KR102580628B1 - 위장 물질을 샘플링하기 위한 장치 - Google Patents

Abstract

위장 물질을 샘플링하기 위한 장치가 개시된다. 장치의 일 구성은 캡슐 바디를 포함한다. 캡슐 바디에는 샘플 입력 밸브가 있다. 캡슐 바디 내에서 부분 진공을 발생시킬 수 있고 샘플 입력 밸브를 통해 캡슐 바디로 위장 물질을 끌어들일 수 있는 흡입기구가 제공된다. 액추에이터가 흡입기구를 작동시킨다. 액추에이터는 용해성 요소를 포함하고, 용해성 요소가 위장관의 소정 영역에서 용해되도록 구성되고, 용해성 요소의 용해는 흡입기구의 작동을 유발한다. 흡입기구는 상기 흡입기구의 작동 전에 용해성 요소에 의해 구속되는 바이어싱 부재를 포함한다. 용해성 요소를 용해시키면 바이어싱 부재가 해제된다. 바이어싱 부재는 상기 바이어싱 부재의 해제시 캡슐 바디의 외부형 및 크기에 어떠한 변화없이 캡슐 바디 내의 샘플 챔버를 팽창시키고, 그에 따라 캡슐 바디 내에 부분 진공을 발생시킨다.

Description

위장 물질을 샘플링하기 위한 장치

본 발명은 위장(gastro-intestinal) 물질을 샘플링하기 위한 장치에 관한 것이다.

피험자의 건강에 관한 중요한 정보는 위장 물질을 분석하여 얻을 수 있다. 그러나, 위장관 내에서 자연 상태와 관련하여 추출된 물질을 오염시키거나 파손시키지 않으면서, 신뢰할 수 있고 비용 효과적인 방식으로 위장 물질을 추출하는 것이 어렵다는 것이 입증된다.

유망한 접근법은 위장관 내 적절한 위치에서 물질을 추출하도록 개방될 수 있는 섭취 가능한 장치를 제공하는 것이다. 이러한 장치의 예가 US 2015/0011874 A1에 개시된다. 상기 장치는 추출될 물질의 샘플을 저장할 수 있는 섭취 장치 내의 챔버로의 접근 포트를 개폐하기 위해 회전 가능한 요소에 결합된 모터를 사용한다. 장치 주변의 환경 특성을 감지하기 위한 전기 센서가 제공된다. 모터에 의한 액세스 포트의 개방은 전기 센서로부터의 출력에 응답하여 촉발될 수 있다. 이러한 종류의 섭취 장치는 상대적으로 비용이 많이 들고 복잡하다.

본 발명의 목적은 높은 신뢰도 및 저비용을 갖는 위장 물질을 샘플링하기 위한 장치를 제공하는 것이다.

일 측면에 따르면, 샘플 입력 밸브를 갖는 캡슐 바디; 상기 캡슐 바디 내에 부분 진공을 발생시켜 상기 샘플 입력 밸브를 통해 위장 물질을 상기 캡슐 바디 내로 끌어들이도록 구성된 흡입기구; 및 상기 흡입기구를 작동시키는 액추에이터를 포함하고, 상기 액추에이터는 용해성 요소를 포함하고, 상기 용해성 요소가 위장관의 소정 영역에서 용해되고 상기 용해성 요소의 용해로 인해 상기 흡입기구가 작동하도록 구성되며; 상기 흡입기구는 상기 흡입기구의 작동 전에 상기 용해성 요소에 의해 구속되는 바이어싱(biasing) 부재를 포함하며; 상기 흡입기구는 슬라이딩 실(seal)을 통해 보어(bore) 내에 결합된 가동 요소를 포함하고, 상기 용해성 요소의 용해는 상기 바이어싱 부재를 해제하며; 상기 바이어싱 부재는 상기 바이어싱 부재의 해제시 상기 캡슐 바디의 외형 및 크기에 대한 어떠한 변화없이, 상기 보어 내에서 상기 가동 요소의 이동을 구동함으로써 상기 캡슐 바디 내의 샘플 챔버를 팽창시켜 상기 캡슐 바디 내에 부분 진공을 발생시키도록 구성되는 위장 물질을 샘플링하기 위한 장치가 제공된다.

따라서, 순수한 기계적 수단을 사용하여 작동할 수 있고 신체 외부의 환경에 대한 기계적 또는 다른 링크를 필요로하지 않는 장치가 제공된다. 작동 메커니즘은 용해성 요소의 용해에 의존하기 때문에 기계적으로 간단하며 높은 신뢰성과 낮은 비용을 가능하게 한다. 작동 또는 환경 특성 감지를 위해 전기 입력이나 기계가 필요하지 않다. 이는 또한 전기 소자 및 / 또는 이로 인해 발생하는 열에 의해 야기 될 수 있는 상해 또는 불편함의 위험을 감소시킬 뿐만 아니라 저비용 및 높은 신뢰성을 가능하게 한다. 용해성 요소의 용해가 바이어싱(biasing) 부재를 해제하도록, 흡입기구의 작동 전에 용해성 요소에 의해 구속된 바이어싱 부재를 포함하도록 흡입기구를 배치하는 것은 특히 효율적이고 신뢰성 있게 구현될 수 있다. 바이어싱 부재는 예를 들어 스프링을 사용하여 구현될 수 있다. 스프링은 저렴하고 생체 적합 물질에서 쉽게 입수할 수 있다.

