用于刺激肠道内肠促胰岛素产生的吞咽式囊和方法技术

本发明专利技术的实施方案提供了用于刺激肠道中的L细胞以生产肠促胰岛素(incretin)的装置和方法，用于治疗包括糖尿病和肥胖症在内的病症。许多实施方案提供了通过电刺激L-细胞以分泌肠促胰岛素，从而刺激或调节胰岛素的产生来治疗糖尿病的方法和装置。具体实施方案提供了吞咽式囊，当吞咽式囊移动经过肠道时刺激肠道内的L-细胞。吞咽式囊可以包括用于向L-细胞提供电刺激的两个或更多个电极，用于为吞咽式囊的一个或多个部件供电的电源，用于探测吞咽式囊在肠道内的位置的传感器，用于产生由电极发出的电信号的控制器和波形发生器，所述电信号刺激L-细胞分泌肠促胰岛素例如GLP-1以刺激胰岛素产生，用于调控糖尿病病症。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于刺激肠道内肠促胰岛素产生的吞咽式囊和方法相关申请本申请要求2009年8月3日提交的题为“用于刺激肠道内肠促胰岛素产生的吞咽式囊和方法(SWALLOWABLECAPSULEANDMETHODFORSTIMULATINGINCRETINPRODUCTIONWITHINTHEINTESTINALTRACT)”的美国临时专利申请No.61/,273,389的优先权益。上面提到的优先权申请在此以其全文引为参考。
本文描述的实施方案涉及对GI系统中的细胞实施电刺激，以产生用于治疗各种病症例如糖尿病和肥胖症的多肽的装置和方法。更具体来说，本专利技术的实施方案涉及通过对胃肠(GI)系统中的细胞实施电刺激以产生葡萄糖调节激素例如肠促胰岛素(incretin)，来治疗糖尿病。
技术介绍
由于越来越多的消费西方饮食中存在的高脂肪和/或高卡路里食物，在美国和其他发达国家，糖尿病和肥胖症盛行。糖尿病是其中身体不生产足够的胰岛素这种在胰腺中产生的激素，或者不能对胰岛素正确响应的疾病。为将糖和其他食物转变成能量而需要胰岛素。在糖尿病中，身体不制造足够的胰岛素或者不能正常地使用自身的胰岛素，或同时出现这两种情况。这引起糖在血液中积累，通常导致各种并发症。美国糖尿病联合会(TheAmericanDiabetesAssociation)在2009年报道，在美国有2360万儿童和成年人(相当于总人口的约7.8％)患有糖尿病。尽管估计仅在美国就有1790万人被诊断患有糖尿病，但接近四分之一(570万)的糖尿病患者没有意识到他们患有这种疾病。糖尿病的主要类型包括1型糖尿病、2型糖尿病和妊娠糖尿病。1型糖尿病源于身体不能生产胰岛素。据估计，5-10％的被诊断患有糖尿病的美国人具有1型糖尿病。目前，几乎所有患有1型糖尿病的人必须采用胰岛素注射。2型糖尿病源于身体不能正确使用胰岛素并组合有相对胰岛素缺乏的状况。大多数被诊断患有糖尿病的美国人患有2型糖尿病。许多最终发展成2型糖尿病的人经历许多年的糖尿病前期状态：被称为“美国最大的保健流行病”，一种当人体血糖水平高于正常但高得尚不足以诊断为2型糖尿病时出现的状况。到2009年止，有5700万美国人具有糖尿病前期状态。在发达国家中，糖尿病是非老年人中成年人失明的最显著原因，并且是成年人中非创伤截肢的主因。此外，在美国，糖尿病性肾病是需要肾脏透析的主要疾病。自从在二十世纪二十年代胰岛素变得可医疗使用以来，大多数形式的糖尿病已经可被治疗。目前，许多糖尿病人使用血糖仪监测其血糖，并且每天对其自身进行一次或多次胰岛素注射。然而，由于过低或过高递送胰岛素以及长期不能调节血糖，这种方法具有许多并发症。