계; 제1 조명으로부터 기인하는 환경으로부터의 제1 반사율을 검출하는 단계; 복용가능 장치의 하우징 외부의 환경을 향해 제2 파장의 제2 조명을 전송하는 단계; 제2 조명으로부터 기인하는 환경으로부터의 제2 반사율을 검출하는 단계; 제1 반사율 및 제2 반사율에 기초하여 신체의 위장관 내에서의 복용가능 장치의 위치를 결정하는 단계; 결정된 위치가 사전결정된 위치와 일치하는 경우 위장관 내로 물질을 방출하는 단계를 포함한다.
이러한 목적 및 이점 그리고 다른 목적 및 이점은, 동일한 참조 부호가 전체에 걸쳐서 동일한 부분을 지칭하는 첨부 도면과 함께 취해진 이하의 상세한 설명을 고려하여 이해될 것이다.
도 1a는 복용가능 장치의 예시적인 실시예의 도면이다.
도 1b는 도 1a의 복용가능 장치의 분해도이다.
도 2a는 도 1a의 복용가능 장치에 사용될 수 있는 전기 구성요소의 예시적인 블록 다이어그램이다.
도 2b 및 도 2c는 도 1a의 복용가능 장치에 사용될 수 있는 회로 설계의 예시적인 실시예이다.
도 2d는 도 1a의 복용가능 장치에 사용될 수 있는 플렉시블 PCB의 회로 설계의 상면도이다.
도 2e는 도 2d의 회로 설계의 저면도이다.
도 3a 및 도 3b는 복용가능 장치를 위한 예시적인 센서 구성의 다이어그램이다.
도 4a 및 도 4b는 복용가능 장치를 위한 다른 예시적인 센서 구성의 다이어그램이다.
도 5a 및 도 5b는 복용가능 장치를 위한 다른 예시적인 센서 구성의 다이어그램이다.
도 6a 및 도 6b는 복용가능 장치를 위한 또 다른 예시적인 센서 구성의 다이어그램이다.
도 7a 내지 도 7c는 예시적인 작동에서의 도 3a의 복용가능 장치의 다이어그램을 도시한다.
도 8a는 작동 중에 가능할 수 있는 투과광 및 검출광을 위한 영역을 나타내는 복용가능 장치의 예시적인 실시예의 단면도이다.
도 8b 및 도 8c는 예시적인 작동에서의 도 8a의 복용가능 장치의 다이어그램이다.
도 9a는 본 명세서에 설명되는 복용가능 장치에 대한 작동 방법의 예시적인 실시예의 흐름도이다.
도 9b는 본 명세서에 설명되는 복용가능 장치 외부의 환경의 특질을 결정하는 방법의 예시적인 실시예의 흐름도이다.
도 10a 내지 도 10c는 개인의 위장(GI)관을 통한 예시적인 통행 동안의 도 3a의 복용가능 장치의 다이어그램이다.
도 11a 내지 도 11c는 개인의 위장(GI)관을 통한 예시적인 통행 동안의 도 4a의 복용가능 장치의 다이어그램이다.
도 12a 내지 도 12c는 개인의 위장(GI)관을 통한 예시적인 통행 동안의 도 5a의 복용가능 장치의 다이어그램이다.
도 13a 내지 도 13c는 도 3a의 복용가능 장치의 예시적인 작동 중에 수집된 데이터를 나타내는 도표이다.
도 14a는 복용가능 장치의 다른 예시적인 실시예의 분해도이다.
도 14b는 도 14a의 복용가능 장치의 단면도이다.
도 15는 도 14a의 복용가능 장치에 사용될 수 있는 전기 구성요소의 예시적인 블록 다이어그램이다.
도 16은 도 14a의 복용가능 장치에 대한 작동 방법의 예시적인 실시예의 흐름도이다.
도 17a 내지 도 17c는 복용가능 장치와 함께 사용될 수 있는 베이스 스테이션의 예시적인 실시예의 상이한 도면이다.
도 18a 내지 도 18c는 본 명세서에 설명되는 복용가능 장치와 상호작용하기 위한 사용자 인터페이스의 예시적인 실시예의 스크린샷이다.
도 19는 복용가능 장치의 다른 예시적인 실시예의 도면이다.
도 20은 도 19의 장치의 단순화된 상면도 및 측면도이다.
도 21은 장치의 일부 실시예에 사용된 광의 파장이 어떻게 상이한 환경과 상호작용하는지를 설명한다.
도 22는 장치와 관련될 때 위장관의 상이한 영역의 반사 특성을 설명한다.
도 23은 상이한 유형의 반사광이 어떻게 위장관의 상이한 영역에서 검출될 수 있는지를 설명한다.
도 24는 위장관의 상이한 영역에서 측정된 반사율, 및 장치를 위치추정하기 위한 프로세스를 설명한다.
도 25는 위장관을 샘플링하거나 약제를 방출하는 데 사용될 수 있는 복용가능 장치의 다른 실시예의 외관도이다.
도 26은 도 25의 복용가능 장치의 분해도이다.
도 27은 장치의 일부 실시예에 대응하는 주요 전기 서브유닛을 설명한다.
도 28은 장치의 일부 실시예에 대응하는 펌웨어를 설명한다.
도 29는 장치의 일부 실시예에 따른, 짧은 간격에 고속 처리를 허용할 수 있는 장치의 "고속 루프" 작동을 설명하는 흐름도이다.
도 30a 및 도 30b는 장치의 일부 실시예에 따른, 장치의 "저속 루프" 작동을 설명하는 흐름도를 도시한다.
도 31은 장치의 일부 실시예에 따른, 예시적인 응용에서의 장치의 작동 상태를 설명하는 흐름도이다.
도 32는 장치의 일부 실시예에 사용된 맹장 검출 알고리즘을 설명하는 흐름도이다.
도 33은 장치의 일부 실시예에 사용된 십이지장 검출 알고리즘을 설명하는 흐름도이다.
도 34는 시험 동안에 환자에게 투여된 복용가능 장치로부터의 데이터이다.
도 35는 13개의 상이한 임상시험에서 장치에 의해 검출된 반사광의 변화 레벨을 나타내는 컬러 맵이다.
도 1a는 복용가능 장치의 예시적인 실시예의 도면이다.
도 1b는 도 1a의 복용가능 장치의 분해도이다.
도 2a는 도 1a의 복용가능 장치에 사용될 수 있는 전기 구성요소의 예시적인 블록 다이어그램이다.
도 2b 및 도 2c는 도 1a의 복용가능 장치에 사용될 수 있는 회로 설계의 예시적인 실시예이다.
도 2d는 도 1a의 복용가능 장치에 사용될 수 있는 플렉시블 PCB의 회로 설계의 상면도이다.
도 2e는 도 2d의 회로 설계의 저면도이다.
도 3a 및 도 3b는 복용가능 장치를 위한 예시적인 센서 구성의 다이어그램이다.
도 4a 및 도 4b는 복용가능 장치를 위한 다른 예시적인 센서 구성의 다이어그램이다.
도 5a 및 도 5b는 복용가능 장치를 위한 다른 예시적인 센서 구성의 다이어그램이다.
도 6a 및 도 6b는 복용가능 장치를 위한 또 다른 예시적인 센서 구성의 다이어그램이다.
도 7a 내지 도 7c는 예시적인 작동에서의 도 3a의 복용가능 장치의 다이어그램을 도시한다.
도 8a는 작동 중에 가능할 수 있는 투과광 및 검출광을 위한 영역을 나타내는 복용가능 장치의 예시적인 실시예의 단면도이다.
도 8b 및 도 8c는 예시적인 작동에서의 도 8a의 복용가능 장치의 다이어그램이다.
도 9a는 본 명세서에 설명되는 복용가능 장치에 대한 작동 방법의 예시적인 실시예의 흐름도이다.
도 9b는 본 명세서에 설명되는 복용가능 장치 외부의 환경의 특질을 결정하는 방법의 예시적인 실시예의 흐름도이다.
도 10a 내지 도 10c는 개인의 위장(GI)관을 통한 예시적인 통행 동안의 도 3a의 복용가능 장치의 다이어그램이다.
도 11a 내지 도 11c는 개인의 위장(GI)관을 통한 예시적인 통행 동안의 도 4a의 복용가능 장치의 다이어그램이다.
도 12a 내지 도 12c는 개인의 위장(GI)관을 통한 예시적인 통행 동안의 도 5a의 복용가능 장치의 다이어그램이다.
도 13a 내지 도 13c는 도 3a의 복용가능 장치의 예시적인 작동 중에 수집된 데이터를 나타내는 도표이다.
도 14a는 복용가능 장치의 다른 예시적인 실시예의 분해도이다.
도 14b는 도 14a의 복용가능 장치의 단면도이다.
도 15는 도 14a의 복용가능 장치에 사용될 수 있는 전기 구성요소의 예시적인 블록 다이어그램이다.
도 16은 도 14a의 복용가능 장치에 대한 작동 방법의 예시적인 실시예의 흐름도이다.
도 17a 내지 도 17c는 복용가능 장치와 함께 사용될 수 있는 베이스 스테이션의 예시적인 실시예의 상이한 도면이다.
도 18a 내지 도 18c는 본 명세서에 설명되는 복용가능 장치와 상호작용하기 위한 사용자 인터페이스의 예시적인 실시예의 스크린샷이다.
도 19는 복용가능 장치의 다른 예시적인 실시예의 도면이다.
도 20은 도 19의 장치의 단순화된 상면도 및 측면도이다.
도 21은 장치의 일부 실시예에 사용된 광의 파장이 어떻게 상이한 환경과 상호작용하는지를 설명한다.
도 22는 장치와 관련될 때 위장관의 상이한 영역의 반사 특성을 설명한다.
도 23은 상이한 유형의 반사광이 어떻게 위장관의 상이한 영역에서 검출될 수 있는지를 설명한다.
도 24는 위장관의 상이한 영역에서 측정된 반사율, 및 장치를 위치추정하기 위한 프로세스를 설명한다.
도 25는 위장관을 샘플링하거나 약제를 방출하는 데 사용될 수 있는 복용가능 장치의 다른 실시예의 외관도이다.
도 26은 도 25의 복용가능 장치의 분해도이다.
도 27은 장치의 일부 실시예에 대응하는 주요 전기 서브유닛을 설명한다.
도 28은 장치의 일부 실시예에 대응하는 펌웨어를 설명한다.
도 29는 장치의 일부 실시예에 따른, 짧은 간격에 고속 처리를 허용할 수 있는 장치의 "고속 루프" 작동을 설명하는 흐름도이다.
도 30a 및 도 30b는 장치의 일부 실시예에 따른, 장치의 "저속 루프" 작동을 설명하는 흐름도를 도시한다.
도 31은 장치의 일부 실시예에 따른, 예시적인 응용에서의 장치의 작동 상태를 설명하는 흐름도이다.
도 32는 장치의 일부 실시예에 사용된 맹장 검출 알고리즘을 설명하는 흐름도이다.
도 33은 장치의 일부 실시예에 사용된 십이지장 검출 알고리즘을 설명하는 흐름도이다.
도 34는 시험 동안에 환자에게 투여된 복용가능 장치로부터의 데이터이다.
도 35는 13개의 상이한 임상시험에서 장치에 의해 검출된 반사광의 변화 레벨을 나타내는 컬러 맵이다.
설명
청구 대상에 대한 적어도 하나의 실시예의 일 예를 제공하기 위해 다양한 시스템, 장치 및 방법이 본 명세서에 설명된다. 실시예가 어떠한 청구 대상도 한정하지 않으며, 임의의 청구 대상은 본 명세서에 설명되는 것과 상이한 시스템, 장치 및 방법을 포괄할 수 있다. 청구 대상이 본 명세서에 설명되는 어느 하나의 시스템, 장치 및 방법의 모든 특징을 갖는 시스템, 장치 및 방법, 또는 본 명세서에 설명되는 시스템, 장치 및 방법의 다수 또는 모두에 공통인 특징에 한정되지 않는 것이 가능하다. 본 명세서에 설명되는 시스템, 장치 또는 방법이 임의의 청구 대상의 실시예가 아닌 것이 가능할 수 있다. 본 문헌에 청구되지 않은, 본 명세서에 설명되는 시스템, 장치 및 방법에 개시된 임의의 대상은 다른 보호 기구, 예를 들어 계속 특허 출원의 대상일 수 있고, 출원인, 발명자 또는 소유자는 본 문헌의 개시에 의한 임의의 그러한 대상을 포기, 권리 포기 또는 공공에 제공하도록 의도하지 않는다.
도시의 단순화 및 명확화를 위해, 적절하다고 고려되는 경우, 참조 부호가 대응하거나 유사한 요소를 지시하기 위해 도면들 사이에서 반복될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 또한, 본 명세서에 설명되는 실시예의 완전한 이해를 제공하기 위해 많은 구체적 상세사항이 기재되어 있다. 그러나, 본 명세서에 설명되는 실시예가 이들 특정 상세사항 없이 실시될 수 있다는 것이 당업자에게 이해될 것이다. 다른 예에서, 잘 알려진 방법, 절차 및 구성요소는 본 명세서에 설명되는 실시예를 불명료하게 하지 않도록 상세하게 설명되지 않는다. 또한, 이 설명은 본 명세서에 설명되는 실시예의 범위를 한정하는 것으로 간주되지 않아야 한다.
본 명세서에 사용되는 경우에 "실질적으로", "약" 및 "대략"과 같은 정도에 관한 용어는 최종 결과가 크게 변화되지 않도록 한정된 용어의 타당한 편차량을 의미한다는 것에 주목해야 한다. 정도에 관한 이들 용어는 이러한 편차가 한정하는 용어의 의미를 부정하지 않으면 한정된 용어의 편차를 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
또한, 본 명세서에 사용된 바와 같이, 표현 "및/또는"은 포함적 논리합(inclusive-or)을 나타내도록 의도된다. 즉, "X 및/또는 Y"는 예를 들어 X 또는 Y 또는 모두를 의미하는 것으로 의도된다. 다른 예로서, "X, Y 및/또는 Z"는 X 또는 Y 또는 Z, 또는 이들의 임의의 조합을 의미하는 것으로 의도된다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "결합된(coupled)"은 2개의 요소가 서로 직접 결합되거나, 하나 이상의 중간 요소를 통해 서로 연결될 수 있다는 것을 나타낸다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "신체(body)"는 복용가능 장치를 수용하는 환자, 피험자(subject) 또는 개인의 신체를 지칭한다. 환자 또는 피험자는 일반적으로 인간 또는 다른 동물이다.
본 명세서에 설명되는 다양한 실시예는 일반적으로, 위장(GI)관 내의 하나 이상의 위치를 식별하고, 일부 실시예에서, 식별된 위치에 약제 및 치료제를 포함하는 물질을 방출하고 및/또는 데이터를 수집하기 위한 복용가능 장치에 관한 것이다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "위장관" 또는 "GI관"은 식품을 섭취하고 소화시키고, 영양소를 흡수하고, 배설물을 배출하는 것을 책임지는 기관계(organ system)의 모든 부분을 지칭한다. 이것은 입, 목구멍, 식도, 위, 소장, 대장, 직장, 항문 등과 같은 구멍(orifice) 및 기관뿐만 아니라, 전술한 부분을 연결하는 다양한 통로 및 괄약근을 포함한다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "반사율(reflectance)"은 장치에 의해 방출되고 장치로 다시 반사되며, 그리고 장치 내의 검출기 또는 장치 상의 검출기에 의해 수신되는 광으로부터 유도된 값을 지칭한다. 예를 들면, 일부 실시예에 있어서, 이것은 장치에 의해 방출된 광을 지칭하고, 광의 일부는 장치 외부의 표면에 의해 반사되고, 광은 장치 내에 또는 장치 상에 위치된 검출기에 의해 수신된다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "조명(illumination)"은 임의의 전자기 방출을 지칭한다. 일부 실시예에 있어서, 조명은 적외광(IR), 가시 스펙트럼 및 자외광(UV)의 범위 내에 있을 수 있고, 조명은 그 파워의 대부분이 100㎚ 내지 1000㎚ 범위의 특정 파장에 중심설정될 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 그 파워의 대부분이 적외선 스펙트럼(750㎚ 내지 1000㎚), 적색 스펙트럼(620㎚ 내지 750㎚), 녹색 스펙트럼(495㎚ 내지 570㎚), 청색 스펙트럼(450㎚ 내지 495㎚) 또는 자외선 스펙트럼(100㎚ 내지 400㎚) 중 하나로 제한된 조명을 사용하는 것이 유리할 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 상이한 파장을 갖는 복수의 조명이 사용될 수 있다.
이제 도 1a를 참조하면, 도 1a에는 복용가능 장치(10)의 예시적인 실시예의 도면이 도시되어 있고, 여기에서 복용가능 장치(10)의 하우징(12)의 일부분이 제거되어 있다. 복용가능 장치(10)는 위장관의 일부분과 같은 신체 내의 위치를 자율적으로 식별하는 데 사용될 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 복용가능 장치(10)는 위, 소장 또는 대장에 위치되어 있는지를 판별할 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 복용가능 장치는 또한 소장의 어느 부분, 예를 들어 십이지장, 공장(jejunum) 또는 회장(ileum)에 위치되어 있는지를 판별가능할 수도 있다. 복용가능 장치(10)는 일반적으로 통상의 알약과 같은 캡슐의 형상일 수 있다. 따라서, 복용가능 장치(10)의 형상은 용이한 복용성을 제공하고, 건강관리 담당의(healthcare practitioner) 및 환자에게 친숙하다.
통상의 알약과 달리, 복용가능 장치(10)는 GI관의 화학적 환경 및 기계적 환경(예를 들면, 위 내의 근육 수축력 및 농축된 염산의 영향)을 견디도록 설계된다. 그러나, 환자의 신체 내에 머물도록 의도된 다른 장치(예를 들면, 의료용 임플란트)와 달리, 복용가능 장치(10)는 신체 내에서 일시적으로 이동하도록 설계될 수 있다. 따라서, 복용가능 장치(10)의 재료 및 제조를 관리하는 규제는 신체 내에 머물도록 의도된 장치보다 덜 엄격할 수 있다. 그럼에도 불구하고, 복용가능 장치(10)가 신체에 진입하기 때문에, 복용가능 장치(10)를 제조하는 데 사용되는 재료는 일반적으로 생체적합성(biocompatibility)에 대한 표준(예를 들면, ISO 10993)을 적어도 준수하도록 선택된다. 또한, 복용가능 장치(10) 내의 구성요소에는 임의의 제한된 금속 및/또는 독성 금속이 없고, 유해 물질 제한 지침(Restriction of Hazardous Substances; RoHS)으로도 알려진 유럽 의회의 지침 2002/95/EC에 따라 납이 없다.
복용가능 장치(10)를 제조하는 데 사용될 수 있는 광범위한 재료가 있다. 복용가능 장치(10)의 상이한 구성요소의 각각에 상이한 재료가 사용될 수 있다. 이러한 재료의 예는 생체적합성에 대한 ISO 10993 및 USP Class VI 규격을 따르는 열가소성 플라스틱, 불소중합체, 탄성중합체, 스테인리스강 및 유리, 그리고 임의의 다른 적합한 재료 및 이들의 조합을 포함하지만 이에 한정되지 않는다. 특정 실시예에 있어서, 이러한 재료는 또한, 듀로미터(durometer)를 사용하여 측정될 때 10 내지 90의 경도 레벨을 갖는 액체 실리콘 고무 재료(예를 들면, NuSil™에 의해 제조된 MED-4942™), 연질 생체적합성 중합체 재료, 예를 들지만 이에 한정되지 않은 폴리염화비닐(PVC), 폴리에테르술폰(PES), 폴리에틸렌(PE), 폴리우레탄(PU) 또는 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 및 부드럽거나 유연한 생체적합성 재료로 코팅된 경질 중합체 재료[예를 들면, 실리콘 중합체로 코팅된 폴리(메틸메타크릴레이트)(PMMA) 재료]를 포함할 수 있다. 상이한 구성에 대한 상이한 재료의 사용은 단백질, 항체 및 다른 바이오마커(biomarker)와의 상호작용을 위한 특정 표면의 기능화를 가능하게 할 수 있다. 예를 들면, Teflon®은 이동가능 구성요소들 사이의 마찰을 감소시키기 위해 이동가능 구성요소를 위한 복용가능 장치(10) 내의 재료로서 사용될 수 있다. 다른 예시적인 재료는 폴리디메틸실록산(PDMS), 붕규산 유리 및/또는 실리콘과 같은, 미세제작(microfabrication)에 통상 사용되는 다른 재료를 포함할 수 있다. 특정 재료들을, 예시의 목적으로, 장치를 구성하는 데 사용되는 것으로 지칭할 수 있지만, 열거된 재료는 한정하고자 하는 것이 아니고, 당업자는 장치의 전체 작동 및 기능에 영향을 미치지 않고서 많은 상이한 재료를 사용하도록 장치를 용이하게 구성할 수 있다.
일부 실시예에 있어서, 복용가능 장치(10)의 하우징(12)은 감광성 아크릴 중합체 재료 또는 불활성 폴리카보네이트 재료와 같은 일종의 플라스틱으로 제조될 수 있다. 하우징(12)은 또한 화학약품에 의해 살균될 수 있는 재료를 사용하여 형성될 수도 있다.
하우징(12)은 2개의 봉입체(enclosure) 부분을 함께 결합함으로써 형성될 수 있다. 예를 들면, 2개의 봉입체 부분은 시아노아크릴레이트 변형체(cyanoacrylate variant)와 같은 접착제 재료로 함께 정합되어 융합될 수 있다. 하우징(12)은, 사실상, 복용가능 장치(10)의 내부를 그 외부 환경으로부터 보호하고, 또한 복용가능 장치(10) 내측의 구성요소로부터 외부 환경(예를 들면, 위장관)을 보호한다.
또한, 복용가능 장치(10)는 하나 이상의 추가적인 보호 층을 포함할 수 있다. 추가적인 보호는 하우징(12)과 연관된 임의의 구조적 문제[예를 들면, 2개의 봉입체 부분이 빠지거나 균열이 하우징(12)에 발생함]로부터 유발되는 악영향에 대해 환자 또는 개인을 보호할 수 있다. 예를 들면, 복용가능 장치(10) 내측의 전원 공급장치는 이 전원 공급장치 상의 전기 접점만이 노출되도록 불활성 및 유연성 재료(예를 들면, 실리콘 중합체의 얇은 층)로 코팅될 수 있다. 전원 공급장치에 대한 이러한 추가적인 보호는 복용가능 장치(10) 내측의 화학약품이 환자의 신체 내로 스며나오는 것을 방지할 수 있다.
일부 실시예에 있어서, 복용가능 장치(10)의 표면 및 복용가능 장치(10) 내의 상이한 구성요소의 표면은 복용가능 장치(10)의 의도된 용도에 따라 변하는 상이한 처리를 받을 수 있다. 예를 들면, 복용가능 장치(10)의 표면은 친수성 거동을 증대시키기 위한 플라즈마 활성화를 거칠 수 있다. 다른 예에서, 방출을 위한 수집된 샘플 및/또는 물질 내에 교차-오염(cross-contamination)을 최소화하기 위해, 이러한 샘플 또는 물질과 접촉할 수 있는 특정 보관 구성요소는 친수성 처리를 받을 수 있는 반면, 특정의 다른 구성요소는 소수성 처리를 받을 수 있다.
복용가능 장치(10)의 구성요소는 통상의 공구(예를 들면, 선반, 수동 밀링 기계, 드릴-프레스 등)로 제작하기에 너무 작고 복잡하지만, 미세제작 기술을 사용하여 효율적으로 구성하기에는 너무 클 수 있다. 3D 프린팅[예를 들면, 3D 기계용 컴퓨터 지원 설계(CAD)의 멀티제트 모델링(Multi-jet Modeling; MJM)]을 포함하지만 이에 한정되지 않는, 통상의 기술과 미세제작 기술 사이에 있는 제작 기술이 사용될 수 있다. Software packages by SolidWorks™ 및/또는 Alibr™에 의한 소프트 패키지는 복용가능 장치(10)의 특정 구성요소를 설계하는 데 사용될 수 있는 CAD 소프트웨어의 예이지만, 임의의 적합한 CAD 소프트웨어가 사용될 수도 있다.
일부 실시예에 있어서, 복용가능 장치(10)의 구성요소는 사출 성형, 컴퓨터 수치 제어(CNC) 기계가공 및 다축 선반의 사용과 같은 상이한 통상의 제조 기술을 사용하여 제작될 수 있다. 예를 들면, 복용가능 장치(10)의 하우징(12)은 CNC 기계가공된 폴리카보네이트 재료로 제작될 수 있고, 보관 구성요소는 3D-프린팅 몰드 또는 캐스트(cast)에 실리콘 중합체와 같은 생체적합성 재료를 적용함으로써 제작될 수 있다.
실리콘 중합체는 복용가능 장치(10)의 제작 프로세스에 특정 이점을 제공할 수 있다. 예를 들면, 실리콘 중합체 재료를 사용하여 형성되는 복용가능 장치(10) 내의 구성요소는 성형 기술과 같은 통상의 방법을 사용하여 제작될 수 있다. 실리콘 중합체 재료는 또한 유연성 재료이다. 그러므로, 실리콘 중합체 재료로 형성되는 복용가능 장치(10)의 구성요소는 제조 단계 동안에 소정 범위의 설계 편차를 수용할 수 있고, 또한 압축 피팅(compression fitting)에 순응할 수 있다.
도 1a을 더 참조하면, 예시적인 실시예에 따른 복용가능 장치(10)가 도시되어 있다. 복용가능 장치(10)는 다양한 전자 구성요소 및 기계 구성요소를 위한 봉입체를 제공하기 위한 하우징(12)을 포함한다. 하우징(12)은 제1 단부 부분(16a), 제2 단부 부분(16b), 및 제1 단부 부분(16a)으로부터 제2 단부 부분(16b)으로 연장되는 반경방향 벽(14)을 포함한다.
반경방향 벽(14)은 하나 이상의 구성요소로 형성될 수 있다. 도 1a의 예에서, 반경방향 벽은 제1 벽 부분(14a), 제2 벽 부분(14b), 및 제1 벽 부분(14a)을 제2 벽 부분(14b)과 연결하기 위한 연결 벽 부분(14c)을 포함한다. 복용가능 장치(10)의 응용에 따라 반경방향 벽(14)의 다른 구성이 사용될 수 있다.
이제 도 1b를 참조하면, 도 1b에는 하나의 예시적인 실시예에 있어서의 복용가능 장치(10)의 구성요소의 분해도가 도시되어 있다. 도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이, 제1 벽 부분(14a)에는 인쇄 회로 기판(PCB)(30), 배터리(18), 감지 서브유닛(32, 42) 및 통신 서브유닛(120)이 봉입되어 있다. 복용가능 장치(10) 내의 다양한 구성요소가 도 2a 내지 도 2e를 참조하여 설명된다.
도 2a는 복용가능 장치(10)에 사용될 수 있는 전기 구성요소의 예시적인 실시예의 블록 다이어그램(100)이다. 블록 다이어그램(100)에 도시된 바와 같이, 복용가능 장치(10)는 마이크로컨트롤러(110), 통신 서브유닛(120), 감지 서브유닛(130), 전원 공급장치(160) 및 메모리 서브유닛(140)을 포함할 수 있다. 전자 구성요소의 적어도 일부는 PCB(30) 상에 내장될 수 있다.
일부 실시예에 있어서, 마이크로컨트롤러(110)는 펌웨어 또는 소프트웨어를 보유 및 실행하고 복용가능 장치(10)의 모든 기능부 및 PCB(30) 상에 내장된 다른 주변기기를 조정하기 위한 프로그램, 제어 및 메모리 회로를 포함한다. 예를 들면, 마이크로컨트롤러(110)는 STMicroelectronics™으로부터의 STM32 패밀리의 마이크로컨트롤러와 같은 32-비트 마이크로컨트롤러를 사용하여 구현될 수 있지만, 임의의 적합한 마이크로컨트롤러가 사용될 수도 있다.
도 2a에 제공된 마이크로컨트롤러(110)는 범용 입력/출력(I/O) 인터페이스(112), SPI 또는 범용 비동기 송/수신기(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter; UART) 인터페이스(114), 및 아날로그-디지털 컨버터(A/D Converter)(116)를 포함할 수 있다. 마이크로컨트롤러(110)는 A/D 컨버터(116)를 주변 장치인 것으로 간주할 수 있다.
범용 I/O 인터페이스(112)는 일정 개수의 범용 입력/출력 핀(general input/output pin; GPIO)을 포함한다. 이들 GPIO는 예를 들어 단선 인터페이스(Single-Wire Interface; SWI), 2-선 인터페이스(예를 들면, Inter-Integrated Circuit 또는 I2C) 및/또는 시리얼 주변기기 인터페이스(serial peripheral interface; SPI)와 같은 다양한 통신 프로토콜을 구현하기 위한 2개 또는 3개의 핀의 그룹으로 그룹화될 수 있다. 이러한 통신 프로토콜에 위임되는 GPIO의 그룹은 마이크로컨트롤러(110)를 하나 이상의 주변 장치와 연결하기 위한 버스(bus)의 역할을 할 수 있다.
이상에 열거된 임의의 통신 프로토콜 또는 임의의 다른 적합한 통신 프로토콜을 사용하여, 마이크로컨트롤러(110)는, 존재한다면, 어떤 주변 장치가 버스 상에 존재하는지를 검출하기 위한 GPIO의 특정 그룹과 연관된 어드레스에 일련의 요청을 송신할 수 있다. 임의의 주변 장치가 버스 상에 존재하면, 존재하는 주변 장치는 지정된 시간 프레임 내에 확인 신호를 마이크로컨트롤러(110)에 회신한다. 이러한 지정된 시간 내에 응답이 수신되지 않으면, 주변 장치가 존재하지 않는 것으로 간주된다.
A/D 컨버터(116)는 감지 서브유닛(130) 내의 임의의 센서와 결합될 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 복용가능 장치(10)는 적외광을 수신 및/또는 전송함으로써 통신할 수 있으며, 이러한 경우에, A/D 컨버터(116)에 결합된 저항기 및 적외선(IR) 감지 포토트랜지스터(phototransistor)가 통신 서브유닛(120) 내에 포함된다. 추가적으로, 일부 실시예에 있어서, 복용가능 장치(10)는 장치 외부에 신호를 통신하기 위해 마이크로컨트롤러(110)에 결합된 적외선(IR) 발광 다이오드(LED)를 포함할 수 있다.
일부 실시예에 있어서, 통신 서브유닛(120)은 베이스 스테이션[예를 들면, 도크(dock) 상의 적외선 송신기 및/또는 수신기]과 같은 외부 장치로부터 작동 신호를 수신할 수 있다. 베이스 스테이션은 복용가능 장치(10)를 작동 신호로 초기에 프로그래밍하고 및/또는 복용가능 장치(10)가 신체로부터 회수된 후에 또는 실시간으로 작동 중에 복용가능 장치(10)와 통신하는 데 사용될 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 통신 서브유닛(120)은 외부 장치로부터 어떠한 작동 신호도 수신하지 않고, 대신에 복용가능 장치(10)가 체내에서 자율적으로 작동한다.
일부 실시예에 있어서, 통신 서브유닛(120)은 적외선 방출기 및 수신기와 같은 광학 인코더(20)를 포함할 수 있다. IR 방출기 및 수신기는 변조된 적외광, 즉 스텝 850㎚ 내지 930㎚의 파장 범위 내의 광을 사용하여 작동하도록 구성될 수 있다. 또한, IR 수신기는 베이스 스테이션에 있는 IR 송신기로부터 프로그래밍 신호를 수신하기 위해 복용가능 장치(10) 내에 포함될 수 있고, IR 송신기는 베이스 스테이션에 있는 IR 수신기에 데이터를 전송하기 위해 복용가능 장치(10) 내에 포함될 수 있다. 따라서, 복용가능 장치(10)와 베이스 스테이션 사이의 일방향 IR 통신이 제공될 수 있다. 일부 실시예에서는 다른 유형의 광학 인코더 또는 통신 서브유닛이 사용될 수 있다는 것이 이해될 것이고, 예를 들어 일부 통신 서브유닛은, 광학 신호 대신에(또는 광학 신호에 부가하여), 블루투스, 고주파(RF) 통신, 근거리 통신 등을 이용할 수 있다.
감지 서브유닛(130)은 복용가능 장치(10)가 신체 내측을 통행(transit)중일 때 체내 정보를 얻는 다양한 센서를 포함할 수 있다. 반경방향 센서(32) 및 축방향 센서(42)와 같은 다양한 센서는 복용가능 장치(10)의 상이한 위치에 제공되어 복용가능 장치(10)가 신체 내에 있을 수 있는 곳을 식별하는 것을 도울 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 센서(32, 42)에 의해 제공된 데이터는 복용가능 장치(10)의 작동을 트리거(trigger)하는 데 사용될 수 있다. 예를 들면, 일부 실시예에 있어서, 복용가능 장치(10)는 이 장치를 둘러싸는 영역에서 위장관으로부터 샘플을 채취할 수 있는 샘플링 챔버를 포함하도록 구성될 수 있고, 센서(32, 42)에 의해 제공된 데이터가 장치를 트리거시켜 샘플을 얻을 수 있다. 각 센서(32, 42)는 조명기(illuminator)(32i 및 42i) 및 검출기(32d 및 42d)를 포함할 수 있다. 센서(32, 42)는 도 3a 내지 도 8c를 참조하여 추가로 설명된다. 다른 예로서, 일부 실시예에서, 복용가능 장치(10)는 약제 및 치료제(therapeutics)를 포함하는 물질을 전달하도록 구성될 수 있고, 센서(32, 42)에 의해 제공된 데이터가 장치를 트리거시켜 물질을 전달할 수 있다.
메모리 서브유닛(140)에는, 플래시 저장장치, EEPROM 등과 같은 메모리 저장 구성요소(142)가 제공될 수 있다. 메모리 서브유닛(140)은 베이스 스테이션으로부터 수신된 명령을 저장하고 감지 서브유닛(130)에 의해 수집된 통행 데이터 및 세서 데이터와 같은 다양한 다른 작동 데이터를 저장하는 데 사용될 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 마이크로컨트롤러(110)는 메모리 서브유닛(140)에 저장된 명령을 실행하도록 작동할 수 있으며, 이러한 명령은 감지 서브유닛(130), 통신 서브유닛(120) 및 전원 공급장치(160)와 같은 복용가능 장치(10)의 다른 구성요소를 작동시키는 것을 포함할 수 있다.
일부 실시예에 있어서, 전원 공급장치(160)는 리튬 폴리머, 리튬 카본, 산화은, 알칼리(alkaline)와 같은 상이한 화학 조성물로 형성된 하나 이상의 배터리(18)를 포함할 수 있다. 이것은 복용가능 장치(10) 내의 다양한 구성요소의 상이한 전력 요건을 수용하는 데 도움이 될 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 전원 공급장치(160)는 복용가능 장치(10) 내의 다양한 구성요소에 전력을 공급하기 위한 산화은 배터리 셀을 포함할 수 있다. 전원 공급장치(160)에 전력을 공급하는 배터리 셀은 1.55V로 작동할 수 있다. 예를 들면, Renata™에 의해 제조된 것과 같은 산화은 코인 셀 유형의 배터리가 사용될 수 있는데, 이는 산화은 코인 셀형 배터리가 복용가능 장치(10)의 작동에 적합한 방전 특성을 갖기 때문이다. 일부 실시예에 있어서, 다른 유형의 배터리 셀이 사용될 수도 있다.
일부 실시예에 있어서, 전원 공급장치(160)가 하나 이상의 배터리 셀을 포함하는 것이 가능하다. 예를 들면, 복용가능 장치의 작동을 위한 보다 높은 전압을 제공하기 위해 다수의 코인 셀이 사용될 수 있다. 또한, 전원 공급장치(160)가 하나 이상의 상이한 유형의 배터리 셀을 포함하는 것도 가능하다.
또한, 전원 공급장치(160)는 이 전원 공급장치(160)의 일시적인 중단 또는 변동이 복용가능 장치(10)의 전체 작동에 영향을 미치는 것을 방지하기 위해 하나 이상의 셀 그룹으로 분할될 수도 있다. 예를 들면, 예시적인 전원 공급장치(160)는 3개의 셀을 포함할 수 있고, 각각의 셀은 1.55 볼트를 제공하도록 작동가능하다. 하나의 예시적인 실시예에 있어서, 3개의 셀은 전체 전압으로서 4.65 볼트를 제공하도록 작동가능한 하나의 셀 그룹으로 제공될 수 있다. 전압 조절기는 셀 그룹에 의해 제공되는 전압을 제어하도록 작동할 수 있다. 전압 조절기는 3.3 볼트와 같은 조절된 전압을 마이크로컨트롤러에 제공하도록 작동하는 한편, 전체 전압을 감지 서브유닛(130)에 제공하도록 작동할 수 있다. 다른 예시적인 실시예에 있어서, 3개의 셀은 2개의 상이한 셀 그룹으로 제공될 수 있으며, 제1 셀 그룹은 2개의 셀을 포함하고, 제2 셀 그룹은 1개의 셀을 포함한다. 따라서, 제1 셀 그룹은 3.1 볼트를 제공할 수 있는 한편, 제2 셀 그룹은 1.55 볼트를 제공할 수 있다. 제1 셀 그룹은 전압 변동을 방지하기 위해 마이크로컨트롤러(110)에 3.1 볼트를 제공하도록 작동가능할 수 있다. 그리고, 제1 셀 그룹 및 제2 셀 그룹은 감지 서브유닛(130)에 4.65 볼트를 제공하도록 조합될 수 있다.
전원 공급장치(160)는, 일부 실시예에서, 복용가능 장치(10)를 위한 'ON'/'OFF' 메커니즘으로서 작동하기 위한 자기 스위치(162)를 포함할 수 있다. 강한 자기장에 노출된 경우, 자기 스위치(162)는 복용가능 장치(10)가 활성화되지 않은 'OFF' 위치에 유지될 수 있다. 강한 자기장은 복용가능 장치(10) 내의 전류 흐름을 효과적으로 정지시켜서 개회로가 생기게 할 수 있다. 예를 들면, 이것은 복용가능 장치(10)가 환자에게 투여되기 전에 에너지가 소모되고 배터리(18)가 방전되는 것을 방지할 수 있다. 그러나, 자기 스위치(162)가 강한 자기장에 더 이상 노출되지 않은 경우에, 자기 스위치(162)는 'ON' 위치로 전환하여 복용가능 장치(10)를 활성화시킬 수 있다. 그 후에, 전류는 복용가능 장치(10) 내의 전기 경로[예를 들면, PCB(30) 상의 경로]를 통해 흐를 수 있다.
