TW200816947A - Device, system and method for interacting with a cell or tissue in a body - Google Patents

Description

200816947 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】

本發明與下述專利申請案相關：2005年1月18日提出申 請且名稱為"Electronicially Controlled Capsule For Releasing Radiation"之第60/644,540號美國臨時專利申請 案；2005年1月18曰提出申請且名稱為”” Electronicially Controlled Capsule"之第60/644,539號美國臨時專利申請 案；2005年1月18日提出申請且名稱為"Electronicially Controlled Ingestible Capsule”之第 60/644,538號美國臨時 專利申請案；2005年1月18日提出申請且名稱為"System And Method For Controlling Traversal Of An Ingested Capsule”之第60/644,518號美國臨時專利申請案；2004年9 月1日提出申請且名稱為"Electronically Controlled Pill And System For Delivering At Least One Medicament”之第 60/606,276號美國臨時專利申請案；2004年8月27曰提出申 請且名稱為"Electronically And Remotely Controlled Pill And System For Delivering At Least One Medicament"之第 60/605,364號美國專利臨時申請案；20005年11月18日提出 申請且名稱為"System and Method for Interacting With a Cell or Tissue”之第60/738,238號美國臨時專利申請案； 2006年6月20曰提出申請且名稱為"Electronic Capsule And Method For Treating Gastrointestinal Disease"之第 60/805,223號美國臨時專利申請案；及2006年6月23日提出 申請且名稱為’’Medicament Delivery System And Process" 118217.doc 200816947 之第60/805,645號美國臨時專利申請案，上述參考文獻中 之每一者皆受讓給本發明之受讓人且據此明確以引用方式 作為本發明之一部分併入本文中。 本發明概言之係關於與人體中靶向細胞及/或組織之交 互作用’且更特定而言係關於_種裝置及方法，其用於尤 其獲得品質觀察資訊、改進的治療精度及增強的診斷"冶 療以達成精確控制的物質或顆粒（例如藥物、奈米顆粒等 等）輸送、以及精確且一致的治療或診斷過程。 【先前技術】 具有成像或觀察功能之裝置為業内所習知。舉例而言， 200 i年5月29日頒發給Alfan〇等人之第6,24〇,312號美=專 利一其據此以引用方式併入本文中—揭示一種可攝取膠 囊，其具有一當其在消化道中來回移動時採集診斷影像之 攝影機。另外，2001年π月27日頒發給crowiey等人之第 6,324,418號美國專利一其亦據此以引用方式併入本文中一 至少部分地揭示一種用於實施組織分光鏡檢查之膠囊。 儘管藉由與上述裝置及類似裝置相關的成像及診斷功能 所提供之益處，但仍需要一種裝置及/或系統，其尤其適 於在一觀察或治療過程期間盡可能地使診斷及/或治療工 具或支撐物（例如一内窺鏡或膠囊）與人體中細胞或組織之 間的交互作用保持靜態。舉例而言，當嘗試使用（舉例來 說）一設置於一内窺鏡之尖端上之感測探頭來記錄病理 時，該内窺鏡及/或受檢中的細胞或組織彼此相對之移動 造成影像模糊及關鍵資料丟失。 118217.doc 200816947 成精確定:及二需^^一種裝置及/或系統，其尤其適於達 然已開發出且已/7控制的物質或顆粒輸送。亦即，雖 朦囊X參見:如用於某些藥物輸送應用之裝置(例如 此等㈣專利5,951，538™4)，但通常 、有相對不可變且實質有限的功能 率。舉例而t@ ^ a刊用 有限且不可：定二具有僅偶然地及/或僅在-T確疋的持㈣間裏支援藥物釋放或輸送之能

，此習知裝置亦可對人體及/或1 如液流、消化算蓉、且*L、力此或過程(例 4專有有害影響或交互作用（例如造成大 出血）。因此，需要-種裝置或一支撺物及/或系統，盆 可：例如（但不限於），⑴提高藥效，⑼減少或消除與患者 對處方之不適應性相關的原因，（iii)幫助維持一穩定的藥 物濃度，（iv)幫助減小或最小化所需的給藥、診斷程序= 所需的其他類似治療/監控’（v)在一治療過程期間實時監 控一疾病或一細胞或組織，及/或（vi)穩定診斷及/或治療工 具或支撐物與細胞或組織之間的交互作用。 鑒於上述，根據本發明之一有利態樣，闡述一種實例性 支撐物，針對該實例性支撐物提供至少一能夠有選擇地將 該支撐物連接至人體中一細胞或組織之人機工程連接介 面。