專利名稱：伸展的體內(nèi)膠囊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般性涉及醫(yī)療器械，具體涉及體內(nèi)膠嚢。
背景技術(shù)：
利用插入患者體內(nèi)的裝置來治療醫(yī)學(xué)病癥的幾種方法在本領(lǐng)域 內(nèi)是已知的。例如，美國專利4,607,618描述了一種用于治療病態(tài) 肥胖癥的方法，該專利的公開內(nèi)容通過引用并入本文。 一種中空形 狀的器械被置于患者的胃內(nèi)。該器械由半剛性骨架構(gòu)件形成，并可 收縮成能夠經(jīng)過食道和賁門口插進胃中的尺寸和形狀。該收縮裝置 在胃中釋放時，自發(fā)恢復(fù)其正常的未收縮形狀。
美國專利4,648,383 (通過引用并入本文)描述了一種用于治療 病態(tài)肥胖癥的設(shè)備。該設(shè)備包括可收縮的胃內(nèi)器械，其可以暫時變 形以穿過食道和胃的賁門口，并在容納于胃中后自發(fā)呈現(xiàn)正常的形 狀，以刺激胃底粘膜下層中的神經(jīng)受體。提供用于將該器械可拆卸 地連接到拉長的半剛性插入桿下端的裝置，該插入桿穿過形成在該 器械內(nèi)的開口以實現(xiàn)可拆卸的連接。對插入桿的向下的壓力迫使收 縮的器械穿過食道和賁門口進入胃中，然后向插入桿施加略微向上 的力以將桿與器械分離。
其它用于治療肥胖癥的方法涉及將諸如可充氣氣嚢的彈性可膨 脹裝置插入患者的胃內(nèi)。這類方法記載于例如美國專利5,993,473、 6，454，785、 4,246,893、 4,485,805、 4,315,509、 4,416,267和6，733，512 中，它們的公開內(nèi)容通過引用并入本文。
其它用于治療肥胖癥的方法涉及使用施加至胃的電信號和電 流。這類方法記載于例如美國專利申請^>開2004/0122453、 2005/0245957和2005/0183762中，它們的7>開內(nèi)容通過引用并入本文。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一些實施方案提供利用插入患者體內(nèi)的體內(nèi)裝置來治療 各種醫(yī)學(xué)病癥的改進方法和系統(tǒng)。本文中描述的一些實施方案主要針 對插入胃腸道尤其是胃內(nèi)的用以降低熱量攝取的裝置，當然也可以使 用類似的體內(nèi)物體來治療其它管狀或中空器官和其它病癥。
在一些實施方案中，膠嚢經(jīng)口插入患者的胃中。該膠嚢包括膠嚢 體和一個或多個連接至膠嚢體的自伸展臂。在插入過程中，該臂纏繞 在膠嚢體周圍或以其它方式緊密包裹膠嚢體或壓縮在膠嚢體內(nèi)，以便 能夠平滑且安全地穿過食道。當膠囊到達胃中的期望部位時，釋放該 自伸展臂并允許其伸展。伸展時，該臂與胃內(nèi)表面上的多個點相接觸。
響應(yīng)膠嚢所產(chǎn)生的電信號，該臂可以由膠嚢驅(qū)動以改變其位置和/ 或形狀。例如，該臂可以包含壓電材料，膠嚢將變化的電勢施加給該
臂。該臂由此可執(zhí)行雙重作用 一方面，該臂將膠囊錨固在期望的部 位。額外地或作為選擇，該臂將機械的、可觸知的和/或有疼痛反映的 刺激施加至其附近的組織一在該情況下是胃。該刺激誘導(dǎo)激素和神經(jīng) 刺激效應(yīng)，該效應(yīng)抑制患者的食欲并通過幾種可能的機制來降低熱量 攝入。在一些實施方案中，通過振動錨固的膠囊來增強機械刺激。
在一些實施方案中，本文所描述的體內(nèi)膠囊一般可以用于恒定地 或基于隨時間變化來改變和控制患者的熱量攝入。如下文所示，膠嚢 改變其接觸的組織的粘膜代謝分布，即影響代謝作用。而且，局部刺 激可以導(dǎo)致從目標器官到中樞神經(jīng)系統(tǒng)的神經(jīng)放電的特殊分布，由此 誘導(dǎo)全身效應(yīng)。
由將指令發(fā)送給膠囊內(nèi)接收器的外部操作控制臺來控制膠囊。例 如，可以利用外部指令來激活膠囊和指示膠囊展開。該膠囊包括計算 機化的可定制控制器，該控制器可通過外部指令激活以執(zhí)^^g編程功 能和任意額外功能。需要時，可以指示膠嚢分解。解離機構(gòu)將臂與膠 嚢體分開，并且不同的膠囊元件可以經(jīng)過患者的消化系統(tǒng)自然處理掉。 由此該裝置的所有元件能夠被動地前進，遠離它的活動部位。在其它 器官中，該裝置的元件可以自然排出或通過外科裝置排出，其取決于 所涉及的器官或系統(tǒng)。
12下文描述自伸M嚢的幾種示例性構(gòu)造。在對組織施加刺激之外 或可替代地，在一些實施方案中該膠嚢執(zhí)行其它功能。例如，膠囊可 局部施用藥物和其它物質(zhì)。
因此，才艮據(jù)本發(fā)明的一個實施方案，提供一種用于插入患者器官
內(nèi)的裝置，其包括
膠嚢體；和
一個或多個臂，其連接至膠嚢體并配置為在器官內(nèi)的期望部位處 從膠嚢體伸展以接觸器官的內(nèi)表面并將所述裝置錨固在期望部位處。
在一些實施方案中，所述器官包括胃腸道的一部分、泌尿生殖道、 血管、中樞神經(jīng)系統(tǒng)的一部分、腹內(nèi)器官、胸內(nèi)器官或患者的四肢。
在一個實施方案中，所述裝置配置為被患者吞服。作為選擇，所 述裝置可配置為利用內(nèi)窺鏡插入器官。進一步作為選擇，所述裝置可 配置為利用^^V式裝置插入器官中。
在另一個實施方案中，所述裝置在所述一個或多個臂自伸展之前
具有不超過15毫米的直徑。所述臂通常包括金屬、塑料和壓電材料中 的至少一種。
在又一個實施方案中，所述裝置包括配置為接收從外部發(fā)射器發(fā) 射到所述裝置的外部指令的天線和接收器、和配置為根據(jù)外部指令來 控制所述裝置操作的控制器。在再一個實施方案中，所述控制器配置 為根據(jù)外部指令和預(yù)編程程序中的至少其一使所述一個或多個臂從所 述膠囊體伸展。額外地或作為選擇，所述控制器配置為才艮據(jù)外部指令 和預(yù)編程程序中的至少其一使所述一個或多個臂與所述膠嚢體脫離。
在一個實施方案中，所述裝置包括配置為在插入器官期間約束所 述一個或多個臂的釋放機構(gòu)、和配置為啟動所述釋放機構(gòu)以釋放所述 一個或多個臂，從而允許所述臂在器官中的期望部位處自伸展的控制 器。
在另一個實施方案中，所述一個或多個臂是彈性的并配置為在不 受約束時采取伸展部位，并且在插入器官期間所述一個或多個臂纏繞 在所述膠嚢體周圍。所述一個或多個臂可包括將所述臂連接至所述膠 嚢體的相應(yīng)轉(zhuǎn)軸，并且所述一個或多個臂可配置為在伸展時繞相應(yīng)的 轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)。在一些實施方案中，所述一個或多個臂包括壓電材料，并且所述 控制器配置為對所述壓電材料施加電壓以使所述一個或多個臂伸展。
在一個實施方案中，所述裝置包括控制器，其配置為確定釋放條
長一水
或多個臂。在另一個實施方案中，所述釋放條件包括預(yù)定時間表和發(fā) 送至所述裝置的外部指令中的至少其一。
在另一個實施方案中，所述釋放機構(gòu)包括形狀記憶合金(SMA) 元件，并且所述控制器配置為利用SMA元件來啟動所述釋放機構(gòu)。 額外地或作為選擇，所述釋放機構(gòu)包括電動機，并且所述控制器配置 為利用所述電動機來啟動所述釋放機構(gòu)。進一步額外地或作為選擇， 所述釋放機構(gòu)包括壓電元件，并且所述控制器配置為利用該壓電元件 來啟動所述^^放機構(gòu)。在又一個實施方案中，所述釋放機構(gòu)包括螺線 管，并且所述控制器配置為利用該螺線管啟動所述釋放機構(gòu)。在再一 個實施方案中，所述釋放機構(gòu)包括制動器，并且所述控制器配置為移 除該制動器以啟動所述釋放機構(gòu)。
所述裝置通常包括解離機構(gòu)，其配置為使所述一個或多個臂脫離 所述膠嚢體以允許處理所述膠嚢體和所述一個或多個臂。
在一個實施方案中，所述一個或多個臂包括將所述一個或多個臂 連接至所述膠嚢體的相應(yīng)轉(zhuǎn)軸，并且所述解離機構(gòu)配置為移除所述轉(zhuǎn) 軸。