如果疾病没有得到足够控制，可能发生急性并发症，包括低血糖症、糖尿病性酮酸中毒或非酮症高渗昏迷。严重的长期并发症包括心血管疾病、慢性肾衰竭、视网膜损伤(其可能引起失明)、神经损伤和微血管损伤(其可能引起勃起机能障碍和伤口愈合不良)。伤口、特别是足部伤口的愈合不良，可能引起坏疽，并可能引起截肢。其他形式的药物治疗也可获得，例如二甲双胍(被称为甲福明二甲双胍(GLUCOPHAGE))。然而，这种药物仅仅被处方用于治疗II型非胰岛素依赖型糖尿病，并具有许多副作用，包括各种胃肠副作用。此外，它不可用于患有肾病的患者。其他形式的治疗包括植入式胰岛素泵；然而，它们成本高，并最终变得被身体排斥。因此，对于糖尿病和其他葡萄糖调节障碍的改进的治疗形式，存在着需求。由体重指数(BMI)高于30所定义的肥胖症，在美国和其他国家是重要的健康担忧。据估计，三分之一的美国人以及全世界超过3亿人肥胖。肥胖症的并发症包括许多严重和威胁生命的疾病，包括高血压、糖尿病、冠状动脉疾病、卒中、充血性心力衰竭、肺功能不全、多种骨科问题、各种癌症和预期寿命显著降低。有许多疗法试图治疗肥胖症，包括饮食、药物和更侵入性治疗例如胃间隔手术(stomachstapling)。然而，许多疗法由于不能唤起指示人们何时吃饱的饱食信号途径而失败。现在，研究显示，由食品工业供应的许多食品，包括盐、糖和脂肪高的食品，在脑中唤起保持进食的强烈信号应答。因此，对于改进形式的肥胖症治疗，包括能够刺激饱食信号和/或食欲抑制信号以使人们停止进食或抑制其食欲的治疗方法，存在着需求。专利技术概述本专利技术的实施方案提供了用于刺激小肠的L-细胞以产生肠促胰岛素和其他肽类的装置和方法，用于治疗各种疾病和病症，包括糖尿病和肥胖症。许多实施方案提供了通过电刺激L-细胞以分泌胰高血糖素样蛋白(GLP，在本文中也称为胰高血糖素样肽)和其他肠促胰岛素，从而刺激胰岛素的产生来治疗肥胖症、糖尿病和其他葡萄糖调节障碍的方法和装置。具体实施方案提供了吞咽式囊，用于当吞咽式囊移动经过肠道时对肠道内的L-细胞实施电刺激以分泌GLP。吞咽式囊的实施方案可以包括用于向L-细胞提供电刺激的两个或更多个电极，用于探测吞咽式囊在肠道中的位置的传感器，用于为吞咽式囊内的一个或多个电部件供电的电源例如电池，以及用于控制吞咽式囊的一种或多种操作的控制器和用于产生由电极递送至组织的电信号的信号/波形发生器，所述电信号刺激L-细胞以产生肠促胰岛素例如胰高血糖素样肽1(GLP-1)。信号典型地包含具有可选择的脉冲持续时间的波形例如矩形波，并可以通过结合到或偶联到控制器的信号/波形发生器来产生。理想情况下，信号被构造成使得它刺激L-细胞以分泌肠促胰岛素例如GLP-1，但是不引起吞咽式囊附近的肠部位或肠道中任何其他位置蠕动性收缩。然而，在一些实施方案中，波形发生器也可以被构造成产生两种波形，一种波形用于刺激L-细胞而不引起蠕动性收缩，以及第二波形用于引起蠕动性收缩以使吞咽式囊沿着肠道前进。在后面的这些实施方案中，吞咽式囊可以包括用于检测吞咽式囊何时停止移动或正以低于所需速度阈值移动的加速度计。在使用中，后面的这些实施方案允许吞咽式囊在具有非常慢的肠道移动的患者，例如患有肠神经病或其他相关病症例如肠坏死的患者中前进。当控制器接收到来自加速度计的指示吞咽式囊已经停止或移动太慢的输入时，控制器可以发送用于波形发生器的信号，以在吞咽式囊附近的区域中产生引起肠蠕动性收缩的第二波形，其反过来推动吞咽式囊向远端通过肠。当需要时，该过程可以以可选择的延迟重复，以虑及蠕动性收缩的不应期。电极典型地包括至少一对电极，其可以以各种不同位置和取向位于吞咽式囊表面上。这可以包括相对于吞咽式囊的纵轴或径向轴的纵向方式。在具体实施方案中，电极可以包含一对或多对位于吞咽式囊表面上的环电极。电极可以包含本
