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用于测定胃排空参数的可吞咽胶囊、系统和方法

阅读:134发布:2020-05-11

专利汇可以提供用于测定胃排空参数的可吞咽胶囊、系统和方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且实施方式提供了用于测定 胃排空 (GE)参数(GEP)的设备、系统和方法。许多实施方式提供了具有三个 电极 的可吞咽胶囊,一个电极被在胃中保留但在小肠(SI)中降解的包衣 覆盖 。该电极与 电路 耦合,使得当胶囊在胃中时, 电流 在前两个电极之间发生从而生成第一 信号 ,并且在SI中时,电流在第二电极与此时未被覆盖的第三电极之间发生从而生成第二信号。这两个信号可以从外部或通过内部 控制器 发送和分析以确定GEP,例如GE时间。患者可以穿戴被配置为接收和分析信号以确定GE时间的外部设备。本 发明 的实施方式可以用于诊断胃轻瘫并提供患者关于何时进餐或进食后施用胰岛素的信息。,下面是用于测定胃排空参数的可吞咽胶囊、系统和方法专利的具体信息内容。

1.一种用于测定胃排空参数的可吞咽胶囊,所述胶囊包括:
胶囊主体,所述胶囊主体的大小适于被吞咽并穿过患者的肠道,所述胶囊主体具有一外表面并限定一胶囊主体内部;
至少第一电极、第二电极和第三电极,所述第一电极、第二电极和第三电极被安设在所述胶囊主体的所述外表面上;
肠溶包衣,所述肠溶包衣被安设在包括所述第三电极的所述胶囊主体的所述外表面的一部分上,所述包衣被配置为:当所述包衣在胃中时,使所述第三电极电绝缘,并响应于小肠中选定的pH值而降解以暴露所述第三电极;
第一电路,所述第一电路电耦合至所述第一电极和所述第二电极,所述第一电路被配置为基于所述第一电极与所述第二电极之间的电流生成第一输入信号
第二电路,所述第二电路电耦合至所述第二电极和所述第三电极,所述第二电路被配置为基于所述第二电极与所述第三电极之间的电流生成第二输入信号
控制器,所述控制器操作地耦合至所述第一电路和所述第二电路,所述控制器被安设在所述胶囊主体内部中,并被配置为:生成发送到所述第二电极的驱动信号并接收来自所述第一电路和所述第二电路的信号,并且响应于所述第一输入信号生成第一输出信号并响应于所述第一输入信号生成第二输出信号;
电源,所述电源耦合至所述控制器、所述第一电路或所述第二电路中的至少一个;以及其中,当所述胶囊到达所述胃时,所述第一电极和所述第二电极与胃部流体电耦合,从而允许电流在所述第一电极与所述第二电极之间流动以生成所述第一输入信号,并且当胶囊到达所述小肠时,所述肠溶包衣降解,从而允许所述第二电极与所述第三电极与所述小肠内的流体耦合,以允许电流在所述第二电极与所述第三电极之间流动以生成所述第二输入信号。
2.根据权利要求1所述的胶囊,肠溶包衣包括EUDRAGIT包衣。
3.根据权利要求1所述的胶囊,其中所述电源是电池、锂电池、锂离子电池性电池。
4.根据权利要求1的所述胶囊,其中所述驱动信号是AC信号。
5.根据权利要求1所述的胶囊,其中所述控制器包括处理器或微处理器
6.根据权利要求1所述的胶囊,其中所述第一输入信号和所述第二输入信号包括电压
7.根据权利要求1所述的胶囊,其中所述第一电路和所述第二电路包括运算放大器(opamp)。
8.根据权利要求7所述的胶囊,其中所述opamp耦合至所述第一电极或所述第二电极和所述控制器。
9.根据权利要求1所述的胶囊,其中所述第一电路和所述第二电路包括电阻
10.根据权利要求9所述的胶囊,其中所述电阻的值大于约1兆欧。
11.根据权利要求9所述的胶囊,其中所述电阻包括第一电阻和第二电阻。
12.根据权利要求1所述的胶囊,其中所述控制器被配置为在选定的时间段后停止所述第一输出信号。
13.根据权利要求12所述的胶囊,其中所述选定的时间段为约1至10秒。
14.根据权利要求1所述的胶囊,其中所述控制器被配置为在选定的时间段后停止所述第二输出信号。
15.根据权利要求14所述的胶囊,其中所述选定的时间段为约1至10秒。
16.根据权利要求1所述的胶囊,其中在所述控制器开始生成所述第二输出信号后,所述第一输出信号的幅度减小。
17.根据权利要求16所述的胶囊,其中所述第一输出信号幅度是电压幅度。
18.根据权利要求17所述的胶囊,其中所述第一输出信号的电压幅度减小约2倍。
19.根据权利要求1所述的胶囊,其中所述第一输出信号对应于第一扫频信号。
20.根据权利要求19所述的胶囊,其中所述第二输出信号对应于第二扫频信号。
21.根据权利要求1所述的胶囊,还包括耦合至所述控制器的发送器,所述发送器被配置为发送所述第一输出信号或所述第二输出信号。
22.根据权利要求21所述的胶囊,其中所述发送器集成到所述控制器。
23.根据权利要求21的所述的胶囊,其中所述发送器是RF发送器。
24.根据权利要求21所述的胶囊,其中所述发送器包括功率放大器
25.根据权利要求1所述的胶囊,其中所述控制器包括确定所述第一输出信号或所述第二输出信号中的至少一个的开始时间或者胃排空参数中的至少一个的逻辑。
26.根据权利要求25所述的胶囊,其中所述胃排空参数是胃排空时间、平均胃排空时间、有食物的胃排空时间、用于选定的餐食类型的胃排空时间或选定的餐食份量的胃排空时间。
27.根据权利要求25所述的胶囊,其中基于所述第一输出信号和所述第二输出信号的开始时间确定所述胃排空时间。
28.根据权利要求25所述的胶囊,其中所述控制器被配置为生成编码关于至少第一输出信号或所述第二输出信号的所述开始时间或者所述胃排空时间的信息的信号,所述编码信号通过所述控制器或耦合至所述控制器的发送器是可发送的。
29.根据权利要求1所述的胶囊,其中所述选定的pH值高于约6。
30.根据权利要求29所述的胶囊,其中所述选定的pH值高于约6.5。
31.根据权利要求1所述的胶囊,其中所述胶囊的密度在约0.5至约1.5克/cc的范围内。
32.根据权利要求31所述的胶囊,其中所述胶囊的密度在约0.8至约1.2克/cc的范围内。
33.根据权利要求32所述的胶囊,其中所述胶囊的密度为约1克/cc。
34.根据权利要求1所述的胶囊,其中胶囊主体外壁的表面张在约30至45达因/cm的范围内。
35.根据权利要求34所述的胶囊,其中所述胶囊主体外壁的表面张力在约30至31达因/cm的范围内。
36.一种用于测定胃排空时间的可吞咽胶囊,所述胶囊包括:
胶囊主体,所述胶囊主体的大小适于被吞咽并穿过患者的肠道,所述胶囊主体具有外表面并限定一胶囊主体内部;
至少第一电极、第二电极和第三电极,所述第一电极、第二电极和第三电极被安设在所述胶囊主体的所述外表面上;以及
肠溶包衣,所述肠溶包衣被安设在包括所述第三电极的所述胶囊主体的所述外表面的一部分上,所述包衣被配置为:当所述包衣在胃中时,覆盖所述第三电极并响应于所述小肠中选定的pH值而降解,从而暴露所述第三电极;
第一电路,所述第一电路电耦合至所述第一电极和所述第二电极,所述第一电路被配置为基于所述第一电极与所述第二电极之间的电流生成第一输入信号;
第二电路,所述第二电路电耦合至所述第二电极和所述第三电极,所述第二电路被配置为基于所述第二电极与所述第三电极之间的电流生成第二输入信号;
控制器,所述控制器耦合至所述第一电路和所述第二电路,所述控制器被安设在所述胶囊主体内部中,并被配置为:生成发送到所述第二电极的驱动信号并接收来自所述第一电路和所述第二电路的信号,并且响应于所述第一输入信号生成第一输出信号并响应于所述第一输入信号生成第二输出信号;
发送器,所述发送器耦合至所述控制器,用于发送所述第一输出信号和所述第二输出信号;
电源,所述电源耦合至所述控制器、所述第一电路或所述第二电路或所述发送器中的至少一个;以及
其中,当所述胶囊到达所述胃时,所述第一电极和所述第二电极与胃部流体电耦合,从而允许电流在所述第一电极与所述第二电极之间流动以生成所述第一输入信号,并且当所述胶囊到达所述小肠时,所述肠溶包衣降解,从而允许所述第二电极与所述第三电极与所述小肠内的流体耦合,以允许电流在所述第二电极与所述第三电极之间流动以生成所述第二输入信号。
37.根据权利要求36的所述的胶囊,其中所述发送器是RF发送器。
38.一种用于测定胃排空参数的系统,所述系统包括:
根据权利要求36所述的胶囊;以及
接收器单元,所述接收器单元用于接收所发送的第一输出信号和第二输出信号。
39.根据权利要求38所述的系统,其中所述接收器单元被配置为由所述患者佩戴。
40.根据权利要求39所述的系统,还包括被配置为穿戴在所述患者的腹部上的贴剂,所述接收器单元被定位于所述贴剂上。
41.根据权利要求40所述的系统,其中所述贴剂被配置为粘附在所述患者的皮肤上。
42.根据权利要求41所述的系统,其中所述贴剂具有足够的柔韧性以随着患者腹部的移动而弯曲和屈曲,并在附接有所述接收器单元的情况下保持粘附于所述皮肤。
43.根据权利要求38所述的系统,还包括操作地耦合至所述接收器单元的控制器,所述控制器被配置为利用所述第一输出信号和所述第二输出信号来确定所述胃排空参数。
44.根据权利要求38所述的系统,其中所述第一输出信号和所述第二输出信号及时地提供关于所述胶囊在GI道中的位置的信息。