在另一個實施方案中，所述裝置包括控制器，其配置為才艮據(jù)解離 條件來啟動所述解離機構(gòu)。所述解離條件可包括預(yù)定時間表、裝置的 功率源的低功率條件或發(fā)送至所述裝置的外部指令。
在又一個實施方案中，所述解離機構(gòu)包括形狀記憶合金(SMA) 元件，并且所述控制器配置為利用SMA元件啟動所述解離機構(gòu)。在 再一個實施方案中，所述解離機構(gòu)包括電動機，并且所述控制器配置 為利用該電動機啟動所述解離機構(gòu)。在另一個實施方案中，所述解離 機構(gòu)包括壓電元件，并且所述控制器配置為利用該壓電元件啟動所述 解離機構(gòu)。在又一個實施方案中，所述解離機構(gòu)包括螺線管，并且所 述控制器配置為利用該螺線管啟動所述解離;W勾。額外地或作為選擇， 所述解離機構(gòu)包括球鎖機構(gòu)。進一步額外地或作為選擇，所述解離機構(gòu)包括制動器，并且所述控制器配置為移除該制動器以啟動所述解離
在一些實施方案中，在展開時，所述一個或多個臂配置為在器官 內(nèi)相應(yīng)的接觸點處施加機械刺激、可觸知的刺激和有疼痛反映的刺激 中的至少 一種。所述一個或多個臂可配置為將W^振動傳遞到相應(yīng)的 接觸點上。
在一個實施方案中，所述裝置包括連接至所iiJ歐嚢體上的共振器， 其配置為振動所述一個或多個臂。所述共振器可配置為利用頻率在包 含所述一個或多個臂的相應(yīng)共振頻率的窄帶寬內(nèi)的任意振動來^吏所述 一個或多個臂振動。
在另一個實施方案中，所述一個或多個臂包括壓電材料，并且所 述裝置包括控制器，其配置為利用相應(yīng)的電信號來驅(qū)動所述一個或多 個臂以4吏所述一個或多個臂振動。在又一個實施方案中，所述電信號 的頻率約等于所述一個或多個臂的相應(yīng)的共振頻率。
在再一個實施方案中，所述一個或多個臂包括相應(yīng)的^Jt元件， 其配置為感測所述臂的振動，并且所述控制器配置為調(diào)節(jié)所述臂的振 動的相應(yīng)頻率以基于所述反饋元件感測到的振動來匹配所述臂的共振 頻率。
在一些實施方案中，所述裝置配置為在器官內(nèi)的期望部位處釋放 物質(zhì)。所述裝置可包括裝配在所述膠嚢體內(nèi)的容納物質(zhì)的容器。額外 地或作為選擇，所述物質(zhì)可浸漬在所述膠嚢體的外表面和所述一個或 多個臂的至少其一中。
在一個實施方案中，所述裝置包括發(fā)射器，其配置為將所述裝置 的狀態(tài)發(fā)送至外部接收器。
在另一個實施方案中，所述臂包括壓電材料，并且所述裝置包括 控制器，所述控制器配置為通過對該壓電材料施加電壓來使所述臂伸 展和收縮，以使所述裝置能夠在器官內(nèi)移動。所述控制器可配置為單 獨控制所述一個或多個臂中每個臂的運動以在器官內(nèi)引導(dǎo)所述裝置。 在又一個實施方案中，所述裝置包括配置為產(chǎn)生器官圖像的照相機， 并且所述控制器配置為自動識別圖<象中的圖形并根據(jù)所識別的圖形來 引導(dǎo)所述裝置。在一些實施方案中，所述膠嚢體和所述一個或多個臂中的至少其 一包括在利用醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)成像時提供高對比度的材料。在一個實施 方案中，所述一個或多個臂具有彎曲的防損傷遠端。額外地或作為選 擇，所述一個或多個臂具有彎曲外形以增加所述臂的結(jié)構(gòu)剛性。
在另一個實施方案中，所述裝置包括功率源，該功率源包括電池、
可充電電池和配置為接受外部發(fā)射的射頻(RF)能量的RF線圏中的 至少一種。
根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案，還提供一種用于治療患者的方法， 其包括
將包括膠嚢體和以壓縮構(gòu)型連接至所述膠嚢體的一個或多個臂的 裝置插入患者的器官內(nèi)；
在器官內(nèi)的期望部位處啟動所述臂以^^其從所述膠囊體伸展開， 從而接觸器官的內(nèi)表面并將所述裝置錨固在期望部位處；和
利用所述錨固的裝置執(zhí)行醫(yī)療程序。
在一個實施方案中，執(zhí)行醫(yī)療程序包括利用所述錨固的裝置產(chǎn)生 遠離期望部位的全身性生理和治療效應(yīng)中的至少一種。在另一個實施 方案中，執(zhí)行醫(yī)療程序包括改變患者的熱量攝入。在又一個實施方案 中，執(zhí)行醫(yī)療程序包括改變患者的粘膜代謝分布。
在再一個實施方案中，執(zhí)行醫(yī)療程序包括誘導(dǎo)感興趣器官分泌激 素、肽、細胞因子和分子中的至少一種，以產(chǎn)生內(nèi)分泌、自分泌和旁 分泌效應(yīng)中的至少一種。在一個實施方案中，執(zhí)^f亍醫(yī)療程序包括經(jīng)過 傳入纖維和傳出纖維誘導(dǎo)全身性的和局部的神經(jīng)介導(dǎo)生理全身效應(yīng)中 的至少 一種。執(zhí)行醫(yī)療程序可以包括在插入所述裝置的器官之外的器 官內(nèi)分泌激素、肽、細胞因子和分子中的至少一種。
在一個實施方案中，執(zhí)行醫(yī)療程序包括在器官內(nèi)的期望部位處刺 激機械激活的組織受體。額外地或作為選擇，執(zhí)行醫(yī)療程序包括在器 官內(nèi)的期望部位處改變身體組織性質(zhì)。所述身體組織性質(zhì)可包括在期 望部位處的透過性、溫度和稠度中的至少一種。
在一個實施方案中，執(zhí)行醫(yī)療程序包括在器官內(nèi)的期望部位處改 變腔內(nèi)壓力，以誘導(dǎo)抗膨脹反應(yīng)。額外地或作為選擇，執(zhí)行醫(yī)療程序 包括根據(jù)治療方案影響促進食(開胃)和拒食(厭食)激素中的至少
16一種的分泌，以控制患者的熱量攝取。
在又一個實施方案中，執(zhí)行醫(yī)療程序包括通過錨固在期望部位處 的一個或多個臂來感測醫(yī)學(xué)狀況，并將所感測的醫(yī)學(xué)狀況發(fā)送給外部 接收器。
根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案，還提供一種用于治療患者的系統(tǒng)，
其包括
患者外部的發(fā)射器，其配置為利用無線信號發(fā)送指令；和
插入患者器官內(nèi)的裝置，其包括
膠嚢體；
裝配在所述膠嚢體中的接收器，該接收器配置為接收所述發(fā)射器 發(fā)送的指令；和
連接至所述膠囊體的一個或多個臂，所述臂配置為根據(jù)所述接收 器接收的指令在器官內(nèi)的期望部位處自伸展以接觸器官的內(nèi)表面并將 所述裝置錨固在期望部位處。
在一個實施方案中，所iOL射器包括由患者操作的個人控制單元。
從下列實施方案的詳細說明并結(jié)合附圖將更為充分地理解本發(fā) 明，附圖中


圖1 ^!根據(jù)本發(fā)明一個實施方案的用于治療肥胖癥的系統(tǒng)的示意
圖2是根據(jù)本發(fā)明一個實施方案的示意性示出體內(nèi)膠嚢的功能部 件的方?jīng)_匡圖3A、 3B、 4A和4B是根據(jù)本發(fā)明實施方案的體內(nèi)膠嚢的縱向 和橫向截面圖。
圖5A ~ 5E是根據(jù)本發(fā)明一個實施方案的自取出臂的示意圖6是根據(jù)本發(fā)明又一個實施方案的體內(nèi)膠嚢的縱向截面圖7A~7C是根據(jù)本發(fā)明一個實施方案的自取出和振動的臂的示 意圖；圖8A和8B是根據(jù)本發(fā)明實施方案的體內(nèi)膠嚢的橫向截面圖9A和9B是根據(jù)本發(fā)明實施方案的自取出臂的鎖止和釋放^ 的橫截面圖IO是根據(jù)本發(fā)明一個備選實施方案的體內(nèi)膠嚢的縱向截面和
圖11A和11B是根據(jù)本發(fā)明一個實施方案的在體內(nèi)腔中錨固各種 膠嚢的示意圖。
具體實施例方式
圖1是根據(jù)本發(fā)明一個實施方案的用于治療肥胖癥的系統(tǒng)的示意 圖。微型膠嚢8被吞服或通過口和食道經(jīng)口插入患者的胃內(nèi)。該膠嚢 可由患者吞服或利用內(nèi)窺鏡插入。
