KR20160051890A - 기능화된 입자의 전달 - Google Patents

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KR20160051890A
KR20160051890A KR1020167009036A KR20167009036A KR20160051890A KR 20160051890 A KR20160051890 A KR 20160051890A KR 1020167009036 A KR1020167009036 A KR 1020167009036A KR 20167009036 A KR20167009036 A KR 20167009036A KR 20160051890 A KR20160051890 A KR 20160051890A
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앤드류 제이슨 콘라드
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베릴리 라이프 사이언시즈 엘엘시
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Abstract

디바이스는 위장관의 내강을 통과하도록 크기 설정된 캡슐, 캡슐 내에 배치된 복수의 기능화된 입자, 위장관의 내강의 벽을 천공하도록 구성된 하나 이상의 조직 투과 부재, 및 제1 구성 및 제2 구성을 갖는 액추에이터를 포함한다. 액추에이터는 제1 구성에서 캡슐 내에 복수의 기능화된 입자를 보유하도록 구성된다. 액추에이터는 제1 구성으로부터 제2 구성으로 전이하는 액추에이터에 의해 복수의 기능화된 입자를 캡슐로부터 하나 이상의 조직 투과 부재를 거쳐 위장관의 내강의 벽 내로 전진시키도록 추가로 구성된다. 디바이스를 포함하는 시스템 및 기능화된 입자들을 신체로 전달하는 방법이 또한 제공된다.

Description

기능화된 입자의 전달 {DELIVERY OF FUNCTIONALIZED PARTICLES}
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 2013년 9월 5일자로 출원된 미국 특허 출원 제14/018,605호에 기초하여 우선권을 주장하고, 이는 본원에서 전체적으로 참조로 통합되었다.
본원에서 달리 표시되지 않으면, 본 섹션에서 설명되는 재료들은 본 출원의 청구범위에 대한 종래 기술이 아니고, 본 섹션에 포함되는 종래 기술로 인정되지 않는다.
사람의 혈액 또는 다른 체액 내의 하나 이상의 분석물을 검출 및/또는 측정함으로써 사람의 생리학적 상태를 평가하기 위한 다수의 과학적 방법이 의료 분야에서 개발되어 왔다. 하나 이상의 분석물은 혈액 내에 존재하거나 부재할 때, 또는 특정 농도 또는 농도의 범위로 존재할 때, 사람의 의학적 질환(medical condition) 또는 건강 상태를 표시할 수 있는 임의의 분석물일 수 있다. 하나 이상의 분석물은 효소, 시약, 호르몬, 단백질, 세포 또는 다른 분자, 예를 들어, 탄수화물, 예컨대, 포도당을 포함할 수 있다.
전형적인 시나리오에서, 사람의 혈액은 채취되어, 실험실로 보내지거나 혈당계와 같은 핸드헬드 시험 디바이스 내로 입력되고, 여기서 하나 이상의 시험이 혈액 내의 다양한 분석물 수준 및 파라미터를 측정하기 위해 수행된다. 대부분의 사람들에 대해, 혈액 시험은 드물고, 의학적 질환을 표시하는 비정상 분석물 수준은 다음의 혈액 시험이 수행될 때까지 식별되지 않을 수 있다. 혈당 농도에 대해 시험하기 위해 혈액을 규칙적으로 채취하는 당뇨를 가진 사람에서 발견될 수 있는 바와 같은 상대적으로 빈번한 혈액 시험의 경우에도, 그러한 혈액 시험은 전형적으로 사용자가 깨어 있을 때 수행되지만, 야간에 발생하는 혈당 수준 (및 그러한 수준의 잠재적인 변동)은 의사가 그러한 사람의 의학적 질환을 평가하는 것을 보조하기 위한 중요한 정보를 제공할 수 있다. 아울러, 분석물 검출 및 분석의 가장 잘 공지된 방법은 혈액 또는 다른 체액 시료의 수집을 요구하고, 이는 불편하고, 침습적이며, 상당한 환자 순응성을 요구할 수 있다.
의학적 질환의 치료 또는 분석을 위해, 신체 내로 촬영제, 치료제, 또는 약제를 도입하기 위한 방법은 경구 전달, 정맥내 전달, 근육내 전달, 피하 전달, 경점막 전달, 및 경피 전달을 포함한다. 이러한 방법들 중 일부는 모든 제제 또는 물질의 전달에 대해 적용 가능하지 않을 수 있다. 예를 들어, 몇몇 단백질, 항체, 펩타이드, 백신, 및 유전자 기반 약물은 위장관 장애 및 출혈을 포함한 합병증에 의한 열악한 경구 관용; 위 내에서의 약물 화합물의 파괴/분해; 및 분자 크기 및 전하 문제로 인한 약물의 열악하거나, 느리거나, 불규칙하거나, 불충분한 흡수를 포함한, 다수의 이유로 인해 전통적인 경구 전달 방법에 의해 제공될 수 없다. 정맥내 및 근육내 전달과 같은 종래의 대안적인 약물 전달 방법은 니들 천자로부터의 통증 및 감염의 위험, 멸균 기술의 사용에 대한 요구, 및 연장된 기간 동안 환자 내에서 IV 라인을 유지하는 요구 및 관련된 위험을 포함한 다수의 결점을 갖는다. 이식 가능한 약물 전달 펌프와 같은 다른 약물 전달 접근이 채용되었지만, 이러한 접근은 디바이스의 반영구적인 이식을 요구하고, 여전히 IV 전달의 한계들 중 많은 것을 가질 수 있다.
본 개시내용의 몇몇 실시예는 (1) 위장관의 내강을 통과하도록 크기 설정된 캡슐; (2) 캡슐 내에 배치된 복수의 기능화된 입자; (3) 위장관의 내강의 벽을 천공하도록 구성된 하나 이상의 조직 투과 부재; 및 (4) 제1 구성 및 제2 구성을 갖는 액추에이터를 포함하는 디바이스를 제공하고, 액추에이터는 제1 구성에서 캡슐 내에 복수의 기능화된 입자를 보유하도록 구성되고, 액추에이터는 제1 구성으로부터 제2 구성으로 전이하는 액추에이터에 의해 복수의 기능화된 입자를 캡슐로부터 하나 이상의 조직 투과 부재를 거쳐 위장관의 내강의 벽 내로 전진시키도록 구성된다.
본 개시내용의 몇몇 실시예는 (ⅰ) (1) 복수의 기능화된 입자를 담는 캡슐 - 캡슐은 위장관의 내강을 통과하도록 크기 설정됨 -; 및 (2) 위장관의 내강의 벽을 천공하도록 구성된 하나 이상의 조직 투과 부재 - 하나 이상의 조직 투과 부재들 각각은 기능화된 입자가 통과할 수 있는 각각의 투과 부재 내강 및 투과 부재 출구를 가짐 - 를 갖는 디바이스를 복용(ingesting)하는 단계; 및 (ⅱ) 하나 이상의 조직 투과 부재를 거쳐, 복수의 기능화된 입자들 중 적어도 일부를 위장관의 내강의 벽 내로 전달하는 단계를 포함하는 방법을 제공한다.
본 개시내용의 실시예는 (1) (ⅰ) 위장관의 내강을 통과하도록 크기 설정된 캡슐; (ⅱ) 위장관의 내강의 벽을 천공하도록 구성된 하나 이상의 조직 투과 부재; 및 (ⅲ) 제1 구성 및 제2 구성을 갖는 액추에이터 - 액추에이터는 제1 구성에서 캡슐 내에 복수의 기능화된 입자를 보유하도록 구성되고, 액추에이터는 제1 구성으로부터 제2 구성으로 전이하는 액추에이터에 의해 복수의 기능화된 입자를 캡슐로부터 하나 이상의 조직 투과 부재를 거쳐 위장관의 내강의 벽 내로 전진시키도록 구성됨 - 를 포함하는 삼킬 수 있는 디바이스; (2) 캡슐 내에 배치된 복수의 기능화된 입자 - 기능화된 입자는 피하 혈관계의 내강 내의 혈액 내에 존재하는 하나 이상의 목표 분석물과 상호 작용하도록 구성됨 -; 및 (3) 피하 혈관계의 부분으로부터 송신된 분석물 응답 신호를 검출하도록 구성된 검출기 - 분석물 응답 신호는 하나 이상의 목표 분석물의 기능화된 입자와의 상호 작용에 관련됨 - 를 포함하는 시스템을 추가로 제공한다.
본 발명의 실시예는 (ⅰ) 위장관의 내강을 통과하도록 크기 설정된 캡슐; (ⅱ) 장관의 내강의 벽을 천공하도록 구성된 하나 이상의 조직 투과 부재 - 조직 투과 부재들 각각은 각각의 투과 부재 출구를 가짐 -; 및 (ⅲ) 제1 구성 및 제2 구성을 갖는 액추에이터 - 액추에이터는 제1 구성에서 캡슐 내에 복수의 기능화된 입자를 보유하도록 구성되고, 액추에이터는 제1 구성으로부터 제2 구성으로 전이하는 액추에이터에 의해 복수의 기능화된 입자를 캡슐로부터 하나 이상의 조직 투과 부재를 거쳐 위장관의 내강의 벽 내로 전진시키도록 구성됨 - 를 갖는 디바이스 내로 복수의 기능화된 입자를 로딩하는 단계를 포함하는 방법을 추가로 제공한다.
이러한 그리고 다른 태양, 장점, 및 대안은 첨부된 도면을 적절하게 참조하여, 다음의 상세한 설명을 읽음으로써 본 기술 분야의 통상의 기술자에게 명백해질 것이다.
도 1은 삼킬 수 있는 전달 디바이스(swallowable delivery device)의 일 실시예의 사시도이다.
도 2a 내지 도 2d는 삼킬 수 있는 전달 디바이스 내에서 사용하기 위한 조직 투과 부재의 실시예들의 측면도이다.
도 3은 삼킬 수 있는 전달 디바이스 내에서 사용하기 위한 조직 투과 부재의 일 실시예의 측면도이다.
도 4는 삼킬 수 있는 전달 디바이스의 일 실시예의 측단면도이다.
도 5는 삼킬 수 있는 전달 디바이스의 일 실시예의 측단면도이다.
도 6은 삼킬 수 있는 전달 디바이스 내에서 사용하기 위한 조직 투과 부재의 일 실시예의 측단면도이다.
도 7a 내지 도 7d는 장관의 내강 내에서 도시된, 삼킬 수 있는 전달 디바이스의 일 실시예의 측단면도이다.
도 7e는 삼킬 수 있는 전달 디바이스 내에서 사용하기 위한 액추에이터의 일 부분 및 조직 투과 부재의 일 실시예의 사시도이다.
도 8은 삼킬 수 있는 전달 디바이스 내에서 사용하기 위한 조직 투과 부재의 일 실시예의 측단면도이다.
도 9는 삼킬 수 있는 전달 디바이스 내에서 사용하기 위한 해제부의 일 실시예이다.
도 10은 삼킬 수 있는 전달 디바이스 내에서 사용하기 위한 해제부의 일 실시예이다.
도 11a 내지 도 11c는 장관의 내강 내에서 도시된, 삼킬 수 있는 전달 디바이스의 일 실시예의 측단면도이다.
도 12a는 삼킬 수 있는 전달 디바이스의 일 실시예의 전방 단면도이다.
도 12b는 삼킬 수 있는 전달 디바이스의 일 실시예의 측단면도이다.
도 13a 내지 도 13b는 장관의 내강 내에서 도시된, 삼킬 수 있는 전달 디바이스의 일 실시예의 측단면도이다.
도 14a 내지 도 14d는 장관의 내강 내에서 도시된, 삼킬 수 있는 전달 디바이스의 일 실시예의 측단면도이다.
도 15는 삼킬 수 있는 전달 디바이스를 포함하는 시스템의 일 실시예의 도면이다.
도 16은 복수의 생리학적 파라미터를 검출 및 측정하기 위한 예시적인 착용 가능한 디바이스의 사시도이다.
도 17a는 착용자의 손목에 장착되었을 때의, 예시적인 손목 장착형 디바이스의 상부 사시도이다.
도 17b는 착용자의 손목에 장착되었을 때의, 도 17a에 도시된 예시적인 손목 장착형 디바이스의 저면 사시도이다.
도 18은 서버와 통신하는 복수의 손목 장착형 디바이스를 포함하는 예시적인 시스템의 블록 선도이다.
도 19는 기능화된 입자를 전달하는 예시적인 방법의 블록 선도이다.
다음의 상세한 설명에서, 본원의 일부를 형성하는 첨부된 도면이 참조된다. 도면에서, 유사한 도면 부호는 문맥이 달리 표시하지 않으면, 전형적으로 유사한 구성요소들을 식별한다. 상세한 설명, 도면, 및 청구범위에서 설명되는 예시적인 실시예는 제한적으로 의도되지 않는다. 본원에서 제시되는 보호 대상의 범주로부터 벗어남이 없이, 다른 실시예가 이용될 수 있고, 다른 변화가 이루어질 수 있다. 본원에서 일반적으로 설명되며 도면에 도시되는 바와 같은 본 개시내용의 태양들은 매우 다양한 상이한 구성으로 배열, 대체, 조합, 분리, 및 설계될 수 있으며, 이들 모두는 본원에서 명확하게 고려됨이 쉽게 이해될 것이다.
I. 개요
사람의 건강에 관련된 생리학적 파라미터에 관한 정성적 및 정량적 정보는 신체에 장착되는 착용 가능한 디바이스에 의해, 피하 혈관계 내에서 순환하는 혈액 내의 하나 이상의 분석물을 비침습적으로 측정함으로써 얻어질 수 있다. 하나 이상의 분석물은 특정 농도 또는 농도의 범위로 혈액 내에 존재할 때, 디바이스를 착용한 사람의 의학적 질환 또는 건강을 표시할 수 있는 임의의 분석물일 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 분석물은 효소, 호르몬, 단백질, 또는 다른 분자를 포함할 수 있다.
예시적인 실시예에서, 착용 가능한 디바이스는 피하 혈관계의 내강 내로 도입된, 마이크로 입자 또는 나노 입자와 같은 기능화된 입자에 대한 임상적으로 관련된 분석물의 결합을 검출함으로써 건강 관련 정보 중 적어도 일부를 얻는다. 입자는 폴리스티렌과 같은 불활성 재료로 만들어질 수 있고, 약 20마이크로미터 미만인 직경을 가질 수 있다. 몇몇 실시예에서, 입자는 약 10nm 내지 1㎛ 정도의 직경을 갖는다. 추가의 실시예에서, 직경이 10 - 100nm 정도인 작은 입자가 1 - 10마이크로미터 정도의 더 큰 "클러스터" 또는 "조립체"를 형성하도록 조립될 수 있다. 본 기술 분야의 통상의 기술자는 "입자"를 그의 가장 넓은 의미에서 이해할 것이고, 입자가 임의의 제조된 재료, 분자, 크립토판, 바이러스, 파지 등의 형태를 취할 수 있음을 이해할 것이다. 아울러, 입자는 임의의 형상, 예를 들어, 구, 막대, 비대칭 형상 등일 수 있다. 몇몇 예에서, 입자는 자성일 수 있고, 상자성, 초상자성, 또는 강자성 재료, 또는 자지장에 응답하는 임의의 다른 재료로부터 형성될 수 있다.
입자, 또는 복합체 내의 여러 입자들의 그룹은 임상적으로 관련된 분석물에 결합하거나 그와 상호 작용하는 특이적 친화성을 갖는 수용체에 의해 기능화될 수 있다. 수용체는 입자 자체에 대해 고유할 수 있다. 예를 들어, 입자 자체는 소정의 분석물에 대한 고유한 친화성을 갖는 바이러스 또는 파지일 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 입자는 특정한 임상적으로 관련된 분석물과 특이적으로 결합하거나 이를 달리 인식하는 수용체를 공유 결합으로 또는 달리 부착하거나 관련시킴으로써 기능화될 수 있다. 기능화된 수용체는 목표 분석물에 대한 정의된 친화성을 갖는 항체, 펩타이드, 핵산, 파지, 박테리아, 바이러스, 또는 임의의 다른 분자일 수 있다. 생체 내에서 입자를 호출하는 데 보조할 수 있는, 형광단 또는 자가 형광 표지 또는 발광 표지와 같은 다른 화합물 또는 분자가 또한 입자에 부착될 수 있다.
착용 가능한 디바이스는 착용 가능한 디바이스의 국소 영역 내의 피하 혈관계의 내강 내에 존재하는 기능화된 입자를 비침습적 방식으로 호출하기 위한 하나 이상의 데이터 수집 시스템을 추가로 포함할 수 있다. 하나의 예에서, 착용 가능한 디바이스는 호출 신호에 응답하여 피하 혈관계의 부분으로부터 송신되는 응답 신호를 검출하기 위한 검출기를 포함한다. 모든 경우에 필수적이지는 않지만, 착용 가능한 디바이스는 피하 혈관계의 부분 내로 착용자의 피부를 투과하여, 목표 분석물에 대한 기능화된 입자의 결합에 관련되는 응답 신호를 유도할 수 있는 호출 신호를 송신하기 위한 신호 공급원을 또한 포함할 수 있다. 호출 신호는 착용자에게 무해하며, 기능화된 입자에 대한 임상적으로 관련된 분석물의 결합을 검출하기 위해 사용될 수 있는 응답 신호를 생성하는 임의의 종류의 신호일 수 있다.