45.根据权利要求38所述的系统,其中所确定的胃排空参数是胃排空时间。
46.一种用于测定患者的胃排空参数的方法,所述方法包括:
摄入一可吞咽胶囊,所述可吞咽胶囊被配置为行进通过所述患者的肠道,并当所述胶囊在所述胃中时生成第一电信号,并当所述胶囊在所述小肠中时生成第二电信号;
将所述第一电信号或所述第二电信号发送至所述患者的体外;以及
利用来自所述第一电信号和所述第二电信号的信息确定所述胃排空参数。
47.根据权利要求46所述的方法,其中所确定的胃排空参数是胃排空时间。
48.根据权利要求46所述的方法,其中所述位置是所述患者的胃、小肠、十二指肠或空肠中的至少一个。
49.根据权利要求46所述的方法,其中所述胶囊包括安设在胶囊主体外表面上的至少第一电极、第二电极和第三电极,所述第三电极被绝缘包衣覆盖,所述绝缘包衣保留在所述胃中,并且响应于所述小肠中的pH条件而降解,并且其中所述第一信号由位于所述患者的胃中的所述第一电极与所述第二电极之间的电流引发,并且所述第二信号由位于所述患者的小肠中的所述第二电极与所述第三电极之间的电流引发。
50.根据权利要求49所述的方法,还包括:
在所述患者的胃中存在流体的情况下,通过所述第一电极与所述第二电极之间的电流生成所述第一信号;
在所述患者的小肠中降解所述绝缘包衣;以及
在所述患者的小肠中存在流体的情况下,通过所述第二电极与所述第三电极之间的电流生成所述第二信号。
51.根据权利要求46所述的方法,其中在选定的时间段后停止所述第一信号或所述第二信号。
52.根据权利要求51所述的方法,其中所述选定的时间段在约1至10秒的范围内。
53.根据权利要求46所述的方法,还包括:
利用来自所述胃排空参数的信息,向所述患者施用治疗剂的剂量。
54.根据权利要求53所述的方法,其中所述胃排空参数是胃排空时间。
55.根据权利要求53所述的方法,其中所述治疗剂的剂量包括葡萄糖调节剂的剂量。
56.根据权利要求55所述的方法,其中所述葡萄糖调节剂是胰岛素。
57.根据权利要求55所述的方法,其中所述葡萄糖调节剂是肠降血糖素。
58.根据权利要求57所述的方法,其中所述肠降血糖素为塞那肽。
59.根据权利要求55所述的方法,其中所述胃排空参数被用于滴定所述葡萄糖调节剂的剂量。
60.根据权利要求55所述的方法,其中所述胃排空参数被用于调整在所述患者进餐后何时施用葡萄糖调节剂的时间。
61.根据权利要求46所述的方法,还包括:
与所述可吞咽胶囊一起摄入测试餐;所述测试餐具有包括份量大小或营养成分中的至少一个的预定参数,所述预定参数包括测试餐信息;以及
利用所述测试餐信息以及来自所述第一信号和所述第二信号的信息来确定所述胃排空参数。
62.根据权利要求61所述的方法,其中所述营养成分包括蛋白质化合物或脂肪含量中的至少一种。
63.根据权利要求61所述的方法,其中所述胃排空参数是胃排空时间。
64.根据权利要求61所述的方法,其中基于所述测试餐信息来增加或减少所确定的胃排空时间。
65.根据权利要求46所述的方法,其中所述胃排空参数是胃排空时间。
66.根据权利要求63所述的方法,所述方法还包括:
将所述患者的所述确定的胃排空时间与正常胃排空时间的一系列值进行比较;以及基于所述比较,确定所述患者是否患有胃轻瘫。
67.根据权利要求46所述的方法,其中所述胃排空参数包括胃排空时间,所述方法还包括:
利用来自所述胃排空参数的信息来确定所述患者食用的食物份量的大小。
68.根据权利要求46所述的方法,其中所述胃排空参数包括胃排空时间,所述方法还包括:
利用来自所述胃排空参数的信息来确定在所述患者食用第一份食物后食用第二份食物的时间间隔。
69.一种用于测定患者的胃排空参数的方法,所述方法包括:
摄入一可吞咽胶囊,所述可吞咽胶囊被配置为行进通过所述患者的肠道,并当所述胶囊在所述胃中时生成第一电信号,并当所述胶囊在所述小肠中时生成第二电信号;所述胶囊包括安设在胶囊主体外表面上的至少第一电极、第二电极和第三电极,所述第三电极被绝缘包衣覆盖,所述绝缘包衣保留在所述胃中,并且响应于所述小肠中的pH条件而降解,并且其中所述第一信号由位于所述患者的胃中的所述第一电极与所述第二电极之间的电流引发,并且所述第二信号由位于所述患者的小肠中的所述第二电极与所述第三电极之间的电流引发;
在所述患者的胃中存在流体的情况下,通过所述第一电极与所述第二电极之间的电流生成所述第一信号;
在所述患者的小肠中降解所述绝缘包衣;
在所述患者的小肠中存在流体的情况下,通过所述第二电极与所述第三电极之间的电流生成所述第二信号;
将所述第一电信号或所述第二电信号发送至所述患者的体外;以及
利用来自所述第一电信号和所述第二电信号的信息,确定所述胃排空参数。
70.根据权利要求69所述的方法,其中所述胃排空参数是胃排空时间。

说明书全文

用于测定胃排空参数的可吞咽胶囊、系统和方法

相关申请的交叉引用

[0001] 本申请要求于2017年6月12日提交的名称为“Swallowable Capsule,System and Method For Measuring Gastric Emptying Parameters”的美国临时专利申请序列号62/518,246(代理人案号42197-743.101)的优先权,其全部内容出于所有目的通过引用并入本文。
发明背景
[0002] 1.发明领域:本文所述的实施方式涉及用于测定胃肠系统生理参数的设备、系统和方法。更具体地,本发明的实施方式涉及用于测定胃排空参数(诸如胃排空时间)的设备、系统和方法。
[0003] 有许多病况会影响人或其他哺乳动物的胃肠道的适当消化和功能。其中之一,胃轻瘫,又称胃排空延迟,是以包括恶心、呕吐、腹胀、腹痛或不适和早饱的多种症状为特征的病况。传统上,由症状评估和胃排空闪烁法来确定诊断胃轻瘫。具体地,该方法可以用于测定胃排空时间,或食物被食用后从胃排空进入小肠所花费的时间。还可以进行胃十二指肠测压以提供病况的进一步证据。胃十二指肠测压是侵入性的、基于导管的系统,其中将测压探头通过患者的鼻子或口腔插入GI道。测压探头通常具有位于沿其长度位于固定位置的一套压传感器。这些压力传感器检测收缩幅度和频率数据并通过连接的电线将其发送给外部记录设备。对于探头的放置,该技术对患者来说是不舒服的,并且需要患者镇静并与探测器物理连接。除了非常不舒服外,测压测量系统还直接影响患者的正常功能,可能会使测压结果产生偏差。
[0004] 因此,由于上述原因,需要用于测定胃排空时间的改进的系统和方法以及用于诊断胃轻瘫的手段。

发明内容

[0005] 本发明的实施方式提供了用于测定胃排空参数(GEP)如胃排空时间的设备、系统和方法。许多实施方式提供了具有三个电极的可吞咽胶囊,一个电极被在胃中保留但在小肠(SI)中降解的包衣覆盖。电极与电路耦合,使得当胶囊在胃中时,电流在前两个电极之间发生从而生成第一信号,并且在SI中时,电流在第二电极与此时未被覆盖的第三电极之间发生从而生成第二信号。这两个信号可以通过外部设备或内部控制器发送和分析以确定胃排空时间或其他胃排空参数。患者可以穿戴被配置为接收和分析两个信号并向患者和/或医疗服务提供者提供关于胃排空时间或其他胃排空参数的信息的外部设备。
[0006] 本发明的实施方式在诊断患有胃轻瘫或相关病况的患者,并向这些患者提供关于进食模式的信息,例如,份量大小和各份量之间的间隔时间,以便使该病况的不利症状(例如,恶心)最小化时特别有用。其还可用于向患有葡萄糖调节障碍如糖尿病的患者提供关于他们进餐后何时向他们施用胰岛素(或其他葡萄糖调节化合物)的信息。
[0007] 在第一方面,本发明的实施方式提供了可吞咽设备,如用于测定胃排空时间或其他胃排空参数的可吞咽胶囊。此类胶囊的实施方式包括尺寸被设计为被吞咽并穿过患者肠道的胶囊主体。胶囊主体定义用于定位胶囊的一个或多个组件的胶囊内部。胶囊主体期望地包括本领域已知的未在GI道中分解的各种生物相容性聚合物,包括聚酸酯的合适的示例。胶囊主体还可以具有成像标志物,如不透射线的或回声的标志物,以便在荧光检查或超声下可见。同样,整个胶囊主体可以由不透射线的或回声的材料制成,或者以其他方式包括这样的材料。两个或更多个电极可以以各种布置定位在胶囊主体上,以便与之耦合并使电流通过GI道的器官中存在的流体如胃或小肠中存在的流体。电极可以包括在医疗设备领域已知的一种或多种生物相容性导电金属如不锈或金合金,并且其可以使用各种生物相容性粘合剂附接到胶囊主体。在特定实施方式中,安设的至少第一电极、第二电极和第三电极被安设在胶囊主体的外表面上。在优选实施方式中,电极相对于胶囊的纵轴线性对准,尽管也考虑径向对准和非对准的配置。同样优选地,将它们等距地间隔开(例如,在约1mm至10mm的范围内),使得第一电极与第二电极之间的距离与第二电极与第三电极之间的距离大致相同。然而,在一些实施方式中,可以使用非等距配置。例如,在一些实施方式中,可以将第二电极和第三电极更近地间隔开,以当设备在小肠和胃中时,用于减小第二电极与第三电极之间的电流的流动的阻力,该小肠可能包括较少的导电流体/介质用于完成电极之间的电路,而胃由于其酸和较高的流体含量而包括更多的导电流体。