일 실시 예에서, 상기 샘플 입력 밸브는, 하나 이상의 샘플 수집 개구를 통해 상기 캡슐 바디의 외부로부터 상기 캡슐 바디의 내부로 물질의 압력 구배 구동 통과를 허용하고, 압력 구배가 없을 때, 상기 하나 이상의 샘플 수집 개구를 밀봉하도록 구성되고, 캡슐 바디의 외부 표면은 위장관 내의 조직 또는 물질에 의한 하나 이상의 샘플 수집 개구의 차단을 감소시키기 위해 상기 하나 이상의 샘플 수집 개구로 안내하는 하나 이상의 함몰(indented) 채널을 구비한다. 함몰 채널은 신뢰성을 향상시킨다.

일 실시 예에서, 하나 이상의 샘플 수집 개구는 비 원형이다. 이는 위장관 내 조직 또는 물질(예를 들어, 식품 입자)에 의한 샘플 수집 개구의 차단을 감소시키거나 방지함으로써 신뢰성을 향상시킨다.

일 실시 예에서, 상기 장치는 위장관 내 조직 또는 물질에 대한 상기 장치의 흡입 기반(suction-based) 접착력을 감소시키기 위해, 상기 샘플 입력 밸브에 인접한 캡슐 바디의 외부 표면의 평균 레벨에 대해 외측으로 돌출하는 하나 이상의 돌출 부재를 더 포함한다. 이는 샘플 수집 개구의 차단을 감소시키거나 방지함으로써 신뢰성을 향상시킨다.

다른 측면에 따르면, 위장 물질을 샘플링하기 위한 장치에 있어서, 상기 장치는, 샘플 입력 밸브를 갖는 캡슐 바디; 상기 캡슐 바디 내에 부분 진공을 발생시켜 상기 샘플 입력 밸브를 통해 위장 물질을 상기 캡슐 바디 내로 끌어들이도록 구성된 흡입기구; 및 상기 흡입기구를 작동시키는 액추에이터를 포함하고, 상기 액추에이터는 용해성 요소를 포함하고, 상기 용해성 요소가 위장관의 소정 영역에서 용해되고 상기 용해성 요소의 용해로 인해 상기 흡입기구가 작동하도록 구성되며; 상기 장치는 장벽의 라이닝과 접촉할 때 상기 장치와 장벽의 라이닝 사이의 접착을 촉진하도록 구성된 점액 접착성 물질로 코팅되는 위장 물질을 샘플링하기 위한 장치가 제공된다.

점액 접착성 물질에 의해 제공되는 접착은 물질을 장치 내로 추출하는 동안 장치의 안정성을 향상시킨다. 일 실시 예에서, 상기 점액 접착성 물질은, 위장 물질이 상기 샘플 입력 밸브를 통해 상기 캡슐 바디로 흡입되도록 하는 상기 장치의 방향으로 장벽의 라이닝에 대한 상기 장치의 접착이 촉진되도록 선택되는, 상기 장치의 외부 표면의 일부 상에 배치된다. 장치가 장벽의 라이닝에 접착될 때 수집 개구 및 액추에이터 개구가 장벽의 라이닝의 임의의 부분에 의해 덮이지 않도록 배향될 수 있다. 따라서, 장치에 의한 물질의 추출은 높은 신뢰성으로 수행될 수 있다.

본 발명의 실시 예는 첨부된 도면을 참조하여 단지 예로서 설명될 것이며, 여기서 대응하는 참조 부호는 대응하는 부분을 나타낸다.
도 1은 위장 물질을 샘플링하기 위한 장치의 사시 단면도이다.
도 2는 도 1의 장치의 측 단면도이다.
도 3은 도 1 및 도 2의 장치의 캡슐 바디의 전방 서브 유닛의 사시도로서, 함몰 채널 및 돌출 부재를 도시한다.
도 4 내지 도 7은 작동의 다른 단계에서의 도 1 및 도 2의 장치의 측 단면도이다.

도 1 내지 도 7에 도시된 일 실시 예에서, 위장 물질을 샘플링하기 위한 장치(2)가 제공된다. 위장 물질은 위장관 내에서 자연적으로 발견되는 모든 물질을 포함한다.

장치(2)는 샘플 입력 밸브(6)를 갖는 캡슐 바디(4)를 포함한다. 일 실시 예에서, 샘플 입력 밸브(6)는 일방향 밸브를 포함한다. 일 실시 예에서, 샘플 입력 밸브(6)는 우산(umbrella) 밸브를 포함하지만, 다른 밸브 유형(예를 들어, 덕빌(duckbill) 밸브)이 대신 사용될 수 있다.

도시된 실시 예에서, 캡슐 바디(4)는 조립을 용이하게 하기 위해 함께 나사 결합 될 수 있는 전방 서브 유닛(4A) 및 후방 서브 유닛(4B)을 포함한다. 예를 들어, 스냅 체결기구, 압력 끼워 맞춤, 래칫(ratchet) 기구 또는 접착제를 포함하여 전방 및 후방 서브 유닛을 연결하기 위한 다른 장치가 가능하다. 캡슐 바디(4)의 전체적인 형상 및 크기는 인간 환자가 안전하게, 그리고 바람직하게는 큰 불편없이 삼킬 수 있도록 적절하게 설계된다. 안락함을 개선하고 부상의 위험을 줄이기 위해 가장자리를 부드럽게(둥글게) 할 수 있다. 도시된 실시 예에서, 캡슐 바디(4)는 장치(2)의 전체 치수가 너무 커지지 않으면서 가동 요소(16)가 길이방향(이하 참조)으로 이동할 수 있는 보어(bore)(18)를 위한 공간을 허용하도록 실질적으로 원통형이다. 일 실시 예에서, 장치(2)는 10mm와 30mm 사이의, 선택적으로는 10mm와 20mm 사이의, 선택적으로는 14mm와 18mm 사이의, 선택적으로는 약 16mm의 전체 길이를 갖는다. 일 실시 예에서, 장치(2)는 6mm와 12mm 사이의, 선택적으로는 6mm와 10mm 사이의, 선택적으로는 7mm와 9mm 사이의, 선택적으로 약 8mm 사이의 최대 직경(길이 방향에 수직 인)을 갖는다.