如所揭示，該實施性支撐物具有至少一能約完成與一 細胞或組織相關之一或多個操作的模組。 【發明内容】 根據本發明之另一有利態樣，一模組可包括一或多個能 夠保持至少一種物質或溶液之容器，此物質或溶液可能包 118217.doc 200816947 括某物、奈米顆粒、或其他細胞或組織交互性材料。較佳 地’至少-輸送機構可與一容器以操作方式關聯，此輸送 =較佳能夠有選擇地輸送至少-種物f或溶液。根據另 -態樣，-模組可包括一或多個能夠成像一細胞或組織之 成像器、及/或-或多個能夠偵測—或多個與—細胞或組 織直接或間接關聯的特性或病理之感測器、及/或一或多 «夠向-細胞或_或在—細胞或組織周圍提供光的照 射器。 根據本發明之一有利態樣，一支樓物可具有一控制写， 該控制器與至少一模組以操作方式關聯以便於其之受控運 作。根據本發明之另—有利態樣，此種控制器可包括一能 夠與一或多個遠程設備通訊之通訊器。 發明之另：有利態樣中’一控制器可與-輸送機構 呆乍方式關聯以便於一種或多個^ ^ 質之文控輸送。此種 者工制益可包括一或多個至少部分 ^ 運作用來用信號通知 ^介兒）該—或多種物f之受控輸送的感測器。此種控 連二L包括一能夠與至少一遠程設備通訊之通訊器，該 之受控輸送之處理裝置:::通…或多種物質或溶液 括根據…有利態樣，一人機工程連接介面可包 s夕個聚合物黏著劑或生物黏著一 件及/或奈米元件，例如一或多個靜電致動:或夕個被元 及/或-或Λ/ 柱或—奈米柱陣列； 夕入凡件或一吸入系統。本發明之人機工 H8217.doc 200816947 程連接介面亦可包括更多特徵，例如（舉例而言）一或多種 易變可濕性材料。 根據本發明之再一有利態樣，闡述一種實例性系統，其 中至少一較佳能夠插入到人體中之支撐物具有至少一與其 以刼作方式關聯的人機工程連接介面。此支撐物亦較佳具 有至少一與其以操作方式關聯且適於完成與人體中一細胞 或組織相關之至少一操作的模組。於該實例性系統之一較 佺L樣中，此系統包括一可（例如）與一模組以操作方式關 聯的控制器。於另—較佳態樣中，-模組可與-遠程設備 以操作方式關聯以與其通訊及/或以其他方式交互作用。 根據本發明之再一有利態樣，提供一種用於與一細胞或 組織父互作用之方法，其可包括至少下述步驟··⑴將至少 一支撐物引入至人體中一或多個區域，將至少一支撐 物連接至該人體中一靶向細胞或組織，藉由至少一支 撐物來實施與該細胞或組織相關的至少一操作，及0幻響 應於下述事件分離該至少一支撐物：例如，舉例而言㈠旦 不限於）’ 一操作之實施、或一預定時間量之流逝、或一 預定資源量（例如物質或藥物）之耗盡、或—與該細胞或组 織相關之有害反應之谓測、或一由該支撐物（例如藉由一 感測器）或一遠程設備（例如一具有供使用者輸入或控制之 構件的監控裝置或處理器）所產生之信號。 【實施方式】 參見圖式，應瞭解，雖然下文對本發明之各實例及/或 態樣之詳細說明參照形成本發明之一部分之圖式，但同樣 118217.doc •10· 200816947 可使用其他附加及/或替代實例、態樣及/或特徵，此並不 背離本發明之範疇，因為本發明之有利特徵可用於多種應 用中之任何一種應用中，該等應用包括（舉例而言）諸如藉 由2006年3月30日是提出申請且名稱為”可擴張消化藥丸及 其使用方法（Expandable Digestive Pill and Method of Use

There〇f)”之第60/787454號待決美國臨時申請案揭示並提 出之食譜應用。

首先參見圖1，圖中顯示一根據本發明之一例示性態樣 之實例性支撐物10。如圖所示，此支撐物10包括至少一能 夠完成與一細胞或組織相關的一或多個操作之操作模組 12a_12e〇 + ^彳而„，於本發明之一態樣中，支撐物可具有一或 夕個用於輸送多種物f (例如診斷或治療藥物等等）中之任 :-種物質之輸送模組12a。於本發明之一較佳態樣中， 、（模’、且12a可與一容器模組i 2b以操作方式關聯。不 過’於本發明之其他態樣中，情況就不必如此，因為在某 些情形下可預見到支撐物10本身可適於直接包容（舉例而 言)-種或多個藥物(例如藉由表面塗佈或注入)且因此可藉 此至少部分地充當一交 各时及一輸送構件二者。於本發明之 再其他恶樣中，至少一容 物1〇内，每―容器^】^、、且12 W包谷或界定於支樓 ° 2b皆具有一與其以操作方式關聯 的輸运杈組12a，例如f與加二丄、 ^ ^ ]如（舉例而$)一閥門及/或一泵。於本 發月之另一態樣中，每一 母輸达模組12a皆可與一控制模組 3之測态15以操作方式關聯以由其來加以直接或 118217.doc 200816947 間接控制（例如耩由控制彳§ 5虎）從而可根據需要將一容琴之 内容釋放及/或輸送至一靶向細胞或組織。此種釋放或輸 送可根據一對一特定疾病或藥物參數進行定址所需之指定 或可程式化圖案來達成。因此，本發明之支撐物1〇可有利 地用於多種診斷及/或治療功能。 應注意，热習此項技術者由本發明將易知上述輸送/容 器配置之變化形式，此並不背離本發明之精神及/或範 疇。舉例而言，可利用一由聚合物形成之人造肌肉，其響 應於一施加的電信號可控地擴張或收縮以向該容器及/或 其内容施加受控壓力且藉此根據需要相對於該等内容產生 一作用（例如混合、配藥等等）。 