[0008] 肠电绝缘包衣被安设在包括第三电极的胶囊主体外表面的一部分上。包衣被配置为在胃中时保护第三电极并使其电绝缘,并响应于小肠中选定的pH值而降解,以使第三电极暴露于小肠中的流体中。胶囊主体内部包含电耦合至第一电极和第二电极的第一电路和耦合至第二电极和第三电极的第二电路。同样安设在胶囊主体中的控制器与两个电路电耦合。电路通常包括运算放大器(opamp)和可以以分压器配置进行布置的至少三个电阻。opamp接收来自包括第一电极或第三电极的各个电路的节点输入信号,将其放大并将输出信号作为输入信号发送到控制器。电阻的值可能高于1至10兆欧。电路还可以包括电容器,以确保在胃或小肠中的电极之间流动的电流是AC电流。电路还接收来自控制器的驱动器输入电压
[0009] 电路可以被配置为执行用于测定GET或其他GE参数的一个或多个功能。具体地,第一电路被配置为当第一电极与第二电极之间存在电流时生成第一输入信号,并且第二电路被配置为基于当第二电极与第三电极之间存在电流时生成第二输入信号。如下所述,当第一电极和第二电极与胃中的导电流体如胃酸接触时,在第一电路中发生电流。当发生该情况时,第一电路开始向控制器生成输入信号,该输入信号提供在胶囊被吞咽后何时到达胃的指示。类似地,绝缘包衣在小肠中降解并且第二电极和第三电极与小肠中的导电流体接触后,电流在第二电路中流动。当发生该情况时,第二电路向控制器生成输入信号,该输入信号提供胶囊何时到达小肠的指示。来自这两个信号的信息(包括它们的开始时间)可以随后用来确定胃排空时间或另一胃排空参数。在特定实施方式中,可以使用集成或以其他方式耦合至控制器的时钟设备来确定开始时间。具体地,可以从第二信号的开始时间中减去第一输入信号的开始时间以得到胃排空时间。在特定实施方式中,可以容差肠溶包衣在小肠中降解所需的估计时间以及其他因素。可以将这些容差并入用于确定胃排空时间的模中,该模块可以驻留在外部设备的控制器或胶囊中的控制器上。
[0010] 可以对应于微处理器或模拟设备的控制器与两个电路以及诸如锂离子或其他化学电池的电源耦合。控制器还可以包括或耦合至发送器如RF发送器,用于将编码来自控制器的信息(例如,GET)的信号发送到外部设备上的接收器。在一些实施方式中,控制器可以包括低功率RF发生器,并且发送器可以对应于放大来自控制器的低功率RF信号的功率放大器
[0011] 控制器可以被配置为通过硬件软件执行多种功能。具体地,其可以被配置为生成和/或利用时钟信号用于确定第一信号和第二信号的开始时间。时钟信号可以是单相或多相的。同样,在一些实施方式中,时钟信号可以由模数转换器生成。控制器通常还将被配置为生成发送到第二电极的驱动信号,并在电流流过第一电路和第二电路时接收来自第一电路和第二电路的信号。通常,驱动器信号以AC电压的形式,具有毫安范围内非常低的安培数,更优选地在微安内,并且电压在0.5至2伏的范围内,具有考虑的其他范围。控制器还被配置为响应于来自第一电路的第一输入信号生成第一输出信号,并且响应于来自第二电路的第二输出信号生成第二输出信号。各个输出信号通常将为AC形式,并被配置为由与控制器集成或以其他方式耦合至控制器的RF或其他发送器进行发送。这些信号可以由控制器本身或电耦合至控制器的信号发生器生成。在特定实施方式中,输出信号可以对应于信号处理领域中已知的独特扫频信号(chirp signal)。在一个特定实施方式中,第一输出信号可以对应于正扫频信号,并且第二信号对应于负扫频信号。一旦开始,控制器还可以控制生成各个输出信号的时间。例如,控制器可以在信号开始后的选定时间段后停止第一输出信号。控制器也可以对第二输出信号做出相同的处理。选择可以在1至20秒的范围内,更特别地在
1至10秒的范围内的时间段以为通过外部接收器或控制器本身的检测和记录提供足够的时间,并且节省电池电量。
[0012] 控制器还可以包括硬件或软件中用于记录和存储关于第一输入信号和第二输入信号的开始时间和其他信息如它们的幅度的逻辑。控制器还可以包括硬件或软件中用于使用本文所述的方法计算胃排空时间(GET)或其他GE参数的逻辑。对于软件实现,逻辑可以是驻留在控制器中(例如,在RAM、ROM或其他存储器中)的软件模块的形式,其包括GET的算法计算。同样的模块,本文是GET模块,也可以驻留在患者穿戴的外部设备上的控制器上。除了通过上述减法计算GET外,模块还可以包括用于GET计算的算法,该算法考虑了其他因素,如肠溶包衣溶解花费的时间,以及在摄入胶囊之前、期间或之后食用的任何食物的量、类型和时间。该信息可以用于针对所食用食物的类型和量考虑更长或更短的胃排空时间。例如,液体餐与固体餐和富含蛋白质的食物比高碳化合物的食物更早离开胃,而高脂食物(例如,脂肪)离开胃花费的时间最长。在一些实施方式中,包括其中由外部设备上的控制器进行GET计算的那些实施方式,患者可以输入包括营养信息和份量大小的该信息(例如,使用诸如平板计算机、蜂窝电话等外部设备)。包括模块的控制器还可以包括用于计算其他GE参数的编程或其他逻辑,该其他GE参数包括以下一个或多个:GE速度,食物/胃内容物从胃向小肠移动的速度;平均GE速度、峰值GE速度、GET蠕动收缩比率,即GE时间/蠕动收缩次数的比率;GET平均蠕动力比率,即食物从胃运输到小肠之前或期间发生的每一次蠕动收缩的平均力与GET时间的比率。
[0013] 然而,在其他实施方式中,包括其中GET模块驻留在胶囊上的控制器中的那些实施方式中,患者可以遵循特定过程,其中向患者提供包含胶囊和具有已知参数的匹配预包装GET测试餐的测试试剂盒(本文是GET测试试剂盒),该已知参数包括例如碳水化合物、蛋白质、脂肪等的已知份量大小和已知量。这些或其他营养参数包括测试餐信息。包括份量大小和营养信息(例如,蛋白质含量等)的测试餐信息被预先输入到GET模块中。还指示患者将胶囊随餐一起进食,或在摄入胶囊之前或之后的设定时间间隔内进食。然后,GET模块可以使用测试餐信息来相应地(例如,增加或减少)调整GET的测定。例如,对于较大和/或较密集的餐食,GET模块可以减少最终确定的GET,以反映较密集的食物和/或较大的份量大小可能花费更多的时间通过胃的事实。对于较小和/或较不密集的餐食,情况相反。在一些实施方式中,胶囊可以实际上被测试餐嵌入或以其他方式包围,从而确保对于期望的方法的实施方式中,两者同时服用。使用这样的GET测试试剂盒的实施方式提供了由于患者的进食习惯减少胃排空的可变性的益处,并因此为GET或其他GE参数提供更准确的结果。
[0014] 在另一方面,本发明提供了用于测定GET或其他GE参数的系统,包括本文所述的可吞咽胶囊的实施方式和可以被配置为由患者穿戴或携带的外部接收器单元。接收器单元通常包括诸如RF接收器的接收器,用于接收由胶囊发送的输出信号和其他信号。接收器单元还可以包括声波接收器。它还将包括控制器(例如,微处理器),其可以包括硬件和/或软件如GET模块,用于分析来自胶囊的发射信号并使用本文所述的另一方法确定GE时间。外部接收器单元还可以包括音频警报或显示器,用于当胶囊已到达胃时(通过检测第一输出信号)和当它已到达小肠时(通过检测第二输出信号)向患者发出警报。控制器也可以被编程以显示计算出的GE时间或其他GE参数,以供患者或医疗提供者使用。
[0015] 除了上述特征之外,接收单元本身可以具有通信能力,例如,使用蓝牙协议的WIFI能力,以便允许与诸如蜂窝电话、智能电话、平板计算机等其他支持WIFI的设备进行通信和数据共享。在一个实施方式中,接收器单元可以被配置为与智能电话通信和共享数据,使得患者可以将他们的GET和相关数据上传到他们的智能电话,然后通过因特网或其他网络将该数据发送给他们的医生或其他医疗保健提供者
[0016] 在一些实施方式中,接收器单元可以包括或结合到患者所穿戴的粘合贴剂中,例如,在腹部区域上,以促进接收器与胶囊之间的通信。贴剂可能只包括接收器或其他组件,如控制器。贴剂还可以被配置为与诸如平板设备或智能电话的另一外部计算设备进行无线通信(例如,通过下面描述的蓝牙协议),该另一外部计算设备从贴剂接收信息(例如,包括在第一信号或第二信号中的信息),并执行各种计算以确定GE时间或其他GE参数。使用贴剂提供了改善接收器的信号接收(由于接近),同时仍允许患者看到GE时间并输入信息(例如,餐食内容和时间)的益处。
[0017] 在各种实施方式中,选择肠溶包衣以在小肠的pH中降解以暴露第三电极,使得第三电极与第二电极一起与小肠中的内容物电耦合以允许电流在两个电极之间流动。同样,包衣可以被配置为基于pH值在小肠的选定部分内降解。例如,在特定实施方式中,包衣可以被配置为在十二指肠中的pH高于约5.5时或在空肠中的pH高于6.5至6.8时降解。在优选实施方式中,包衣被配置为在pH高于约6.5时降解。在各种实施方式中,pH敏感性包衣可以对应于EUDRAGIT包衣和本领域中已知的其他包衣,该其他包衣响应于GI道特定位置的特定pH而降解,如胃中的酸性pH更高(1.5-3.5)和小肠中的酸性pH逐渐降低(在十二指肠中为5.5并且在空肠中为6.5-6.8)。在特定实施方式中,选择EUDRAGIT包衣以在约6.5的pH值以上降解。