또한, 착용 가능한 디바이스에 의해 수집되는 데이터는 임상적으로 관련된 분석물의 존재 또는 부재를 검출하기 위해, 착용 가능한 디바이스 상에서 국부적으로 또는 그로부터 이격되어, 분석될 수 있다. 몇몇 예에서, 데이터는 검출기에 의해 검출되는 응답 신호에 기초하여 임상적으로 관련된 분석물의 농도를 추가로 결정하고, 의학적 질환이 적어도 임상적으로 관련된 분석물의 존재, 부재, 및/또는 농도에 기초하여 표시되는 지를 결정하기 위해, 분석될 수 있다. 착용 가능한 디바이스에 의해 수집되는 데이터의 사용을 위한 하나의 가능한 예로서, 심장 마비 또는 뇌졸중을 잠재적으로 일으킬 수 있는 불안정한 동맥 플라크의 존재는 흔히 혈액 내의 소정의 단백질 표지의 증가와 관련된다. 이러한 의학적 질환에 대해 위험할 수 있는 사람은 그러한 단백질 표지에 결합하도록 기능화된 입자를 복용할 수 있고, 단백질 표지의 농도를 결정하기 위해 기능화된 입자를 주기적으로 (예컨대, 1시간마다) 수집하고 호출하도록 구성된 디바이스를 그의 손목에 착용할 수 있다. 디바이스가 단백질 표지의 농도가 심장 마비 또는 다른 생명을 위협하는 에피소드의 상승된 위험을 표시한다고 결정하면, 디바이스는 디바이스를 착용한 사람이 즉각적인 의학적 치료를 받을 수 있도록 사용자 인터페이스(예컨대, 청각적 경고)를 통해 경보를 발생시킬 수 있다.
기능화된 입자는 주입, 섭취, 흡입, 경피, 또는 몇몇 다른 방식으로 혈류 또는 다른 체액 내로 도입될 수 있다. 하나의 예에서, 기능화된 입자는 캡슐과 같은 삼킬 수 있는 전달 디바이스에 의해 위장(GI) 관으로 전달된다. 본원에서 사용되는 바와 같이, "GI 관"은 식도(E), 위(S), 소장(SI), 대장(LI), 및 항문을 지칭하고, "장관"은 대장 및 소장을 지칭한다. 본 발명의 다양한 실시예는 약품(100)을 장관과 전체 GI 관 둘다로 전달하도록 구성 및 배열될 수 있다. 캡슐은 내부 체적을 포함하고, 본 기술 분야에 공지된 다양한 생체 친화성 중합체로부터 제조될 수 있다. 캡슐은 다양한 생분해성 중합체를 포함한 다양한 비독성 재료로부터 제조될 수 있다. 캡슐은 디바이스가 소장 내의 pH 또는 다른 조건에 응답하여 소장의 벽 내로 기능화된 입자를 전달하도록 허용하기 위해, 위산으로부터 캡슐을 보호하고 소장 내에서 생분해를 허용하기 위한 장용(enteric) 또는 다른 코팅을 또한 가질 수 있다.
본원에서 설명되는 전달 디바이스는 사람, 개, 소, 또는 돼지 장관과 같은 포유류의 위장관으로의 기능화된 입자의 전달을 위해 사용될 수 있다. 전달 디바이스 및 기능화된 입자의 특징은 연구되는 특정 포유류(들)에 대해 맞춰질 수 있다. 예를 들어, 다양한 생분해성 재료를 채용하는 디바이스의 실시예에서, 그러한 재료가 분해되는 pH는 선택된 포유류의 위장관의 목표 부분의 pH에 기초하여 선택될 수 있다.
일 실시예에서, 캡슐은 확장 가능한 부재, 및 확장 가능한 부재의 확장에 의해 장벽 내로 전진 가능한 조직 투과 부재를 포함한다. 캡슐은 내부 체적, 및 적어도 하나의 개구를 포함하고, 개구를 통해 조직 투과 부재가 장벽 내로 전진될 수 있다. 몇몇 예에서, 확장 가능한 부재는 캡슐 내부 체적 내에 배치되어 조직 투과 부재에 결합된 풍선으로서 제공된다. 풍선은 적어도 부분적으로 비확장된 상태로 캡슐의 내부 벽에 부착될 수 있고, PET, 폴리에틸렌, 및 폴리이미드와 같은 본 기술 분야에 공지된 다양한 비순응성 중합체를 포함할 수 있다. 풍선은, 예컨대, 약 0.02밀리미터 미만의 박벽일 수 있다.
몇몇 실시예에서, 풍선의 확장은 기체에 의한 풍선의 충전에 의해 발생하고, 이는 이산화탄소 또는 다른 기체의 생성을 일으키는 화학 반응에 의해 달성될 수 있다. 풍선은 분리 밸브 또는 다른 분리 수단에 의해 분리되는 적어도 제1 및 제2 부분 또는 격실을 포함할 수 있다. 물과 같은 액체가 제1 격실 내에 배치될 수 있고, 액체일 수 있지만 전형적으로 고체인 적어도 하나의 반응물이 제2 격실 내에 배치될 수 있다. 반응물은 적어도 2개의 반응물, 예를 들어, 시트르산과 같은 산 및 중탄산나트륨과 같은 염기를 포함할 수 있고, 이들은 약 1:2 비율을 가질 수 있다. 다른 산, 예컨대, 아세트산 및 염기를 포함한 다른 반응물이 또한 고려된다. 밸브 또는 다른 분리 수단이 개방되면, 반응물들은 본원에서 더 완전하게 설명될 바와 같이, 액체 내에서 혼합되고, 풍선을 확장시켜서 조직 투과 부재를 장 벽 내로 전진시키는 이산화탄소와 같은 기체를 생성한다. 조직 투과 부재를 조직 내로 전진시키는 것에 추가하여, 디바이스는 또한 팽창된 풍선이 캡슐을 장관을 통한 더 용이한 통과를 위해 하나 이상의 조각으로 파단시키거나 달리 분리시키게 하도록 구성될 수 있다.
분리 밸브는 다수의 방식으로 다수의 조건에 응답하여 개방되도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 분리 밸브는 분해 시에, 밸브가 개방되도록, 소장 내에서 발견되는 더 높은 pH 또는 다른 조건에 응답하여 하나 이상의 부분이 분해되게 함으로써 개방되도록 구성될 수 있다. 밸브의 분해는 제1 격실 및 제2 격실의 내용물들의 혼합과, 풍선의 확장을 허용한다. 분리 밸브는 캡슐의 외부 상에 위치될 수 있거나, 캡슐 내부에 위치될 수 있고, 이때 분리 밸브는 캡슐 내의 적어도 하나의 개구 또는 다른 개방부를 통해 진입하는 장관 유체에 노출된다. 적어도 하나의 개구를 포함하는 부분을 포함한, 캡슐 표면의 적어도 일 부분은 소장 내의 pH 또는 다른 조건에 응답하여 분해되는 장용 코팅과 같은 보호 층으로 코팅될 수 있다. 그러한 코팅은 캡슐이 소장에 도달할 때까지, 소화액이 캡슐 내부로 진입하여 분리 밸브를 분해하기 시작하지 않도록, 적어도 하나의 개구 위에 보호 시일을 제공한다. 대안적인 또는 추가적인 실시예로서, 밸브는 또한 소정의 기간이 경과한 후에 또는 환자에 의한 외부 활성화에 응답하여, 소장 내에서의 연동 수축에 의해 인가되는 압축력에 응답하여 개방되도록 구성될 수 있다.
해제 밸브에 추가하여, 풍선 또는 다른 확장 가능한 부재는 팽창 후에 확장 가능한 부재를 수축시키도록 역할하는 수축 밸브를 또한 포함할 수 있다. 수축 밸브는 풍선 내의 기체의 탈출을 위한 개방부 또는 채널을 생성하기 위해, 소장 내의 유체 및/또는 풍선의 격실들 중 하나 내의 액체에 대한 노출 시에 분해되도록 구성된 생분해성 재료를 포함할 수 있다. 풍선이 완전히 수축하면, 천공 요소와 접촉하여 이에 의해 천공되도록, 하나 이상의 천공 요소가 또한 캡슐 벽의 내부 표면에 부착될 수 있다.
추가로, 캡슐의 선택 가능한 부분들은 전체 디바이스가 더 작은 조각으로 제어 가능하게 분해되도록 허용하여, GI 관을 통한 통과 및 배출을 용이하게 하도록, 그러한 생분해성 재료로부터 제조될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 캡슐은 GI 관을 통한 통과를 용이하게 하도록 선택 가능한 크기 및 형상의 캡슐 조각을 생성하기 위해 제어 가능하게 분해되는 생분해성 재료의 시임(seam)을 포함할 수 있다. 시임은 분해를 가속하기 위해 미리 응력을 받거나, 타공되거나, 달리 처리될 수 있다.
조직 투과 부재(들)는 내강 또는 다른 격실 및 장벽 내로 선택 가능한 깊이로 투과하기 위한 조직 투과 단부를 구비한, 중공 니들 또는 다른 유사한 구조물을 포함할 수 있다. 내강은 기능화된 입자로 미리 로딩되거나 충전될 수 있다. 투과 부재(들)가 그 안에 배치될 수 있는 적어도 하나의 안내 튜브가 또한 제공될 수 있다. 몇몇 예에서, 캡슐은 복수의 조직 투과 부재를 포함하고, 이들은 다수의 배열을 가질 수 있다. 투과 부재들 각각은 동일하거나 상이한 유형의 입자들(즉, 상이한 수용체로 기능화된 입자들)을 운반할 수 있다. 전자는 특정 유형의 입자의 다량 전달을 제공하고, 후자는 2개 이상의 상이한 혈액 분석물에 대해 목표화된 입자들의 거의 동시의 전달을 허용한다. 복수의 조직 투과 부재들은 입자의 전달 중에 장벽 내로 캡슐을 정착시키기 위해, 캡슐의 주연부 둘레에서 또는 확장 가능한 부재의 표면 상에서 대칭으로 분포되거나 다른 패턴으로 위치될 수 있다.
조직 투과 부재는 소장 내에서 분해되어, 거기에 보유되더라도 장벽으로부터 탈착하기 위한 페일 세이프 메커니즘을 제공하기 위해, PGLA와 같은 생분해성 중합체로부터 제조될 수 있다. 그러한 실시예에서, 투과 부재는 벽 조직 내의 간질액에 의한 생분해성 중합체의 분해 시에 입자를 전달하기 위해, 입자와 생분해성 중합체의 혼합물로부터 제조될 수 있다. 투과 부재는 또한 전형적으로 투과 부재를 전진 후에 장벽의 조직 내에 보유하기 위한 바브 또는 후크와 같은 하나 이상의 조직 보유 특징부를 포함할 수 있다. 보유 특징부들은 부재 샤프트 둘레에 대칭으로 분포된 2개 이상의 바브와 같이, 조직 보유를 향상시키기 위한 다양한 패턴으로 배열될 수 있다. 추가의 실시예에서, 조직 투과 부재는 또한 그의 분해 및 신체 내로의 흡수 시에 기능화된 입자를 방출하도록 구성된 약물, 치료제, 조영제, 또는 다른 물질로부터 제조될 수 있다.
입자 운반 조직 투과 부재의 사용에 대한 추가적인 또는 대안적인 실시예로서, 디바이스의 다양한 실시예는 풍선 또는 다른 확장 가능한 부재의 확장에 의해 압축 가능한 캡슐 내에 배치되는 입자의 저장소를 또한 포함할 수 있다. 저장소는 건조 형태의 입자 또는 액체 내에 현탁된 입자를 담는다. 이러한 그리고 관련된 실시예에서, 저장소는 풍선의 팽창이 저장소를 압축하여 입자 현탁액을 조직 투과 부재를 통해 장벽 내로 이송하도록, 전진 가능한 중공 조직 투과 부재에 유체 결합된다. 2개, 3개, 4개, 또는 그 이상을 포함한 복수의 저장소가 고려된다. 특정 실시예에서, 2개의 저장소가 중공 조직 투과 부재에 결합될 수 있고, 저장소들은 투과 부재의 길이방향 축에 대해 약 180°로 이격되어 위치된다. 전형적으로, 저장소는 커넥터에 의해 중공 투과 부재에 유체 결합될 것이다. 적합한 커넥터는 저장소를 위한 그의 측방 단부들 각각의 커넥터, 중공 조직 투과 부재를 위한 중심 커넥터, 및 모든 커넥터로 이어지는 중심 내강 또는 채널을 갖는 t-형 커넥터를 포함한다. 다른 형상 및 커넥터 구성이 또한 고려된다.
다른 예시적인 캡슐에서, 하나 이상의 조직 투과 부재의 전진은 확장 가능한 부재, 전달 부재, 및 해제부를 갖는 액추에이터에 의해 달성된다. 전달 부재는 입자를 캡슐로부터 조직 투과 부재 내강을 통해 장벽 내로 전진시키도록 구성된다. 전달 부재의 적어도 일 부분은 조직 투과 부재 내강 내에서 전진 가능할 수 있고, 액추에이터의 일 부분에 또는 확장 가능한 부재에 결합될 수 있다. 액추에이터는 조직 투과 부재를 장벽 내로 선택 가능한 거리로 전진시키고, 아울러 입자를 전달하기 위해 전달 부재를 전진시킨 다음 장벽으로부터 조직 투과 부재를 취출하도록 구성된다. 조직 투과 부재가 생분해성인 경우와 같은 몇몇 실시예에서, 액추에이터는 장벽 내에 조직 투과 부재를 남겨두도록 구성된다. 다양한 실시예에서, 액추에이터는 해제부에 의해 해제되도록 구성된 미리 로딩된 스프링 메커니즘을 포함할 수 있다. 적합한 스프링은 (원추 형상 스프링을 포함한) 코일 및 판 스프링을 포함할 수 있고, 다른 스프링 구조물이 또한 고려된다. 특정 실시예에서, 스프링은 압축된 상태의 스프링의 길이를 스프링의 압축된 길이가 대략 여러 코일(예컨대, 2개 또는 3개) 또는 단지 하나의 코일의 두께인 지점까지 감소시키도록 원추 형상일 수 있다.
액추에이터의 해제는 액추에이터 또는 액추에이터에 결합된 스프링 중 적어도 하나에 결합된 해제부에 의해 제어될 수 있다. 특정 실시예에서, 해제부는 스프링을 압축된 상태로 유지하기 위해 캡슐 내에 위치된 스프링에 결합된다. 해제부의 분해는 작동 메커니즘을 작동시키도록 스프링을 트리거링한다. 많은 실시예에서, 해제부는 pH 또는 다른 특정 화학적 조건과 같은 소장 또는 대장 내의 화학적 조건에 대한 노출 시에 분해되도록 구성된 재료를 포함한다. 소장(또는 GI 관 내의 다른 위치) 내의 하나 이상의 조건으로부터의 해제부의 생분해는 그러한 재료의 가교 결합의 양과 두께 및 다른 치수와 같은, 재료 특성의 선택에 의해 달성될 수 있다. 해제부에 대한 적합한 재료는 소장 내의 더 높은 pH 또는 다른 조건에 대한 노출 시에 분해되도록 구성된 다양한 장용 재료와 같은 생분해성 재료를 포함할 수 있다. 특정 실시예에서, 해제부는 안내 튜브 위에 끼워지거나 그를 차단하여, 안내 튜브 및/또는 캡슐 내부에 조직 투과 부재를 보유하는 필름 또는 플러그를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 해제부는 조직 투과 요소를 제 위치에 유지하는 래치로서 기능하도록 형상화될 수 있다. 이러한 그리고 관련된 실시예에서, 해제부는 캡슐의 외부 또는 내부 상에 위치될 수 있다. 내부 실시예에서, 캡슐 및 안내 튜브는 해제부의 분해를 허용하기 위해 캡슐 내부 내로의 간질액의 침투를 허용하도록 구성된다.
몇몇 실시예에서, 액추에이터는 소장 내에서 캡슐의 존재를 검출하여 신호를 액추에이터로 (또는 메커니즘을 작동시키기 위해 액추에이터에 결합된 전자 제어기로) 보내는, pH 센서, 화학적 센서, 또는 기계적 센서와 같은, 센서에 의해 작동될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 사용자는 본 기술 분야에 공지된 RF, 자기, 또는 다른 무선 시그널링 수단에 의해 입자를 전달하도록 액추에이터를 외부 활성화할 수 있다. 이러한 그리고 관련된 실시예에서, 사용자는 시그널링 수단뿐만 아니라, 디바이스가 소장 또는 GI 관 내의 다른 위치 내에 있을 때를 사용자에 알리기 위한 수단을 포함하는 핸드헬드 디바이스(예컨대, 핸드헬드 RF 디바이스)를 사용할 수 있다. 사용자는 또한 캡슐을 삼킨 후 선택된 기간에 액추에이터를 외부 활성화할 수 있다. 기간은 음식물이 사용자의 GI 관을 통해 소장과 같은 위장관 내의 특정 위치로 이동하는 전형적인 체류 시간 또는 체류 시간의 범위에 연관될 수 있다.
본 발명의 다른 태양은 삼킬 수 있는 입자 전달 디바이스의 실시예를 사용하여 GI 관의 벽 내로 입자를 전달하기 위한 방법을 제공한다. 전달되는 특정 입자의 유형 및 양은 환자의 체중, 연령, 또는 다른 파라미터에 대해 그리고 분석이 필요한 혈액 분석물의 유형에 대해 적정될 수 있다. 다양한 방법 실시예에서, 삼킬 수 있는 입자 전달 디바이스의 실시예가 하나 이상의 혈액 분석물의 검출 및 분석을 위해 복수의 기능화된 입자를 전달하기 위해 사용될 수 있다. 사용 시에, 그러한 실시예는 환자가 입자의 복수의 분리된 투여량을 복용할 필요를 없애도록 허용한다. 또한, 그러한 실시예는 대체로 동시에 소장과 혈류 내로 전달되어 흡수되는 2개 이상의 유형의 입자의 투여를 용이하게 할 수 있다. 상이한 유형의 입자들은 그들의 크기, 형상, 재료, 및 기능화된 수용체의 차이로 인해, 상이한 속도로 장벽을 통해 흡수될 수 있다. 본 발명의 실시예는 입자들을 대체로 동시에 주입함으로써 이러한 문제를 해결한다. 아울러, 삼킬 수 있는 전달 디바이스의 다양한 실시예는 GI 관을 거쳐 혈류로 입자를 전달하기 위한 수단을 제공하고, 그렇지 않으면 위 내에서의 화학적 파괴로 인해 주사를 요구할 수 있다.