샘플 입력 밸브(6)는 전방 서브 유닛(4A)의 개구(36) 내에 결합되는 샘플 입력 밸브(6)의 마개(38)에 의해 전방 서브 유닛(4A) 내에 고정된다.

장치(2)는 캡슐 바디(4) 내에 부분 진공을 발생시킬 수 있는 흡입기구를 더 포함하여, 샘플 입력 밸브(6)를 통해 위장 물질을 캡슐 바디(4) 내로 흡입할 수 있다. 흡입기구를 작동시키기위한 액추에이터가 제공된다. 액추에이터는 용해성 요소(10)를 포함한다. 액추에이터는 용해성 요소(10)가 위장관의 소정 영역에서 용해되고, 용해성 요소(10)의 용해로 인해 흡입기구가 작동하도록 구성된다.

도시된 실시 예에서, 흡입기구는 흡입기구의 작동 전에 용해 요소(10)에 의해 구속된 바이어싱 부재(12)를 포함한다. 도시된 실시 예에서, 바이어싱 부재(12)는 스프링을 포함하지만, 다른 기구도 가능하다. 스프링이 사용되는 경우에, 발명자는 이용 가능한 적은 양의 공간을 더 잘 사용하기 때문에, 압축 스프링 장치가 인장 스프링 장치보다 더 실용적이라는 것을 발견했다. 스프링은 비교적 저렴하고 생체 적합 물질에서 쉽게 입수 할 수 있다. 스프링은 작동하는 데 필요한 힘을 여전히 제공하면서도 장치(2) 내에 맞도록 적절하게 작은 크기로 제공될 수 있다. 바이어싱 부재(12)는 캡슐 바디(4)에 고정적으로 부착된 지지 부재(15)(지지 부재(15)를 통해 물질이 흐르도록 하는 구멍을 가짐)를 가압한다. 지지 부재(15)의 제공은 바이어싱 부재(12)가 샘플 입력 밸브(6)에 대해 가압하거나 다른 방식으로 간섭하는 것을 방지한다. 용해성 요소(10)의 용해는 바이어싱 부재(12)를 해제시킨다. 바이어싱 부재(12)는 바이어싱 부재(12)의 해제시 캡슐 바디(4) 내의 샘플 챔버(14)를 팽창시키고, 그에 의해 캡슐 바디(4) 내에 부분 진공을 발생시킨다. 캡슐 바디(4)의 팽창은 캡슐 바디(4)의 전체(즉, 외부) 크기 및 형상을 변화시키지 않고(즉, 캡슐 바디(4)의 외부 표면의 크기 및 형상을 변화시키지 않고), 따라서, 장치(2)의 전체적인 크기 및 형상에 어떠한 변화도 주지 않고 달성된다. 따라서 작동 중에 장치(2)의 팽창에 의해 야기될 수 있는 상해 또는 불편함의 위험이 감소한다. 또한, 모든 가동 부품이 주변 환경과 기계적으로 분리되어 있기 때문에 작동 프로세스의 재현성과 신뢰성이 향상된다. 가동 부품은 주변 환경의 요소에 대해 가압할 수 없으며 주변 환경의 요소에 의해 가압 될 수 없다. 도시된 실시 예에서, 흡입기구는 슬라이딩 실(seal)(20)을 통해 보어(18) 내에 결합된 가동 요소(16)를 포함한다. 바이어싱 부재(12)는 보어(18) 내에서 가동 요소(16)의 이동을 구동함으로써 샘플 챔버(14)를 팽창시킨다. 도시된 예에서, 가동 요소(16)는 원통형 피스톤을 포함하고, 보어(18)는 원통형 보어를 포함하며, 원통형 피스톤은 원통형 보어 내에서(표준 피스톤 및 실린더의 방식으로) 활주 가능하게 결합된다.

도시된 실시 예에서, 슬라이딩 실(20)은 보어(18)에 대해 외향으로 결합하는 오링(O-ring)에 의해 구현된다. 니트릴(NBR), 실리콘, 플루오로카본(FKM), 에틸렌 프로필렌(EPDM), 이소프렌 고무(IR) 및 열가소성 수지(TP)를 비롯한 다양한 재료가 오링으로 사용될 수 있다. 상대적으로 작은 슬라이딩 밀봉력(즉, 슬라이딩 방향의 움직임에 저항하는 힘)을 제공하는 것이 바람직하다. 상대적으로 작은 슬라이딩 밀봉력을 제공한다는 것은 바이어싱 부재(12)가 보다 작은 힘을 제공하도록 구성될 수 있음을 의미한다. 이로써 장치가 고장 났을 때의 부상 위험이 감소한다.

샘플 입력 밸브(6)는 샘플 수집 개구(22)를 통해 캡슐 바디(4)의 외부로부터 캡슐 바디(4)의 내부로 물질의 압력 구배 구동 통과(pressure gradient driven passage)를 허용하고, 압력 구배가 없을 때 샘플 수집 개구(22)를 밀봉하도록 구성된다(즉, 예를 들어, 밀봉 상태에 대한 샘플 입력 밸브(6)의 고유 바이어싱(bias)에 대해 압력 구배가 더이상 작용하지 않기 때문에, 압력 구배가 없을 때 밀봉을 제공하도록 구성된다). 따라서, 바이어싱 부재(12)에 의해 부분 진공이 생성될 때, 이에 의해 발생된 압력 구배는 샘플 입력 밸브(6)를 개방하고(도 6 참조), 압력 구배가 샘플 입력 밸브(6)를 개방 상태로 유지할 정도로 더이상 높지 않은 레벨로 떨어질 때까지 물질이 압력 챔버(14) 내로 압력 구배에 의해 유입되도록 한다(도 7 참조). 이 시점에서, 샘플 입력 밸브(6)는 닫히고, 추출된 물질은 샘플 챔버(14) 내에서 밀봉되어 나중에 제거 및 분석될 수 있다.

