JP5681861B2 - センサを有する嚥下型カプセルを作成する方法 - Google Patents

Description

本発明は、ｐＨセンサあるいは特定のイオン又は分子用のセンサ等であるセンサを有する嚥下型カプセル又は錠剤を作成する方法、及びかかる方法を実行するための部品のキットに係る。カプセルは、患者によって嚥下され得、診断あるいは制御可能な薬剤の放出を目的として使用され得る。

電子制御式飲用カプセル（electronically controlled ingestible capsules）は、胃腸消化管を移動する間に治療処置又は診断処置を与えるよう使用され得る。例えば、飲用カプセルは、胃腸管を移動する際に診断用データを取得し得る。治療処置用に使用される場合には、該カプセルは電子制御式薬物運搬システムを備えられ得る。そのため該カプセルは典型的に、バッテリ、薬剤リザーバ、ポンプ等である投薬及び薬剤運搬装置、薬剤運搬の制御及び場合によっては双方向通信に対する電子回路を含有する。カプセルは、胃腸管に沿って筋肉の蠕動運動によって腸を進む。

カプセルは、胃腸管内における位置を割り出すようｐＨセンサ等であるセンサを有する。錠剤が幽門を通るとき、約３−４のｐＨ段階が作られる。錠剤が制御される薬の放出に対して使用される場合、この瞬間（moment）は、小腸における制御放出に対するトリガとして使用され得る。小腸における流動速度は、時刻に依存する。食事中あるいは食事後において小腸は、食間におけるよりもより活溌である。薬は、幽門通過直後に放出され、空腸の開始部に運搬される。該放出から２−３時間で薬は空腸の終端部及び回腸の開始部に運搬され、その後薬は４−５時間で回腸の終端部に到達する。ｐＨ値が空腸の開始部から小腸の中間までゆっくりと上昇するため、ｐＨは、薬の制御放出をトリガするためにも使用され得る。ｐＨは、回盲弁（valvula Bauhini）を通過するときに１〜１．５ｐＨ低下する。この段階は、上行結腸の開始部において薬の制御放出をトリガするよう使用され得る。大腸の運動性は、食事時間に依存することは少なく、それ自体のリズムに従う。

ｐＨ値は例えば、電位がｐＨに正比例する指示電極、電位がｐＨに依存する基準電極、及び測定される液体を有する電気化学セルを使用することによって測定され得る。測定される電圧は、液体のｐＨを示す。システムは、既知であるｐＨを有する溶液において電極を配置すること及びセルの対応電圧を測定することによって較正される（calibrated）。

電極は、測定される液体のサンプルにおいて配置される。続いて電圧が測定され、ｐＨは較正データを使用して割り出される。

ｐＨ測定において使用される基準電極は通常、塩化カリウム（KCl）等を有する電解質溶液によって包埋される塩化銀でコーティングされた銀線である。基準電極は、サンプルを介してｐＨ電極に電気接触しなければならない。したがって、基準電極を有する容器及び電解質溶液は、イオンが充填溶液（fill solution）とサンプルとの間を通過するようにするセラミック、木、又はプラスチック等を有する有孔液界（porous liquid junction）等を介してサンプルに電気的に通信しなければならない。

ＵＳ２００４／０１０６８４９（特許文献１）は、ＩＳＦＥＴ型ｐＨセンサを有する診断用電子錠剤を開示する。

カプセルは、嚥下可能でなければならないため可能な限り小型でなければならない。したがって、センサ及びその構成要素に対する空間は、非常に限られるようになる。しかしながら電解質は、体積がより小さいほど、より乾燥しやすく、カプセルの保管期間が制限される。

ＵＳ２００４／０１０６８４９

本発明の目的は、充填されていない電解セルを備える電位差センサを有する嚥下型カプセルを有するキットによって達成され、当該キットは更に、液体電解質を含有する別個の容器及び較正用の緩衝液体を有する１つ又はそれより多くの容器を有する。このように、カプセルにおける電解セルは、使用の極めて直前に充填され得る。カプセルの保管期間は電解質の乾燥によって制限されることがなくなり、電解セルはより小型に作られ得る。

当該キットは更に、較正用の緩衝液体を有する１つ又はそれより多くの容器を有する。これにより、電解セルの充填直後並びにカプセルの始動後におけるセンサの較正が可能となる。

カプセル、電解質容器、及び任意の緩衝液体容器は、単一のブリスタパック等において別個にパックされ得、任意でカプセルをパックする部分とパックされた部分の残りの部分との間に破断線を備え得る。