상기 실시예 및 본원에서 설명되는 다른 실시예는 설명의 목적으로 제공되며, 제한적으로 의도되지 않음을 이해하여야 한다.
아울러, 본원에서 사용되는 바와 같은 "의학적 질환"이라는 용어는 임의의 질병, 고통, 장애, 상해, 상태 또는 손상, 예컨대, 생리적, 정신적, 심장, 혈관, 기형, 시각, 언어, 또는 청각, 또는 의학적 치료를 요구하는 임의의 상황을 포함하는 것으로 넓게 이해되어야 한다.
Ⅱ. 예시적인 기능화된 입자
환자의 건강 관련 정보는 신체 내로 도입된 기능화된 입자, 예를 들어, 마이크로 입자 또는 나노 입자에 대한 임상적으로 관련된 분석물의 결합을 검출함으로써 얻어질 수 있다. 입자는 특정한 임상적으로 관련된 분석물과 선택적으로 결합하거나 이를 달리 인식하도록 설계된 생체 수용체를 공유 결합으로 또는 달리 부착 또는 관련시킴으로써 기능화될 수 있다. 예를 들어, 입자는 항체, 핵산(DNA, siRNA), 저분자량 리간드(엽산, 티아민, 다이머캅토숙신산), 펩타이드(RGD, LHRD, 항원 펩타이드, 내부화 펩타이드), 단백질(BSA, 트랜스페린, 항체, 렉틴, 사이토카인, 피브리노겐, 트롬빈), 다당류(히알루론산, 키토산, 덱스트란, 소당류, 헤파린), 다불포화 지방산(팔미트산, 인지질), 플라스미드를 포함한 다양한 생체 수용체로 기능화될 수 있다. 다른 예에서, 입자 자체가 목표 분석물에 대한 고유한 수용체 또는 친화성을 가질 수 있다. 예를 들어, 입자 자체는 소정의 분석물에 대한 고유한 친화성을 갖는 바이러스 또는 파지일 수 있다. 본원에서 사용되는 바와 같이, "기능화된 입자"라는 용어는 그 위에 또는 그의 주변에 배치된 특정 혈액 분석물에 대해 친화성을 갖는 부착된, 관련된, 또는 고유한 생체 수용체를 갖는 임의의 유형, 형상, 또는 크기의 입자(즉, 구, 막대, 플라스크, 나노 입자 또는 마이크로 입자 등)를 지칭할 수 있다.
임상적으로 관련된 분석물은 혈액 내에 존재하거나 부재할 때, 또는 특정 농도 또는 농도의 범위로 존재할 때, 의학적 질환을 표시하거나 의학적 질환이 임박할 수 있음을 표시할 수 있는 임의의 분석물일 수 있다. 예를 들어, 임상적으로 관련된 분석물은 효소, 호르몬, 단백질, 또는 다른 분자일 수 있다. 하나의 관련된 예에서, 소정의 단백질 생체 표지가 임박한 동맥 플라크 파열을 예측하는 것으로 공지되어 있다. 그러한 단백질 생체 표지는 동맥 플라크 파열의 개시로 직접 이어지는 혈액 및 개시 시의 혈액 내에 존재하는 것으로 공지되어 있다. 파열되는 플라크는 혈류를 차단하거나, 분할되어 신체의 다른 부분으로 이동할 수 있는 혈전의 형성을 일으킨다. 이러한 경우 각각에서, 혈전이 심장에 공급하는 혈관을 차단하면, 이는 심장 마비를 일으킨다. 혈전이 뇌에 공급하는 혈관을 차단하면, 이는 뇌졸중을 일으킨다. 팔 또는 다리로의 혈액 공급이 감소되거나 차단되면, 이는 보행 곤란과 궁극적으로 괴저를 일으킬 수 있다. 이러한 목표 분석물에 선택적으로 결합할 생체 수용체로 기능화된 입자를 제공함으로써, 혈관계 내에서의 이러한 단백질 생체 표지의 존재가 검출되고, 의학적 질환(즉, 뇌졸중, 심장 마비)이 방지될 수 있다.
입자는 생분해성 또는 비생분해성 재료로 만들어질 수 있다. 예를 들어, 입자는 폴리스티렌으로 만들어질 수 있다. 비생분해성 입자는 체내에서의 유해한 축적을 방지하기 위해 제거 수단을 구비할 수 있다. 대체로, 입자는 그가 여러 측정 기간에 걸쳐 혈관계 또는 체액 내에 잔류하도록 긴 반감기를 갖도록 설계될 수 있다. 그러나, 입자의 수명에 의존하여, 착용 가능한 디바이스의 사용자는 혈관계 또는 체액 내로 기능화된 입자의 새로운 배치(batch)를 주기적으로 도입할 수 있다.
생체 수용체는 진단 절차에서, 또는 항종양 요법 또는 목표화된 화학 요법과 같은 특이적 목표를 파괴하기 위한 요법에서도 사용될 수 있다. 입자는 생체 수용체에 결합되면 신체로부터 제거되거나 목표 분석물을 파괴하도록 설계될 수 있다. 추가의 기능군이 입자가, 예를 들어, 목표 분석물에 결합되면 신장을 통해 신체로부터 제거될 수 있음을 시그널링하기 위해 입자에 추가될 수 있다.
아울러, 입자는 목표 분석물에 해제 가능하게 또는 비가역적으로 결합하도록 설계될 수 있다. 예를 들어, 입자가 신체로부터의 목표 분석물의 파괴 또는 제거에 관계하는 것이 필요하면, 위에서 설명된 바와 같이, 입자는 목표 분석물에 비가역적으로 결합하도록 설계될 수 있다. 다른 예에서, 입자는 측정이 이루어진 후에, 자동으로 또는 외부 또는 내부 자극에 응답하여, 목표 분석물을 방출하도록 설계될 수 있다.
본 기술 분야의 통상의 기술자는 "입자"라는 용어를 그의 가장 넓은 의미에서 이해할 것이며, 입자는 임의의 제조된 재료, 분자, 크립토판, 바이러스, 파지 등의 형태를 취할 수 있음을 이해할 것이다. 아울러, 입자는 임의의 형상, 예를 들어, 구, 막대, 비대칭 형상 등일 수 있다. 입자는 약 20마이크로미터 미만인 직경을 가질 수 있다. 몇몇 실시예에서, 입자는 약 10nm 내지 1㎛ 정도의 직경을 갖는다. 추가의 실시예에서, 직경이 10 - 100nm 정도인 작은 입자들은 1 - 10마이크로미터 정도의 더 큰 "클러스터" 또는 "조립체"를 형성하도록 조립될 수 있다. 이러한 배열에서, 조립체는 더 큰 입자의 신호 강도를 제공하지만, 변형 가능하여, 더 작은 혈관 및 모세혈관 내에서의 차단을 방지한다.
목표 분석물에 대한 기능화된 입자의 결합은 자극 신호 입력과 함께 또는 그가 없이 검출될 수 있다. "결합"이라는 용어는 그의 가장 넓은 의미에서, 수용체와 목표 분석물 사이의 임의의 검출 가능한 상호 작용을 포함하는 것으로 이해된다. 예를 들어, 몇몇 입자는 입자가 자극의 입력이 없이 목표 분석물에 결합할 때, 응답 신호를 발생시키는, 형광단, 또는 자가 형광 표지, 발광 표지, 또는 화학 발광 표지와 같은 화합물 또는 분자로 기능화될 수 있다. 다른 예에서, 기능화된 입자는 전자기, 음향, 광학, 또는 기계적 에너지와 같은 외부 자극에 응답하여 상이한 응답 신호를 그의 결합 대 비결합 상태로 생성할 수 있다.
아울러, 입자는 상자성 또는 강자성 재료로부터 형성될 수 있거나, 자성 모이어티로 기능화될 수 있다. 입자의 자기 특성은 검출 감도를 향상시키기 위해 자기 공명 검출 계획에서 활용될 수 있다. 다른 예에서, 외부 자석이 측정 기간 중에 피하 혈관계의 영역 내에서 입자를 국소적으로 수집하기 위해 사용될 수 있다. 그러한 수집은 입자와 분석물 사이의 차등 속도를 증가시켜서, 단위 시간당 훨씬 더 큰 체적을 점검할 수 있을 뿐만 아니라, 이후의 검출을 위한 신호를 향상시킬 수도 있다.
Ⅲ. 예시적인 삼킬 수 있는 디바이스
본원에서 설명되는 디바이스의 하나 이상의 실시예는 소정의 건강 관련 상태를 표시할 수 있는 생리학적 파라미터를 평가하기 위한 혈액 분석물의 식별 및 측정을 위해 신체에 기능화된 입자를 전달하기 위해 사용될 수 있다. 입자와 관련되거나 입자로 기능화된 생체 수용체는 그가 위 및/또는 소장의 내강 내의 소화액에 의한 소화, 분해, 또는 파괴를 받기 쉽기 때문에, 전통적인 경구 전달에 대해 부적합할 수 있는 분자, 화합물, 또는 다른 물질을 포함할 수 있다. 그러나, 주사 및/또는 IV 주입에 의해 이러한 민감한 기능화된 입자를 전달하는 것으로 제한되기보다는, 이는 디바이스의 사용을 통해 경구로 복용될 수 있다. 전달 디바이스의 실시예는 기능화된 입자가 소장의 벽 (또는 다른 목표화된 전달 부위) 내로 전달되고, 이후에, 예컨대, 항체의 경우에 기능화된 수용체의 활성의 최소 손실로 또는 손실이 없이, 목표 분석물에 대한 친화성 및/또는 특이성의 최소 손실로 또는 손실이 없이, 임의의 폴리펩타이드의 경우, 목표 분석물에 대한 친화성 및/또는 특이성의 최소의 손실로 또는 손실이 없이, 혈류 내로 흡수되도록 허용한다. GI 관 내에서 부분적으로 분해되거나 열악하게 흡수되는 수용체에 대해, 목표 혈액 분석물의 정확한 식별 및 측정을 달성하기 위한 기능화된 입자의 양 또는 투여량은 입자가 (예컨대, 입자의 음용 가능한 현탁액으로서, 또는 위 내에서 소화되어 소장의 벽을 통해 흡수되는 삼킬 수 있는 알약으로서) 종래의 경구 전달에 의해 전달되면, 요구되는 양보다 더 작을 수 있다. 입자가 소장의 벽 (또는 장관, 예컨대, 대장, 위 등의 다른 내강) 내로 직접 전달되기 때문에, 본원에서 설명되는 디바이스의 실시예는 민감한 기능화된 입자에 대한 보호를 제공할 수 있어서, 위 내의 산 및 다른 소화액에 의한 입자 또는 그의 수용체의 분해가 거의 없거나 전혀 없도록 허용한다.
아울러, 디바이스의 실시예는 단일 투여량 또는 캡슐 내에서, 복수의 유형의 기능화된 입자의 전달을 허용하는 장점을 제공한다. 위에서 설명된 바와 같이, 상이한 수용체들로 기능화된 입자들이 상이한 혈액 분석물을 식별 및 측정하기 위해 사용될 수 있고, 각각의 유형의 입자는 상이한 생리학적 파라미터에 대한 정보 또는 환자의 건강 상태의 상이한 양태들의 표시를 제공한다. 사용 시에, 그러한 실시예는 환자가 특정 목표 분석물에 대해 각각 특이적인 입자들의 별개의 투여량을 복용해야 하는 필요성을 없애는 것을 허용한다. 또한, 전달 디바이스는 기능화된 입자와, 조영제, 형광단, 효소, 반응물 등과 같은 다른 제제의 조합이 대체로 동시에 소장과 혈류 내로 전달되어 흡수되는 것을 가능케 할 수 있다. 그러한 타이밍은 추가의 제제가 기능화된 입자의 작용에 대해 일부 보조 또는 유익을 제공하는 데 필수적일 수 있다. 추가로, 기능화된 입자의 복수의 투여량을 취할 필요를 제거하는 것은 환자 순응도 및 타이밍에 대해 유익할 수 있다.
이제 도면을 참조하면, 장관으로의 기능화된 입자(100)의 전달을 위한 디바이스(10)의 실시예가 도시되어 있다. 도 1 및 도 4에 도시된 바와 같이, 일 실시예에서, 디바이스(10)는 삼켜져서 장관을 통과하도록 크기 설정된 캡슐(20), 하나 이상의 조직 투과 부재(40), 및 액추에이터(50)를 포함할 수 있다. 대체로, 캡슐(20)은 목표 전달 부위, 환자의 연령, 신장, 체중 및 성별, 및 디바이스(10)에 의해 전달되도록 의도된 기능화된 입자의 양에 의존하여, 많은 크기로 제공될 수 있다. 캡슐 길이는 1 내지 5cm의 범위 내이며 직경은 0.25 내지 1.5cm의 범위 내일 수 있고, 다른 치수가 고려된다. 캡슐(20)은 알약 또는 정제 형상과 같은 본 기술 분야에 공지된 것을 포함한 임의의 형상일 수 있다.
캡슐(20)의 하나 이상의 부분은, 바람직한 실시예에서 PGLA(폴리락틱-코-글리이콜산)를 포함할 수 있는 다양한 생분해성 중합체를 포함한, 본 기술 분야에 공지된 다양한 생분해성 중합체로부터 제조될 수 있다. 다른 적합한 생분해성 재료는 본원에서 설명되는 다양한 장용 재료와, 락타이드, 글라이콜라이드, 젖산, 글라이콜산, 파라-다이옥사논, 카프로락톤, 트라이메틸렌 카르보네이트, 카프로락톤, 이들의 혼합물 및 공중합체를 포함한다. 생분해성 장용 재료를 포함한, 캡슐(20)에 대한 생분해성 재료의 사용은 캡슐이 기능화된 입자의 전달 후에 GI 시스템을 통한 통과를 용이하게 하도록 전체적으로 또는 부분적으로 분해되도록 허용한다.
몇몇 실시예에서, 캡슐(20)은 캡슐(20)을 2개 이상의 조각으로 분할하도록 구성된 하나 이상의 시임(22)을 포함할 수 있다. 몇몇 예에서, 시임(22)은 캡슐 재료가 영역 내에서 물리적으로 파단, 파열, 절취, 또는 달리 파손되게 하도록 구성된 미리 응력을 받거나, 스코어링되거나, 타공된 영역일 수 있다. 다른 예에서, 시임(22)은 생분해성 재료로 만들어질 수 있고, 생분해를 가속하기 위해 시임 내로의 유체의 침투를 위한 세공 또는 간극을 또한 포함할 수 있다. 시임(22)은 또한 캡슐(20)의 잔여부에 대해 선택된 재료보다 더 빨리 생분해되도록 설계된 재료로부터 만들어질 수 있다. 또 다른 실시예에서, 시임(22)은 초음파 에너지, 예컨대, 고주파 초음파(HIFU: High Frequency Ultrasound)의 흡수에 의해 쉽게 분해되는 재료로 구성되고 그리고/또는 그러한 구조를 가질 수 있어서, 캡슐이 외부에서 또는 내시경으로 (또는 다른 최소 침습적 방법으로) 가해지는 초음파를 사용하여 더 작은 조각으로 분해되도록 허용한다. 시임(22)은 몰딩, 고온 용융 접합 등과 같은 중합체 분야에 공지된 다양한 접합 방법을 사용하여 캡슐 본체(20)에 부착될 수 있다. 캡슐(20)은 또한 함께 접착되거나, 대안적으로 스냅 끼워 맞춤 또는 억지 끼워 맞춤과 같은 기계적 끼워 맞춤에 의해 접합될 수 있는 2개 이상의 분리된 접합 가능한 조각들로부터 제조될 수 있다.
캡슐(20)은 GI 관을 통해 이동할 때 캡슐을 위치 확인하는 것을 보조하도록 설계된 표지(26)를 또한 포함할 수 있다. 표지(26)는 형광투시법, 초음파, 또는 다른 의료 촬영 양태를 사용하여 디바이스의 위치 확인을 위한 소정의 방사선 불투과성 또는 반사성 재료로부터 제조될 수 있다. 표지(26)의 사용은 또한 GI 관을 통한 디바이스(10)의 체류 시간의 결정을 허용할 수 있다.
하나 이상의 조직 투과 부재(40)가 도 4에 전체적으로 도시된 바와 같이, 캡슐의 내부(34)에 제공된다. 몇몇 실시예에서, 조직 투과 부재(40)는 부재(40)를 캡슐 벽(28) 내의 하나 이상의 개구(30)를 통해, 소장 또는 GI 관의 다른 부분의 벽과 같은 조직 내로 안내하도록 역할할 수 있는 가이드(32) 내에 위치되거나 그와 정렬된다.
캡(36)이 캡슐(20)이 위 또는 GI 관을 통해 목표 전달 부위를 향해 이동하는 동안, 캡슐 내부(34) 및 그의 내용물을 보호하기 위해 개구(30)를 덮도록 제공될 수 있다. 아래에서 추가로 설명될 바와 같이, 캡(36)은 안내 튜브(30) 위에 끼워지거나 그를 차단하고, 안내 튜브(30) 내부에 조직 투과 부재(40)를 보유하도록 작용할 수 있다. 캡(36)은 캡슐이 GI 관의 소정의 영역에 도달하면 분해되도록 선택된 생분해성 재료로부터 제조될 수 있다.