該膠嚢包括膠嚢體12和一個或多個自伸展臂10。不同的膠嚢元 件通常是生物相容性的和防損傷的。在插入膠囊的過程中，臂10被折 疊、纏繞、收縮或以其它方式緊密壓縮在膠囊體附近，以使膠囊能夠 安全方l更地穿過食道。在患者體內(nèi)的期望部位處，例如在到達胃內(nèi)的 特定部位時，所述臂自伸展至其伸展形式。通常，膠嚢包括多個臂， 其在多個點處展開并接觸胃的內(nèi)表面，由此將膠嚢錨固在期望部位處 并防止其行進到內(nèi)腔遠處。
當吞服或插入時，膠嚢緊密壓縮成圓柱形或卵形，以便能夠經(jīng)過 患者的食道方便安全地插入。在其壓縮形式下，膠嚢具有8~12 mm 的典型直徑和15~23 mm的典型長度。展開時，每個臂具有最大60 mm的典型跨距。所指示的尺寸只是以舉例的方式給出，根據(jù)器官的 感興趣部位可以使用任意合適的尺寸。膠嚢的尺寸可以根據(jù)其內(nèi)含物 和構(gòu)造而變化。下文圖3A ~ 11中詳細說明了幾種示例性膠嚢構(gòu)造。
膠嚢體12可包含任意合適的材料，例如金屬或塑料。臂10還包 含諸如金屬或塑料的材料。在一些實施方案中，所述臂包括壓電材料, 以使臂能夠移動和振動，如下文所述。
在一些實施方案中，可以利用成像系統(tǒng)例如超聲成像系統(tǒng)、x-光 成像系統(tǒng)或任意其它合適的成像方式來觀察膠囊的插入。成像系統(tǒng)使 醫(yī)生能夠跟蹤膠嚢在體內(nèi)的位置。為此，膠囊可包含對于所用成像方 式清晰可見的材料膠囊8受外部控制臺14控制。控制臺14包括輸入裝置，例如鍵 盤18，醫(yī)生可利用鍵盤18輸入用于控制膠嚢的指令。發(fā)射器內(nèi)部控 制臺14將指令轉(zhuǎn)換成控制信號并將該控制信號經(jīng)過發(fā)送天線15發(fā)送 給裝配在膠嚢內(nèi)的微型接收器(示于以下圖2中)。發(fā)射器通常發(fā)射低 功率信號，并且天線位置通常緊鄰患者身體，以消除在其體內(nèi)可能有 類似膠嚢運行的鄰近患者的影響，以及使對不同發(fā)射器所用的不同頻 率的需要最小化。在一個備選實施方案中，不同的發(fā)射器-膠嚢對可使 用不同的頻率。
在一些實施方案中，醫(yī)生可以通it^控制臺14發(fā)送合適的指令來 啟動膠嚢，即指示膠嚢展開。當膠嚢穿過胃腸道時，醫(yī)生可以利用成 像系統(tǒng)來跟蹤膠嚢。當膠嚢到達感興趣部位一該情況下為患者的胃時， 醫(yī)生指示膠嚢展開。膠嚢接收指令并將臂10釋放到它們的展開位置。 結(jié)果，膠嚢錨固在期望部位處。
一旦錨固和啟動，則膠嚢可用于通過幾種機制來產(chǎn)生局部和全身 性效果。由于臂10的遠端接觸胃腸粘膜(該情況下為胃的內(nèi)襯表面)， 因此它們在接觸點處施加壓力，即可觸知的、機喊的、和/或有疼痛反 映的刺激。這些點通常*在大的表面區(qū)域內(nèi)。由臂施加給組織的各 種刺激模式可引起同時具有局部和外圍效果的激素分泌，最終導(dǎo)致熱 量攝取降低。類似地，對所述臂附近的組織內(nèi)的局部受體和神經(jīng)末梢 的刺激會產(chǎn)生對中樞神經(jīng)系統(tǒng)的神經(jīng)放電，由此在多個生理系統(tǒng)中產(chǎn) 生全身效應(yīng)。
在一些實施方案中，通過振動所述臂來增強臂10所施加的刺激。 例如，可以采用接近所述臂的共振頻率的頻率來振動展開的膠嚢結(jié)構(gòu)。 通常，期望該結(jié)構(gòu)具有0.1到10 Hz的共振頻率。例如，可利用膠嚢 內(nèi)的共振器或利用由壓電材料制成的臂來實施所述臂的振動。下圖6 中描述了一種包括共振器的示例性膠嚢結(jié)構(gòu)。下圖7中顯示由壓電材 料制成的示例性臂。應(yīng)該注意，在產(chǎn)生期望的生理效果方面，上文所 述的組織刺激效果要明顯強于膠嚢本身物理尺寸的效果。
由臂施加給組織的刺激可產(chǎn)生幾種效果。在一些情況下，有疼痛 反映的組織刺激產(chǎn)生具有內(nèi)分泌、自分泌和/或旁分泌效應(yīng)的激素、肽 和/或細胞因子的釋放。額外地或作為選擇，對感興趣組織施加輕m^ 力經(jīng)過傳入和傳出纖維產(chǎn)生神經(jīng)介導(dǎo)的生理全身和/或局部效應(yīng)。由臂施加壓力還可影響機械激活的組織受體，產(chǎn)生全身和/或局部效應(yīng)。進 一步額外地或作為選擇，施加局部組織接觸可改變身體組織的性質(zhì)， 例如滲透性、溫度和表面結(jié)構(gòu)。此外，與組織的局部接觸通常改變它 的體積并改變它的腔內(nèi)壓力，由此誘導(dǎo)抗膨脹反應(yīng)。
在一些情況下，膠嚢12產(chǎn)生的組織刺激可通過模擬胃內(nèi)未消化物 的恒定存在來減少開胃激素例如生長素釋放肽和其它肽或分子的分 泌。有疼痛反映的剌激還可以誘導(dǎo)遠處的胃腸道分泌抑制食物攝取的 激素，例如PYY3-36、 GLP-1、腸抑肽或其它肽或分子。
在一些實施方案中，膠嚢可局部釋放影響中樞神經(jīng)系統(tǒng)并幫助抑 制患者胃口的各種物質(zhì)。這些物質(zhì)可引起局部和遠端的激素釋放和神 經(jīng)放電效應(yīng)。這類物質(zhì)可包括任意合適的化學(xué)物質(zhì)，例如具有胃口抑 制效果的分子、肽、蛋白質(zhì)或其它藥學(xué)物質(zhì)。例如，施用的物質(zhì)可包 括諸如亞油酸的脂肪酸衍生物?？捎赡z囊釋放的一些肽可以誘導(dǎo)從上 胃腸道分泌諸如膽嚢收縮素(CCK)的胃腸激素，由此降低熱量的攝 取。
由于膠嚢局部遞送物質(zhì)，因此極小量的物質(zhì)就足以引起期望的效 果。在一些實施方案中，膠嚢包括容納所述物質(zhì)的微型容器(在下圖 IO中顯示)?；蛘?，臂和/或膠嚢體的外表面可浸漬有所述物質(zhì)。在這 些實施方案中，利用臂和膠嚢的內(nèi)源性運動或通過持續(xù)釋放機制來釋
放所述物質(zhì)o
在一些實施方案中，可以控制和定制組織刺激和/或物質(zhì)辨，放?？?br> 根據(jù)要求通it^外部控制臺發(fā)射指令來啟動或停止機械的組織刺激和 /或物質(zhì)的施用以匹配期望的治療方案。因此，醫(yī)生能夠隨時間改變治 療方案并針對具體患者的需要來定制方案。改變治療方案還有助于降 低患者身體對治療的適應(yīng)性和抵抗性?；蛘撸梢栽谀z囊內(nèi)預(yù)編程特 定的治療方案。
為從患者體內(nèi)移除膠嚢12，膠嚢包括解離^;，其使臂io脫離
膠嚢體12。例如，可以根據(jù)從外部控制臺14發(fā)送的指令來激活解離 機構(gòu)。額外地或作為選擇，當膠嚢功率源即將^^或達到特定容量閾 值時，當膠嚢施用的物質(zhì)M或當滿足任意其它合適的M時，可以 在預(yù)編程的時間間隔后激活解離機構(gòu)。一旦解離，不同的膠囊元件自然穿過消化道，并通過患者的消化 系統(tǒng)排泄出去。通常，膠嚢的不同部件包含可以通過所用的成像方式 (例如超聲)清晰成像的材料，使得醫(yī)生能夠確認沒有部件留在體內(nèi)。
額外地或作為選擇，在日常使用期間，有時可例如通過患者本人 來控制治療方案的一些方面。例如，在一些實施方案中，為患者配有
個人控制單元16，其允許控制膠嚢8的運行。為此，單元16包括輸 入裝置，例如鍵盤17。通常，個人控制單元包括控制臺14的功能和 元件的子集。例如，患者可以使用個人控制單元來啟動和停止臂10 的振動，以便能夠在某些時候保持正常的熱量攝取，而在其它時候降 低熱量攝取。提供實現(xiàn)個人控制單元的其它功能的途徑是可定制的并 取決于用戶，以使不同的用戶可以使用裝置的功能和活動的不同集合。 啟動膠嚢的解離可以在或可以不在單元16中實現(xiàn)。
圖2是根據(jù)本發(fā)明一個實施方案的示意性示出膠囊8的功能元件 的方框圖。圖2中的一些元件是可選的，即膠嚢8的不同構(gòu)造可以只 包括這些元件的子集。下文將詳細i兌明幾種示例性膠嚢構(gòu)造。
膠嚢8包括控制器36，其管理膠嚢的運行并激活膠囊的元件?？?制器36可以包括運行合適的軟件代碼的微處理器?；蛘撸刂破骺梢?利用多更件或固件來實現(xiàn)，例如利用特定用途集成電路(ASIC)或場可 編程門陣列(FPGA)來實現(xiàn)。進一步作為選擇，控制器可利用硬件 和軟件功能的組合來實現(xiàn)。通常，控制器包括一個或多個脈沖發(fā)生器 或啟動不同膠嚢元件的其它驅(qū)動器，包括壓電功能。