本発明はまた、電解セル及び制御回路を有する電位差センサを備える電子カプセルを作成する方法に係る。該電解セルは１つ又はそれより多くの開口を備えられる。該セルは、まず１つ又はそれより多くの開口を介して電解質で充填される。充填後にカプセルは、電解セル（３１）における電解質を緩衝液体に接触させることによって較正され得る。カプセルは例えば、隔壁（septum）を備えられ得、対応する寸法を有するシリンジを用いて電解セルの充填を可能にする。

電解セルの充填後、スタートアップステーションは、カプセルを始動させるよう使用され得る。自動較正手順は起動され得、任意でカプセルは、測定されたｐＨが所定の領域内である範囲において薬物を制御可能に放出するようプログラムされ得る。

較正は、異なる緩衝液体を使用して１つ以上の段階において行なわれ得る。

カプセルを受容するよう少なくとも２つの開口を有するスタートアップステーションが使用される。該開口のうち少なくとも１つはカプセルを始動させるための電子誘導制御回路の範囲内にあり、開口のうち少なくとも１つは液体電解質で充填される穴であり、該穴は、カプセルを受容するよう寸法をとられ、１つ又はそれより多くの通気開口を空けておく。また、スタートアップステーションは、夫々緩衝液体で少なくとも部分的に充填される１つ又はそれより多くの更なる穴（４３）を有しる。

特定の一実施例において、スタートアップステーションにおける電解質を充填された穴は、穴の開放端に対向してピストンを有するピストンチャンバを形成し得、該開放端は、密封リングを備えられる。

センサは例えば、ＩＳＦＥＴ（イオン感応電界効果）技術に基づき得る。ＩＳＦＥＴは、測定される流体と接触するゲートの範囲との電気ソース−ドレイン接続（electrical source-drain connection）を有するトランジスタである。ＩＳＦＥＴがｐＨセンサとして使用される場合、ソースドレイン範囲の表面は、Ｈ＋感応性コーティングで被覆される。ＩＳＦＥＴが他の種類のイオン又は分子に対するセンサとして使用される場合、ソースドレイン範囲は、かかる特定のイオン又は分子に特に感応性のある層で被覆される。

基準電極は例えば、銀線であり得る。

電解質を直接環境に接触させるよう、電解セルは、例えば有孔セラミック及び／又は高分子材料を有する１つ又はそれより多くの開口又は１つ又はそれより多くのフリットウィンドウを備えられ得る。

電解質は例えば、でんぷん等である増粘剤を有する水における塩化カリウム溶液等である飽和塩化カリウムゲル又は溶液であり得る。組成は、消毒剤を加えることによって生物学的に不活性にされ得る。

カプセルは、スタートアップステーションを有するシステムの一部であり得、センサを較正し、時間、位置、及び／又は感覚入力（sensory input）に応じて薬の放出プロファイルをプログラムする。

カプセルは、トランシーバを備えられ得、該トランシーバは例えば、ＭＩＣＳ帯域（４０２−４０５ＭＨｚ）、４３３ＭＨｚ帯域、又はより低い周波数（数１００ＫＨｚ等）において作動し、最大数メートルの到達範囲を有する。カプセルは、ポータブル機器と通信するよう配置され、該ポータブル機器は、赤外線リンク、ＷｉＦｉ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、Ｚｉｇｂｅｅ等によって患者の近くに位置決めされるベースステーションと通信するよう配置される。かかるベースステーションは、例えばＰＤＡであり得る。任意には、ベースステーション又はポータブルユニットは、例えばインターネットを介して医師、薬局、介護者、又は研究者と通信する。

ｐＨセンサに加えて、カプセルはまた、デジタル温度感応性ＩＣ及び／又はＭＥＭＳ（微小電気機械システム）圧力トランスデューサ等である温度センサを備えられ得る。任意に、カプセルはバイオセンサ等である他の種類のセンサを有し得る。

カプセルは、医薬用又は家畜用を目的として使用され得る。人間の患者に対しては、カプセルは望ましくは錠剤形状であり、直径が約１センチメートル以下であり、長さが約２−３センチメートルより大きくないようにされる。

本発明は、図面を参照して明らかにされる。

本発明に従った方法及びキットにおいて使用されるカプセルの断面斜視図である。 本発明に従った方法において使用されるスタートアップステーションの概略図である。 図２中のスタートアップステーションと共に使用される錠剤を有するブリスタパックを図示する。 使用時における図２中のスタートアップステーションの断面図である。 本発明に従った方法でカプセルを作成する装置の断面図である。