도 2a 내지 도 2d를 참조하면, 조직 투과 부재(40)는 개방부(42)를 갖는 내강(41), 및 장벽의 조직을 쉽게 투과하도록 뾰족할 수 있는 조직 투과 단부(43)를 포함할 수 있다. 다른 예에서, 기능화된 입자(100)가 전달될 수 있는 내강을 갖기보다는, 조직 투과 부재(40)는 대신에 복수의 기능화된 입자 또는 이를 함유하는 제형이 도 2d에 도시된 바와 같이 전달을 위해 수용될 수 있는 내부 격실(46)을 가질 수 있다. 조직 투과 부재는 그러한 예에서, 장벽 내에서의 분해 시에 격실(46)로부터 기능화된 입자(100)를 방출하기 위해 생분해성 재료로부터 제조될 수 있다.
조직 투과 부재는 장벽 내에서의 조직 투과 부재(40)의 보유를 향샹시키도록 설계될 수 있다. 몇몇 예에서, 바브 또는 후크와 같은 하나 이상의 보유 요소(44)가 전개 후에 장벽 내에 투과 부재를 보유하기 위해 조직 투과 부재(40)의 길이를 따라 제공될 수 있다. 보유 요소(43)는 조직 보유를 향상시키기 위해 종방향 및/또는 방사상으로, 다양한 패턴으로 배열될 수 있다. 예를 들어, 도 2c에 도시된 바와 같이, 2개 이상의 바브가 부재(40) 둘레에 그리고 그를 따라 분포될 수 있다. 도 2b에 도시된 바와 같은 몇몇 실시예에서, 조직 투과 부재(40)는 대체로 테이퍼진 형상을 가질 수 있다. 테이퍼진 본체 상에 작용하는 장관으로부터의 연동 수축이 부재(40)를 장벽 내로 더 멀리 이송 또는 압착하도록 작용할 수 있다.
조직 투과 부재(40)는 원하는 구조적 특성을 갖는 본 기술 분야에 공지된 임의의 생분해성 재료로부터 제조될 수 있다. 몇몇 예에서, 조직 투과 부재는 기능화된 입자(100)의 전달 후에 분해되도록 하나 이상의 생분해성 중합체로부터 제조될 수 있다. 그러한 생분해는 위에서 설명된 바와 같이, 부재(40) 내에 내부에 수용된 입자를 방출하고, 부재(40)가 분할되어 신체로부터 제거되는 것을 허용하도록 작용할 수 있다. 추가로, 조직 투과 부재(40)는 기능화된 입자(100)의 사용을 용이하게 하도록 몇몇 치료 또는 촬영 향상을 제공할 수 있는, 약제, 치료제, 또는 촬영 조영제와 같은 하나 이상의 다른 제제로부터 제조될 수 있다. 몇몇 경우에, 기능화된 입자는 조직 투과 부재(40)를 형성하기 위해, PGLA, 셀룰로오스 또는 말토즈와 같은 생분해성 재료와 혼합됨으로써 조직 투과 부재(40)에 의해 운반될 수 있다. 장벽으로 전달되면, 투과 부재(40)는 조직 내의 간질액에 의해 분해되고, 이에 의해 부재 자체를 부분적으로 구성하는 입자를 방출한다. 조직 투과 부재(40)는 기능화된 입자의 임의의 실질적인 열적 또는 화학적 분해를 방지하는 데 특별히 주의하면서, 본 기술 분야에 공지된 하나 이상의 중합체 및 약품 제조 기술을 사용하여 제조될 수 있다.
기능화된 입자(100)는 다양한 방식으로 장벽으로 전달될 수 있다. 대체로, 하나 이상의 조직 투과 부재(40)는 액추에이터(50)에 의해 장벽 내로 전진될 것이고, 기능화된 입자는 하나 이상의 조직 투과 부재(40)에 의해 조직으로 전달될 것이다. 기능화된 입자(100) 자체는 단독으로, 건조 형태로, 또는 다른 물질을 구비한 제형으로 전달될 수 있다. 예를 들어, 기능화된 입자(100)는 현탁 제형을 형성하도록 약제학적으로 허용 가능한 액체와 조합될 수 있다. 기능화된 입자(100)는 또한 펠릿과 같은 특정 형상을 보유하도록 설계될 수 있는 고체 또는 반고체 제형을 형성하기 위해 임의의 개수의 약제학적으로 허용 가능한 겔, 고체, 또는 분말과 조합될 수 있다. 아울러, 위에서 설명된 바와 같이, 기능화된 입자(100)를 함유하는 제형은 약물, 또는 치료제, 또는 촬영제와 같은 임의의 개수의 다른 약제학적으로 허용 가능한 첨가제 또는 물질을 또한 포함할 수 있다.
도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 기능화된 입자는 조직 투과 부재(40)의 내강(41) 내에 미리 충진될 수 있다. 도 2c 및 도 2d에 도시된 바와 같은 다른 예에서, 기능화된 입자(100)의 전달은 조직 투과 부재 자체의 분해를 통해 달성될 수 있다. 조직 투과 부재는 도 2c에 도시된 바와 같이, 기능화된 입자가 전달을 위해 도입되어 수용될 수 있는 통로(47)를 포함할 수 있다. 대안적으로, 조직 투과 부재(40)는 기능화된 입자(100)가 부재(40)의 제조 중에 도입되는 기능화된 입자(100)를 담는 일체형 내부 격실(46)을 포함할 수 있다. 위에서 설명된 바와 같이, 기능화된 입자(100)는 또한 생분해성 중합체와 혼합되어, 조직 투과 부재(40) 자체의 본체를 제조하기 위해 사용될 수 있다. 기능화된 입자는 캡슐(20)의 내부(34) 내의 다른 위치에 담길 수 있음이 또한 고려된다.
조직 투과 부재(40)는 또한 기능화된 입자를 담는 하나 이상의 저장소(48)에 유체 연결될 수 있다. 도 3에 도시된 하나의 예에서, 조직 투과 부재(40)는 2개의 저장소(48)에 연결된다. 저장소(48)는 압축 가능한 재료로 만들어질 수 있고, 여기서 그의 압축은 내부에 담긴 기능화된 입자(100)를 내강(40) 내로 그리고 개방부(42)를 거쳐 조직 내로 이송하도록 작용한다. 저장소(48)는 기능화된 입자(100), 또는 이를 건조 형태 또는 현탁 형태로 함유하는 제형을 담을 수 있다.
디바이스(10)는 단일 유형 또는 복수의 유형의 기능화된 입자(100)의 전달을 위해 구성될 수 있다. 복수의 조직 투과 부재(40)가 제공되면, 각각은 상이한 유형의 기능화된 입자를 전달하기 위해 사용될 수 있다. 유사하게, 상이한 유형의 입자들은 캡슐(20) 내의 분리된 격실 또는 저장소(48) 내에 담길 수 있다.
디바이스(10)는 적어도 하나의 조직 투과 부재(40)에 직접 또는 간접으로 결합된 액추에이터(50)를 또한 포함한다. 액추에이터(50)는 기능화된 입자(100)를 캡슐 내로부터 하나 이상의 조직 투과 부재(40)를 거쳐 위장관의 내강의 벽 내로 전진시키도록 구성된다. 몇몇 실시예에서, 액추에이터(50)는 또한 장벽으로부터 조직 투과 부재(40)를 취출하도록 구성될 수 있다. 액추에이터(50)는 캡슐(20) 내에 끼워지도록 형상화되고 크기 설정된 다양한 확장 가능한 디바이스를 포함할 수 있는 확장 가능한 부재(60)를 포함할 수 있다. 몇몇 예에서, 확장 가능한 부재는 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 스프링(62)을 포함한다. 스프링(62)은 (원추형 스프링을 포함한) 코일 및 판 스프링을 포함할 수 있고, 다른 스프링 구조물이 또한 고려된다. 다른 예에서, 확장 가능한 부재는 확장 가능한 풍선(64)을 포함한다. 다른 적합한 확장 가능한 부재는 다양한 형상 기억 디바이스, 및/또는 캡슐(20)의 내부 체적(34)에 대응하는 확장된 형상 및 크기를 갖는 화학적으로 확장 가능한 중합체 디바이스를 포함한다.
대체로, 액추에이터(50)는 적어도 제1 또는 축퇴 구성, 및 제2 또는 전개 구성을 갖는다. 제1 구성에서, 액추에이터(50)는 캡슐 내에 기능화된 입자를 보유하도록 구성된다. 액추에이터(50)는 제1 구성으로부터 제2 구성으로 전이하고, 이에 의해 복수의 기능화된 입자를 캡슐로부터 장벽 내로 전진시키도록 구성된다. 제1 구성으로부터 제2 구성으로의 전이는 확장 가능한 부재(60)의 확장에 의해 달성될 수 있다.
액추에이터(50)는 조직 투과 부재(40)가 위치될 수 있는 커넥터(52)를 또한 포함할 수 있고, 커넥터는 부재(40)를 안정화하고 이를 액추에이터(50)에 결합하도록 역할할 수 있다. 커넥터(52)는 조직 투과 부재(40) 상의 노치(45)와 정합하기 위한 키(54)를 포함할 수 있다. 대안적으로, 커넥터(52)는 조직 투과 부재(40)가 내부에 끼워지는 매립부(56)를 포함할 수 있다. 제1 구성에서 액추에이터를 해제 가능하게 유지하도록 설계된 해제부(58)가 액추에이터(50), 확장 가능한 부재(60), 또는 조직 투과 부재(40) 중 하나 이상에 직접 또는 간접으로 결합될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 해제부는 안내 튜브를 기계적으로 차단하여, 안내 튜브 및/또는 캡슐 내부에 조직 투과 부재를 보유할 수 있다. 예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같은 캡(36)이 스프링(62)을 압축된 상태로 유지하기 위해 조직 투과 부재(40) 상에 물리적으로 작용할 수 있다. 다른 실시예에서, 해제 요소는 도 5 및 도 6a에 도시된 바와 같이, 조직 투과 부재(40)를 제 위치에 유지하거나 확장 가능한 부재(60)를 수축된 상태로 유지하는 래치로서 기능하도록 형상화될 수 있다.
추가의 예에서, 액추에이터(50)는 도 6에 도시된 바와 같이, 조직 투과 부재 내강(41) 내에 적어도 부분적으로 활주 가능하게 수납된 플런저(66)를 추가로 포함한다. 플런저는 확장 가능한 부재(60) 또는 커넥터(52)에 직접 연결될 수 있고, 입자(100)를 조직 투과 부재 내강을 통해 장벽 내로 전진시키도록 구성된다. 플런저(66)는 내강(41)의 직경과 대략적으로 정합하도록 크기 설정될 수 있는 헤드(68)를 또한 포함할 수 있다.
액추에이터(50)는 확장 가능한 부재(60)가 조직 투과 부재(40)를 개구(30)를 통해 장벽 내로 직접 또는 간접으로 전진시키도록 구성될 수 있다. 도 4 및 도 5에 도시된 실시예에서, 스프링(62)의 확장은 확장 가능한 부재(40)를 확장 방향으로 개구(30)를 통해 외부로 직접 전진시킨다. 아래에서 추가로 설명될 바와 같이, 확장 가능한 부재의 작동은 디바이스(10)가 목표 전달 부위에 도달할 때까지 해제부에 의해 억제될 수 있다. 도 7a 내지 도 7e에 도시된 다른 실시예에서, 액추에이터(50)는 스프링(62) 및 램프(70: ramp)의 형태인 확장 가능한 부재(60)를 포함한다. 램프(70)는 부재(40)의 하부 모서리(49)와 같은, 조직 투과 부재(40)의 일 부분과 맞물리기 위한 제1 경사부(72)를 포함할 수 있다. 몇몇 예에서, 램프(70)는 도 7e에 도시된 바와 같이, 플런저(66)와 맞물리기 위한 제2 경사부(74)를 포함할 수 있다.
램프(70)는 램프(70)를 통과하는 트랙(76) 내에 활주 가능하게 수납되는 막대(80)를 따라 확장 가능한 부재(60)(스프링(62))에 의해 밀린다. 막대(80) 및 트랙(76)은 램프(70)가 막대(80) 둘레에서 회전하는 것을 방지하기 위해 형상이 비원형일 수 있다. 램프(70)가 막대(80)를 따라 전진될 때, 조직 투과 부재(40)의 하부 모서리(49)는 제1 경사부(72)와 맞물린다(도 7b). 조직 투과 부재(40)는 램프(70)의 종방향 전진이 조직 투과 부재(40)의 직접적인 상향 이동으로 전환되도록, 몇몇 실시예에서, 가이드(32)에 의해 종방향으로 제 위치에 유지될 수 있다. 제1 경사부(72)는 조직 투과 부재를 개구(30)를 통해 장벽(IW) 내로 전진시키도록 크기 설정되고 형상화된다(도 7c). 플런저(66)와 맞물리도록 구성된 제2 경사부(74)는 부재(40)가 장벽(IW)과 맞물릴 때까지 플런저(66)가 조직 투과 부재의 내강(41) 내로 활주 가능하게 전진되지 않도록, 도 7d에 도시된 바와 같이, 이동 방향에서 제1 경사부(72)로부터 오프셋될 수 있다. 램프(70)는 하부 모서리(49)와 맞물려서, 부재(40)가 제1 경사부(72)를 따라 위로 이동한 후에 장벽으로부터 조직 투과 부재(40)를 취출하기 위한 역방향 경사부(도시되지 않음)를 또한 포함할 수 있다. 램프(70) 및 막대(80)를 포함한 액추에이터(50)의 하나 이상의 구성요소 (및 디바이스(10)의 다른 구성요소)는 캡슐(20) 내에 끼워지기 위한 선택된 양의 소형화를 허용하기 위해 본 기술 분야에 공지된 다양한 MEMS 기반 방법을 사용하여 제조될 수 있다. 또한, 본원에서 설명되는 바와 같이, 이들은 본 기술 분야에 공지된 다양한 생분해성 재료로부터 형성될 수 있다.
위에서 일반적으로 설명된 바와 같이, 해제부(58)는 액추에이터(60)를 제1 또는 비전개 구성으로 보유하도록 구성된다. 복수의 해제부(58)가 또한 하나 이상의 액추에이터(60)를 트리거링하기 위해 캡슐 내에 제공될 수 있고, 반드시 동일한 조건에 응답하지는 않는다. 몇몇 예에서, 해제부(58)는 개구(30) 위에 끼워지거나 안내 튜브(32)를 차단하며, 안내 튜브(32) 내부에 조직 투과 부재(40)를 보유하는 필름 또는 플러그를 포함할 수 있다. 도 4에 도시된 캡(36)이 이러한 목적을 수행할 수 있다. 다른 예에서, 해제부(58)는 확장 가능한 부재(60)를 압축된 상태로 직접 유지하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 도 5에 도시된 바와 같이, 래치 형태의 해제부(58)가 스프링(62)을 압축한다. 도 7a 내지 도 7e에 도시된 실시예에서, 해제부(58)는 램프(70) 상의 멈춤부(78)와 맞물려서, 스프링(62)이 확장하는 것을 방지한다. 이러한 그리고 다른 실시예에서, 해제부(58)는 캡슐(20)의 외부 또는 내부 상에 위치될 수 있다. 후자의 경우에, 캡슐(20) 및/또는 안내 튜브(32)는 해제부의 분해를 허용하기 위해 캡슐 내부로의 간질액의 침투를 허용하도록 구성될 수 있다.
대체로, 해제부(58)는 디바이스(10)가 장관 내의 목표 전달 부위에 도달하면, 액추에이터(60)를 활성화하도록 구성된다. 해제부(58)는 해제부(58) 자체의 분해를 포함한, 많은 방식으로 트리거링될 수 있다. 몇몇 예에서, 해제부(58)는 해제부의 분해가 액추에이터가 제1 구성으로부터 제2 구성으로 전이하게 하도록, 위장관 내의 화학적 조건에 응답하여 분해되도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 해제부(58)는 pH와 같은 소장 또는 대장 내의 화학적 조건에 대한 노출 시에 분해되도록 구성된 재료로부터 제조될 수 있다. 해제부(58)는 소장 내의 선택된 pH, 예컨대, 7.0, 7.1, 7.2, 7.3, 7.4, 7.5, 7.6, 8.0, 또는 그 이상에 대한 노출 시에 분해되도록 구성될 수 있다. 몇몇 예에서, 해제부(58)는 7.0 내지 7.5의 pH 범위 내에서 분해되도록 구성된다.
해제부(58)는 또한 소장(또는 다른 GI 위치) 내의 다른 조건에 응답하여 분해되도록 구성될 수 있다. 특정 실시예에서, 해제부(58)는 식사(예컨대, 지방, 전분, 또는 단백질을 함유하는 식사)의 섭취 후에 발생하는 것과 같은 소장 내의 유체 내의 특정 화학적 조건에 응답하여 분해되도록 구성될 수 있다. 이러한 방식으로, 기능화된 입자(100)의 방출은 식사의 소화와 실질적으로 동기화되거나 그와 달리 시간이 맞춰질 수 있다.
방출부에 대한 적합한 장용 또는 생분해성 재료는 다음을 포함하지만 그들로 제한되지 않는다: 셀룰로오스 아세테이트 프탈레이트, 셀룰로오스 아세테이트 트라이멜리테이트, 하이드록시프로필 메틸셀룰로오스 프탈레이트, 폴리비닐 아세테이트 프탈레이트, 카르복시메틸에틸셀룰로오스, 공중합된 메타크릴산/메타크릴산 메틸 에스터, 및 본 기술 분야에 공지된 다른 장용 재료. 선택된 장용 재료는 생분해에 추가하여 다수의 다른 특정 재료 특성을 얻기 위해 하나 이상의 다른 중합체와 공중합되거나 달리 조합될 수 있다. 그러한 특성은 강성, 강도, 가요성, 및 경도를 제한적이지 않게 포함할 수 있다.