일부 실시예에 있어서, MEDER™ Electronics로부터의 MK24 리드 센서가 자기 스위치(162)로서 사용될 수 있지만, 임의의 적합한 자기 스위치가 사용될 수도 있다. 예를 들면, 일부 실시예에서, 자기 스위치(162)는 자기적으로 작동되는 상시 폐쇄형 단극 단투(normally closed, Single-Pole Single Throw; SPST-NC) 스위치일 수 있다. 일부 실시예에 있어서, MEMSCAP™에 의해 제조된 것과 같은 미세-전기기계 시스템(MEMS) 자기 스위치가 자기 스위치(162)로서 사용될 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 자기 스위치(162)는 홀 효과(Hall effect) 센서일 수 있다.
일부 실시예에 있어서, 전원 공급 장치(160)는 복용가능 장치(10)로부터 제거되어, 복용가능 장치(10) 외부에 있는 회로를 재충전함으로써 재충전될 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 전원 공급장치(160)는, 재충전 회로가 PCB(30) 상에 포함되는 경우에, 예를 들면, 복용가능 장치(10)가 베이스 스테이션에 유도 결합되어 무선으로 충전되게 하는 회로를 제공함으로써, 복용가능 장치(10) 내에 있는 동안에 재충전될 수 있다.
도 2b는 복용가능 장치(10)의 전기 구성요소의 일부의 예시적인 회로 설계(102)이다. 회로 설계(102)는 단지 예시일 뿐이고, 다른 구성 및 설계가 유사하게 사용될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 도 2c는 감지 서브유닛(130)의 예시적인 회로 설계(104)이다.
전술한 바와 같이, 전자 구성요소의 일부는 PCB(30) 상에 내장될 수 있다. 도 2d 및 도 2e는 플렉시블 PCB(30)의 회로 설계의 상면도(106t) 및 저면도(106b)를 도시한다.
PCB(30)는 플렉시블 인쇄 회로로 이루어질 수 있다. 플렉시블 인쇄 회로는 복용가능 장치(10)의 크기 제한에 보다 용이하게 순응할 수 있는 것에 의해 복용가능 장치(10) 내의 공간의 활용을 최대화할 수 있다. 가요성의 증가는 PCB 또는 PCB의 특정 부분의 보다 많은 비틀림, 굽힘 및 세이핑(shaping)을 허용하여, 궁극적으로 진동 및 비틀림 힘에 대해 보다 견고한 소형 알약이 되게 한다.
본 예에서의 PCB(30)는 통신 서브유닛(120), 마이크로컨트롤러(110), 감지 서브유닛(130), 및 이하에 설명되는 다른 주변 구성요소를 포함한다. PCB(30) 상에 위치된 전자 구성요소는 하나 이상의 전자 신호 경로, 트레이스(trace) 또는 트랙(track)으로 다른 구성요소에 전기적으로 결합된다.
플렉시블 PCB(30)는 유리섬유 직물 재료와 같은 가요성 플라스틱 재료 및 강성 재료의 조합, 또는 임의의 다른 적합한 재료를 사용하여 제작될 수 있다. 따라서, 결과적인 플렉시블 PCB(30)는 가요성 특질 및 강성 특질 모두를 나타낼 수 있다. 플렉시블 PCB(30)의 가요성 특질은 플렉시블 PCB(30) 상에 위치된 전자 구성요소가 복용가능 장치(10)의 크기 제한에 순응할 수 있게 한다. 특히, 도 1a에 대체로 도시된 바와 같이, 플렉시블 PCB(30)은 제1 벽 부분(14a) 내로 삽입될 수 있다. 동시에, 플렉시블 PCB(30)의 강성 특질은 높은 레벨의 물리적 응력에 민감할 수 있는 영역의 보강을 가능하게 한다. 예를 들면, 일부 실시예에 있어서, 플렉시블 PCB(30)를 전원 공급장치(160)에 연결하는 데 사용되는 접촉 단자(예컨대, 218a 및 218b)가 추가된 보강을 가질 수 있다.
도 2d 및 도 2e에 도시된 바와 같이, 플렉시블 PCB(30)는, 별개이면서도 연결된 하나 이상의 세그먼트를 포함한다. 예를 들면, 플렉시블 PCB(30)는 메인 PCB 세그먼트(202), 및 소형 PCB 세그먼트(204a 및 204b)와 같은 하나 이상의 소형 PCB 세그먼트(204)를 포함할 수 있다. 소형 PCB 세그먼트(204)는 메인 PCB 세그먼트(202)에 직접적으로 또는 간접적으로 연결될 수 있다. 메인 PCB 세그먼트(202)는 대체로 원통 형상으로 감겨져서 복용가능 장치(10)의 구조적 크기에 순응할 수 있다.
도 1b에 도시된 바와 같이, 소형 PCB 세그먼트(204a 및 204b)는 하나 이상의 중첩 층으로 절첩되고 복용가능 장치(10) 내로 끼워맞춰질 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 소형 PCB 세그먼트(204a 및 204b)는 배터리(18) 주위에 적층될 수 있다. 플렉시블 PCB(30)가 상이한 형상 및 크기와 같은 상이한 구성, 및/또는 상이한 개수의 세그먼트를 가질 수 있다는 것이 이해될 것이다.
전자 구성요소는 메인 PCB 세그먼트(202) 또는 소형 PCB 세그먼트(204a 및 204b) 중 어느 하나 상에 위치될 수 있다. 예를 들면, 도 2d 및 도 2e에 도시된 바와 같이, 메인 PCB 세그먼트(202)는 마이크로컨트롤러(110), 자기 스위치(162) 및 반경방향 센서(32)를 포함할 수 있다. 소형 PCB 세그먼트(204a)는 광학 인코더(20) 및 축방향 센서(42)를 포함할 수 있다. 소형 PCB 세그먼트(204a 및 204b)는 또한, 배터리(18)와 결합하기 위한 각각의 전원 공급장치 접촉 단자(218a 및 218b)를 포함할 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 플렉시블 PCB(30) 상에서의 이러한 구성요소의 다른 배열이 가능하다.
도 1a를 다시 참조하면, 제1 단부 부분(16a)은 복용가능 장치(10)의 제1 벽 부분(14a)에 있는 구성요소를 대체로 봉입한다. 제1 단부 부분(16a) 및 제1 벽 부분(14a)은 광 및 방사선 반투과성 재료 또는 광 및 방사선 투과성 재료로 제작될 수 있다. 이러한 유형의 재료는, 예를 들어 센서(32, 42)에 의한, 광 전송 및 수신을 허용한다. 일부 실시예에 있어서, 제1 단부 부분(16a) 및 제1 벽 부분(14a)은 플라스틱으로 제작될 수 있다.
일부 실시예에 있어서, 감지 서브유닛(130)은 이 감지 서브유닛(130)의 출력으로부터 생기는 임의의 내부 반사를 감소시키기 위해 하우징(12)에 대해 배향되거나 제공될 수 있다. 예를 들면, 감지 서브유닛(130)은, 감지 서브유닛(130)의 출력이 하우징(12)에 도달할 때 최소의 내부 반사가 하우징(12)에 의해 유발되도록, 하우징(12)의 둘레부에 대해 소정 각도로 배향될 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 특정의 오일계 물질과 같은 전이 매체(transition medium)는 감지 서브유닛(130)과 전이 매체의 굴절률이 하우징(12)의 굴절률과 정합할 수 있도록 감지 서브유닛(130)과 하우징(12) 사이에 제공될 수 있어서, 반사 및 산란을 감소시킬 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 각 센서의 조명기 및 검출기[예를 들면, 센서(32)의 조명기(32i) 및 검출기(32d)]는 장치의 둘레부 주위에서 물리적으로 분리될 수 있다. 예를 들면, 도 8a 내지 도 8c, 도 19 및 도 20에서 논의되는 실시예에 있어서, 조명기(32i)와 검출기(32d)를 분리하는 것은 내부 반사를 더욱 감소시킬 수 있다.
일부 실시예에 있어서, 감지 서브유닛(130)은 신체 내의 복용가능 장치(10)의 위치를 추정하는 것을 돕기 위해 복용가능 장치(10)의 상이한 위치에서 축방향 감지 서브유닛(42) 및 반경방향 감지 서브유닛(32)을 포함한다. 복용가능 장치(10, 300)는 신체 내에서 가변 속도로 이동한다. 위장관 내에서, 예를 들어 상이한 관 세그먼트의 다양한 크기, 형상 및 환경이 위치 식별을 곤란하게 할 수 있다.
이제 도 3a 및 도 3b를 참조하면, 도 3a 및 도 3b에는 예시적인 복용가능 장치(300)의 다이어그램이 도시되어 있다. 도 3a 및 도 3b는 하우징(12)의 특정 구성요소에 대하여 센서(332, 342)의 예시적인 구성을 대략적으로 도시하고 있다. 도 3a는 복용가능 장치(300)의 단면도(300A)이고, 도 3b는 복용가능 장치(300)의 3차원 측면도(300B)이다.
축방향 감지 서브유닛(42)은 제1 단부 부분(16a) 및 제2 단부 부분(16b) 중 적어도 하나에 근접하게 위치된다. 도 3a에 도시된 바와 같이, 축방향 센서(342)는 제1 단부 부분(16a)에 근접하게 위치된다. 복용가능 장치(300)의 구조에 따라서, 축방향 센서(342)가 대신에 제2 단부 부분(16b)에 근접하게 위치될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 반경방향 감지 서브유닛(32)은 대체로 반경방향 벽(14)에 근접하게 위치된다. 예를 들면, 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 반경방향 센서(332)는 반경방향 벽(14)의 일부분에 근접하게 위치된다.
복용가능 장치(300)의 예시적인 통행이 도 10a 내지 도 10c에 도시되어 있다. 위(452), 소장(454), 및 그 후에 대장(456)을 통한 복용가능 장치(300)의 통행이 각각 450A, 450B 및 450C로 대략적으로 도시되어 있다. 복용가능 장치(300)의 이동은 그 위치에 따라 실질적으로 변한다. 위(452)는, 도 10a에 도시된 바와 같이, 크고 개방된 공동성 기관(cavernous organ)이고, 따라서 복용가능 장치(300)는 비교적 큰 운동 범위를 가질 수 있다. 한편, 소장(454)은, 도 10b에 도시된 바와 같이, 관형 구조를 갖고, 복용가능 장치(300)는 대체로 길이방향 운동으로 한정된다. 대장은, 위(452)와 유사하게, 크고 개방된 구조이고, 복용가능 장치(300)는 소장(454)을 통한 통행에 비하여 비교적 큰 운동 범위를 가질 수 있다. 축방향 감지 서브유닛(42) 및 반경방향 감지 서브유닛(32)을 제공함으로써, 통행 위치의 형상 및/또는 크기에 따라 상이한 정도 및 유형의 반사율 데이터가 이용가능하다. 다양한 반사율 데이터가 도 13a, 도 13b 및 도 13c에 또한 설명되어 있다.
일부 실시예에 있어서, 각각의 축방향 센서(342) 및 각각의 반경방향 센서(332)는 하우징(12) 외부의 환경을 향해 조명을 지향시키기 위한 조명기, 및 조명으로부터 기인하는 환경으로부터의 반사율을 검출하기 위한 검출기를 포함할 수 있다. 조명은 적외광(IR), 가시 스펙트럼 및 자외광(UV)의 범위 내의 임의의 전자기 방출을 포함할 수 있다. 센서(342, 332)의 예시적인 작동이 도 7a 내지 도 7c를 참조하여 하기에서 설명된다.
도 7a 내지 도 7c는 상이한 환경에서의 축방향 센서(342) 및 반경방향 센서(332)의 작동을 도시하고 있다. 각각의 도 7a 내지 도 7c에서, 센서(332 및 342)의 조명기 및 검출기가 복용가능 장치(300)에 도시되어 있다. 축방향 센서(342)는 축방향 조명을 외부 환경에 전송하기 위한 축방향 조명기(342i), 및 외부 환경[즉, 복용가능 장치(300) 외부]으로부터의 축방향 반사율을 검출하기 위한 축방향 검출기(342d)를 포함한다. 축방향 반사율은 외부 환경에 따라서 상이한 조명으로부터 기인할 수 있다.
유사하게, 반경방향 센서(332)는 반경방향 조명을 외부 환경에 전송하기 위한 반경방향 조명기(332i), 및 외부 환경으로부터의 반경방향 반사율을 검출하기 위한 반경방향 검출기(332d)를 포함한다. 축방향 반사율과 유사하게, 반경방향 반사율은 외부 환경에 따라서 상이한 조명으로부터 기인할 수 있다. 예를 들면, 일부 실시예에 있어서, 복수의 반경방향 조명이 있을 수 있으며, 검출된 반경방향 반사율은 외부 환경으로부터 반사하고 다수의 방향으로 산란하는 복수의 반경방향 조명으로부터 기인할 수 있다. 도 7a 내지 도 7c에 도시된 바와 같이, 반경방향 조명기(332i)의 위치는 결과적인 반경방향 조명이 축방향 조명과 상이한 방향으로 축방향 조명기(342i)에 의해 발생되도록 한다. 일부 실시예에 있어서, 반경방향 조명은 축방향 조명에 실질적으로 수직하다.
도 7a는 불투명 액체(410)를 통한 복용가능 장치(300)의 통행을 도시하고 있다. 불투명 액체(410)는 복용가능 장치(300)의 반경방향 벽(14)과 접촉하고, 유사한 방식으로, 복용가능 장치(300)가 특정 상태 하의 위장관을 통행할 때 대장[도 10c의 대장(456)] 내의 불투명 체액(fluid)이 복용가능 장치(300)와 접촉할 수 있다. 따라서, 반경방향 조명기(332i)에 의해 전송된 반경방향 조명은 거의 전체적으로 내부 반사되어 반경방향 검출기(332d)에 의해 검출되어서, 비교적 큰 반사율이 검출되게 한다. 이러한 예에서, 축방향 검출기(342d)는, 물질 또는 조직이 축방향 검출기(342i)의 전방에 제공되어 있지 않기 때문에 어떠한 반사율도 검출하지 못한다.
도 7b는 조직(412) 근처에서의 복용가능 장치(300)의 통행을 도시하고 있다. 반경방향 조명기(332i)에 의해 전송된 반경방향 조명이 부분적으로 반사되어[그리고 조직(412)에 의해 부분적으로 흡수되어] 반경방향 검출기(332d)에 의해 검출되고, 유사한 방식으로, 반경방향 조명은 소정 상태 하의 소장[예를 들면, 도 10b의 소장(454)] 또는 다른 기관의 조직과 상호작용할 수 있다. 도 7a와 유사하게, 이러한 예에서, 축방향 검출기(342d)는 또한, 물질 또는 조직이 축방향 검출기(342d)의 범위 내에 제공되어 있지 않기 때문에 어떠한 반사율도 검출하지 못한다. 조직(412)에 의해 반사 및 흡수된 조명의 양은 조명의 파장에 따라 달라질 수 있다. 예를 들면, 적색 조직은 적색 스펙트럼(즉, 620㎚ 내지 750㎚)의 파장을 갖는 조명을 잘 반사할 수 있어, 비교적 높은 반사율이 복용가능 장치(300)에 의해 검출되게 한다. 대조적으로, 녹색 스펙트럼(즉, 495㎚ 내지 570㎚) 또는 청색 스펙트럼(즉, 450㎚ 내지 495㎚)의 파장을 갖는 조명은 조직에 의해 흡수될 수 있어, 비교적 낮은 반사율이 복용가능 장치(300)에 의해 검출되게 한다. 일부 실시예에 있어서, 위장관의 상이한 기관 및 부분이 상이한 반사 특성을 갖는 것을 고려하면, 상이한 각자의 파장을 갖는 복수의 반경방향 조명 또는 축방향 조명은 위장관 내의 복용가능 장치(300)의 위치를 식별하는 것을 돕는 데 사용될 수 있다.
도 7c는 미립자(414)를 갖는 투명한 액체를 통한 복용가능 장치(300)의 통행을 도시하고 있다. 이러한 유형의 환경은 특정 상태 하의 위[예를 들면, 도 10a의 위(452)]에서 발견되는 환경과 유사할 수 있다. 도시된 바와 같이, 축방향 조명 및 반경방향 조명은 각각의 축방향 조명기(342i) 및 반경방향 조명기(332i)의 범위 내의 미립자(414a 내지 414d)에 의해 반사된다. 조명의 일부가 하나의 미립자로부터 다른 미립자로, 예를 들어 미립자(414c)로부터 미립자(414b)로 반사되는 것이 또한 가능하다. 축방향 검출기(342d) 및 반경방향 검출기(332d) 각각에 의해 검출된 반사율은 각자의 축방향 조명기(342i) 및 반경방향 조명기(332i)에 의해 발생된 조명에 한정되지 않을 수 있다. 축방향 검출기(342d)가 반경방향 조명으로부터 기인하는 반사율을 검출하는 것이 가능하다. 유사하게, 반경방향 검출기(332d)가 축방향 조명으로부터 기인하는 반사율을 검출하는 것이 가능하다. 일부 실시예에 있어서, 축방향 센서(342) 및 반경방향 센서(332)가 2개의 상이한 파장을 갖는 조명을 사용함으로써 이러한 영향을 감소시키는 것이 가능하다. 예를 들면, 반경방향 센서(332)가 적색 스펙트럼의 파장을 전송 및 검출하는 조명기(332i) 및 검출기(332d)를 갖고, 축방향 센서(342)가 적외 스펙트럼의 파장을 전송 및 검출하는 조명기(342i) 및 검출기(342d)를 갖는 경우, 반경방향 검출기(332d)에 대한 축방향 조명기(342i)의 영향이 감소된다.
센서(32, 42)의 다양한 실시예가 도 4a 내지 도 8c를 참조하여 이하에서 설명된다.
이제 도 4a 및 도 4b를 참조하면, 도 4a 및 도 4b에는 다른 예시적인 복용가능 장치(302)의 다이어그램이 도시되어 있다. 도 4a는 복용가능 장치(302)의 단면도(302A)이고, 도 4b는 복용가능 장치(302)의 3차원 측면도(302B)이다. 복용가능 장치(302)는 2개의 축방향 센서(342 및 344)를 갖는 축방향 서브유닛(42), 및 2개의 반경방향 센서(332 및 334)를 갖는 반경방향 감지 서브유닛(32)을 포함한다.
도 3a 및 도 3b를 참조하여 설명된 바와 같이, 축방향 센서(342) 또는 제1 축방향 센서는 제1 단부 부분(16a)에 근접하게 위치된다. 축방향 센서(344) 또는 제2 축방향 센서는 제2 단부 부분(16b)에 근접하게 위치된다. 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이, 제1 축방향 센서(342) 및 제2 축방향 센서(344)는 하우징(12)에 대하여 실질적으로 서로 반대로 위치된다. 따라서, 제1 축방향 센서(342)에 의해 발생된 제1 축방향 조명은 제2 축방향 센서(344)에 의해 발생된 제2 축방향 조명과 실질적으로 축방향 반대방향으로 있을 것이다.
복용가능 장치(302)의 반경방향 센서(332) 또는 제1 반경방향 센서는 반경방향 벽(14)의 제1 벽 부분에 근접하게 위치되는 한편, 반경방향 센서(334) 또는 제2 반경방향 센서는 제2 벽 부분에 근접하게 위치된다. 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이, 제1 벽 부분은 반경방향 벽(14)의 둘레부를 따라 약 180도만큼 제2 벽 부분으로부터 이격되어 있다. 각각의 제1 반경방향 센서(332) 및 제2 반경방향 센서(334)에 의해 발생된 제1 반경방향 조명 및 제2 반경방향 조명은 상이한 반경방향으로 있다. 결과적으로, 제1 반경방향 조명 및 제2 반경방향 조명은 실질적으로 반대방향으로 전송된다.
일반적으로, 반경방향 감지 서브유닛(32)이 2개 이상의 반경방향 센서(332, 334)로 구성되는 실시예에 있어서, 반경방향 센서(332 및 334)는 적어도 60도만큼 반경방향 벽(14)의 둘레부를 따라 이격될 수 있어, 결과적인 제1 반경방향 조명 및 제2 반경방향 조명은 서로 대체로 상이한 반경방향으로 있게 된다. 또한, 반경방향 센서(332)와 반경방향 센서(334) 사이의 분리는 내부 반사를 최소화하는 데 도움이 될 수 있다.
보다 많은 센서가 복용가능 장치(10, 300, 302)에 제공되는 경우, 보다 많은 반사율 데이터가 이용가능하게 될 것이다. 도 10a 내지 도 12c를 참조하여 설명되는 바와 같이, 반사율 데이터는 복용가능 장치(10, 300, 302)의 체내 위치를 식별할 수 있는 정밀도를 증대시킬 수 있다.
이제 도 5a 및 도 5b를 참조하면, 도 5a 및 도 5b에는 다른 예시적인 복용가능 장치(304)의 다이어그램이 도시되어 있다. 도 5a는 복용가능 장치(304)의 단면도(302A)이고, 도 5b는 복용가능 장치(304)의 3차원 측면도(302B)이다. 복용가능 장치(300)와 유사하게, 복용가능 장치(304)는 하나의 축방향 센서(342)를 갖는 축방향 서브유닛(42)을 포함한다. 그러나, 복용가능 장치(300 및 302)와 달리, 복용가능 장치(304)의 반경방향 감지 서브유닛(32)은 4개의 반경방향 센서(332, 334, 336 및 338)를 포함한다.
언급된 바와 같이, 반경방향 센서(332, 334, 336 및 338)는 적어도 60도만큼 반경방향 벽(14)의 둘레부를 따라 이격되도록 대략적으로 제공된다. 복용가능 장치(304)에서, 반경방향 센서(332, 334, 336 및 338)는 반경방향 벽(14)의 둘레부를 따라 서로로부터 실질적으로 등거리에 위치될 수 있다. 복용가능 장치(300)와 유사하지만 복용가능 장치(302)와 달리, 복용가능 장치(304)가 제1 단부 부분(16a) 근처에 단일의 축방향 센서(342)를 갖는 것이 주목된다. 일부 실시예에 있어서, 복용가능 장치[예를 들면, 복용가능 장치(300, 304)]는 축방향 센서(342)의 위치와 실질적으로 반대측인, 제2 단부 부분(16b)에 근접하게 위치된 샘플링 챔버를 가질 수 있다. 이러한 실시예가 도 14a, 도 14b 및 도 25에 도시되어 있다. 일부 실시예에 있어서, 복용가능 장치[예를 들면, 복용가능 장치(700, 2500)]는 위장관에 전달되는 물질을 보관하기 위한 챔버를 가질 수 있다. 이러한 실시예가 도 14a, 도 14b 및 도 25에 도시되어 있다.
이제 도 6a 및 도 6b를 참조하면, 도 6a 및 도 6b에는 다른 예시적인 복용가능 장치(306)의 다이어그램이 도시되어 있다. 도 6a는 복용가능 장치(306)의 단면도(302A)이고, 도 6b는 복용가능 장치(306)의 3차원 측면도(302B)이다. 도 4a 및 도 4b의 복용가능 장치(302)와 유사하게, 복용가능 장치(306)는 2개의 축방향 센서(342 및 344)를 갖는 축방향 서브유닛(42)을 포함하고, 도 5a 및 도 5b의 복용가능 장치(304)와 유사하게, 반경방향 감지 서브유닛(32)은 4개의 반경방향 센서(332, 334, 336 및 338)를 포함한다.
이제 도 8a를 참조하면, 도 8a에는 다른 예시적인 복용가능 장치(308)의 다이어그램이 도시되어 있다. 설명의 용이화를 위해, 복용가능 장치(308)의 축방향 감지 서브유닛(42)은 도 8a에 도시되어 있지 않다. 반경방향 감지 서브유닛(32)은 3개의 반경방향 센서(352, 354 및 356)를 포함한다. 복용가능 장치(308)에서, 각자의 반경방향 센서(352, 354 및 356) 각각의 조명기 및 검출기는 약 60도만큼 서로 분리되어 있다. 이러한 구성에 따르면, 각각의 반경방향 조명기(352i, 354i 및 356i)는 반경방향 벽(14)의 둘레부에 대하여 약 120도인 각자의 조명 영역(362i, 364i 및 366i)을 갖는다. 유사하게, 각각의 반경방향 검출기(352d, 354d 및 356d)는 반경방향 벽(14)의 둘레부에 대하여 약 120도인 각자의 조명 영역(362d, 364d 및 366d)을 갖는다.
반경방향 센서(352, 354 및 356)들 사이의 분리는 내부 반사를 최소화하는 데 도움이 될 수 있다. 예를 들면, 복용가능 장치(308) 내의 반경방향 센서(352, 354 및 356)가 약 60도만큼 서로 분리되어 있는 경우, 반경방향 센서(352, 354 및 356)는 복용가능 장치(308)의 둘레부를 따라 서로로부터 대체로 등거리에 있고, 또한 최대 거리로 서로 분리되어 있다. 결과적으로, 하우징(12)의 인터페이스에서의 내부 반사가 최소화될 수 있다.
도 8b 및 도 8c는 상이한 환경에서의 반경방향 센서(352, 354 및 356)의 예시적인 작동을 도시하고 있다. 도 8b는, 402A에서, 소장(454)을 통행하는 복용가능 장치(308)를 도시하고 있다. 소장(454)의 관형 구조로 인해, 소장(454)의 벽은 복용가능 장치(308)를 밀접하게 둘러싼다. 도 8c는, 402B에서, 위(452)와 같은 보다 큰 공간을 통행하는 복용가능 장치(308)를 도시하고 있다. 도 8a에 도시된 방식으로 반경방향 조명기(352i, 354i 및 356i) 및 반경방향 검출기(352d, 354d 및 356d)를 물리적으로 분리함으로써, 도 8b 및 도 8c에 도시된 바와 같이 보다 가변적인 반사율이 검출될 수 있다.
본 명세서에 설명되는 복용가능 장치(10, 300, 302, 304, 306 및 308)의 경우에, 축방향 감지 서브유닛(42)은 하나 이상의 축방향 센서를 포함할 수 있다. 축방향 센서 중 적어도 하나는 조명기로서 적외선 발광 다이오드(IR-LED), 및 적외선 스펙트럼의 조명에 민감한 검출기를 구비할 수 있다. 반경방향 검출 서브유닛(32)은 또한 하나 이상의 반경방향 센서를 포함할 수도 있다. 반경방향 센서는, 일부 실시예에서, 조명기로서 약 571㎚의 파장을 갖는 광을 방출하는 황색-녹색 LED를 포함할 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 반경방향 센서는 약 517㎚의 파장을 갖는 광을 방출하는 녹색 LED 및 약 632㎚의 파장을 갖는 광을 방출하는 적색 LED를 포함할 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 반경방향 센서는 복수의 상이한 파장으로 조명을 방출할 수 있는 RGB LED 패키지를 포함할 수 있다.
반경방향 센서가 RGB LED 패키지를 포함하는 경우, 복용가능 장치(10)는 상이한 파장을 순차적으로 방출할 수 있다. 특정 조직 및 체액은 조명의 상이한 파장에 대해 상이한 흡수율을 가질 수 있다. RGB LED의 사용에 따르면, 보다 광범위한 반사율 데이터가 수집 및 분석될 수 있다.
예를 들면, RGB LED 패키지는 약 632㎚의 파장을 갖는 적색 조명을 전송하고, 적색 조명으로부터 기인하는 반사율을 검출할 수 있다. 그 후에, RGB LED 패키지는 약 518㎚의 파장을 갖는 녹색 조명을 전송하고, 녹색 조명으로부터 기인하는 반사율을 검출할 수 있다. 그 후에, RGB LED 패키지는 약 465㎚의 파장을 갖는 청색 조명을 전송하고, 청색 조명으로부터 기인하는 반사율을 검출할 수 있다. 다양한 주파수에서 RGB LED 패키지에 의해 수집된 반사율 데이터에 기초하여 복용가능 장치(10)의 대응하는 위치를 결정하기 위해, 마이크로컨트롤러(110) 및/또는 외부 처리 모듈은 각각의 반사율 데이터 열을 서로 비교할 수 있다. 특정 파장의 반사율 데이터 열의 특정의 하나 이상의 부분이 고려되지 않을 수 있다는 것이 가능할 수 있다. 상이한 파장으로부터의 반사율 데이터를 비교함으로써 장치의 위치를 결정하는 실시예가 도 19 내지 도 24에 도시되어 있다.
상이한 유형의 조명 각각으로부터 검출된 반사율은 마이크로컨트롤러(110)에 의한 추후 처리를 위해 메모리 서브유닛(140)에 저장될 수 있다. 추가적으로, 일부 실시예에 있어서, 이러한 처리는 외부 처리 모듈에 의해 실행될 수 있다.
일부 실시예에 있어서, 축방향 센서 및 반경방향 센서는 콜리메이트 광원을 포함할 수 있다. 콜리메이트 광원은 형상이 원형인 해부학적 조직과 같은 특정의 외부 환경으로부터의 반사율을 최대화하기 위해 반사광을 배향시킬 수 있다. 예를 들면, LED 비닝(binning) 또는 보조 렌즈를 사용하여 제공될 수 있는 콜리메이트 광원에 의해, 또는 콜리메이트 및 비콜리메이트 광원의 조합에 의해 조명이 제공될 수 있다.
일부 실시예에 있어서, 본 명세서에 설명되는 다양한 복용가능 장치(10, 300, 302, 304, 및 306)의 감지 서브유닛(130)이 반사율 데이터를 수집한 후에, 통신 서브유닛(120)은 검출된 반경방향 반사율 데이터 및 축방향 반사율 데이터를 외부 처리 모듈에 전송할 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 장치 처리 모듈(도시되지 않음)이 복용가능 장치(10, 300, 302, 304, 및 306)에 제공되고, 반사율 데이터가 처리를 위한 장치 처리 모듈에 제공될 수 있다. 그 후에, 처리 모듈은, 존재 유무에 관계없이, 본 명세서에 설명되는 방법에 따라 각각의 복용가능 장치(10, 300, 302, 304, 및 306)의 위치를 식별할 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 마이크로컨트롤러(110)는 처리 모듈로서 기능할 수 있다.
처리 모듈은, 언급된 바와 같이, PCB(30) 상에 제공된 마이크로컨트롤러(110) 또는 외부 처리 모듈일 수 있다. 검출된 데이터가 분석을 위해 외부 처리 모듈에 제공되어야 하는 경우, 통신 서브유닛(120)은 검출된 데이터를 메모리 서브유닛(140)에 저장하고 이후에[예를 들면, 복용가능 장치(10, 300, 302, 304, 및 306)가 신체로부터 빠져나간 후에] 검출된 데이터를 외부 처리 모듈에 제공할 수 있거나, 통신 서브유닛(120)은 고주파(RF) 송신기와 같은 무선 통신 구성요소를 사용하여 실시간으로 검출된 데이터를 제공할 수 있다. 그러나, 장치의 위치를 결정하는 데 사용된 처리의 일부 또는 모두가 장치 내의 마이크로컨트롤러(110)에 의해 수행될 수 있다는 것에 주목해야 한다.
설명된 바와 같이, 감지 서브유닛(130)에 의해 수집된 반사율 데이터가 복용가능 장치(10)의 체내 위치를 추정하는 데 사용될 수 있다. 도 9 내지 도 12c를 참조하여 설명되는 바와 같이, 축방향 반사율 데이터 및 반경방향 반사율 데이터가 상이한 기관 및/또는 통행 지점을 식별하는 데 사용될 수 있다. 예를 들면, 축방향 반사율 및 반경방향 반사율의 레벨은 외부 환경의 유형을 표시할 수 있다.
또한, 상이한 재료는 상이한 굴절률을 가질 수 있고, 그래서 결과적인 광 흡수 특성이 변할 수 있다. 예를 들면, 체액은 조직보다 비교적 낮은 굴절률을 갖는 경향이 있다. 기관의 유형에 따라서, 상이한 재료가 존재할 수 있다. 위 내에는, 예를 들어 일부 액체 및 음식 입자가 존재할 수 있다. 한편, 소장 내에는, 제한된 액체가 있지만, 기포 또는 가스가 있을 수도 있다. 반사율 데이터에 기초하여, 처리 모듈은 반사율 데이터가 검출되는 환경의 특정 특성을 결정할 수 있다.
이제 도 9a가 참조되고, 도 9a는 본 명세서에 설명되는 복용가능 장치(10, 300, 302, 304, 306 및 308) 또는 그것의 다른 실시예에 대한 예시적인 작동 방법(500)의 흐름도이다. 복용가능 장치(10, 300, 302, 304, 306 및 308)의 작동을 예시하기 위해, 도 10a 내지 도 12c가 또한 참조된다.
단계 510에서, 본 명세서에 설명된 임의의 복용가능 장치(예를 들면, 10, 300, 302, 304, 306 및 308)가 제공될 수 있다. 언급된 바와 같이, 감지 서브유닛(130)은 조명을 전송하고, 조명에 의한 외부 환경과의 상호작용으로부터 기인하는 반사율 데이터를 수집할 수 있다.
복용가능 장치(10, 300, 302, 304, 306 및 308)는 개인에 의해 복용될 수 있고, 그 후에 개인의 신체를 통행할 수 있다. GI관의 일부분 내에서의 복용가능 장치(300, 302, 304 및 306) 각각의 예시적인 통행이 도 10a 내지 도 12c에 도시되어 있다.
단계 520에서, 감지 서브유닛(130)은 복용가능 장치(10, 300, 302, 304, 306 및 308)가 신체를 통행할 때 반사율 데이터 열을 수집하도록 작동된다.
반사율 데이터 열은 축방향 반사율 데이터 열 및 반경방향 반사율 데이터 열을 포함할 수 있다. 축방향 반사율 데이터 열 및 반경방향 반사율 데이터 열 각각은 통행의 적어도 일부 동안에 감지 서브유닛(130)에 의해 검출된 각자의 축방향 반사율 및 반경방향 반사율을 나타내는 하나 이상의 반사율 값을 포함할 수 있다. 처리 모듈은, 일부 실시예에서, 실시간으로 반사율 데이터 열을 수신하고 실시간으로 체내 위치를 식별하도록 작동할 수 있고, 그래서 처리 모듈은 반사율 데이터 열의 일부에만 접근할 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 처리 모듈은 복용가능 장치(10, 300, 302, 304, 306 및 308)가 신체를 빠져나간 후에 반사율 데이터를 수신할 수 있으며, 그래서 완전한 반사율 데이터 열이 처리 모듈에 이용가능하다.
도 10a 내지 도 10c는 위(452), 소장(454), 및 그 후에 대장(456)을 통한 복용가능 장치(300)의 통행을 대략적으로 도시하고 있다.
위(452)는, 450A로 도시된 바와 같이, 공간이 비교적 크다. 따라서, 복용가능 장치(300)는 모든 축을 따라 이동할 수 있다. 복용가능 장치(300)의 운동은 반사율 데이터 열의 높은 편차를 야기할 수 있다. 또한, 위(452)의 내용물은 비교적 투명한 액체를 포함하지만, 또한 복용가능 장치(300)를 복용하기에 앞서 개인이 금식하지 않았거나 충분히 금식하지 않았다면 미립자를 포함할 수 있다. 따라서, 특정의 반사율 데이터는 미립자의 존재에 의해 야기될 수 있다.
도 10a의 예에서, 복용가능 장치(300)는 위(452)를 통행할 때 몇 번 회전된다. 복용가능 장치(300)의 경로 및 배향은 단지 예시일 뿐이고, 다른 경로 및 배향이 가능하다는 것이 이해될 것이다. 위치 "Ⅰ"에서, 축방향 센서(342) 및 반경방향 센서(332) 모두는 위(452)의 벽을 향하여 있지만, 상이한 거리에 있다. 축방향 센서(342) 및 반경방향 센서(332)에 의해 검출된 결과적인 반사율은 상이한 거리에 의해 야기되는 상이한 흡수량으로 인해 변할 것이다. 축방향 반사율 및 반경방향 반사율은 아마도 위(452)의 벽 및 위(452) 내의 미립자(414)와의 상호작용으로부터 기인할 것이다. 축방향 센서(342)는 또한 반경방향 센서(332)에 의해 발생된 조명으로부터 기인하는 반사율을 검출할 것이고, 그 반대도 마찬가지이다. 축방향 및 반경방향 반사율 값은 위(452) 내에 존재할 수 있는 내용물에 따라 변할 수 있다. 개인이 충분히 금식했다면, 위(452) 내에 보다 적은 양의 미립자(414)가 존재할 수 있고, 그래서 결과적인 반사율 값이 비교적 낮을 수 있다.
위치 "Ⅱ"에서, 축방향 센서(342)는 위치 "Ⅰ"보다 매우 근접하게 위(452)의 벽을 향하여 있다. 축방향 센서(342)는 위의 벽에 매우 근접하기 때문에 위(452)의 벽으로부터 높은 반사율 값을 검출할 것이다. 반경방향 센서(452)는 위(452)의 벽을 직접적으로 향하여 있지 않다. 그러나, 반경방향 센서(332)가 위(452)의 내용물에 노출되기 때문에, 반경방향 센서(332)는 위(452) 내의 임의의 미립자(414)의 존재로부터 기인하는 반사율을 검출할 것이다.
위치 "Ⅲ"에서 축방향 센서(342) 및 반경방향 센서(332)에 의해 검출된 축방향 및 반경방향 반사율은 위치 "Ⅰ"에서 검출된 반사율과 유사하다. 이러한 값은 위(452)의 내용물로 인한 상이한 흡수량으로 인해서 변할 수 있다.
그러나, 위치 "Ⅳ"에서, 복용가능 장치(300)는 위(452)에 비하여 훨씬 더 좁은 구조인 유문(pylorus)을 통행하기 시작한다. 도 10a에 도시된 바와 같이, 축방향 센서(342)는 소장(454)을 향하여 있고, 따라서 소장(454)에 존재할 수 있는 내용물로부터 기인하는 반사율을 계속해서 검출할 것이다. 그러나, 반경방향 센서(332)는 유문 벽과 밀착하여 있고, 유문 벽의 조명으로부터 기인하는 높은 반사율 값을 검출할 것이다. 유문 벽과 반경방향 센서(332) 사이의 밀착으로 인해, 축방향 센서(342)는 반경방향 센서(332)에 의해 전송된 조명으로부터 기인하는 반사율을, 존재한다면, 아주 조금 검출할 것이다.