도시된 실시 예에서, 캡슐 바디(4)는 액추에이터 개구(26)(다른 실시 예에서는 하나 이상의 액추에이터 개구가 제공될 수 있다)를 포함하며, 이를 통해 위장 물질이 용해성 요소(10)와 접촉할 수 있고 액추에이터 개구(26)가 밀봉 해제될 때 용해성 요소(10)를 용해시킬 수 있다. 액추에이터 개구(26)는 샘플 수집 개구(22)로부터 분리되어, 용해성 요소(10)로부터 유래하는 물질로 인한 샘플 챔버(14) 내로 추출된 물질의 오염을 감소시키거나 회피한다. 도시된 실시 예에서, 샘플 수집 개구에 대하여 캡슐 바디(4)의 반대측에 액추에이터 개구(26)를 제공함으로써 오염의 위험이 더욱 감소되거나 회피된다.

일 실시 예에서, 장치(2)는 구강으로 투여되도록 구성된다. 예를 들어, 액추에이터는 구강으로부터 물질을 추출하고자 하는 소정 영역으로 이동하는 동안 용해성 요소(10)가 손상되지 않고, 소정 영역에서 용해성 요소가 용해되도록 구성된다. 이는 장치(2)가 소정 영역에 있을 때에만 장치(2) 및 / 또는 용해성 요소(10)가 드러나도록, 장치(2) 및 / 또는 용해성 요소(10)를 코팅함으로써 달성될 수 있다. 선택적으로 또는 추가적으로, 용해성 요소(10)는 물질을 추출하기를 원하는 소정 영역 이전의 모든 영역에서 위장관의 물질에 내성을 가지지만, 상기 소정 영역에 존재하는 물질에는 용해되도록 구성될 수 있다.

따라서, 장치(2)는 용해성 요소(10)를 소정 영역(및 이전이 아닌)에 선택적으로 용해시키는 것에 기초하여 작동한다. 위장관의 다른 영역에서 발견되는 물질 조성의 다양한 차이가 선택적 용해를 달성하기 위한 기초로 사용될 수 있다. 예를 들어, 위장과 소장 사이에 큰 pH 구배가 있어, 소장(또는 소장의 특정 영역)에서 장치 2의 작동을 보장할 수 있다. 상이한 pH 레벨에서 용해되고 이러한 표적화를 허용하는 다양한 상이한 코팅이 상업적으로 이용 가능하다. pH 구배는 소장과 대장 사이에서 훨씬 작아지므로, 이 경우에 선택적 용해를 달성하는 비 pH 기반 방법의 사용을 사용할 수도 있다. 일 실시예에서, 소정의 관심 영역(예를 들어, 대장)에서 발견되고 위장관의 임의의 초기 부분(예를 들어, 소장 또는 위 섹션)에서 발견되지 않는 하나 이상의 효소에 의해 용해되는 코팅이 사용된다.

도시된 실시 예에서, 장치가 구강으로 투여될 때 장치(2)가 위장관의 소정 영역에 도달할 때만 용해될 수 있도록 구성된 밀봉 물질(24)에 의해, 장치(2)는 완전히 캡슐화된다. 밀봉 물질(24)이 장치(2)를 완전히 캡슐화하는 것은 필수적인 것은 아니다. 다른 실시 예에서, 밀봉 물질(24)은 장치(2)를 부분적으로만 캡슐화할 수 있다. 예를 들어, 밀봉 물질(24)은 액추에이터 개구(26)를 덮을 수 있고(따라서 용해될 때까지 밀봉한다), 장치(2)의 외부 표면의 선택된 다른 영역을 덮지 않을 수 있다. 선택적으로 또는 추가적으로, 밀봉 물질(24)은 샘플 수집 개구(22)를 덮을 수 있다(따라서 용해될 때까지 밀봉한다). 일 실시 예에서, 밀봉 물질(24)은 장용성(enteric) 코팅을 포함한다. 밀봉 물질(24)은 예를 들어, 스프레이 코팅에 의해 도포될 수 있다.

용해성 요소(10)는 소비하기에 안전하고 소화관 미생물(gut microbiome)을 크게 변형시키지 않는 물질로 형성된다(즉, 박테리아에 의해 소비될 수 있는 설탕 또는 기타 물질을 함유하는 물질은 피해야 한다). 또한, 용해성 요소(10)는 적어도 소정 영역에서 발견되는 물질(선택적으로 용해성 요소(10)가 코팅되는 곳의 다른 액체에)에 용해될 필요가 있다. 임의의 물질로 다음 중 하나 이상을 포함하는 다양한 재료가 적합하다: 하이프로멜로스(hypromellose), 폴리비닐피롤리돈(polyvinylpyrrolidone), 카르복시메틸셀룰로스나트륨(sodium carboxymethyl cellulose) 및 전분글리콜산나트륨(sodium starch glycolate). 용해성 요소(10)는 중실(solid) 또는 중공(hollow) 일 수 있다.

일 실시 예에서, 용해성 요소(10)는 제2 물질로 코팅된 제1 물질을 포함한다. 제1 물질은 제2 물질에 의해 완전히 캡슐화될 수 있다. 장치(2)가 구강으로 투여될 때 장치(2)가 위장관의 소정 영역에 도달할 때만 제2 물질이 용해되도록, 제2 물질은 구성될 수 있다. 제2 물질은 예를 들어 장용성 코팅을 포함할 수 있다. 제1 물질은 바이어싱 부재(12)를 기계적으로 구속하기 위해 용해성 요소(10)에 필요한 벌크를 제공하는 반면, 제2 물질은 장치(2)가 위장관의 원하는 소정 영역에서 작동하도록 하는데 필요한 선택적 용해 기능을 제공한다.