추가적으로 또는 대안적으로, 방출부(58)는 또한 pH 센서, 또는 소장 내에서의 캡슐(20)의 존재를 검출하여 액추에이터(50)의 해제를 트리거링하는 다른 화학적 센서와 같은 센서로서 제공되거나 센서를 구비할 수 있다. pH 센서의 실시예는 선택된 pH 또는 소장 내의 다른 화학적 조건에 대한 노출 시에 수축 또는 확장하는 중합체와 같은 전극 또는 기계 기반 센서를 포함할 수 있다. 다른 예에서, 해제부(58)는 센서의 확장 또는 수축으로부터의 기계적 운동을 사용하여 액추에이터(50)를 해제하도록 구성된 확장/수축 가능한 센서를 포함할 수 있다. 해제부(58)는 또한 캡슐(20)이 장관 내의 특정 위치 내에서 받을 수 있는 연동 수축의 회수를 검출하기 위한 스트레인 게이지와 같은 압력/힘 센서를 구비하거나 그로서 제공될 수 있고, 그가 원하는 전달 부위에 도달하면 액추에이터(50)를 해제하도록 구성될 수 있다.
도 7a 내지 도 7e에 도시된 실시예에서, 캡슐(20)이 소장에 도달하면, 해제부(58)는 스프링(62)으로서 제공된 확장 가능한 부재(60)를 해제하고, 액추에이터(50)를 작동시키고, 기능화된 입자(100)를 장벽(IW) 내로 전달하기 위해, 소장 내의 염기성 pH (또는 소장에 대해 고유한 다른 화학적 또는 물리적 조건)에 의해 분해된다. 중공 조직 투과 부재(40)를 포함하는 실시예에 대해, 전달은 투과 부재(40)를 장벽(IW)의 점막 내로 선택된 거리로 전진시키기 위해 액추에이터(50)를 사용하고, 그 다음 플런저(66)의 전진에 의해 내강 개방부(42)를 통해 기능화된 입자를 주입함으로써, 이루어질 수 있다.
몇몇 예에서, 액추에이터(50)는 조직 투과 부재(40)를 (예컨대, 리코일에 의해) 캡슐의 본체 내로 다시 회수하여, 장벽으로부터 탈착하도록 구성될 수 있다. 다른 예에서, 장벽으로의 전달 후에, 조직 투과 부재(40)(들)은 액추에이터(50)로부터 탈착되어 조직 내에 보유될 수 있다. 예를 들어, 조직 투과 부재(40)는 조직 투과 부재(40)의 장벽 내로의 전진 후에, 투과 부재가 확장 가능한 부재(60)로부터 탈착되도록, (아래에서 설명되는 바와 같은) 스프링(62) 또는 풍선(64)과 같은 확장 가능한 부재(60)에 (직접 또는 간접으로) 탈착 가능하게 결합되도록 구성될 수 있다. 탈착 가능성은 1) 투과 부재(40)와 액추에이터(50) 또는 커넥터(52)와 같은 다른 중간 구성요소(들) 사이의 접합부의 구성 및 강도; 2) 투과 부재(40) 상의 조직 보유 특징부(44)의 구성 및 배치; 및 3) 장벽 내로의 조직 투과 부재(40)의 투과 깊이를 포함한 다양한 수단에 의해 구현될 수 있다. 이러한 수단들 중 하나 이상을 사용하여, 투과 부재(40)는 확장 가능한 부재(60)의 축퇴(여기서, 보유 특징부(44)는 확장 가능한 부재가 장벽으로부터 멀리 이탈하거나 당겨질 때 투과 부재를 조직 내에 유지함) 및/또는 소장의 연동 수축에 의해 캡슐(20) 상에 가해지는 힘의 결과로서 탈착되도록 구성될 수 있다.
전달 후에, 디바이스(10) 및 그의 구성요소들은 적어도 부분적으로 분해되고, 그 다음 대장을 포함한 장관을 통과하고, 궁극적으로 배출된다. 캡슐(20)이 파열 가능하고 그리고/또는 생분해성 시임(22) 또는 다른 생분해성 부분을 가지면, 캡슐은 신체를 통한 통과 및 신체로부터 배출을 용이하게 하도록 장관 내에서 작은 조각으로 분할될 수 있다. 특정 실시예에서, 조직 투과 부재(40)는 생분해성일 수 있다. 따라서, 부재가 장벽 내에 고착되면, 이는 생분해되어 캡슐(20)을 방출할 수 있다.
이제 도 8을 참조하면, 디바이스(10)의 다른 실시예에서, 액추에이터(50)의 확장 가능한 부재(60)는 풍선(64)으로서 제공될 수 있다. 풍선(64)은 비확장 상태에서 캡슐(20)의 내부 표면(38)에 부착될 수 있다. 부착 수단은 의료 디바이스 분야에 공지된 다양한 접착제의 사용을 포함할 수 있다. 풍선은 캡슐의 내부 부분 내에서 공간을 절약하기 위해 말리거나 다른 콤팩트한 구성으로 캡슐(20) 내부에 충진될 수 있다.
풍선(64)은 저밀도 PE(LDPE), 선형 저밀도 PE(LLDPE), 중밀도 PE(MDPE), 및 고밀도 PE(HDPE) 및 본 기술 분야에 공지된 폴리에틸렌의 다른 형태에 대응할 수 있는 폴리에틸렌(PE)의 유형을 포함한, 다양한 중합체로부터 제조될 수 있다. 재료는 풍선 재료의 순응성을 감소시킴으로써 풍선의 팽창된 직경 및 형상을 제어하기 위해 본 기술 분야에 공지된 중합체 조사 방법을 사용하여 가교 결합될 수 있다. 다른 적합한 중합체는 PET(폴리에틸렌 테레프탈레이트), 실리콘, 및 폴리우레탄을 포함할 수 있다. 풍선(64)은 의사가 풍선의 위치 및 물리적 상태(예컨대, 비팽창, 팽창, 또는 천공)를 확인하는 것을 허용하도록 황산바륨과 같은 본 기술 분야에 공지된 다양한 방사선 불투과성 재료를 또한 포함할 수 있다.
풍선(64)은 캡슐(20)의 내부 체적(34)에 대략적으로 대응하는 형상 및 크기를 갖도록 본 기술 분야에 공지된 다양한 풍선 취입 방법(예컨대, 주형 취입)을 사용하여 제조될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 풍선의 팽창된 크기는 조직 투과 부재(40)를 효과적으로 전개하고 기능화된 입자(100)를 전달하기 위해 캡슐/풍선 표면과 장벽 사이의 개선된 접촉을 제공하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 풍선은 팽창되었을 때, 소장의 주름을 펴도록 크기 설정될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 풍선(64)의 팽창된 크기는 캡슐이 팽창력으로부터 부서지거나 달리 파손되게 하도록 캡슐(20)보다 약간 더 클 수 있다. 풍선(64)의 벽은 0.1 내지 0.002mm의 범위 내의 두께를 가질 수 있다. 몇몇 실시예에서, 풍선(64)의 벽은 0.02 내지 0.002mm의 범위 내의 두께를 갖는다. 추가의 실시예에서, 풍선(64)의 벽은 0.013, 0.01, 0.007, 0.005, 또는 0.003mm의 벽 두께를 구비할 수 있다.
풍선(64)은 각각의 격실의 내용물을 분리시키는 해제부(58)에 의해 분리되는적어도 제1 격실(90) 및 제2 격실(92)을 포함할 수 있다. 제1 격실(90) 및 제2 격실(92)은 혼합되었을 때 풍선(64)을 확장시키는 기체를 발생시키도록 반응하는 물질을 각각 수용한다. 액체(94), 몇몇 경우에 물이 제1 격실(90) 내에 배치될 수 있고, 하나 이상의 반응물(96)이 제2 격실(92) 내에 배치될 수 있다. 반응물(96)은 고체 또는 액체일 수 있다. 해제부(58)가 (예컨대, 소장 내의 유체에 기인하는 분해로부터) 트리거링되고, 액체(94)가 제2 격실(92)로 진입하면 (또는 그 반대이거나 모두이면), 반응물(96)(들)은 액체와 혼합되어, 도 11a 내지 도 11c의 실시예에 도시된 바와 같이 풍선(64)을 확장시키는 이산화탄소와 같은 기체(98)를 생성한다. 풍선(64)의 확장은 하나 이상의 조직 투과 부재(40)를 거쳐, 장벽(IW) 내로 기능화된 입자(100) 전진시키도록 구성된다.
반응물(96)은 시트르산과 같은 산 및 중탄산나트륨과 같은 염기를 포함할 수 있다. 추가의 개수의 반응물이 또한 고려된다. 시트르산 및 중탄산나트륨을 사용하는 실시예에 대해, 2개의 반응물 사이의 비율(시트르산 대 수산화나트륨)은 1:1 내지 1:4의 범위 내일 수 있고, 1:2의 고유 비율(specific ratio)을 갖는다. 중탄산나트륨과 같은 고체 반응물은 풍선(64) 내에 위치되기 전에 (예컨대, 진공 건조에 의해) 미리 건조될 수 있다. 아세트산을 포함한 다른 반응물(96)이 또한 고려된다. 특정 반응물(96)의 양 및 선택된 조합은 특정 화학 반응에 대한 공지된 화학양론 방정식과 풍선의 팽창 체적 및 이상 기체 법칙(예컨대, PV = nRT)을 사용하여 특정 압력을 생성하도록 선택될 수 있다.
풍선(64) 또는 다른 확장 가능한 부재(60)는 도 8에 도시된 바와 같이, 팽창 후에 풍선(64)을 수축시키도록 역할하는 하나 이상의 수축 밸브(98)를 또한 포함할 수 있다. 수축 밸브(98)는 풍선 내의 기체의 탈출을 위한 개방부 또는 채널을 생성하기 위해, 소장 내의 유체 및/또는 풍선의 격실들 중 하나 내의 액체에 대한 노출 시에 분해되도록 구성된 생분해성 재료로부터 제조될 수 있다. 복수의 수축 밸브(98)는 수축 시의 훨씬 더 높은 정도의 신뢰성을 제공하기 위해 풍선 벽 내의 다양한 위치에 위치될 수 있다. 대체로, 수축 밸브(98)는 해제부(58)보다 더 느리게 분해되도록 설계된 분해 가능한 재료로부터 제조될 수 있어서, 풍선을 분해시키고 수축시키기 전에, 풍선(64)이 완전히 팽창하여 기능화된 입자(100)를 장벽으로 전달하기 위한 시간을 허용한다. 추가로, 풍선(64)의 보장된 수축을 위한 추가의 보완책으로서, 하나 이상의 천공 요소(110)가 캡슐 벽의 내부 표면(38)에 부착될 수 있어서, 풍선이 완전히 팽창했을 때, 이는 천공 요소와 접촉하여 그에 의해 천공된다. 풍선 수축을 위한 다른 수단이 또한 고려된다.
해제부(58)는, 예를 들어, 핀치 밸브(112)(도 9) 또는 칼라(collar)(118)(도 10)를 포함한 다수의 구조 및 구성으로 제공될 수 있다. 또 다른 구조가 고려된다. 도 9에 도시된 하나의 실시예에서, 핀치 밸브(112)는 캡슐(20)의 내부 표면(38) 상의 만입부(116) 내로 풍선(64)을 끼우도록 형상화된 하나 이상의 돌출부(114)를 포함할 수 있다. 복수의 돌출부(114)가 복수의 밀봉 지점을 생성하기 위해 사용될 수 있다. 도 10에 도시된 다른 실시예에 따르면, 해제부(58)는 제1 격실(90)과 제2 격실(92) 사이의 분리를 유지하기 위해 풍선(64)을 조이기 위한 칼라(118)를 포함할 수 있다.
핀치 밸브(112) 또는 칼라(118)와 같은 해제부(58)는 다양한 방식으로 GI 관 내의 다수의 조건에 응답하여 개방되도록 구성될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 해제부(58)는 소장 내에서 발견되는 더 높은 pH 또는 다른 조건에 응답하여 하나 이상의 부분이 분해되게 함으로써 개방되도록 구성될 수 있다. 따라서, 해제부(58)는 생분해성 재료로부터 만들어져서, 제1 격실(90) 및 제2 격실(92)을 밀봉하도록 작용하며, 분해 시에 이들을 해제할 수 있다. 해제부(58)는 또한 소장 내의 연동 수축에 의해 인가되는 압축력에 응답하여 개방되도록 구성될 수 있다. 또 다른 접근에서, 해제부(58)는 트리거 이벤트, 예컨대, 환자에 의해 개시되는 활성화 단계 이후의 소정의 기간 후에 개방되도록 구성된 시간 해제 밸브일 수 있다. 추가의 실시예에서, 해제부는 특정 pH를 감지하는 것에 응답하여, 특히 소장 내의 pH 조건(에컨대, 6.0, 6.5, 7.0, 7.1, 7.2 등보다 높은 pH)에 대한 노출 시에, 풍선 격실(90, 92)들 사이의 채널을 개방하기 위해 확장 또는 수축하도록 구성된 확장/수축 가능한 pH 센서로서 제공되거나 이를 구비할 수 있다.
아울러, 몇몇 실시예에서, 적어도 하나의 개구(26)를 포함하는 부분을 포함한, 캡슐 외부 표면의 적어도 일 부분이 소장 내의 pH 또는 다른 조건에 응답하여 분해되는 장용 코팅과 같은 보호 층 또는 코팅으로 덮일 수 있다. 최소한, 코팅은 캡슐이 소장에 도달할 때까지, 소화액이 캡슐 내부(34)로 진입하여 해제부(58)를 분해하지 않도록, 예를 들어 캡(36)의 형태로, 개구(26)를 덮을 수 있다.
조직 투과 부재(40)는 풍선(64)에 직접 또는 간접으로 결합될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 조직 투과 부재(40)는 부재(40)를 안정화하여 이를 올바른 위치에 유지하기 위해, 커넥터(52) 내에 위치될 수 있다. 추가의 실시예에서, 조직 투과 부재(40)는 플랫폼(120)에 결합될 수 있다. 플랫폼(120)은 일 측면 상에서 풍선 표면에 부착되고, 투과 부재(40)와 해제 가능하게 맞물리는 타 측면 상에서 커넥터(52)에 부착되는 강성 구조물을 포함할 수 있다. 커넥터(52)는 도 11a에 도시된 바와 같이, 독립된 구성요소일 수 있거나, 플랫폼(120)과 일체로 형성될 수 있다. 커넥터(52) 및 플랫폼(120)은 조직 내로의 투과 부재(40)의 전진을 지원하기 위해 증가된 강성을 갖도록 가교 결합 및/또는 공중합될 수 있는 PGLA와 같은 생분해성 재료로부터 구성될 수 있다. 조직 투과 부재(40)는 또한, 예를 들어, 돌출부, 함입부, 또는 접착제(도시되지 않음)를 사용함으로써, 반드시 커넥터(52)를 사용하지 않고서도, 플랫폼(120)에 직접 결합될 수 있다. 아울러, 조직 투과 부재(40)는, 예컨대, 접착제에 의해 풍선(64)에 직접 결합될 수 있고, 여기서 접착력은 투과 부재를 그가 소장 내로 전개되면 조직의 외부로 당기기 위한 필요한 것보다 더 작다. 이러한 그리고 관련된 실시예에서, 조직 투과 부재(40)는 또한 그가 풍선으로부터 탈착될 때 풍선을 파열시켜서, 풍선 수축을 위한 수단을 제공하도록 구성될 수 있다.
커넥터(52)는 조직 투과 부재(40)가 풍선 수축의 힘 및/또는 연동 수축에 의해 캡슐(20)에 인가되는 힘에 응답하여 커넥터로부터 탈착되도록 구성될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 플랫폼(120)은 힘 집중 요소로서 기능하도록 투과 부재(40)의 표면적보다 더 큰 수평 표면적을 가질 수 있다. 사용 시에, 플랫폼(120)은 풍선(64) 또는 다른 확장 가능한 부재의 확장으로부터 투과 부재에 인가되는 단위 면적당 힘을 증가시키도록 기능할 수 있다. 조직 투과 부재(40)를 로딩하고 이를 확장 가능한 부재(60)에 결합하기 위한 다른 구조가 고려된다.
도 11a 내지 도 11c의 실시예는 캡(36)의 분해, 간질액 또는 다른 유체 F의 캡슐 내부(34) 내로의 침투, 및 해제부(58)의 이후의 분해의 순서를 도시한다. 사용 시에, 개구(26)를 덮기 위한 분해 가능한 캡(36) 및 분해 가능한 해제부(58)를 채용하는 디바이스(10)의 실시예는 캡슐(20)이 소장에 도달할 때까지, 풍선(64)이 조기에 확장하여 그의 조직 투과 부재(40)를 전개하지 않도록 보장하기 위한 1차 시일 및 제2 시일을 제공한다. 캡슐(20)의 내부(34)로의 간질액(F)의 침투 시에, 해제부(58)는 분해되어, 제1 격실(90) 내에 배치된 액체(94)가 제2 격실(92) 내에 배치된 하나 이상의 반응물(96)과 혼합되어 기체(98)를 형성하도록 허용한다(도 11b). 기체(98)가 발생되면, 풍선(64)은 확장하여, 캡슐(20)의 내부(34)를 충전하고, 이에 의해 플랫폼(120) 및 결합된 조직 투과 부재(40)를 가이드(32)를 통해 개구(30) 외부로 이송한다. 풍선(64)의 확장은 조직 투과 부재(40)를 장벽(IW) 내로 이송하고, 이에 의해 기능화된 입자(100)를 전달한다.