中已知的各种导电金属，包括例如银-氯化银或铂。电极的间隔可以被构造成使对肠道黏膜层下方的组织的电刺激达最低。在具体实施方案中，间隔可以被构造成将肠壁的电刺激限制到5mm或更小的深度。在各种实施方案中，至少一个传感器可以包括一个或多个用于检测吞咽式囊从胃通过进入小肠的pH传感器，和用于探测肠的蠕动性收缩以便检测吞咽式囊何时在肠中的压力传感器(独立于来自pH传感器的输入或与其组合)。压力传感器也可用于检测肠何时与吞咽式囊接触(例如囊何时在蠕动性收缩期间被挤压)，因此检测何时开始刺激时段。特定实施方案可以包括pH传感器和压力传感器两者，以便确定从胃至肠的pH变化以及蠕动本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.08.03 US 61/273,3891.用于刺激患者肠道内的L-细胞的吞咽式囊，所述吞咽式囊包含：具有表面的囊体；所述囊体的大小可以被吞咽并经过患者的肠道；置于囊体表面上的至少一对电极，其用于对L-细胞实施电刺激；与囊体偶联的至少一个传感器，其用于探测肠道的性质以确定囊在肠道内的位置；与至少一对电极和至少一个传感器偶联的控制器，所述控制器置于囊体内并被构造成接收来自至少一个传感器的输入信号、根据输入确定囊在肠道内的位置并产生输出到至少一对电极的第一波形和第二波形，所述第一波形被构造成对囊位置附近的L-细胞实施电刺激以分泌多肽，而不引起肠道的蠕动性收缩，而所述第二波形被构造成导致所述吞咽式囊附近的一部分肠道的蠕动性收缩，以使得所述吞咽式囊在肠道内前进；其中所述控制器包括信号发生器，该信号发生器产生刺激信号，该刺激信号产生所述第一波形和所述第二波形，所述第一波形具有0.1-10V范围内的电压、10μA至2mA范围内的电流和1Hz-100Hz范围内的频率，所述第二波形具有2-5mA范围内的电流；与控制器偶联的电源；以及其中该囊被构造成当该囊移动经过肠道时沿着肠道的整个长度电刺激L-细胞。2.权利要求1的吞咽式囊，其中分泌的多肽是肠促胰岛素或GLP-1中的一种。3.权利要求1的吞咽式囊，其中所述控制器被构造成当囊到达肠道内的可选择位置时启动所述第一波形的产生。4.权利要求3的吞咽式囊，其中所述可选择位置在小肠附近。5.权利要求1的吞咽式囊，其中所述第一波形由囊与肠壁的接触来激活。6.权利要求5的吞咽式囊，其中接触通过位于所述囊体表面上的所述至少一对电极或接触传感器或压力传感器中的至少一种来检测。7.权利要求1的吞咽式囊，其中所述至少一对电极的纵轴相对于所述囊体的纵轴排列。8.权利要求1的吞咽式囊，其中所述至少一对电极的纵轴相对于所述囊体的径向轴排列。9.权利要求1的吞咽式囊，其中所述至少一对电极包含环形电极。10.权利要求9的吞咽式囊，其中所述环形电极具有相对于所述囊体纵轴的同轴排列。11.权利要求1的吞咽式囊，其中所述至少一对电极具有间隔，所述间隔被构造成使肠道黏膜层下方的组织的电刺激达最低。12.权利要求11的吞咽式囊，其中所述至少一对电极具有间隔，所述间隔被构造成使肠道...

【专利技术属性】
技术研发人员：米尔·伊姆兰，米尔·哈什姆，艾米丽·安斯多夫，
申请(专利权)人：因卡伯实验室有限责任公司，
类型：发明
国别省市：