도 10b는 소장(454)을 통한 복용가능 장치(300)의 통행을 도시하고 있다. 언급된 바와 같이, 소장(454)은 관형 구조를 가지며, 따라서 복용가능 장치(300)는 길이방향 축을 따른 길이방향 운동 및 회전 운동으로 제한된다. 또한, 소장(454)은 일반적으로 제한된 액체를 포함하지만, 촉촉한 점액 층(wet mucus layer) 및 기포 또는 가스를 포함할 수 있다.
위치 "Ⅴ" 및 "Ⅵ"에서 복용가능 장치(300)에 의해 검출된 축방향 반사율 및 반경방향 반사율은 위치 "Ⅳ"에서 검출된 반사율과 유사하다. 축방향 센서(342)는 소장(454)의 일 단부를 향하여 있고, 소장(454) 내의, 존재한다면, 미립자(414) 또는 굴곡부(bend)로부터 기인하는 반사율을 검출할 것이다. 그러나, 반경방향 센서(332)는 소장(454)의 벽과 밀착하여 있고, 소장(454)의 벽의 조명으로부터 기인하는 높은 반사율 값을 검출할 것이다. 소장(454)의 벽과 반경방향 센서(332) 사이의 밀착으로 인해, 축방향 센서(342)는 반경방향 센서(332)에 의해 전송된 조명으로부터 기인하는 반사율을, 존재한다면, 아주 조금 검출할 것이다.
복용가능 장치(300)가 소장(454)을 통행한 후에, 복용가능 장치(300)는 대장(456)에 진입한다. 일반적으로, 대장(456)은 대변의 존재로 인해 불투명한 갈색 내용물로 특징지어진다. 불투명한 내용물은 액체 및/또는 고체를 포함할 수 있다. 발생되는 조명의 유형에 따라서, 위치 "Ⅶ", "Ⅷ" 및 "Ⅸ"에서 검출된 반사율이 변할 것이다. 예를 들면, [반경방향 센서(332)에 대해 도 7a에 도시된 바와 같이] 조명이 가시 스펙트럼 내에 있는 경우에 위치 "Ⅶ", "Ⅷ" 및 "Ⅸ"에서 검출된 반사율이 주로 내부 반사율일 수 있다는 것이 가능하다. 조명이 IR 조명 또는 녹색 조명인 경우에, 위치 "Ⅶ", "Ⅷ" 및 "Ⅸ"에서 검출된 반사율은 내용물의 갈색 색상으로 인해 상당히 높은 값과 연관될 수 있다.
위(452), 소장(454), 및 그 후에 대장(456)을 통한 복용가능 장치(302)의 통행이 도 11a 내지 도 11c를 참조하여 설명된다. 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이, 복용가능 장치(302)는 2개의 반경방향 센서(332 및 334) 및 2개의 축방향 센서(342 및 344)를 포함한다. 그에 따라 추가적인 반사율 값이 검출될 수 있다.
우선 도 11a를 참조하면, 위치 "Ⅰ"에서 복용가능 장치(302) 내의 센서(332, 334, 342 및 344)에 의해 검출된 반사율 값은 복용가능 장치(300) 내의 센서(332 및 342)에 의해 검출된 반사율 값과 유사하다. 축방향 센서(342, 344) 및 반경방향 센서(332, 334)는, 존재한다면, 위(452) 내의 내용물에 일반적으로 노출된다.
위치 "Ⅱ"에서, 제1 축방향 센서(342)는 제2 축방향 센서(344)에 의해 검출된 제2 축방향 반사율과 상이한 제1 축방향 반사율을 검출한다. 제2 축방향 센서(342)는 위(452)의 벽과 매우 근접하여 있는 반면, 제2 축방향 센서(344)는 위(452)의 벽으로부터 멀리 떨어져 있다. 따라서, 제1 축방향 센서(342)는 위의 벽에 근접하기 때문에 높은 반사율 값을 검출하지만, 제2 축방향 센서(344)는 단지 위(452) 내에 존재하는 내용물의 유형에 따른 반사율 값을 검출할 것이다. 크게 다른 제1 축방향 반사율과 제2 축방향 반사율의 비교에 기초하여, 처리 모듈은 복용가능 장치(302)가 소장(454)에 도달하지 않았다고 결정할 수 있다.
위치 "Ⅲ"에서, 제2 반경방향 센서(334)는 위(452)의 벽에 근접하기 때문에 높은 반사율 값을 검출할 것이다. 그러나, 제2 반경방향 센서(332)는, 도 10을 참조하여 설명된 바와 같이, 미립자(414)의 양에 따라 변하는 반사율 값을 검출할 것이다. 또 다시, 처리 모듈은 복용가능 장치(304)가 소장(454)에 도달하지 않았다고 결정할 수 있다.
복용가능 장치(302)가 유문 내로 이동할 때, 제1 반경방향 센서(332) 및 제2 반경방향 센서(334)는 유문 벽과의 밀착으로 인해 높은 반사율 값을 검출하기 시작한다. 처리 모듈은, 반경방향 반사율 값으로부터, 이행이 일어나고 있을 수 있다고 결정할 수 있다. 제1 축방향 센서(342) 및 제2 축방향 센서(344)에 의해 검출된 반사율 값은 각각, 자신의 배향으로 인해, 계속해서 소장(454) 및 위(452)의 내용물에 따라 달라질 것이다.
도 11b는 소장(454)을 통한 복용가능 장치(302)의 통행을 도시하고 있다. 반경방향 센서(332 및 334)가 소장(454)의 벽에 매우 근접하기 때문에, 복용가능 장치(302)에 의해 검출된 반경방향 반사율 값은 도 10b에서의 복용가능 장치(300)에 의해 검출된 반경방향 반사율 값과 대체로 유사할 것이다. 축방향 센서(342 및 344)에 의해 검출된 반경방향 반사율 값은 소장(454)에 존재할 수 있는 내용물에 따라 또한 변할 수 있다.
언급된 바와 같이, 대장(456)은 불투명한 갈색 내용물로 특징지어진다. 따라서, 복용가능 장치(302)가 대장(456)을 통해 이동할 때(그 예가 도 11c에 도시됨) 위치 "Ⅶ", "Ⅷ" 및 "Ⅸ"에서 검출된 반사율은 조명이 가시 스펙트럼 내에 있는 경우에 주로 내부 반사율일 수 있고, 조명이 IR 조명 또는 녹색 조명인 경우에 갈색 색상으로 인해 높은 반사율 값을 포함할 수 있다.
이제, GI관을 통한 다른 예시적인 통행이 도 12a 내지 도 12c를 참조하여 복용가능 장치(304)에 대해 설명된다. 복용가능 장치(304)는 (도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같은) 4개의 반경방향 센서(332, 334, 336 및 338) 및 축방향 센서(342)를 포함한다.
도 12a 내지 도 12c에 도시된 예에서 검출된 축방향 반사율 값은 도 10a 내지 도 10c에 도시된 예에서 검출된 축방향 반사율 값과 대체로 유사하다. 따라서, 축방향 반사율 값은 도 12a 내지 도 12c를 참조하여 다시 설명되지 않을 것이다. GI관의 특정 위치에서, 축방향 센서(342)가 반경방향 센서(332, 334, 336 및 338) 중 하나로부터 발생된 조명으로부터 기인하는 보다 많은 양의 반사율을 검출할 수 있는 것이 가능하다.
도 12a에 있어서, 위치 "Ⅰ" 및 "Ⅱ"에서 반경방향 센서(332, 334, 336 및 338)에 의해 검출된 반경방향 반사율 값은 도 10a 및 도 11a에서 각각 복용가능 장치(300 및 302)에 의해 검출된 반경방향 반사율 값과 대체로 유사할 것이다. 반경방향 센서(336 및 338)에 의해 검출된 반경방향 반사율 값은 위(452)의 폭에 따라 변할 것이다. 위치 "Ⅲ"에서, 반경방향 센서(336 및 338)에 의해 검출된 반경방향 반사율 값은 반경방향 센서(332)에 의해 검출된 반경방향 반사율과 유사할 것이다. 따라서, 위치 "Ⅰ", "Ⅱ" 및 "Ⅲ"에서 수집된 반경방향 반사율 값으로부터, 처리 모듈은 복용가능 장치(304)가 소장(454)에 진입하지 않았다고 결정할 수 있는데, 이는 다양한 반경방향 센서(332, 334, 336 및 338)로부터의 반경방향 반사율 데이터가, 이들의 위(452)의 내용물에 대한 의존성 및 변화하는 배향으로 인해 불일치하는 값일 것이기 때문이다.
도 10a 및 도 11a에 도시된 복용가능 장치(300 및 302)의 통행과 같이, 위치 "Ⅳ"에서 수집된 반경방향 반사율 값은 또한 유문 통행이 일어나고 있는 것을 나타낼 것이다. 도 12에 도시된 예에서, 4개의 상이한 반경방향 센서(332, 334, 336 및 338)가 복용가능 장치(304)에 있기 때문에, 보다 많은 양의 반사율 값이 제공되고, 그래서 처리 모듈은 소장(454)에 대한 통행이 일어나고 있다고 보다 용이하게 결정할 수 있다. 유사하게, 도 12b에서 소장(454)을 통한 복용가능 장치(304)의 통행은 도 10b 및 도 11b의 감지 서브유닛(130)의 구성과 유사한 반경방향 반사율 값을 생성한다. 그러나, 언급된 바와 같이, 복용가능 장치(304)는 보다 많은 양의 반사율 값, 및 따라서 보다 신뢰성있는 위치 검출을 제공한다.
마지막으로, 언급된 바와 같이, 대장(456)을 통한 복용가능 장치(304)의 통행은 조명이 가시 스펙트럼 내에 있는 경우에 대장(456) 내의 대부분 불투명한 내용물의 존재로 인해 주로 내부 반사율을 야기할 수 있고, 조명이 IR 조명 또는 녹색 조명인 경우에 갈색 색상으로 인해 높은 반사율 값을 야기할 수 있다.
일부 실시예에 있어서, 감지 서브유닛(130)은 온도 센서를 포함할 수 있다. 온도 센서는 복용가능 장치(10)가 신체를 통해 통행할 때 온도 데이터 열(temperature data series)을 수집하도록 작동할 수 있다. 온도 센서는 센서(32, 42)가 작동 중일 때 작동할 수 있거나, 통신 서브유닛(120)을 통해 외부 장치(예를 들면, 베이스 스테이션)에 의해 또는 마이크로컨트롤러(110)에 의해 제공된 트리거(trigger)에 응답하여 작동할 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 온도는 복용가능 장치가 위장관에 진입했거나 빠져나갔을 때를 결정하는 데 사용될 수 있다. 예를 들면, 신체 외부의 환경으로부터 위에 진입할 때, 복용가능 장치(10)에 의해 측정된 온도는 신체 온도에 근접한 값을 나타낼 수 있다. 유사하게, 신체를 자연적으로 빠져나갈 때, 복용가능 장치(10)에 의해 측정된 온도는 주변 실온으로 변화할 수 있다.
온도 값은, 일부 실시예에서, 복용가능 장치(10)의 체내 위치를 결정하는 데 사용될 수 있다. 위(452) 내의 온도 값은 섭취되었을 수 있는 액체 및/또는 음식으로 인해 변할 수 있다. 예를 들면, 온도 값의 급감은 복용가능 장치(10)가 여전히 위(452) 내측에 있다는 것을 대략적으로 나타낼 수 있다.
도 9a를 다시 참조하면, 처리 모듈은 감지 서브유닛(130)에 의해 수집된 반사율 데이터 열(reflectance data series)을 사용하여 복용가능 장치(10) 외부의 환경의 특질을 결정할 수 있다. 반사율 데이터 열은 축방향 반사율 값을 포함하는 축방향 반사율 데이터 열 및 반경방향 반사율 값을 포함하는 반경방향 반사율 데이터 열을 포함할 것이다. 예시적인 반사율 데이터 열이 도 13a 내지 도 13c를 참조하여 설명된다.
GI관의 상이한 세그먼트는 일반적으로 상이한 특성과 연관된다. 위(452) 내의 환경의 특질은 대체로 일정하지 않은데, 이는, 존재할 수 있거나 존재하지 않을 수 있는 미립자(414)에 따라 환경이 변하기 때문이다. 위 내의 큰 공간은 또한 미립자(414) 및 복용가능 장치(10)에 의한 일정한 운동을 허용하여, 위(452)의 환경의 가변성을 더욱 증대시킨다. 한편, 소장(454)은 공간이 보다 좁으며, 전형적으로 일정한 내용물 유형을 포함한다. 따라서, 소장(454)은 비교적 균일한 특질과 연관될 수 있다. 대장(456)은, 위(452)와 유사하게, 소장(454)보다 공간이 크고, 따라서 그 내용물 및 복용가능 장치(10)에 의한 보다 가변적인 운동을 허용한다.
도 13a는 피험자의 GI관을 통한 통행 동안에 도 3a의 복용가능 장치(300)에 의해 수집된 반사율 데이터 열을 도시하는 도표(600A)이다. 도표(600A)의 y축은 반사율 값을 나타내는 원시(raw) ADC 값으로서 제공되고, 도표(600A)의 x축은 시간(단위; hour) 면에서 제공된다. 도표(600A)는 반경방향 센서(332)에 의해 수집된 반경방향 반사율 데이터 열(602A) 및 축방향 센서(342)에 의해 수집된 축방향 반사율 데이터 열(604A)을 나타낸다.
0 내지 3시간 사이에, 또는 통행 기간(610A) 동안에, 반경방향 반사율 데이터 열(602A)이 특히 격한(radical) 거동을 나타낸다. 도 10a를 참조하여 설명된 바와 같이, 복용가능 장치(300)는 통행 기간(610A) 동안에 위(452)를 통행할 것인데, 이는 위(452)가 복용가능 장치(300)의 이동을 위한 큰 공간을 제공하고, 따라서 결과적인 반사율 데이터 열은 크게 변화될 것이다.
약 3시간에, 또는 통행 지점(620A)에서, 반사율 데이터 열은 값이 감소한다. 3시간 내지 약 7시간에, 또는 통행 기간(612A) 동안에, 반사율 데이터 열은 비교적 안정적인 것으로 보인다. 통행 지점(620A)에서의 반사율 값의 감소 및 그 후에 통행 지점(622A)까지의 비교적 일정한 반사율 값은 소장(454) 내에서의 통행을 대체적으로 나타낸다.
건강한 성인의 소장(454)을 통한 통행 시간의 길이는 약 4시간이다. 또한, 도 10b를 참조하여 설명된 바와 같이, 유문을 통해 소장(454)까지 통행할 때 복용가능 장치(300)에 의해 수집된 반사율 데이터 열은 안정성이 증가한다. 특히, 반경방향 반사율 데이터 열(602A)은 복용가능 장치(300)가 소장(454)의 벽에 매우 근접하기 때문에 소장(454)을 통행할 때 일정하게 높은 반사율 값을 포함할 것이다.
통행 지점(622A)은 복용가능 장치(300)가 GI관에 진입하고 나서 약 7시간 후이다. 도표(600A)에 도시된 바와 같이, 반사율 데이터 열은 통행 지점(622A)에서 상당한 급증이 일어나고, 그 후에 통행 기간(614A) 동안에 대략 증가된 값으로 계속된다. 대장(456)을 통한 복용가능 장치(300)의 통행 동안에, 도 10c를 참조하여 설명된 바와 같이, 축방향 센서(342) 및 반경방향 센서(332)는 조명이 가시 범위 내에 있는 경우에 대장(456)의 내용물이 주로 불투명한 갈색 내용물이기 때문에 주로 내부 반사율을 검출할 수 있다. 따라서, 통행 지점(622A)은 대장(456) 내로의 통행을 나타낼 것이다.
도 13b는 피험자의 GI관을 통한 다른 통행 동안에 도 3a의 복용가능 장치(300)에 의해 수집된 반사율 데이터 열을 도시하는 다른 도표(600B)이다. 도표(600B)는 반경방향 센서(332)에 의해 수집된 반경방향 반사율 데이터 열(602B) 및 축방향 센서(342)에 의해 수집된 축방향 반사율 데이터 열(604B)을 나타낸다.
도표(600A)에 도시된 반사율 데이터 열과 유사하게, 도표(600B)는 위(452)와 소장(454) 사이의 통행 지점(620B), 및 소장(454)과 대장(456) 사이의 통행 지점(622B)을 도시하고 있다. 소장(454)을 통한 통행 기간(612B)은 건강한 성인에 대해 전형적인 약 4시간이다. 그러나, 위(452)를 통한 통행 기간(610B)은 통행 기간(610B)보다 상당히 길다. 통행 기간(610A 및 610B) 사이의 변동은 다양한 요인, 예를 들지만 이에 한정되지 않는, 개인이 장치(300)를 복용하기 전에 충분히 금식했는지 여부 및 다른 가능한 이벤트의 결과일 수 있다.
도 13c는 피험자의 GI관을 통한 다른 통행 동안에 도 3a의 복용가능 장치(300)에 의해 수집된 반사율 데이터 열을 도시하는 다른 도표(600C)이다. 도표(600C)는 반경방향 센서(332)에 의해 수집된 반경방향 반사율 데이터 열(602C) 및 축방향 센서(342)에 의해 수집된 축방향 반사율 데이터 열(604C)을 나타낸다. 도표(600A 및 600B)와 달리, 도표(600C)는 또한 온도 데이터 열(606)을 포함한다.
약 2.5시간[통행 지점(620C)]에 도시된 바와 같이, 온도 데이터 열(606)의 온도는 약간 상승하고, 통행 기간(612C 및 614C)의 대부분 동안 상승된 온도로 유지된다. 통행 지점(620C)에서의 온도 상승은 위(452)로부터 소장(454)으로의 통행을 나타낼 수 있다.
예시적인 도표(600A 내지 600B)에 도시된 반사율 데이터 열은 원시 ADC 값으로서 제공된다. 도 7a 내지 도 7c에 도시된 바와 같이, 처리 모듈이 원시 ADC 값에 기초하여 GI관 내에서의 통행 지점(620, 622)을 대략적으로 식별하는 것이 가능하다. 처리 모듈은, 일부 실시예에서, 복용가능 장치(10)의 체내 위치를 추정하기 위해 복용가능 장치(10)의 외부 환경의 특질을 결정할 때 원시 ADC 값을 분석할 수 있다. 복용가능 장치(10) 외부의 환경의 특질을 결정하는 예시적인 방법(550)이 도 9b를 참조하여 설명된다.
도 9b를 포함하는 본 개시의 흐름도의 단계 및 설명이 단지 예시일 뿐이라는 것이 이해될 것이다. 도 9b를 포함하는 흐름도의 임의의 단계 및 설명은, 본 개시의 범위로부터 벗어남이 없이, 수정되거나, 생략되거나, 재배열되거나, 교대 순서로 또는 병행하여 수행될 수 있거나, 단계들 중 2개 이상이 조합될 수 있거나, 임의의 추가적인 단계가 부가될 수 있다. 예를 들면, 일부 실시예에 있어서, 복용가능 장치는 전체 컴퓨팅 시간을 빠르게 하기 위해 표준 편차 및 평균값을 동시에 계산할 수 있다. 또한, 도 9b의 단계 및 설명이 본원에 설명되는 임의의 다른 시스템, 장치 또는 방법과 조합될 수 있고, 본원에 논의되는 임의의 복용가능 장치 또는 시스템이 도 9b의 단계들 중 하나 이상을 수행하는 데 사용될 수 있다는 것에 주목해야 한다.
복용가능 장치(10)의 체내 위치를 추정하기 위해, 처리 모듈은, 단계 560에서, 축방향 반사율 데이터 열(604) 및 반경방향 반사율 데이터 열(602) 각각에 대한 표준 편차를 결정할 수 있다.
전형적으로, 위(452)의 변화하는 환경으로 인해, 축방향 표준 편차 값 및 반경방향 표준 편차 값은 비교적 크다. 축방향 표준 편차 값 및 반경방향 표준 편차 값은 소장(454)의 보다 균일한 환경의 결과로서 복용가능 장치(10)가 유문을 통해 소장(454) 내로 통행할 때 감소한다. 위(452)와 소장(454) 사이에서의 통행 지점(620)을 식별하기 위해, 처리 모듈은 축방향 표준 편차 값 및 반경방향 표준 편차 값 각각이 편차 임계값을 만족시키는지를 결정할 수 있다. 축방향 표준 편차 값 및 반경방향 표준 편차 값 각각은 편차 임계값 이하인 경우에 편차 임계값을 만족시킬 수 있다.
편차 임계값은 축방향 반사율 데이터 열 및 반경방향 반사율 데이터 열에 대해 상이한 값, 또는 축방향 반사율 데이터 열 및 반경방향 반사율 데이터 열에 대해 동일한 값을 포함할 수 있다. 편차 임계값은 데이터 열의 각각의 부분의 표준 편차가 소장(454)의 환경을 대표하는 레벨에 도달했다는 것을 나타내는 데 사용될 수 있는 값이다. 편차 임계값은, 예를 들어 복용가능 장치(10)가 초기 개시될 때 개인의 특정 특성 또는 요구사항에 접근하기 위한, 다양한 요인에 따라 변화될 수 있다. 편차 임계값은 사전지정될 수 있고, 및/또는 사전지정된 시간 기간에 걸쳐서 감지 서브유닛(130)에 의해 수집된 반사율 데이터에 기초하여 사용 중에 변화될 수 있다.
일부 실시예에 있어서, 편차 임계값은 반사율 데이터의 일부에 기초하여 사용 중에 조정될 수 있다. 예를 들면, 지정된 시간 기간 동안에 수집된 반사율 데이터에 대한 평균이 결정될 수 있다. 결정된 평균이, 반사율 데이터 값이 예상한 것보다 대체로 낮다는 것을 나타내는 경우, 그에 따라서 처리 모듈은 낮은 반사율 데이터 값을 허용하기 위해 편차 임계값을 감소시킬 수 있다. 유사하게, 결정된 평균이, 반사율 데이터 값이 예상한 것보다 대체로 높다는 것을 나타내는 경우, 그에 따라서 처리 모듈은 높은 반사율 데이터 값을 허용하기 위해 편차 임계값을 증가시킬 수 있다.
처리 모듈이, 단계 562에서, 축방향 표준 편차 값 및 반경방향 표준 편차 값 모두가 편차 임계값을 만족시킨다고 결정하는 경우, 처리 모듈은 복용가능 장치(10)의 외부 환경의 특질이 균일하고(단계 582), 그에 따라 복용가능 장치(10)가 소장(454)에 도달했을 것이라는 것을 나타낼 수 있다. 그렇지 않으면, 처리 모듈은 복용가능 장치(10)가 균일한 환경에 있지 않을 것이라는 것을 나타낼 수 있다(단계 580). 일부 실시예에 있어서, 처리 모듈은, 단계 564에서, 단계 562에서의 결정을 추가로 검증하고, 단계 566에서, 단계 562에서의 결정을 추가로 검증하기 위해 외부 환경의 특질을 결정하기 전에 반사율 데이터 열의 일부에 대한 평균값을 생성할 수 있다.
일부 실시예에 있어서, 축방향 표준 편차 값과 반경방향 표준 편차 값 사이의 비교가 실행될 수 있다. 비교를 용이하게 하기 위해, 처리 모듈은 대응하는 반사율 데이터 값의 평균을 사용하여 축방향 표준 편차 값 및 반경방향 표준 편차 값을 조정할 수 있다.
축방향 표준 편차 값 및 반경방향 표준 편차 값이 편차 임계값을 만족시킨다고 결정하는 것이 소장(454) 내로의 이행을 나타낼 것이지만(단계 582), 복용가능 장치(10)의 위치의 정밀도가 중요할 수 있는 용례가 있을 수 있다. 예를 들면, 복용가능 장치(10)가 특별하게 소장(454)으로부터 샘플을 수집하도록 작동하는 경우, 복용가능 장치(10)는 - 특히 샘플을 수용하기 위한 복용가능 장치(10) 내의 공간이 제한되어 있기 때문에 - 임의의 샘플 수집 전에 소장(454) 내에 있어야 한다.
체내 위치를 검증하기 위해, 처리 모듈은 축방향 반사율 데이터 열의 일부와 반경방향 반사율 데이터 열의 일부를 비교할 수 있다. 예를 들면, 단계 566에서, 축방향 평균을 얻기 위해 축방향 반사율 데이터 열의 일부에 대한 평균값이 생성될 수 있고, 반경방향 평균을 얻기 위해 반경방향 반사율 데이터 열의 일부에 대한 다른 평균값이 생성될 수 있다. 적어도 도 10b 및 도 13a를 참조하여 설명된 바와 같이, 축방향 반사율 값과 비교하여, 반경방향 반사율 값은 복용가능 장치가 소장(454)을 통행할 때 보다 큰 광 흡수로 인해 대체로 크게 감소한다. 따라서, 복용가능 장치(10)가 소장(454) 내에 있는 경우, 반경방향 평균은 축방향 평균보다 작아야 한다. 일부 실시예에 있어서, 반경방향 평균이, 단계 568에서 최소차 값만큼 축방향 평균보다 작은 것으로 결정되는 경우, 처리 모듈은 외부 환경의 특질이 균일하다는 것(단계 582)을 나타낼 수 있다. 그렇지 않으면, 처리 모듈은 복용가능 장치(10)가 균일한 환경에 있지 않을 것이라는 것을 나타낼 수 있다(단계 580).
편차 임계값과 유사하게, 최소차 값은, 예를 들어 복용가능 장치(10)가 초기 개시될 때 개인의 특정 특성 또는 요구사항에 접근하기 위한, 다양한 요인에 따라 변화될 수 있다. 최소차 값은 사전지정될 수 있고, 및/또는 통행 동안에 수집된 데이터에 기초하여 사용 중에 변화될 수 있다.
일부 실시예에 있어서, 처리 모듈은 수집된 반사율 데이터의 합계, 및/또는 축방향 반사율 데이터 열 및/또는 반경방향 반사율 데이터 열의 합계의 절대값에 기초하여 최소차 값을 변화시킬 수 있다.
비교를 위해 선택된 반사율 값의 부분도 또한 변할 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 표준 편차 값에 기초한 통행 지점(620)의 초기 검출 후에, 처리 모듈은 통행 지점(620) 이후에 다수의 반사율 값을 선택할 수 있다. 반사율 값의 수는, 일부 실시예에서, 통행 동안에 수집된 데이터에 기초하여 사용 중에 조정될 수 있다.
일부 실시예에서, 반사율 값의 수는 총 축방향 표준 편차(축방향 표준 편차 값의 합계임) 및 총 반경방향 표준 편차(반경방향 표준 편차 값의 합계임)에 기초하여 조정될 수 있다. 예를 들면, 총 축방향 표준 편차 및 총 반경방향 표준 편차 모두가 검출가능한 편차 임계값보다 작은 경우, 반사율 값의 수는 감소될 수 있는데, 이는 총 축방향 표준 편차 및 총 반경방향 표준 편차가 검출가능한 편차 임계값보다 낮은 경우에 무시가능한 것으로 간주될 수 있기 때문이다. 검출가능한 편차 임계값은 복용가능 장치(10)에 대해 체내 위치의 결정을 변화시킬 수 있는 반사율 값의 편차의 최소 레벨을 대체적으로 나타낸다.
도 13c를 참조하여 설명된 바와 같이, 감지 서브유닛(130)은 온도 값을 수집하기 위한 온도 센서를 추가로 포함할 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 온도 센서가 복용가능 장치(10)의 마이크로컨트롤러(110)에 제공될 수 있다.
수집된 온도 값은 처리 모듈에 의해 단계 570 및 단계 572에서 체내 위치를 추가로 검증하는 데 사용될 수 있다. 위(452) 내측의 온도가 소장(454) 내측의 온도보다 가변적이기 때문에, 온도의 임의의 큰 변화는 복용가능 장치(10)가 소장(454)에 진입하지 않았다는 것을 나타낼 수 있다. 예를 들면, 처리 모듈은, 값의 최대 허용가능한 변화일 수 있는, 단계 572에서 결정된 바와 같이, 온도 임계값을 초과하는 온도 변화가, 환경이 균일하지 않고(단계 580) 복용가능 장치(10)가 소장(454) 내에 있지 않다는 것을 나타낸다고 표시할 수 있다. 온도 값은 또한 신체 내로의 진입(예를 들면, 신체 내로 진입 시에 온도가 상승할 것임) 및/또는 신체로부터의 배출(예를 들면, 신체 내로부터 배출 시에 온도가 하강할 것임)을 나타낼 수도 있다.
일부 실시예에 있어서, 온도 값은 시간 정밀도를 향상시키기 위해 체내 시계(internal clock)에 대한 온도 수정에 사용될 수 있다. 온도 값은, 룩업 테이블(lookup table) 또는 공식을 사용하여, 마이크로컨트롤러(110)의 각 항적 사이클(waking cycle)에 기록된 시간이 복용가능 장치(10)의 사용 중에 변화하는 온도로 인해 수정되어야 하는지를 결정하는 데 사용될 수 있다.
일부 실시예에 있어서, 사용하지 않는 경우(예를 들면, 신체 외부에 있는 경우)에, 온도 센서는 주위 환경으로부터의 온도 값을 검출하여 복용가능 장치(10)의 보관 상태를 나타낼 수 있다.
도 9a를 다시 참조하면, 단계 540에서, 처리 모듈은 단계 530에서 결정된 외부 환경의 특질에 기초하여 복용가능 장치(10)의 위치를 식별할 수 있다.
GI관의 다른 세그먼트는 상이한 특성과 연관될 수 있다. 따라서, 처리 모듈은 본 명세서에 설명된 복용가능 장치(10)의 외부 환경으로부터 수집된 데이터를 사용하여 체내 위치를 식별할 수 있다. 예를 들면, 소장(454)은 전형적으로 제한된 구조 및 일정한 내용물로 인해 보다 균일한 환경과 연관된다. 따라서, 처리 모듈은 외부 환경의 특질이 균일한 것으로 결정되는 경우에 복용가능 장치(10)의 체내 위치가 소장(454)일 것이라는 것을 나타낼 수 있다.
예를 들어 방법(500)과 같은, 본 명세서에 설명된 위치 검출 방법에 따르면, 복용가능 장치(10)의 체내 위치가 비교적 고정밀도로 식별될 수 있다. 결과적으로, 복용가능 장치(10)는 특정 과제를 실행할 때에 보다 양호하게 제어될 수 있다.
도 9a를 포함하는 본 개시의 흐름도의 단계 및 설명이 단지 예시일 뿐이라는 것이 이해될 것이다. 도 9a를 포함하는 흐름도의 임의의 단계 및 설명은, 본 개시의 범위로부터 벗어남이 없이, 수정되거나, 생략되거나, 재배열되거나, 교대 순서로 또는 병행하여 수행될 수 있거나, 단계들 중 2개 이상이 조합될 수 있거나, 임의의 추가적인 단계가 부가될 수 있다. 예를 들면, 일부 실시예에 있어서, 복용가능 장치는 기존의 데이터를 사용하여 환경의 특질을 결정하기 시작하는 동시에, 축방향 감지 서브유닛 및 반경방향 감지 서브유닛을 작동하여 새로운 데이터를 수집할 수 있다. 또한, 도 9a의 단계 및 설명이 본원에 설명되는 임의의 다른 시스템, 장치 또는 방법과 조합될 수 있고, 본원에 논의되는 임의의 복용가능 장치 또는 시스템이 도 9a의 단계들 중 하나 이상을 수행하는 데 사용될 수 있다는 것에 주목해야 한다.
언급된 바와 같이, 복용가능 장치(10, 300, 302, 304, 306 및 308)와 같은, 본 명세서에 설명된 임의의 복용가능 장치는 다양한 과제에 사용될 수 있다. 일부 경우에 있어서, 복용가능 장치(10)는 GI관의 내용물로부터 사용가능한 샘플(예를 들면, 100μL 크기의 샘플)을 수집하고 샘플이 추출될 때까지 각 샘플을 서로 격리 상태로 유지하는 데 사용될 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 복용가능 장치(10)는 물질을 신체 내로 제어된 방식으로 방출하는 데 사용될 수 있다. 이러한 경우에, 복용가능 장치(10)를 신체 내로 도입하기 전에, 복용가능 장치(10) 내의 챔버 중 적어도 하나는 액체 형태의 물질 또는 건조-분말 형태의 물질로 채워질 수 있다.
일부 실시예에 있어서, 신체의 GI관 내의 위치를 식별하기 위한 복용가능 장치[예를 들면, 복용가능 장치(700)]는 치료제를 비롯한 약제, 및 질병의 치료를 위한 약제의 제어된 투여를 위한 수단을 포함한다. 일부 양태에 있어서, 제어된 투여를 위한 수단은 본 명세서에 제공된 방법에 의해 결정되는 바와 같은 위장관 내의 장치 위치에 따라 GI관의 특정 영역에 약제를 투약하기 위한 제어 수단을 포함할 수 있다. 예를 들면, 크론 병(Crohn's disease)의 가장 일반적인 유형인 회장결장염(ileocolitis)의 경우에, 염증 부위, 예를 들어 회장(ileum)에 대한 약제의 투약은 염증이 생긴 질병 조직에 용이하게 이용가능한 동시에, 계통 순환에서의 농축을 최소화한다. 결과적으로, 약제를 전달하는 데 복용가능 장치를 사용하는 것은 잠재적인 부작용을 감소시킬 수 있다. 국소 전달이 이익을 제공하는 다른 GI 질병을 치료하는 데 유사한 방법이 사용될 수 있다. 예를 들면, GI 종양의 치료 또는 셀리악병(celiac disease)의 치료가 효과적인 대상이 될 수 있다.
일부 실시예에 있어서, 신체의 GI관 내의 위치를 식별하기 위한 복용가능 장치[예를 들면, 복용가능 장치(10, 300, 302, 304, 306 및 700)]는 GI관 내의 하나의 위치로부터 다른 위치로의 통행에 대한 데이터(예를 들면, 통행 시간)를 수집한다. 예를 들면, 장치는 위, 소장 및 대장과 같은 GI관의 상이한 영역을 통한 통행 시간을 측정할 수 있다. 그러한 통행 시간은 위부전마비(gastroparesis) 및 서행성 변비(slow transit constipation)와 같은 운동성(motility)의 병리적 상태를 검출하는 데 유용할 수 있다. 본 명세서에 설명된 바와 같이 특정 해부학적 위치를 인식하고 통행 시간을 결정함으로써, 장치는 전체 소화관 통행 시간(whole gut transit time; WGTT), 위 배출 시간(gastric emptying time; GET), 소장 통행 시간(small bowel transit time; SBTT) 및 대장 통행 시간(colonic transit time; CTT)을 측정하기 위한 정확한 방법을 제공한다. 일부 실시예에 있어서, 이것은 위치를 결정하기 위해 pH 또는 영상 데이터에 의존하는 복용가능 장치에 비하여 풍부한 추가적인 지식을 제공할 수 있다.
일부 실시예에 있어서, 복용가능 장치(10)는 [다수의 시약(reagent)의 경우에 지정된 시퀀스(sequence)로] 하나 이상의 물질을 신체 내로 방출한 후에 샘플을 수집하도록 구성될 수 있고, 그 후에 복용가능 장치(10)는 결과적인 물리적 샘플을 신체로부터 수집할 수 있다. 예를 들면, 샘플이 수집되기 전에 효소 및 화학 프로세스를 억제할 수 있는 물질이 신체 내로 방출될 수 있다[예를 들면, 샘플이 수집되는 환경의 "스냅샷(snap-shot)을 얻기 위해, 수집된 샘플의 잠재적인 열화를 방지하기 위한 것임].
본 명세서에 설명된 위치 검출 방법을 자율적으로 실행하고 물질을 운반하도록 구성되는 예시적인 복용가능 장치(700)가 도 14a, 도 14b 및 도 15를 참조하여 설명된다. 도 14a, 도 14b 및 도 15로부터 알 수 있는 바와 같이, 복용가능 장치(700)의 특정 구성요소는 복용가능 장치(10)(예를 들면, 도 1a, 도 1b 및 도 2a 참조)의 구성요소에 대응한다. 따라서, 복용가능 장치(10 및 700)에서 유사한 구성요소는 다시 설명되지 않을 것이다.
도 14a 및 도 14b는 각각 복용가능 장치(700)의 분해도(700A) 및 단면도(700B)를 도시하고 있다. 복용가능 장치(700)는 복용가능 장치(10)와 유사한 방식으로 구성되지만, 복용가능 장치(700)는 물질(예를 들면, 샘플, 시약, 약제 또는 치료제)을 보관하도록 구성된다. 복용가능 장치(10)와 유사하게, 복용가능 장치(700)는 배터리(18) 및 PCB(30)를 포함한다. PCB(30)는 그 위에 내장된 축방향 감지 서브유닛(42) 및 반경방향 감지 서브유닛(32)을 적어도 구비한다. 배터리(18) 및 PCB(30)는 제1 벽 부분(14a) 및 제1 단부 부분(16a)에 의해 봉입된다. 그러나, 복용가능 장치(10)와 달리, 복용가능 장치(700)는 모터(704), 및 이 모터(704)의 일 단부를 수용하도록 구성된 제2 벽 부분(714b) 및 제2 단부 부분(716b)에 의해 봉입되는 보관 서브유닛(702)을 포함한다. 제2 벽 부분(714b)은 또한 챔버 봉입체로서 작용할 수도 있다.
보관 서브유닛(702)은 물질을 보관하기 위한 챔버(예를 들면, 706)를 포함한다. 물질은 통행 동안 샘플로서 신체로부터 수집되고, 및/또는 통행 동안 신체에 방출될 수 있다. 일부 경우에 있어서, 물질은 통행 동안 신체에 방출될 수 있도록 사용 전에 복용가능 의료용 장치(700) 내에 충전될 수 있다. 접근 포트(718)는 물질의 챔버(706) 내로의 진입 또는 챔버(706)로부터의 배출을 허용하도록 제2 벽 부분(714b) 상에 제공된다. 제2 벽 부분(714b)은 챔버 봉입체라고 지칭될 수 있다.