根據本發明可與支撐物10以操作方式關聯的其他模組包 括（但不限於）：⑴一照射模組12c(例如一 LED或其他合適 的光源），其適於發射至少一光或雷射光束以撞擊一靠近 支撐物10之靶向細胞或組織並自一靠近支撐物1〇之靶向細 胞或組織反射從而可識別及/或可量測與該靶向細胞或組 織相關聯的不同光反射率性質；（ii)一偵測模組12d(例如一 感測器陣列、CCD或諸如此類），其適於感測入射光並產 生一對應信號以（例如）達成將一靶向細胞或組織與毗鄰的 細胞或組織區分開來；及/或（iii)至少一成像模組12e(例如 一微型視訊CCD)，其適於收集及/或傳輸影像，以使人或 電腦辅助偵測系統（例如CAD、CADx等等）可偵測一靶向細 胞或組織之結構的變化。 繼續參見圖1，根據本發明之一例示性態樣，支撐物1〇 118217.doc -12- 200816947 可由生物相容性材料製成以使支撐物1〇生物相容至少達其 留在人體内之時間量。舉例來說，於本發明之一態樣中， 支撐物ίο可由通常用於製作可植入裝置（例如起搏器引線 及心臟修復裝置）之材料製成。合適的材料可包括：例 如，Pellethane® 2363聚醚胺基曱酸酯系列材料，其可從 Dow Chemical公司購得；及Eiasthane聚醚胺基甲酸酯，其 可從Polymer Technology Gr〇up公司購得。亦可適用的其 他實例性材料包括·· PurSil⑧及Carb〇Sil(g)，其亦可從

Polymer Technology Group公司購得。 於本發明之不同態樣中，支撐物1〇可具有為達成與本發 明相一致之多種不同人機工程及/或功能目的中之任何二 種所需的多種形狀、尺寸、顏色、結構及/或特性或性質 中之任何一種。舉例而言，根據本發明之一較佳態樣，支 撐物10包括至少一人機工程連接介面16、或一慮及支撐物 10與人體之間的交互作用以較佳地使人體舒適度及安寧 性、以及支撐物10之性能及/或由此提供或與此相關的任 何特徵或功能最佳化的連接介面。根據本發明之另一態 樣，支撐物10可包括一直徑尺寸範圍從亞微米至幾個微米 之U孔薄膜。该薄膜可注入或浸潰有一物質或顆粒，其中 在例如藉由某一機械構件拉伸該薄膜時，該薄膜或顆粒可 在特疋區域内以一受控速率釋放。於一替代態樣中，該 溥膜或顆粒可塗佈至支撐物10之一表面18上以使其可輸送 至一特定部位。壓力、熱量、雷射光等等可達成經塗佈的 薄膜或顆粒自支撐物10至人體中一靶向區域之輸送。 118217.doc •13- 200816947 同樣應注忍，熟習此項技術者由本發明可對支撐物1 〇作 出變動，此並不背離本發明之精神及範疇。舉例而言，支 ♦物ίο之至父部分可為大致透明或半透明的以使具有一 所期望波長之光能夠藉由照射模組12e沿至少一方向發 射。根據另-實例’支#物1()可採取—内窥鏡或類似裝置 之形式’ tr内窺鏡可具有—尖端及一或多㈣#以操作方 式關聯的模組。 仍然參見圖1，根據本發明之一有利態樣，支撐物1〇亦 可具有一與其以操作方式關聯的控制器。舉例而言，如圖 所示，一控制20可經設置以與支撐物10之該等模組中之任 何一者或多者以操作方式關聯從而影響或控制此（等）模組 之操作。控制器20較佳具有處理及通訊功能二者，從而適 於達成支撲物10之該（等）模組及/或一遠程設備22(例如一 電腦）、及/或連接介面16之間的交互作用。舉例而言，控 制器20可包括·一微處理器24，其適於（但不限於）實施各 種與支撐物10之該（等）模組相關的控制操作；及一發射機/ 接收機26,其適於（但不限於）與遠程設備22之對應元件通 訊（例如藉由無線信號）。應注意，熟習此項技術者將易 知，可有效地利用多種處理及/或通訊技術中之任何一種 技術，且任何此種技術皆應視為歸屬於本發明之範嘴内。 已識別並闡述了可與本發明之裝置相關聯的各有利態樣 及特徵後，現在參見圖2-9 ’現闡述可如何具體相對於其 連接介面來表徵此種裝置之例示性實例。 參見圖2 ’根據本發明之一例示性態樣，一連接介面可 I18217.doc -14- 200816947 2或多個與一支撐物10之一表面1 8相關聯的黏著劑或 站著層（例如基於聚合物的）28。另外，於本發明 態樣中，此r笪、机-a (專)黏者劑或黏著層（指示為一虛線）可根據（例 )所預定的靶向細胞或組織改變為帶負電荷或帶正電荷 的生物，著劑。亦即，支撐物1〇與一乾向細胞或組織30之 連接I稭由改變與支撐物10相關的該（等）黏著劑或黏著層 〆έ 、來加以改進或修改以增強其對一表示於一乾向細胞

或、4表面上之特定殘留物之親和力。舉例而言，一生物 ㈣劑可藉由下述方式形成··將—生物黏著材料合併至固 Ά水支撐物表面介質或基質及/或黏著層基質中，或將 :生物黏著材料合併至-pH敏感的支撐物表面基質及/或 、PH敏感的黏著層基質中。熟習此項技術者將易知其他用 於形成一有效生物黏著劑介面之技術。 才據本&明之一有利態樣，可（例如）提供具有增強的生 ，黏者劑性質之聚合物，其中將酐單體或寡聚物合併至該 ，口物中。該寡聚物賦形劑可混合或合併至包括蛋白質、 2及合成生物相容聚合物在内之各式各樣的親水或疏水 ::物中。除單獨使用有機黏著劑以夕卜，酐寡聚物可與金 水W /雜物顆粒結合以改進生物黏著度。因其電子電荷及疏 =水性而引起的有機染料可用纟提高或降低聚合物 2 b等聚合物中時的生物黏著性質。將寡聚物合併 古，吊不屬於生物黏著劑之多種不同的聚合物中可用來提 聚：物與組織表面(例如黏膜薄膜)的黏著度。 