[0018] 在另一方面,本发明提供了GET测试试剂盒,包括本文所述的可吞咽胶囊的实施方式和测试餐。例如,根据胶囊的大小和该胶囊上电极的位置,预先选择测试餐的份量大小和组成成分(例如,脂肪、蛋白质等的量)并将其与特定的可吞咽胶囊相匹配。测试餐的营养信息和份量大小(本文描述为测试餐信息)也可以存储在胶囊微处理器或其他控制器的存储器中,以便可以在算法中使用该信息计算GE时间或其他GE参数。在一些实施方式中,胶囊和测试餐是分开的,而在其他实施方式中,胶囊通过被测试餐的食品材料包围或嵌入或附接在测试餐的表面而被结合到测试餐。
[0019] 在另一方面,本发明提供了使用本文所述的可吞咽胶囊的实施方式来测定GE时间或其他GE参数的各种方法。在此类方法的示例性实施方式中,待测定GE参数的患者摄入可吞咽胶囊的实施方式,该可吞咽胶囊被配置为当胶囊在胃中时发送第一电信号,并当胶囊在小肠中时发送第二电信号。在特定实施方式中,这是使用具有定位于其表面上的三个电极的胶囊的实施方式来实现的,第一电极和第二电极暴露在外,并且第三电极覆盖有绝缘的pH敏感包衣,该绝缘的pH敏感包衣在胃中保留,但在小肠的pH环境中降解,当在小肠中时,暴露第三电极应。
[0020] 当胶囊到达胃时,第一电极和第二电极电耦合至胃中的流体,并且生成并发送第一电信号以通过外部接收器单元或其他设备进行检测和分析。此时,第三电极上的绝缘包衣仍然完好。然而,当胶囊到达小肠时,包衣降解以暴露第三电极,该第三电极与第二电极一起与小肠中的流体电耦合以生成被发送的第二电信号。生成的第一信号和第二信号通常将由患者穿戴或以其他方式接近患者的接收器单元检测和分析。然后,使用来自第一电信号和第二电信号的信息来确定胃排空参数如GE时间。对于胃排空时间(GET),这是通过从第二信号的开始时间减去第一信号的开始时间来完成的。GET的确定可以通过驻留在外部接收设备或胶囊上的逻辑资源来完成。包括其开始时间的各个信号也可用于提供关于胶囊位置的信息,包括在特定时刻的位置。例如,第一信号的开始提供胶囊已到达胃的信息,而第二信号的开始提供胶囊已到达小肠的信息。第一信号和第二信号也可以在固定的间隔(例如,约1至10秒)后停止,以节省包括电池电量在内的胶囊上的电量。在设备进入小肠并且包衣降解后,其随后通过消化道并在粪便中被清除。同样,当包衣降解时,胶囊壳不降解,并且胶囊完整地通过患者的肠道。在一些实施方式中,可以使用超声成像或荧光检查来监测胶囊的进展。在使用中,方法提供了根据第一信号和第二信号确定的胶囊位置的验证。此外,来自成像的位置信息可以用于开发模型,以将信号生成位置信息与胃或小肠中的一系列位置相关联。当执行后续的GET测试而不进行成像时,可以使用这样的模型,以提高胃排空时间计算和其他GE参数计算的准确性。在附加的或替代实施方式中,可以使用RF和声音信号(从放置在患者皮肤上或其附近的三个或更多个声音接收器检测到)的结合来确定胶囊的位置信息,以在由RF信号指示的时刻对胶囊的位置进行三测量。用于使用该方法确定胶囊位置的设备、系统和方法的进一步描述可见于一个或多个美国专利号:7,160,258、8,005,536、8,360,976、8,617,070、9,167,990和9,456,774,其全部内容通过引用并入本文。
[0021] 在本发明的特定实施方式中,来自测定GE时间或其他GE参数的方法和结果可以用于诊断患者的胃轻瘫或导致食物通过GI道的运动缓慢减少的其他类似病况。可以如上所述确定GE时间,然后将所确定的时间与正常胃排空时间和胃轻瘫时间的一系列值进行比较。然后,可以基于比较确定患者是否患有胃轻瘫。在一些实施方式中,用于进行比较的算法可以驻留在外部接收器单元或另一计算设备的控制器或其他逻辑资源中。通常,算法将通过依靠用于执行胃轻瘫诊断的GET模块或单独的诊断模块的软件实现。如果患者处于正常GE时间与胃轻瘫之间的临界区,则可以运行许多GE测试以提高诊断的准确性。诊断模块还可以使用人工智能和/或自学习程序来查看患者池,从而提高诊断的准确性。通过查看患者在治疗过程中GE时间的减少和/或减少趋势,还可以将其用于评估单个患者胃轻瘫治疗的有效性。
[0022] 在相关实施方式中,由本发明实施方式确定的GE时间可以用于帮助患有胃轻瘫或相关病症的患者知道在食用第一份量后何时食用以及食用多少后续食物。特别是通过了解他们的胃排空时间,患者可以对第二份量或随后份量的消耗和量进行定时,因此他们不会遭受包括恶心和呕吐在内的胃轻瘫的一些不利影响,因为他们在吃他们的下一份量之前有足够的时间让胃排空。他们还可以利用GE时间来控制其初始份量的大小和营养成分(例如,脂肪、蛋白质、碳水化合物等),因为他们知道脂性食物在胃中的停留时间更长,因此他们可以在随后份量中进行相应的调整。可以开发使用患者的各自GE时间的算法,特别是使用本文所述的测试餐的实施方式(其具有已知的营养成分)开发的算法,以对食用的食物的时间、份量大小和营养成分提出建议。算法可以被包含在本文所述的外部接收器单元的控制器/微处理器中嵌入的软件模块中。算法可以是自学习的,因为它可以为患者提供关于他们在食用已知营养成分、份量大小和前一餐后时间的餐食后所经历的症状(例如,恶心)的输入。然后,算法使用症状和餐食信息来调整或微调关于份量大小和份量或膳食之间的时间安排的建议。
[0023] 在其他实施方式中,可以将用于测定GE时间或其他GE参数的方法结合到其他医疗用途。例如,在一个或多个实施方式中,GE时间的测定可用于控制向患者施用治疗剂,包括剂量和施用时间的调整。对于糖尿病患者,测定的GE时间可以用于让他们知道饭后何时服用一剂胰岛素或其他葡萄糖调节剂,因为当他们的血糖将在进餐后升高时,他们将基于GE时间有更好的了解。在使用中,方法有助于糖尿病患者更好地将血糖水平控制在正常范围内,因为他们现在可以基于进餐时间来对胰岛素注射进行定时。GE时间还可以用于滴定胰岛素或其他葡萄糖调节剂的剂量和类型。例如,对于较慢的时间,他们可能希望服用较低剂量的胰岛素,以使他们不会变为过于低血糖,反之亦然(例如,为加快GE时间服用更高剂量的胰岛素,以使他们不会变为高血糖)。推荐的管理时间可以结合到本文所述的接收单元的软件模块中的算法中。可以如此定时和调整的其他药物包括肠降血糖素如各种GLP-1肠降血糖素,其包括例如可以以商品名BYETTA获得的塞那肽(exanatide)。可以与GE时间一起用于调节或滴定葡萄糖调节化合物的剂量和时间的其他因素可以包括特定葡萄糖调节剂的半衰期。因此,例如,具有较短半衰期的这样的药剂可以在进餐后比具有较长半衰期的药物更早服用。
[0024] 下面参照附图,更全面地描述本发明的这些和其他实施方式及方面的更多细节。

附图说明

[0025] 现将参考附图来讨论本发明的各种实施方式。应理解,附图仅描绘了本发明的典型实施方式,因此不应被视为在范围上的限制。
[0026] 图1A至图1C示出了本发明的可吞咽胶囊的不同视图和实施方式,其示出了感测电极和肠溶包衣的方向。
[0027] 图2A是在本发明的设备和方法中有用的示例性感测和接收电路的框图
[0028] 图2B示出了胶囊的实施方式中图2A的电路的示例性布局。
[0029] 图3示出了感测贴剂在患者腹部上的外部放置,以检测本发明的可吞咽胶囊从患者的胃进入小肠的通道。
[0030] 图4A和图4B示出了本发明的可吞咽胶囊通过患者的胃进入十二指肠以外的小肠的过程。
[0031] 图5示出了由图2A和图2B的电路产生的输出信号和驱动电压。
[0032] 图6A和图6B示出了用于为个别患者建立基线胃排空时间(GET)的测试试剂盒的实施方式。
[0033] 图7是胃内的速度流线图,其示出了由胃蠕动收缩引起的胃的不同区域内的速度场,包括胃体中的流动循环(涡流)场和胃窦区域的射流场。

具体实施方式

[0034] 本发明的实施方式提供了用于测定胃排空(GE)参数(GEP)如胃排空时间(GET)的设备、系统和方法。特定实施方式提供了可吞咽胶囊10,其具有三个或更多个电极E(E1、E2和E3),其中一个电极被肠溶包衣或在胃中保留完整,但在小肠(SI)中降解的其他包衣覆盖。电极E耦合至电路C,使得当胶囊在胃中时,电流在前两个电极之间发生,从而生成第一信号。在小肠中,电流在第二电极E2和此时未覆盖的第三电极E3之间发生,从而生成第二信号。这两个信号可以从外部或通过内部控制器60发送并分析以确定GEP,例如GET。患者可以穿戴被配置为接收并分析信号以确定GET的外部设备。可以包括附加电极E,以生成附加的信号以提供用于确定GET或其他GEP(如胶囊通过小肠的运输时间)的信息。本发明的实施方式可以用于例如诊断胃轻瘫并向患者提供关于何时进餐或进食后施用胰岛素或其他葡萄糖调节元素的信息。
[0035] 现参考附图,图1A至图1C示出了本发明的可吞咽胶囊的不同视图和实施方式,其示出了感测电极和肠溶包衣的方向。如图1A所示,可吞咽胶囊10包括具有限定胶囊内部13的外表面14(本文也称为外主体表面)的胶囊主体12。胶囊主体可以由本领域已知的在胃或GI道的其他部分中不降解的各种生物相容性无毒聚合物制成。将胶囊主体12的大小期望地设计为在胃排空期间易于从胃传递到小肠,并且不会在胃中停留太长时间(例如,数小时)。在各种实施方式中,根据标准胶囊图,胶囊大小(当呈椭圆形或类椭圆状时)可以为00、1、2、