膠嚢8包括天線38和接收器40，其接^控制臺14發(fā)送的控制 信號。(在以下說明書中，外部指令被描述為由控制臺14發(fā)送。如上 所述，這些指令可以類似地通過個人^控制單元16發(fā)送。)接收器解碼 所發(fā)送的指令，并將其提供給控制器36。膠嚢還包括臂伸展啟動模塊 32和臂解離啟動模塊42。
當收到控制器36的指示時，模塊32釋放自伸展臂10以使它們能 夠張開到它們的伸展位置。當收到控制器指示時，模塊42使臂脫離其 基部，由此使臂脫離膠嚢體，以允許膠嚢離開身體。 一般而言，可以 通過不同條件例如在預(yù)定時間后或基于外部指令來觸發(fā)所述臂的釋放 和/或解離。下圖8A、 8B、 9A和9B中詳細示出示例性的釋放和解離在一些實施方案中，膠嚢8包括共振器44，其使伸展的膠嚢結(jié)構(gòu) 振動，如上文所述。共振器44可以包括商用盤狀共振器、彎曲共振器、 扭轉(zhuǎn)共振器或本領(lǐng)域已知的其它任意合適的共振器。共振器由控制器 36啟動和停止?；蛘撸?，當膠嚢8包括壓電臂時，由控制器36 啟動、產(chǎn)生并停止臂的振動，如預(yù)編程的或作為選擇由控制臺14或單 元16觸發(fā)的。
在一些實施方案中，膠嚢包括微型物質(zhì)儲槽46，其容納由膠嚢局 部施用的物質(zhì)。物質(zhì)從儲槽46的釋放由控制器36啟動和停止。包括 物質(zhì)儲槽的示例性構(gòu)造示于下圖10中。
在一些實施方案中，膠嚢8包括發(fā)射器50，其將控制器36提供 的數(shù)據(jù)發(fā)送給外部接收器(未圖示)。發(fā)射器50發(fā)送的數(shù)據(jù)可以包括 例如由膠嚢接收和執(zhí)行的外部指令的確認。額外地或作為選擇，發(fā)射 器可發(fā)送遙測和狀態(tài)數(shù)據(jù)，例如電池狀態(tài)和失效指示，和/或任何其它 感興趣的合適信息。在圖2的構(gòu)造中，發(fā)射器使用天線38來發(fā)送數(shù)據(jù)， 盡管在備選的構(gòu)造中也可以使用分離的發(fā)送和接收天線。
膠嚢8包括功率源48，其為不同的膠囊元件供應(yīng)電力。功率源48 可以包括用于增強膠嚢可靠性的一個或多個備用電池。在一些實施方 案中，控制器36能夠監(jiān)測功率源的電壓和/或電流，以感測功率源減 弱或*的時刻。
在一個備選實施方案中，可通過將射頻(RT)能量發(fā)送給膠嚢來 提供用于給膠嚢8提供動力的一些或全部能量。RF能量通常利用外部 線閨來發(fā)送，該外部線團可由患者佩帶或成為控制臺14或單元16的 一部分。RF發(fā)送可用于直接給膠嚢提供動力或給膠嚢內(nèi)的電池充電。 在這些實施方案中，功率源48包括適合用于接收發(fā)送的RF能量的線 圏，以及合適的整流回路，如本領(lǐng)域已知的。
膠囊的機械構(gòu)造
下圖3A~11顯示自取出膠嚢的幾個示例性機喊構(gòu)造和它們的一 些內(nèi)部機構(gòu)。
圖3A是根據(jù)本發(fā)明一個實施方案的體內(nèi)膠嚢的縱向截面圖。膠嚢 包括膠嚢體IOI，膠嚢體IOI包含金屬、塑料或任意其它合適的材料。 兩個臂102和109顯示為充分展開。兩個臂102A和109A緊密纏繞在
22膠嚢體周圍。所述臂可以包含任意合適的彈性材料，例如各種金屬和 塑料。在下文所述的一些實施方案中，所述臂包含壓電材料。所述臂 構(gòu)建為其自然非約束狀態(tài)A艮開的。換言之，當沒有對所述臂施加外
力時，所述臂將保持在展開位置。
臂102A和109A顯示為在膠嚢體周圍纏繞幾次。每個臂緊握膠嚢 體101以繞相應(yīng)的轉(zhuǎn)軸103旋轉(zhuǎn)。纏繞的臂施壓于壓縮彈簧104A并 由鎖止/釋放機構(gòu)110保持。鎖止/#^放機構(gòu)包括銷、閂和蓋107。 一個 或多個這類機構(gòu)將折疊的臂鎖定到膠嚢體上。蓋107可以包括由金屬、 聚合物和/或織物制成的一個或多個薄部件。下圖8A、 8B、 9A和9B 更詳細地顯示示例性的鎖止/釋放機構(gòu)。
與上圖2的控制器36類似，由控制器108啟動機構(gòu)110的閂以釋 放所述臂?？梢岳眯螤钣洃浐辖?SMA)元件、電動機、壓電元件、 螺線管或利用本領(lǐng)域已知的任意其它合適的啟動裝置來啟動閂。啟動 閂時，將^110的銷推出膠嚢，釋放蓋107并允許所述臂伸展。彈 簧104A進一步推動所述臂繞轉(zhuǎn)軸103旋轉(zhuǎn)，直到所述臂達到完全伸 出和橫向傾斜的位置。彈簧104顯示為其未壓縮的形式，此時臂102 和109完全伸展。彈簧104顯示為中央螺旋扭轉(zhuǎn)彈簧，盡管也可以使 用葉簧、銷103上的扭轉(zhuǎn)彈簧或本領(lǐng)域已知的任意其它合適的彈簧。
伸展時，臂102和102A位于特定部位，而臂109和109A位于不 同的部位?？梢岳斫?，臂102和109的遠端彼此遠離，由此在內(nèi)胃表 面上的 一組廣泛分布的點上同時提供錨固和組織刺激。還示出接收器 和天線106及電池105。臂102和109的遠端是彎曲的(未圖示)，以 避免組織損傷和阻塞孔。
在一些實施方案中，轉(zhuǎn)軸103還用作膠嚢解離^的一部分。當 收到控制器指示時，解離機構(gòu)使轉(zhuǎn)軸103離開它的位置。結(jié)果，所述 臂與轉(zhuǎn)軸分離并脫離膠囊體。下圖9A和9B示出示例性的解離機構(gòu)。
圖3B是根據(jù)本發(fā)明另一個實施方案的體內(nèi)膠嚢的縱向截面圖。在 本實施例中，臂111和112包括纏繞在膠嚢體的錐形部件118上的柔 性臂。因此，當釋放所述臂時，所述臂展開成遠端彼此遠離的彎曲形 狀，而不需要如上圖3A的實施方案中那樣使用彈簧。臂111和112 包含壓電材料，使得它們可以進行電控制和振動，而不使用膠嚢內(nèi)的 彈簧或其它振動器。臂111和112的遠端是彎曲的，并設(shè)計成防止損傷的，以避免傷害它們附近的組織或阻塞天然孔。
解離球鎖機構(gòu)116包括彈簧117。啟動時，所述^^放圓頂115和 119。然后，彈簧117將兩個圓頂沿膠嚢的中軸向外推。圓頂?shù)倪\動釋 放臂111和112以使其脫離膠嚢體。如上文提到的，可以通過SMA元 件、電動機、壓電元件、螺線管或任意其它合適的啟動裝置來啟動機 構(gòu)116。在本實施例中，機構(gòu)116包括球鎖機構(gòu)?；蛘?，機構(gòu)116可 以包括本領(lǐng)預(yù)已知的任意其它合適的鎖止機構(gòu)。
圖4A是根據(jù)本發(fā)明一個實施方案的體內(nèi)膠嚢的橫向截面圖。該圖 顯示膠嚢具有處于完全伸展位置的臂。在本實施例中，膠嚢體201上 連接八個臂。兩個臂202和209顯示為沿不同方向彎曲，盡管八個臂 中的每一個都可以作為選擇地沿任意期望的方向或平面彎曲。所述臂 遠端的曲率有助于防止組織損傷或堵塞孔。折疊時，所述臂圍繞膠嚢 體201周界纏繞并通過合適的鎖止/^^放機構(gòu)(未圖示)保持在適當?shù)?部位。
圖4B是根據(jù)本發(fā)明另一個實施方案的體內(nèi)膠嚢的橫向截面。與臂 的基部垂直于膠囊體表面的上圖4A的構(gòu)造不同，本實施例中的臂210 與膠嚢體211相切。相切的臂構(gòu)造降低在臂折疊時臂和膠嚢體之間連 接點處的張力。相切的臂構(gòu)造還可以簡化和平滑在膠嚢解離時的臂脫 離。
圖4B的膠嚢的解離^J包括兩個圓頂或軍(未圖示)，與上圖3B 的圓頂115和119相似。每個臂210包括基部212。當在膠嚢解離過程 中推開圓頂時，基部212被釋放以脫離膠嚢體211從而使所述臂與所 述體分離。
圖5A是根據(jù)本發(fā)明一個實施方案的自伸展臂309的正視示意圖。 例如，可以在上圖3A、 4A和4B中使用這種臂。臂309包括柔軟的彈 性材料，例如金屬、塑料或壓電材料。
圖5B和5C分別顯示臂309的側(cè)視和頂視圖。如圖5C可見，所 述臂具有沿其整個長度的輕微彎曲外形301，以在臂伸展時為所述臂 提供一些結(jié)構(gòu)剛性。當所述臂圍繞膠嚢體纏繞時，臂的彎曲外形變平 坦?；蛘?，可以使用其它增加剛性的幾何形狀。如圖5B所示，所述 臂包括增厚的底部315,其提供與膠嚢體的牢固連接。該底部包括轉(zhuǎn)軸303，類似于上圖3A的轉(zhuǎn)軸103。