如热自此項技術者由本發明將易知，各種化學集團及/ H8217.doc -15- 200816947 或生物黏著材料可合併至黏著層28介質或基質中以改進與 細胞或組織之交互作用或連接。舉例來說，可利用一陽離 子表面活性劑來形成一帶正電荷的黏著層。而且，可利用 一陰離子表面活性劑來形成一帶負電荷的黏著層。此外， 可使用一非離子表面活性劑來形成一帶中性電荷的黏著 層，或者可使用一兩性離子表面活性劑來形成一帶可變電 荷的黏著層。 根據本發明之另一有利態樣，可利用一聚合物黏著劑或 黏著層，其係pH敏感的，或其完全由pH敏感的材料構 成，或其由pH敏感的材料、鹽敏感的、水敏感的及/或生 物敏感的材料（例如基於聚合物的材料）構成。舉例而言， PH敏感的及鹽敏感的材料可與惰性水敏感的材料混合。惰 性材料係指一種大致不受一處於一觸發範圍内之pH或鹽濃 度k化影響的材料。藉由改變pH敏感的材料與惰性材料之 比例，可有利地定製觸發後及釋放前之時滯。舉例而言， 一根據本發明之至少一態樣之黏著劑或黏著層28可形成為 在一溶液或環境下穩定直到該pH升至一觸發器pH以上為 止仗而使黏者層2 8活化以（例如）吸引至一乾向細胞或組 織。同樣地，於本發明之至少一其他態樣中，黏著層28可 形成為在溶液中穩定且當該pH跌至一觸發器pH以下時， 黏著層28被活化以吸引至一靶向細胞或組織。於本發明之 至少另一態樣中，可使用一 pH敏感的觸發器構件，其也許 能夠如此喪失其黏著品質或強度，以致於在（舉例來說）一 觸發後由一高於或低於該觸發器pH之所期望的pH之溶液 118217.doc -16· 200816947 降解或溶解。黏著品質或強度之此降低可（例如）便於與一 細胞或組織之選擇性鬆開。 實例性pH敏感的材料可包括：例如（但不限於），具有氨 基取代基之丙烯酸酯之共聚物；丙烯酸酯；聚丙埽醯胺； 鄰苯二甲酸醋衍生物（亦即具有共價連接的鄰苯二甲酸酯 部分之化合物），例如烴的酸性鄰苯二甲酸酯、直鏈澱粉 醋酸鹽鄰苯二甲酸酯、醋酸鄰苯二甲酸纖維素、其他纖維 素酯鄰苯二甲酸酯、纖維素醚鄰苯二曱酸酯、羥丙基纖維 素鄰苯二甲酸酯、羥丙基乙基纖維素鄰苯二曱酸酯、羥丙 基甲基纖維素鄰苯二甲酸酯、曱基纖維素鄰苯二甲酸酯、 聚鄰苯二甲酸乙酸乙烯酯、聚氫鄰苯二甲酸乙酸乙烯酯、 納纖維素醋酸鹽鄰苯二甲酸酯、澱粉酸性鄰苯二甲酸醋、 苯乙烯馬來酸鄰苯二甲酸二丁酯共聚物、苯乙烯馬來酸聚 鄰苯二甲酸乙酸乙烯酯共聚物；苯乙烯與馬來酸共聚物； 正式白明膠；穀蛋白；蟲膠；薩羅；角蛋白；角蛋白山達 屍妥盧；含胺蟲膠；水揚酸苯并苯酯；偏苯三酸乙酸纖維 素；與蟲膠混合的乙酸纖維素；羥丙基甲基醋酸琥珀酸纖 維素，氧化纖維素，聚丙烯酸衍生物，例如丙烯酸與丙烯 酸酯共聚物、甲基丙烯酸與甲基丙烯酸酯、醋酸乙稀g旨與 巴豆酸共聚物。 熟習此項技術者由本發明將易知，可作出適用於與一例 如本文中所述具有一黏著層之連接介面相關聯之變化形式 及/或替代黏著材料及/或配置，此並不背離本發明之精神 及範疇。 118217.doc •17- 200816947

大體參見圖3-9，根據本發明之另一例示性態樣，一連 接’I面可具有—或多個與其以操作方式關聯的微結構及/ 或奈米元件。舉例而言’具體參見圖3,目中顯示一可與 -支撐物1G以操作方式關聯以形成—連接介面之至少一部 分的靜電致動（ESA)元件32之示意圖。如圖所示，元件^ 可⑼如)為-複合結構’其包括：一第一級或元件34(例如 一連接或咬合部件），其能夠有選擇地與-乾向細胞或組 織咬合或連接；-第：級或元件36(例如—致動器），其與 第一元件34以操作方式關聯以達成第-元件34之選擇性致 動；及-第三級或元件38(例如一連接介面），其能夠連接 至本發明之支撐物，整人 > 、 牙切登口於本發明之支撐物中，或以其他 方式與本發明之支撐物相關聯。 關於第-元件34’根據本發明之一態樣，此元件可(例 如）具有兩個組件：-具有某些敎特性之第一組件似 -亦具有某些預㈣性之第二組件42，第二組件42之至少 -些特徵不同於第二組件4〇之彼等特性。舉例而言，於本 發明之-例示性態樣中’第一組件4〇係一例如丙浠酸鹽之 聚合物層或膜而第二組件42係一例如鉻之導電層或膜。 參見第二元件36’根據本發明之另—態樣，此元件可具 有-或多個組件。舉例而言’於本發明之一例示性態樣 中’弟一兀件36系一電極44 ’其藉由-聚合物(例如丙烯 酸鹽)膜或層46與第一元件34以操作方式關聯以達成一有 «地施加於電極44與第—元件34之第：組件42(較佳為 導電的）之間的電壓差。 118217.doc •18- 200816947 關於第三元件38，根據本發明之再一態樣，此元件可係 一基材48(例如複合物或其他材料），其適於與一藉由本發 明所揭示之支撐物協同運作。 ^ 識別亚闡述了與ESA元件32相關的更多相關態樣及特徵 中之某些態樣及特徵後，現在關心此元件如何可作用一連 接介面或與一連接介面關聯。 如藉由圖4及5所示，一或多個ESA元件32可與—支撐物 W以操作方式關聯以便當ESA元件32受到致動（例如藉由一 鈀加於第一與第二元件34、36之間的電壓差）時，一靜電 力將其第一元件34朝一對應的第二元件36拉動或推動，如 圖所示，第二元件36可經由第三元件38及/或支撐物⑺配 置以使每一第一元件34皆在受到致動時與一支撐物表面Μ 至少呈稍微齊平的，且較佳呈基本齊平或平坦的。