챔버(706)는 원통형의 보관 서브유닛(702)의 길이를 따른 대체로 긴 직사각형 홈이다. 그러나, 챔버(706)가 임의의 형상을 채취할 수 있고, 이 형상이 복용가능 장치(700)의 의도된 응용에 따라 변할 수 있다는 것이 이해될 것이다. 각각의 챔버(706)는 서로 격리될 수 있고, 그에 따라 하나 이상의 별개 물질이 작동 중의 샘플링으로부터 보관되거나, 작동 중의 방출을 위해 사용 전에 보관될 수 있다. 일반적으로, 각각의 챔버(706)는 예를 들어 약 100μL의 체적과 같은 사용가능한 샘플 크기를 보관하기 위한 치수를 갖는다.
각각의 챔버(706)는 대응하는 챔버 개구(708)를 구비한다. 챔버 개구(708)는 약 60°의 원호에 걸쳐 있을 수 있다. 따라서, 보관 서브유닛(702) 상의 각각의 챔버 개구(708) 사이에는, (예를 들면, 각각 약 60°의 스팬을 갖고서) 오목하지 않은 영역이 제공될 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 챔버 개구(708) 및 대응하는 챔버(706)는 보관 서브유닛(702)의 둘레부 주위에 불균일하게 분포된다. 예를 들면, 챔버 개구(708) 및 대응하는 챔버(706)는 복용가능 장치(700)가 물질의 각 수집 또는 방출 사이에 정지하는 것이 바람직하지 않은 경우에 보다 근접하게 위치될 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 챔버 개구(708)는 상이한 둘레방향 크기를 갖는 원호에 걸쳐 있을 수 있다.
이상에서 설명된 바와 같이, 보관 서브유닛(702) 내의 챔버(706)는 GI관으로부터 수집된 샘플을 보관하고, 및/또는 GI관 내로 방출하기 위한 물질을 보관하는 데 사용될 수 있다. 따라서, 챔버 개구(708) 및 접근 포트(718) 모두는 연동 운동(peristaltic motion)을 통한 챔버 내외로의 물질 이동을 허용하기에 충분하게 크다.
보관 서브유닛(702)의 작동은 도 15를 참조하여 추가로 설명된다.
복용가능 장치(10)와 유사하게, 연결 벽 부분(14c)은 제1 벽 부분(14a)을 제2 벽 부분(714b)과 연결할 수 있다. 하우징(712)은 제1 단부 부분(16a), 제2 단부 부분(716b), 및 제1 벽 부분(14a), 연결 벽 부분(14c) 및 제2 벽 부분(714b)에 의해 형성된 반경방향 벽(14)으로 형성된다. 도 14b에 도시된 바와 같이, 반경방향 벽(714)은 제1 단부 부분(16a)으로부터 제2 단부 부분(716b)으로 연장된다.
보관 서브유닛(702) 및 모터(704)로 인해, 축방향 감지 서브유닛(42)은 제1 단부 부분(16a)에 근접하게 위치된 축방향 센서로 제한된다. 그러나, 반경방향 감지 서브유닛(32)은 본 명세서에 설명된 바와 같이 임의의 수의 반경방향 센서를 포함할 수 있다. 예를 들면, 복용가능 장치(700)는 도 5a, 도 4a 및 도 8a에 도시된 것과 유사한 방식으로 구성되는 반경방향 감지 서브유닛(32)을 포함할 수 있다.
또한, 보관 서브유닛(702) 및 챔버 봉입체(714b)는 상이하게 구성될 수 있다. 예를 들면, 보관 서브유닛(702)은 회전할 수 있는 대신에, 챔버 봉입체(714b)는 고정될 수 있다. 보관 서브유닛(702) 및 챔버 봉입체(714b)의 다른 실시예가 사용될 수도 있다.
도 15는 도 14a의 복용가능 장치(700)에 사용될 수 있는 전기 구성요소의 예시적인 실시예의 블록 다이어그램(750)이다.
메모리 서브유닛(140), 전원 공급장치(160) 및 감지 서브유닛(130)은 복용가능 장치(10 및 700) 모두에 대해 유사한 방식으로 작동할 수 있다.
복용가능 장치(700) 내의 통신 서브유닛(720)은 복용가능 장치(10)와 같은 광학 인코더(20)와, 또한 RF 송수신기(722)를 포함한다. 복용가능 장치(10)가 또한 외부 처리 모듈과 무선 통신을 실행하기 위한 RF 송수신기(722)를 포함하는 것이 가능하다.
RF 송수신기(722)는 마이크로컨트롤러(710)에 대해 주변 장치로 간주될 수 있다. 따라서, 마이크로컨트롤러(710)는, RF 송수신기(722)가 전송해야 하는 채널뿐만 아니라, 전력, 주파수 및 RF 통신에 사용되는 다른 파라미터를 지정하는 RF 송수신기(722) 데이터와, 복용가능 장치(700)의 작동에 특정된 데이터를 송신함으로써 RF 통신을 개시할 수 있다.
일부 실시예에 있어서, 복용가능 장치(700) 내의 RF 송수신기(722)는 물질의 수집 및/또는 방출 동안에 실시간 원격측정(real-time telemetry)을 용이하게 할 수 있다. 예를 들면, RF 송수신기(722)는 복용가능 장치(700)의 작동 및/또는 베이스 스테이션에 실시간으로 수집된 샘플과 연관된 데이터를 전송할 수 있다.
마이크로컨트롤러(710)는 마이크로컨트롤러(110)와 유사한 프로세서를 사용하여 제공될 수 있다. 그러나, 복용가능 장치(700) 내의 마이크로컨트롤러(710)는 모터 제어 서브유닛(740) 및 위치결정 서브유닛(730)에 의해 제공된 것과 같은 추가적인 기능을 취급하도록 구성될 것이다.
복용가능 장치(700)가 작동 중인 대부분의 시간 동안, 마이크로컨트롤러(710)는 전원 공급장치(160)로부터 전력을 인출하는 유일한 구성요소일 것이다. 마이크로컨트롤러(710)가 사용 중이 아닌 경우, 대부분의 다른 구성요소는 전원 차단될 수 있다.
위치결정 서브유닛(730) 및 마이크로컨트롤러(710)는 각각의 챔버 개구(708)에 대한 접근 포트(718)의 위치를 결정하도록 함께 작동할 수 있다. 위치결정 서브유닛(730)은 자기 센서 또는 센서를 포함할 수 있다.
자기 센서가 접근 포트(718)의 위치를 결정하는 데 사용되는 경우, 인코딩 자석 구성체(encoding magnet arrangement)(734)가 또한 복용가능 장치(700) 내에 포함된다. 인코딩 자석 구성체(734) 내의 자석이 자기 센서 위를 회전할 때, 자기 센서는 자석을 감지하고, 특정 구현에 따라 유사 사인파 또는 사각파일 수 있는 대응하는 위치결정 신호를 생성한다.
모터 제어 서브유닛(740)은 모터 드라이버(742) 및 모터(704)를 포함한다. 모터 드라이버(742)는 단일 패키지로 저항기-다이오드 조합을 포함하는 보호 회로 및 DPDT 스위치를 포함하는 듀얼 풀-브릿지 드라이버(Dual Full Bridge Driver)일 수 있다.
모터(704)는 전력을 받아들인 경우, 받아들인 전력에 대응하는 거리만큼 챔버 봉입체(714b)를 회전시킬 것이다. 인코딩 자석 구성체가 챔버 봉입체(714b)에 내장되기 때문에, 인코딩 자석 구성체는 챔버 봉입체(714b)와 함께 회전한다. 자석이 자기 센서 위를 회전할 때, 자기 센서는 자석으로부터 가변 자기 강도를 감지하고 이러한 정보를 위치결정 신호로 인코딩하며, 그 후에 위치결정 신호가 A/D 컨버터(116)를 통해 마이크로컨트롤러(710)에 송신된다.
마이크로컨트롤러(710)와 달리, 일부 양태에 있어서, 모터(704)는 높은 방전 용량을 가질 수 있다. 예를 들면, 3V 작동 전압에서, 6㎜ 페이저 기어-모터(pager gear-motor)는 무부하 시에 120㎃의 전류를 인출할 수 있고 정지 시에 230㎃의 전류를 인출할 수 있다. 6㎜ 모터는 단지 복용가능 장치(700)에 사용될 수 있는 모터의 일례일 뿐이고, 유사한 작동 특성 및 가변적인 크기를 갖는 다른 유형의 모터가 사용될 수 있다는 것이 이해될 것이다.
전원 공급장치(160)는 고에너지 밀도를 공급하고 요구에 따라 높은 전류를 방전할 필요가 있을 수 있다(예를 들면, 순간적인 시간 기간 동안 높은 레벨의 전류를 방전함). 그러한 전원 공급장치의 예는 다수의 산화은 배터리[각각 1.55V(합해서 3.1V)로 작동하는 2개의 30mAh 배터리]일 수 있다. 산화은의 화학적 성질은 비교적 고에너지 밀도를 제공하고, 요구에 따라 충분한 전류(예를 들면, 최대 250 밀리쿨롱/초에서 150 밀리쿨롱/초)를 방전할 수 있다. 산화은의 화학적 성질 중 고에너지 밀도는 또한, 산화은 배터리가 약 5%/yr의 낮은 자기-방전율에 의해 긴 배터리 수명을 갖는다는 것을 나타낸다. 산화은의 화학적 성질을 이용하여 형성된 배터리는 또한, 콤팩트한 형태를 가질 수 있고, 그러한 형태는 표준 코인 셀 유형의 폼 팩터(form factor)로서 존재한다. 고에너지 밀도, 긴 수명, 및 높은 요구 시 방전율을 가지는 다른 예시적인 배터리 화학적 성질은 리튬 폴리머를 포함할 수 있다.
모터(704)는 전원 공급장치(160)로부터 전력을 받아들이기 위해 마이크로컨트롤러(710)에 결합된다. 모터(704)는 제어 회로를 통해 마이크로컨트롤러(710)에 결합될 수 있다. 그리고, 모터(704)는 보관 서브유닛(702) 주위로 챔버 봉입체(714b)를 회전시킬 수 있다. 일반적으로, 모터(704)는 외부 기어장치(gearing) 없이 높은 토크를 제공하도록 구현된다. 일부 실시예에 있어서, 모터(704)는 소형 DC 모터일 수 있다. 일부 실시예에 있어서, DC 모터는 브러시리스형일 수 있다. 예를 들면, 700:1의 감속 유성 기어장치를 갖는 소형 DC 모터(예를 들면, Precision Microdrive에 의해 제조된 것)가 사용될 수 있다. 700:1의 감속 유성 기어장치는 일반적으로 토크의 비례 증가 및 분당 회전수(RPM)의 감소를 제공한다.
도 14b에 도시된 바와 같이, 2개의 동심 층이 모터(704) 주위를 형성한다. 복용가능 장치(700) 내측의 공간을 최대화하기 위해, 보관 서브유닛(702) 및 챔버 봉입체(714b)는 모터(704) 주위에 동심으로 끼워맞춰지도록 설치된다. 모터(704) 주위의 제1 층은 보관 서브유닛(702)이고, 모터(704) 주위의 제2 층은 챔버 봉입체(714b)이다.
이제 도 16을 참조하면, 도 16에는 복용가능 장치(700)를 작동하는 예시적인 방법의 흐름도가 도시되어 있다.
단계 810에서, 복용가능 장치(700)가 활성화된다. 복용가능 장치(700)는 자기 스위치(162)를 활성화함으로써 활성화될 수 있다. 예를 들면, 복용가능 장치(700)는 자기 스위치(162)를 "ON" 위치로 전환하도록 자기장으로부터 제거될 수 있다. 그러면, 복용가능 장치(700) 내의 전기 경로[PCB(30) 상의 경로]를 통해 전류가 흐를 수 있다.
복용가능 장치(700)가 활성화되는 것에 응답하여, 마이크로컨트롤러(710)는 주변 구성요소 및/또는 주변 장치를 검출하고 초기화하기 시작할 수 있다. 마이크로컨트롤러(710)는, 범용 I/O(112)를 통해, 일련의 요청을 범용 I/O(112)와 연관된 특정 어드레스에 송출함으로써, 예를 들어 하나 이상의 주변 장치가 버스 상에 존재하는지를 검출할 수 있다. 그리고, 이에 응답하여, 존재하는 임의의 주변 장치는 확인 신호를 마이크로컨트롤러(710)에 송신한다. 마이크로컨트롤러(710)가 지정된 시간 프레임 내에 응답을 수신하지 못하면, 마이크로컨트롤러(710)는 주변 장치가 존재하지 않는 것처럼 작동한다. 지정된 시간 프레임은 변할 수 있다. 예시적인 시간 프레임은 20초일 수 있다. 그 후에, 마이크로컨트롤러(710)는 존재하는 주변 장치를 초기화한다. 초기화 프로세스는 상이한 주변 장치에 따라 달라질 수 있다.
마이크로컨트롤러(710)가 주변 장치를 초기화한 후에, 마이크로컨트롤러(710)는, 불필요한 전력 소모를 회피하기 위해, 대체로 주변 장치를 저에너지 상태로 두거나, 비휘발성 메모리를 갖는 주변 장치를 심지어 완전히 전원 차단할 수 있다.
단계 820에서, 마이크로컨트롤러(710)는 복용가능 장치(700)에 대한 작동 명령을 수신한다.
주변 장치를 초기화한 후에, 마이크로컨트롤러(710)는 베이스 스테이션으로부터의 시작 신호에 대해 RF 송수신기(722)와 같은 통신 서브유닛을 폴링(polling)할 수 있다. 이러한 시작 신호는 일반적으로 베이스 스테이션으로부터의 작동 명령으로 이어질 수 있다. 시작 신호 및 작동 명령은 복용가능 장치(700)의 특정 구현에 따라 IR 전송 또는 RF 전송을 통해 무선으로 제공될 수 있다.
베이스 스테이션은 외부 컴퓨터에 대한 주변 장치로서 작용하는 도크(dock)를 포함할 수 있고, SPI 프로토콜을 사용하여 외부 컴퓨터의 COM 포트를 통해 외부 컴퓨터와 통신할 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 베이스 스테이션은 본 명세서에 설명된 복용가능 장치의 체내 위치를 식별하기 위한 처리 모듈과 같은 마이크로컨트롤러 및 송수신기를 포함한다. 송수신기는 복용가능 장치(700)와 베이스 스테이션 사이의 통신을 용이하게 하도록 선택된다.
이제 도 17a 내지 도 17c를 참조하면, 도 17a 내지 도 17c에는 베이스 스테이션(950)의 예시적인 실시예의 상이한 도면이 도시되어 있다.
베이스 스테이션(950)은 프로그래밍 및 충전 도크(952), 상부면(950t)에 있는 자화 영역(960), 및 전방면(950f)에 있는 범용 시리얼 버스(Universal Serial Bus; USB) 연결 포트(962)를 포함한다. 자화 영역(960)은 자기 스위치(162)를 트리거하는 데 사용될 수 있다. 자기 스위치(162)가 활성화되는 경우, 자기 스위치(162)는 마이크로컨트롤러(110)가 복용가능 장치(700)의 활성화를 진행하도록 마이크로컨트롤러(110)를 리셋할 수 있다. 마이크로컨트롤러(110)에 의해 활성화된 후에, 복용가능 장치(700)는 프로그래밍 및 충전 도크(952)와 결합하여 작동 명령을 수신할 수 있다. 작동 명령은 USB 연결 포트(962)를 통해 또는 무선으로 수신될 수 있다.
일부 실시예에 있어서, 베이스 스테이션(950)은 또한, 복용가능 장치(700)로부터 샘플을 회수하거나 복용가능 장치 내로 물질을 삽입하기 위한 챔버 결합 도크를 포함할 수도 있다.
베이스 스테이션(950)은, 일부 실시예에서, 프로그래밍 및 충전 도크(952)의 상태뿐만 아니라, 외부 컴퓨터로부터 수신되는 특정 명령을 표시하기 위한 LED를 포함할 수 있다. 예를 들면, LED는 복용가능 장치(700)로부터 물질을 추출하거나 그 내로 삽입할 때 컴퓨터로부터 나오는 비상 정지(Emergency Stop) 및 무효 명령(Override command)을 표시하는 데 사용될 수 있다.
프로그래밍 및 충전 도크(952)는 PCB(30) 상의 프로그래밍 및 충전 커넥터에 연결하기 위한 하나 이상의 전기 접점을 포함할 수 있다. 전원 공급장치(160)는 또한 프로그래밍 및 충전 도크(952) 상의 전기 접점을 통해 충전될 수도 있다. 전기 접점의 수가 상이한 용례에 대해 변할 수 있다는 것이 이해될 것이다.
프로그래밍 및 충전 도크(952)가 도 17a에 도시되어 있지만, 일부 실시예에서, 복용가능 장치(700)를 충전하기 위한 충전 도크 및 복용가능 장치(700)를 프로그래밍하기 위한 별도의 프로그래밍 구성요소가 있을 수 있다. 프로그래밍 구성요소는 방사선 송수신기 또는 적외선(IR) 송수신기일 수 있다. 예를 들면, IR 송수신기는 변조된 적외광(스텝 850nm 내지 930㎚ 범위의 파장)을 사용하여 작동할 수 있다. 방사선 송수신기는 베이스 스테이션(950)에 있는 특정 유형의 송수신기에 따라 Zigbee™ 프로토콜 또는 ANT™ 프로토콜을 사용하여 작동할 수 있다.
USB 연결 포트(962)는 USB 케이블을 통해 외부 컴퓨팅 장치에 연결될 수 있다. 외부 컴퓨팅 장치는 데스크톱 컴퓨터, 랩톱, 태블릿 등일 수 있다. 그래픽 사용자 인터페이스는 외부 컴퓨팅 장치를 통해 제공되어 관리자(administrator)에 의한 복용가능 장치(700)와의 상호작용을 가능하게 할 수 있다. 이러한 상호작용은 데이터 전송, 제어 통신 및 다른 유사한 기능과 같은 다양한 상이한 작동을 포함할 수 있다.
작동 명령은 작동 모드(예를 들면, 샘플의 수집 및/또는 물질의 방출과 같은 과제의 유형)를 식별하는 데이터, 작동 파라미터[예를 들면, 샘플링 시간, 샘플링 간격, 에러 로깅(error logging) 및 샘플링 위치], 복용가능 장치(700) 내의 주변 장치를 관리하기 위한 파라미터, 및 복용가능 장치를 복용하는 개인에 대한 특정 시험 또는 치료 절차를 수행하는 것과 연관된 작동 파라미터를 포함할 수 있다.
이제 도 18a 내지 도 18c를 참조하면, 도 18a 내지 도 18c에는 각각 복용가능 장치(700)와 상호작용하기 위한 사용자 인터페이스(900, 932 및 942)의 예시적인 실시예의 스크린샷이 도시되어 있다. 유사한 인터페이스(900, 932, 934)가 복용가능 장치(10, 300, 302, 304, 306 및 308)와 상호작용하는 데 사용될 수 있지만, 복용가능 장치(10, 300, 302, 304, 306 및 308)가 보관 서브유닛(702)을 포함하지 않기 때문에 상이한 기능이 제공될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 예를 들면, 복용가능 장치(10, 300, 302, 304, 306 및 308)와 상호작용하기 위한 사용자 인터페이스는 감지 서브유닛(130)에 대한 추가적인 제어를 포함할 수 있고, 보관 서브유닛(702)의 작동에 대한 제어를 포함하지 않을 수 있을 것이다.
도 18a는 복용가능 장치(700)를 구성하기 위한 메인 사용자 인터페이스(900)를 도시하고 있다. 도시된 바와 같이, 메인 사용자 인터페이스(900)는 상태 구성요소(910), 통신 구성요소(920), 데이터 검색 구성요소(922), 프로그래밍 정의 구성요소(930) 및 모터 제어 구성요소(940)를 포함한다.
상태 구성요소(910)는 복용가능 장치(700)의 작동 상태에 대응하는 정보를 표시할 수 있다. 예를 들면, 작동 상태는 복용가능 장치(700) 상의 주변 구성요소의 상태, 전원 공급장치(160)의 배터리 상태(916), 및/또는 감지 서브유닛(130)에 의해 검출된 측정값(914)을 포함할 수 있다. 실시간 체내 위치(912)가 또한 표시될 수도 있다.
통신 구성요소(920)를 사용하여, 관리자는 통신 포트를 선택하고 선택된 통신 포트와의 연결을 개시할 수 있다. 관리자는 또한 데이터 검색 구성요소(922)를 통해 복용가능 장치(700)[예를 들면, 메모리 저장 구성요소(142)]로부터의 데이터의 검색을 개시할 수 있다.
프로그래밍 정의 구성요소(930)는 도 18b에 도시된 프로그래밍 인터페이스(932)를 제공할 수 있다. 프로그래밍 인터페이스(932)는 샘플 취득 알고리즘을 정의하기 위한 샘플 취득 제어부(934) 및 데이터 수집 알고리즘을 정의하기 위한 데이터 수집 제어부(936)를 제공할 수 있다. 도 18b에 도시된 예에서, 샘플 취득 제어부(934)는 3개의 샘플 취득 정의부[934(a), 934(b) 및 934(c)]를 포함한다.
제1 샘플 취득 정의부[934(a)]에서, 복용가능 장치(700)는 위 내로의 진입이 검출되고 나서 60분 후에 제1 샘플을 수집해야 하고, 복용가능 장치(700)는 10분 동안 챔버 개구(708)를 노출시켜야 한다. 제2 샘플 취득 정의부[934(b)]에서, 복용가능 장치(700)는 소장(454)(십이지장) 내로의 진입이 검출되고 나서 60분 후에 제2 샘플을 수집해야 하고, 복용가능 장치(700)는 10분 동안 챔버 개구(708)를 노출시켜야 한다. 제3 샘플 취득 정의부[934(c)]에서, 샘플링이 무효화되었다는 것을 보여준다.
본 예에서의 데이터 수집 제어부(936)는 복용가능 장치(700)가 복용된 직후에 반사율 데이터가 수집되어야 한다는 것을 표시한다. 반사율 데이터는 항상하는 대신에 15초마다 로깅될 수 있다. 이것은 수집되고 이후에 처리되는 데이터의 양을 감소시키는 것을 돕고, 또한 작동 중에 배터리(18)로부터 요구되는 에너지의 양을 감소시킬 수도 있다.
도 18a를 다시 참조하면, 모터 제어 구성요소(940)는 도 18c에 도시된 모터 제어 인터페이스(942)를 제공할 수 있다. 챔버(706)의 구성이 모터 제어 인터페이스(942)에 도시될 수 있다. 도시된 예에서, 복용가능 장치(700)는 3개의 챔버[즉, 706(a) 내지 706(c)]를 구비한다. 이동 유형 제어부(946) 및 대응하는 펄스 지속기간 제어부(944)와 같은 제어부가 또한 제공될 수 있다.
마이크로컨트롤러(710)는 작동 명령이 성공적으로 수신되었는지를 결정할 수 있다. 그렇다면, 마이크로컨트롤러(710)는 단계 830에서 작동 명령에 따라 복용가능 장치(700)의 프로그래밍 및 초기화를 진행한다. 그렇지 않으면, 마이크로컨트롤러(710)는 작동 명령이 재송신되도록 요청할 수 있다.
도 16을 다시 참조하면, 단계 840에서, 복용가능 장치(700)는 개인에 의해 복용된다.
복용된 후에, 마이크로컨트롤러(710)는 복용가능 장치(700)를 지정된 대기 기간 동안 저에너지 상태[예를 들면, 휴면 상태(sleeping state)]로 둘 수 있다. 이러한 시간 동안, RF 송수신기(722)는 간헐적으로 켜져서, 베이스 스테이션(950)으로부터의 새로운 명령(예를 들면, 이전에 수신된 명령을 무효화하는 새로운 명령)에 대해 폴링하고 및/또는 베이스 스테이션(950)에 데이터를 전송할 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 저에너지 상태로 두는 것은 사전결정된 시간 기간 동안 장치의 기능을 무효화 또는 비활성화하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들면, 개별적인 센서, 인코더, 아날로그-디지털 컨버터, 전체 서브유닛[예를 들면, 통신 서브유닛(120)(도 2a) 또는 감지 서브유닛(130)(도 2a)] 등을 끄는 것은 에너지를 유지하고 배터리(18) 소모를 회피할 수 있게 한다. 일부 실시예에 있어서, 사전지정된 대기 시간은 메모리[예를 들면, 메모리 저장 구성요소(142)] 내에 프로그래밍된 사전결정된 시간 기간일 수 있다. 예를 들면, 이것은 제조 프로세스의 일부로서 또는 베이스 스테이션에 의해 프로그래밍되는 부분으로서 설정될 수 있다.
사전지정된 대기 기간은 작동 명령의 일부로서 제공될 수 있다. 예를 들면, 도 18c의 데이터 수집 제어부(936)에 나타난 바와 같이, 마이크로컨트롤러(710)는 복용가능 장치(700)가 복용된 직후에, 또는 [예를 들면, 복용가능 장치(700)가 개인의 신체 내의 목표 위치로 이동할 시간을 가질 수 있도록] 복용가능 장치(700)가 복용된 때부터 특정 양의 시간이 경과한 후에 복용가능 장치(700)의 작동을 초기화할 수 있다.
사전지정된 대기 기간이 지나면, 또는 사전지정된 대기 기간이 없으면, 마이크로컨트롤러(710)는, 예를 들어 방법(500)과 같은, 본 명세서에 설명된 다양한 방법에 따라 복용가능 장치(700)의 체내 위치를 식별하기 위해 단계 850에서 외부 환경으로부터의 반사율을 검출하도록 감지 서브유닛(130)을 개시할 수 있다.
단계 860에서, 마이크로컨트롤러(710)는 예를 들어 샘플 취득 제어부(934)로부터의 작동 명령에서 식별되는 바와 같은 목표 위치에 복용가능 장치(700)가 도달했는지를 결정한다. 복용가능 장치(700)가 목표 위치에 도달하지 않았다고 마이크로컨트롤러(710)가 결정하면, 마이크로컨트롤러(710)는 단계 850으로 되돌아간다.
복용가능 장치(700)가 목표 위치에 도달했다는 것을 검출하는 것에 응답하여, 마이크로컨트롤러(710)는, 단계 870에서, 작동 명령에 따라 복용가능 장치(700)의 작동을 초기화할 수 있다.
예를 들면, 샘플 취득 정의부[934(a)]에 따라, 복용가능 장치(700)는 위 내로의 진입이 검출된 후에 샘플을 수집한다. 따라서, 마이크로컨트롤러(710)는 본 명세서에 설명된 방법에 따라서 감지 서브유닛(130)에 의해 수집된 반사율 데이터에 기초하여 처리 모듈이 위 내의 도달을 표시하는 것에 응답하여 제1 샘플의 수집을 개시한다.
복용가능 장치(700)가 샘플 취득 정의부[934(a)]와 연관된 과제를 완료한 후에, 마이크로컨트롤러(710)는 단계 880에서 모든 작동 명령이 완료되었는지를 결정한다.
작동 명령이 완료되지 않았다면, 마이크로컨트롤러(710)는 단계 850으로 되돌아간다. 예를 들면, 복용가능 장치(700)가 제1 샘플을 수집한 후에, 마이크로컨트롤러(710)는 작동 명령에 따라 나머지 샘플의 수집을 진행할 수 있다. 제2 샘플에 대하여, 마이크로컨트롤러(710)는 샘플 취득 정의부[934(b)]에 따라서 처리 모듈이 소장(454) 내로의 도달을 표시하는 것(단계 860)에 응답하여 제2 샘플의 수집을 개시할 것이다. 복용가능 장치(700)가 제2 샘플을 수집한 후에, 마이크로컨트롤러(710)는 단계 850으로 되돌아갈 것이다.
작동 명령이 완료되었거나, 복용가능 장치가 그 작동을 계속할 수 없다면, 복용가능 장치(700)는 회수될 수 있다(단계 890). 마이크로컨트롤러(710)는 전력을 보존하기 위해 모든 주변기기를 저에너지 상태로 둘 수 있다.
회수 후에, 복용가능 장치(700)는 프로그래밍된 과제에 따라 추가적인 분석을 받을 수 있다. 예를 들면, 복용가능 장치(700)가 개인으로부터 샘플을 수집하도록 프로그래밍되었다면, 복용가능 장치(700)는 그것의 수집된 샘플이 추가로 분석되도록 회수될 수 있다. 일반적으로, 복용가능 장치(700) 내의 샘플은 수동 피펫팅(pipetting), 또는 당업자에게 알려진 바와 같이 자동화될 수 있는 다른 적합한 기술을 통해 추출될 수 있다. 추출된 샘플은 다양한 기술, 예를 들지만 이에 한정되지 않는 생화학적 분석을 사용하여 분석될 수 있다.
도 16을 포함하는 본 개시의 흐름도의 단계 및 설명이 단지 예시일 뿐이라는 것이 이해될 것이다. 도 16을 포함하는 흐름도의 임의의 단계 및 설명은, 본 개시의 범위로부터 벗어남이 없이, 수정되거나, 생략되거나, 재배열되거나, 교대 순서로 또는 병행하여 수행될 수 있거나, 단계들 중 2개 이상이 조합될 수 있거나, 임의의 추가적인 단계가 부가될 수 있다. 예를 들면, 복용가능 장치에는 제조 프로세스 동안에 디폴트 프로그래밍(default programming)이 제공될 수 있거나, 작동 명령은 활성화 이전에 장치 상에 인코딩될 수 있다. 또한, 도 16의 단계 및 설명이 본원에 설명되는 임의의 다른 시스템, 장치 또는 방법과 조합될 수 있고, 본원에 논의되는 임의의 복용가능 장치 또는 시스템이 도 16의 단계들 중 하나 이상을 수행하는 데 사용될 수 있다는 것에 주목해야 한다.
이제 도 19를 참조하면, 도 19에는 복용가능 장치(1900)의 다른 예시적인 실시예의 도면이 도시되어 있다. 다른 복용가능 장치[예를 들면, 복용가능 장치(10, 300, 302, 304, 306, 700 및 2500)]와 유사하게, 복용가능 장치(1900)는 위장관 내의 위치를 식별하는 데 사용될 수 있다. 복용가능 장치(1900)의 실시예는 광의 상이한 파장과 함께 작동하는 센서를 이용함으로써 복용가능 장치(1900)가 위, 소장 또는 대장 내에 위치되어 있는지를 자율적으로 결정하도록 구성된다. 추가적으로, 복용가능 장치(1900)는 십이지장, 공장 또는 맹장과 같은 소장 또는 대장의 특정 부분 내에 위치되어 있는지를 파악할 수 있다.
복용가능 장치(1900)는 본원에 논의된 다른 복용가능 장치[예를 들면, 복용가능 장치(10, 300, 302, 304, 306, 700 및 2500)]와 동일한 일반적인 형상 및 구성을 가질 수 있고, 복용가능 장치(190)와 관련된 개시가 본원에 논의된 임의의 다른 복용가능 장치와 관련된 개시와 조합될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 예를 들면, 복용가능 장치(10, 300, 302, 304, 306, 700 및 2500)와 관련하여 설명된 개별적인 유형의 센서 구성, 재료, 장치 하우징, 전자기기, 기능 및 검출 알고리즘이 복용가능 장치(1900)의 일부 실시예에 사용될 수 있다.
예를 들면, 복용가능 장치(1900)는, 복용가능 장치(10)와 실질적으로 유사하게, 제1 단부 부분(14a), 제2 단부 부분(14b) 및 연결 벽 부분(14c)을 포함하는 하우징을 구비할 수 있다. 복용가능 장치(1900)는 또한 복용가능 장치(10)에 대하여 논의된 것과 유사한 전기 시스템 또는 전기 구성요소를 이용할 수도 있다. 복용가능 장치(1900)는 조명기(1906a 및 도 1906b) 및 검출기(1904)를 포함하는 감지 서브유닛으로 구성된 감지 어레이를 이용한다. 이들 모두가 도면에 도시되어 있지 않지만, 복용가능 장치(1900)는 PCB(1902)의 둘레부 주위에 위치된 3 세트의 반경방향 조명기 및 검출기를 구비한다. 일부 실시예에 있어서, 개수 또는 구성이 상이한 감지 유닛이 사용될 수 있다. 복용가능 장치(1900)는 또한 PCB(1902)의 축방향 단부에 상부 축방향 감지 서브유닛(42)을 구비할 수 있다. 일반적으로, PCB(1902)는 본원에서 논의된 다른 회로와 유사한 메이크(make) 및 구성을 가질 수 있고, 조명기 및 검출기 위치에 있어서의 약간의 차이를 제외하면, 다른 장치와 유사한 유형의 PCB 세그먼트[예를 들면, PCB 세그먼트(202 및 204)]를 이용할 수 있다. 보이지는 않지만, 복용가능 장치(1900)는 또한, 상부 축방향 감지 서브유닛과는 실질적으로 반대측의 PCB(1902)의 PCB 세그먼트(204) 상에 위치된 하부 축방향 감지 서브유닛을 포함할 수 있다.
도 20은 예시적인 조명기 또는 검출기 위치를 도시하는 복용가능 장치의 단순화된 상면도 및 측면도이다. 예시의 목적으로, 복용가능 장치(1900)라고 지칭할 것이지만, 도 20은 임의의 수의 복용가능 장치에 대응할 수 있다. 도시된 바와 같은 복용가능 장치(1900)는 조명을 생성하는 3개의 반경방향 조명기(2004a, 2004b 및 2004c)와 함께, 3개의 반경방향 검출기(2002a, 2002b 및 2002c)를 포함하는 것으로 도시된 센서 어레이를 특히 포함한다. 검출기 및 조명기의 유사한 구성이 도 8a에 도시되어 있다. 각각의 반경방향 조명기 및 반경방향 센서는 복용가능 장치(1900)의 둘레부를 따라 약 60도만큼 균등하게 이격되어 있다. 이러한 위치설정은 복용가능 장치(1900)의 하우징으로 인해 조명기로부터의 내부 반사를 감소시키는 것으로 밝혀졌다. 그러나, 일부 실시예에 있어서, 조명기 및 검출기의 다른 배열은 복용가능 장치(10, 300, 302, 304 및 306)에 의해 설명된 배열과 같은 유사한 작용에 사용될 수 있다.
반경방향 조명기(2004a, 2004b 및 2004c)는 복수의 상이한 파장으로 조명을 생성할 수 있고, 복용가능 장치(1900)의 일부 실시예에서, 이들은 적색-녹색-청색 발광 다이오드 패키지(RGB-LED)를 사용함으로써 구현될 수 있다. 이러한 유형의 RGB-LED 패키지는 적색, 청색 또는 녹색 조명을 전송할 수 있다. 복용가능 장치(1900)의 반경방향 조명기(2004a, 2004b 및 2004c) 각각은 특정 파장을 동시에 전송하여 장치로부터 조명을 다수의 상이한 반경방향으로 송신하도록 구성된다. 예를 들면, 복용가능 장치(1900)가 적색광을 전송하도록 구성되는 경우, 모든 3개의 반경방향 조명기는 적색광을 동시에 전송할 수 있다. 복용가능 장치(1900)를 둘러싸는 환경에 기초하여, 광의 일부가 환경으로부터 반사될 수 있고, 결과적인 반사율이 반경방향 센서(2002a, 2002b 및 2002c)에 의해 검출될 수 있다.
복용가능 장치(10)에 관하여 논의된 센서와 유사하게, 반경방향 센서(2002a, 2002b 및 2002c)는 수신된 광을 전기 신호로 변환하는 광검출기(photo-detector)를 포함할 수 있다. 그 후에, 이러한 신호는 아날로그-디지털 컨버터(ADC)로 전송될 수 있고, 결과적인 디지털 신호는 프로세서 또는 마이크로컨트롤러[예를 들면, PCB(30) 상에 위치된 마이크로컨트롤러(110)]에 의해 처리될 수 있다.
일부 실시예에 있어서, 반경방향 조명기는 각각 상이한 파장의 광을 전송할 수 있거나, 상이한 시간에 광을 전송하도록 작동될 수 있다. 예를 들면, 각각의 반경방향 조명기를 독립적으로 작동하는 것은 장치의 특정 측부에 위치된 환경 상의 특징을 장치가 검출하게 할 수 있다.
도 20은 또한 복용가능 장치의 실질적으로 대향하는 단부에서 복용가능 장치의 일부 변이부 상에 포함될 수 있는 한쌍의 축방향 검출기(2006a 및 2006b) 및 한쌍의 축방향 조명기(2008a 및 2008b)를 도시하고 있다. 이들은 복용가능 장치(10)의 축방향 감지 서브유닛(42)과 관련하여 설명된 축방향 조명기(42i) 및 축방향 검출기(42d)와 유사한 방식으로 제공될 수 있다. 축방향 조명기(2008a 및 2008b)는 조명을 실질적인 반대 방향으로 전송하도록 작동된다. 일부 실시예에 있어서, 축방향 조명기(2008a 및 2008b)는 적외선 스펙트럼의 조명을 전송하도록 구성되지만, 일부 실시예에서는, 다른 파장의 광, 예를 들어 완전 가시 스펙트럼을 커버하는 파장 범위를 포함하는 백색광이 사용될 수 있다.
반경방향 조명기(2004a, 2004b 및 2004c)와 유사하게, 축방향 조명기(2008a 및 2008b)는 광을 동시에 전송하도록 구성될 수 있지만, 일부 실시예에서는, 광을 상이한 파장으로 전송하거나 광을 상이한 시간에 또는 교대 방식으로 전송하도록 구성될 수도 있다. 복용가능 장치(1900)를 둘러싸는 환경에 따라서, 축방향 조명기(2008a 및 2008b)에 의해 전송된 조명의 일부는 축방향 검출기(2006a 및 2006b)와 같은 장치 상에 위치된 다양한 검출기에 의해 검출될 수 있다.