圖5D和5E是根據(jù)本發(fā)明一個備選實施方案的自伸展臂316的示 意圖。圖5D是臂316的正視圖，圖5E是側(cè)視圖。在本實施例中，所 述臂具有彎曲的側(cè)面，以使所述臂能夠圍繞膠嚢體的錐形部分纏繞， 然后在釋放時沿縱向向外伸展，如上圖3B所示。臂316利用沿其整 個長度的彎曲外形來增加剛性，類似于上圖5C中顯示的外形。臂316 通常包括合適的壓電材料，如下文進一步描述的，但是作為選擇可以 由金屬或塑料材料制成。當由壓電材料制成時，所述臂可以包括反饋 元件，其使控制器能夠以各個臂的共振頻率單獨調(diào)節(jié)振動。下文進一 步更為詳細地描述反饋機構(gòu)。
臂316的底部包括一個或多個懸臂延長部。在圖5D中，顯示以 317和318指示的兩個延長部。該延長部裝配在膠嚢體和圓頂中相應(yīng) 的腔(未圖示)中，并將所述臂錨固到膠嚢體上。通常，面對膠嚢體 周界的延長部具有圓形端部。當膠嚢即將解離時，圓頂被推開并且延 長部被釋放以從腔中彈出，從而使臂脫離。
圖6是根據(jù)本發(fā)明又一個實施方案的體內(nèi)膠囊的縱向截面圖。本 實施例中包括壓電盤的共振器401裝配在膠嚢體中。或者，可以使用 任意其它合適的共振器。如以上所解釋的，共振器通常以接近所述臂 共振頻率的頻率使伸展臂振動。
在許多情況下，每個臂具有稍微不同的共振頻率。因此，在一些 實施方案中，啟動共振器以在期望包括不同的臂共振頻率的相對窄頻 帶內(nèi)產(chǎn)生隨機振動。盡管共振器401顯示為裝配在類似于上圖3A的 構(gòu)造的膠嚢內(nèi)，但是類似的共振器可以裝配在任意其它合適的膠嚢構(gòu) 造內(nèi)。
圖7A 7C是根據(jù)本發(fā)明一個實施方案的自伸展和振動的臂509 的示意圖。圖7A;1臂509的正視圖，圖7B是側(cè)視圖，圖7C是頂視 圖。臂509的幾何形狀類似于上圖5A 5C的臂309的幾何形狀，盡 管可以使用任意其它合適的臂的幾何形狀。臂509包含壓電材料(即 至少部分由壓電材料構(gòu)成)。
為了產(chǎn)生振動，控制器36對臂的壓電材料施加交流電(AC)。 由于壓電效應(yīng)，所述臂根據(jù)AC電壓的頻率振動。材料可以包括諸如聚偏氟乙烯(PVDF)的壓電聚合物、諸如粗纖 維復(fù)合材料(macro-fiber composite, MFC)的復(fù)合材料或具有壓電性能 的任意其它合適材料。所述4可以構(gòu)建為單壓電晶片(uni-morph)、雙 壓電晶片(bi-morph)或本領(lǐng)域已知的任意其它合適的壓電元件。壓電 效應(yīng)可以使所述臂扭轉(zhuǎn)、彎曲、伸展或以其它方式改變自己的形狀。
如上所述，臂與臂之間的共振頻率可能不同。在一些實施方案 中，每個臂可包括反饋壓電元件。利用這些元件提供的反饋，控制器 36以與各個臂的共振頻率匹配的不同頻率來驅(qū)動每個臂。例如，控制 器36可包括反饋;M勾，其感測每個臂的反饋元件的振動頻率，并調(diào)整 驅(qū)動臂的AC電壓頻率，試圖使振動幅度最大化。
圖8A是根據(jù)本發(fā)明一個實施方案的體內(nèi)膠嚢的橫向截面圖。圖 8A的橫向截面圖對應(yīng)上圖4A的構(gòu)造。該圖顯示兩個纏繞在體輪廓605 內(nèi)的膠嚢體周圍的柔性臂601 (有陰影線的)和602。所述臂在臂基部 606處連接至膠嚢體。鎖止/釋放機構(gòu)包括由彈簧(未圖示)推出的銷 603和形狀記憶^r (SMA)桿604。當控制器啟動桿604時，銷603 被釋放并與膠嚢分離。結(jié)果，臂601和602自由地自伸展?；蛘?，可 使用任意其它合適的啟動裝置來代替SMA桿604，例如螺線管、電動 機或壓電裝置。在備選實施方案中，可以使用在膠嚢體的周界纏繞幾 次的較大量的臂和/或較長的臂。
圖8B是根據(jù)本發(fā)明另一個實施方案的體內(nèi)膠囊的橫向截面圖。 圖8B的橫向截面圖對應(yīng)上圖4B的構(gòu)造。該圖顯示纏繞在膠囊體周圍 并由鎖止元件612的上部保持在適當部位的兩個柔性臂608和609。 下圖9B中更為詳細地示出鎖止元件。盡管圖9B顯示兩個臂，但是可 以使用任意數(shù)量的臂。
臂608包括加厚的基部610，其在臂伸M保持原位。釋放時， 基部使整個臂脫離膠嚢體。同樣地，臂609包括加厚的基部611。臂 不需要一定具有相同的長度。在圖8B的示例性實施方案中，使用單 個鎖止機構(gòu)612來固定所有的臂?；蛘?，可以使用兩個或多個鎖止元 件。
圖9A是根據(jù)本發(fā)明一個實施方案的自取出臂的鎖止和釋放機 構(gòu)的截面圖。該圖顯示轉(zhuǎn)軸703，臂702圍繞轉(zhuǎn)軸703相對于膠嚢體 部件705和706轉(zhuǎn)動。只顯示接近轉(zhuǎn)軸的臂702和體705的一部分。該機構(gòu)可用作例如上圖3A的膠嚢中的轉(zhuǎn)軸103。
轉(zhuǎn)軸703壓縮彈簧701并由閂704固定。當控制器啟動(例如 推開)閂704時，彈簧701將轉(zhuǎn)軸703推出膠囊體。結(jié)果，臂702不 再由轉(zhuǎn)軸703固定，并在此時與膠嚢體705分開。可以利用上文描述 的任何啟動方法來啟動閂。
圖9B是根據(jù)本發(fā)明另一個實施方案的自伸展臂的鎖止和釋放 機構(gòu)的截面圖。中央銷713的上部將折疊的臂715和717固定在貼著 膠嚢體716的折疊位置處。銷713由制動器714鎖在原位。當制動器 在控制器觸發(fā)后釋放銷時，彈簧711將銷向外推并釋放臂?？刂破骺?包括形狀記憶合金(SMA)，其通過電加熱、螺線管、壓電元件或通 過電動機推動來彎曲或改變它的形狀。
圖IO是根據(jù)本發(fā)明一個實施方案的體內(nèi)膠嚢的縱向截面圖。在 本實施例中，膠嚢包括儲槽801，其充滿將由膠嚢局部施用的物質(zhì)。 由控制器控制的電閥門802啟動和停止流出儲槽的物質(zhì)流。 一個或多 個薄的柔性管803將物質(zhì)傳送到臂804的遠端，以將物質(zhì)釋放到組織 附近。所述管通常嵌在所述臂內(nèi)。所述閥門可根據(jù)預(yù)編程的方案，由 控制器周期性地打開。或者，閥門可以通過從外部控制臺發(fā)送合適的 指令來^^要求打開。
在一些實施方案中，儲槽被預(yù)增壓使得在閥門802打開時物質(zhì) 自由流動?；蛘撸梢岳米匀粩U散來釋放物質(zhì)。如上文提到的，作 為選擇，可以通過用物質(zhì)浸漬膠嚢體和/或臂的外表面來局部釋放物 質(zhì)。例如，所述臂可以用出血組織附近釋放的止血環(huán)酸(Hexacapron) 和物質(zhì)來浸漬。又例如，所述臂可以用尿激酶來浸漬以治療凝血。額 外地或作為選擇，所述臂可以用任意其它合適的藥物來浸漬以影響目 標器官內(nèi)的及—應(yīng)。
圖11A和11B分別顯示根據(jù)本發(fā)明另一個實施方案的體內(nèi)膠嚢 卯2的縱向截面圖和橫向截面圖。幾種體內(nèi)膠囊產(chǎn)品是本領(lǐng)域內(nèi)已知 的。 一些已知的膠嚢裝備有攝^M^或其它傳感器和裝置。在一些實施 方案中，可以改進已知的膠嚢以包括根據(jù)本文中描述的實施方案的自 伸展臂。用于照相機膠嚢的期望操作模式是可以將膠囊錨固在胃腸道 內(nèi)的某個部位，并在感興趣部位周圍稍微向前和向后移動?？捎舍t(yī)生基于傳送的圖像或由膠嚢利用合適的圖形識別軟件自 動選擇感興趣部位?；趫D形識別軟件的指示，膠囊還可以向控制臺
14發(fā)送警報。
在圖11A中，膠嚢卯2包括臂卯4和卯6,其顯示為處于緊密 壓縮位置。與上文描述的一些實施方案不同，在本實施例中，利用壓 電效應(yīng)來固定、展開和收縮臂。這樣，膠囊卯2不包括鎖止機構(gòu)。在 圖11A中，臂906顯示為與膠嚢體平行，而臂卯4相對于膠嚢體傾斜 一定角度。在備選實施方案中，臂906可沿相反方向或以任意期望的 角度傾斜。
在圖11B中，臂(卯8所示)顯示為處于它們的伸屑 位置。膠 嚢控制器對所述臂的壓電材料施加合適的電壓。結(jié)果，所述臂伸展直 到它們推壓外部組織914?？刂破骺赏ㄟ^除去電壓或通過對壓電臂施 加不同的電壓來使所述臂收縮?？刂破骺梢詥为毧刂泼總€臂，或者作 為選擇它可以控制所述臂的組或同時控制所有的臂。