기능을 향상시키기 위해, 다른 코팅이 장치(2)에 제공될 수도 있다. 예를 들어, 일 실시 예에서, 장치는 점액 접착성 물질(28)이 장벽(intestinal wall)의 라이닝(lining)과 접촉할 때 장치(2)와 장벽의 라이닝 사이의 접착을 촉진하도록 구성된 점액 접착성(muco-adhesive) 물질(28)로 코팅된다. 도 1 및 도 2에 도시된 예에서, 점액 접착성 물질(28)이 위장관의 소정 영역에서만 노출되도록(이에 따라 장벽의 라이닝에 접착되는 경향이 있다), 점액 접착성 물질(28)은 초기에 밀봉 물질(24)에 의해 덮여있다. 점액 접착성 물질(28)에 의해 제공되는 접착은 샘플 챔버(14) 내로 물질을 추출하는 동안 장치(2)의 안정성을 향상시킨다. 상기 접착은 장치(2)가 위장관을 통과하지 못하게 하거나 위장관에 손상을 줄 위험이 없도록, 충분히 강하지 않다. 필요한 기능성을 제공하는 예를 들어, 폴리머(polymers), 렉틴(lectins) 및 리포솜 기반 제제(liposome-based formulations)를 비롯한 다양한 물질이 공지되어 있다. 경구 전달을 위해 개발된 비 제한적인 예는 키토산(chitosan), 폴리(아크릴산)(poly(acrylic acid)), 알기네이트(alginate), 폴리(메타크릴산)(poly(methacrylic acid)) 및 카르복시메틸셀룰로스나트륨(sodium carboxymethyl cellulose)을 포함한다.

도시된 실시 예에서, 점액 접착성 물질은, 위장 물질이 샘플 입력 밸브(6)를 통해 캡슐 바디 내로 흡입되도록 하는 장치(2)의 방향으로 장벽의 라이닝에 대한 장치(2)의 접착이 촉진되도록 선택되는, 장치의 외부 표면의 일부 상에 배치된다. 상기 방향은, 장치(2)가 장벽의 라이닝에 접착될 때 수집 개구(22) 및 액추에이터 개구(26) 모두가 장벽의 라이닝의 임의의 부분에 의해 덮이지 않을 수 있는 방향일 수 있다. 도시된 실시 예에서, 이것은 샘플 수집 개구(22)가 제공되는 표면에 실질적으로 수직이고 액추에이터 개구(26)가 제공되는 표면에 실질적으로 수직 인 외측 측면 표면 상에 점액 접착성 물질을 제공함으로써 달성되며, 다만, 장치(2)의 특정 기하학적 형상 및 수집 개구(22) 및 액추에이터 개구(26)의 위치에 따라 다른 배치가 가능하다는 것을 알 수 있을 것이다.

수집 개구(22)를 통한 물질의 효율적인 추출을 촉진시키기 위해 다양한 특징이 제공될 수 있다. 이러한 특징의 예를 포함하는 캡슐 바디(4)의 전방 서브 유닛(4A)에 대한 예시적인 구성이 도 3에 도시된다.

일 실시 예에서, 도 3에 도시된 바와 같이, 전방 서브 유닛(4A)의 외부 표면에는 함몰 채널(30)이 제공된다. 이 특정 예에서, 각각의 함몰 채널(30)은 3 개의 샘플 수집 개구(22) 중 하나로 연결된다. 다른 배열도 가능하다(예를 들어, 상이한 수의 샘플 수집 개구 및 / 또는 함몰 채널(30)). 상기 함몰 채널(30)은 위장관 내의 조직 또는 물질(예를 들어, 식품 입자)에 의한 샘플 수집 개구(22)의 차단을 감소 또는 방지하도록 구성된다.

샘플 수집 개구(22)의 차단을 추가로 감소시키거나 방지하기 위해, 샘플 수집 개구(22) 중 하나 이상은 원형이 아니며, 예를 들어 길다. 도시된 실시 예에서, 3 개의 이러한 비 원형(및 길다란) 수집 개구(22)가 제공된다.

일 실시 예에서, 도 3에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 돌출 부재(32)가 제공된다. 돌출 부재(32)는 샘플 입력 밸브(6)(및 수집 개구(22))에 인접한 캡슐 바디(4)의 외부 표면의 평균 레벨에 대해 바깥쪽으로 돌출한다. 돌출 부재(32)는 위장관 내의 조직 또는 물질에 대한 장치(2)의 흡착 기반(suction-based) 접착력을 감소시키도록 구성된다. 상기 돌출 부재(32)는 흡입 기반의 접착을 통해 위장관 내의 조직 또는 물질에 부착되어 수집 개구(22) 중 하나 이상을(부분적으로 또는 완전히) 차단할 수 있는 임의의 커다란 실질적으로 평면인 표면이 사용되는 것을 방지한다. 돌출 부재(32)는 장치(2)가 장벽으로부터 이격되어, 유체가 장치와 장벽 사이로 흐르도록 허용한다(임의의 진공의 축적을 방지함).

도 4 내지도 7은 도 1 내지도 3을 참조하여 전술한 실시 예의 작동을 도시한다.

도 4는 장치(2)가 위장관의 소정 영역에 도달하고 밀봉 물질(24)(도 1 및도 2에 도시됨)이 용해된 후의 장치(2)를 도시한다. 예를 들어, 밀봉 물질(24)은 장치가 소장을 통과할 때까지 위 내부의 산성 환경으로부터 장치(2)를 보호하는 장용성 코팅을 포함할 수 있다. 소장에 들어가면 담즙과 탄산나트륨의 도입으로 인해 pH가 상승한다. 이로써 밀봉 물질(24)이 용해된다. 밀봉 물질(24)의 용해는 수집 개구(22), 점액 접착성 물질(28) 및 용해성 요소(10)를 위장관의 소정 영역의 물질에 노출시킨다.