図１は、電子錠剤１の斜視断面図である。該電子錠剤１は、センサ組立体３、バッテリ４、トランシーバ回路とスタートアップ回路とアンテナとを有する電子回路５、ステッピングモータ６が入れられたハウジング２を有し、該ステッピングモータ６は、ディスペンス穴１０を介してディスペンスされ得る薬物リザーバ９において存在する薬物を投与するようピストン８を駆動させる駆動機構７に動力を与える。

センサ組立体３は、電解質ゲルを含有するセル３１を有する。基準電極３２は、電解セル３１において位置決めされる。セル３１における電解質は、有孔セラミック、ガラス、又は高分子材料を有するフリットウィンドウ３３を介して周囲環境に接触する。ハウジング２における開口３４を介して、ＩＳＦＥＴ３５は、そのソースドレイン表面を有して周囲環境に接触する。ハウジング２は、シリンジを用いて電解セル３１を充填するよう隔壁３６を備えられる。越流及び通気開口（図示せず）は、セル３１の容易な充填を可能にするよう電解セルに近接してハウジングにおいて備えられ得る。

電子錠剤を作成するためのシステムの特定の一実施例は、図２、３及び４に示される。図２は、電子錠剤を受容するためのスタートアップ開口又は穴４１、電解質容器を受容するための開口４２、及び、ｐＨ緩衝液体を有する容器を受容するための較正開口又は穴４３を備えるスタートアップステーション４０を示す。

図３は、電子錠剤４５、電解質ゲルに対する容器４６、及び、ｐＨ緩衝体を含有する２つの容器４７をパックするブリスタパック４４を概略的に示す。ブリスタ４４は、錠剤４５が容器４６，４７から離れて取り扱われるようにする破断線を備える。錠剤４５は、開梱された後、スタートアップ開口４１に挿入される。この開口４１は、スタートアップコイル等である電子スタートアップ回路によって部分的に取り囲まれる。電解質容器４６及びｐＨ緩衝体容器４７はまた、開梱され、スタートアップステーション４０を断面で図示する図４に示される通り、夫々開口４２及び４３において挿入される。電解質ゲルを有する容器４６は、その開放側部のエッジに沿って密封リング４８を備えられる。リング４８は、容器４６に挿入されるときに電子錠剤４５に対して密封する役割を有し、電解質ゲルの漏れを防ぐようにする。開口４２の下部は、ピストン４９によって形成され、電解質容器４６を上方向に押し、電解質ゲルが１つ又はそれより多くの開口を介して錠剤４５の電解セルに入るようにし、該開口は逆止弁を任意に備えられる。錠剤は、通気開口（図示せず）を備えられ、該開口は、錠剤４５が容器４６に挿入されるときに該開口が電解質ゲルに浸漬されないように位置決めされる。

錠剤４５の電解セルを充填した後、錠剤４５のｐＨセンサは、較正用にｐＨ緩衝液体に挿入される。較正後、錠剤はそれ自体を自動的に非活性化する。錠剤４５は、使用され得る状態であり、所定のディスペンスプロファイルを有してプログラムされ得る。錠剤４５があとに使用される場合、錠剤４５の電解セルにおける開口は、例えば胃環境において容易に溶解するペースト又はステッカーを用いて電解質ゲルの蒸発を防ぐよう一時的に覆われ得る。

図５は、マイクロ流体システムを形成するシリンジ５０を示す。シリンジ５０は、手動であり得るピストン５１、及び一連の別個のコンパートメントを有する。コンパートメントは、ピストンを受容する端部に対向するシリンジの端部から始まり、電解質ゲルを含有する第１のコンパートメント５２、フラッシング流体を含有する第２のコンパートメント５３、ｐＨ緩衝体を含有する第３のコンパートメント５４、フラッシング流体を有する第４のコンパートメント５５、及び、第１のｐＨ緩衝体とは異なるｐＨを備える第２のｐＨ緩衝体を含有する第５のコンパートメント５６を有する。コンパートメント５２−５６は、薄い膜によって分離され、ピストン５１を用いて前方に押され得る。使用される錠剤を作成するよう、シリンジ５０は、スタートアップステーションのスロットに配置される。シリンジ５０の端部は、ピル４５を挿入することによって破断される密封５７によって閉じられる。第１のコンパートメント５２における電解質ゲルは、錠剤４５の電解セルへと圧入される。続いて錠剤４５は、スタートアップステーションによって始動され、較正を自発的に行なうようコマンドを受信する。シリンジ５０は、膜が破断して錠剤がフラッシング流体によって流されるまで、第２のコンパートメント５３を錠剤４５上へと押し付ける。ピストン５１を更に動かして、錠剤４５は第１のｐＨ緩衝体に接触され、第１の較正が実行される。ピストン５１が更に動かされるとき、第２のフラッシング流体コンパートメント５５の膜は破断し、錠剤４５は再度流される。最終的に、ピストン５１は、第２のｐＨ緩衝体を有する最終コンパートメント５６を錠剤４５にわたって押し、第２の較正が実行される。

