用于测定胃排空参数的可吞咽胶囊、系统和方法技术方案

技术编号:23772853 阅读:37 留言:0更新日期:2020-04-12 01:32
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。本发明专利技术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。

Swallowable capsules, systems and methods for the determination of gastric emptying parameters

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】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本申请要求于2017年6月12日提交的名称为“SwallowableCapsule,SystemandMethodForMeasuringGastricEmptyingParameters”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。专利技术背景1.专利
: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,本专利技术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。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力传感器。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。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。
技术实现思路
本专利技术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。本专利技术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。在第一方面,本专利技术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,包括聚碳酸酯的合适的示例。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钢或金合金,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。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的输入信号,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。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块中,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。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蓄电池的电源耦合。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。控制器可以被配置为通过硬件或软件执行多种功能。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,具有毫安范围内非本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种用于测定胃排空参数的可吞咽胶囊,所述胶囊包括:/n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;/n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;/n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;/n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;/n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;/n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;/n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/n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。/n...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170612 US 62/518,2461.一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、锂离子电池或碱性电池。


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力在约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;...

【专利技术属性】
技术研发人员:米尔·伊姆兰
申请(专利权)人:因库博实验室有限责任公司
类型:发明
国别省市:美国;US

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