도 5는 용해성 요소(10)가 분해되기 시작한 후속 시간에서의 장치(2)를 도시한다. 용해성 요소(10)는 용해가 원하는 속도로 일어나고, 장치(2)를 작동시키는 목적을 달성하도록 형성된다.

도 6은 바이어싱 부재(12)가 해제되는 방식으로 용해(예를 들어, 부분적으로 붕괴됨)됨으로 인해, 용해성 요소(10)의 형상이 변화된 후속 시간에서의 장치(2)를 도시한다. 해제된 바이어싱 부재(12)는 도면의 방향에서 가동 요소(16)를 우측으로 가압한다. 샘플 챔버(14)는 팽창된다. 팽창은 샘플 챔버(14) 내에 부분 진공을 생성한다. 부분 진공은 장치(2)의 외부와 샘플 챔버(14) 사이에 압력 구배를 제공한다. 압력 구배는 샘플 입력 밸브(6)를 강제로 개방한다(도 6에 도시된 바와 같이, 샘플 입력 밸브(6)의 외곽 에지(7)의 당김으로써). 샘플 입력 밸브(6)의 개방은 물질이 압력 구배에 의해 샘플 챔버(14) 내로 유입되게 한다.

도 7은 작동 프로세스가 완료된 후의 장치(2)를 도시한다. 가동 요소(16)는 그 주행 단부의 끝까지 가압되어, 액추에이터 개구(26)의 형태에 상보적인 형태를 갖는 부분(17)을 통해 액추에이터 개구(26)를 밀봉한다. 샘플 챔버(14)와 장치(2)의 외부 사이의 압력차는 이제 샘플 입력 밸브(6)가 폐쇄될 정도로 충분히 낮다. 샘플 챔버(14)는 필요에 따라 위장관의 소정 영역으로부터 추출된 물질로 채워지고, 밀봉되어, 나중에 제거 및 분석 할 준비가 된다.

일 실시 예에서, 샘플 챔버(14)는 물질(예를 들어 방부제)로(선택적으로 부분적으로) 사전 충전될 수 있으며, 이는 위장관으로부터의 추출과 나중에 분석을위한 제거 사이의 시간 동안 샘플 챔버(14) 내로 추출된 물질에 대하여 바람직한 방식으로 작용한다(예를 들어, 추출된 물질의 상태악화를 방지 또는 감소시킴).

본 개시의 양태들은 추가적으로 다음과 같은 번호문항으로 기술될 수 있다:

1. 샘플 입력 밸브를 갖는 캡슐 바디;

상기 캡슐 바디 내에 부분 진공을 발생시켜 상기 샘플 입력 밸브를 통해 위장 물질을 상기 캡슐 바디 내로 끌어들이도록 구성된 흡입기구; 및

상기 흡입기구를 작동시키는 액추에이터

를 포함하고,

상기 액추에이터는 용해성 요소를 포함하고, 상기 용해성 요소가 위장관의 소정 영역에서 용해되고 상기 용해성 요소의 용해로 인해 상기 흡입기구가 작동하도록 구성되는 위장 물질을 샘플링하기 위한 장치.

2. 제1항에 있어서, 상기 장치는 구강으로 투여되는 것을 특징으로 하는 장치.

3. 제2항에 있어서, 상기 액추에이터는, 상기 용해성 요소가 상기 구강으로부터 상기 소정 영역으로 이동하는 동안 손상되지 않고, 상기 소정 영역에서 용해되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.

4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 흡입기구는 상기 흡입기구의 작동 전에 상기 용해성 요소에 의해 구속되는 바이어싱(biasing) 부재를 포함하며;

상기 용해성 요소의 용해는 상기 바이어싱 부재를 해제하는 것을 특징으로 하는 장치.

5. 제4항에 있어서, 상기 바이어싱 부재는 상기 바이어싱 부재의 해제시 상기 캡슐 바디 내의 샘플 챔버를 팽창시켜 상기 캡슐 바디 내에 부분 진공을 발생 시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.

6. 제5항에 있어서, 상기 흡입기구는 슬라이딩 실(seal)을 통해 보어(bore) 내에 결합된 가동 요소를 포함하고, 상기 바이어싱 부재는 상기 보어 내에서 상기 가동 요소의 이동을 구동함으로써 상기 샘플 챔버를 팽창시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.

7. 제4항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 바이어싱 부재는 스프링을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.

8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 장치는 장벽(intestinal wall)의 라이닝(lining)과 접촉할 때 상기 장치와 장벽의 라이닝 사이의 접착을 촉진하도록 구성된 점막 접착성(muco-adhesive) 물질로 코팅되는 것을 특징으로 하는 장치.

9. 제8항에 있어서, 상기 점막 접착성 물질은 상기 장치가 위장관의 소정 영역에 도달할 때 노출되도록 코팅되는 것을 특징으로 하는 장치.

10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 샘플 입력 밸브는, 하나 이상의 샘플 수집 개구를 통해 상기 캡슐 바디의 외부로부터 상기 캡슐 바디의 내부로 물질의 압력 구배 구동 통과(pressure gradient driven passage)를 허용하고, 압력 구배가 없을 때, 상기 하나 이상의 샘플 수집 개구를 밀봉하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 장치.

11. 제10항에 있어서, 상기 캡슐 바디는, 개봉되는 경우에, 위장 물질이 상기 용해성 요소와 접촉하여 상기 용해성 요소를 녹이도록 허용하는, 하나 이상의 액추에이터 개구를 포함하고, 상기 하나 이상의 액추에이터 개구는 상기 하나 이상의 샘플 수집 개구로부터 분리되는 것을 특징으로 하는 장치.