3、4或5。在优选实施方式中,胶囊大小为4或5。通常,胶囊10将具有椭圆形或类椭圆形,但也考虑包括圆形、半圆形、圆柱形、金字塔形和具有圆形边缘的矩形的其他形状。
[0036] 第一电极E1、第二电极E2和第三电极E3具有在胶囊主体外部暴露的导电表面ES,使得浸入导电介质如存在于患者胃和/或肠中的流体的胶囊将在电极之间提供导电桥。电极中的至少一个,以及在一些情况下,电极中的两个或三个,最初将被电绝缘覆盖物(通常是包衣16)覆盖,以电隔离电极对(例如,E2和E3)。期望地,包衣被配置为提供足够的电阻,使得当包衣就位时,E3与其他电极之间的电流最小或没有电流流动。在特定实施方式中,包衣可以被配置为在E3与任何其他未覆盖/未涂覆电极E之间提供大于1兆欧的电阻,更优选地提供大于10兆欧的电阻。
[0037] 包衣16或其他覆盖物被配置为在存在胃部流体和/或肠流体的情况下选择性降解。在特定实施方式中,包衣的pH敏感性被配置为当其存在于胃中存在时保留完整,但当胶囊穿过幽进入小肠后,其随pH的变化(例如,增加)而降解。这样,包衣16用于选择性地将第三电极E3暴露在小肠中,从而允许电流流过电路2并导致生成用于确定胶囊何时在小肠中的输出信号S2。换言之,包衣16与电路C1和C2一起用作pH传感器,用于确定胶囊何时在胃、小肠或GI道(例如,大肠)中。
[0038] 用于在胃中保留完整但在小肠中降解的包衣16的包衣通常被称为肠溶包衣。在各种实施方式中,用于包衣16的肠溶包衣可对应于衍生自商标EUDRAGIT(可获自EVONIK Industries AG)的丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯(例如,甲基丙烯酸-乙基丙烯酸酯共聚物)制成的共聚物。选定的特定EUDRAGIT包衣可被选择在小肠中选定的pH(十二指肠为5.5,空肠为6.5-6.8并且回肠为7-8)下降解。在特定实施方式中,EUDRAGIT包衣被选择在高于约6.5的pH下降解,以知道胶囊通过在暴露第三电极E3之前位于小肠的中部而完全进入小肠(例如,空肠)。根据附加或替代实施方式,包衣16可以包括放置在一个或多个电极E上并且被配置为在小肠中的选定位置降解的多个包衣16。在使用中,这些实施方式允许确定通过小肠特定部分确定运输时间。例如,根据一个实施方式,包衣16可以包括被配置为在十二指肠入口处的pH(例如,约5.5)下降解从而暴露出第三电极(例如E3)的第一包衣,以及被配置为在末端回肠的pH(约7.5到8)下降解从而暴露出第四电极允许由第三电路生成信号的第二包衣。还可以选择特定包衣16及其厚度,以使其具有在选定的特定pH下或高于该特定pH的已知降解时间,例如10至15分钟。在使用中,具有已知降解时间的包衣16的这样的实施方式,通过在GET或其他GE参数计算中考虑该降解时间来提高GET测定的精度。在各种实施方式中,包衣16的厚度可以在约0.001至0.1英寸的范围内,其中特定实施方式为0.005、0.01、0.025、0.05、0.075、0.8英寸。可以基于以下一项或多项选择包衣厚度:i)覆盖电极与未覆盖电极之间期望的电阻量,ii)在小肠或其他GI道位置的包衣的降解时间;以及iii)患者的病况,包括他们怀疑的胃轻瘫程度。对于胃轻瘫程度较重的患者,可以选择较厚的包衣16,以在胶囊处于患者胃中时提供大量的保护。还可以选择较厚的包衣16,以增加覆盖与未覆盖电极之间的电阻。还可以通过将本领域已知的生物相容性高电阻添加剂(例如,具有高介电常数的添加剂)添加到甲基丙烯酸-丙烯酸乙酯共聚物或其他包衣中来增加包衣16的电阻。
[0039] 如图1A的实施方式所示,电极E3被包衣16覆盖。暴露于小肠内的条件后,包衣将降解,如图1B所示使E3暴露。因此,当胶囊10最初被吞咽并进入胃时,电极E1和电极E2将暴露于胃部流体(例如,酸)中,并且将经由诸如胃酸和部分消化的食物的胃中导电流体进行电接触(例如,它们将被电短路)。当胶囊10进一步进入肠道时,pH的变化将使包衣降解,然后电极E3将与电极E1和电极E2短路。如以下更详细描述的,三个电极电接触中的该状态变化将用于生成信号,该信号允许胶囊在胃与肠之间通过的定时被跟踪
[0040] 如图1A和图1B所示,电极1A-电极1C沿胶囊的长度101轴向分布,并且包衣在电极E3上覆盖胶囊的一端。图1C示出了另一布置,其中电极E1-E3沿圆周方向分布于胶囊主体12的外表面14上,并且包衣16覆盖胶囊外表面14的一侧或侧表面141s。电极和包衣可以以许多其他图案布置,并且可以使用多于三个电极和多于一种包衣和/或一种包衣材料。例如,所有电极最初可以被在胃内降解的包衣或其他屏障覆盖,以使第一对电极暴露以确认进入胃。一个或多个附加电极E可以被一个或多个附加肠溶包衣覆盖,该肠溶包衣可以在不同的时间和/或在GI道的不同区域(例如,大肠)降解,以提供关于胶囊通过GI道中各个位置的运输时间的信息。例如,位于胶囊主体12上的两个附加电极E可以被第二肠溶包衣覆盖,该肠溶包衣在大肠中降解以确认胶囊从小肠到大肠的通过。
[0041] 图2A和图2B示出了一个或多个示例电路C,其包括用于通过检测电极E1-E3的电短路来测定GET或其他GEB的电路C1和电路C2。通常,电路C1和电路C2分别包括运算放大器(opamp)OA、OA1和OA2以及分别期望以分压器配置进行布置的至少三个电阻R1、R2和R3,但是可以考虑其他配置。运算放大器OA从包括第一电极E1或第三电极E3的各个电路的节点N接收输入信号In,将其放大,并然后将输出信号作为输入信号IS发送到控制器60。因此,例如,opamp OA1从来自节点N1的电流CF1接收输入信号In1,并且opamp OA2从来自节点N3的电流CF3接收输入信号In2。各个节点N1、N2和N3处的电压被指定为V1、V2和V3。opamp OA1和OA2(或其他opamp OC)可具有约1至10,000或更大的增益,其中特定实施方式为100、250、500、1000、2500、5000和7500。可以基于输出信号S的期望电压来选择增益。期望地,R1和R3的电阻具有足够高的值,使得除了通过电极E之外,没有电流从胶囊主体12进入人体。R2也具有较高的值,使得通过电极E进入人体的电流最小。在各种实施方式中,R1、R2和R3中的一个或多个的电阻的值大于约1兆欧,并且可以在约1至10兆欧的范围内,也可以考虑更高的值。电阻R1、R2和R3可以是固定的或可变的。在特定实施方式中,考虑使用包括用于R2的数字电位计,其中电阻可由控制器60控制。电路C1和电路C2的输入电压Vi经由驱动器输入信号61提供,从而导致电流CF2流向电极E。根据一个或多个实施方式,驱动信号61由控制器60提供,例如集成到控制器60或操作地耦合到节点N2和/或控制器60的其他电压源的信号发生器或opamp 62。C1和C2中的一个或两个电路还可以包括电容器(未示出),其位于电路中,该电容器以确保在胃或小肠中的电极之间流动的电流为AC电流的方式定位在电路中。
[0042] 在各种实施方式中,电路C1和电路C2或其他电路C可以被配置为执行用于确定患者的GET或其他GE参数的一个或多个功能。在特定实施方式中,第一电路C1被配置为当第一电极E1与第二电极E2之间存在电流流时生成第一输入信号IS1,并且第二电路C2被配置为基于当第二电极E2与第三电极E3之间存在电流流动时生成第二输入信号IS2。如下所述,当第一电极E1和第二电极E2与胃中的导电流体如胃酸接触时,电流在第一电路C1中发生。当这种情况发生时,第一电路C1开始生成输入信号IS1(由处理器转换为第一输出信号S1),该信号提供胶囊10在吞咽后何时到达胃的指示。类似地,当绝缘包衣16在小肠中降解并且第二电极E2和第三电极E3与小肠中的导电流体接触时,电流在第二电路C2中流动。当这种情况发生时,第二电路C2生成输入信号IS2(转换为第二输出信号S2),该信号提供胶囊10何时到达小肠的指示。来自这两个信号IS1和IS2(或其相应的输出信号S1和S2)的信息,包括它们的开始时间,可以用来确定胃排空时间或另一胃排空参数。特别地,可以从第二信号IS2的开始时间中减去第一输入信号IS1的开始时间以到达胃排空时间。可以对输出信号S1和S2进行类似的计算,输出信号S1和S2可以通过处理器60被配置为具有与输入信号IS1和IS2几乎相同(例如,在百分之几或千分之几秒或更短的时间内)的开始时间。在各种实施方式中,GET(或其他GE参数)的计算可以由胶囊10内的外部控制器(例如,处理器)或控制器60(例如,处理器)来完成。根据一个实施方式,由驻留在外部接收器单元30(本文所述)内的外部控制器或诸如蜂窝电话、平板计算机等的另一外部设备来完成计算。在该方法中,驻留在外部控制器中的软件或其他逻辑使用信号S1和S2(由胶囊发送)的开始时间(或其他信息)来执行GET或其他GE参数的计算。如下面所讨论的,信号S1和S2(或其他输出信号S)可以被配置为不同的(例如,经由不同的频率如本文所述的不同的扫频信号),以便它们可以易于被驻留在外部接收器或其他外部设备内的软件或其他逻辑区分。在附加或替代实施方式中,驻留在胶囊10上的控制器内的软件或其他逻辑可以被配置为利用输入信号IS1和IS2的开始时间(或其他信息)来进行GET或其他GE参数的计算。在该方法中,由于可以经由控制器上的单独输入通道(例如,经由集成到控制器或操作地耦合至控制器的A/D转换器上的输入通道)将信号IS1和IS2输入到控制器,因此无需在两个信号之间进行区分。在替代方法中,IS1和IS2的开始时间可以存储在胶囊10上的存储器中(例如,集成或耦合至控制器60的RAM、DRAM等),然后被发送到接收器单元30以由单元30或外部设备40进行处理以计算GET或其他GE参数。