因此， 根據本發明之一態樣，當ESA元件32受到致動時，其第一 元件34較佳將不黏著至或咬合一靶向細胞或組織(藉由 =4所示）。而當ESA元件32未受到致動（例如不存在施加於 第舁第一元件34、3 6之間的電壓差）時，該靜電力消除 且其第一元件3 4較佳撤離或拉離第二元件3 6以便能夠黏著 至或咬合一靶向細胞或組織30(藉由圖5所示）。 因此，根據本發明之一有利特徵，由於ESA元件32(此元 件可製成為萬分之幾米或更小）能夠藉由一可控致動構件 有選擇地連接至一靶向細胞或組織，因此使用此類元件來 與一較佳能夠攜帶及/或輸送不同物質（例如藥物、試劑及/ 或奈米顆粒，不管是智慧型的還是習用型的）之支撐物關 118217.doc -19- 200816947 %有利地便於更有效且經濟地利用多種不同診斷、監控及/ 或治療過程或協定。舉例而言，如藉由圖6所示，根據本 發明之一態樣，藉由其第一元件34之ESA元件32可與支撐 物10及一谷及/或一輪送構件以操作方式關聯以尤其達 成在一延長的時間週期裏及/或以更高的局部濃度之物質 輸送亦即，ESA元件32之第一元件34不僅可充當—用於 有k擇地叹合或黏著至一靶向細胞或組織之構件，而且可 補充或θ代充當一用於根據多種診斷、監控及/或治療方 案或處方中之任何—種來有選擇地釋放或輸送多種物質5〇 中之任何一種的構件。 、 熟習此項技術者由本發明將易知，可使用或作出適用於 與ESA元件32相關聯或取代ESA元件32之變化形式及/或替 代材:及/或配置’此並不背離本發明之精神及範嘴。舉 =而言’由於為有效致動所需之電壓在很大程度上取決於 第件34之硬度及厚度，因此可調節第一元件之厚度以 降低或以其他方式修改為有效致動所需之電塵。亦即，舉 例來說，若第一元件34製成為小於約1 μΓΠ厚，則當藉由靜 電達成該致動作用時’為有效致動所需之電流小到足以可 =本發明之某些態樣中藉由—其尺寸可直接由支樓物呢 各之電池來提供所需之能量。 由本^ Μ將易知，第一元件34可經成形或組態以使盘 -靶向細胞或組織之黏著或咬合最佳化。舉例而言，第一 70件34之厚度可經改變以界定爽持結構及/或第-元件34 可没置有（例Ρ塗層）_黏著基材（例如_脂或例如上文 118217.doc -20. 200816947 所述之某-其他聚合物/生物黏著劑）以改進與一細胞或组 織咬合時的黏著度。另外，可使用推進構件（例如-小型 化噴射泵）來例如藉由向第—元件34提供一額外推力來將 此凡件錨定至該細胞或組織令從而達成與一細胞或組織之 有效黏著或咬合。亦可使用此 從用此種推進構件來達成與該細胞 或組織之脫離及/或鬆開。 由本發明將進-步易知’任何數量的說元件32均可盘 -支樓物H)以操作方式關聯以根據多種組合中之任何一種 分別、同時或依序致動從而達成相對於—細胞或組織之咬 合及/或脫離。而且，如蕤由岡 一 精由圖5所不，ESA元件32可經配 置以自不同觀點或方向咬合及/或脫離一細胞或組織以便 能_節至及/或適應於不同環境條件（例如液流 形等等）。 ^ 由本發明還將進-步易知，可使用多種其他致動構件來 補充或替代靜電(例如光、pH、溫度、磁等等)。 此現在具體參見圖7,目中藉由—根據本發明之-例示性 恶樣之奈米柱陣列5 〇之一示音冃g 一 ^ , 不忍圖顯不另一實施例，奈米柱 陣列50可與一支樓物10以操作方式關聯以形成-連接介面 16之至少一部分。奈米柱陣 ^ ^ ^ φ , 了 G括任何數量的較佳基 二今太^統Μ·8)、奈米機電系統⑽⑽）及/或其他微 技術或不米技術之奈米柱。如圖所示，當被活化時，每一 奈米柱52皆響應於與細胞戋 ^伽“ 以、，且織表面54接觸而藉由個別調 即來” 一靶向細胞或組織3〇交 化，每-奈米柱52皆調節以對二用。亦即’一旦被活 對應於細胞或組織30之表面構 118217.doc -21 - 200816947 形。因此，主要因個別奈米柱52與表 B, ^ 4之間相對一致及 貼近的接觸，故產生一相對大的接觸表面，其又至少大部 分地因範德瓦爾斯力以及—由通f與齡積於麵奈米柱^ 之間的細胞或組織相關的流體所引起的附加毛細管力而產 生一與表面54之才目對強的黏著。根據本發明之一有利態 ^可預定每—奈米柱之尺寸、該奈米柱陣列之密度或： :以有效地黏著或咬合—特定數向細胞或組織I舉例而 β，可根據習知或可量測細胞或組織表面粗糙度、支撐物 重量及柱陣列與靶向細胞或組織表面之間的預期表面接觸 面積來確定一柱尺寸及陣列密度。 熟習此項技術者由本發明將易知，可使用或作出適用於 ^不米柱陣列5〇關聯或取代奈米柱陣列5〇之變化形式及/ 或替代材料及/或配置，此並不背離本發明之精神及範 疇二舉例而言，如同ESA元件32一樣，一或多個奈米柱52 可"又置有一黏著物質（例如卵鱗脂或上文所述之某一其他 聚口物/生物黏著劑）之一塗層以改進與一細胞或組織咬合 時的黏著度。而且，根據本發明之一態樣，可藉由下述構 件來刀別地致動或與任何數量的其他奈米柱52 一起致動每 示米柱5 2 ·例如，機械、電動、機電、化學、電化學、 光化學、或適於有選擇者使此等奈米柱52改變於至少兩個 狀態（例如一可咬合狀態與一可脫離狀態）之間的其他類似 構件。 參見圖8-9，根據本發明之再一例示性實施例，一連接 ^面可具有一或多個與其以操作方式關聯的吸入元件56。 