12. 제11항에 있어서, 상기 하나 이상의 액추에이터 개구는 상기 하나 이상의 샘플 수집 개구에 대하여 상기 캡슐 바디의 반대측에 있는 것을 특징으로 하는 장치.

13. 제11항 또는 제12항에 있어서, 상기 하나 이상의 액추에이터 개구는 밀봉 물질에 의해 밀봉되고, 상기 장치가 구강 투여될 때, 상기 장치가 위장관의 소정 영역에 도달할 때만 상기 밀봉 물질이 용해되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.

14. 제13항에 있어서, 상기 장치는 장벽의 라이닝과 접촉할 때 상기 장치와 장벽의 라이닝 사이의 접착을 촉진하도록 구성된 점막 접착성 물질로 코팅되는 것을 특징으로 하는 장치.

15. 제13항에 있어서, 상기 밀봉 물질은 상기 장치가 상기 위장관의 소정 영역에 도달할 때만 상기 점막 접착성 물질이 노출되도록 상기 점막 접착성 물질 위에 제공되는 것을 특징으로 하는 장치.

16. 제13항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 밀봉 물질은 장용성(enteric) 코팅을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.

17. 제14항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 점막 접착성 물질은, 위장 물질이 상기 샘플 입력 밸브를 통해 상기 캡슐 바디로 흡입되도록 하는 상기 장치의 방향으로 장벽의 라이닝에 대한 상기 장치의 접착이 촉진되도록 선택되는 상기 장치의 외부 표면의 일부 상에 배치되는 것을 특징으로 하는 장치.

18. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 샘플 입력 밸브는,

하나 이상의 샘플 수집 개구를 통해 상기 캡슐 바디의 외부로부터 상기 캡슐 바디의 내부로 물질의 압력 구배 구동 통과를 허용하고, 압력 구배가 없을 때 상기 하나 이상의 샘플 수집 개구를 밀봉하도록 구동되고,

캡슐 바디의 외부 표면은 위장관 내의 조직 또는 물질에 의한 하나 이상의 샘플 수집 개구의 차단을 감소시키기 위해 상기 하나 이상의 샘플 수집 개구로 안내하는 하나 이상의 함몰(indented) 채널을 구비하는 것을 특징으로 하는 장치.

19. 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 샘플 입력 밸브는,

하나 이상의 샘플 수집 개구를 통해 상기 캡슐 바디의 외부로부터 상기 캡슐 바디의 내부로 물질의 압력 구배 구동 통과를 허용하고, 압력 구배가 없을 때 상기 하나 이상의 샘플 수집 개구를 밀봉하도록 구동되고,

상기 하나 이상의 샘플 수집 개구는 비 원형(non-circular)인 것을 특징으로 하는 장치.

20. 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 위장관 내 조직 또는 물질에 대한 상기 장치의 흡입 기반(suction-based) 접착력을 감소시키기 위해, 상기 샘플 입력 밸브에 인접한 캡슐 바디의 외부 표면의 평균 레벨에 대해 외측으로 돌출하는 하나 이상의 돌출 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.

21. 제1항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 용해성 요소는, 하이프로멜로스(hypromellose), 폴리비닐피롤리돈(polyvinylpyrrolidone), 카르복시메틸셀룰로스나트륨(sodium carboxymethyl cellulose) 및 전분글리콜산나트륨(sodium starch glycolate) 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.

22. 제1항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 용해성 요소는 제2 물질로 코팅된 제1 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.

23. 제22항에 있어서, 상기 제1 물질은 상기 제2 물질에 의해 캡슐화되는 것을 특징으로 하는 장치.

24. 제22항 또는 제23항에 있어서, 상기 제2 물질은 상기 장치가 구강 투여될 때 상기 장치가 위장관의 소정 영역에 도달할 때만 용해되는 것을 특징으로 하는 장치.

25. 제22항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 물질은 장용성 코팅을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.

Claims (27)