[0043] 在用于计算GET的特定方法中,可以考虑肠溶包衣16在小肠内降解花费的估计时间(例如,10至15分钟),以及其他因素(例如,胶囊是否与食物一起服用,以及患者的年龄、体重和大小和/或可以延缓胃排空的其他药物如阿片肽、通道阻滞剂或抗腹泻药物)。可以将这样的考虑并入用于确定胃排空时间的软件模块(如以下描述的模块37或67)或其他逻辑,该软件模块或其他逻辑可以驻留在胶囊10中的外部设备40的控制器或控制器60上。
[0044] 现在将讨论控制器60的各个方面。根据一个或多个实施方式,控制器60可对应于本领域已知的微处理器、模拟设备、状态设备或本领域已知的其他逻辑资源。对于控制器60对应于微处理器或其他类似设备的实施方式,其通常包括一个或多个软件模块66,本文的模块66包括用于执行控制器的一个或多个功能的电子指令集。
[0045] 控制器60操作地耦合至包括电路C1和C2中的一个或两个的电路C,以便其可以接收输入信号IS1和IS2。它还操作地耦合至电源70,如本领域已知的锂离子或其他微型化学蓄电池。在替代实施方式中,还考虑使用微型超级电容器。它还可以包括或操作地耦合至发送器80,如RF发送器,用于将信号ST编码信息从控制器发送到外部设备(例如,接收器单元30或外部设备40)上的接收器。在特定实施方式中,发送器80可以发送编码关于信号ST1和ST2的信息的信号S1和S2。在一些实施方式中,控制器60可以包括低功率RF发生器,并且发送器80可以对应于放大来自控制器的低功率RF信号的功率放大器。根据一些实施方式,发送器80还可以对应于可以从单元30或设备40接收信号Sr的接收器。
[0046] 控制器60可以被配置为经由与GET或其他GE参数的确定相关的硬件或软件来执行多个功能。特别地,控制器60可以被配置为生成和/或利用时钟信号64来确定第一输入信号IS1和第二输入信号IS2的开始时间,以便确定GET或其他GE参数。时钟信号可以是单相或多相(例如,两相或四相)。对于其中控制器包括微处理器的实施方式,可以由时钟信号发生器65生成。根据其他实施方式,可以由集成到控制器60或操作地耦合至控制器60的模数转换器生成时钟信号。如上所述,在一个或多个实施方式中,控制器60通常还将被配置为生成或以其他方式提供发送到第二电极E2的驱动信号61,并当电流在胃和/或小肠中流过第一电路和第二电路时,从中接收信号IS1和IS2。驱动信号61的生成可以通过软件和/或硬件来完成,可以通过集成到控制器60或操作地耦合至控制器60的驱动放大器/发生器62来实现。通常,驱动器信号61为AC电压的形式,其在毫安范围(例如,1-20),更优选地在微安范围(0.5到1微安)具有非常低的安培数,并且在考虑其他范围的情况下,电压在0.5至2伏的范围内。
控制器60还被配置为响应于来自第一电路的第一输入信号IS1生成第一输出信号S1,并且响应于来自第二电路的第二输入信号IS2生成第二输出信号S2。各个输出信号通常为AC形式,并被配置为通过集成到控制器或以其他方式耦合至控制器的RF或其他发送器80进行发送。可以由控制器本身或电耦合至控制器的信号发生器生成这些信号。在特定实施方式中,诸如S1和S2的输出信号可对应于包括第一扫频信号SC1和第二扫频信号SC2的信号处理技术中已知的独特扫频信号SC。在一个特定实施方式中,第一输出信号可对应于正扫频信号SCU,并且第二信号对应于负扫频信号SCD,正扫频信号具有比负扫频信号更高的频率。一旦开始,控制器还可以控制生成各个输出信号的时间。例如,它可以在信号开始后的选定时间段后停止第一输出信号S1。它也可以对第二输出信号做出相同的处理。选择可以在1至20秒的范围内,更特别地在1至1O秒的范围内的时间段以为通过外部接收器60(例如,本文中描述的接收器单元30)或控制器本身的检测和记录提供足够的时间,并且节省电池电量。
[0047] 在一个或多个实施方式中,控制器60还可以被配置为生成和发送跟踪信号TS,以便知道胶囊何时从患者GI道排出。跟踪信号的激活可以基于对信号IS1或IS2的输入的检测,其中跟踪信号在检测输入信号时或之后的选择时间段引发。接收器单元30和/或外部设备40可被配置为检测跟踪信号,并向检测到或未检测到跟踪信号的患者提供状态更新。在特定实施方式中,单元30和/或外部设备40可以被编程为或以其他方式配置为基于在预定时间段(例如,5到10分钟或更长时间)未检测到跟踪信号,向患者提供胶囊何时被排出的警报。单元30和/或外部设备也可以被编程为使用跟踪信号的检测,以在胶囊在GI道中停留了不期望的时间量(例如,超过24小时)后向患者发出警报。患者可以随后通知他们的医生或服用适当的药物,如泻药。在替代或附加实施方式中,胶囊10可以包括不透射线的或回声的标志物10m,以便于通过荧光检查、超声或其他医学成像方式检测GI道中的胶囊。
[0048] 如本文所讨论的,控制器60还可以包括硬件或软件中的编程或其他逻辑,用于记录和存储第一输入信号IS1和第二输入信号IS2上的开始时间以及诸如它们的振幅等其他信息。然后,可以由发送器80将编码该数据的信号发送到外部设备。控制器60还可以包括硬件或软件中的逻辑,用于使用本文所述的方法计算和分析胃排空时间(GET)或其他GE参数。对于软件实现,逻辑可以是软件模块67的形式,本文模块67驻留在控制器中(例如,在RAM、DRAM、ROM、闪存或其他存储器中)。模块67在本文也称为GET模块67。相同模块67(或与其类似的模块)也可以驻留在患者所穿戴的外部接收器单元30的控制器35中,如下所述。除了通过上述减法计算GET外,模块67(以及模块37)还可以包括用于计算GET的算法,该算法考虑了其他因素,如肠溶包衣溶解花费的时间以及在摄入胶囊之前、期间或之后食用的任何食物的量、类型和时间。此信息可用于考虑为所食用食物的类型和量留出更长或更短的胃排空时间。例如,液体餐与固体餐和富含蛋白质的食物比高碳水化合物的食物更早离开胃,而高脂食物(例如,脂肪)离开胃花费的时间最长。在一些实施方式中,包括由外部设备40(例如,本领域已知的蜂窝电话、平板计算机或其他便携式计算设备)上的控制器进行GET计算的实施方式中,患者可以将包括营养信息和份量大小的该信息输入到外部设备中。包括模块67的控制器60还可以包括用于计算包括以下一个或多个的其他GE参数的编程或其他逻辑:GE速度,食物/胃内容物从胃向小肠移动的速度;平均GE速度、峰值GE速度、GET蠕动收缩比率,GE时间/蠕动收缩次数的比率;GET平均蠕动力比率,食物从胃运输到小肠之前或期间发生的每一次蠕动收缩的平均力与GET时间的比率。
[0049] 在下面关于图6a和图6b描述的附加或替代实施方式中,患者可以遵循特定的程序,其中向患者提供含有胶囊10的测试试剂盒50(本文是GET测试试剂盒)和具有碳水化合物、蛋白质、脂肪等的已知份量大小和已知量的匹配预包装GET测试餐52。测试餐的份量大小和营养信息包括本文所述的测试餐信息。可以将测试餐信息预先输入到GET模块的实施方式中,对于测试餐实施方式,该GET模块通常驻留在胶囊控制器60上(但也可以驻留在接收器单元控制器35上)。患者还被指示与胶囊一起进餐,或在摄入胶囊之前或之后的规定间隔内进餐。在一些实施方式中,胶囊可以实际上被测试餐嵌入或以其他方式包围,从而确保对于期望的方法的实施方式中,两者同时服用。使用这样的GET测试试剂盒50的实施方式提供了由于患者的进食习惯减少胃排空的可变性的益处,并因此为GET或其他GE参数提供更准确的结果。
[0050] 现在参考图3,用于接收由胶囊10发送,编码关于GET或其他GE参数的信息的信号的接收器单元30可以包括由患者穿戴的(例如,在腹部区域上方)粘合贴剂32并与其通信,以促进接收器与胶囊之间的通信。共同地,胶囊10、接收器单元30和贴剂32包括用于测量GET或其他GE参数的系统100。接收器单元30可以被结合到贴剂中或者可以在其外部并且与由贴剂携带的电路通信,以接收来自胶囊10的信号。根据接收器单元在贴剂外部的一个实施方式,贴剂32携带接收由胶囊10发射的信号所必需的电路,然后将那些信号发送到接收器单元30,接收器单元30携带接收、处理所必需的软件应用程序或其他程序,并选择性地进一步将数据传输到、医生或其他地方。接收器单元30通常包括接收器33、显示器34和控制器35。接收器33可以对应于RF或医学电子技术中已知的其他接收器。控制器35可以对应于可以包括(或可以电子访问)一个或多个软件模块36(本文为模块36)微处理器,软件模块36具有用于执行一个或多个操作的逻辑,包括接收、处理和发送从胶囊10接收到的信号S(例如,信号S1和S2)中的一个或多个。在特定实施方式中,模块36包括具有用于计算GET或其他GE参数(例如,小肠传输时间)的逻辑的GET模块37。控制器35还可以包括用于对接收从胶囊20接收的信号S1和S2或其他信号进行计时的计时器设备38(以硬件或软件形式)。在特定实施方式中,计时器设备38可以对应于时钟发生器。