조직 투과 부재(40)는 풍선 표면 상에서 다수의 위치 및 패턴으로 위치 및 분포될 수 있다. 예를 들어, 도 12a에 도시된 바와 같이, 플랫폼(120)은 복수의 조직 투과 부재(40)의 장벽(IW) 내로의 양측 전개를 허용하기 위해 풍선(64)의 각 측면 상에 위치될 수 있다. 더 많은 기능화된 입자(100)를 한 번에 전달하는 것에 추가하여, 양측 전개는 투과 부재(40)의 전개 중에 장벽(IW)의 양 측면 상에 캡슐(20)을 정착시키도록 역할하고, 따라서 (예컨대, 연동 수축으로 인해) 캡슐이 전개 중에 탈리될 가능성을 감소시킨다. 복수의 조직 투과 부재(40)가 또한 도 12b에 도시된 바와 같이 확장 부재(64) 둘레에서 방사상으로 그리고 그의 길이를 따라 위치될 수 있다. 장관 내로의 기능화된 입자(100)의 그러한 분배식 전달의 사용은 또한 장벽 내에서의 기능화된 입자의 더 균등한 분포로 인해 혈류 내로의 기능화된 입자의 더 빠른 흡수를 제공할 수 있다.
도 13a 및 도 13b를 참조하면, 조직 투과 부재(40)는 또한 기능화된 입자(100)를 담는 하나 이상의 저장소(48)에 결합될 수 있다. 저장소(48)는 도 13b에 도시된 바와 같이, 풍선(64)의 팽창 또는 몇몇 다른 확장 가능한 부재(60)의 확장이 기능화된 입자 또는 그의 제형을 조직 투과 부재(40)의 내강을 통해 장벽(IW) 내로 이송하기 위해 저장소(48)를 압축하도록, 조직 투과 부재(40)에 유체 결합될 수 있다.
디바이스(210)의 추가의 실시예가 도 14a 내지 도 14d에 도시되어 있다. 디바이스(210)는 삼켜져서 장관을 통과하도록 크기 설정된 캡슐(220), 하나 이상의 조직 투과 부재(240) 및 액추에이터(250)를 포함하는 전달 조립체, 및 연장기 조립체(280)를 포함한다. 연장기 조립체(280)는 조직 투과 부재(250)가 장벽(IW)의 조직을 적절하게 관통하도록 캡슐을 장과 정렬시키도록 구성된다. 전형적으로, 이는 캡슐의 종축을 장의 종축과 정렬시키는 것을 수반할 것이지만; 다른 정렬이 또한 고려된다. 액추에이터(250)는 기능화된 입자(100)를 장벽 내로 전달하도록 구성되고, 확장 가능한 부재(260)를 포함한다.
연장기 조립체(280)는 확장 가능한 부재(281), 트랙(283), 선단(283), 및 멈춤부(285)를 포함한다. 확장 가능한 부재(281)는 풍선(282) 또는 본원에서 설명되거나 본 기술 분야에 공지된 임의의 다른 확장 가능한 디바이스로서 제공될 수 있다. 선단(284)은 대체로 장의 내강 내에서 디바이스(10)를 완화하게 정렬시키기 위해 라운딩된 구조물로서의 형상일 수 있고, 또한 풍선으로서 제공될 수 있다. 액추에이터(250) 및 조직 투과 부재(240)를 지지하기 위한 하우징(272)을 포함할 수 있는 전달 조립체(270)는 트랙(283) 상에 고정식으로 배치된다. 하우징(272)은 조직 투과 부재의 통과를 위한 개구(230)를 내부에 포함할 수 있다. 몇몇 예에서, 하우징(272)은 가이드(232)(도시되지 않음)를 포함할 수 있다. 선단(284) 및 멈춤부(285)는 트랙(283)에 고정식으로 연결되고, 트랙의 전부 또는 일부는 길이가 연장하도록 삽통식일 수 있다.
풍선(282)일 수 있는 확장 가능한 부재(281)는 그의 확장 또는 전개 상태에서, 소장(SI)의 연동 수축에 의해 캡슐(220) 상에 가해지는 힘이 캡슐(220)의 종축을 소장(SI)의 종축과 평행한 방식으로 정렬시키도록 역할하도록, 캡슐(220)의 길이를 연장시킨다. 이는 결국 조직 투과 부재(240)의 장벽(IW) 내로의 투과를 향상시키고 최적화하기 위해, 조직 투과 부재(220)를 장벽(IW)의 표면과 직교하는 방식으로 정렬시키도록 역할한다. 소장 내에서 캡슐(220)을 정렬시키는 것에 추가하여, 연장기 조립체(280)는 또한 전달 조립체(270)가 캡슐에 의해 방해받지 않도록 (도 14c에 도시된 바와 같이) 전달 풍선(264)의 팽창 이전에 전달 조립체(270)를 캡슐(220)의 외부로 밀어내도록 구성된다. 사용 시에, 연장기 조립체(280)의 이러한 밀어내는 기능은 약물 전달이 발생할 수 있기 전에, 캡슐의 특정 부분(예컨대, 전달 메커니즘과 중첩하는 부분)이 분해되기를 기다릴 필요가 없으므로, 치료제의 전달에 대한 신뢰성을 개선한다. 몇몇 예에서, 풍선(282)은 풍선(282)의 팽창 이전의 캡슐(220)의 길이의 약 1.5 내지 2배 사이의 범위 내의 길이를 갖도록 팽창할 수 있다.
캡슐(220)은 제1 세그먼트(220a) 및 제2 세그먼트(220b)의 2개의 부품으로 제조될 수 있다. 제1 세그먼트(220a) 및 제2 세그먼트(220b)는 목표 장 영역에 도달하면 분해되고 서로로부터 분리되어, 디바이스(210)의 내부 구성요소를 노출시키도록 구성된다. 도 14b에 도시된 바와 같은 몇몇 실시예에서, 세그먼트(220a)만이 초기에 분해되어 이탈할 것이다. 디바이스(210)의 내부로의 간질액의 침투 시에, 풍선(282)은 도 14c에 도시된 바와 같이, 위에서 설명된 방법에 따라 확장할 것이다. 예를 들어, 풍선(282)은 혼합되면 기체를 생성하도록 설계된 반응 물질들을 각각 담는, 분해 가능한 해제부에 의해 분리되는 2개의 격실을 구비하여 형성될 수 있다. 다른 예에서, 풍선(282)은 화학적, 전기적, 기계적, 또는 외부 자극에 응답하여 확장할 수 있다. 풍선(282)은 그가 확장할 때, 일 단부에서 멈춤부(285) 상에 그리고 타 단부에서 캡슐(220)의 내부 표면 상에 (또는, 캡슐(220)이 완전히 분해되도록 설계되면, 다른 멈춤부 상에) 힘을 인가하여, 트랙(283)이 연장하게 하고, 이에 의해 전달 조립체(270)를 캡슐 제2 세그먼트(220b)로부터 외부로 멀리 밀어낸다.
액추에이터(250)는 연장기 조립체(280)가 연장되어 전달 조립체를 캡슐 제2 세그먼트(220b)로부터 멀리 밀어낼 때까지, 조직 투과 부재(240)를 장벽 내로 전진시키지 않도록 설계된다. 도 14a 내지 도 14d에 도시된 실시예에서, 액추에이터(250)는 풍선(264) 형태의 확장 가능한 부재(260)를 포함한다. 위에서 설명된 실시예와 유사하게, 일 실시예에서, 풍선(264)은 해제부(258)에 의해 하나 이상의 반응물(296)을 담는 제2 격실(292)로부터 분리된, 액체(294)를 담는 제1 격실(290)을 가질 수 있다. 해제부(258)는 간질액(F)과의 접촉 시에 분해되어, 액체(294)가 반응물(296)과 혼합되어 기체(298)를 생성하도록 허용하고, 이에 의해 풍선(264)을 확장시킬 수 있다. 해제부(258)는 풍선(282)이 확장하여 전달 조립체(270)를 연장시키기에 충분한 시간이 경과한 후에 제1 격실 및 제2 격실이 혼합되도록 허용되는 속도로 분해되도록 구성된다. 본원에서 설명되는 바와 같은 풍선(264)의 확장은 도 14d에 도시된 바와 같이, 플랫폼(120) 상에 작용하여, 전달 부재(240)를 개구(230)를 통해 외부로 장벽(IW) 내로 밀어내고, 이에 의해 기능화된 입자(100)를 전달한다.
다른 실시예에서, 풍선(264)은 트랙(283) 내의 내강을 거쳐 풍선(282)에 유체 결합될 수 있다. 2개의 풍선은 풍선(282)이 완전히 또는 실질적으로 확장되면, 공기가 그것을 통과하지 못하게 하거나 그렇지 않으면 통과하게 허용하도록 설계된 밸브(286)에 의해 분리될 수 있다. 사용 시에, 밸브(286)는 풍선(264)이 팽창되기 전에 풍선(282)이 완전히 또는 실질적으로 팽창되도록 풍선(282 및 264)의 순차적인 팽창을 허용한다. 이는 결국 조직 투과 부재(240)의 전개가 캡슐(220)에 의해 중단되지 않도록, 풍선(264)이 팽창하기 전에 풍선(282)이 전달 조립체(270)의 잔여부와 함께 풍선(264)을 캡슐(220)의 외부로 밀어내도록 허용한다. 사용 시에, 그러한 접근은 원하는 투과 깊이를 달성하고 캡슐(220) 내에 담긴 더 많은 개수의 투과 부재(240)를 전달하는 측면에서 조직 투과 부재(240)의 장벽(IW) 내로의 투과의 신뢰성을 개선한다.
풍선(264, 282)들 중 하나 또는 모두는 팽창 후에 풍선을 수축시키도록 역할하는 수축 밸브(298)를 또한 포함할 수 있다. 유사한 메커니즘 및 수축 밸브(298)의 변경예가 위에서 설명된 바와 같이 사용될 수 있다. 추가로, 보장된 수축을 위한 추가의 보완책으로서, 하나 이상의 천공 요소(310)가 하우징의 내부 표면에 부착될 수 있어서, 풍선(264)은 완전히 팽창하면, 천공 요소(310)와 접촉하여 수축된다.
몇몇 실시예에서, 디바이스(10)의 하나 이상의 구성요소가 캡슐의 내부 체적(234) 내의 공간을 절약하기 위해, 접히거나, 말리거나, 다른 원하는 구성으로 캡슐(220) 내부에 충진될 수 있다. 접힘은 미리 성형된 주름 또는 다른 접힘 특징부 또는 본 기술 분야에 공지된 방법을 사용하여 행해질 수 있다. 특정 실시예에서, 풍선(264, 282)을 접는 것은 또한 풍선이 원하는 배향 및 원하는 순서로 올바르게 팽창하는 것을 보장하도록 작용할 수 있다.
조직 투과 부재(240), 플랫폼(320), 및 커넥터(252)는 풍선(264)의 하나 또는 복수의 면 상에 위치될 수 있다. 예를 들어, 도 14a에 도시된 바와 같이, 전달 조립체(270)는 풍선(264)의 확장 시에 장벽(IW)의 대향 측면들에 실질적으로 동일한 힘의 분배를 제공하기 위해, 풍선(264)의 대향하는 면들 상에서 조직 투과 부재(240)를 포함할 수 있다. 플랫폼(320), 커넥터(252), 또는 투과 부재(240) 자체가 접착제 또는 본 기술 분야에 공지된 다른 접합 방법을 사용하여 풍선 표면에 부착될 수 있다.
디바이스(10)의 다른 변경예에서, 확장 가능한 부재(60)의 사용에 추가하여 또는 대안적으로, 액추에이터(50)는 솔레노이드 또는 압전 디바이스와 같은 전자-기계 디바이스/메커니즘을 또한 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 압전 액추에이터는 비전개 상태 및 전개 상태를 갖는 성형된 압전 요소를 포함할 수 있다. 이러한 요소는 전압의 인가 시에 전개 상태가 되고, 그 다음 전압의 제거 시에 비전개 상태로 복귀하도록 구성될 수 있다. 이는 조직 투과 부재를 전진시키고 그 다음 이를 후퇴시키기 위한 액추에이터의 왕복 운동을 허용할 수 있다. 압전 요소에 대한 전압은 배터리, 또는 캡슐 주위의 소장의 연동 수축에 의한 캡슐(20)의 압축으로부터 발생하는 것과 같은 기계적 변형에 의해 전압을 발생시키는 압전 기반 에너지 변환기를 사용하여 발생될 수 있다. 일 실시예에서, 조직 투과 부재(40)의 전개는 사실상 압전 요소에 대한 전압을 발생시키기 위한 기계적 에너지를 제공하는 소장의 연동 수축으로부터 트리거링될 수 있다.
아울러, 내부 활성화 전달에 대한 대안 또는 보완으로서, 몇몇 실시예에서, 사용자는 기능화된 입자(100)를 전달하도록 액추에이터(50)를 활성화하기 위한 신호를 해제부(58)로 또는 액추에이터(50)로 직접 외부에서 보낼 수 있다. 이는 제어 가능한 밸브, 예를 들어, 고주파(RF) 제어식 소형 솔레노이드 밸브 또는 다른 전자-기계식 제어 밸브(도시되지 않음)의 사용에 의한 것과 같이, RF, 자기, 또는 본 기술 분야에 공지된 다른 무선 시그널링 수단에 의해 달성될 수 있다. 다른 실시예에서, 해제부(58)는 자기 제어식 소형 리드 스위치(도시되지 않음)와 같은 소형 자기 제어식 밸브로서 제공되는 제어 가능한 격리 밸브를 포함할 수 있다. 그러한 전자 기계식 또는 자기 기반 밸브는 MEMS 및 다른 미세 제조 방법을 사용하여 제조될 수 있다. 이러한 그리고 관련된 실시예에서, 사용자는 디바이스(10)로부터 신호를 보내고 수신하기 위해, 핸드헬드 통신 디바이스, 이동 디바이스, 핸드헬드 컴퓨터, 또는 다른 컴퓨팅 디바이스와 같은 외부 판독기를 사용할 수 있다.
그러한 실시예에서, 삼킬 수 있는 디바이스는 RF 송수신기 칩 또는 다른 유사한 통신 디바이스/회로와 같은 송신기(29)를 또한 포함할 수 있다. 외부 판독기는 시그널링 수단과, 또한 사용자 인터페이스 또는 디스플레이와 같은, 디바이스(10)가 소장 또는 GI 관 내의 다른 위치 내에 있을 때를 사용자에게 알리기 위한 수단을 포함할 수 있다. 외부 판독기는 또한 액추에이터(50)가 활성화되고 선택된 기능화된 입자(100)가 전달되면, 사용자에게 경보하도록 구성될 수 있다. 그러한 확인은 사용자가 식사하기, 특정 약물 또는 치료제 복용하기와 같은 다른 적절한 조치를 취하고, 휴식을 취하고, 기능화된 입자/치료제를 복용하도록 하는 등과, 다른 관련된 결정(예컨대, 당뇨에 대해, 식사를 할지의 여부 및 어떤 음식물이 섭취되어야 하는지)을 하도록 허용할 수 있다. 핸드헬드 디바이스는 또한 해제부(58) 또는 액추에이터(50)를 무효화하기 위한 신호를 삼킬 수 있는 디바이스(10)로 보내고, 이에 의해 다른 증상 및/또는 환자 행동(예컨대, 식사하기, 취침, 운동 등 결정하기)에 기초하여, 사용자가 기능화된 입자의 전달을 방지, 지연, 또는 가속하기 위해 개입할 수 있게 하도록, 구성될 수 있다. 사용자는 또한 캡슐을 삼킨 후 선택된 기간에 외부에서 해제부(58)를 트리거링하거나 액추에이터(60)를 활성화할 수 있다. 기간은 음식물이 사용자의 GI 관을 통해 소장과 같은 위장관 내의 특정 위치로 이동하기 위한 전형적인 체류 시간 또는 체류 시간의 범위에 상관될 수 있다.
기능화된 입자를 장관으로 전달하기 위한 디바이스의 다른 실시예 및 구성이 또한 고려된다. 예를 들어, 다른 삼킬 수 있는 캡슐형 전달 디바이스가 또한 본원에서 사용될 수 있다. 삼킬 수 있는 캡슐은 장 내에서는 용해되지만 위의 낮은 pH 환경 내에서는 용해되지 않도록 구성될 수 있는 유드라짓(Eudragit)®과 같은 소정의 장용, 보호, 또는 서방형 코팅을 이용할 수 있다. 그러한 코팅 또는 재료를 사용하는 디바이스의 실시예는 캡슐이 장 내에서 용해되어, 기능화된 입자를 조직 및 혈액 내로의 이후의 확산을 위해 장의 내강으로 전달하도록 구성될 수 있다.
다른 예에서, 패치형 디바이스가 또한 기능화된 입자를 장관으로 전달하기 위해 사용될 수 있다. 패치는 삼킬 수 있는 형태로 또는 삼킬 수 있는 디바이스의 일부로서 전달될 수 있고, 장관 내의 목표 위치에서 전개하도록 구성될 수 있다. 대안적으로, 패치는 장벽의 표면 상에 직접 이식될 수 있다. 패치는 그가 운반하는 기능화된 입자가 조직 내로의 확산에 의해 전달될 수 있도록, 장벽에 접착되거나 장벽에 매우 근접하여 체류하도록 설계된 표면을 포함할 수 있다. 몇몇 예에서, 기능화된 입자는 입자가 패치의 표면으로부터 장벽으로 직접 확산할 수 있도록 패치 상에 또는 그 안에 배치될 수 있다. 예를 들어, 패치는 복수의 층으로 제조될 수 있고, 예를 들어, 기능화된 입자의 층이 생분해성 재료의 2개의 층들 사이에 배치된다. 다른 예에서, 기능화된 입자는 기능화된 입자를 장벽의 표면에서 조직 또는 혈액 내로 확산되도록 방출하도록 설계된 패치 내의 격실 내에 담길 수 있다. 패치는 위 내에서의 분해에 견디고 장관 내에서 용해되도록 설계된 재료로부터 형성될 수 있다.