任意で、シリンジ５０のピストン５１は、制御可能な電気モータによって駆動されるスクリュロッド等であるツールによって駆動され得る。そのように、充填段階及び較正段階は、自動的に実行され得る。

本願の上述された実施例は、制限的なものではなく説明的であるよう意図され、本願の全ての実施例を示すことを意図していない。多種の修正及び変形は、特許請求の範囲に記載され並びに法のもとで事実上同等と認識される本願の趣旨又は範囲を逸脱せずに行なわれ得る。

Claims (12)

1. システムであって、当該システムが、
   少なくとも１つの開口を有するスタートアップステーション（４０）と、
   充填されていない電解セルを備える電位差センサを有するカプセルと、
   液体電解質を含有する液体電解質容器（４６）と、
   較正用の緩衝液体を有する１つ又はそれより多くの緩衝液容器（４７）と、を有しており、
   前記液体電解質容器（４６）及び前記緩衝液容器（４７）が、単一のパッケージに収容されており、該単一のパッケージは、前記スタートアップステーション（４０）の少なくとも１つの開口に受容されるように構成されている、
   システム。
2. 前記センサは、ｐＨセンサである、
   請求項１記載のシステム。
3. 前記カプセル、前記電解質容器及び前記緩衝液容器は、単一パッケージにおいて別個にパックされており、前記カプセルと、前記液体電解質容器及び前記緩衝液容器とが、それぞれ離してパックされている、
   請求項１記載のシステム。
4. 電解セルを有する電位差センサを有する嚥下型カプセルを形成する方法であって、
   液体電解質が、液体電解質容器（４６）内に収容されており、較正用の緩衝液体が１つ又はそれより多くの緩衝液容器（４７）に収容されており、
   前記カプセル、液体電解質用容器（４６）、及び緩衝液容器（４７）が、単一パッケージにパックされており、前記カプセルと、前記液体電解質容器及び前記緩衝液容器とが、それぞれ離してパックされており、
   前記カプセルの開梱後に、前記カプセルは、スタートアップステーション（４０）に受容され、前記電解セルは、前記電解質で充填され、
   前記カプセルは、充填後に、前記電解セルにおける前記電解質を緩衝液体に接触させることによって較正され、前記単一パッケージの一部は、前記スタートアップステーション（４０）の少なくとも１つの開口に受容される、
   方法。
5. 前記電解セルの充填後に、前記スタートアップステーションは前記カプセルを始動させる、
   請求項４記載の方法。
6. 前記較正段階は、１つ又はそれより多くの追加的な緩衝液体に対して反復される、
   請求項４記載の方法。
7. 請求項４乃至６のうちいずれか一項記載の方法において使用されるスタートアップステーションであって、
   該スタートアップステーションは、嚥下型カプセルを受容するための少なくとも２つの開口を有しており、
   該開口のうち少なくとも１つ（４１）は、前記カプセルを始動させるための電子スタートアップ回路によって部分的に取り囲まれており、前記開口のうち少なくとも１つ（４２）は、液体電解質を含有するための穴であり、該穴は、前記カプセルが前記穴内に挿入されたときに前記カプセル端部の１つ又はそれより多くの通気開口が前記穴の内側に留まるように前記カプセルを受容するよう寸法を定められ、
   当該スタートアップステーションは、１つ又はそれより多くの更なる穴（４３）を有し、該更なる穴は夫々緩衝液体で少なくとも部分的に充填される、
   スタートアップステーション。
8. 前記電解質で充填される穴は、該穴の開放端に対向するピストンのピストンチャンバを形成し、該開放端には密封リングが備えられている、
   請求項７記載のスタートアップステーション。
9. 前記液体電解質が前記電解セルに充填された後に、前記緩衝液体によって前記電位差センサが較正される、
   請求項１〜３のいずれか一項に記載のシステム。
10. 前記パッケージがシリンジ（５０）である、
    請求項１に記載のシステム。
11. 前記シリンジ（５０）が、前記液体電解質及び前記緩衝液を分離する薄膜を含む、
    請求項１０に記載のシステム。
12. フラッシング液体を収容するフラッシング液容器をさらに含む、
    請求項１１に記載のシステム。

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