[0051] 贴剂32期望地对应于被配置为穿戴在并粘附于患者腹部区域以便接收S1和S2或来自胶囊10的信号的贴剂。贴剂32可以仅含有接收器单元30或其他组件。例如,根据一个实施方式,贴剂32的全部或部分可以包括被布置为天线的导电材料32C,以提高从胶囊10接收信号(例如,S1和S2)的能力。期望地,贴剂32具有足够的柔韧性以随着患者腹部的运动而弯曲和屈曲,并保持粘附在皮肤上(附接有设备30),以便即使在患者活动或以其他方式改变位置时,也能够检测胶囊10的信号。这可以通过由医疗设备和聚合物领域中已知的弹性体聚合物和皮肤粘合剂制造贴剂32来实现。同样,可以为特定患者的腹部定制贴剂的大小(例如,使用第三种印刷方法),以进一步提高粘附性。包括接收器单元30的贴剂32也可以被配置为与另一外部通信设备40如平板设备或智能电话无线通信(例如,通过描述的蓝牙协议),该另一外部通信设备40从贴剂接收信息(例如,包括在第一信号或第二信号中的信息),并执行各种计算以确定GE时间或其他GE参数。尽管胶囊可以直接与通信设备40通信,但贴剂32的使用提供通过设备30改善信号接收(由于邻近)的益处,同时仍然允许患者容易地查看显示的GE时间,并在通信设备上将信息(例如,进餐内容和时间)输入到外部设备上。
[0052] 现在参考图4A和图4B,现将示出使用胶囊10测量GET(或其他GE参数)的方法的实施方式。在患者吞下胶囊10后,胶囊10从食道进入胃。一旦到达那里,胃内容物(例如酸)在第一电极E1与第二电极E2之间提供导电通路,因此在第一电路中存在电流。这导致S1输出信号的生成和传输。此时,第三电极E3上的绝缘包衣16仍完好,并且第二电路中不存在电流并且没有生成S2输出信号。然而,当胶囊10到达小肠时,包衣16降解以暴露第三电极E3,第三电极E3与第二电极一起与小肠中的导电流体电耦合,从而导致第二电路中的电流以及S2输出信号的生成和传输。通过小肠后,胶囊进入大肠并从患者体内排出。在采用本文所述的跟踪信号的实施方式中,可以通过接收器单元30对跟踪信号TS的检测的丢失来确定胶囊的排出。在具有附加包衣16和电极E的实施方式中,当胶囊到达GI道中的另一选定位置如大肠或小肠的回肠部分时,可以生成附加输出信号。患者可以在排出先前胶囊后重复上述程序多次,以便对GET进行多次测定,从而为医生提供GET测量的精度和其他统计指标。具体地,患者可以在一天中的相同或不同时间服用药丸,无论是否与食物一起食用,以解决由于昼夜节律和进食引起的影响。在胃轻瘫治疗开始后(例如,使用药物或植入本领域已知的胃起搏器),患者也可以重复上述GET测量程序,以评估治疗效果和目标终点,以及滴定药物或其他治疗剂的剂量。所述GET测量方法也可以与传统的GET测量程序(例如通过吞咽造影剂和进行荧光检查)同时或几乎同时执行,以提供两种方法之间的比较,并在必要时将使用所述方法进行的测量校准为传统的方法的测量。根据一些实施方式,可以使用GET软件模块(例如,模块37或模块67)的一个或多个实施方式经由软件进行校准。
[0053] 现在参考图5,将讨论图2A和图2B的实施方式的电路的信号和功能。如本文所讨论的,电路通常包括在其他功能中生成或处理电路C(包括电路C1和电路C2)中的一个或多个信号的控制器60。在各种实施方式中,它可以被配置为生成驱动信号61,将其发送到第二电极E2并当电流通过第一电路C1和第二电路C2时从中接收信号(例如,输入信号IS1和IS2)。通常,驱动器信号61为AC电压的形式,其具有毫安范围内的非常低的安培数(例如,1-20毫安),并且电压在0.5至2伏的范围内,具有考虑的其他范围。控制器60还被配置为响应于来自第一电路的第一输入信号IS1生成第一输出信号S1,并且响应于来自第二电路的第二输出信号生成第二输出信号S2。各个输出信号S1和S2通常为AC形式,并被配置为通过集成到控制器或以其他方式耦合至控制器的RF或其他发送器(例如,声音)进行发送。期望地,第一输出信号S1和第二输出信号S2被配置为具有不同的频率(或其他波形特性)以促进其单独检测,例如通过接收器单元30或类似设备。根据一个或多个实施方式,信号S1和S2被配置为电子和信号处理技术中已知的扫频信号SC。在一个特定实施方式中,第一输出信号S1可以对应于正扫频信号SU(其中频率增加),并且第二信号S2对应于负扫频信号(其中频率降低)。可以由控制器60本身或电耦合至控制器的信号发生器生成这些信号。
[0054] 除了使用独特的扫频信号外,还考虑使用其他方法来确定胶囊10何时到达小肠。例如,如图6所示,由于电极E1、E2和E3的分压器布置,一旦胶囊到达小肠,S1的振幅通常将会减小。通过从图6中所示的S1波形从S1a段到S1b段的振幅减小来具体示出该减小。因此,单元30上的控制器35或外部设备40上的控制器或控制器60可以被配置为检测减小。一旦开始,控制器60还可以控制生成各个输出信号的时间。例如,它可以在信号开始后的选定时间段后停止第一输出信号S1。它也可以对第二输出信号做出相同的处理。选择可以在1至10秒的范围内的时间段以为通过通信设备30或控制器本身的检测和记录提供足够的时间。在特定实施方式中,第一输出信号在接收器单元30的初始检测之后不久被停止,以便于检测第二输出信号的引发,例如,因此单元30或外部通信设备40的两个信号之间不可能存在混淆。
[0055] 现在参考图6A和图6B,在本发明的一个或多个实施方式中,测试试剂盒可用于为单个患者建立基线胃排空时间(GET)。基线GET是患者食用具有已知营养成分(例如脂肪、蛋白质、碳水化合物的已知量,本文称为营养信息)的固定量的食物,以减少针对不同餐食营养含量和餐食大小而发生的GET差异。共同地,将该信息称为营养信息。根据一个实施方式,GET测试试剂盒50可以包括胶囊10和匹配的预包装GET测试餐52,该预包装GET测试餐52通常在无菌包装或包装54中,且具有已知份量大小和已知量的碳水化合物、蛋白质、脂肪等。测试餐的这些和其他参数以及特性被称为测试餐信息。这样的测试餐信息可以预先输入驻留在胶囊10、接收器设备30或外部设备40的控制器上的GET模块中。然后,可以使用测试餐信息来相应地调整GET的最终确定值。例如,高蛋白和/或高密度的餐食可以减少GE时间,这可能花费更多的时间从胃到达小肠。相反的是低密度和/或低蛋白质含量的餐食。试剂盒通常还包括说明书56,以供患者与胶囊一起进餐,或在摄入胶囊之前或之后的规定间隔内进餐。如图6B所示,在替代实施方式中,胶囊10可实际上被测试餐52嵌入或以其他方式被测试餐52包围,从而折衷为嵌入测试餐53的胶囊。这样的嵌入测试餐53的胶囊的实施方式,确保在所期望方法的实施例中同时服用两者。在任一情况下,使用包括测试餐在内的GET测试试剂盒50的实施方式提供了减少由于患者的进食习惯而在GET或其他GE参数测量中具有可变性的益处,并从而为GET或其他期望的GE参数提供更准确和可再现的结果。
[0056] 在各种实施方式中,胶囊10的物理特性可被配置为以与食物相同的方式和/或以相同的速率促进胶囊通过胃,从而更准确地预测GET或其他GE参数。例如,根据一个或多个实施方式,胶囊的密度可以被配置为接近存在食物的典型胃内容物的密度,其为约1gr/cc(根据以下引用的MJ Ferrua等人的文章)。当胶囊10具有这样的密度时,当胶囊含有食物时,它既不漂浮在顶部,也不沉入到胃的底部。相反,它以与消化或部分消化的食物相同的方式和速度通过胃。同样,如果与食物一起服用,则胶囊将与消化的大部分食物内容物(也在胃中)一起通过胃,并且间隔时间与食物内容物相同。在使用中,具有如此配置的胶囊的本发明的实施方式因为胶囊模仿了胃中消化食物的密度,提供了对于消化食物的胃排空时间或其他胃排空参数的更精确测量的益处。还考虑到胶囊密度的范围,例如0.5到1.5mg/cc,取决于患者的病况和/或与胶囊一起服用的测试餐(以下描述)的大小和内容物选择较高或较低的密度。通过选择胶囊主体材料以及放置在胶囊主体内的成分和填充材料,可以获得特定的胶囊密度。填充材料可包括本领域已知的各种生物相容性聚合物材料,包括聚合物凝胶。
[0057] 在特定实施方式中,胶囊的密度可与测试餐的组成/内容物的密度相匹配。因此例如,胶囊的较高密度(例如大于1.0ml/cc,1.1至1.5ml/cc)可与更密集的测试餐(例如,含有更多蛋白质的测试餐)一起使用,并且较低密度(例如小于1.0ml/cc,0.5至0.9ml/cc)可用于较低密度测试餐(例如面包),并且中等密度(例如1密度)可用于中等密度的餐食,其近似于水的密度,例如奶昔汤等。关于胃内容物的密度以及包括幽门的胃内运动模式、速度曲线和模式的进一步信息可见于MJ Ferrua等人的题目为Modeling the Fluid Dynamics in a Human Stomach to Gain Insight of Food Digestion,Food Sci.2010Sep;75(7):R151-R162的文章,其全部内容通过引用并入本文。