Ⅳ. 예시적인 시스템
도 15에 도시된 바와 같이, 캡슐(1020), 적어도 하나의 조직 투과 부재(1040), 및 액추에이터(1050)(도시되지 않음)를 포함하는 삼킬 수 있는 디바이스(1010)를 포함하는 시스템(1000)이 또한 제공될 수 있다. 삼킬 수 있는 디바이스(1010)는 위에서 설명된 삼킬 수 있는 디바이스의 임의의 실시예를 포함할 수 있다. 시스템은 디바이스(1010)의 캡슐(1020) 내에 배치된, 피하 혈관계의 내강 내의 혈관 내에 존재하는 하나 이상의 목표 분석물과 상호 작용하도록 구성된 복수의 기능화된 입자(100)를 추가로 포함할 수 있다. 삼킬 수 있는 디바이스(1010)의 실시예에 의해 전달되는 기능화된 입자(100)에 의해 얻어진 복수의 생리학적 파라미터는 피하 혈관계의 부분으로부터 송신된 분석물 응답 신호(1070)를 검출하도록 구성된 검출기(1060)에 의해 측정될 수 있다. 분석물 응답 신호(1070)는 하나 이상의 목표 분석물의 기능화된 입자(100)에 대한 상호 작용에 관련될 수 있다. 추가의 실시예에서, 시스템(1000)은 분석물 응답 신호(1070)에 적어도 부분적으로 기초하여 임상적으로 관련된 분석물의 존재 또는 부재를 검출하도록 구성된 프로세서(1080)를 또한 포함할 수 있다. 프로세서(1080)는 또한, 다른 예에서, 분석물 응답 신호(1070)에 적어도 부분적으로 기초하여 임상적으로 관련된 분석물의 농도를 결정하도록 구성될 수 있다. 검출기(1060)는 환자의 신체 내부 또는 외부에 위치될 수 있고, 프로세서(1080)를 구비한 단일 플랫폼 상에 제공될 수 있다. 다른 예에서, 프로세서(1080)는 검출기(1060)로부터 이격될 수 있다.
몇몇 예에서, 검출기는 디바이스를 착용한 사람의 복수의 생리학적 파라미터를 자동으로 측정하도록 구성된 착용 가능한 디바이스(1100) 상에 장착될 수 있다. 본 개시내용에서 사용되는 바와 같은 "착용 가능한 디바이스"라는 용어는 손목, 발목, 허리, 가슴, 또는 다른 신체 부위와 같은 신체 표면에, 신체 표면 상에, 또는 신체 표면에 근접하여 착용될 수 있는 임의의 디바이스를 지칭한다. 신체의 외부로부터 비침습적 방식으로 생체내 측정을 취하기 위해, 착용 가능한 디바이스는 피하 혈관계가 쉽게 관찰 가능한 신체의 부분 상에 위치될 수 있고, 이의 검증은 사용되는 검출 시스템의 유형에 의존할 것이다. 디바이스는 피부 또는 조직에 매우 근접하여 위치될 수 있지만, 그와 닿거나 밀접하게 접촉할 필요는 없다. 벨트, 허리 밴드, 발목 밴드 등과 같은 장착구(1110)가 신체 표면에, 신체 표면 상에, 또는 신체 표면에 근접하여 디바이스를 장착하도록 제공될 수 있다. 장착구(1110)는 측정 오류 및 노이즈를 감소시키기 위해 착용 가능한 디바이스가 신체에 대해 이동하는 것을 방지할 수 있다. 도 16에 도시된 하나의 예에서, 장착구(1110)는 신체의 일부 둘레에 착용될 수 있는 스트랩 또는 밴드(120)의 형태를 취할 수 있다. 아울러, 장착구(1110)는 착용자의 신체에 착용 가능한 디바이스(1100)를 접착하기 위한 접착 기판일 수 있다.
측정 플랫폼(1130)이 피하 혈관계가 쉽게 관찰 가능한 신체 상에 위치될 수 있도록 장착구(1110) 상에 배치된다. 측정 플랫폼의 내측 면(1140)이 신체 표면을 향하여 장착되도록 의도된다. 측정 플랫폼(1130)은 착용 가능한 디바이스를 착용한 사람의 건강에 관련될 수 있는 임의의 파라미터를 포함할 수 있는 적어도 하나의 생리학적 파라미터를 검출하기 위한 적어도 하나의 검출기(1160)를 포함할 수 있는 데이터 수집 시스템(1150)을 수용할 수 있다. 예를 들어, 검출기(1160)는 혈압, 맥박, 호흡 속도, 피부 온도 등을 측정하도록 구성될 수 있다. 검출기(1160)들 중 적어도 하나는 착용 가능한 디바이스에 근접한 피하 혈관계 내에서 순환하는 혈액 내의 하나 이상의 분석물을 비침습적으로 측정하도록 구성된다. 한정 나열적이지 않은 목록에서, 검출기(1160)는 광학(예컨대, CMOS, CCD, 광다이오드), 음향(예컨대, 압전, 압전 세라믹), 전기화학(전압, 임피던스), 열, 기계(예컨대, 압력, 스트레인), 자기, 또는 전자기(예컨대, 자기 공명) 센서 중 임의의 하나를 포함할 수 있다. 데이터 수집 시스템(150)의 구성요소는 착용 가능한 디바이스가 착용자의 일상 활동을 현저하게 방해하지 않고서 신체 상에 착용될 수 있도록 소형화될 수 있다.
몇몇 예에서, 데이터 수집 시스템(1150)은 피하 혈관계의 부분 내로, 예를 들어, 피하 혈관계의 내강 내로 착용자의 피부를 투과할 수 있는 호출 신호를 송신하기 위한 신호 공급원(1170)을 추가로 포함한다. 호출 신호는 전자기, 자기, 광학, 음향, 열, 기계와 같은 착용자에게 무해한 임의의 종류의 신호일 수 있고, 생리학적 파라미터를 측정하기 위해 사용될 수 있거나, 더 구체적으로 기능화된 입자에 대한 임상적으로 관련된 분석물의 결합을 검출할 수 있는 응답 신호를 생성한다. 하나의 예에서, 호출 신호는 전자기 펄스(예컨대, 고주파(RF) 펄스)이고, 응답 신호는 핵자기 공명(NMR)과 같은 자기 공명 신호이다. 다른 예에서, 호출 신호는 시변 자기장이고, 응답 신호는 시변 자기장으로 인한 외부 검출 가능한 물리적 운동이다. 시변 자기장은 배경과 상이한 방식의 물리적 운동에 의해 입자를 변조하여, 입자를 검출하기 더 쉽게 만든다. 추가의 예에서, 호출 신호는 전자기 방사 신호이다. 특히, 호출 신호는 약 400나노미터와 약 1600나노미터 사이의 파장을 갖는 전자기 방사선일 수 있다. 호출 신호는 더 구체적으로, 약 500나노미터와 약 1000나노미터 사이의 파장을 갖는 전자기 방사선을 포함할 수 있다. 몇몇 예에서, 기능화된 입자는 형광단을 포함한다. 그러므로, 호출 신호는 형광단을 여기시키며, 피부 또는 다른 조직 및 피하 혈관계를 투과할 수 있는 파장(예컨대, 약 500 내지 약 1000나노미터의 범위 내의 파장)을 갖는 전자기 방사선 신호일 수 있고, 응답 신호는 검출기에 도달하기 위해 피하 혈관계 및 조직을 투과할 수 있는 형광단으로부터의 형광 방사선이다.
몇몇 경우에, 호출 신호는 생리학적 파라미터들 중 하나 이상을 측정하기 위해 필수적이지 않고, 그러므로 착용 가능한 디바이스(1100)는 신호 공급원(1170)을 포함하지 않을 수 있다. 예를 들어, 기능화된 입자는 호출 신호 또는 다른 외부 자극에 대한 필요가 없이, 기능화된 입자에 대한 임상적으로 관련된 분석물의 결합을 표시하는 응답 신호를 자동으로 발산하는 형관단과 같은 자가 형광 표지 또는 발광 표지를 포함할 수 있다. 몇몇 예에서, 기능화된 입자는 적어도 부분적으로 입자에 대한 목표 분석물의 결합으로 이어지는 화학 반응에 응답하여 생성되는 형광 방사선 형태의 응답 신호를 생성하도록 구성된 화학 발광 표지를 포함할 수 있다.
수집 자석(1180)이 또한 데이터 수집 시스템(1150) 내에 포함될 수 있다. 그러한 실시예에서, 기능화된 입자는 또한 강자성, 상자성, 초상자성, 또는 자기장에 응답하는 임의의 다른 재료와 같은 자성 재료로 만들어지거나 그에 의해 기능화될 수 있다. 수집 자석(180)은 기능화된 자성 입자가 피하 혈관계의 일 부분의 내강 내에서 수집되게 하기에 충분한 자기장을 피하 혈관계의 그러한 부분 내로 지향시키도록 구성된다. 자석은 측정 기간 중에 켜지고, 자성 입자가 혈관계를 통해 분산되도록 허용하기 위해 측정이 완료되면 꺼질 수 있는 전자석일 수 있다.
착용 가능한 디바이스(1100)는 사용자 인터페이스(1190)를 또한 포함할 수 있고, 이를 거쳐 디바이스의 착용자는 원격 서버 또는 다른 원격 컴퓨팅 디바이스로부터 또는 디바이스 내의 프로세서로부터 발생되는 하나 이상의 권고 또는 경보를 수신할 수 있다. 경보는 착용 가능한 디바이스를 착용한 사람에 의해 인지될 수 있는 임의의 표시일 수 있다. 예를 들어, 경보는 시각적 구성요소(예컨대, 디스플레이 상의 문자 또는 그림 정보), 청각적 구성요소(예컨대, 경고음), 및/또는 촉각적 구성요소(예컨대, 진동)를 포함할 수 있다. 아울러, 사용자 인터페이스(1190)는 경보 또는 권고의 시각적 표시가 디스플레이될 수 있는 디스플레이(1192)를 포함할 수 있다. 디스플레이(1192)는 측정된 생리학적 파라미터, 예를 들어, 측정되는 소정의 혈액 분석물의 농도의 표시를 제공하도록 추가로 구성될 수 있다.
하나의 예에서, 착용 가능한 디바이스는 도 17a 및 도 17b에 도시된 바와 같이, 손목 장착형 디바이스(1200)로서 제공된다. 손목 장착형 디바이스는 시계 또는 팔찌와 유사하게, 손목 밴드 또는 커프에 의해 생체의 손목에 장착될 수 있다. 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 손목 장착형 디바이스(1200)는 손목 밴드(1220) 형태의 장착구(1210), 착용자의 손목의 전방 측면(anterior side)(1240) 상에 위치된 측정 플랫폼(1230), 및 착용자의 손목의 후방 측면(posterior side)(1260) 상에 위치된 사용자 인터페이스(1250)를 포함할 수 있다. 디바이스의 착용자는 사용자 인터페이스(1250)를 거쳐, 원격 서버 또는 다른 원격 컴퓨팅 디바이스로부터 발생되는 하나 이상의 권고 또는 경보를 그리고 측정 플랫폼으로부터 경보를 수신할 수 있다. 그러한 구성은 손목 시계를 확인하는 행위와 같이, 손목의 후방 측면(1260)이 관찰되는 것이 일반적인 점에서, 디바이스의 착용자에 대해 자연스러운 것으로서 인식될 수 있다. 따라서, 착용자는 사용자 인터페이스 상의 디스플레이(1270)를 쉽게 볼 수 있다. 아울러, 측정 플랫폼(1230)은 피하 혈관계가 쉽게 관찰 가능할 수 있는 착용자의 손목의 전방 측면(1240) 상에 위치될 수 있다. 그러나, 다른 구성이 고려된다.
디스플레이(1270)는 경보 또는 권고의 시각적 표시 및/또는 측정된 생리학적 파라미터, 예를 들어, 측정되는 소정의 혈액 분석물의 농도의 표시를 디스플레이하도록 구성될 수 있다. 아울러, 사용자 인터페이스(1250)는 착용자로부터 입력을 허용하기 위한 하나 이상의 버튼(1280)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 버튼(1280)은 디스플레이(270) 상에서 보이는 문자 또는 다른 정보를 변화시키도록 구성될 수 있다. 도 17b에 도시된 바와 같이, 측정 플랫폼(1230)은 착용자로부터 입력을 허용하기 위한 하나 이상의 버튼(1290)을 또한 포함할 수 있다. 버튼(1290)은 측정 기간을 시작하는 것과 같은 데이터 수집 시스템의 양태를 제어하기 위한 입력, 또는 착용자의 현재의 건강 상태(즉, 정상, 편두통, 호흡 곤란, 심장 마비, 발열, "독감 유사" 증후군, 식중독 등)를 표시하는 입력을 허용하도록 구성될 수 있다.
손목 장착형 디바이스의 다른 예에서, 측정 플랫폼 및 사용자 인터페이스는 모두 착용자의 손목의 동일한 측면, 특히 손목의 전방 측면 상에 제공될 수 있다. 손목 장착형 디바이스는 또한 착용자의 손목의 후방 측면 상에서 지침면(watch face)을 구비할 수 있다.
도 18은 하나 이상의 착용 가능한 디바이스(1800)를 포함하는 시스템의 단순화된 개략도이다. 하나 이상의 착용 가능한 디바이스(700)는 데이터를 하나 이상의 통신 네트워크(1820) 상의 통신 인터페이스(1810)를 거쳐 원격 서버(1830)로 송신하도록 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 통신 인터페이스(1810)는 통신을 서버(1830)로 보내고 그로부터 수신하기 위한 무선 송수신기를 포함한다. 추가의 실시예에서, 통신 인터페이스(1810)는 유선 및 무선 통신을 포함한, 데이터의 전달을 위한 임의의 수단을 포함할 수 있다. 예를 들어, 통신 인터페이스는 범용 직렬 버스(USB) 인터페이스 또는 보안 디지털(SD) 카드 인터페이스를 포함할 수 있다. 통신 네트워크(1820)는 다음 중 임의의 하나일 수 있다: 재래식 전화 서비스(POTS: Plain Old Telephone Service) 네트워크, 이동 네트워크, 광섬유 네트워크, 및 데이터 네트워크. 서버(1830)는 임의의 유형의 원격 컴퓨팅 디바이스 또는 원격 클라우드 컴퓨팅 네트워크를 포함할 수 있다. 아울러, 통신 네트워크(1820)는, 예를 들어, 착용 가능한 디바이스(1800)가 데이터를 이동 전화 또는 다른 개인용 컴퓨팅 디바이스로 송신하고, 이는 결국 데이터를 서버(1830)로 송신하는 경우를 포함하는, 하나 이상의 중개국을 포함할 수 있다.
수집된 생리학적 파라미터 데이터 및 사용자에 의한 입력인 건강 상태에 관한 데이터와 같은, 착용 가능한 디바이스(1800)로부터의 통신을 수신하는 것에 추가하여, 서버는 또한 착용자의 전체적인 의무 기록, 환경 인자, 및 지리적 데이터에 관한 정보를 착용 가능한 디바이스(1800)로부터 또는 몇몇 다른 공급원으로부터 모으고 그리고/또는 수신하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 사용자 계정이 착용자의 의무 기록을 포함하는 모든 착용자에 대해 서버 상에서 확립될 수 있다. 또한, 몇몇 예에서, 서버(1830)는 질병 관리 본부(CDC: Center for Disease Control)로부터의 바이러스 질환 또는 식중독 발생 데이터 및 기상청(National Weather Service)으로부터의 날씨, 오염, 및 알러젠 데이터와 같은, 환경 데이터의 공급원으로부터 정보를 규칙적으로 수신하도록 구성될 수 있다. 아울러, 서버는 병원 또는 의사로부터 착용자의 건강 상태에 관한 데이터를 수신하도록 구성될 수 있다. 그러한 정보는 상관 관계를 인식하는 것과 같은 서버의 의사 결정 과정에서 그리고 임상 프로토콜을 발생시킬 때, 사용될 수 있다.
추가로, 서버는 각각의 측정 기간 중에 디바이스의 각각의 착용자의 날짜, 시각, 및 지리적 위치를 모으고 그리고/또는 수신하도록 구성될 수 있다. 그러한 정보는 질병의 공간적 및 시간적 확산을 검출하고 모니터링하기 위해 사용될 수 있다. 이와 같이, 착용 가능한 디바이스는 그 자신의 위치의 표시를 결정 및/또는 제공하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 착용 가능한 디바이스는 서버와 통신하는 GPS 위치 정보(예컨대, GPS 좌표)를 포함할 수 있도록 GPS 시스템을 포함할 수 있다. 다른 예로서, 착용 가능한 디바이스는 그의 위치를 결정하기 위해 (예컨대, 이동 전화 네트워크 내의 기지국들 사이의) 삼각 측량을 포함하는 기술을 사용할 수 있다. 다른 위치 결정 기술이 또한 가능하다.
서버는 또한 디바이스의 착용자가 받는 약물 또는 다른 치료에 관한 정보, 및 적어도 부분적으로 사용자의 생리학적 파라미터 데이터 및 표시된 건강 상태에 기초하여, 약물 또는 다른 치료의 효능에 관한 결정을 이루도록 구성될 수 있다. 이러한 정보로부터, 서버는 약물 또는 치료의 효과의 표시를 도출하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 약물이 구역을 치료하도록 의도되고, 디바이스의 착용자가 그가 약물에 의한 치료 과정을 시작한 후에 구역을 경험함을 표시하지 않으면, 서버는 약물이 그러한 착용자에 대해 효과적이라는 표시를 도출하도록 구성될 수 있다. 다른 예에서, 착용 가능한 디바이스는 혈당을 측정하도록 구성될 수 있다. 착용자가 당뇨를 치료하도록 의도된 약물을 처방받았지만, 서버가 착용자의 혈당이 소정 회수의 측정 기간에 걸쳐 증가하였음을 표시하는 데이터를 착용 가능한 디바이스로부터 수신하면, 서버는 약물이 이러한 착용자에 대해 그의 의도된 목적에 대해 효과적이지 않다는 표시를 도출하도록 구성될 수 있다.