위장관을 통한 복용가능 장치(1900)의 통행 동안에, 복용가능 장치(1900)는 센서 데이터 세트를 주기적으로 취하도록 구성된다. 이것은 상이한 유형의 조명을 사전결정된 시퀀스로 플래싱(flashing)하고 각 플래시에 대해 반사율 데이터를 얻음으로써 실행된다. 센서 데이터를 취할 때마다, 복용가능 장치(1900)는 우선, 조명기(2004a, 2004b 및 2004c)로부터 적색 조명을 전송하고 검출기(2002a, 2002b, 2002c)로부터 결과적인 반사율을 검출하도록 신호를 전송할 수 있다. 그 후에, 반사율에서 검출된 광의 양은 [예를 들면, 아날로그-디지털 컨버터(116)를 사용함으로써] 정량화되고, 복용가능 장치 내의 메모리에 저장된다. 그 후에, 복용가능 장치(1900)는 청색 조명 및 녹색 조명으로 이러한 프로세스를 반복할 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 복용가능 장치는 축방향 조명기[예를 들면, 축방향 조명기(2008a 및 도 2008b)]로부터 백색 또는 적외선 조명을 전송하고 축방향 검출기 또는 반경방향 검출기[예를 들면, 축방향 검출기(2006a 및 2006b)]를 사용하여 결과적인 반사율을 검출하고 데이터를 정량화하고 그것을 장치 메모리에 저장함으로써 데이터 세트를 완성할 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 다른 유형의 온도, pH, 전압 또는 다른 센서가 복용가능 장치에 제공될 수 있고, 이들 센서 출력의 측정값이 또한 센서 데이터 세트에 포함될 수도 있다.
도 21은 장치의 일부 실시예에 사용되는 광의 파장과, 일부 실시예에 따라, 광의 상이한 파장이 어떻게 복용가능 장치를 둘러싸는 환경과 상호작용할 수 있지를 도시하고 있다. 복용가능 장치[예를 들면, 복용가능 장치(1900)]는 위장관을 통행할 때, 위장관의 각 부분은 광의 상이한 파장에 대해 상이한 흡수 및 반사 특성을 갖는 상이한 환경을 가질 것이다. 예를 들면, 위는 전형적으로 물, 이따금의 미립자, 느슨한 조직 접촉 및 자연 발생 점액의 혼합물로 특징지어진다. 그에 반해서, 소장은 보다 제한적인 환경으로 특징지어지고, 복용가능 장치는 평활근(smooth muscle)과 밀착하고, 대장은 불투명한 갈색 대변을 특히 포함할 수 있다. 이러한 상이한 환경은 복용가능 장치 상의 다양한 센서에 의해 검출된 조명의 절대 값의 변동을 야기할 수 있고, 또한 광의 상이한 파장으로부터 발산 신호를 야기할 수 있다.
적어도 2개의 파장의 광을 제공함으로써, 복용가능 장치(1900)는 또한 환자간 변동으로 인한 검출된 반사율의 변동을 감소시킬 수 있다. 일부 양태에 있어서, 절대 레벨의 변화를 관찰하기보다는 다수의 파장의 광으로부터 응답 레벨을 함께 비교함으로써, 복용가능 장치(1900)는 또한 제조 변동성(예를 들면, 케이싱 불투명도, 광수신기 응답 및 장착 거리)의 영향, 및 배터리 전압 레벨의 변동을 설명할 수 있다.
지방 및/또는 물이 많은 조직에 대한 흡수 값이 약 600㎚ 이하의 파장에서 보통 조직으로부터 벗어난다는 것이 본 기술분야에 알려져 있다["생체 조직의 광학 특성: 검토(Optical properties of biological tissues: a review)"(Phys., Med. Biol., ser. 27, vol. 2, pp. 149-52, Nov. 2013) 참조]. 추가적으로, ~575㎚ 내지 ~700㎚(즉, 적색 스펙트럼에 근접한 광)에서의 흡수의 급격한 감소가 또한 관찰된다(상기 문헌 참조). 본 명세서에 개시된 바와 같이, 실질적으로 상이한 흡수 특성을 갖는 2개의 상이한 파장의 조명을 사용함으로써, 장치 주위의 환경이 생체 조직으로 이루어지는 경우를 파악하는 것이 가능하다. 예를 들면, 그래프(2100)는, 장치의 일부 실시예에 의해 사용된 조명과 유사하게, 청색 조명(2106), 녹색 조명(2108), 적색 조명(2110) 및 적외선 조명(2112)의 상이한 흡수 특성을 도시하고 있다.
복용가능 장치(1900) 주위의 환경이, 소장의 밀폐된 공간에서와 같이, 조명이 생체 조직으로부터 주로 반사되게 하는 경우, 적색 조명(2110)에 대한 보다 낮은 흡수 값은 적색 조명(2110)의 보다 많은 양이 생체 조직에 의해 반사되게 한다. 결과적으로, 청색 반사율 또는 녹색 반사율에 비하여 보다 높은 레벨의 적색 반사율이 소장에서 복용가능 장치(1900)의 반경방향 센서(2002a, 2002b 및 2002c)에 의해 검출된다.
또한, 일반 연조직이 광의 상이한 파장의 산란에 영향을 미친다고 본 기술분야에 인식되어 있다. 그래프(2104) 상에 도시된 바와 같이, 일반 연조직은 증가된 파장에 대해 보다 낮은 레벨의 산란을 갖는다. 결국, 광의 산란은 또한 광검출기로 복귀하는 광자의 수에 영향을 미칠 수 있다. 추가적으로, 연조직의 산란 특성은 대안적인 반사 매체(예를 들면, 위 내의 위액 대 대장 내의 대변)와 상이하다. 본 명세서에 설명된 바와 같이, 상이한 파장의 광[예를 들면, 청색 조명(2106), 녹색 조명(2108) 및 적색 조명(2110)]을 사용하는 복용가능 장치(1900)는 위장관 내의 위치를 결정할 때 이러한 상이한 산란 특성을 이용할 수 있다.
위액의 약간 상이한 색상, 소장 내에 위치된 담즙(bile), 대장으로 이어지는 회장맹장 연결부위(ileocecal junction) 근처의 갈색 물질과 같은 다른 요인에 부가하여, 상기 요인의 결과로서, 복용가능 장치(1900)는 위장관을 통행할 때 복수의 상이한 파장에서 데이터를 수집하고 위장관 내의 상이한 위치를 신뢰성있게 구별할 수 있다.
일부 실시예에 있어서, 복용가능 장치(1900)는 반경방향 조명기에 적합한 RGB LED를 사용하여 구현될 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 복용가능 장치(1900) 내의 반경방향으로 장착된 조명기는 SML-LX404SIUPGUSB RGB LED를 포함할 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 추가적인 LED가 추가적인 파장을 허용하도록 RDB LED 패키지 옆에 장착될 수 있고, 일부 실시예에서, IR LED 또는 다색성(polychromatic) 백색 LED가 [예를 들면, 축방향 조명기(2008a 또는 2008b)를 구현하기 위해] 복용가능 장치(1900)의 축방향 위치에 장착될 수 있다.
도 22는 장치와 관련될 때 위장관의 상이한 영역의 반사 특성을 도시하고 있다. 복용가능 장치[예를 들면, 복용가능 장치(1900)]가 위장관을 통행할 때, 상이한 환경은 상이한 상황 하에서 다양한 반경방향 센서에 의해 측정된 반사율의 전체 양에 영향을 미친다. 검출된 광의 절대 레벨의 이러한 변화는 광의 상이한 파장 사이의 추가적인 변동을 고려하지 않는다. 도 22가 반경방향 및 축방향 조명기가 갖춰진 복용가능 장치(1900)의 실시예를 사용하여 설명되지만, 이 논의는 조명기 또는 검출기의 상이한 수 또는 상이한 배향을 가질 수 있는 본원에 설명되는 임의의 복용가능 장치[예를 들면, 복용가능 장치(10, 300, 302, 304, 306 및 700)]에 적용된다. 추가적으로, 일부 실시예에 있어서, 반경방향 센서만을 갖는 복용가능 장치는 본 명세서에 설명된 위치추정 기술의 일부를 구현하는 데 사용될 수 있다.
예를 들면, 이미지(2200)는 위 내의 복용가능 장치[예를 들면, 복용가능 장치(1900)]의 길이방향 도면을 도시하고, 다양한 반경방향 조명기로부터 복용가능 장치(1900) 상의 다양한 반경방향 센서에 의해 검출된 광의 양이 어떻게 상이한 상태 하에서 변화하는지를 보여준다. 위벽으로부터 약간 떨어진 거리로부터 전송된 조명(2202)은 인접한 반경방향 검출기의 허용 각도 내로 벽으로부터 반사된다. 이것은 전체 반사율의 많은 양이 검출되게 한다. 이에 비하여, 어떠한 종류의 조직 또는 미립자로부터 멀리 향하여 있는 조명(2204)은 최소의 광이 검출기 내로 다시 반사되게 한다. 조명(2206)은, 복용가능 장치(1900)가 주위 벽 또는 조직과 너무 근접하여 있는 경우, 매우 적은 광이 반경방향 검출기에 의해 검출되는 방식으로 반사된다는 것을 예시한다. 마지막으로, 조명(2208)은, 미립자의 존재가 광이 반사 및 산란하게 하여 보다 큰 신호가 반경방향 검출기에 의해 수신되게 할 수 있다는 것을 예시한다. 이러한 상이한 유형의 거동은 복용가능 장치(1900)가 위 내에 있는 동안에 복용가능 장치(1900)에 의해 광의 상이한 절대 레벨이 검출되게 한다. 도 8 내지 도 13에 관하여 논의된 바와 같이, 이것은 또한 복용가능 장치(1900)에 의해 검출되는 광의 양에 큰 분산(variance)을 야기한다.
다른 예로서, 이미지(2210)는 위 내의 복용가능 장치[예를 들면, 복용가능 장치(1900)]의 측면도를 도시하고, 축방향 조명기로부터 복용가능 장치(1900) 상의 다양한 반경방향 센서에 의해 검출된 광을 보여준다. 축방향 조명은 근처의 위벽으로부터 반사되고, 결과적인 반사는 다수의 방향으로 산란된다. 위액 내로 지향된 반사(2212)는 반경방향 센서에 의해 용이하게 검출될 수 있다. 이에 비하여, 위의 측부 상의 조직 내로 지향된 반사(2214)는 반경방향 센서에 의해 용이하게 검출되지 않는다.
다른 예로서, 이미지(2216)는 소장 내의 복용가능 장치[예를 들면, 복용가능 장치(1900)]의 길이방향 도면을 도시하고, 광의 양이 어떻게 상이한 상태 하에서 다양한 반경방향 조명기로부터 복용가능 장치(1900) 상의 다양한 반경방향 센서에 의해 검출되는지를 보여준다. 소장의 폐쇄 한정된 공간은 반경방향 조명의 상당한 양이 검출기로 다시 반사되는 것을 방해할 수 있다. 조명기(2206)와 유사하게, 복용가능 장치(1900)가 소장의 벽에 너무 근접하여 있기 때문에, 매우 적은 조명이 반경방향 검출기로 직접 반사될 수 있어, 보다 낮은 전체 레벨의 조명이 검출되게 된다. 그러나, 이러한 효과는, 소장 내벽의 파장 흡수 특성으로 인해, 적색광이 사용될 때 경감될 수 있다.
다른 예로서, 이미지(2218)는 소장 내의 복용가능 장치[예를 들면, 복용가능 장치(1900)]의 측면도를 도시하고, 환경이 어떻게 축방향 조명기로부터 복용가능 장치(1900) 상의 다양한 반경방향 센서에 의해 검출된 광을 변화시키는지를 보여준다. 일반적으로, 소장의 작고 한정된 공간은 복용가능 장치(1900)가 캡슐형 복용가능 장치의 길이방향 축을 따라 배향되게 할 것이다. 장치의 단부로부터 전송된 축방향 조명은 반사될 최소의 조직 또는 미립자를 가지며, 밀폐된 공간과 조합하여, 매우 적은 축방향 조명이 반경방향 센서에 의해 검출될 수 있다. 결과적으로, 축방향 조명기로부터 최소 광이 소장 내의 복용가능 장치(1900)의 반경방향 센서에 의해 검출될 수 있다. 이와 대조적으로, 위 또는 대장의 환경에서, 축방향 조명은 보다 큰 반사율이 검출되게 할 것이다. 일부 실시예에 있어서, 복용가능 장치(1900)의 축방향 조명기는 백색광과 같은, 반경방향 검출기에 의해 검출될 수 있는 광의 파장을 전송하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 반경방향 검출기 및 축방향 조명기는 축방향 조명기에 의해 전송된 광이 반경방향 조명기에 의해 용이하게 검출될 수 없도록 설계될 수 있다. 예를 들면, 축방향 조명기는 적외선 파장의 광을 전송하도록 구성될 수 있고, 반경방향 검출기는 가시 스펙트럼의 광을 수신하도록 구성될 수 있다.
도 23은 복용가능 장치[예를 들면, 복용가능 장치(1900)]와 관련될 때 위장관의 상이한 영역으로부터 반사된 검출광을 도시하고 있다. 특히, 도 23은 반경방향 조명이 어떻게 환경에 의해 반사되고 다양한 반경방향 검출기에 의해 수신될 수 있는지를 도시하고 있다. 이러한 설명은 유사한 대상을 설명하는 도 8a 내지 도 8c 및 도 22와 관련한 설명과 조합되거나 그러한 설명에 의해 보충될 수 있다. 일부 양태에 있어서, 복용가능 장치 상의 반경방향 조명기[예를 들면, 복용가능 장치(1900)(도 19)의 반경방향 조명기(2002a, 2002b 및 2002c)(도 20)]는 약 120도 원호로 장치의 하우징으로부터 멀리 조명(2308)을 전송한다. 일부 실시예에 있어서, 이러한 원호는 복용가능 장치에 사용되는 재료 및 구성요소에 따라 보다 작거나 보다 클 수 있다. 유사하게, 반경방향 검출기[예를 들면, 반경방향 검출기(2002a, 2002b 및 2002c)(도 20)]는 검출기 허용 범위(2310)를 가질 것이고, 검출기 허용 범위(2310) 내의 복용가능 장치의 반경방향 검출기[예를 들면, 반경방향 검출기(2002a, 2002b 및 2002c)(도 20)]를 향해 이동하는 광은 반경방향 검출기에 의해 검출될 수 있을 것이다. 일부 양태에 있어서, 허용 범위는 약 120도 원호이고, 이것은 복용가능 장치의 내부 구성요소의 구성과, 장치 하우징의 굴절률, 바로 주위 환경의 굴절률, 및 장치 하우징과 주위 환경 사이의 경계부의 결과적인 허용 각도와 같은 광학 고려사항을 포함하는 다수의 요인에 따라 달라진다는 것이 당업자에게 이해될 것이다.
임의의 유형의 반사면 또는 미립자가 존재하는 않는 개방 환경(2300)은 조명(2308)의 일부로서 전송된 광을 검출할 수 없다. 결과적으로, 광은 장치로부터 멀리 비교적 직선형 경로로 이동하고, 본질적으로 모든 조명(2308)이 반경방향 검출기에 의해 검출되지 않을 것이다.
미립자(2302)를 갖는 환경은 조명이 작은 미립자로부터 반사된 후에 반경방향 검출기에 의해 수신되게 할 수 있다. 장치 주위에 작고 불규칙적인 미립자의 존재는 조명이 복수의 방향으로 반사되게 하여, 조명의 일부가 반경방향 검출기의 허용 각도 내로 재반사되게 할 수 있다. 반경방향 조명기와 미립자 사이의 거리에 기초하여, 조명의 가변적인 양이 반경방향 검출기에 의해 검출될 수 있다. 예를 들면, 미립자(2316)는 조명(2308)의 원호 내에 있고, 조명(2308)의 소스에 비교적 근접하여 있다. 결과적으로, 조명(2308) 내에 포함된 광의 일부는 미립자(2316)로부터 반사되고, 반경방향 검출기 허용 범위(2310) 내로 재반사될 것이다. 이에 비하여, 미립자(2318)는 또한 조명(2308)의 원호 내에 있지만, 조명(2308)의 소스로부터 더 멀리 있다. 이와 같이, 보다 적은 양의 광이 미립자(2318)로부터 반사되고, 검출기 허용 범위(2310) 내로 방향 전환되고, 반경방향 검출기에 의해 검출될 것이다. 예를 들면, 이것에 의해, 양자의 결과로서, 광이 조명 소스로부터 더 멀리 이동하기 때문에, 또한 다른 미립자(예를 들면, 조명 소스와 미립자(2318) 사이의 경로에 있는 미립자(2316))에 의해 유발되는 가능한 차광(shadowing), 또는 장치를 둘러싸는 체액 또는 다른 물질의 혼탁(cloudiness)으로 인해, 광 강도가 감소될 수 있다.
위벽 근처의 환경(2304)은 어떻게 조명이 장치로부터 약간 떨어진 거리의 위 조직으로부터 반사된 후에 반경방향 검출기에 의해 수신될 수 있는지를 예시한다. 이것이 위 조직에 관하여 설명되지만, 이것은 장치로부터 충분히 떨어진 거리의 임의의 유형의 기관 조직에 적용할 수 있다. 위로부터 충분히 떨어진 거리에서, 조명(2310)의 상당한 양이 위 내벽(2312)으로부터 반사되고, 검출기 허용 범위(2310) 내로 방향 전환될 것이다. 결과적으로, 조명(2308)의 많은 부분이 반경방향 검출기에 의해 검출될 수 있다. 실제 위 내에서, 복용가능 장치의 위치는 이동하여 변화해서 검출된 광의 양의 변동이 클 뿐만 아니라, 보다 많은 양의 광이 평균적으로 수신될 것이라는 것이 자명할 것이다. 일부 실시예[예를 들면, 복용가능 장치(10, 300, 302, 304, 306, 700, 1900)]에 있어서, 검출된 광의 절대 양, 또는 검출된 광의 평균 양에 있어서의 큰 변동성 모두는 복용가능 장치가 위 내에 위치되어 있다는 것을 결정하는 데 사용될 수 있다.
소장 환경(2306)은 적은 양의 조명이 반경방향 검출기에 의해 수신되게 할 수 있다. 일반적으로, 소장 내벽(2320)의 밀폐된 공간은 조명(2308)이 반경방향 검출기에 도달하는 것을 방해할 것이다. 조명(2308)은 소장 내벽(2320)에 의해 반사되지만, 위치 때문에, 조명(2308)의 매우 적은 광이 반경방향 검출기 허용 범위(2310) 내로 직접 반사될 수 있다. 적은 양의 광은 소장 내벽(2320)과 복용가능 장치의 하우징 사이에서 전후로 계속해서 반사될 것이고, 최종적으로 검출될 수 있는 적절한 허용 범위(2310)에 도달할 것이지만, 일반적으로 이것은 매우 적은 양의 전체 광이 검출되게 한다. 그러나, 소장의 붉은 색상으로 인해, 적색 조명은 녹색광 또는 청색광에 비하여 보다 양호하게 여러 번 반사하여 반경방향 검출기에 도달할 수 있다.
도 24는 위장관의 상이한 영역에서 측정된 전형적인 반사율을 도시하고 있다. 복용가능 장치(1900)는, 장치를 둘러싸는 위장관의 현재 영역을 기록함으로써, 그리고 장치 주위의 환경을 모니터링하여 하나 영역부터 다른 영역으로의 변경을 결정함으로써 주로 기능을 한다. 일부 실시예에 있어서, 복용가능 장치(1900)는 하나 영역부터 다른 영역으로의 변경을 모니터링함으로써 신체의 위장관 내에서의 장치의 위치를 자율적으로 식별할 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 복용가능 장치(1900)는 상태 기계로서 기능하며, 상태는 복용가능 장치(1900)가 위치되는 위장관의 현재 부분을 추적한다. 복용가능 장치(1900)는 신체 외측의 시작 시점(2402), 위(2404), 십이지장(2406), 공장(2408), 맹장(2410), 대장(2412) 및 신체 외측의 배출 지점(2404)을 구별할 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 복용가능 장치(1900)는 위(2404), 소장[예를 들면, 십이지장(2406) 및 공장(2408)을 포함할 수 있는 소장] 및 대장[예를 들면, 맹장(2410) 및 대장(2412)을 포함할 수 있는 대장]을 구별할 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 복용가능 장치(1900)는 상기에 언급된 위치의 서브세트(subset), 및/또는 상기 위치와, 입, 회장 또는 직장과 같은 다른 위치의 조합을 구별할 수 있다.
일부 실시예에 있어서, 복용가능 장치(1900)는 제1 파장의 조명을 복용가능 장치의 하우징 외부의 환경을 향해 전송하고, 결과적인 반사율을 검출하고, 제1 반사율에 기초한 데이터 세트에 반사율 값을 저장할 수 있다. 예를 들면, 복용가능 장치는 적색 파장의 조명을 전송하고, 적색 반사율을 검출하고, 얼마나 많은 광이 적색 반사율로 측정되었지를 표시하는 적색 데이터 세트에 반사율 값을 저장할 수 있다. 복용가능 장치(1900)는 각각의 적색, 녹색, 청색 및 IR 스펙트럼으로 반사율 센서(즉, 반경방향 검출기)로부터 수집된 반사율 데이터를 기록할 수 있다.
그 후에, 이러한 데이터는, 위(2404)로부터 소장의 십이지장 부분(2406)으로의 유문 이행(2416); 십이지장(2406)으로부터 공장(2408)으로의 트레이츠(treitz) 이행(2418); 회장[예를 들면, 공장(2408)의 단부에 위치된 영역]으로부터 맹장(2410)으로의 회장맹장 이행(2420); 맹장(2410)으로부터 대장(2412)의 나머지부로의 맹장 이행(2422)을 식별하는 위치추정 알고리즘을 수행하기 위해 온보드 마이크로프로세서에 의해 사용될 수 있다. 이것은 광의 복수의 상이한 파장을 사용하고, 장치 주위의 환경에 의해 반사된 상이한 양의 광을 측정하고, 위장관의 상이한 영역의 상이한 광 흡수 특성의 면에서 장치의 위치를 결정함으로써 성취될 수 있다. 복용가능 장치(1900)는 이러한 데이터를 주기적인 간격으로 수집할 수 있고, 일부 실시예에서, 이들은 1초 내지 10분 간격으로 될 수 있다. 예를 들면, 복용가능한 장치(1900)는 소장 내의 위치를 검출할 때까지 1분에 몇 번 새로운 데이터 샘플을 취할 수 있고, 그 후에 몇 분마다 새로운 데이터 샘플을 취할 수 있다. 샘플을 취하지 않는 동안에, 복용가능 장치(1900)는 에너지 비축량을 보존하기 위해 휴면 상태 또는 대기 상태로 들어갈 수 있다.
일부 실시예에 있어서, 복용가능 장치(1900)는, 반사율 센서로서 기능하는 복수의 반경방향 및 축방향 발광 다이오드(LE)/포토트랜지스터 쌍으로 구성된 적절한 센서 어레이(예를 들면, 도 20에 도시된 바와 같음)를 사용함으로써, 도 24에서 식별된 다양한 위치 및 이행을 검출할 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 복용가능 장치(1900)는 또한, 온도 센서, 및 시간을 기록하기 위한 내부 실시간 시계(real time clock; RTC) 발진기를 포함할 수도 있다. 온도 센서 및 발진기가 공지된 기술을 사용하여 PCBA(예를 들면, PCBA 202)의 회로 내로 통합될 수 있는 용이하게 획득되는 구성요소라는 것이 전기 분야에 숙련된 자에게 이해될 것이다.
도 24에 관하여 설명된 복용가능 장치(1900)는 적색, 녹색 및 청색 스펙트럼의 광을 전송할 수 있는 반경방향 조명기[예를 들면, 조명기(2004a, 2004b 및 2004c)(도 20)]의 세트뿐만 아니라, 적외 스펙트럼의 광을 전송할 수 있는 축방향 조명기[예를 들면, 축방향 조명기(2008a)(도 20)]를 구비한다. 그리고, 복용가능 장치(1900)는 이러한 상이한 유형의 광의 반사율을 측정할 수 있는 검출기[예를 들면, 반경방향 검출기(2002a, 2002b 및 2002c)(도 20)]의 세트를 구비할 수 있다. 그러나, 일부 실시예에 있어서, 특정 이행은 광의 겨우 2개의 상이한 파장을 사용하여 검출될 수 있고, 조명기 및 검출기를 구현하는 데 사용되는 하드웨어는 적절하게 변경될 수 있다. 예를 들면, 유문 이행, 트레이츠 이행 및 회장맹장 이행을 식별하는 것은 적색 반사율을 녹색 반사율 또는 청색 반사율과 비교함으로써 성취될 수 있다.
복용가능 장치(1900)가 도 24에 도시된 위장관의 상이한 영역을 통행할 때, 복용가능 장치(1900)는 시간 경과에 따른 센서 데이터를 수집할 수 있다. 메모리에 저장되고[예를 들면, 메모리 서브유닛(140)(도 2a)에 저장됨] 프로세서 또는 마이크로컨트롤러[예를 들면, 마이크로컨트롤러(110)(도 2a)]에 의해 실행되는 장치 소프트웨어는 모든 측정값 및 이벤트를 기록한다. 그 후에, 이하에서 추가로 설명되는 온보드 알고리즘은 다양한 위치 및 이행을 모니터링함으로써 복용가능 장치(1900) 위치를 결정하는 데 적용된다. 알고리즘은, 해부학적 이행[예를 들면, 위에의 진입, 유문 이행(2416), 트레이츠 이행(2418), 회장맹장 이행(2420), 맹장 이행(2422) 및 신체로부터의 배출(2414)]을 식별하기 위한 서브-알고리즘을 사용함으로써 복용가능 장치(1900)의 해부학적 위치를 나타내는 상태[예를 들면, 시작(2402), 위(2404), 십이지장(2406), 공장(2408), 맹장(2410), 대장(2412) 및 배출(2414)]를 통해 이동하도록 설계되었다. 일부 실시예에 있어서, 복용가능 장치(1900)는 장치의 알려진 위치 또는 추정된 위치에 대응하는 상태를 가질 것이고, 현재 상태에 기초하여, 복용가능 장치(1900)는 다음 상태 이행을 탐색하는 알고리즘을 작동시킬 수 있다. 예를 들면, 복용가능 장치(1900)가 위[예를 들면, 위(2404)]에 있다는 것을 아는 경우, 현재 상태를 "STOMACH" 상태로서 식별할 것이다. 그 후에, 복용가능 장치(1900)는 유문 이행[예를 들면, 유문 이행(2416)]을 식별하기 위한 알고리즘을 수행할 것이다. 유문 이행이 식별되면, 복용가능 장치(1900)는 이제 소장의 십이지장 부분[예를 들면, 십이지장(2406)] 내에 위치되어 있다고 결정할 수 있고, 상태는 "DUODENUM"으로 전환될 것이다. 일부 실시예에 있어서, 복용가능 장치는 장치의 현재 위치를 추정 또는 추론함으로써 상태를 결정할 수 있다. 예를 들면, 일부 실시예에 있어서, 복용가능 장치(1900)는, 검출된 상태 이행의 부재 시에, 장치의 위치가 동일한 채로 유지되었다고 추정하고, 동일한 상태를 유지할 수 있다. 다른 예로서, 장치가 처음 활성화되는 경우, 신체 외부의 초기 시작 상태[예를 들면, 상태(2402)]에 있다고 추정할 수 있다.
도 24는 또한, 시간 경과에 따른, 상이한 파장의 조명으로 인한 검출된 반사율 및 장치에 의해 측정된 온도의 도표를 도시하고 있다. 온도(2424)는 복용가능 장치(1900)가 신체에 진입한 후에 곧 체온 근처의 온도까지 변하고, 복용가능 장치(1900)가 신체를 빠져나가면 상이한 주위 온도로 다시 변한다. 검출된 녹색 반사율(2426) 및 청색 반사율(2428)은 유사하게 거동하고, 십이지장(2406), 공장(2408), 맹장(2410) 및 대장(2412) 전체에 걸쳐서 낮은 응답을 갖는다. 복용가능 장치(1900)와 관련하여 설명된 알고리즘의 목적으로, 검출된 녹색 반사율(2426) 및 검출된 청색 반사율(2428)은 대체로 교환가능하지만, 간략화를 위해 우리는 간단히 검출된 녹색 반사율(2426)로 지칭할 수 있다.
검출된 적색 반사율(2430)은 검출된 녹색 반사율(2426) 및 청색 반사율(2428)보다 시간 경과에 따라 더 변하는 응답을 갖는다. 검출된 적색 반사율(2430)은 위(2404) 내에서 낮고, 복용가능 장치(1900)가 소장의 십이지장 부분(2406)에 진입할 때의 유문 이행(2416) 동안에 증가한다. 검출된 적색 반사율(2430)은 십이지장을 통해 진행함에 따라 증가하여, 복용가능 장치(1900)가 공장(2408)에 가까워질 때의 트레이츠 이행(2418) 근처에서 정점에 도달한다. 복용가능 장치(1900)가 공장(2408) 및 맹장(2410)을 통행하는 동안에, 검출된 적색 반사율(2430)은 감소하여 맹장 이행(2422) 근처에서 극소값에 도달한다.
도 24에 도시된 검출된 적외선 반사율(2432)은, 반경방향 검출기에 의해 전형적으로 측정되는 다른 검출된 반사율(2426, 2428 및 2430)과 대조적으로, 축방향 조명기 및 축방향 검출기의 결과이다. 검출된 적외선 반사율(2432)은 위, 십이지장 및 공장을 통한 통행 동안 검출된 적색 반사율(2430)과 유사한 거동을 갖는다. 그러나, 검출된 적외선 반사율(2432)은 회장맹장 이행(2420) 근처에서 저점에 도달하고, 검출된 적외선 반사율은 대장(2412)을 통한 통행 동안 큰 값으로 안정되기 전에 맹장(2410)에서 증가한다.
일부 실시예에 있어서, 복용가능 장치(1900)는 반사율[예를 들면, 적색 반사율(2430)]을 다른 반사율[예를 들면, 녹색 반사율(2426) 및 청색 반사율(2428)]과 비교함으로써 상태 이행이 일어났을 때를 결정할 수 있다. 예를 들면, 유문 이행[예를 들면, 유문 이행(2416)]은, 적색 반사율(2430) 또는 적외선 반사율(2432)이 통계적으로 유의미한 방식으로 녹색 반사율(2426) 또는 청색 반사율(2428)로부터 발산했을 때 검출될 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 2개의 반사율[예를 들면, 적색 반사율(2430) 및 녹색 반사율(2426)] 중 하나가 나머지 하나로부터 통계적으로 유의미한 방식으로 발산했는지를 결정하는 것은 적색 반사율 데이터의 샘플 평균 및 녹색 반사율 데이터의 샘플 평균이 적절한 통계적 기술을 사용하여 통계적으로 상이한지를 결정하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들면, 이것은, t-검정(t-test)을 수행하고, 2개의 샘플 평균이 p<0.05의 유의 레벨로 통계적으로 상이한지를 결정함으로써 실행될 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 이러한 검정은 반사율 데이터 세트에 기록된 가장 최근 값에 대해 수행될 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 데이터 세트는 통계적 비교를 행하기 위해 사용되기 전에 [예를 들면, 이상치(outlier)를 삭제 및 제거함으로써] 클리닝(cleaning)될 수 있다. 다양한 검정 통계학 및 통계 기술이 통계적 유의성을 결정하는 데 사용될 수 있다는 것이 당업자에게 이해될 것이다. 이러한 기술은 평균, 표준 편차 및 분산의 비교, t-검정, f-검정, 데이터 클리닝 방법, 머신 러닝 기술(machine learning technique), 특징 추출(feature extraction) 등, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있지만 그에 한정되지 않는다.
또한, 하나 이상의 반사율 사이의 관계를 식별하는 것, 예를 들어 2개의 반사율 중 하나가 나머지 하나로 수렴하거나 나머지 하나로부터 발산할 때 또는 개별적인 반사율이 극대값 또는 극소값에 도달할 때를 결정하는 것은 다양한 알려진 통계적 기술 또는 애드혹(ad-hoc) 기술을 사용하여 실행될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 예를 들면, 하나의 애드혹 방법은 적색 반사율(2430)의 단순 이동 평균이 녹색 반사율(2426)의 단순 이동 평균의 2배인 때를 평가함으로써 통계적으로 유의미한 발산을 결정할 수 있다. 다른 예로서, 일부 실시예에 있어서, 복용가능 장치(1900)는 가중 또는 단순 이동 평균 사이의 차이를 적분하고, 2개의 반사율 중 하나가 나머지 하나로부터 통계적으로 유의미한 방식으로 발산했다고 결정하기 위해 이러한 적분이 임계값보다 클 때를 결정할 수 있다. 임계값 자체는 단순 이동 평균 중 하나의 배수, 예를 들어 녹색 반사율 데이터 세트(2426) 내의 최후 50개의 데이터 점의 단순 이동 평균의 10배일 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 복용가능 장치(1900)는 측정된 적색 반사율(2430)이 측정된 녹색 반사율(2426)보다 클 때, 예를 들어 10배 클 때의 통계적 유의성을 결정할 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 복용가능 장치는 측정된 제1 반사율[예를 들면, 적색 반사율(2430)]이 측정된 제2 반사율[예를 들면, 녹색 반사율(2426)]보다 클 때 카운터를 증분할 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 카운터는, 제1 데이터 세트의 표준 편차의 배수를 뺀 제1 데이터 세트[예를 들면, 적색 반사율(2430)]의 평균이 제2 데이터 세트의 표준 편차의 배수를 더한 제2 데이터 세트[예를 들면, 녹색 반사율(2426)]의 평균보다 클 때에 증분될 수 있다. 예를 들면, 일부 실시예에 있어서, 십이지장 검출 알고리즘은 적색 반사율(2430)의 표준 편차를 뺀 적색 반사율(2430)의 평균이 녹색 반사율(2426)의 표준 편차를 뺀 녹색 반사율(2426)의 평균보다 클 때에 카운터를 증분할 수 있고, 유문 이행(2416)은 카운터가 7000보다 클 때 검출된다. 일부 실시예에 있어서, 맹장 검출 알고리즘은 적외선 반사율(2432)의 표준 편차를 뺀 적외선 반사율(2432)의 평균이 녹색 반사율(2426)의 표준 편차를 뺀 녹색 반사율(2426)의 평균보다 클 때에 카운터를 증분할 수 있고, 회장맹장 이행(2420)은 카운터가 1000보다 클 때 검출된다. 일부 실시예에 있어서, 복용가능 장치(1900)는 카운터를 주기적으로 리셋할 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 카운터가 무차원(unitless)이고 카운터 수가 장치가 샘플을 채취하는 빈도에 따라 달라질 수 있기 때문에, 복용가능 장치(1900)는 카운터가 상이한 임계값에 도달할 때에 이행을 검출할 수 있다. 예를 들면, 일부 실시예에 있어서, 복용가능 장치(1900)는 비교적 고속으로 새로운 데이터를 취할 수 있고, 십이지장 검출 알고리즘은 카운터가 700보다 클 때 상태 이행을 검출할 수 있다.
복용가능 장치(1900)가 위장관의 일부분을 통행할 때, 위치추정 알고리즘을 이용하여 그 위치를 결정한다. 일부 양태에 있어서, 이것은 장치에 저장되는 위장관의 전체 해부학적 구조 중 하나에 대응하는 것을 장치의 다양한 상태 중에서 선택함으로써 실행된다. 복용가능 장치(1900)에 의해 추적된 상태 및 상태 이행을 추적하도록 구현된 서브-알고리즘이 하기에서 일부 실시예에 따라 설명된다.
GI 상태: START_EXTERNAL. 이러한 상태는 장치가 프로그래밍되고 로깅 작동을 시작할 때 입력된다. 예를 들면, 시작(2402)에서, 환자에 투여되기 전에, 복용가능 장치(1900)는 START_EXTERNAL 상태로 설정될 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 복용가능 장치(1900)는 통신 서브유닛[예를 들면, 복용가능 장치(10)(도 1)의 실시예와 관련하여 설명된 통신 서브유닛(120)(도 2a)]을 포함할 수 있고, 베이스 스테이션[예를 들면, 베이스 스테이션(950)(도 17a 내지 도 17c)]과 통신할 수 있다. 복용가능 장치(1900)가 베이스 스테이션과 연결되는 경우, 디폴트로 START_EXTERNAL 상태로 설정될 수 있다. 일부 실시예에 있어서, START_EXTERNAL 상태는 또한 복용가능 장치(1900)가 처음 활성화될 때마다 디폴트 상태일 수도 있다.
GI 상태: STOMACH. 이러한 상태는 복용가능 장치(1900)가 위(2404)에 진입했다고 결정하면 입력된다. 일부 실시예에 있어서, 복용가능 장치(1900)는 장치 주위의 환경의 온도를 측정하기 위한 온도 센서를 포함할 수 있다. 복용가능 장치(1900)는 측정된 온도가 환자의 체내 온도에 근접하면 위 내로 이행했다고 결정할 수 있다. 예를 들면, 전형적인 인간 환자의 경우, 체내 온도는 37℃에 가깝고, 그러면, 복용가능 장치(1900)는 온도 센서가 30℃ 내지 40℃의 범위 내의 온도를 측정할 때 위에 진입했다고 결정할 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 온도 범위는 베이스 스테이션을 사용하여 복용가능 장치(1900)를 프로그래밍함으로써 수동으로 설정될 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 복용가능 장치(1900)는 또한 반경방향 및 축방향 검출기[예를 들면, 검출기(2002a, 2002b, 2002c, 2006a 및 2006b)]를 사용하여 환경 내의 주변 광의 레벨의 변화를 결정하도록 구성될 수 있다. 주위 환경 내의 광의 감소(복용가능 장치에 대표적인 감소는 삼키는 것임)를 측정한 후에, 복용가능 장치(1900)는 신체에 진입했다고 결정하고, START_EXTERNAL 상태로부터 STOMACH 상태로 이행했다고 자동적으로 결정할 수 있다. 이것은 복용가능 장치(1900)가 온도 센서를 포함하지 않은 경우, 또는 주변 환경의 온도가 체내 온도와 유사한 경우에 특히 유용할 수 있다.