118217.doc -22- 200816947 而言’具體參照圖8’圖令顯示一吸入系統58之一示 :圖’吸人系統58適用於與—支擇㈣相關聯 接介面16之至4、一邱八 入V 4刀。如圖所示，系統58可（例如）包 L且/吸人元件56，其能夠有選擇地與1向細胞 織°又合或連接’·及—泵60’其與吸人元件56中之至少 一者以操作方式關聯以達成對其之選擇性致動；及/ _ °周即空腔或室62，其亦如類似於栗60與吸人元件56中之至 少一者以操作方式關聯以達成對此等_之選擇性致動. =通訊構件64’其用於將至少_吸人㈣56以操作方式連 至系6G及/或—控制器61 ’通訊構件64亦較佳能夠連接 至本發明之例示性支擇物中之任何—者 發明之例示性支撐物中之任何一者或多者中、或二= 式與本發明之例示性支揮物中之任何一者或多者關聯。 關於吸入元件56，根據本發明之一態樣，此元件可⑼ 如Η木取I有-適於接觸一細胞或組織3〇之外緣66之撓 性杯狀結構之形式。緣66可具有及/或界定多個不同的= 何形狀。舉例而言，緣66可具有—界定至少一大致環形孔 口之平滑或均勻的圖案。緣66亦可具有一不一致或不均勻 的圖案且界^ -非環形孔σ (例如_形或非曲線的）。 參見系6〇’根據本發明之另—態樣，栗60可採取多種習 用形式中之任何-種形式，且較佳經定尺及組態以對應於 與其相關聯之支撐物1G的尺寸。舉例而言，若支撑物Γ〇採 取-膠囊之形式’則系6〇可係—適於由此膠囊包容之微型 果60。另外，如藉由圖9所示，若支撑物1〇採取一内窥鏡 118217.doc -23- 200816947 或類似裝置之形式，則泵60可係一經由一連接導管68與支 撐物10以操作方式關聯之外部泵。 關於至62，根據本發明之一例示性態樣，吸入元件$ 6較 佳與一細胞或組織3〇合作以有選擇地界定室62。此外，根 據本發明之一較佳態樣，在室62内，可有選擇地形成一負 壓以使吸入元件56與細胞或組織3〇保持咬合或連接。此負 壓可以夕種方式中之任一種方式形成。舉例而言，吸入元 件56可藉由通訊構件64與泵6〇合作以藉由從室中移除一 流體（例如一溶液）而有選擇地降低室62中之該壓力。該流 體可對人體來說係自㈣，例如該流體通常與細胞或組象 相關，或者該流體可例如藉由下述方式來人工提供：將水 (或例如一生理鹽溶液之其他溶液，例如一0.9%NaC丨溶液） 泵送或注射至室62中。於本發明之一態樣中，該人造流體 或溶液較佳至少部分用來製備細胞或組織30及/或對吸入 元件56進行料。另外，該人造流體或溶液可包括多種物 質中之任何—種物f ’例如（舉例而言）生物標諸、奈米顆 粒、藥物、或心與該細胞或組織交互仙之其他物質。 一旦該人工流

通訊構件64之 提供至室62， 體中至少一些 之黏著。 序一例示性態樣，通訊構 元件62連接至控制器61以 具體參照圖8，根據本發明之再 件64同樣可用來將一或多個吸入 118217.doc -24- 200816947 使控制器61能夠影響吸入元件62從而達成其與一細胞或組 織3 0之選擇性黏著。舉例而言，如圖8中所示，一或多個 閥門63可與一吸入元件62以操作方式關聯，吸入元件“又 較佳藉由通訊構件64之至少一小平面（例如一電子傳訊網 路）以操作方式連接至一控制器61，以使閥門63可根據多 種標準中之任何一種標準或響應於自控制器61接收到的通 訊而有選擇地開啟及/或閉合，從而（尤其）至少達成一吸入 元件62與一細胞或組織3〇之選擇性黏著。 藉由例示性實例識別並闡述了與本發明相關的某些有利 態樣及特徵且更特定而言本文中詳細說明之連接介面後， 熟習此項技術者由本發明將易知，可存在對本發明之連接 介面之各種修改/或添加，此並不背離本發明之精神及範 ，。舉例而言，一或多個易變可濕性層可與一支撐物丨〇以 操作方式關聯以形成一連接介面丨6之至少一部分。 現在參見圖10，圖中顯示一圖解說明一根據本發明之再 一態樣之方法100之流程圖。雖然出於例示之目的而在圖6 中將步驟顯示成一特定配置，但於本發明之其他態樣中， 該等步驟可以一不同順序或以一重疊方式來實施。舉例而 吕，於本發明之某些態樣中，步驟120可於步驟13〇後完 成，如在藉由某一不同於本發明之支撐物的構件來偵測或 治療一靶向細胞或組織之情況下。 於步驟110中，將一或多個支撐物輸送至人體中一或多 個區域。可使用多種方法中之任何一種方法來輸送該等支 撐物’例如注射至血流中，注射至組織中、口服、及/或 118217.doc -25- 200816947 直接點輸送等等。於本發明之一較 &樣中，該（等）支撐 了呈一例如（舉例而言）藉由圖1所示之可攝取膠囊之形式 或者’或另外，該等支携物中之中之—者或多者可採取^ 例如（舉例而言）藉由圖5所示之内窺鏡或類似震置之形式。 歸驟120巾，根據本發明之—較佳態樣，該（等^撐 物猎由一人機工程連接介面(例如(舉例而言卜利用本發明 之該等連接構件中之至少任何-者或多者之連接介面冰 與一靶向細胞或組織（例如癌細胞或組織）連接。 於步驟130中，可相對於一靶向細胞或組織實施至少一 操作（例如藥物輸送）。該（等）操作可藉助或不藉助連接至 該靶向細胞或組織之該（等）支撐物來實施。舉例而言，根 據本發明之—態樣’可利用_支撐物或某—其他構件來達 成或實施-用以在該支撐物連接至此細胞或組織前债測或 治療該靶向細胞或組織之操作。於本發明之另一熊樣中 一旦一支撐物連接至一靶向細胞或組織，便可利用此支撐 物（例如）來將多種物質中之任何一種物質輸送至該靶向細 胞或組織。