아울러, 시스템의 몇몇 실시예는 자동으로 구현되거나 디바이스의 착용자에 의해 제어될 수 있는 사생활 보호를 포함할 수 있다. 예를 들어, 착용자의 수집된 생리학적 파라미터 데이터 및 건강 상태 데이터가 의료인에 의한 경향 분석을 위해 클라우드 컴퓨팅 네트워크로 업로드되는 경우에, 데이터는 개인 식별 정보가 제거되도록, 저장 또는 사용되기 전에 하나 이상의 방식으로 처리될 수 있다. 예를 들어, 사용자의 신원은 개인 식별 정보가 사용자에 대해 결정될 수 없도록 처리될 수 있거나, 사용자의 지리적 정보는 사용자의 특정 위치가 결정될 수 없도록, (도시, 우편 번호, 또는 주 수준까지와 같은) 위치 정보가 얻어지는 경우에 일반화될 수 있다.
추가적으로 또는 대안적으로, 디바이스의 착용자는 디바이스가 착용자에 대한 정보(예컨대, 사용자의 의무 기록에 대한 정보, 사회적 행동 또는 활동, 직업, 사용자의 선호도, 또는 사용자의 현재 위치)를 수집하는 지의 여부 또는 방법을 제어하거나, 그러한 정보가 사용될 수 있는 방법을 제어하기 위한 기회를 제공받을 수 있다. 따라서, 착용자는 어떻게 그에 대한 정보가 수집되어, 의료인 또는 의사 또는 다른 데이터 사용자에 의해 사용되는 지에 대해 관리할 수 있다. 예를 들어, 착용자는 그의 디바이스로부터 수집된 건강 상태 및 생리학적 파라미터와 같은 데이터가 그 자신의 데이터의 수집 및 비교에 응답하여 개인적인 기준 및 권고를 발생시키기 위해서만 사용될 수 있고, 집단 기준을 발생시키는 데 있어서 또는 집단 상관 관계 연구에서의 사용을 위해 사용될 수 없음을 선택할 수 있다.
Ⅳ. 예시적인 방법
도 19는 신체에 기능화된 입자를 전달하기 위한 방법(1900)의 흐름도이다. (1) 복수의 기능화된 입자를 담는 캡슐, 및 (2) 하나 이상의 조직 투과 부재를 갖는 삼킬 수 있는 디바이스가 우선 섭취된다(1910). 캡슐은 위장관의 내강을 통과하도록 크기 설정된다. 하나 이상의 조직 투과 부재들 각각은 기능화된 입자가 통과할 수 있는 내강 및 출구를 갖는다. 조직 투과 부재는 위장관의 내강의 벽을 천공하도록 추가로 구성된다. 복수의 기능화된 입자들 중 적어도 일부가 하나 이상의 조직 투과 부재를 거쳐 위장관의 내강의 벽 내로 전달된다(1920). 기능화된 입자의 전달은 위장관 내의 화학적 조건에 응답하여 발생할 수 있다. 예를 들어, 전달은 소장 내의 선택된 pH, 예컨대, 7.0, 7.1, 7.2, 7.3, 7.4, 7.5, 7.6, 8.0 또는 그 이상에 대한 노출시와 같은, pH와 같은 소장 또는 대장 내의 화학적 조건에 대한 노출시에 발생할 수 있다. 몇몇 예에서, 전달은 7.0 내지 7.5의 pH 범위 내에서 발생할 수 있다. 다른 예에서, 전달은 기계적 또는 전기 기계적 자극에 응답하여 발생할 수 있다. 또 다른 예에서, 전달은 삼킬 수 있는 디바이스로부터 이격된 자극에 응답하여 발생할 수 있다.
다른 예시적인 방법에서, 복수의 기능화된 입자가 위장관의 내강을 통과하도록 크기 설정된 캡슐, 하나 이상의 조직 투과 부재, 및 제1 구성 및 제2 구성을 갖는 액추에이터를 갖는 디바이스 내로 로딩된다. 복수의 기능화된 입자는 하나 이상의 조직 투과 부재와 통신하도록 캡슐 내로 로딩될 수 있다. 하나 이상의 조직 투과 부재는 장관의 내강의 벽을 천공하도록 구성될 수 있고, 각각의 투과 부재 출구를 각각 가질 수 있다. 액추에이터는 제1 구성에서 캡슐 내에 하나 이상의 조직 투과 부재를 보유하도록 구성된다. 아울러, 액추에이터는 제1 구성으로부터 제2 구성으로 전이함으로써, 하나 이상의 조직 투과 부재를 캡슐로부터 위장관의 내강의 벽 내로 전진시키도록 구성된다. 기능화된 입자들 중 적어도 일부가 제1 구성으로부터 제2 구성으로 전이하는 액추에이터에 의해 위장관의 내강의 벽 내로 전달될 수 있다. 액추에이터는 미리 결정된 pH 값과 같은 위장관 내의 화학적 조건에 응답하여, 기계적 입력에 응답하여, 또는 디바이스로부터 이격된 입력에 응답하여, 제1 구성으로부터 제2 구성으로 전이하도록 구성될 수 있다.
다양한 태양 및 실시예가 본원에서 개시되었지만, 다른 태양 및 실시예가 본 기술 분야의 통상의 기술자에게 명백할 것이다. 본원에서 개시되는 다양한 태양 및 실시예는 예시의 목적이며, 제한적으로 의도되지 않고, 진정한 범주는 다음의 청구범위에 의해 표시된다.
Ⅴ. 결론
예시적인 실시예가 사람 또는 사람의 디바이스에 관련된 정보를 포함하는 경우에, 몇몇 실시예는 사생활 보호를 포함할 수 있다. 그러한 사생활 보호는 적어도, 디바이스 식별자의 무명화, 투명성, 사용자가 사용자의 제품 사용에 관련된 정보를 변형 또는 삭제하는 것을 가능케 하는 기능을 포함한 사용자 제어를 포함할 수 있다.
아울러, 본원에서 설명되는 실시예가 사용자에 대한 개인 정보를 수집하거나, 개인 정보를 사용할 수 있는 상황에서, 사용자는 프로그램 또는 디바이스가 사용자 정보(예컨대, 사용자의 의무 기록에 대한 정보, 사회적 관계, 사회적 행동 또는 활동, 직업, 사용자의 선호도, 또는 사용자의 현재 위치)를 수집하는 지의 여부를 제어하거나, 사용자에 대해 더 관련될 수 있는 콘텐츠 서버로부터의 내용을 수신하는 지의 여부 및/또는 수신 방법을 제어하는 기회를 제공받을 수 있다. 또한, 소정의 데이터는 개인 식별 정보가 제거되도록, 저장 또는 사용되기 전에 하나 이상의 방식으로 처리될 수 있다. 예를 들어, 사용자의 신원은 개인 식별 정보가 사용자에 대해 결정될 수 없도록 처리될 수 있거나, 사용자의 지리적 위치는 사용자의 특정 위치가 결정될 수 없도록, (도시, 우편 번호, 또는 주 수준까지와 같은) 위치 정보가 얻어지는 경우에 일반화될 수 있다. 따라서, 사용자는 정보가 어떻게 사용자에 대해 수집되고 콘텐츠 서버에 의해 사용되는 지에 대해 관리할 수 있다.

Claims (35)

  1. 디바이스로서,
    위장관의 내강을 통과하도록 크기 설정된 캡슐;
    상기 캡슐 내에 배치된 복수의 기능화된 입자(functionalized particle);
    상기 장관의 내강의 벽을 천공하도록 구성된 하나 이상의 조직 투과 부재(tissue penetrating member); 및
    제1 구성 및 제2 구성을 갖는 액추에이터
    를 포함하고, 상기 액추에이터는 상기 제1 구성에서 상기 캡슐 내에 상기 복수의 기능화된 입자를 보유하도록 구성되고, 상기 액추에이터는 상기 제1 구성으로부터 상기 제2 구성으로 전이하는 상기 액추에이터에 의해 상기 복수의 기능화된 입자를 상기 캡슐로부터 상기 하나 이상의 조직 투과 부재를 거쳐 상기 위장관의 내강의 벽 내로 전진시키도록 구성되는 디바이스.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 구성에서 상기 액추에이터를 해제 가능하게 유지하도록 구성된 해제부(release)를 추가로 포함하는 디바이스.
  3. 제2항에 있어서, 상기 해제부는, 상기 해제부의 분해(degradation)가 상기 액추에이터가 상기 제1 구성으로부터 상기 제2 구성으로 전이하게 하도록, 상기 위장관 내의 화학적 조건에 응답하여 분해되도록 구성되는, 디바이스.
  4. 제3항에 있어서, 상기 화학적 조건은 미리 결정된 pH 값을 포함하는, 디바이스.
  5. 제3항에 있어서, 상기 액추에이터는 스프링을 포함하는, 디바이스.
  6. 제5항에 있어서, 상기 해제부는, 상기 해제부가 상기 제1 구성에서 상기 스프링을 압축된 상태로 유지하고, 상기 해제부의 분해가 상기 스프링이 해제되게 하도록, 상기 스프링에 결합되는, 디바이스.
  7. 제3항에 있어서, 상기 액추에이터는 풍선을 포함하는, 디바이스.
  8. 제7항에 있어서, 상기 액추에이터의 상기 제1 구성에서, 상기 해제부는 제2 격실(compartment)로부터 분리된 제1 격실을 정의하도록 상기 풍선에 결합되는, 디바이스.
  9. 제8항에 있어서, 상기 제1 격실 및 상기 제2 격실은 함께 혼합되었을 때 기체를 생성하도록 구성된 제1 시약 및 제2 시약을 각각 담는, 디바이스.
  10. 제9항에 있어서, 상기 해제부는 상기 해제부의 분해가 상기 제1 시약 및 상기 제2 시약이 함께 혼합되게 하도록 구성되고, 상기 제1 구성으로부터 상기 제2 구성으로 전이하는 상기 액추에이터는 상기 제1 시약 및 상기 제2 시약의 혼합에 의해 생성되는 기체에 응답하여 확장하는 풍선을 포함하는, 디바이스.
  11. 제1항에 있어서, 상기 하나 이상의 조직 투과 부재들 각각은 상기 기능화된 입자가 통과할 수 있는 각각의 투과 부재 내강(penetrating-member lumen) 및 각각의 투과 부재 출구(penetrating-member exit)를 포함하는, 디바이스.
  12. 제11항에 있어서, 상기 하나 이상의 조직 투과 부재들 각각은 상기 액추에이터에 결합되며, 상기 기능화된 입자들을 상기 각각의 투과 부재 내강을 통해 상기 각각의 투과 부재 출구를 향해 전진시키도록 구성된 각각의 전달 부재를 추가로 포함하는, 디바이스.
  13. 제1항에 있어서, 상기 기능화된 입자들은 목표 분석물(target analyte)에 대한 친화성을 갖는 수용체를 포함하는, 디바이스.
  14. 제13항에 있어서, 상기 수용체는 항체, 핵산, 저분자량 리간드(low molecular weight ligands), 펩타이드, 단백질, 다당류, 다불포화 지방산, 플라스미드(plasmids), 바이러스, 및 파지(phages)로 구성된 그룹으로부터 선택되는, 디바이스.
  15. 제1항에 있어서, 상기 기능화된 입자들은 형광 표지, 자가 형광 표지, 발광 표지, 및 화학 발광 표지 중 하나 이상을 포함하는, 디바이스.
  16. 제1항에 있어서, 상기 기능화된 입자들은 구, 막대, 플레이크(flake), 디스크, 다이아몬드, 및 비대칭으로 구성된 그룹으로부터 선택된 형상을 갖는, 디바이스.
  17. 제1항에 있어서, 상기 기능화된 입자들은 상자성, 초상자성(super-paramagnetic), 또는 강자성 재료를 포함하는, 디바이스.
  18. 제1항에 있어서, 상기 기능화된 입자들은 생분해성 재료로부터 형성되는, 디바이스.
  19. 방법으로서,
    복수의 기능화된 입자를 담는 캡슐 - 상기 캡슐은 위장관의 내강을 통과하도록 크기 설정됨 -; 및
    상기 위장관의 내강의 벽을 천공하도록 구성된 하나 이상의 조직 투과 부재 - 상기 하나 이상의 조직 투과 부재들 각각은 상기 기능화된 입자들이 통과할 수 있는 각각의 투과 부재 내강 및 투과 부재 출구를 가짐 -
    를 갖는 디바이스를 제공하는 단계를 포함하고,
    상기 디바이스는 상기 하나 이상의 조직 투과 부재를 거쳐, 상기 복수의 기능화된 입자들 중 적어도 일부를 상기 위장관의 내강의 벽 내로 전달하도록 구성되는, 방법.
  20. 제19항에 있어서, 상기 디바이스는 상기 위장관 내의 화학적 조건에 응답하여 상기 기능화된 입자들 중 적어도 일부를 전달하도록 구성되는, 방법.
  21. 제20항에 있어서, 상기 조건은 미리 결정된 pH 값을 포함하는, 방법.
  22. 제19항에 있어서, 상기 디바이스는 기계적 입력에 응답하여 상기 기능화된 입자들 중 적어도 일부를 전달하도록 구성되는, 방법.
  23. 제19항에 있어서, 상기 디바이스는 상기 디바이스로부터 이격된 입력에 응답하여 상기 기능화된 입자들 중 적어도 일부를 전달하도록 구성되는, 방법.
  24. 시스템으로서,
    위장관의 내강을 통과하도록 크기 설정된 캡슐; 상기 위장관의 내강의 벽을 천공하도록 구성된 하나 이상의 조직 투과 부재; 및 제1 구성 및 제2 구성을 갖는 액추에이터를 포함하는 삼킬 수 있는 디바이스;
    상기 캡슐 내에 배치된 복수의 기능화된 입자 - 상기 기능화된 입자들은 피하 혈관계(subsurface vasculature)의 내강 내의 혈액 내에 존재하는 하나 이상의 목표 분석물과 상호 작용하도록 구성됨 -; 및
    상기 피하 혈관계의 부분으로부터 송신된 분석물 응답 신호(analyte response signal)를 검출하도록 구성된 검출기 - 상기 분석물 응답 신호는 상기 하나 이상의 목표 분석물과 상기 기능화된 입자들의 상호 작용에 관련됨 -
    를 포함하고,
    상기 액추에이터는 상기 제1 구성에서 상기 캡슐 내에 상기 복수의 기능화된 입자를 보유하도록 구성되고, 상기 액추에이터는 상기 제1 구성으로부터 상기 제2 구성으로 전이하는 상기 액추에이터에 의해 상기 복수의 기능화된 입자를 상기 캡슐로부터 상기 하나 이상의 조직 투과 부재를 거쳐 상기 위장관의 내강의 벽 내로 전진시키도록 구성되는, 시스템.
  25. 제24항에 있어서, 피하 혈관계의 부분에 근접한 외부 신체 표면에 착용 가능한 디바이스(wearable device)를 장착하도록 구성된 장착구(mount)를 갖는 착용 가능한 디바이스를 추가로 포함하고, 상기 검출기는 상기 착용 가능한 디바이스 상에 장착되는, 시스템.
  26. 제24항에 있어서, 상기 분석물 응답 신호에 기초하여 임상적으로 관련된 분석물(clinically-relevant analyte)의 존재 또는 부재를 검출하도록 구성된 프로세서를 추가로 포함하는 시스템.
  27. 제26항에 있어서, 상기 프로세서는 상기 분석물 응답 신호에 기초하여 임상적으로 관련된 분석물의 농도를 결정하도록 추가로 구성되는, 시스템.
  28. 제24항에 있어서, 상기 액추에이터는 풍선인, 시스템.
  29. 방법으로서,
    위장관의 내강을 통과하도록 크기 설정된 캡슐;
    상기 장관의 내강의 벽을 천공하도록 구성된 하나 이상의 조직 투과 부재 - 상기 조직 투과 부재들 각각은 각각의 투과 부재 출구를 가짐 -; 및
    제1 구성 및 제2 구성을 갖는 액추에이터 - 상기 액추에이터는 상기 제1 구성에서 상기 캡슐 내에 복수의 기능화된 입자를 보유하도록 구성되고, 상기 액추에이터는 상기 제1 구성으로부터 상기 제2 구성으로 전이하는 상기 액추에이터에 의해 상기 복수의 기능화된 입자를 상기 캡슐로부터 상기 하나 이상의 조직 투과 부재를 거쳐 상기 위장관의 내강의 벽 내로 전진시키도록 구성됨 -
    를 갖는 디바이스 내로 상기 복수의 기능화된 입자를 로딩(loading)하는 단계
    를 포함하는 방법.
  30. 제29항에 있어서, 상기 복수의 기능화된 입자는 상기 하나 이상의 조직 투과 부재와 통신(communication)하는 상기 캡슐 내로 로딩되는, 방법.
  31. 제29항에 있어서, 상기 액추에이터는 상기 제1 구성으로부터 상기 제2 구성으로 전이하는 상기 액추에이터에 의해, 상기 하나 이상의 조직 투과 부재를 거쳐, 상기 복수의 기능화된 입자들 중 적어도 일부를 상기 위장관의 내강의 벽 내로 전달하도록 구성되는, 방법.
  32. 제29항에 있어서, 상기 액추에이터는 상기 위장관 내의 화학적 조건에 응답하여 상기 제1 구성으로부터 상기 제2 구성으로 전이하도록 구성되는, 방법.
  33. 제31항에 있어서, 상기 조건은 미리 결정된 pH 값을 포함하는, 방법.
  34. 제19항에 있어서, 상기 액추에이터는 기계적 입력에 응답하여 상기 제1 구성으로부터 상기 제2 구성으로 전이하도록 구성되는, 방법.
  35. 제19항에 있어서, 상기 액추에이터는 상기 디바이스로부터 이격된 입력에 응답하여 상기 제1 구성으로부터 상기 제2 구성으로 전이하도록 구성되는, 방법.
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