GI 상태: DUODENUM. 이러한 상태는 복용가능 장치(1900)가 위(2404)로부터 십이지장(2406)으로의 유문 이행(2416)을 검출하면 입력된다. 이것은 복용가능 장치(1900)가 STOMACH 상태에 있을 때마다 자동적으로 작동하는 십이지장 검출 서브-알고리즘을 사용함으로써 성취될 수 있다. 일부 양태에 있어서, 십이지장 검출 서브-알고리즘은 적색 반사율(2430) 또는 적외선 반사율(2432)이 녹색 반사율(2426) 또는 청색 반사율(2428)로부터 통계적으로 유의미한 방식으로 발산할 때를 결정할 수 있다. 다양한 통계적, 필터링 또는 애드혹 기술이 이러한 지점을 식별하는 데 사용될 수 있다는 것이 당업자에게 이해될 것이다. 예를 들면, 이것은, 다양한 알려진 통계적 기술 또는 애드혹 기술을 사용하여, 예를 들면, 예컨대 최후 30개의 데이터 점을 사용하여 t-검증을 수행하거나, 또는 적색 반사율(2430) 또는 적외선 반사율(2432)이 예를 들어 녹색 반사율(2426) 또는 청색 반사율(2428)의 값의 2배일 때를 결정함으로써 계산될 수 있다. 일부 양태에 있어서, 십이지장 검출 서브-알고리즘은 검출된 적색 스펙트럼(2430)과 검출된 녹색 스펙트럼 또는 청색 스펙트럼 사이의 차이를 비교하고, 그 차이가 임계값보다 클 때에 이행을 표시한다. 일부 양태에 있어서, 알고리즘은 검출된 적색 반사율 데이터 및 검출된 녹색 반사율 데이터에서의 다수의 데이터 점의 평균을 사용하고, 2개의 평균의 차이를 취하고, 그 차이를 임계값과 비교한다. 예를 들면, 복용가능 장치(1900)는 새로운 데이터 샘플을 15초마다 취하고, 가장 최근 40개의 샘플의 단순 이동 평균을 취하여 평균 적색 반사율 및 평균 녹색 반사율을 결정하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 십이지장 검출 알고리즘은 적색 반사율의 평균과 녹색 반사율의 평균 사이의 차이의 적분을 취하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들면, 일부 양태에 있어서, 2개의 단순 이동 평균 사이의 차이의 평균을 취하는 것은 복용가능 장치(1900)가 잘못된 이행을 회피하는 것을 돕거나, 이행을 보다 빨리 검출하는 것을 도울 수 있다. 십이지장 검출 알고리즘의 다른 양태가 도 33에 도시되어 있다. 상기 논의는 검출된 적색 반사율(2430) 및 검출된 녹색 반사율(2426)을 사용하지만, 일부 실시예에 있어서, 유사한 알고리즘은 검출된 적색 반사율(2430) 대신에 검출된 적외선 반사율(2432)을 사용함으로써, 또는 검출된 녹색 반사율(2426) 대신에 검출된 청색 반사율(2428)을 사용함으로써 수행될 수 있다.
GI 상태: JEJUNUM. 이러한 상태는 십이지장(2406)과 공장(2408) 사이의 트레이츠 이행(2418)이 검출되면 입력된다. 일부 양태에 있어서, 이것은 복용가능 장치(1900)가 DUODENUM 상태에 있으면 자동적으로 실행될 수 있는 공장 검출 서브-알고리즘의 사용에 의해 검출될 수 있다. 일부 양태에 있어서, 공장 검출 서브-알고리즘은 적색 반사율(2430) 또는 적외선 반사율(2432)이 극대값에 도달할 때, 또는 적색 반사율(2430) 또는 적외선 반사율(2432)과 녹색 반사율(2426) 또는 청색 반사율(2428) 사이의 차이가 [예를 들면, 적색 반사율(2430)이 극대값에 도달한 결과로서] 통계적으로 유의미한 방식으로 일정할 때를 결정할 수 있다. 다양한 통계적, 필터링 또는 애드혹 기술이 이러한 지점을 식별하는 데 사용될 수 있다는 것이 당업자에게 이해될 것이다. 예를 들면, 이것은 적색 또는 적외선 반사율(2430, 2432)의 미분 또는 유한 차분이 제로(0)에 도달하거나 부호를 변경할 때를 찾음으로써 계산될 수 있다. 일부 양태에 있어서, 공장 검출 서브-알고리즘은 적색 스펙트럼의 최대 반사광의 지점 대 녹색 스펙트럼 및 청색 스펙트럼의 최대 반사광의 지점을 식별한다. 일부 양태에 있어서, 공장 검출 서브-알고리즘은 검출된 검색 반사율 값을 임계값과 비교할 수 있고, 일부 양태에 있어서, 알고리즘은 검출된 적색 반사율(2430)의 단순 이동 평균과 검출된 녹색 반사율(2426) 또는 검출된 청색 반사율(2428)의 단순 이동 평균 사이의 차이를 평가한다. 일부 실시예에 있어서, 검출된 적외선 반사율(2432)이 검출된 적색 반사율(2430) 대신에 사용될 수 있다.
GI 상태: CAECUM. 이러한 상태는 회장[즉, 공장(2408)의 단부에 있는 위장관의 부분]으로부터 맹장(2410)으로의 회장맹장 이행(2420)이 검출되면 입력된다. 일부 양태에 있어서, 이것은 맹장 검출 서브-알고리즘을 사용함으로써 검출될 수 있다. 일부 양태에 있어서, 맹장 검출 서브-알고리즘은 적외선 반사율(2432)이 극소값에 도달할 때, 또는 적외선 반사율(2432)이 녹색 반사율(2426) 또는 청색 반사율(2428)로 [예를 들면, 적색 반사율(2430)이 극대값에 도달한 결과로서] 통계적으로 유의미한 방식으로 수렴할 때를 결정할 수 있다. 다양한 통계적, 필터링 또는 애드혹 기술이 이러한 지점을 식별하는 데 사용될 수 있다는 것이 당업자에게 이해될 것이다. 예를 들면, 일부 실시예에 있어서, 이것은 적외선 반사율(2432)의 미분 또는 유한 차분이 제로에 도달할 때를 찾거나, 적외선 반사율(2432)과 녹색 반사율(2426) 사이의 차이의 단순 이동 평균이 통계학적으로 제로가 될 때를 찾음으로써 계산될 수 있다. 이러한 서브-알고리즘은 복용가능 장치(1900)가 JEJUNUM 상태에 있을 때 자동적으로 수행될 수 있다. 일부 양태에 있어서, 맹장 검출 서브-알고리즘은 검출된 적색 반사율(2430) 또는 검출된 적외선 반사율(2432)과 검출된 녹색 반사율(2326) 또는 검출된 청색 반사율(2328)을 비교하여, 차이가 제1 임계값보다 작은 지점을 찾을 수 있다. 다른 서브-알고리즘의 논의와 유사하게, 일부 양태에 있어서, 이러한 알고리즘은 원시 데이터 점과 대조적으로 단순 이동 평균을 사용할 수 있다. 일부 양태에 있어서, 맹장 검출 서브-알고리즘은 적색 스펙트럼의 평균 반사광과 녹색 스펙트럼의 평균 반사광 사이의 차이를 적분할 수 있고, 임계값보다 작은 차이에 대해 평가한다. 일부 실시예에 있어서, 다른 기술이 도 32에 도시된 것과 같은 맹장 검출 서브-알고리즘에 합체될 수 있다.
GI 상태: LARGE INTESTINE 이러한 상태는 복용가능 장치(1900)가 맹장(2410)으로부터 대장(2412)의 나머지부로의 맹장 이행(2422)이 검출되면 입력된다. 일부 양태에 있어서, 이것은 대장 검출 서브-알고리즘을 사용함으로써 검출될 수 있다. 이러한 서브-알고리즘은 복용가능 장치(1900)가 CAECUM 상태에 있을 때 자동적으로 실행될 수 있다. 일부 양태에 있어서, 대장 검출 서브-알고리즘은 적색 반사율(2430)이 최대값에 도달하고 녹색 반사율(2426) 또는 청색 반사율(2428)로 통계적으로 유의미한 방식으로 수렴할 때, 또는 적외선 반사율(2432)이 증가하고 통계적으로 유의미한 방식으로 충분히 큰 값으로 유지될 때를 결정할 수 있다. 다양한 통계적, 필터링 또는 애드혹 기술이 이러한 지점을 식별하는 데 사용될 수 있다는 것이 당업자에게 이해될 것이다. 예를 들면, 일부 실시예에 있어서, 이것은 적색 반사율(2430)의 단순 평균이 청색 반사율(2428) 또는 녹색 반사율(2426)과 통계적으로 동일할 때를 찾음으로써 계산될 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 이것은 적외선 반사율(2432)이 예를 들어 다른 반사율보다 1 자릿수(order of magnitude) 클 때, 또는 적외선 반사율(2432)의 유한 차분 또는 미분이 예를 들어 최대값의 20%까지 감소되었을 때를 계산함으로써 실행될 수 있다. 일부 양태에 있어서, 대장 검출 서브-알고리즘은 검출된 적색 반사율(2430)과 검출된 녹색 반사율(2326)을 비교하여, 차이가 임계값 미만일 때를 결정할 수 있다. 다른 서브-알고리즘의 논의와 유사하게, 일부 양태에 있어서, 이러한 알고리즘은 원시 데이터 점과 대조적으로 단순 이동 평균을 사용할 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 알고리즘의 진보된 버전은 검출된 적색 스펙트럼(2430)과 녹색 스펙트럼(2426)의 단순 이동 평균 사이의 차이를 적분하고, 임계값보다 작은 차이에 대해 평가한다. 예를 들면, 데이터의 각각의 새로운 데이터가 얻어질 때, 복용가능 장치(1900)는 갱신된 단순 이동 평균을 계산할 수 있다. 그 후에, 사전결정된 수의 가장 최근의 단순 이동 평균 사이의 차이를 합산함으로써 별개의 적분이 계산될 수 있다. 적분이 몇 가지 상이한 방식으로 계산될 수 있고, 그 중 일부가 다른 것보다 다소 계산상 효율적일 수 있다는 것이 당업자에게 자명할 것이다. 예를 들면, 적절하게 가중된 이동 평균 사이의 차이를 취하거나, 이전에 계산된 적분에 가장 새롭고 가장 오래된 단순 이동 평균을 가감하는 것은 동등한 결과를 생성할 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 임계값보다 큰 검출된 적외선 반사율(2432)은 대장 검출 서브-알고리즘에 합체될 수 있다.
GI 상태: END_EXTERNAL. 이러한 상태는 복용가능 장치(1900)가 대장(2412)으로부터 배출(2414)로의 이행을 검출한 후에 입력된다. 일부 양태에 있어서, 복용가능 장치(1900)는 이 복용가능 장치가 LARGE INTESTINE 상태에 있을 때에 자동적으로 동작할 수 있는 배출 검출 서브-알고리즘을 통해 이것을 검출할 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 복용가능 장치(1900)에는 온도 검출기가 갖춰져 있을 수 있고, 배출 검출 서브-알고리즘은 환자의 체내 온도로부터 벗어난 측정된 온도의 변화를 간단히 체크할 수 있다. 예를 들면, 복용가능 장치(1900)가 30℃ 미만, 또는 30℃ 내지 40℃의 범위 외의 온도를 검출하면, 환자의 신체를 자연적으로 빠져나왔다고 결정할 수 있다.
일부 실시예에 있어서, 복용가능 장치(1900)는 이 복용가능 장치(1900)가 START 상태에서 처음 활성화될 때부터 경과한 전체 시간 양을 측정할 수 있다. 일부 양태에 있어서, 이러한 시간 측정 양은 배출 검출 서브-알고리즘에 합체될 수 있다. 예를 들면, 상당히 긴 시간 기간(예를 들면, 15시간)이 경과하였다고 결정함으로써, 복용가능 장치는 변화된 온도 판독이 (예를 들면, 환자가 냉수를 마실 때 위에 존재하는) 일시적인 변동보다는 신체로부터의 자연스런 배출의 결과라고 결정할 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 복용가능 장치(1900)는 또한 반경방향 또는 축방향 검출기[예를 들면, 검출기(2002a, 2002b, 2002c, 2006a 또는 2006b)]를 사용하여 주변 광을 측정해서 신체로부터의 배출을 결정하는 것을 도울 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 복용가능 장치(1900)는 또한 END EXTERNAL 상태에 들어가고, 매우 긴 시간 기간이 경과한 후에 휴면 상태로 될 수 있다. 일부 양태에 있어서, 이것은 에너지를 보존하기 위한 수단 및 페일세이프(failsafe)로서 역할을 할 수 있다. 예를 들면, 다른 인디케이터(indicator)와 무관하게, 복용가능 장치(1900)는 END EXTERNAL 상태에 들어가고, 7일이 경과한 후에 휴면 상태로 될 수 있다.
도 24에 관하여 논의된 위치 및 이행이 예시 목적을 위한 것이고, 한정하는 것으로 고려되지 않아야 한다는 것이 이해될 것이다. 또한, 본 명세서에 설명된 시스템, 장치 및 방법은 다수의 다른 위치 또는 이행을 식별(예를 들면, 광의 상이한 파장을 임계값과 비교함으로써 회장 및 십이지장과 회장 사이의 이행을 식별)하는 데 사용될 수 있다. 따라서, 장치의 일부 실시예는, DUODENUM, JEJUNUM 및 CAECUM을 단일의 SMALL INTESTINE 상태에 통합함으로써, 상태의 수를 감소시킬 수 있다. 이러한 경우에, 십이지장 검출 서브-알고리즘은 복용가능 장치가 SMALL INTESTINE 상태로 이행할 때를 결정하고, 맹장 검출 서브-알고리즘은 복용가능 장치가 SMALL INTESTINE 상태로부터 멀어져 LARGE INTESTINE 상태로 이행할 때를 결정한다. 일부 실시예에 있어서, MOUTH, ILIEUM 또는 COLON 상태와 같은 다른 상태가 또한 장치에 의해 사용될 수도 있다.
도 24와 관련하여 복용가능 장치(1900)를 구체적으로 참조하지만, 본원에 있어서의 임의의 복용가능 장치가 사용될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 이것은 예를 들어 복용가능 장치(10, 300, 302, 304, 306, 700)뿐만 아니라, 도 26 내지 도 28과 관련하여 논의되는 복용가능 장치(2500)뿐만 아니라, 전술한 장치에 나타난 특징의 다양한 조합을 갖는 다른 복용가능 장치를 포함한다.
도 25는 위장관 내에서의 위치를 자율적으로 식별하고 자율적으로 위장관으로부터 샘플링하거나 약제를 위장관 내로 방출하는 데 사용될 수 있는 복용가능 장치의 다른 실시예의 외관도를 도시하고 있다. 예시적인 복용가능 장치(700)와 유사하게, 도 25에 도시된 예시적인 복용가능 장치(2500)는 본 명세서에 설명된 위치 검출 방법을 수행하고 샘플을 채취하고 및/또는 약제 및 치료제를 포함하는 물질을 운반하도록 구성된다. 위장관을 통한 통행 동안에, 복용가능 장치(2500)는 장치의 결정된 위치에 기초하여, 또는 장치의 위치를 설정한 후에 사전결정된 시간에 다수의 샘플을 채취할 수 있다. 복용가능 장치(2500)에 의해 사용된 시스템, 장치 및 방법은 도 25 내지 도 35를 참조하여 설명되지만, 복용가능 장치(2500)의 특징은 본원의 임의의 다른 부분과 조합될 수 있다. 복용가능 장치(2500)의 다수의 구성요소는 복용가능 장치(10, 200, 302, 304, 306, 700 및 1900)를 설명하는 데 사용된 구성요소와 교환가능하다. 따라서, 이미 설명된 복용가능 장치와 유사한 구성요소는 매우 상세하게 설명되지 않을 것이고, 대신에 본 실시예의 차별된 특징에 초점이 맞춰질 것이다. 본원에 설명된 임의의 복용가능 장치[예를 들면, 복용가능 장치(10, 200, 302, 304, 306, 700 및 1900)]가 복용가능 장치(2500)에 관하여 논의되는 시스템, 장치 및 방법을 포함하도록 변형될 수 있다는 것이 또한 이해되어야 한다.
복용가능 장치(2500)의 외관도가 도 25에 도시되어 있다. 복용가능 장치(2500)는 제1 단부 부분(2504)에 연결되는 제1 벽 부분(2502) 및 제2 단부 부분(2514)에 연결되는 제2 벽 부분(2512)을 포함하는 하우징을 갖는 것으로 도시되어 있다. 제1 벽 부분(2502) 및 제2 벽 부분(2512)은 연결 부분(2510)에 의해 연결된다.
제1 벽 부분(2502)은 광학적으로 투명하거나 반투명한 윈도우(2506)를 갖는 것으로 도시되어 있다. 윈도우(2506)는 제1 벽 부분(2502)의 나머지부와 상이한 광학 특성을 가질 수 있고, 제1 벽 부분(2502)의 다른 부분보다 가시광 및 적외광에 투명하거나 반투명할 수 있다. 그러나, 일부 실시예에 있어서, 복용가능 장치(2500)는 제1 벽 부분(2502) 및 제1 단부 부분(2504) 대신에 도 1의 복용가능 장치(10)로부터의 제1 벽 부분(14a) 및 제1 단부 부분(16a)을 사용하도록 구성될 수 있다. 제1 단부 부분(2504)은 도 1에 도시된 제1 단부 부분(16a)과 실질적으로 유사하지만, 제1 단부 부분(2504)은 장치의 단부에 위치된 윈도우를 구비할 수 있다. 이러한 윈도우는, 특정 양태에 있어서, 제1 단부 부분(2504)의 나머지부와 상이한 광학 특성을 가지며, 축방향 센서 서브유닛이 위치될 수 있는 단부 내외로의 조명을 허용하도록 구성될 수 있다.
제2 벽 부분(2512)은 개구(2518)를 구비하고, 장치의 길이방향 축 주위로 회전하도록 구성된다. 개구(2518)는 위장관으로부터 복용가능 장치(2500)의 하우징에 진입하는 샘플을 위한 통로, 및 위장관 내로 방출될, 복용가능 장치(2500) 내측에 저장된 약제를 위한 통로로서 작용한다. 일부 실시예에 있어서, 복용가능 장치(2500)에 의해 채취된 샘플이 분석될 수 있다. 복용가능 장치(2500) 내측의 기어-모터(704)는 회전하여, 제2 벽 부분(2512)이 이동하게 할 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 이것은 제2 벽 부분(2512)의 내부에 연결된 모터 피니언의 사용에 의해 실행된다. 모터 피니언은 시아노아크릴레이트, 또는 임의의 다른 적합한 접합 재료 또는 접착제를 사용하여 연결될 수 있다. 제2 단부 부분(2514)은 제2 벽 부분(2512)에 연결되고, 소형 개구(2516)를 포함한다. 소형 개구(2516)는 기어-모터(704)의 단부를 고정하는 데 사용될 수 있다. 기어-모터(704)의 단부는 소형 개구(2516)의 내측에 위치될 수 있어, 기어-모터(704)가 제위치에 로킹될 수 있게 한다. 일부 실시예에 있어서, 제2 단부 부분(2514)은 제2 벽 부분(2512)과 함께 회전하지만, 일부 실시예에서는 제2 단부 부분(2514)은 제2 벽 부분(2512)이 이동할 때 정지 상태로 유지된다. 제2 벽 부분(2512)이 이동함에 따라, 개구(2518)는 그와 함께 이동할 것이다. 일부 구성에 있어서, 제2 벽 부분(2512) 아래에 하나 이상의 챔버[예를 들면, 챔버(706)(도 14a)]가 있을 것이다. 개구(2518)가 이동함에 따라, 챔버는 교대로 복용가능 장치(2500) 주위의 환경에 노출되거나, 복용가능 장치(2500) 주위의 환경으로부터 차폐될 수 있다.
복용가능 장치(2500)에 사용된 PCB(2508)는 도 2a 내지 도 2e에 관하여 논의된 PCB(30)와 유사한 특징 및 기능을 갖는다. 그러나, PCB(2508)는 이후에 도 27에 설명되는 바와 같은 다소 상이한 전기 및 기계 시스템뿐만 아니라, 도 28에 논의되는 약간 상이한 펌웨어를 구비할 수 있다. PCB(250)는 또한 장치의 다른 실시예와 관련하여 설명된 위치추정 알고리즘을 수행하거나, 추가적으로 또는 대안적으로 도 29 내지 도 33에 관하여 논의되는 다른 알고리즘을 수행하도록 프로그래밍될 수도 있다. PCB(2508)는 또한 축방향 감지 서브유닛[예를 들면, 도 1a의 축방향 감지 서브유닛(42)]을 구비할 수도 있고, 다른 복용가능 장치[예를 들면, 도 1a 내지 도 1b, 도 3a 내지 도 6b 및 도 19의 복용가능 장치(10, 300, 302, 304, 306 및 1900)]와 유사한 장치를 위치추정하기 위해 반경방향 조명기 및 반경방향 검출기[예를 들면, 도 19의 조명기(1906a 및 1906b) 및 검출기(1904)]를 이용하는 반경방향 센서 어레이를 특히 포함할 수 있다. 복용가능 장치에 다른 샘플링 구성요소를 수용하기 위해, 일부 실시예에 있어서, PCB(2508)는 일 방향으로만 연장되고, 제1 벽 부분(14a) 내에 끼워맞춰질 수 있다.
도 26은 복용가능 장치(2500)의 분해도를 도시하고 있다. 자기 링(2600)은 제2 벽 부분(2512)에 연결되고, 제2 벽 부분(2512)과 함께 회전한다. 일부 실시예에 있어서, 자기 링(2600)은 시아노아크릴레이트, 또는 임의의 다른 적합한 접합 재료 또는 접착제를 사용하여 제2 벽 부분(2512)에 부착될 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 자기 링(2600)의 내부는 기어-모터(704)와 인터로킹될 수 있어, 기어-모터(704)가 회전할 때 자기 링(2600), 제2 벽 부분(2512) 및 제2 단부 부분(2514)이 회전하게 한다. 일부 실시예에 있어서, 제2 벽 부분(2512) 또는 제2 단부 부분(2514)은 기어-모터에 직접 연결될 것이다. 예를 들면, 기어-모터는 소형 개구(2516)에서 제2 단부 부분(2514)과 상호로킹될 수 있다. 장치의 작동을 돕기 위해, PCB(2508)는 자기 링(2600)의 배향을 결정할 수 있는 추가적인 자기 센서(2602)를 특히 포함할 수 있다. 예를 들면, 자기 링(2600)은 일련의 자석을 포함할 수 있고, 이러한 일련의 자석은 개구(2518)가 챔버(706)와 정렬될 때 자석이 자기 센서(2602)와 가장 근접하도록 위치된다. 그리고, PCB(2508)는 기어-모터(704)를 제어함으로써 개구(2518)의 위치를 조정하는 피드백 루프의 일부로서 자기 센서(2602)로부터의 검출된 신호를 사용할 수 있다. 일반적으로, PCB(2508)는 기어-모터 컨트롤러를 포함할 수 있고, PCB(2508)는 기어-모터(704)를 운전하는 전기적 DC 또는 AC 신호를 전송할 수 있다. 제2 벽 부분(2512)의 로킹 단부(2606)는 연결 부분(2510)과 함께 협동하도록 구성된다. 제2 벽 부분(2512)이 제1 벽 부분(2502)에 대해 자유롭게 회전하면서, 또한 제1 벽 부분(2502)에 연결된 상태로 유지되게 하도록 설계된다.
보관 서브유닛(2604)은 보관 서브유닛(702)(도 14a)과 유사하고, 제2 벽 부분(2512)에 의해 에워싸인다. 보관 서브유닛(2604)은 챔버(706)와 같은 챔버를 포함한다. 보관 서브유닛(2604) 상의 각 챔버(706)는 각각의 챔버 개구(708)가 제2 벽 부분(2512) 내의 개구(2518)와 정렬될 때 접근가능하다. 제2 벽 부분(2512)이 이동함에 따라, 챔버는 복용가능 장치(2500) 주위의 환경에 접근가능해질 수 있거나, 복용가능 장치(2500) 주위의 환경에 접근 불가능해질 수 있다. 각 챔버(706)는 또한 샘플을 획득하는 것을 돕는 친수성 폼(foam) 또는 스펀지를 포함할 수 있다. 추가적으로, 이러한 친수성 폼 또는 스펀지는 목표 분석물의 고정(fixation) 또는 검출을 위한 생화학제를 갖거나 갖지 않고서 제공되어, 챔버(706)를 샘플링 및 진단 챔버로 효과적으로 변형할 수 있게 한다. 이것은 위장관의 특정 부분에 영향을 미칠 수 있는 상이한 상태를 진단 또는 분석평가(assay)하기 위해 다른 진단 및 분석평가 기술과 조합될 수 있다.
복용가능 장치(2500)와 관련하여 도시된 바와 같이, 보관 서브유닛(2604)은 이 보관 서브유닛(2604)의 둘레부의 약 2/3 주위에 펼쳐진 2개의 챔버[예를 들면, 챔버(706)의 유사물]를 포함한다. 보간 서브유닛(2604)의 최종 부분은 개구(2518)를 차단하는 돌기를 형성하는 널 챔버(null chamber)(2608)이다. 일부 양태에 있어서, 널 챔버(2608)는 실리콘으로 제작될 수 있고, 다른 양태에서는, 약 45의 쇼어 A 듀로미터(Shore A durometer)를 갖는 실리콘으로 제작될 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 보간 서브유닛(2604)의 최종 부분은 사용되지 않거나, 복용가능 장치(2500) 주위의 환경과 일정하게 접촉하게 되는 제3 챔버를 포함할 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 제1 챔버는 위장관을 샘플링하는 데 사용될 수 있고, 제2 챔버는 제2 샘플을 채취함으로써 위장관을 재샘플링하는 데 사용될 수 있다. 예를 들면, 일부 실시예에 있어서, 복용가능 장치(2500)는 제1 샘플 후의 일정 시간 기간 후에 제2 샘플을 채취함으로써 위장관을 재샘플링할 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 복용가능 장치(2500)는 제1 위치와 상이한 제2 위치에서 위장관을 재샘플링할 수 있다. 예를 들면, 복용가능 장치(2500)는 십이지장 및 공장과 같은 샘플링될 2개의 상이한 사전결정된 위치가 프로그래밍될 수 있다. 이러한 경우에, 복용가능 장치(2500)가 십이지장에 위치되어 있다고 결정하는 경우, 제1 샘플을 채취할 수 있고, 복용가능 장치(2500)가 회장에 위치되어 있다고 결정하는 경우, 제2 샘플을 채취할 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 각각의 샘플을 채취한 후에, 복용가능 장치는 개구(2518)가 널 챔버(2608)와 정렬되는 위치로 제2 벽 부분(2512)을 이동시킴으로써 샘플이 챔버[예를 들면, 챔버(706)의 유사물]에서 나가는 것을 방지한다.
일부 실시예에 있어서, 보관 서브유닛(2604)은 제2 벽 부분(2512)이 회전할 때 정지 상태로 유지되지만, 일부 실시예에서는, 보관 서브유닛(2604)은 제2 벽 부분(2512)이 정지 상태에 있을 때 회전될 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 개구(2518)는 이 개구(2518)를 숨기는 측부로 이동시킬 수 있는 슬라이딩 도어에 의해 커버될 수 있다. 회전하는 보관 서브유닛(2604)과 함께 사용되는 경우, 이것은 보관 서브유닛 내의 사용가능 공간을 최대화하는 데 특히 효과적일 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 보관 서브유닛은 또한 분석평가와 같은 샘플 진단을 포함하도록 구성될 수도 있다. 보관 서브유닛은 교대로 새로운 샘플을 격리하고, 샘플에 대한 진단을 수행하고, 샘플을 위장관 내로 다시 방출할 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 챔버(706)의 배면벽은 챔버 외부로 샘플을 가압하기 위한 전기-기계 액추에이터를 포함할 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 유사한 전기기계 액추에이터가 흡입에 의해 챔버 내로 샘플 또는 체액을 끌어들이는 데 사용될 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 복용가능 장치(2500)는 또한, 보관 서브유닛(2604)에 대해 제2 벽 부분(2512)을 재구성함으로써 특정 위치에 도달하면 챔버(706) 내의 샘플을 격리하고, 분석평가와 같은 진단을 사용하여 샘플을 시험하며, 진단 결과에 기초하여 보관 서브유닛(2604)에 대해 제2 벽 부분(2512)을 재구성하여 챔버(706) 중 다른 하나에 보관된 약제를 방출할 수 있다.
도 27은 장치의 일부 실시예에 대응하는 다양한 전기 서브유닛을 도시하고 있다. 특히, 도 27은 복용가능 장치(2500)와 관련하여 PCB(2508) 내에 구현될 수 있는 전기 서브유닛을 도시하고 있지만, 도 27에 관하여 논의되는 임의의 시스템, 장치 및 방법은 본원에 있어서의 임의의 다른 시스템, 장치 또는 방법과 조합될 수 있다. 예를 들면, 도 2a 내지 도 2e에 도시된 시스템, 장치 및 방법이 도 27의 시스템, 장치 및 방법을 보충하거나 그와 교대로 실행될 수 있고, 그 반대도 마찬가지이다. 일부 실시예에 있어서, PCB(2508)는 3개의 Silver Oxide 370 배터리에 의해 통전되는 강성 강화재(strengthener)를 갖는 플렉시블 PCB이다. PCB(2508)의 전기 시스템은 일부 실시예에서 마이크로컨트롤러(110)(도 2a)와 유사할 수 있는 마이크로컨트롤러(2700)에 의해 제어된다. 복용가능 장치(2500)의 일부 실시예에 있어서, 마이크로컨트롤러(2700)는 저출력 ARM Coretex 코어를 갖는 STM32L05lk8이다. 마이크로컨트롤러(2700)는 명령을 저장하고 다양한 센서로부터 취득된 데이터를 저장하기 위한 플래시 저장장치(2704) 및 EEPROM 저장장치(2706) 모두를 포함할 수 잇는 메모리 서브유닛(2702)을 특히 포함한다.
전기 시스템은 상부 축방향 감지 서브유닛(2708), 반경방향 감지 서브유닛(2710)을 포함하고, 일부 실시예에서는 추가적인 하부 축방향 감지 서브유닛(2712)을 포함할 수 있고, 이들 모두는 도 2a 및 도 15에 관하여 논의된 감지 서브유닛과 유사할 수 있고, 일부 실시예에서 각 서브유닛은 LED/광 센서(Photo Sensor) 쌍을 포함할 수 있다. 마이크로컨트롤러(2700)는 감지 서브유닛(2708, 2710, 2712)에 포함된 광 센서에 의해 검출된 신호를 변환 및 정량화하기 위한 아날로그-디지털 컨버터[예를 들면, 아날로그-디지털 컨버터(116)]와 조합하여 범용 입출력 인터페이스[예를 들면, 범용 I/O(112)]를 사용하여 이들 감지 서브유닛과 통신할 수 있다. 전기 시스템은 또한 위치추정을 돕는 데 사용될 수 있거나 신호를 전송 및 수신하는 데 사용될 수 있는 IR 광 수신기/송신기(2714)를 포함할 수 있다. 예를 들면, 이것은 베이스 스테이션과 통신하고 복용가능 장치(2500)가 프로그래밍되게 하기 위해 통신 서브유닛(120) 및 광학 인코더(20)(도 2a)와 함께 사용될 수 있다. 일부 실시예에 있어서, PCB(2508)는 또한, 통신에 사용하기 위한 RF 송수신기[예를 들면, RF 송수신기(722)]를 포함할 수도 있다. IR 광 수신기/송신기(2714)는 범용 I/O(112) 또는 UART[예를 들면, 범용 비동기 송/수신기(UART) 인터페이스(114)(도 2a)]를 사용하여 마이크로컨트롤러(2700)와 통신할 수 있다.
일부 실시예에 있어서, PCB(2508)는 32.768kHz로 작동하는 실시간 시계(RTC) 발진기를 포함한다. 이러한 시계는 마이크로컨트롤러(2700)와 직접 통신하고, 실시간 정밀도로 캡슐 통행 시간을 정량화하는 데 사용될 수 있거나, 복용가능 장치가 일시적인 휴면 상태로 들어가고 주기적인 간격으로 스스로 웨이크업(wakeup)할 때 시간을 추적하는 데 사용될 수 있다. 마이크로컨트롤러(2700)를 위한 전원 공급장치는 배터리(18)에 의해 전달된 전압을 제어 및 필터링하는 전력 조절기(2718)뿐만 아니라, 전압의 작은 변동이 장치 기능을 방해하는 것을 방지하거나 실질적으로 방지하는 브라운아웃(brown-out) 보호 회로(2720)를 특히 포함한다. 예를 들면, 일부 양태에 있어서, 브라운아웃 보호 회로는 배터리(18)가 모터(2722)를 운전하는 데 사용될 때 가능한 압력 강하를 경감할 수 있다. 모터(2722)는 기어-모터(704)와 실질적으로 유사할 수 있지만, 회로는 다른 유형의 모터 또는 액추에이터를 운전하도록 용이하게 구성될 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 브라운아웃 보호 회로(2720)는 배터리(18)와 마이크로컨트롤러(2700) 사이에 연결된 쇼트키 다이오드(Schottky diode)를 포함할 수 있고, 마이크로컨트롤러(2700)와의 쇼트키 다이오드의 측에 벌크 커패시턴스(bulk capacitance)를 추가로 포함할 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 모터(2722) 운전으로 인한 배터리의 전압 강하는 쇼트키 다이오드가 마이크로컨트롤러(2700)를 배터리(18)로부터 전기 절연시키게 하면서, 마이크로컨트롤러(2700)가 벌크 커패시턴스로부터 저장된 에너지를 인출함으로써 작동을 유지하게 할 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 마이크로컨트롤러(2700)는 또한 모터(2722)가 운전하는 동안에 일부 장치 기능을 중단할 수도 있다. 예를 들면, 모터(2722)가 운전하는 동안에, 마이크로컨트롤러(2700)는 감지 서브유닛(2708, 2710 및 2712)의 사용을 중단하고, 벌크 커패시턴스로부터 적은 에너지를 인출할 수 있다. 일부 양태에 있어서, 브라운아웃 보호 회로는 복용가능 장치(2500)가 동일한 배터리(18)를 사용하여 모터(2722) 및 마이크로컨트롤러(2700)를 모두 작동하게 할 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 브라운아웃 보호 회로는 또한, 배터리(18) 및/또는 벌크 커패시턴스의 전압 레벨을 감지하기 위한 전압 센서를 포함할 수도 있고, 복용가능 장치(2500)는 감지된 전압 레벨의 하나 또는 모두가 임계값을 초과하지 않으면 모터(2722)를 운전시키지 않을 수 있다. 예를 들면, 복용가능 장치(2500)는, 벌크 커패시턴스 상의 전압이 모터 운전 지속기간 동안에 마이크로컨트롤러(2700)의 작동을 유지하기에 충분하지 않다면, 모터(2722)가 운전되는 것을 저지할 것이다.
일부 실시예에 있어서, PCB(2508)는 또한 모터 위치 센서(2724), 및 GPIO에 의해 마이크로컨트롤러(2700)와 통신하는 모터 방향 제어부(2726)를 구비하며, 이들은 조합하여 모터(2722)[예를 들면, 기어-모터(704)]를 조작하는 데 사용될 수 있다. 모터 방향 제어부(2726)는 DC 모터[예를 들면, 모터(2722, 704)]가 시계방향으로 회전할 것인지 또는 반시계방향으로 회전할 것인지를 교대시킬 수 있는 모터 방향 H-브릿지이다. 이것은 모터 드라이버[예를 들면, 모터 드라이버(742)(도 15)] 또는 모터 제어 서브유닛[예를 들면, 모터 제어 서브유닛(740)(도 15)]과 조합하여 사용될 수 있다. 이것은 개구(2518)가 다른 챔버를 방해하지 않고서 특정 챔버 개구(708)와 정렬될 수 있는 것을 보장한다.
일부 실시예에 있어서, 모터 위치 센서(2724)는 개구(2518)를 포함하는 제2 벽 부분(2512)에 연결되는 자기 링(2600)의 배향을 검출할 수 있는 홀 효과 센서와 같은 자기 센서이다. 모터 위치 센서(2724), 마이크로컨트롤러(2700) 및 모터 방향 제어부(2726)의 조합은 모터(2722)가 정확하게 배향된 것을 보장하는 단순 피드백 회로로서 작용할 수 있다. 일부 실시예에 있어서, PCB(2508)는 또한 온도 센서와 같은 다른 센서를 포함할 수 있고, 챔버(706) 내에 획득된 샘플을 연구하기 위한 광학적 진단, 전기적 진단 또는 화학적 진단을 포함하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 마이크로컨트롤러(2700)는 또한, 예를 들어 챔버의 벽에 내장된 자석과 조합하여 자기 감지 서브유닛(2602)을 사용함으로써, 챔버[예를 들면, 챔버(706)]의 위치를 감지하도록 구성될 수도 있다.
마이크로컨트롤러(2700)는 위장관 내에 스스로 위치하도록 다양한 센서 및 감지 서브유닛(2708, 2710, 2712)을 작동시켜 모니터링한다. 예를 들면, 마이크로컨트롤러(2700)는 축방향 및 반경방향 감지 서브유닛(2708 및 2701)을 작동시켜 상이한 색상의 광을 플래싱하고, 감지 서브유닛 내의 광 센서를 사용하여 결과적인 반사율을 검출한다. 유사하게, 일부 실시예에 있어서, 마이크로컨트롤러(2700)는 온도 센서로부터의 온도 데이터를 또한 얻을 수 있다. 이러한 검출된 데이터 값은 로그(log)로서 [예를 들면, 메모리 서브유닛(2702)의 EEPROM 저장장치(2706)에] 저장되어, 본원에 설명된 사후 분석을 위해 또는 위치추정 알고리즘 중 하나를 수행하기 위해 나중에 회수될 수 있다.
도 28은 장치의 일부 실시예에 따른 펌웨어를 도시하고 있다. 구체적으로, 도 28은 PCB(2508) 및 복용가능 장치(2500)의 작동을 제어하는 데 일부 실시예에서 사용될 수 있는 펌웨어(2800) 및 소프트웨어 시스템을 설명한다. 펌웨어(2800)는 제조 시점에 또는 공인된 사용 기간 동안에, 마이크로컨트롤러(2700)의 내부 비휘발성 플래시 메모리(2704)에 설치되고, 일반적으로 복용가능 장치(2500) 상에 설치된 후에 변경되거나 재프로그래밍될 수 없다. 일부 양태에 있어서, 이것은 복용가능 장치(2500)의 하우징 내에 포함되는 프로그래밍 리드(programming lead)[즉, 플래시 저장장치(2704)에 기록 또는 재기록하기 위한 물리적 연결부]를 구비함으로써, 또는 펌웨어(2800)가 설치된 후에 물리적으로 단절되는 PCB(2508)를 구성하는데 사용된 플렉시블 회로의 일부분 상에 인쇄된 프로그래밍 리드를 구비함으로써, 실행될 수 있다.