才艮據(jù)應(yīng)用，組織可以包括結(jié)腸、小腸或體內(nèi)任何中空器官或管 狀內(nèi)臟。圖UA和11B的構(gòu)造尤其適合于其中所述臂的適度撓曲就足 以確保錨固的情況，如圖11B所示。這種應(yīng)用可包括例如將膠嚢錨固 在直徑僅稍大于膠囊的小腸內(nèi)或變窄的或堵塞的血管內(nèi)。但是，與膠 嚢卯2類似的膠囊還可以用于直徑較大的器官例如結(jié)腸中。
盡管本文中描述的實施方案主要涉及錨固在胃腸道內(nèi)并產(chǎn)生用 于降低熱量攝取的組織刺激的膠嚢，但是本發(fā)明的原理也可用于其它 用途。例如，類似的膠嚢可以插入其它腔內(nèi)器官或系統(tǒng)，例如插入血 管或插4道內(nèi)。膠嚢和臂的尺寸應(yīng)該i!iL調(diào)整為與感興趣器官相適合。 又例如，可以采用外科手術(shù)方式將膠嚢穿過狹窄的孔插入并定位在感 興趣的組織內(nèi)部或附近?？梢葬娪们秩胧交蚍乔秩胧窖b置將所述裝置 插入任意合適的目標器官，例如但不限于中樞神經(jīng)系統(tǒng)、腹內(nèi)器官、 胸內(nèi)器官和四肢。在這些情況下，裝置可以是膠囊形狀的或具有任意 其它適合用于特定目標器官的形狀。
除降低熱量攝取外，施加機械的局部組織刺激可用于治療其它 胃腸道病癥，例如局部出血或發(fā)炎。局部的物質(zhì)遞送還可用于在防止 全身效應(yīng)的同時達到特別高的物質(zhì)濃度。在一些實施方案中，可以通過檢查患者身體排泄出的臂來識別 某些醫(yī)學(xué)狀況。例如，可以檢查沉積在所述臂上的組織殘余物?？梢?br> 針對某些化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生來檢查所述臂，例如與血液的接觸和/或pH 值的變化。
額外地或作為選擇，當膠嚢錨固在目標器官內(nèi)時，可以通過所 述臂感測某些醫(yī)學(xué)狀況，例如內(nèi)出血。膠囊可以將這類病癥的指標發(fā) 送到外部接收器。
在一些實施方案中，控制伸展臂的運動還可以用于在體內(nèi)引導(dǎo) 膠嚢，例如沿著胃腸道引導(dǎo)。引導(dǎo)可以是自動的或由外部控制臺控制。 通過單獨調(diào)節(jié)每個臂的伸展，可以實現(xiàn)沿膠囊軸的移動。
由此將會理解，上述實施方案以舉例的方式被引用，并且本發(fā) 明不限于上文具體顯示和描述的內(nèi)容。相反，本發(fā)明的范圍同時包括 上文所述各種特征的組合和次級組合，以及本領(lǐng)域技術(shù)人員在閱讀前 述說明書后會想到的且現(xiàn)有技術(shù)中沒有公開的變化和改進。
權(quán)利要求
1. 一種用于插入患者器官的裝置，包括膠囊體；和一個或多個臂，其連接到所述膠囊體上并配置為在所述器官內(nèi)的期望部位處從所述膠囊體展開，以接觸所述器官的內(nèi)表面并將所述裝置錨固在所述期望部位處。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l的裝置，其中所述器官是患者胃腸道的一部分。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l的裝置，其中所述器官包括血管。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其中所述器官是患者泌尿生殖道的一部 分。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其中所述器官包括患者的部分中樞神經(jīng) 系統(tǒng)、腹內(nèi)器官、胸內(nèi)器官和四肢中的至少其一。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l的裝置，其中所述裝置配置為由患者吞服。
7. 根據(jù)權(quán)利要求l的裝置，其中所述裝置配置為利用內(nèi)窺鏡插入所 述器官。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其中所述裝置配置為利用侵入式裝置插 入所述器官。
9. 根據(jù)權(quán)利要求l的裝置，其中所述裝置在所述一個或多個臂自伸 展之前具有不超過15亳米的直徑。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其中所述臂包含金屬、塑料和壓電材料 中的至少其一。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1~10中任一項的裝置，包括配置為接收從外部發(fā) 射器發(fā)送至所述裝置的外部指令的天線和接收器、和配置為根據(jù)所述 外部指令來控制所述裝置的操作的控制器。
12. 根據(jù)權(quán)利要求ll的裝置，其中所述控制器配置為根據(jù)所述外部指 令和預(yù)編程程序的至少其一來使所述一個或多個臂從所述膠嚢體伸 展。
13. 根據(jù)權(quán)利要求ll的裝置，其中所述控制器配置為根據(jù)所述外部指 令和所述預(yù)編程程序中的至少其一來使所述一個或多個臂脫離所述膠嚢體。
14. 根據(jù)權(quán)利要求1~10中任一項的裝置，包括配置為在插入所述器 官期間約束所述一個或多個臂的釋放;IM^、和配置為啟動所述釋放機 構(gòu)以釋放所述一個或多個臂從而允許所述臂在所述器官中的所述期望 部位處自展開的控制器。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14的裝置，其中所述一個或多個臂是彈性的并配置 為在不受約束時采取伸展位置，并且其中在所述插入器官期間所述一 個或多個臂纏繞在所述膠嚢體周圍。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15的裝置，其中所述一個或多個臂包括將所述臂連 接至所述膠嚢體的相應(yīng)轉(zhuǎn)軸，并且其中所述一個或多個臂配置為在展 開時繞所述相應(yīng)轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)。
17. 根據(jù)權(quán)利要求14的裝置，其中所述一個或多個臂包含壓電材料， 并且其中所述控制器配置為對所述壓電材料施加電壓以使所述一個或 多個臂伸展。
18. 根據(jù)權(quán)利要求14的裝置，包括控制器，所述控制器配置為確定釋放M并根據(jù)所述釋放條件來啟動所述釋放機構(gòu)，以使所述釋放** 釋放所述一個或多個臂。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18的裝置，其中所述釋放M包,定的時間表和 發(fā)送至所述裝置的外部指令中的至少其一。
20. 根據(jù)權(quán)利要求18的裝置，其中所述釋放機構(gòu)包括形狀記憶合金 (SMA)元件，并且其中所述控制器配置為利用所述SMA元件來啟動所述釋放;IM^。
21. 根據(jù)權(quán)利要求18的裝置，其中所述釋放機構(gòu)包括電動機，并且其 中所述控制器配置為利用所述電動機來啟動所述釋放機構(gòu)。
22. 根據(jù)權(quán)利要求18的裝置，其中所述釋放機構(gòu)包括壓電元件，并且 中所述控制器配置為利用所述壓電元件來啟動所述釋放機構(gòu)。
23. 根據(jù)權(quán)利要求18的裝置，其中所述釋放機構(gòu)包括螺線管，并且其 中所述控制器配置為利用所述螺線管啟動所述釋放機構(gòu)。
24. 根據(jù)權(quán)利要求18的裝置，其中所述釋放機構(gòu)包括制動器，并且其 中所述控制器配置為移除所述制動器以啟動所述釋放機構(gòu)。
25. 根據(jù)權(quán)利要求1~10中任一項的裝置，包括解離W^，所述解離 機構(gòu)配置為使所述一個或多個臂脫離所述膠囊體，以允許處理所述膠 囊體和所述一個或多個臂。