該物質輸送可為隨機的，但較佳受控制。如藉 由本發明所證明，一連接的支撐物1〇較佳可改進藥效，^ 少或消除與患者對一處方之不適應性相關的原因，幫助維 持一穩定的藥物濃度，使所需的給藥次數最少化，於一户 療過程期間實時監控一疾病，及/或穩定一診斷及/或治療 工具或支撐物與一細胞或組織之間的交互作用從而尤其便 於獲得(例如藉由成像）更高品質的資料或資訊。 若實施與一耙向細胞或組織相關的至少一操作，則藉由 118217.doc -26- 200816947 步驟135,控制可轉至步驟15〇、16〇或i7〇中之至„、 :已實：或完成與〜細胞或組織相關的步驟⑽之至 ^ 一知作’則、經由步驟35,控制可轉至步驟⑽。 支严物巾可1k _步驟13G之該至少—操作或該（等） 心二該靶向細胞或組織分離或鬆開(若可適用)以便 i —新的區域或退出人體。再定位或移動該（等） 支撑物可藉由多種習知方法(例如自推進、蹲動等等)中之 =種：法來達成。於本發明之某些態樣中，該(等)支 Π猎由至-遠程監控或觀察翠元之信號傳輸(例如射 頻0*f))來加以跟蹤或監控。

，、於：驟150中，一旦實施與一靶向細胞或組織相關之至 少-操作，該(等)支撐物即刻可與此細胞或組織分離或鬆 H若可適用）以便能夠實施與該乾向細胞或組織相關之: 少一其他操作（例如成像）’或以便能夠藉由步驟⑽移動至 新的區域或退出人體。應注意，根據本發明之至少一態 樣，可分別地或組合地利用多個支撐物來達成多個操作； 之任何一者，且因此於任一時刻’一或多個支撐物可與一 革巴向細胞或組織連接或鬆開。 於步驟160中，根據本發明之具體態樣，至少一附加支 撐物連接至該靶向細胞或組織以便（舉例而言）補充或替換 忒（等）已連接的支撐物。於本發明之一態樣中，此附加支 撐物#又佳能夠達成至少一附加操作。舉例而言（但不限 於I，於本發明之一例示性態樣中，一第一支撐物用來將 一藥物輸送至一靶向細胞或組織，而一第二支撐物用來成 118217.doc -27- 200816947 像或I控該向細胞或組織中因該藥物治療而引起的任何 反應或變化。 於步驟170中，根據本發明之再-態樣，該（等）支撐物 實施_向細胞或乡且織相關之至少-附加操作。根據本 發明之ϋ ’該附加操作可在該（等）支擇物與該輕向細 胞或組織保持連接時實施。或者，於另一態樣中，該附加 可在該（等）支擇物與該⑨向細胞或組織分離或鬆開時 只知例如上文相對於步驟1 50所述。於本發明之某些離 樣中，該附加操作可與先前所實施之操作相同或相關1 該附加操作可係先前所實施之操作的變體。於其他態樣 中-亥附加操作可係一與該先前操作分離並分開之完全不 同的操作。舉你1而古 卜卜 "一弟一類型之一操作經實施以對一 把向細胞或組織具有—第一作用，而一第二類型之一操作 經實例（隨後或同時）以對妹向細胞或組織具有—第二作 用。由該等不同操作所提供之作用可相當的、相同的Γ多 樣的、、各種各樣的、相重的、合作的、交互性的、或以其 他方式相關的以相對於該乾向細胞或組織達成多個不同目 的（例如债測、成像、診斷、治療等等）中之任何一者。 如热習此項技術者由本發明將易知，可對上述方 種變動’此並不背離本發明之精神及料。舉例而言 y驟可糟由本文中所述之兩個或兩個以上支撐物來達 成。另外，關於步驟170,舉例來說，於本發明之另一離 樣中，該附加操作可藉由一個以上支撐物(例如 ： 及-可攝取膠囊)來實施。亦即，一第一支律物(例如一内 118217.doc -28- 200816947 窺鏡）可用來將一第二支擇物（例如一膠囊）導引或引導至一 乾向細胞或/组織，而第二支樓物包容至少-種藥物並將該 至種某物輸送至§亥乾向細胞或組織以對其具有一作 用。此外，關於上文所識別並闇述之至少該等步驟，根據 纟發明之再-態樣’許多此等步驟可響應於下述事件而啟 動心終止：例如（舉例而言），一操作之實施、或一預定時 .間量之流逝、或-敎資源量（例如物質或藥物）之耗盡、 或一與該細胞或組織相關之有害反應之偵測、或一由一支 _ 撑物提供或產生（例如藉由—感測II)之信號或-遠程設備 (例如一可具有供使用者輸入或控制之構件的監控裝置或 處理器）。 由於由上A詳細說明易知本文中所識別並闡述之諸多態 樣、特徵及優點，因此隨附申請專利範圍意欲涵蓋所有歸 屬於本發明之精神及範嘴内之此等態樣、特徵及優點。此 外，由於熟習此項技術者將容易聯想到眾多修改及變動， Φ 因此不希望將本發明之範疇限定至所示及所述之具體構造 及插作，且因此可採取一切合適的修改及等效物，此仍歸 屬於本發明範脅内。因此，本文中所述之實例性態樣及/ 或特徵僅為例示性的且特定而言本發明涵蓋已揭示之態樣 及/或特徵之替代及/或修改態樣及/或特徵。 【圖式簡單說明】 具體參照附圖，閱讀下文詳細說明，將易知與本發明相 關之其他有利特徵、態樣及/或功能，引用該等圖式以幫 助熟習本發明標的物所屬技術者更好地理解本發明之例示 H8217.doc -29- 200816947 性實例，圖式中： 圖1係一根據本發明之一也 a之例不性態樣之裝置或支撐物及 一系統之示意圖； 圖2係一根據本發明之一 _ 之例不性態樣具有一連接介面之 裝置或支撐物之示意圖； 圖3係一根據本發明之一一 ^ 例不性態樣之實例性微結構元 件之示意圖，該微結構元侔 再疋件可與一支撐物之一連接介面以 操作方式關聯； 圖4係一根據本發明之冥 % 之另一例示性態樣具有一連接介面 之支撐物之示意圖； 圖5係圖4之實例性連接介面之另—示意圖； 圖6係根據圖4之實例性連接介面之再一示意圖； 圖7係一根據本發明之苒—- 天乃 < 冉例不性態樣之實例性奈米柱 陣列之不意圖，該拳半知陆u 茨不木柱陣列可與一支撐物之一連接介面 以操作方式關聯； 圖8係一根據本發明之# — 一 豕个知Λ之另一例不性態樣之實例性吸入系 統之示意圖’該吸入系統可盥一 作方式m 〜μ物之-連接介面以操 圖9係一根據本發明之再一例示性態樣之另-實例性吸 入糸統之不意圖’該吸入系統可與一支撐物之 以操作方式關聯；及 接；丨面 圖 圖10係一根據本發明之另-例示性態樣之方法之流程 【主要元件符號說明】 H8217.doc -30- 200816947