1. 샘플 입력 밸브를 갖는 캡슐 바디;
   상기 캡슐 바디 내에 부분 진공을 발생시켜 상기 샘플 입력 밸브를 통해 위장 물질을 상기 캡슐 바디 내로 끌어들이도록 구성된 흡입기구; 및
   상기 흡입기구를 작동시키는 액추에이터
   를 포함하고,
   상기 액추에이터는 용해성 요소를 포함하고, 상기 용해성 요소가 위장관의 소정 영역에서 용해되고 상기 용해성 요소의 용해로 인해 상기 흡입기구가 작동하도록 구성되며;
   상기 흡입기구는 상기 흡입기구의 작동 전에 상기 용해성 요소에 의해 구속되는 바이어싱(biasing) 부재를 포함하며;
   상기 흡입기구는 슬라이딩 실(seal)을 통해 보어(bore) 내에 결합된 가동 요소를 포함하고,
   상기 용해성 요소의 용해는 상기 바이어싱 부재를 해제하며;
   상기 바이어싱 부재는 상기 바이어싱 부재의 해제시 상기 캡슐 바디의 외형 및 크기에 대한 어떠한 변화없이, 상기 보어 내에서 상기 가동 요소의 이동을 구동함으로써 상기 캡슐 바디 내의 샘플 챔버를 팽창시켜 상기 캡슐 바디 내에 부분 진공을 발생시키도록 구성되는
   위장 물질을 샘플링하기 위한 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 장치는 구강으로 투여되는 것을 특징으로 하는 장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 액추에이터는, 상기 용해성 요소가 상기 구강으로부터 상기 소정 영역으로 이동하는 동안 손상되지 않고, 상기 소정 영역에서 용해되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
4. 삭제
5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 가동 요소는 원통형 피스톤을 포함하고, 상기 보어는 원통형 보어를 포함하고, 상기 원통형 피스톤은 상기 원통형 보어 내에 활주 가능하게 결합되는 것을 특징으로 하는 장치.
6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 바이어싱 부재는 스프링을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
7. 제1항에 있어서,
   상기 장치는 장벽(intestinal wall)의 라이닝(lining)과 접촉할 때 상기 장치와 장벽의 라이닝 사이의 접착을 촉진하도록 구성된 점막 접착성(muco-adhesive) 물질로 코팅되는 것을 특징으로 하는 장치.
8. 제7항에 있어서,
   상기 점막 접착성 물질은 상기 장치가 위장관의 소정 영역에 도달할 때 노출되도록 코팅되는 것을 특징으로 하는 장치.
9. 제1항에 있어서,
   상기 샘플 입력 밸브는,
   하나 이상의 샘플 수집 개구를 통해 상기 캡슐 바디의 외부로부터 상기 캡슐 바디의 내부로 물질의 압력 구배 구동 통과(pressure gradient driven passage)를 허용하고,
   압력 구배가 없을 때, 압력 구배의 부재에 의해 상기 하나 이상의 샘플 수집 개구를 밀봉하도록 구동되는 것을 특징으로 하는 장치.
10. 제9항에 있어서,
    상기 캡슐 바디는, 개봉되는 경우에, 위장 물질이 상기 용해성 요소와 접촉하여 상기 용해성 요소를 녹이도록 허용하는, 하나 이상의 액추에이터 개구를 포함하고,
    상기 하나 이상의 액추에이터 개구는 상기 하나 이상의 샘플 수집 개구로부터 분리되는 것을 특징으로 하는 장치.
11. 제10항에 있어서,
    상기 하나 이상의 액추에이터 개구는 상기 하나 이상의 샘플 수집 개구에 대하여 상기 캡슐 바디의 반대측에 있는 것을 특징으로 하는 장치.
12. 제10항에 있어서,
    상기 하나 이상의 액추에이터 개구는 밀봉 물질에 의해 밀봉되고,
    상기 장치가 구강 투여될 때, 상기 장치가 위장관의 소정 영역에 도달할 때만 상기 밀봉 물질이 용해되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
13. 제12항에 있어서,
    상기 장치는 장벽의 라이닝과 접촉할 때 상기 장치와 장벽의 라이닝 사이의 접착을 촉진하도록 구성된 점막 접착성 물질로 코팅되는 것을 특징으로 하는 장치.
14. 제13항에 있어서,
    상기 밀봉 물질은 상기 장치가 상기 위장관의 소정 영역에 도달할 때만 상기 점막 접착성 물질이 노출되도록 상기 점막 접착성 물질 위에 제공되는 것을 특징으로 하는 장치.
15. 제12항에 있어서,
    상기 밀봉 물질은 장용성(enteric) 코팅을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
16. 제7항, 제8항, 제13항 또는 제14항에 있어서,
    상기 점막 접착성 물질은,
    위장 물질이 상기 샘플 입력 밸브를 통해 상기 캡슐 바디로 흡입되도록 하는 상기 장치의 방향으로 장벽의 라이닝에 대한 상기 장치의 접착이 촉진되도록 선택되는 상기 장치의 외부 표면의 일부 상에 배치되는 것을 특징으로 하는 장치.
17. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 샘플 입력 밸브는,
    하나 이상의 샘플 수집 개구를 통해 상기 캡슐 바디의 외부로부터 상기 캡슐 바디의 내부로 물질의 압력 구배 구동 통과를 허용하고, 압력 구배가 없을 때, 압력 구배의 부재에 의해 상기 하나 이상의 샘플 수집 개구를 밀봉하도록 구동되고,
    캡슐 바디의 외부 표면은 위장관 내의 조직 또는 물질에 의한 하나 이상의 샘플 수집 개구의 차단을 감소시키기 위해 상기 하나 이상의 샘플 수집 개구로 안내하는 하나 이상의 함몰(indented) 채널을 구비하는 것을 특징으로 하는 장치.
18. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 샘플 입력 밸브는,
    하나 이상의 샘플 수집 개구를 통해 상기 캡슐 바디의 외부로부터 상기 캡슐 바디의 내부로 물질의 압력 구배 구동 통과를 허용하고, 압력 구배가 없을 때, 압력 구배의 부재에 의해 상기 하나 이상의 샘플 수집 개구를 밀봉하도록 구동되고,
    상기 하나 이상의 샘플 수집 개구는 비 원형(non-circular)인 것을 특징으로 하는 장치.
19. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    위장관 내 조직 또는 물질에 대한 상기 장치의 흡입 기반(suction-based) 접착력을 감소시키기 위해, 상기 샘플 입력 밸브에 인접한 캡슐 바디의 외부 표면의 평균 레벨에 대해 외측으로 돌출하는 하나 이상의 돌출 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
20. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 용해성 요소는, 하이프로멜로스(hypromellose), 폴리비닐피롤리돈(polyvinylpyrrolidone), 카르복시메틸셀룰로스나트륨(sodium carboxymethyl cellulose) 및 전분글리콜산나트륨(sodium starch glycolate) 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
21. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 용해성 요소는 제2 물질로 코팅된 제1 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
22. 제21항에 있어서,
    상기 제1 물질은 상기 제2 물질에 의해 캡슐화되는 것을 특징으로 하는 장치.
23. 제21항에 있어서,
    상기 제2 물질은 상기 장치가 구강 투여될 때 상기 장치가 위장관의 소정 영역에 도달할 때만 용해되는 것을 특징으로 하는 장치.
24. 제21항에 있어서,
    상기 제2 물질은 장용성 코팅을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
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