펌웨어(2800)는 도 28에 도시된 바와 같이 장치의 다양한 기능을 제어한다. 특히, 펌웨어(2800)는 마이크로컨트롤러(2700), 및 대리로서, 도 27에 설명된 시스템의 기능을 제어할 수 있는 명령이 인코딩된다. 실시간 시계(RTC) 및 전력 사이클 제어부(2802)는 마이크로컨트롤러(2700)가 어떻게 RTC 발진기(2716)와 통신하고 상호작용할지를 결정한다. 일부 실시예에 있어서, 복용가능 장치(2500)는 대부분의 시간을 휴면하도록 설정되어, 에너지를 보존하기 위해 다양한 장치 기능을 무능하게 한다. 복용가능 장치(2500)는 사전지정된 시간에 웨이크업하고, 센서 데이터를 수집하고, 수집된 데이터를 주기적으로 분석하고, 적절하게 동작(샘플링, GI 특징 식별)을 수행하고, 휴면으로 복귀하도록 설정된다. 대부분의 시간을 휴면 모드로 유지함으로써, 온보드 전력 비축량을 보존할 수 있다. 전력 사이클 제어부(2802)는 복용가능 장치(2500)가 적절한 간격으로 웨이크업하게 한다. 이러한 휴면 및 웨이크업 간격에 기초하여 장치의 작동을 제어하기 위한 2개의 예시적인 방법은 이후에 도 29 및 도 30과 관련하여 예시된다. 모터 위치 및 자기 감지 제어부(2804)는 마이크로컨트롤러(2700)가 모터 위치 센서(2724)와 상호작용하게 하기 위한 명령을 포함한다. 일부 실시예에 있어서, 모터 위치 센서(2724)는 복용가능 장치의 다양한 부분의 위치 및 배향을 결정하는 데 사용될 수 있는 다른 유형의 자기 감지 유닛[예를 들면, 자기 감지 유닛(2602)]에 의해 대체된다. 모터 제어부(2806)는 마이크로컨트롤러(2700)가 GPIO를 통해 모터 방향 제어부(2726)를 작동하고 모터(2722)의 운동을 제어하게 하기 위한 명령을 포함한다. 일부 실시예에 있어서, 모터(2722)는 기어-모터(704)와 동일한 것일 수 있지만, 일부 실시예에서는 다른 유형의 모터가 사용될 수도 있다.
내부 EEPROM 저장 제어부(2808)는 마이크로컨트롤러(2700)가 EEPROM 저장장치(2706)와 상호작용하게 하기 위한 드라이버를 포함한다. 내부 플래시 저장 제어부(2810)는 마이크로컨트롤러(2700)가 플래시 저장장치(2704)와 상호작용하게 하기 위한 유사한 드라이버를 포함한다. 반사율 센서 제어부(2812)는 마이크로컨트롤러(2700)가 광 센서[예를 들면, 감지 서브유닛(2708, 2710 및 2712)의 광 감지 반부, 또는 검출기(1904)]에 의해 검출된 광을 얻고 정량화하도록 하는 명령을 포함한다. 일부 실시예에 있어서, 임의의 반사율(즉, 검출기 상에 반사된 광)은 검출기가 검출된 광의 양에 정비례하는 전압 및 전류를 생성하게 할 것이다. 이것은 ADC로 보내지고, 결과적인 디지털 신호는 반사율에 수신된 광의 양을 정량화하기 위해 마이크로컨트롤러(2700)에 의해 사용될 수 있다. 반사율 센서 LED 제어부(2814)는 마이크로컨트롤러(2700)가 복용가능 장치(2500)의 다양한 조명기[예를 들면, 감지 서브유닛(2708, 2710, 2712)의 LED 반부, 또는 조명기(1902a 및 1902b)]를 작동하도록 하는 명령을 포함한다. GPIO를 사용함으로써, 마이크로컨트롤러(1700)는 LED가 광을 생성할 때, RGB-LED 패키지의 경우에, 생성될 광의 색상을 제어하도록(즉, 조명에 대한 상이한 파장을 선택하도록) 제어할 수 있다. 시리얼 통신 제어부(2816)는 범용 비동기 송/수신기(UART)를 사용하여 신호를 장치로 그리고 장치로부터 통신하도록 IR 광 송/수신기(2714)를 작동시키기 위한 명령을 포함한다. 예를 들면, 마이크로컨트롤러(2700)는 베이스 스테이션[예를 들면, 베이스 스테이션(950)]과 통신하도록 [예를 들면, 광학 인코더(20)를 사용하여] 디지털 펄스 열을 IR 송수신기에 인코딩할 수 있다. 유사하게, IR 수신기는 베이스 스테이션으로부터 신호를 수신하는 데 사용되어, 의사가 장치 파라미터를 설정하거나 복용가능 장치(2500)의 선택 특징을 재프로그래밍하게 할 수 있다.
펌웨어(2800)가 도 27에 의해 설명된 전기 서브시스템과 관련하여 주로 논의되지만, 유사한 펌웨어가 복용가능 장치 내의 다른 전기 시스템(예를 들면, 도 2a 내지 도 2e 및 도 15에 의해 설명된 시스템)을 제어하는데 사용될 수 있다. RTC 및 전력 사이클 제어부(2802)와 관련하여 상기에서 설명된 바와 같이, 펌웨어는 상당한 부분의 시간을 휴면 모드로 보내고, 주기적인 간격으로 샘플을 채취하고 전체 범위의 장치 기능을 수행하도록 복용가능 장치(2500)를 설정함으로써 장치 전력을 보전하도록 하는 명령을 포함할 수 있다. 이러한 실시예에 있어서, 펌웨어(2800)는 2개의 주요 실행 경로, 즉 저속 메인 프로그램 루프 및 고속 타이머 기반 루프를 갖는다. 전속 메인 프로그램 루프는 도 30a 및 도 30b에 도시되어 있고, 사전지정된 과제의 리스트를 동작시킬 수 있다. 저속 메인 프로그램 루프 내의 각 과제는 일정 속도로 수행되고, 광 센서[예를 들면, 감지 서브유닛(2708, 2710, 2712)]로부터 획득된 새로운 데이터와 같은 비결정적 외부 이벤트에 응답할 수 있다. 대조적으로, 고속 타이머 기반 루프는 저속 메인 프로그램 루프를 주기적으로 중단하고, 빈번한 간격으로 고속 처리를 필요로 하는 프로세스를 감독할 것이다.
도 29는 복용가능 장치를 휴면 또는 대기 상태로부터 웨이크업하고 복용가능 장치를 작동하기 위한 일부 실시예 및 프로세스를 설명하는 흐름도이다. 일부 양태에 있어서, 웨이크업 프로세스(2975)는 장치의 작동을 제어하고, 복용가능 장치(2500)의 휴면 또는 대기 상태를 중단하는 간격을 설정하여, 복용가능 장치(2500)가 도 30a 및 도 30b에 도시된 저속 루프 프로세스 및 고속 루프 프로세스(2950)를 웨이크업하고 수행하게 한다. 고속 루프 프로세스(2950)는 저속 루프 프로세스를 주기적으로 중단하고, 빈번한 간격으로 고속 처리를 필요로 하는 프로세스를 감독할 수 있다. 예를 들면, 복용가능 장치(2500)가 웨이크업한 후에, 저속 루프 프로세스는 어떤 과제가 다음에 실행될(예를 들면, 데이터를 수집하거나, 위치추정 알고리즘을 동작할) 필요가 있는지를 추적하는 한편, 고속 루프 프로세스(2950)는 외부 통신[예를 들면, 베이스 스테이션(950)(도 17a 내지 도 17c)으로부터 통신]을 모니터링하고 센서를 작동시킬 수 있다.
복용가능 장치(2500)의 고속 루프 프로세스(2950)의 단계 2900에서, 고속 루프 프로세스(2950)는 저속 루프 프로세스를 중단한다. 고속 처리를 수행하기 위해, 고속 루프 프로세스(2950)는 6kHz보다 큰 빈도로 복용가능 장치(2500)의 제어를 중단하고 제어를 취한다.
단계 2902에서, 복용가능 장치(2500)는 외부 통신에 대해 체크한다. 예를 들면, 복용가능 장치(2500)는 베이스 스테이션(950)으로부터 IR 광 수신기(2714)에 의해 수신되는 신호가 있는지를 체크할 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 복용가능 장치(2500)는 또한 블루투스, 근거리 통신, RF 송수신기와 같은 다른 유형의 무선 통신 수단을 구비할 수도 있다. 이러한 경우에, 복용가능 장치(2500)는 단계 2902에서 임의의 유형의 통신에 대해 모니터링할 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 통신이 검출되면, 복용가능 장치(2500)는 통신이 마무리될 때까지 통신을 계속해서 모니터링할 수 있다.
단계 2904에서, 복용가능 장치(2500)는, 단계 2906에서 시간 카운터가 증분된 최종 시간부터 1밀리초가 경과했는지를 체크한다. 일부 양태에 있어서, 이것은 복용가능 장치(2500)가 단계 2902에서 통신에 대해 고빈도로 체크하고 다른 작동(예를 들면, 단계 2910, 2912, 2914 및 2916에서 센서를 점검하는 작동)을 저빈도로 수행하게 할 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 복용가능 장치(2500)는 단계 2904에서 카운터를 감분하고 단계 2906에서 카운터를 재설정함으로써 1밀리초 간격으로 카운팅할 수 있다. 예를 들면, 프로세스(2950)가 6kHz의 빈도로 반복하면, 카운터는 초기에 "6"으로 설정될 것이고, 고속 루프 프로세스(2950)는 복용가능 장치가 단계 2906으로 진행하기 전에 6회를 반복하여, 복용가능 장치(2500)가 1밀리초 간격으로 단계 2906으로 진행하게 될 것이다. 단계 2906에서 시간 카운터가 증분된 최종 시간부터 1밀리초가 경과했다면, 복용가능 장치(2500)는 단계 2906으로 진행하고, 그렇지 않으면, 복용가능 장치(2500)는 단계 2918로 진행한다.
단계 2906에서, 복용가능 장치(2500)는 시간 카운터를 증분하고, 장치가 웨이크업되었을 때부터 밀리초의 수를 추적한다. 일부 양태에 있어서, 시간 카운터는 저속 루프 프로세스의 특정 단계가 얼마나 오랫동안에 진행했는지를 결정하기 위해 복용가능 장치에 의해 사용될 수 있다. 예를 들면, 일부 실시예에 있어서, 저속 루프 프로세스는 챔버(706)를 개방하고 샘플을 획득하기 위해 복용가능 장치(2500)가 모터[예를 들면, 모터(2720 또는 704)]를 운전할 때를 나타낼 수 있고, 시간 카운터는 얼마나 오래 챔버(706)가 개방되었는지를 결정하도록 저속 루프 프로세스에 의해 사용될 수 있다.
단계 2908에서, 복용가능 장치(2500)는 샘플링하도록 센서를 선택한다. 일부 실시예에 있어서, 복용가능 장치(2500)는 순차적으로 센서를 샘플링하여, 매 밀리초마다 샘플링하도록 센서를 선택한다. 예를 들면, 복용가능 장치(2500)는 제1 반복 동안에 단계 2910으로, 제2 반복 동안에 단계 2912로, 제3 반복 동안에 단계 2914로, 제4 반복 동안에 단계 2916으로 진행하고, 그 후에 모든 센서가 샘플링된후에 시퀀스를 반복할 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 특정 센서는 다른 것보다 자주 또는 드물게 샘플링될 수 있다. 예를 들면, 온도 센서는 복용가능 장치가 소장 내측에 있는 동안에 무시될 수 있고, 복용가능 장치(2500)는 전혀 단계 2912로 진행하지 않을 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 복용가능 장치(2500)는 샘플링되는 동안에 데이터를 센서와 통신하지만, 센서는 샘플링되지 않는 동안에 계속해서 작동할 것이다. 예를 들면, 복용가능 장치(2500)가 반경방향 감지 서브유닛을 샘플링할 때마다. 특정 반경방향 LED가 켜지거나 꺼지거나 현재 상태로 유지되어야 하는지를 결정할 수 있고, 반경방향 LED는 감지되지 않는 동안에는 현재 상태를 지속할 것이다. 복용가능 장치(2500)의 일부 실시예에 있어서, 샘플링을 위한 센서 선택은 추가적으로 멀티플렉서(multiplexor)의 사용을 포함할 수 있다.
단계 2910에서, 복용가능 장치(2500)는 전압 센서를 사용하여 전기 시스템(도 27에 의해 설명된 전기 시스템) 내의 가능한 기능부전을 진단한다. 예를 들면, 복용가능 장치(2500)는 GPIO를 사용하여 다양한 서브유닛[예를 들면, 모터(2722)]에 대한 통신을 검사할 수 있고, 복용가능 장치는 배터리(18)에 의해 공급되는 현재 전압을 결정할 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 복용가능 장치(2500)는 배터리(18)의 감지된 전압이 임계값보다 클 때 모터[모터(704 또는 2722)]만을 작동시킬 수 있다.
단계 2912에서, 복용가능 장치(2500)는 온도 센서를 사용하여 온도 측정값을 수집한다. 예를 들면, 복용가능 장치(2500)는 온도 측정값을 수집하여 신체로의 진입 또는 신체로부터의 배출을 결정할 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 온도 측정값은 또한 위장관 내에서의 다른 위치를 추정하는 데 사용될 수도 있다. 예를 들면, 일부 실시예에 있어서, 복용가능 장치(2500)는 (예를 들면, 환자가 뜨거운 음식 또는 차가운 음료를 섭취한 결과로서의) 온도의 갑작스런 변화가 복용가능 장치가 위 내에 위치될 수 있다는 것을 나타내고 있다고 결정할 수 있다.
단계 2914에서, 복용가능 장치(2500)는 반경방향 센서[예를 들면, 반경방향 감지 서브유닛(32 및 2710)]를 사용하여 반경방향 반사율 데이터를 수집한다. 예를 들면, 복용가능 장치(2500)는 마이크로컨트롤러(2700)를 사용하여 반경방향 서브유닛(2710)에 특정 파장의 광을 플래싱하고 결과적인 반사율을 측정하도록 명령할 수 있다. 이것은 [예를 들면, 반경방향 반사율 데이터 열(602)(도 13a 및 도 13b), 또는 검출된 적색 반사율(2430), 녹색 반사율(2426) 또는 청색 반사율(2428)(도 24)을 위한] 반경방향 반사율 데이터를 수집하도록 실행될 수 있다. 추가적으로, 일부 실시예에 있어서, 복용가능 장치(2500)는 장치 기능부전을 검출하도록 반경방향 감지 서브유닛을 검사할 수 있다. 예를 들면, 제1 반경방향 조명기가 임의의 반경방향 검출기에서의 결과적인 신호를 생성하지 않고 다른 반경방향 조명기는 생성한다면, 복용가능 장치(2500)는 제1 반경방향 조명기가 적절하게 기능하지 않는다고 결정할 수 있다.
단계 2916에서, 일부 실시예에 있어서, 복용가능 장치(2500)는 축방향 센서[예를 들면, 축방향 감지 서브유닛(42, 2708 및 2712)]를 사용하여 축방향 반사율 데이터를 수집한다. 이것은 [예를 들면, 축방향 반사율 데이터 열(604)(도 13a 및 도 13b), 또는 검출된 적외선 반사율(2432)(도 24)을 위한] 축방향 반사율 데이터를 수집하도록 실행될 수 있다. 추가적으로, 일부 실시예에 있어서, 복용가능 장치(2500)는 이들 데이터를 사용하여 위장관 내의 기형(anomaly) 또는 가능한 장치 기능부전을 검출할 수 있다. 예를 들면, 복용가능 장치(2500)가 의학적 기형의 결과로서 다수의 비이상적인 데이터 점을 측정하면, 복용가능 장치(2500)는 고속 루프 프로세스(2950)를 사용하여 기형 근처에서 보다 많은 데이터 점을 수집할 수 있다.
단계 2918에서, 복용가능 장치(2500)는 고속 루프 프로세스(2950)를 종료하고 휴면 상태로 복귀한다. 그러나, 일부 실시예에 있어서, 고속 루프 프로세스(2950)는 다시 그 후에 거의 즉시 재시작할 수 있다.
RTC 웨이크업 프로세스(2975)는 고속 루프 방법 단계 2900과는 다르고, 일부 양태에 있어서, [예를 들면, RTC 및 전력 사이클 제어부(2802)(도 28)의 일부로서] 전력 절약 설정에 기초하여 장치의 작동을 제어할 수 있다. 복용가능 장치(2500)가 일시적으로 휴면 상태로 들어가는 경우, RTC 발진기(2716)는 계속해서 작동하여 시간 경과를 추적한다. 마이크로컨트롤러(2700)는 RTC 발진기(2716) 출력에 기초하여 규칙적인 간격으로 복용가능 장치(2500)를 웨이크업하고, 장치의 주요 샘플링 및 데이터 수집 기능을 수행하도록 구성된다.
단계 2920에서, 복용가능 장치(2500)는 웨이크업하도록 RTC 발진기(2716)로부터 신호를 수신한다. 일부 양태에 있어서, 이것은 1초 내지 10분의 간격으로 이루어질 수 있고, 다른 양태에서, 이러한 간격은 복용가능 장치의 현재 위치, 및 복용가능 장치 설정 및 전력 비축량에 따라 달라질 것이다. 예를 들면, 위 내에[예를 들면, 시작(2402) 또는 위(2404)(도 24) 내에] 있는 동안, 복용가능 장치(2500)는 1초마다 웨이크업되고 데이터 샘플을 취할 수 있다. 소장[예를 들면, 십이지장(2406) 및 공장(2408)(도 24)]에서는, 복용가능 장치(2500) 주위의 환경의 변동성이 작고, 대신에 장치는 30초마다 웨이크업되고 데이터 샘플을 취할 수 있다.
단계 2922에서, 복용가능 장치(2500)는 웨이크업되고, 도 30a 및 도 30b 및 프로세스(2950)와 관련하여 설명되는 장치의 고속/저속 루프 작동을 수행하기 시작한다.
단계 2924에서, 복용가능 장치(2500)는 새로운 데이터 세트를 수집하고 위치추정 알고리즘을 수행하는 것을 마무리했고, 휴면 상태 또는 대기 상태로 복귀한다. 장치 설정에 따라서, 복용가능 장치(2500)는 사전결정된 시간 기간 후에 장치를 다시 웨이크업하도록 RTC 발진기를 구성할 수 있다.
도 29의 단계 또는 설명이 본원의 임의의 다른 실시예와 함께 사용될 수 있다는 것으로 고려된다. 또한, 도 29에 관하여 설명된 단계 및 설명은 본원의 추가적인 목적을 위해 교대 순서로 또는 병행하여 실행될 수 있다. 예를 들면, 단계 2910, 단계 2912, 단계 2914 및 단계 2916에 의해 설명된 단계를 수행함으로써, 대기간을 감소시키거나, 수집된 데이터 점이 특정 시간에 동기화되게 할 수 있다. 또한, 본원에 논의된 임의의 복용가능 장치 또는 시스템이 도 29의 단계 중 하나 이상을 수행하는 데 사용될 수 있다는 것에 유의해야 한다.
도 30a 및 도 30b는 장치의 일부 실시예에 따른, 복용가능 장치의 저속 루프 작동의 다양한 양태을 도시하는 흐름도이다. 복용가능 장치[예를 들면, 복용가능 장치(2500)]는 에너지 비축량을 보존하기 위해 휴면 상태 또는 대기 상태로 대부분의 시간을 보낼 수 있다. 일부 양태에 있어서, 복용가능 장치(2500)가 웨이크업될 때마다, 고속 루프 프로세스(2950) 및 저속 루프 프로세스(2050)는 데이터를 수집하고, 위치추정 알고리즘을 작동시켜 장치의 위치를 결정하고, 필요하다면 샘플을 채취하도록 작동될 것이다.
저속 루프 프로세스(3050)는 단계 3000에서 시작한다. 단계 3000에서, 복용가능 장치(2500)는 [예를 들면, 웨이크업 프로세스(2975)의 단계 2922에서] 실시간 시계, [예를 들면, 자기 스위치(162)(도 2a)의 활성화로부터] 자석, 또는 워치독 알고리즘(watchdog algorithm)에 의해 웨이크업된다. 일부 양태에 있어서, 워치독 알고리즘은 프로그램의 실행을 중단하는 에러에 대해 보호할 것이다. 일부 실시예에 있어서, 워치독 알고리즘은 다양한 장치 기능, 센서 및/또는 하드웨어/소프트웨어 시스템을 주기적으로 체크하고, 복용가능 장치(2500)가 체크된 기능 및/또는 시스템 모두가 정확하게 작동하고 있는 경우에만 작동하게 하는 독립적인 하드웨어 타이머를 포함할 것이다. 예를 들면, 복용가능 장치(2500)가 센서와의 연결을 확립할 수 없다면, RTC 알람을 설정하고 휴면 상태 또는 대기 상태로 들어감으로써 스스로 리셋할 수 있다.
단계 3002에서, 시스템 상태가 메모리로부터 판독된다. 예를 들면, 복용가능 장치(2500)의 현재 상태가 플래시 저장장치(2704)에 저장될 수 있다. 이러한 상태는 위장관 내에서의 복용가능 장치(2500)의 현재 위치를 나타낼 수 있다. 이 상태는 또한 복용가능 장치(2500)가 적절하게 프로그래밍되고 초기화되었는지를 나타낼 수 있다. 예를 들면, 이 상태는 복용가능 장치(2500)를 환자에 투여하기 전에 의사 또는 기술자가 복용가능 장치(2500)를 적절하게 설정하였는지를 나타낼 수 있다.
단계 3004에서, 복용가능 장치(2500)는 적절하게 프로그래밍되었는지를 결정한다. 복용가능 장치(2500)가 프로그래밍되었다면, 프로세스는 단계 3006으로 진행할 수 있고, 복용가능 장치(2500)가 프로그래밍되지 않았다면, 프로세스는 대신에 단계 3030으로 진행할 수 있다.
단계 3006에서, 복용가능 장치(2500)는 [예를 들면, 웨이크업 프로세스(2975)의 단계 2922에서] 실시간 시계에 의해 웨이크업되었는지를 결정한다. 복용가능 장치(2500)가 실시간 시계에 의해 웨이크업되었다면, 프로세스는 단계 3008로 진행할 수 있고, 그렇지 않다면, 단계 3024로 진행할 수 있다.
단계 3008에서, 복용가능 장치(2500)는 장치 상의 다양한 센서[예를 들면, 축방향 및 반경방향 감지 서브유닛(2708, 2710 및 2712)(도 27)]로부터 데이터를 수집한다. 감지 패턴 및 데이터 취득 패턴은 복용가능 장치(2500)의 의도된 용도에 기초하여 달라질 수 있지만, 일부 실시예에서, 복용가능 장치는 적색 반사율, 녹색 반사율, 청색 반사율 및 적외선 반사율의 데이터 샘플뿐만 아니라, 온도 측정값을 수집할 것이다.
단계 3010에서, 복용가능 장치(2500)는 단계 3008에서 수집된 센서 데이터를 내부 메모리[예를 들면, 메모리 서브유닛(2702)(도 27)]에 로깅한다. 복용가능 장치(2500)에서, 데이터 로그는 50kB의 내부 플래시 메모리[예를 들면, 플래시 저장장치(2704)(도 27)]에 기록되고, 외부 시스템에 의해 요청될 때 검색될 수 있지만, 일부 실시예에서는 상이한 양의 메모리가 이용가능할 수 있다. 일부 양태에 있어서, 데이터 로그는 알고리즘을 통해 유도되거나 RTC 발진기(2716)로부터 취해진 캡슐 통행 시간뿐만 아니라, 온도 측정값과 함께 적색 반사율, 녹색 반사율, 청색 반사율 및 적외선 반사율에 대응하는 센서 데이터의 전체 세트를 포함할 수 있다.
단계 3012에서, 복용가능 장치(2500)는 위치추정 알고리즘(예를 들면, 도 9 내지 도 13 또는 도 24에 의해 설명됨)을 작동시켜 장치의 위치를 결정한다. 일부 양태에 있어서, 복용가능 장치(2500)는 단계 3008에서 획득된 센서 데이터를 분석하거나 플래시 메모리[예를 들면, 플래시 저장장치(2704)]에 저장된 이전 및 현재 센서 데이터의 데이터 세트를 사용함으로써 이것을 실행한다. 예를 들면, 복용가능 장치는 십이지장 검출 알고리즘을 사용하여 위[예를 들면, 위(2404)(도 24)]로부터 십이지장[예를 들면, 십이지장(2406)(도 24)] 내로의 유문 이행[예를 들면, 유문 이행(2416)(도 24)]을 결정할 수 있다.
단계 3014에서, 복용가능 장치(2500)는 물리적 샘플이 수집되는지를 결정한다. 예를 들면, 복용가능 장치(2500)는 위장관의 특정 영역이 단계 3012에서 식별되자마자 샘플을 수집하도록 프로그래밍될 수 있다. 복용가능 장치(2500)는 또한 위장관의 특정 영역이 단계 3012에서 식별된 후 특정 양의 시간 후에 샘플을 수집하도록 프로그래밍될 수도 있다. 예를 들면, 복용가능 장치(2500)는 공장이 검출되자마자 샘플을 수집하거나, 십이지장이 검출된 후에 10분 후에 샘플을 수집하도록 프로그래밍될 수 있다. 복용가능 장치(2500)가 샘플을 수집해야 하면, 복용가능 장치(2500)는 단계 3016으로 진행할 수 있고, 그렇지 않다면, 단계 3018로 진행할 수 있다.
단계 3016에서, 복용가능 장치(2500)는 모터 운전 알고리즘을 사용하여 물리적 샘플을 수집한다. 이것은 장치가 재료를 샘플 챔버 내로 허용하지 않는 하나의 구성으로부터 재료를 샘플 챔버 내로 허용하는 제2 구성으로 변경하게 함으로써 실행될 수 있다. 예를 들면, 복용가능 장치(2500)는 마이크로컨트롤러(2700)를 사용하여 신호를 모터(2722)로 전송해서 제2 벽 부분(2512)을 이동시키고 개구(2518)를 챔버 개구(708)와 정렬시킬 수 있다. 10분과 같은 사전결정된 시간 기간 후에, 복용가능 장치(2500)는 또한 모터(2722)가 챔버 개구(708)로부터 멀리 개구(2518)를 회전시켜서 샘플을 갖는 챔버(706)를 내측에 밀봉하게 할 수도 있다.
단계 3018에서, 복용가능 장치(2500)는 센서 로그의 최대 수가 도달되었는지를 결정할 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 복용가능 장치(2500)는 센서 데이터를 저장하는 데 이용가능한 50kB의 플래시 메모리를 가질 것이다. 일부 실시예에 있어서, 이것은 센서의 수, 데이터 포맷 및 사용된 정밀도에 따라 약 5000개 내지 10000개의 샘플을 기록하기에 충분하다. 일부 실시예에 있어서, 복용가능 장치(2500)는 또한 데이터 샘플을 제거하거나 압축 포맷으로 데이터 샘플을 저장할 수 있다. 예를 들면, 복용가능 장치(2500)는 위치추정에 대해 더 이상 요구되지 않게 된 후에 모든 다른 데이터 샘플을 제거하여, 과학자 또는 의사가 차후에 데이터를 해석하기에 충분한 해상도를 남겨둘 수 있다. 대체로 중복되거나 선형인 데이터(예를 들면, 신체 내에 취해진 온도 데이터)에 대해, 복용가능 장치(2500)는 데이터 세트의 일부를 선형 함수로서 근사시켜서 시작 지점 및 종료 지점을 저장하고 필요한 메모의 전체 양을 감소시킬 수 있다. 로크의 최대 수가 도달되면, 복용가능 장치(2500)는 단계 3022로 진행할 수 있고, 그렇지 않다면, 복용가능 장치(2500)는 단계 3020으로 진행할 수 있다.
단계 3020에서, 복용가능 장치(2500)는 실시간 시간 웨이크업 알람을 설정한다. 일부 실시예에 있어서, 복용가능 장치(2500)는 알람을 설정하여 장치를 웨이크업하고 후속 시간에 데이터의 새로운 세트를 수집하도록 구성될 수 있다. 일부 양태에 있어서, 휴면과 웨이크업 사이의 간격은 1초 내지 10분이다. 알람이 [예를 들면, 프로세스(2975)의 단계 2920에서] 울리는 경우, 복용가능 장치(2500)는 휴면 상태 또는 대기 상태로부터 중단되고, 프로세스(3050)가 반복될 것이다.
단계 3022에서, 복용가능 장치(2500)는 깊은 휴면 상태 또는 대기 상태로 들어갈 것이다. 일부 실시예에 있어서, RTC 웨이크업 알람이 설정되지 않았다면, 복용가능 장치(2500)는 디폴트로 깊은 휴면으로 들어가고, 일부의 장치 기능을 중단할 것이다. 일부 실시예에 있어서, 복용가능 장치(2500)는 대기 상태에서 일부의 장치 기능을 정지시키지만, 실시간 시계[예를 들면, RTC 발진기(2716)(도 27)]를 계속해서 모니터링하여 복용가능 장치(2500)가 작동을 재개해야 할 때를 결정할 것이다.
단계 3024에서, 복용가능 장치(2500)는 통신을 가능하게 할 것이다. 일부 실시예에 있어서, 복용가능 장치(2500)는 통신을 비활성화하여 에너지 비축량을 보존하고 배터리(18) 고갈을 회피할 수 있다. 그러나, 일부 실시예에 있어서, 복용가능 장치(2500)는 RTC 알람 이외의 것에 의해 웨이크업되는지를 [예를 들면, 베이스 스테이션(950)으로부터 IR 광 수신기(2714)를 통해] 외부 통신에 대해 체크할 것이다. 이것은 IR 광 수신기(2714) 또는 통신 서브유닛(120)에 통전하고 이를 작동시킴으로써 실행될 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 복용가능 장치(2500)는 요구시에 켜거나 끌 수 있는 고주파(RF), 블루투스, 또는 다른 근거리 통신(NFC)과 같은 다른 유형의 통신을 사용할 수 있다.
단계 3026에서, 복용가능 장치(2500)는 외부 통신에 대해 체크한다. 예를 들면, 복용가능 장치(2500)가 통신[예를 들면, 통신 서브유닛(120)]을 활성화한 후에, 복용가능 장치(2500)는 일부 실시예에서 베이스 스테이션(950)으로부터의 통신에 대해 IR 광 수신기(2714)를 모니터링할 수 있다.
단계 3028에서, 복용가능 장치(2500)는 20초 동안 수신 통신을 대기할 것이다. 통신이 20초 동안 검출되지 않는다면, 복용가능 장치(2500)는 에너지를 보존하기 위해 통신을 끌 것이다. 일부 실시예에 있어서, 복용가능 장치(2500)는 상이한 시간 기간 동안 대기할 수 있거나, 수신 통신이 수신될 때마다 20초 타이머를 리셋할 수 있다.
단계 3030에서, 복용가능 장치(2500)가 프로그래밍되지 않았다면, 복용가능 장치(2500)는 디폴트로 통신을 가능하게 할 것이다. 일부 실시예에 있어서, 복용가능 장치(2500)는 환자에게 투여하기 전에 의사 또는 기술자에 의해 프로그래밍되거나 초기화될 필요가 있다. 복용가능 장치(2500)에서 프로그래밍이 발견되지 않는다면, 디플트로 통신을 가능하게 하고 프로그래밍 명령을 대기할 것이다.
단계 3032에서, 복용가능 장치(2500)는 사용자로부터의 프로그래밍 명령을 대기할 것이다. 일부 실시예에 있어서, 사용자에게는, 복용가능 장치(2500)와 통신하기 위한 컴퓨터, 전화기, 태블릿 또는 시계 애플리케이션, 방사선 송수신기, 베이스 스테이션 등이 제공될 수 있다. 예를 들면, 사용자에게는, 검출되고 해석될 적외선 신호[예를 들면, IR 광 수신기(2714)에 의해 검출되고 통신 서브유닛(120)에 의해 해석되는 신호]를 복용가능 장치(2500)에 전송할 수 있는 베이스 스테이션(950)이 제공될 수 있다.
단계 3034에서, 복용가능 장치(2500)는 센서 취득이 완료되기를 대기할 것이다. 복용가능 장치(2500)가 수신 통신 신호를 수신하기 시작한 후에, 복용가능 장치(2500)는 전체 통신이 수신될 때까지 대기할 것이다. 예를 들면, 사용자가 복용가능 장치(2500)를 프로그래밍하는 데 몇 분 걸릴 수 있고, 복용가능 장치(2500)는 명령이 수신되고 있는 동안에 통신 채널을 개방 상태로 유지할 것이다.
단계 3036에서, 복용가능 장치(2500)는 통신이 최종 20초에서 수신되었는지를 체크할 것이다. 단계 3028과 유사하게, 복용가능 장치(2500)는 통신이 20초 동안 검출되지 않으면 에너지를 보존하기 위해 꺼질 것이다. 일부 실시예에 있어서, 복용가능 장치(2500)는 상이한 시간 기간 동안 대기할 수 있다.
도 30a 및 도 30b를 포함하는 본 개시의 흐름도의 단계 및 설명이 단지 예시일 뿐이라는 것이 이해될 것이다. 도 30a 및 도 30b를 포함하는 흐름도의 임의의 단계 및 설명은, 본 개시의 범위로부터 벗어남이 없이, 수정되거나, 생략되거나, 재배열되거나, 교대 순서로 또는 병행하여 수행될 수 있거나, 단계들 중 2개 이상이 조합될 수 있거나, 임의의 추가적인 단계가 부가될 수 있다. 예를 들면, 일부 실시예에 있어서, 복용가능 장치(2500)는 새로운 데이터 샘플을 계속해서 획득하고, 샘플이 획득되고 있는 것과 동시에 위치추정 알고리즘을 작동시킬 수 있다. 또한, 도 30a 및 도 30b의 단계 및 설명이 본원에 설명되는 임의의 다른 시스템, 장치 또는 방법과 조합될 수 있고, 본원에 논의되는 임의의 복용가능 장치 또는 시스템이 도 30a 및 도 30b의 단계들 중 하나 이상을 수행하는 데 사용될 수 있다는 것에 주목해야 한다.
도 31은 장치의 일부 실시예에 따른, 장치의 일반적인 작동을 도시하는 흐름도이다. 일부 양태에 있어서, 샘플 작동 프로세스(3150)는 환자의 위장관으로부터 샘플을 채취하는 복용가능 장치를 사용하여 설명한다. 도 31이 예시의 목적으로 복용가능 장치(2500)와 관련하여 설명될 수 있지만, 이것은 한정하고자 의도되지 않고, 도 31에 설명된 프로세스의 일부 또는 전체가 본원에 논의된 임의의 장치[예를 들면, 복용가능 장치(10, 300, 302, 304, 306, 700 및 1900)]에 적용될 수 있고, 임의의 복용가능 장치가 도 31에 설명되는 프로세스의 하나 이상의 부분을 수행하는 데 사용될 수 있다. 또한, 도 31의 특징은 본원에 설명된 임의의 다른 시스템, 방법 또는 프로세스와 조합될 수 있다. 예를 들면, 도 31에 설명되는 프로세스는 도 2, 도 15, 도 27 및 도 28의 하드웨어 및 전기 시스템, 또는 도 8 내지 도 13, 도 21 내지 도 24 또는 도 32 내지 도 33의 위치추정 방법을 이용할 수 있다.
단계 3100에서, 복용가능 장치(2500)는 자석으로부터 분리됨으로써 활성화되었는지를 검출할 것이다. 도 2a에 도시된 바와 같이, 복용가능 장치[예를 들면, 복용가능 장치(2500)]는 이 장치를 켜거나 끄기 위한 자기 스위치(162)를 구비할 수 있다. 복용가능 장치는, 제조된 후에, 자석 및 결과적인 자기장 근처의 특수 용기 내에 배치되어, 자기 스위치(162)를 "OFF" 위치에 유지할 수 있다. 복용가능 장치(2500)가 사용자에 의해 프로그래밍되고 환자에게 투여될 준비가 된 경우, 복용가능 장치(2500)는 자석으로부터 멀리 이동되고, 자석 스위치(162)는 "ON" 위치로 변화될 것이다. 복용가능 장치(2500)가 처음으로 켜지면, 통신을 확립하도록 시도할 수 있다.
단계 3102에서, 복용가능 장치(2500)는 UART를 통해 사용자 입력을 대기할 것이다. 복용가능 장치에는, UART[예를 들면, 범용 비동기 송/수신기(UART) 인터페이스(114)]를 통해 복용가능 장치(2500)와 통신하는 데 사용될 수 있는 통신 서브유닛[예를 들면, 통신 서브유닛(120)]이 제공된다. 그리고, 복용가능 장치(2500)는 사용자가 장치를 프로그래밍할 기회를 제공할 것이다. 일부 실시예에 있어서, 복용가능 장치(2500)는, 예를 들어 사용자가 복용가능 장치(2500)를 프로그래밍하기 위한, 컴퓨터, 태블릿, 핸드헬드형 장치(hand-held device), 스마트폰 또는 스마트 워치에 연결될 수 있는 베이스 스테이션 또는 도크와 함께 제공될 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 복용가능 장치(2500)는 또한 고주파, 블루투스, 근거리 통신과 같은 다른 수단을 사용하여 통신할 수도 있고, 이들 모두는 복용가능 장치(2500)를 프로그래밍하거나 복용가능 장치(2500)로부터 정보를 검색하는 데 사용될 수 있다. 일부 양태에 있어서, 복용가능 장치(2500)는 사용자에 의해 프로그래밍되고 초기화된 후에 환자에게 투여된다.