[0058] 在其他实施方式中,可针对胃的特定部分内的特定速度场或曲线来选择胶囊的形状,使得胶囊前进或在前进之前在该部分内保留一段时间。现在参考图7,如本领域所知(例如,Ferrua等人的论文),胃中有两个由蠕动运动产生的速度场,这些速度场包括在胃的胃体部分C中的低速的再循环或涡流场(EF),和高速的或射流场(JF),也被描述为在胃的胃窦部分A中的逆脉冲射流场。因此,在一个实施方式中,可以使用细长形状的胶囊(例如,椭圆形、圆柱形等),以便胶囊易于被拾取并从涡流场传输到逆脉冲射流场。备选地,在另一实施方式中,当期望胶囊在涡流场中保持较长时间时,可以使用球形胶囊。还可以考虑其他形状,以有助于在涡流场中驻留或胶囊在涡流场到逆脉冲射流场之间的转移。
[0059] 在其他实施方式中,胶囊12体的外表面的表面张力可被配置为与胃的胃酸/液体含量的范围相同,以使得胃液容易湿润胶囊主体的表面。在各种实施方式中,该表面张力(即,空气-流体表面张力)可在约30至约45达因/cm范围内,特定值为30.5、33、35、36.8、38、40、42、43和44达因/cm。对于胶囊与食物如测试餐52一起服用的实施方式,胶囊主体的表面张力可在约28至32达因/cm的范围内,特定值为30、30.5和31达因/cm。获得这样的表面张力的方法可以包括使用本领域已知的具有所需表面张力的生物相容性聚合物和聚合物包衣。
例如,在一个或多个实施方式中,胶囊主体12可包括表面张力在35至36达因/cm范围内的一种或多种形式的聚乙烯,或表面张力为约42达因/cm的聚对苯二甲酸乙二醇酯。其他方法可以包括使用表面处理,如各种等离子体处理和聚合物和表面处理技术中已知的其他化学处理。
[0060] 在使用中,具有上述表面张力之一的胶囊主体10的这样的实施方式允许胶囊10在被推进时易于被胃的液体消化的内容物携带并与之一起流动,否则会因蠕动收缩或其他相关的消化运动而在胃中移动。这进而允许胶囊通过胃的运动以更准确地反映消化的液体食物内容物通过胃的运动,从而更准确地测量GE时间或其他GE参数。用于诊断胃轻瘫的方法
[0061] 在本发明的各种实施方式中,从使用可吞咽胶囊10的实施方式获得的测量GE时间或其他GE参数的结果可用于诊断患者的胃轻瘫或导致食物在GI道中缓慢移动的其他类似病况。GE时间可以如上所述确定,并且然后将所确定的时间与正常胃排空时间和胃轻瘫时间的值的范围进行比较。然后可以根据比较确定患者是否患有胃轻瘫。在一些实施方式中,用于进行比较的算法可以驻留在外部接收器单元或另一计算设备的控制器或其他逻辑资源中。通常,算法将将通过GET模块或用于执行胃轻瘫诊断的单独诊断模块通过软件实现。如果患者处于正常GE时间与胃轻瘫之间的临界区,则可以进行许多GE测试以提高诊断的准确性。诊断模块还可以使用人工智能和/或自学习程序来查看患者池,从而提高诊断的准确性。它还可以通过观察患者在治疗过程中GE时间的减少和/或减少趋势,还可将其用于评估单个患者胃轻瘫治疗的有效性。
使用胃排空时间以供确定餐食消耗时间
[0062] 在相关实施方式中,由本发明实施方式确定的GE时间可用于帮助患有胃轻瘫或相关病症的患者知道在食用第一份量后何时食用以及食用多少后续食物。特别是,通过了解他们的胃排空时间,患者可以对第二份量或随后份量的消耗和量进行定时,因此他们不会遭受包括恶心和呕吐在内的胃轻瘫的一些不利影响,因为他们在吃他们的下一份量之前有足够的时间让胃排空。他们还可以利用GE时间来控制其初始份量的大小和营养成分(例如,脂肪、蛋白质、碳水化合物等),因为他们知道脂性食物在胃中的停留时间更长,因此他们可以在随后份量中进行相应的调整。可以开发使用患者的各自GE时间的算法,特别是使用本文所述的测试餐的实施方式(其具有已知的营养成分)开发的算法,以对食用的食物的时间、份量大小和营养成分提出建议。算法可以被包含在本文所述的外部接收器单元的控制器/微处理器中嵌入的软件模块中。算法可以是自学习的,因为它可以为患者提供关于他们在食用已知营养成分、份量大小和前一餐后时间的餐食后所经历的症状(例如,恶心)的输入。然后,算法使用症状和餐食信息来调整或微调关于份量大小和份量或膳食之间的时间安排的建议。
[0063] 在其他实施方式中,可以将用于测定GE时间或其他GE参数的方法结合到其他医疗用途。例如,在一个或多个实施方式中,GE时间的测定可用于控制向患者施用治疗剂,包括剂量和施用时间的调整。对于糖尿病患者,测定的GE时间可用于让他们知道饭后何时服用一剂胰岛素或其他葡萄糖调节剂,因为当他们的血糖将在进餐后升高时,他们将基于GE时间有更好的了解。在使用中,方法有助于糖尿病患者更好地将血糖水平控制在正常范围内,因为他们现在可以基于进餐时间来对胰岛素注射进行定时。GE时间还可用于滴定胰岛素或其他葡萄糖调节剂的剂量和类型。例如,对于较慢的时间,他们可能希望服用较低剂量的胰岛素,以使他们不会变为过于低血糖,反之亦然(例如,为加快GE时间服用更高剂量的胰岛素,以使他们不会变为高血糖)。推荐的管理时间可结合到本文所述的接收单元的软件模块中的算法中。可以如此定时和调整的其他药物包括肠降血糖素如各种GLP-1肠降血糖素,其包括例如可以以商品名BYETTA获得的艾塞那肽。可以与GE时间一起用于调节或滴定葡萄糖调节化合物的剂量和时间的其他因素可以包括特定葡萄糖调节剂的半衰期。因此,例如,具有较短半衰期的这样的药剂可以在进餐后比具有较长半衰期的药物更早服用。额外的GE参数及其用途
[0064] 除了测定胃排空时间之外,本发明的实施方式还考虑测量许多其他胃排空和其他GI道相关参数。这些参数包括以下一个或多个:GE速度,食物/胃内容物从胃到小肠的移动速度;平均GE速度;峰值GE速度;胃排空期间施加在胶囊/食物上的发生在胃和/或小肠中的蠕动收缩的数目;GET与蠕动收缩的比率,即GE时间/蠕动收缩数目的比率;食物从胃部转移到小肠期间,胃和/或小肠对胶囊/食物施加的平均和峰值蠕动力;以及GET与平均蠕动力的比率,即食物从胃到小肠之前或期间发生的GET/蠕动收缩平均力的比率。这些参数的确定可以通过编程(例如,软件模块)或驻留在胶囊上的控制器(例如,控制器60)或外部接收设备(例如,控制器35)中的其他逻辑来完成。如图1A、图1b和图2b所示,可通过在胶囊10上或胶囊10内安装一个或多个传感器来促进GE速度的测量。在各种实施方式中,传感器10S可以对应于用于提供GI道中胶囊的速度和加速度数据的加速计;以及力传感器,如应变仪,用于提供包括在胃排空或其他消化期间施加在胶囊上的蠕动力的大小以及施加在胶囊上的蠕动收缩的数目的数据。这些传感器的输出可以耦合至控制器60和/或发送器80,然后,控制器60和/或发送器80通过传感器(例如力、速度等)生成编码测量数据的信号,用于发送到接收器单元30上的接收器33或其他外部接收设备,例如设备40。这些和其他GE参数可以用于以下一个或多个临床应用:i)胃轻瘫或其他类似病况的诊断;ii)通过高于平均数目的蠕动收缩和/或GE速度增加来诊断肠易激综合征;iii)提供患者在进餐之前、期间或之后可用于滴定或调整施用药物时间和剂量的信息;iv)提供患者在进餐之前、期间或之后可用于滴定或调整胰岛素或其他葡萄糖调节时间和剂量的信息,以便他们可获得其血糖水平的改善控制,并且减少低血糖和高血糖的发生;以及iv)提供患者可用于滴定或调整餐食时间和/或份量大小,特别是在食用第一或其他先前餐食或份量的信息。在这种情况下,时间是食用先前餐食或份量后的时间。结论
[0065] 为了说明和描述的目的,已呈现了本发明的各种实施方式的前述描述。无意将本发明限制为所公开的精确形式。对于本领域技术人员来说,许多修改、变化和改进将是容易理解的。例如,胶囊可以根据各种儿科应用设计大小或以其他方式配置。同样,在一些实施方式中,胶囊包衣可以被配置为在大肠中降解,以便可以测量从胃到大肠的运输时间。此外,在一些实施方式中,胶囊可以包括四个电极,其中第三个电极被在小肠中降解的包衣覆盖,并且第四电极在大肠中降解,以便可以测量从小肠到大肠的运输时间。在使用中,这样的实施方式为临床医生提供了在GI道内特定器官之间的运输时间以及总体运输时间的线性图。此外,胶囊的各种实施方式可以包括用于向外部监视和/或控制设备和从外部监视和/或控制设备发送信号的双向遥测,如本文所述的接收设备的实施方式。同样,在替代实施方式中,代替电极,胶囊可以包括pH传感器,用于基于相应位置(例如,胃或小肠)的pH来确定胶囊在肠道中的位置。例如,pH读数在约1.5与3.5之间指示胶囊在胃中,并且高于约6或6.5的pH指示胶囊在小肠中。
[0066] 来自一个实施例的元件、特性或行动可以很容易地与来自其他实施例的一个或多个元件、特性或行动重新组合或由其所取代,以在本发明的范围内形成众多附加的实施例。此外,所示或所述的与其他元件组合的元件亦可在各个实施例中作为独立的元件而存在。
更进一步,应理解,对元件、组件、化合物、值、特性或行为的每个叙述也意指考虑了具体排除这些元件、组件、化合物等的实施方式。因此,本发明的保护范围并不限于所述实施例的具体细节,而是仅由所附权利要求所限制。
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