10 支撐物 12A 輸送模組 12B 輸送模組 12C 輸送模組 12D 輸送模組 12E 輸送模組 14 控制模組 15 感測器 16 連接介面 18 支撐物表面 20 控制器 22 遠程設備 24 微處理器 26 發射機/接收機 28 黏著層 30 細胞或組織 32 ESA元件 34 第一元件 36 第二元件 38 第三元件 40 第一組件 42 第二組件 44 電極 46 膜或層 118217.doc -31 200816947 48 基材 50 奈米柱陣列 52 奈米柱 54 表面 56 吸入元件 58 吸入系統 60 泵 61 控制器 62 吸入元件 63 閥門 64 通訊構件 66 緣 68 連接導管

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Claims (1)

1. 200816947 十、申請專利範圍： 1. 一種支撐物，其包括： 至少一人機工程連接介面，其用於有選擇地將該支撐 物連接至一人體中一細胞或組織； 至少一模組，其適於完成與該細胞或組織相關的一或 多個操作；及 一控制器，其與一人機工程連接介面及/或一模組以操 作方式相關聯。 2·如請求項1之支撐物，其中一模組包括：至少一或多個 谷器，其適於保持至少一種物質且具有至少一與其相關 聯以有選擇地輸送一或多種物質之輸送機構；一或多個 成像器’其適於成像該細胞或組織；一或多個感測器， 其適於偵測與該細胞或組織直接或間接相關聯的各種特 性或病理·，及一或多個照射器，其用於向該細胞或組織 或在該細胞或組織周圍提供光。 3·如請求項丨之支撐物，其中該支撐物係可攝取的。 4·如請求項1之支撐物，其中該控制器與該模組以操作方 式相關聯以控制其之選擇性致動。 5·如請求項4之支撐物，其中該控制器與該連接介面以操 作方式相關聯以控制其之選擇性致動。 6·如請求項4之支撐物，其中該控制器包括至少一感測 器，該至少一感測器至少部分地操作以傳訊一或多種藥 物之受控輸送。 7.如請求項4之支撐物，其中該控制器包括一用於與至少 118217.doc 200816947 一遂程設備通訊之通訊器。 :求員5之支撐物，其中該控制器包括一用於與至少 一遠程設備通訊之通訊器。 9·求項5之支撐其進一步包括一用於一或多種物 質之該受控輸送之輸送機構。 10·如明求項7之支撐物，其中該遠程設備包括一用於傳訊 一或多種物質之該受控輸送之處理裝置。 11 ·如喷求項1之支撐物，其中該連接介面包括下述組件中 之至夕者·⑴一微結構及/或奈米元件配置、（ii)一黏 著層配置、及（iii) 一吸入系統。 12·如請求項11之支撐物，其中該微結構及/或奈米元件配置 包括一基於MEMS之奈米柱陣列。 13·如請求項1丨之支撐物，其中該微結構及/或奈米元件配置 包括一或多個靜電致動微型掛鈎。 14·如請求項ii之支撐物，其中一黏著層係pH活化層。 15. 如請求項11之支撐物，其中在被施加一電場時一黏著層 自一第一狀態改變至一第二狀態。 16. 如請求項15之支撐物，其中該第一狀態便於連接至一人 體中一細胞或組織而該第二狀態便於自該細胞或組織之 釋放。 17·如請求項11之支撐物，其中吸入系統包括與一靶向細胞 或組織合作以界定一可調節室之一或多個吸入元件。 18. —種系統，其包括： 至少一支撐物，其適於内部化至一人體中； 118217.doc -2- 200816947 至少一人機工程連接介面 方式相關聯； 其與每一個支撐物以操作 王 mm 八丹母一個支撐 每-個模組皆適於完成與一人體方式相關聯’ -或多個操作； 中'、、田胞或組織相關的 一控制器’其與至少-模組以操作方式相關聯；及 遇程設備，其與該控制器以操作方式相關聯。 19.如請求項18之系統，其中_連接介面包括下述組件中之 至少.者.⑴至少一奈米柱陣列、（ii)至少-靜電致動元 件、（111)至少一聚合物黏著層、及（iv)一吸入系統。 20· —種方法，其包括下述步驟： 將至少一支撐物引入一人體中一或多個區域； 將至少一支撐物連接至該人體之一靶向細胞或組織； 藉由至少一支撐物實施與該細胞或組織相關的至少一 操作；及 響應於一事件分離該至少一支撐物。 21.如凊求項20之方法，其中該事件包括下述事件中之至少 一者··（i)一操作之實施、（Η)一預定時間量之流逝、（iH) 一預定資源量之耗盡、（iv) 一與該細胞或組織相關之有 害反應之偵測、及（v) 一自一支撐物内部或外部提供之信 號，例如藉由一感測器及/或一遠程設備自動或人工產生 之信號。 118217-doc