단계 3104에서, 복용가능 장치(2500)는 감지를 수행하고, 데이터를 로깅하고, 위치추정 알고리즘을 수행하여 장치의 위치를 결정할 것이다. 환자에게 투여된 후에, 복용가능 장치(2500)는 센서로부터 데이터를 수집하고, 데이터를 로깅하고 위치추정 알고리즘을 수행하여 수집된 데이터에 기초하여 장치의 위치를 식별하도록 진행할 것이다. 예를 들면, 복용가능 장치(2500)는 위장관을 통행할 때 축방향 및 반경방향 데이터의 세트를 수집하고, 도 8 내지 도 13과 관련하여 설명된 위치추정 알고리즘을 수행할 수 있다. 다른 예로서, 복용가능 장치(2500)는 상이한 파장의 조명으로부터 반사율 데이터의 세트를 수집하고, 도 24와 관련하여 설명된 위치추정 알고리즘을 수행할 수 있다. 일부 양태에 있어서, 복용가능 장치(2500)는 소장의 십이지장 부분[예를 들면, 십이지장(2406)]에 진입할 때 유문 이행[예를 들면, 유문 이행(2416)(도 24)]을 식별하도록 시도할 것이다. 복용가능 장치(2500)가 십이지장 내에 위치되어 있다고 결정되면, 복용가능 장치는 샘플을 재취하거나, 또는 샘플을 채취하기 전에 사전결정된 시간 기간(예를 들면, 10분)을 대기할 수 있다.
단계 3106에서, 복용가능 장치(2500)는 샘플을 수집하고, 센서 데이터를 계속해서 수집하고 로깅할 것이다. 십이지장에 위치한 후에, 복용가능 장치는 샘플링 챔버[예를 들면, 챔버(706)]로의 접근을 제공함으로써 장치 주위의 환경의 위장관으로부터 샘플을 채취할 수 있다. 예를 들면, 복용가능 장치(2500)는, 모터[예를 들면, 모터(704, 2722)]를 사용하여, 위장관으로부터의 샘플이 샘플 챔버에 진입하지 않게 하는 하나의 구성으로부터 위장관으로부터의 샘플이 샘플 챔버에 진입하지 하는 제2 구성으로 장치를 변경할 수 있다. 이것은 개구(2518)가 샘플링 챔버를 위한 챔버 개구(708)와 정렬되도록 하는 방식으로 제2 벽 부분(2512)을 이동시키기 위해 마이크로컨트롤러(2700)로부터 모터(2722)로 신호를 전송함으로써 성취될 수 있다. 유사하게, 특정 시간 기간을 대기한 후에, 복용가능 장치(2500)는 샘플이 채취된 후에 제2 벽 부분(2512)을 다시 이동시켜서 샘플링 챔버를 밀봉할 수 있다. 샘플이 수집되고 있을 때뿐만 아니라, 그 이후에, 복용가능 장치(2500)는 계속해서 센서 데이터를 측정하고 로깅할 것이다.
일부 실시예에 있어서, 복용가능 장치(2500)는 샘플을 수집하는 대신에 약제를 방출하도록 구성될 것이다. 예를 들면, 챔버(706)에는, 복용가능 장치(2500)가 환자에게 투여되기 전에 약물, 분말, 액체 또는 다른 약제가 제공될 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 사용자에게는, 약제를 챔버(706)에 충전할 능력이 제공될 수 있다. 예를 들면, 복용가능 장치(2500)가 [예를 들면, 사용자에 의해 베이스 스테이션(950)을 사용하여] 프로그래밍되고 있는 시간 동안에, 사용자에게는, 제2 벽 부분(2512)을 회전시킴으로써 챔버(706)를 노출시키도록 복용가능 장치(2500)에 명령을 전송할 능력이 제공될 수 있다.
일부 실시예에 있어서, 복용가능 장치(2500)는 진단을 사용하여 획득된 샘플을 연구하도록 구성될 것이다. 예를 들면, 각 챔버(706)는 또한 샘플을 획득하는 것을 돕도록 친수성 폼 또는 스펀지를 포함할 수도 있다. 추가적으로, 이러한 친수성 폼 또는 스펀지는 목표 분석물의 고정 또는 검출을 위한 생화학제를 갖거나 갖지 않고서 제공되어, 챔버(706)를 샘플링 및 진단 챔버로 효과적으로 변형할 수 있게 한다. 이것은 위장관의 특정 부분에 영향을 미칠 수 있는 상이한 상태를 진단 또는 분석평가하기 위해 다른 진단 및 분석평가 기술과 조합될 수 있다.
단계 3108에서, 복용가능 장치(2500)는 하나 이상의 샘플을 채취한 후에도 계속해서 센서 데이터를 수집 및 로깅할 것이다. 일부 양태에 있어서, 복용가능 장치(2500)는 데이터 로그의 최대 수가 수집될 때까지 계속해서 센서 데이터를 로깅할 것이다.
단계 3110에서, 복용가능 장치(2500)는, 최대 작동 시간에 도달하거나, 신체로부터의 배출을 검출하거나, 데이터 샘플의 최대 수를 로깅한 후에 깊은 휴면 상태로 들어갈 것이다. 일부 양태에 있어서, 복용가능 장치(2500)는 웨이크업될 때까지 깊은 휴면 상태에서 일부의 장치 기능을 끈다. 일부 실시예에 있어서, 복용가능 장치(2500)는 사용자에게 제공된 자석 또는 베이스 스테이션의 사용에 의해 웨이크업될 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 환자는 신체를 빠져나온 후의 복용가능 장치(2500)를 회수할 수 있고, 수집된 샘플 및 데이터 로그가 회수된 장치로부터 수집될 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 복용가능 장치는 RF, 블루투스 또는 근거리 통신과 같은 체내 무선 통신 기술을 사용하여, 수집된 데이터를 컴퓨터, 베이스 스테이션, 태블릿, 전화기, 스마트 워치 또는 다른 유사한 장치에 전송할 수 있다.
단계 3112에서, 복용가능 장치(2500)는 사용자에 의해 회수된 후에 UART를 통해 웨이크업될 수 있다. 장치가 사용자에 의해 회수된 그러한 실시예에 있어서, 회수된 장치는 데이터 및 샘플 검색을 위해 베이스 스테이션[예를 들면, 베이스 스테이션(950)] 또는 유사하게 갖춰진 컴퓨터로 다시 가져가질 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 복용가능 장치(2500)는 또한 자석, 예를 들어 베이스 스테이션(950)의 일부로서 제공될 수 있는 자석에 대한 노출에 의해 깊은 휴면으로부터 웨이크업될 것이다.
단계 3114에서, 복용가능 장치(2500)는 그 작동을 완료하고, 사용자에게 물리적 샘플을 회수할 능력을 제공할 것이다. 회수되고 깊은 휴면 상태로부터 비활성화된 후에, 복용가능 장치(2500)는 수집된 데이터를 사용자에게 다시 자동적으로 통신할 수 있고, 챔버(706)에의 접근을 제공할 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 사용자 또는 인증된 기술자에게는, 복용가능 장치(2500)로부터 물리적 샘플 및 데이터를 직접 수집하기 위한 수단이 제공될 수 있다. 예를 들면, 복용가능 장치(2500)를 분해하기 위한 특수 공구를 공인된 개인에게 제공함으로써, 임의의 잠재적으로 민감한 데이터 또는 샘플은 비공인된 사용자에 의해 접근되는 것으로부터 보호될 수 있다.
도 31을 포함하는 본 개시의 흐름도의 단계 및 설명이 단지 예시일 뿐이라는 것이 이해될 것이다. 도 31을 포함하는 흐름도의 임의의 단계 및 설명은, 본 개시의 범위로부터 벗어남이 없이, 수정되거나, 생략되거나, 재배열되거나, 교대 순서로 또는 병행하여 수행될 수 있거나, 단계들 중 2개 이상이 조합될 수 있거나, 임의의 추가적인 단계가 부가될 수 있다. 예를 들면, 복용가능 장치(2500)는 에너지를 보존하기 위해 샘플을 수집한 직후에 깊은 휴면 상태로 들어갈 수 있다. 또한, 도 31의 단계 및 설명이 본원에 설명되는 임의의 다른 시스템, 장치 또는 방법과 조합될 수 있고, 본원에 논의되는 임의의 복용가능 장치 또는 시스템이 도 31의 단계들 중 하나 이상을 수행하는 데 사용될 수 있다는 것에 주목해야 한다.
도 32는 장치에 의해 사용되는 맹장 검출 알고리즘의 일부 양태을 도시하는 흐름도이다. 도 32가 예시의 목적으로 복용가능 장치(2500)와 관련하여 설명될 수 있지만, 이것은 한정하고자 의도되지 않고, 도 32에 설명된 맹장 검출 프로세스(3250)의 일부 또는 전체가 본원에 논의된 임의의 장치[예를 들면, 복용가능 장치(10, 300, 302, 304, 306, 700 및 1900)]에 적용될 수 있고, 임의의 복용가능 장치가 도 32에 설명되는 프로세스의 하나 이상의 부분을 수행하는 데 사용될 수 있다. 또한, 도 32의 특징은 본원에 설명된 임의의 다른 시스템, 방법 또는 프로세스와 조합될 수 있다. 예를 들면, 도 32의 프로세스에 의해 설명되는 알고리즘의 일부는 도 24에 의해 설명된 임의의 알고리즘에 통합될 수 있다.
단계 3200에서, 복용가능 장치(2500)는 웨이크업된다. 이것은 복용가능 장치(2500)에 의해 설정되는 사전설정된 RTC 알람으로 인해 실행될 수 있다.
단계 3202에서, 복용가능 장치(2500)는 새로운 센서 데이터 점을 수집 및 저장한다. 복용가능 장치(2500)는, 상이한 색상의 LED[예를 들면, 조명기(1902a 및 1902b)]를 플래싱하여 적색 및 녹색 파장의 조명을 생성하고 복용가능 장치(2500) 주위의 환경으로부터 나오는 결과적인 반사율을 [예를 들면, 검출기(1904)에 의해] 검출함으로써 시작한다. 그 후에, 이들 데이터 점은 플래시 메모리에 저장된다.
단계 3204에서, 복용가능 장치(2500)는 십이지장이 이미 검출되었는지, 예를 들어 복용가능 장치(2500)의 현재 상태가 DUODENUM 또는 JEJUNUM 상태인지, 또는 십이지장 검출 알고리즘이 유문 이행[예를 들면, 유문 이행(2416)]이 일어났다고 이미 결정했는지를 결정한다.
단계 3206에서, 복용가능 장치(2500)는 플래시 메모리[예를 들면, 플래시 저장장치(2704)]로부터 최종 "n"개의 저장된 광 센서 값을 로딩한다. 지점 "n"의 수는 통계적으로 유의미한 평균 및 표준 편차를 계산하기에 충분히 커야 하지만, 많은 양태에서, 값 30개가 선택된다.
단계 3208에서, 복용가능 장치(2500)는 세트 내(intra-set) 표준 편차를 계산한다.
단계 3210에서, 복용가능 장치(2500)는 세트 내 평균값을 계산한다.
단계 3212에서, 복용가능 장치(2500)는 적색 데이터를 녹색 데이터와 비교한다. 일부 실시예에 있어서, 이것은 적색 데이터의 평균으로부터 적색 표준 편차의 배수를 빼고, 녹색 데이터의 평균으로부터 녹색 표준 편차의 배수를 빼는 것을 포함할 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 배수 "k"가 약 1.5인 것으로 선택된다. 일부 실시예에 있어서, 배수는 장치를 환자에게 투여하기 전에 사용자에 의해 프로그래밍될 수 있거나, 배수는 측정된 센서 데이터에 기초하여 변화될 수 있다. 단계 3212의 조건이 만족되지 않으면, 복용가능 장치(2500)는 그 데이터 점이 신뢰성이 없는 것으로 간주하고, 고려되지 않는다.
단계 3214에서, 복용가능 장치(2500)는 적분기(integrator)의 값을 증가시킨다. 일부 실시예에 있어서, 복용가능 장치(2500)는 녹색 데이터의 평균과 적색 데이터의 평균 사이의 차이를 적분기에 추가한다. 일부 실시예에 있어서, 복용가능 장치(2500)는 그 차이를 적분기에 추가하기 전에 그 차이를 녹색 데이터의 평균에 의해 정규화할 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 적분기는, 녹색 데이터와 적색 데이터 사이의 차이를 추가하기보다는, 1씩 증분될 것이다. 일부 실시예에 있어서, 적분기는 또한 주기적으로 제로로 리셋되거나, 알고리즘이 수행될 때마다 특정 비율로 감소될 수 있다. 복용가능 장치(2500)는 적분기의 값을 저장하고, 이러한 값을 사용하여 맹장으로의 이행이 일어났을 때를 결정한다.
단계 3216에서, 복용가능 장치(2500)는 적분기를 검출 임계값과 비교하여, 이행이 일어났는지를 결정한다. 일부 실시예에 있어서, 임계값은 평균 녹색 또는 청색 측정값의 배수, 예를 들어 평균 녹색 측정값의 10배일 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 적분기가 단계 3214에서 1씩 증분되는 경우, 또는 단계 3214에서 적분기에 추가된 값이 정규화된 경우, 임계값은 사전결정된 수일 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 사전결정된 수는 얼마나 자주 센서 데이터가 수집되는지에 기초할 수 있고, 환자에게 투여되기 전에 장치 내에 프로그래밍될 수 있다.
단계 3218에서, 복용가능 장치(2500)는 회장맹장 이행이 일어났고 장치가 지금 맹장에 있다고 결정한다. 이것은 평균 적색 반사율 데이터와 평균 녹색 반사율 데이터 사이의 적분된 차이가 임계값을 초과한다고 알고리즘이 결정한 후에 실행된다.
단계 3220에서, 복용가능 장치(2500)는 깊은 휴면 상태에 들어간다. 그러나, 일부 양태에 있어서, 복용가능 장치(2500)는, 이 복용가능 장치(2500)를 그 휴면으로부터 웨이크업하여 추가 데이터 샘플을 채취하고 필요하다면 추가적인 위치추정 알고리즘을 수행하는 RTC 발진기 알람을 설정할 수 있다.
도 32를 포함하는 본 개시의 흐름도의 단계 및 설명이 단지 예시일 뿐이라는 것이 이해될 것이다. 도 32를 포함하는 흐름도의 임의의 단계 및 설명은, 본 개시의 범위로부터 벗어남이 없이, 수정되거나, 생략되거나, 재배열되거나, 교대 순서로 또는 병행하여 수행될 수 있거나, 단계들 중 2개 이상이 조합될 수 있거나, 임의의 추가적인 단계가 부가될 수 있다. 예를 들면, 복용가능 장치(2500)는 전체 계산 시간을 가속화하기 위해 다수의 데이터 세트의 평균 및 표준 편차를 병행하여 계산할 수 있다. 또한, 도 32의 단계 및 설명이 본원에 설명되는 임의의 다른 시스템, 장치 또는 방법과 조합될 수 있고, 본원에 논의되는 임의의 복용가능 장치 또는 시스템이 도 32의 단계들 중 하나 이상을 수행하는 데 사용될 수 있다는 것에 주목해야 한다.
도 33은 장치에 의해 사용되는 십이지장 검출 알고리즘의 일부 양태를 도시하는 흐름도이다. 도 33이 예시의 목적으로 복용가능 장치(2500)와 관련하여 설명될 수 있지만, 이것은 한정하고자 의도되지 않고, 도 33에 설명된 십이지장 검출 프로세스(3350)의 일부 또는 전체가 본원에 논의된 임의의 장치[예를 들면, 복용가능 장치(10, 300, 302, 304, 306, 700 및 1900)]에 적용될 수 있고, 임의의 복용가능 장치가 도 33에 설명되는 프로세스의 하나 이상의 부분을 수행하는 데 사용될 수 있다. 또한, 도 33의 특징은 본원에 설명된 임의의 다른 시스템, 방법 또는 프로세스와 조합될 수 있다. 예를 들면, 도 33의 프로세스에 의해 설명되는 알고리즘의 일부는 도 24에 의해 설명된 십이지장 검출 알고리즘에 통합될 수 있다.
단계 3300에서, 복용가능 장치(2500)는 웨이크업된다. 복용가능 장치(2500)는 통상적으로 RTC 발진기에 기초하여 규칙적인 간격으로 웨이크업될 것이다. 복용가능 장치(2500)가 웨이크업되면, 프로세스의 나머지로 진행할 것이다.
단계 3302에서, 복용가능 장치(2500)는 새로운 센서 데이터 점을 수집 및 저장한다. 복용가능 장치(2500)는, 상이한 색상의 LED[예를 들면, 조명기(1902a 및 1902b)]를 플래싱하여 적색 및 녹색 파장의 조명을 생성함으로써 시작한다. 그리고, 복용가능 장치(2500)는 결과적인 반사율을 [예를 들면, 검출기(1904)에 의해] 검출하고, 데이터를 메모리에 저장한다.
단계 3304에서, 복용가능 장치(2500)는 플래시 메모리[예를 들면, 플래시 저장장치(2704)]로부터 최종 "n"개의 저장된 광 센서 값을 로딩한다. 지점 "n"의 수는 통계적으로 유의미한 평균 및 표준 편차를 계산하기에 충분히 커야 하지만, 많은 양태에서, 30 이상의 값이 선택된다.
단계 3306에서, 복용가능 장치(2500)는 세트 내 표준 편차를 계산한다.
단계 3308에서, 복용가능 장치(2500)는 세트 내 평균값을 계산한다.
단계 3310에서, 복용가능 장치(2500)는 적색 데이터를 녹색 데이터와 비교한다. 단계 3212(도 32)와 유사하게, 일부 실시예에 있어서, 이것은 적색 데이터의 평균으로부터 적색 표준 편차의 배수를 빼고, 녹색 데이터의 평균으로부터 녹색 표준 편차의 배수를 빼는 것을 포함할 수 있다. 단계 3310의 조건이 만족되지 않으면, 복용가능 장치(2500)는 그 데이터 점을 더 고려할 수 없다.
단계 3312에서, 복용가능 장치(2500)는 적분기의 값을 증가시킨다. 단계 3214(도 32)와 유사하게, 일부 실시예에 있어서, 복용가능 장치(2500)는 녹색 데이터의 평균과 적색 데이터의 평균 사이의 차이를 적분기에 추가하고, 일부 실시예에 있어서, 적분기는, 녹색 데이터와 적색 데이터 사이의 차이를 추가하기보다는, 1씩 증분될 것이다. 그 후에, 복용가능 장치(2500)는 적분기에 저장된 값을 사용하여 십이지장으로의 이행이 일어났을 때를 결정할 수 있다.
단계 3314에서, 복용가능 장치(2500)는 적분기를 검출 임계값과 비교하여, 이행이 일어났는지를 결정한다. 임계값은 단계 3216(도 32)에 관하여 설명된 것과 같은 다수의 요인에 따라 달라질 수 있다. 추가적으로, 임계값은 복용가능 장치(2500)에 사용된 구성요소에 따라 달라질 수 있고, 검출된 신호의 크기에 기초하여 변할 수 있다.
단계 3316에서, 복용가능 장치(2500)는 유문 이행이 일어났고 현재 맹장에 위치되어 있다고 결정한다. 이것은 평균 적색 반사율 데이터와 평균 녹색 반사율 데이터 사이의 적분된 차이가 임계값을 초과한다고 알고리즘이 결정한 후에 실행된다.
단계 3318에서, 복용가능 장치(2500)는 깊은 휴면 상태에 들어간다. 그러나, 일부 양태에 있어서, 복용가능 장치(2500)는, 이 복용가능 장치(2500)를 그 휴면으로부터 웨이크업하여 추가 데이터 샘플을 채취하고 필요하다면 추가적인 위치추정 알고리즘을 수행하는 RTC 발진기 알람을 설정할 수 있다.
단계 3320에서, 복용가능 장치(2500)는 적분기를 0으로 리셋할 것이다. 일부 양태에 있어서, 이것은 복용가능 장치(2500)가 최근 수집된 데이터가 신뢰성이 없다고 결정할 때 실행된다.
도 33을 포함하는 본 개시의 흐름도의 단계 및 설명이 단지 예시일 뿐이라는 것이 이해될 것이다. 도 33을 포함하는 흐름도의 임의의 단계 및 설명은, 본 개시의 범위로부터 벗어남이 없이, 수정되거나, 생략되거나, 재배열되거나, 교대 순서로 또는 병행하여 수행될 수 있거나, 단계들 중 2개 이상이 조합될 수 있거나, 임의의 추가적인 단계가 부가될 수 있다. 예를 들면, 복용가능 장치(2500)는 전체 계산 시간을 가속화하기 위해 다수의 데이터 세트의 평균 및 표준 편차를 병행하여 계산할 수 있다. 또한, 도 33의 단계 및 설명이 본원에 설명되는 임의의 다른 시스템, 장치 또는 방법과 조합될 수 있고, 본원에 논의되는 임의의 복용가능 장치 또는 시스템이 도 33의 단계들 중 하나 이상을 수행하는 데 사용될 수 있다는 것에 주목해야 한다.
도 34는 장치의 일부 실시예에 따른 개인의 GI관을 통한 금식상태의 통행의 예로부터의 데이터이다. 그래프(3400)는 위장관을 통행할 때 광의 상이한 파장을 플래싱하는 복용가능 장치에 의해 수집된 데이터의 샘플 세트를 도시하고 있다. 이러한 원시 데이터는 복용가능 장치(1900)와 유사하게 구성되고 도 21 내지 도 24에 관하여 설명된 방법과 유사하게 데이터를 획득하는 복용가능 장치에 의한 실제 통행을 도시하고 있다. 도 34는 또한, 장치를 복용한 후 30분 초과에 섭취한 차가운 음료 및/또는 음식이 장치의 온도 판독값을 변경하지 않는다는 것을 보여주고, 이는 30분이 경과하기 전에 장치가 위를 빠져나갔다는 것을 나타낸다.
도 24의 녹색 반사율 데이터(2426) 및 청색 반사율 데이터(2428)에 나타난 거동과 유사하게, 반경방향 녹색 및 반경방향 청색 데이터 세트는 서로 근접하게 따라가고, 비교적 편평한 검출 값을 갖는 유사한 패턴을 따른다는 것을 알 수 있다. 또한, 도 24의 적색 반사율 데이터(2430)와 유사하게, 적색 데이터 세트는, 복용가능 장치(1900)가 유문 이행[예를 들면, 유문 이행(2416)(도 24)]을 겪을 때, 1시간 마크 주위에서 청색 및 녹색 데이터 세트로부터 빠르게 발산하기 시작한다는 것을 알 수 있다. 2시간 내지 3시간 사이에서, 적색 파장 조명 및 축방향 적외선 조명에 대한 응답은 실질적으로 증가하여, 3시간 마크 주위에서 정점에 도달한다. 이것은 십이지장[예를 들면, 십이지장(2406)(도 24)]을 통한 통행에 대응하고, 공장 내로의 트레이츠 이행[공장(2408) 내로의 트레이츠 이행(2418)(도 24)]에 도달한다. 3시간 내지 5시간에서, 검출된 적색 및 축방향 적외선 반사율의 감소는 공장을 통한 통행과 일치하고, 회장맹장 이행[예를 들면, 회장맹장 이행(2420)(도 24)]이 4시간 마크 근처에 나타난다. 5시간 마크로부터 7시간 마크까지 적색 반사율에 대한 검출된 적외선 반사율에 관한 응답의 증가는 유사하게 대장 내로의 맹장 이행[예를 들면, 대장(2412) 내로의 맹장 이행(2422)(도 24)]과 일치한다.
도 35는 13개의 상이한 임상시험에서 장치에 의해 검출된 반사광의 변화 레벨을 나타내는 컬러 맵이다. 이것은 복용가능 장치(1900)와 유사한 복용가능 장치를 사용하여 실행된 시험의 세트에 대응한다. 도 35에서, 복용가능 장치가 회수되고 데이터가 이 장치로부터 추출된 후에, 적색 센서, 녹색 센서 및 청색 센서로부터 수집된 데이터는 정규화되고, 단일 컬러 사후분석(post-hoc)에 조합된다. 검출기로부터 수집된 각 데이터 세트는 단일의 16진수 컬러 코드로 매핑되었고, 이는 각 데이터 세트 내의 측정된 적색 데이터, 녹색 데이터 및 청색 데이터의 상대 크기를 나타낸다. 각 데이터 세트를 단일 대표 컬러로 매핑한 후에, 그래프(3400)는 장치가 위장관을 통행할 때 측정된 데이터의 차이를 나타내도록 생성되었다. 그래프(3400)는 다수의 인간 임상시험에서 복용가능 장치에 의해 수집된 데이터를 표시하고, p1t3, p1t4, p2t1, p2t2, p2t5, p3t1, p3t3, p3t4는 금식상태의 통행을 보여주고, p1t1, p1t2, p2t3, p2t3, p3t2는 섭취상태(즉, 피험자가 최근에 음식을 섭취했음)의 통행을 보여준다. 장치 자체는 컬러 영상 장치로서 기능하지 않고, 그래프(3400)만이 예시 목적으로 제시된다는 것에 주목하자.
도 35에서, 초기 샘플은 그래프의 상부에 나타나고, 나중 샘플은 하부쪽에 나타난다. 일반적으로, 적색 시프트가 유문 이행의 거의 모든 경우에 관찰된다. 위 배출 지연의 일부 경우는 녹황색 컬러를 나타내고, p2t3의 미확인 음식은 샘플 100 내지 700의 가변적인 자주색/청색 색상을 나타낸다. 신체로부터의 배출로 인한 컬러 시프트는 p3t2의 샘플 스텝 5400 내지 5500으로부터 나타나고, 그 결과 대체로 청색광이 검출된다. 위로부터 소장으로의 유문 이행[예를 들면, 유문 이행(2416)(도 24)]의 결정된 위치가 작은 원으로 나타나 있고, 일반적으로, 복용가능 장치가 위장관의 부분을 신뢰성있게 식별할 수 있는 것으로 밝혀졌다.
예시의 목적으로, 본 명세서에 주어진 예는 주로 복용가능 장치의 다수의 상이한 예시적인 실시예에 초점을 두고 있다. 그러나, 구성될 수 있는 가능한 복용가능 장치는 이들 실시예에 한정되지 않고, 장치의 기능 및 작동을 크게 변화시키는 일없이 대체적인 형상 및 설계의 변화가 이루어질 수 있다. 예를 들면, 복용가능 장치의 일부 실시예는, 장치의 실질적으로 대향하는 단부 상에 각각 위치되는 축방향 감지 서브유닛의 2개의 세트와 함께, 장치의 실질적으로 중간쪽에 샘플 챔버를 특히 포함할 수 있다. 또한, 복용가능 장치의 응용은 데이터를 수집하거나, 위장관의 일부분을 샘플링하고 시험하거나, 약제를 전달하는 것에만 한정되지 않는다. 예를 들면, 일부 실시예에 있어서, 복용가능 장치는 다수의 질병을 진단하기 위한 다수의 화학적, 전기적 또는 광학적 진단을 포함하도록 구성될 수 있다. 유사하게, 신체적 현상 또는 다른 생리학적 양을 측정하기 위한 다수의 상이한 센서가 복용가능 장치 상에 포함될 수 있다. 예를 들면, 복용가능 장치는 위장간 내의 특정 화학적 화합물 또는 불순물의 상승된 레벨을 측정하도록 구성될 수 있거나, 샘플링 챔버에 합체되는 위치추정, 샘플링, 적절한 진단 및 분석평가 기술의 조합은 소장 박테리아 과다증식(small intestinal bacterial overgrowth; SIBO)의 존재를 결정하기에 특히 적합할 수 있다.
소프트웨어를 통해 구현되는, 본 명세서에 설명된 복용가능 장치의 다양한 실시예의 요소의 적어도 일부는 객체 지향 프로그래밍, 스크립트 언어 또는 이들 모두와 같은 고급 절차 언어로 기록될 수 있다. 따라서, 프로그램 코드는, 개체 지향 프로그래밍에 숙련된 자에게 알려진 바와 같이, C, C++, 또는 임의의 다른 적합한 프로그래밍 언어로 기록될 수 있고, 모듈 또는 클래스를 포함할 수 있다. 대안으로, 또는 추가적으로, 소프트웨어를 통해 구현되는, 본 명세서에 설명된 복용가능 장치의 실시예의 요소의 적어도 일부는 필요에 따라 어셈블리 언어, 기계 언어 또는 펌웨어로 기록될 수 있다. 어떠한 경우에도, 언어는 컴파일 또는 인터프리트 언어일 수 있다.
복용가능 장치를 구현하는 데 사용되는 프로그램 코드의 적어도 일부는 프로세서, 운영 체제 및 본 명세서에 설명된 실시예 중 적어도 하나의 기능을 구현하는데 필요한 관련 하드웨어 및 소프트웨어를 갖는 일반 또는 특수 목적 프로그램가능 컴퓨팅 장치에 의해 판독가능한 저장 매체 또는 컴퓨터 판독가능 매체 상에 저장될 수 있다. 프로그램 코드는, 컴퓨팅 장치에 의해 판독되는 경우, 본 명세서에 설명된 방법 중 적어도 하나를 수행하기 위해 새롭고 구체적이고 사전지정된 방식으로 작동하도록 컴퓨팅 장치를 구성한다.
또한, 본 명세서에 설명된 예시적인 실시예의 시스템, 장치 및 방법과 연관된 프로그램의 적어도 일부는 하나 이상의 프로세서를 위한 컴퓨터 이용가능 명령을 지니는 컴퓨터 판독가능 매체를 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품으로 배포될 수 있다. 매체는 비일시적 형태, 예를 들지만 이에 한정되지 않는 하나 이상의 디스켓, 콤팩트 디스크, 테이프, 칩, 및 자기 저장장치 및 전자 저장장치를 포함하는 다양한 형태로 제공될 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 매체는 본질적으로 일시적일 수 있고, 예를 들지만 이에 한정되지 않는 와이어-라인 전송, 위성 전송, 인터넷 전송(예를 들면, 다운로드), 미디어, 디지털 및 아날로그 신호 등이다. 컴퓨터 이용가능 명령은 또한 컴파일 또는 비컴파일 코드를 포함하는 다양한 포맷으로 있을 수 있다.
시스템, 프로세스 및 장치의 다양한 실시예가 단지 예시로서 본 명세서에 설명되었다. 어느 하나의 실시예에 설명된 특징 또는 제한이 본 명세서의 임의의 다른 실시예에 적용될 수 있고, 하나의 실시예에 관한 흐름도 또는 예가 임의의 다른 실시예와 적합한 방식으로 조합되거나, 상이한 순서로 실행되거나, 병행하여 실행될 수 있는 것으로 고려된다. 상기에 설명된 시스템 및/또는 방법인 다른 시스템 및/또는 방법에 적용될 수 있거나, 그와 부합하게 사용될 수 있다는 것에 주목해야 한다. 이러한 예시적인 실시예의 사상 및 범위로부터 벗어남이 없이, 다양한 수정 및 변형이 이러한 실시예에 대해 이루어질 수 있고, 첨부된 청구범위에 의해서만 한정된다. 첨부된 청구범위는 전체적으로 상기 설명과 일치하여 가장 넓게 해석되어야 한다.
Claims (91)
- 복용가능 장치(10, 300, 302, 304, 306, 308, 1900, 2500)에 있어서,
하우징(12);
상기 하우징과 관련되는 하나 이상의 유닛으로서,
상기 하우징 외부의 환경을 향해 제1 파장의 광을 전송하도록,
상기 제1 파장의 광이 상기 하우징 외부의 환경으로부터 반사된 이후에, 상기 제1 파장의 광을 검출하도록,
상기 하우징 외부의 환경을 향해 상기 제1 파장과 상이한 제2 파장의 광을 전송하도록, 그리고
상기 제2 파장의 광이 상기 하우징 외부의 환경으로부터 반사된 이후에, 상기 제2 파장의 광을 검출하도록
구성되는 하나 이상의 유닛;
상기 하우징과 관련되는 처리 모듈로서,
주기적 간격으로, 복용가능 장치에 의해 검출되는 상기 제1 파장의 광의 양을 나타내는 제1 값을 제1 데이터 세트에 저장하도록 그리고 복용가능 장치에 의해 검출되는 상기 제2 파장의 광의 양을 나타내는 제2 값을 제2 데이터 세트에 저장하도록,
복용가능 장치의 알려진 위치 또는 추정된 위치를 식별하도록, 그리고
상기 제1 데이터 세트와 상기 제2 데이터 세트의 비교에 기초하여, 신체의 위장관 내에서의 복용가능 장치의 상기 알려진 위치 또는 상기 추정된 위치의 변화를 결정하도록
구성되는 것인 처리 모듈
을 포함하는 복용가능 장치. - 제1항에 있어서,
상기 제1 데이터 세트와 상기 제2 데이터 세트의 비교는, 상기 제1 데이터 세트에 저장된 상기 제1 값과 상기 제2 데이터 세트에 저장된 상기 제2 값 사이의 차이를 취하는 것을 포함하거나, 또는
상기 제1 데이터 세트와 상기 제2 데이터 세트의 비교는, (ⅰ) 상기 제1 데이터 세트에 저장된 값과 상기 제2 데이터 세트에 저장된 값 사이의 차이, 또는 (ⅱ) 상기 제1 데이터 세트의 이동 평균(moving average)과 상기 제2 데이터 세트의 이동 평균 사이의 차이 중 적어도 하나를 적분하는 것을 포함하는 것인 복용가능 장치. - 제1항에 있어서, 상기 제1 데이터 세트와 상기 제2 데이터 세트의 비교는, 상기 제1 데이터 세트에 저장된 값으로부터 제1 평균을 취하는 것, 상기 제2 데이터 세트에 저장된 값으로부터 제2 평균을 취하는 것, 그리고 상기 제1 평균과 상기 제2 평균 사이의 차이를 취하는 것을 포함하는 것인 복용가능 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 제1 데이터 세트와 상기 제2 데이터 세트의 비교는, 상기 제1 데이터 세트의 평균에서 상기 제1 데이터 세트의 표준 편차의 배수를 뺀 것이 상기 제2 데이터 세트의 평균에 상기 제2 데이터 세트의 표준 편차의 배수를 더한 것보다 큰 경우 카운터(counter)를 증분(increment)하는 것을 포함하는 것인 복용가능 장치.
- 제1항 내지 제4항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 제1 파장은 적색 스펙트럼 또는 적외선 스펙트럼 내에 있고, 상기 제2 파장은 청색 스펙트럼 또는 녹색 스펙트럼 내에 있는 것인 복용가능 장치.
- 제1항 내지 제4항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 하우징(12)은, 제1 단부(16a), 상기 제1 단부와는 반대측인 제2 단부(16b), 및 상기 제1 단부로부터 상기 제2 단부로 길이방향으로 연장되는 반경방향 벽(14)에 의해 규정되고, 상기 하나 이상의 유닛은 센서 어레이(sensor array)를 포함하며, 상기 센서 어레이는 복수의 반경방향 검출기(32d, 332d, 352d, 354d, 356d, 2002a, 2002b, 2002c) 및 복수의 반경방향 조명기(32i, 332i, 352i, 354i, 356i, 2004a, 2004b, 2004c)를 포함하는 것인 복용가능 장치.
- 제6항에 있어서, 상기 센서 어레이는, 상기 제2 파장을 전송하도록 구성되는 반경방향 조명기(32i, 332i, 352i, 354i, 356i, 2004a, 2004b, 2004c) 및 상기 제2 파장을 검출하도록 구성되는 반경방향 검출기(32d, 332d, 352d, 354d, 356d, 2002a, 2002b, 2002c)를 갖춘 적어도 하나의 반경방향 센서(32, 332, 334, 336, 338, 2002a, 2002b, 및 2002c)를 포함하는 것인 복용가능 장치.
- 제6항에 있어서, 상기 센서 어레이는 3개의 반경방향 센서를 포함하며, 각각의 반경방향 센서는 반경방향 검출기(32d, 332d, 352d, 354d, 356d, 2002a, 2002b, 2002c) 및 반경방향 조명기(32i, 332i, 352i, 354i, 356i, 2004a, 2004b, 2004c)를 포함하고, 주어진 반경방향 센서의 반경방향 조명기 및 반경방향 검출기는 반경방향 벽(14)의 둘레부를 따라 서로로부터 60도 떨어져 배치되는 것인 복용가능 장치.
- 제6항에 있어서, 상기 센서 어레이는 4개의 반경방향 센서를 포함하며, 각각의 반경방향 센서는 반경방향 검출기(32d, 332d, 352d, 354d, 356d, 2002a, 2002b, 2002c) 및 반경방향 조명기(32i, 332i, 352i, 354i, 356i, 2004a, 2004b, 2004c)를 포함하고, 각각의 반경방향 센서는 반경방향 벽(14)의 둘레부를 따라 서로로부터 등거리에 배치되는 것인 복용가능 장치.
- 제6항에 있어서,
상기 센서 어레이는,
상기 반경방향 벽(14)의 제1 벽 부분(14a, 2502)에 근접하게 위치된 제1 반경방향 센서(332)로서, 상기 제1 반경방향 센서는, 상기 환경을 향해 제2 파장의 제1 반경방향 조명을 전송하도록, 그리고 상기 제1 반경방향 조명으로부터 기인하는 상기 환경으로부터의 제2 파장을 검출하도록 구성되는 것인 제1 반경방향 센서;
상기 반경방향 벽(14)의 제2 벽 부분(14b, 2512)에 근접하게 위치된 제2 반경방향 센서(334)로서, 상기 제2 반경방향 센서는, 상기 환경을 향해 제2 파장의 제2 반경방향 조명을 전송하도록, 그리고 상기 제2 반경방향 조명으로부터 기인하는 상기 환경으로부터의 제2 파장을 검출하도록 구성되고, 상기 제2 벽 부분(14b, 2512)은 상기 반경방향 벽(14)의 둘레부를 따라 적어도 60도만큼 상기 제1 벽 부분(14a, 2502)으로부터 이격되어 있고, 상기 제2 반경방향 조명은 상기 제1 반경방향 조명과는 다른 반경방향에 있는 것인 제2 반경방향 센서
를 포함하는 것인 복용가능 장치. - 제10항에 있어서,
상기 센서 어레이는,
상기 반경방향 벽(14)의 제3 벽 부분에 근접하게 위치된 제3 반경방향 센서(336)로서, 상기 제3 반경방향 센서는, 상기 환경을 향해 제3 반경방향 조명을 전송하도록, 그리고 상기 제3 반경방향 조명으로부터 기인하는 상기 환경으로부터의 제3 반경방향 반사율을 검출하도록 구성되고, 상기 제3 벽 부분은 상기 반경방향 벽(14)의 둘레부를 따라 60도만큼 상기 제1 벽 부분(14a, 2502) 및 상기 제2 벽 부분(14b, 2512) 각각으로부터 이격되어 있고, 상기 제3 반경방향 조명은 상기 제1 반경방향 조명 및 상기 제2 반경방향 조명과는 또 다른 반경방향에 있는 것인 제3 반경방향 센서
더 포함하는 것인 복용가능 장치. - 삭제
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