26. 根據(jù)權(quán)利要求25的裝置，其中所述一個或多個臂包括將所迷一個 或多個臂連接至所述膠嚢體的相應(yīng)轉(zhuǎn)軸，并且其中所述解離機構(gòu)配置 為移除所述轉(zhuǎn)軸。
27. 根據(jù)權(quán)利要求25的裝置，包括控制器，所述控制器配置為根據(jù)所 述解離條件來啟動所述解離機構(gòu)。
28. 根據(jù)權(quán)利要求27的裝置，其中所述解離條件包括預(yù)定的時間表。
29. 根據(jù)權(quán)利要求27的裝置，其中所述解離條件包括所述裝置的功率 源的低功率條件。
30. 根據(jù)權(quán)利要求27的裝置，其中所述解離條件包括發(fā)送至所述裝置 的外部指令。
31. 根據(jù)權(quán)利要求27的裝置，其中所述解離機構(gòu)包括形狀記憶合金 (SMA)元件，并且其中所述控制器配置為利用所述SMA元件啟動所述解離M。
32. 根據(jù)權(quán)利要求27的裝置，其中所述解離機構(gòu)包括電動機，并且其 中所述控制器配置為利用所述電動機啟動所述解離機構(gòu)。
33. 根據(jù)權(quán)利要求27的裝置，其中所述解離機構(gòu)包括壓電元件，并且 其中所述控制器配置為利用所述壓電元件啟動所述解離機構(gòu)。
34. 根據(jù)權(quán)利要求27的裝置，其中所述解離機構(gòu)包括螺線管，并且其 中所述控制器配置為利用所述螺線管啟動所述解離機構(gòu)。
35. 根據(jù)權(quán)利要求27的裝置，其中所述解離包括球鎖^J 。
36. 根據(jù)權(quán)利要求27的裝置，其中所述解離機構(gòu)包括制動器，并且其 中所述控制器配置為導(dǎo)致移除所述制動器以啟動所述解離機構(gòu)。
37. 根據(jù)權(quán)利要求1~10中任一項的裝置，其中所述一個或多個臂配 置為在伸展時在所述器官內(nèi)相應(yīng)的接觸點處施加機械的、可觸知的、 和有疼痛反映的刺激中的至少其一。
38. 根據(jù)權(quán)利要求37的裝置，其中所述一個或多個臂配置為將M振動傳遞到所^f目應(yīng)的接觸點上。
39. 根據(jù)權(quán)利要求38的裝置，包括連接到所述膠囊體上的共振器，所 述共振器配置為振動所述一個或多個臂。
40. 根據(jù)權(quán)利要求39的裝置，其中所述共振器配置為利用頻率在包含 所述一個或多個臂的相應(yīng)共振頻率的窄帶寬內(nèi)的任意振動來4吏所述一 個或多個臂振動。
41. 根據(jù)權(quán)利要求39的裝置，其中所述一個或多個臂包含壓電材料， 并且包括控制器，所述控制器配置為利用相應(yīng)的電信號來驅(qū)動所述一 個或多個臂，從而使所述一個或多個臂振動。
42. 根據(jù)權(quán)利要求41的裝置，其中所述電信號的頻率約為所述一個或 多個臂的相應(yīng)的共振頻率。
43. 根據(jù)權(quán)利要求41的裝置，其中所述一個或多個臂包括相應(yīng)的反饋 元件，所述>^饋元件配置為感測所述臂的振動，并且其中所述控制器以匹配所述臂的共振頻率。
44. 根據(jù)權(quán)利要求1~10中任一項的裝置，其中所述裝置配置為在所 述器官內(nèi)的期望部位處釋放物質(zhì)。
45. 根據(jù)權(quán)利要求44的裝置，包括容納裝配在所述膠嚢體內(nèi)的所述物 質(zhì)的容器。
46. 根據(jù)權(quán)利要求44的裝置，其中所述物質(zhì)浸漬在所述膠嚢體外表面 和所述一個或多個臂的至少其一 中。
47. 根據(jù)權(quán)利要求1~10中任一項的裝置，包括發(fā)射器，所M射器 配置為將所述裝置的狀態(tài)發(fā)送至外部接收器。
48. 根據(jù)權(quán)利要求1~10中任一項的裝置，其中所述臂包含壓電材料， 并且包括控制器，所述控制器配置為通過對所述壓電材料施加電壓來 使所述臂伸展和收縮，以使所述裝置能夠在所述器官內(nèi)移動。
49. 根據(jù)權(quán)利要求48的裝置，其中所述控制器配置為單獨控制所述一 個或多個臂中每個臂的運動，以在所述器官內(nèi)引導(dǎo)所述裝置。
50. 根據(jù)權(quán)利要求49的裝置，包括配置為產(chǎn)生所述器官的圖像的照相 機，并且其中所述控制器配置為自動識別所述圖像中的圖形并才艮據(jù)所識別的圖形來引導(dǎo)所述裝置。
51.根據(jù)權(quán)利要求1~10中任一項的裝置，其中所述膠囊體和所述一 個或多個臂中的至少其一 包含在用醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)成像時提供高對比度 的材料。
52，根據(jù)權(quán)利要求1~10中任一項的裝置，其中所述一個或多個臂具 有彎曲的防損傷遠端。
53. 根據(jù)權(quán)利要求1~10中任一項的裝置，其中所述一個或多個臂具 有彎曲外形，以增加所述臂的結(jié)構(gòu)剛性。
54. 根據(jù)權(quán)利要求1~10中任一項的裝置，其中所述裝置包括功率源， 所述功率源包括電池、可充電電池和配置為接收外部發(fā)射的射頻(RF) 能量的射頻線圏中的至少其一。
55. —種用于治療患者的方法，包括 將包括膠囊體和以壓縮構(gòu)型連接至所述膠囊體上的一個或多個臂的裝置插入患者的器官內(nèi)；在所述器官內(nèi)的期望部位處啟動所述臂以使其從所述膠嚢體伸 展，從而使所述臂接觸所述器官的內(nèi)表面并將所述裝置錨固在所述期 望部位處；和利用所述錨固的裝置執(zhí)行醫(yī)療程序。
56. 根據(jù)權(quán)利要求55的方法，其中插入所述裝置包括由所述患者吞服 所述裝置。
57. 根據(jù)權(quán)利要求55的方法，其中插入所述裝置包括利用內(nèi)窺鏡或侵 入式程序中的至少其一來將所述裝置插入所述器官內(nèi)。
58. 根據(jù)權(quán)利要求55的方法，其中執(zhí)行所述醫(yī)療程序包括利用所述錨 固的裝置來引起全身性生理效應(yīng)和在遠離所述期望部位處的治療效應(yīng) 中的至少其一。
59. 根據(jù)權(quán)利要求55的方法，其中執(zhí)行所述醫(yī)療程序包括改變所述患 者的熱量^V。
60. 根據(jù)權(quán)利要求55的方法，其中執(zhí)行所述醫(yī)療程序包括改變所述患 者的粘膜代謝分布。
61. 根據(jù)權(quán)利要求55的方法，其中執(zhí)行所述醫(yī)療程序包括由所述感興趣器官分泌激素、肽、細胞因子和分子中的至少其一，以產(chǎn)生內(nèi)分泌、 自分泌和旁分泌效應(yīng)中的至少其一。
62. 根據(jù)權(quán)利要求55的方法，其中執(zhí)行所述醫(yī)療程序包括經(jīng)過傳入纖 維和傳出纖維來誘導(dǎo)全身性的和局部的神經(jīng)介導(dǎo)生理全身效應(yīng)中的至 少其一。
63. 根據(jù)權(quán)利要求55的方法，其中執(zhí)行所述醫(yī)療程序包括在除插入所 述裝置的器官之外的器官內(nèi)引起激素、肽、細胞因子和分子中的至少 其一的分泌。
64. 根據(jù)權(quán)利要求55的方法，其中執(zhí)行所述醫(yī)療程序包括在所述器官 內(nèi)的期望部位處刺激機喊激活的組織受體。
65. 根據(jù)權(quán)利要求55的方法，其中執(zhí)行所述醫(yī)療程序包括在所述器官 內(nèi)的期望部位處改變身體組織性質(zhì)。
66. 根據(jù)權(quán)利要求55的方法，其中所述身體組織性質(zhì)包括在所述期望 部位處的滲透性、溫度和稠度中的至少其一。
67. 根據(jù)權(quán)利要求55的方法，其中執(zhí)行所述醫(yī)療程序包括在所述器官 內(nèi)的期望部位處改變腔內(nèi)的壓力，從而+秀導(dǎo)抗膨J^反應(yīng)。
68，根據(jù)權(quán)利要求55的方法，其中執(zhí)行所述醫(yī)療程序包括根據(jù)治療方 案影響促進食(開胃)和拒食(厭食)激素中至少其一的分泌，從而 控制所述患者的熱量;iL取。
69. 根據(jù)權(quán)利要求55的方法，其中所述器官是所述患者的胃腸道的一 部分。
70. 根據(jù)權(quán)利要求55的方法，其中所述器官包括血管。
71. 根據(jù)權(quán)利要求55的方法，其中所述器官是所述患者的泌尿生殖道 的一部分。
72. 根據(jù)權(quán)利要求55的方法，其中所述器官包括所述患者的部分中樞 神經(jīng)系統(tǒng)、腹內(nèi)器官、胸內(nèi)器官和四肢中的至少其一。
73. 根據(jù)權(quán)利要求55的方法，其中所述裝置在所述一個或多個臂自取 出之前具有不超過15毫米的直徑。
74. 根據(jù)權(quán)利要求55~73中任一項的方法，其中啟動所述臂和執(zhí)行所迷醫(yī)療程序包括接收從外部發(fā)射器發(fā)送至所述裝置的外部指令和根據(jù) 所述外部指令來控制所述裝置的操作。
75. 根據(jù)權(quán)利要求74的方法，其中啟動所述臂包括根據(jù)所述外部指令 使所述臂從所述膠嚢體伸展。
76. 根據(jù)權(quán)利要求74的方法，包括在完成所述醫(yī)療程序后，根據(jù)所述 外部指令使所述一個或多個臂脫離所述膠嚢體。
77. 根據(jù)權(quán)利要求55~73中任一項的方法，其中插入所述裝置包括在 插入所述器官期間約束所述臂，并且其中啟動所述臂包括在所述器官 內(nèi)釋放所述臂，以允許所述臂在所述器官中自伸展。
78. 根據(jù)權(quán)利要求77的方法，其中所述臂是彈性的并在不受約束時釆 取伸展位置，并且其中約束所述臂包括在插入所述器官期間使所述臂 纏繞在所述膠嚢體周圍。
79. 根據(jù)權(quán)利要求55 ~ 73中任一項的方法，其中所述臂包含壓電材料， 并且其中啟動所述臂包括對所述壓電材料施加電壓以使所述臂伸展。
80. 根據(jù)權(quán)利要求55~73中任一項的方法，其中啟動所述臂包括確定 釋放M并才艮據(jù)所述釋放4H^啟動所述臂。
81. 根據(jù)權(quán)利要求80的方法，其中所述釋放條件包括預(yù)定的時間表和 發(fā)送至所述裝置的外部指令中的至少其一。
82. 根據(jù)權(quán)利要求55~73中任一項的方法，包括在所述醫(yī)療程序后， 使所述臂脫離所述膠嚢體，以允許處理所述膠囊體和所述一個或多個 臂。
83. 根據(jù)權(quán)利要求82的方法，其中解離所述臂包括移除將所述臂連接 至所述膠嚢體的轉(zhuǎn)軸。
84. 根據(jù)權(quán)利要求82的方法，其中解離所述臂包括根據(jù)解離M來解 離所述臂。
85. 根據(jù)權(quán)利要求84的方法，其中所述解離條件包括預(yù)定的時間表。
86. 根據(jù)權(quán)利要求84的方法，其中所述解離M包括所述裝置的功率 源的低功率條件。
87. 根據(jù)權(quán)利要求84的方法，其中所述解離條件包括發(fā)送至所述裝置的外部指令。
88. 根據(jù)權(quán)利要求82的方法，其中執(zhí)行所述醫(yī)療程序包括通過檢查解 離并經(jīng)處理后的所述一個或多個臂來識別所述器官的醫(yī)學(xué)狀況。
89. 根據(jù)權(quán)利要求88的方法，其中所述醫(yī)學(xué)狀況包括所述器官內(nèi)的內(nèi) 出血和所述器官的pH值變化。
90.根據(jù)權(quán)利要求55~73中任一項的方法，其中執(zhí)行所述醫(yī)療程序包 括通過錨固在所述期望部位處的所述一個或多個臂來感測醫(yī)學(xué)狀況， 并將所感測的醫(yī)學(xué)狀況發(fā)送給外部接收器。
91. 根據(jù)權(quán)利要求55 73中任一項的方法，其中執(zhí)行所述醫(yī)療程序包 括通過所述一個或多個臂對所述器官內(nèi)表面上的相應(yīng)接觸點施加;M^ 的、可觸知的、和/或有疼痛反映的刺激中的至少其一。
92. 根據(jù)權(quán)利要求91的方法，其中施加所述刺激包括將機械振動傳遞 到所i^目應(yīng)接觸點上。
93. 根據(jù)權(quán)利要求92的方法，其中傳遞所述機械振動包括利用連接到 所皿囊體上的共振器來振動所述臂。
94. 根據(jù)權(quán)利要求93的方法，其中振動所述臂包括利用頻率在包含所 述一個或多個臂的相應(yīng)共振頻率的窄帶寬內(nèi)的任意振動來4吏所述一個 或多個臂振動。
95. 根據(jù)權(quán)利要求92的方法，其中所述臂包含壓電材料，并且其中傳 遞所述機械振動包括利用相應(yīng)的電信號來驅(qū)動所述臂，以4吏所述壓電 材料振動。
96. 根據(jù)權(quán)利要求95的方法，其中所述電信號的頻率約為所述一個或 多個臂的相應(yīng)的共振頻率。
97. 根據(jù)權(quán)利要求95的方法，其中傳遞所述,振動包括利用連接至 所述臂的相應(yīng)的^J績元件來感測所述臂的振動，并且基于所述^Jt元 件感測到的振動來調(diào)節(jié)所述臂的相應(yīng)振動頻率，以匹配所述臂的相應(yīng) 共振頻率。
98. 根據(jù)權(quán)利要求55 73中任一項的方法，其中執(zhí)行所述醫(yī)療程序包 括在所述器官內(nèi)的期望部位處局部^r放物質(zhì)。
99. 根據(jù)權(quán)利要求98的方法，其中局部釋放所述物質(zhì)包括從裝配在所述膠嚢體內(nèi)的容器釋放所述物質(zhì)。
100. 根據(jù)權(quán)利要求98的方法，其中局部釋放所述物質(zhì)包括將所述物 質(zhì)浸漬在所述膠囊體外表面和所述一個或多個臂的至少其一中。
101. 根據(jù)權(quán)利要求55~73中任一項的方法，包括將所述裝置的狀態(tài) 發(fā)送至外部接收器。
102. 根據(jù)權(quán)利要求55~73中任一項的方法，包括控制所述臂的運動 以在所述器官內(nèi)引導(dǎo)所述裝置。
103. 根據(jù)權(quán)利要求102的方法，其中執(zhí)行所述醫(yī)療程序包括利用裝配 在所述裝置內(nèi)的照相機來產(chǎn)生所述器官的圖像，并且其中控制所述裝 置的運動包括自動識別所述圖像中的圖形并根據(jù)所識別的圖形來引導(dǎo) 所述裝置。
104. 根據(jù)權(quán)利要求55~73中任一項的方法，包括利用醫(yī)學(xué)成《象系統(tǒng) 來對所述裝置成像，其中所述膠囊體和所述一個或多個臂中的至少其 一包含在用所述醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)成像時提供高對比度的材料。
105. —種用于治療患者的系統(tǒng)，包括 患者外部的發(fā)射器，其配置為利用無線信號發(fā)送指令；和用于插入患者器官內(nèi)的裝置，包括膠嚢體；裝配在所述膠嚢體中的接收器，其配置為接收所iOL射器發(fā) 送的指令；和連接至所皿嚢體的一個或多個臂，其配置為根據(jù)所述接收 器接收的指令在所述器官內(nèi)的期望部位處自伸展，從而接觸所述器官 的內(nèi)表面并將所述裝置錨固在所述期望部位處。
106. 根據(jù)權(quán)利要求105的系統(tǒng)，其中所ii^射器包括由患者操作的個 人控制單元。
107. 根據(jù)權(quán)利要求105的系統(tǒng)，其中所述指令包括解離指令，并且其 中所述裝置配置為根據(jù)接收所述解離指令來使所述臂脫離所述膠嚢 體。
全文摘要
一種用于插入患者器官的裝置(8)包括膠囊體(12)和一個或多個臂(10)，該一個或多個臂連接至所述膠囊體并配置為在器官內(nèi)的期望部位處從膠囊體展開，以接觸器官的內(nèi)表面并將該裝置錨固在期望部位處。
文檔編號A61F2/01GK101511305SQ200680031191
公開日2009年8月19日 申請日期2006年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月26日
發(fā)明者拉姆·韋斯, 梅納赫姆·P·韋斯 申請人:梅納赫姆·P·韋斯