JP2009532168A - 生体内分析のための装置、システムおよび方法 - Google Patents

Abstract

生体内画像化装置。この生体内画像化装置は、通常、自律型のカプセルであり、窓を備えたハウジングと、その窓を通じて身体内腔を照らすようにハウジング内に配置された光源と、その窓を通じて身体内腔から反射された光を受光する画像化器と、画像データを受信システムに送信する送信器と、を備える。この窓はマーカを含むリポソームによって覆われており、画像化器はマーキングを含む画像を取得することができる。

Description

本発明は生体内分析に関する。より詳細には、本発明は、リポソーム、ナノコンテナまたはその両方を利用した生体内分析に関する。

体液もしくは身体内腔における物質の異常な濃度または存在が、身体の生物学的状態を示す場合がある。たとえば、胃腸（ＧＩ）管内に高濃度の赤血球が存在することは、ＧＩ管に沿った出血の位置に応じて、様々な病状を示す場合がある。同様に、例えば温度上昇など、身体の物理的状態の異常が病状を示す場合がある。異常な状態の早期の発見、識別および位置特定が、様々な病状の正しい診断および治療のために重要な場合がある。例えば、癌など幾つかの疾病は、腫瘍特異的なマーカ、例えば、特定の抗体について血液を分析することによって検出される場合がある。たとえば、ＧＩ管の生体内画像を取得するために、生体内画像化のための装置およびシステムが使用される場合がある。

本発明の一部の実施形態では、例えば、生体内分析が可能となる。
一部の実施形態では、生体内画像化装置は、例えば、マーカ、インジケータ、信号伝達物質または信号伝達材料を包含している、リポソームまたはナノコンテナによって覆われている。このリポソームまたはナノコンテナは、生体内で一定の抗原と反応する。このリポソームまたはナノコンテナと抗原との反応に続き、信号伝達材料が可視となり、検出可能となり、またはその光学的性質を変化させる。生体内画像化装置は、信号伝達材料を含む画像を取得することによって、用いられているリポソームまたはナノコンテナと反応する抗原が生体内に存在することを示す。一部の実施形態では、例えば、生体内画像化装置は自律型である。一部の実施形態では、例えば、生体内画像化装置は、嚥下可能なカプセルを含む。

一部の実施形態では、例えば、システムは生体内画像化装置を含み、この生体内画像化装置は、外部の受信器およびモニタに画像化データを送信する送信器を備える。
本発明の幾つかの実施形態は、通常、使い捨ての、または部分的には単回使用の検出および／または分析装置に関する。一部の実施形態は、自然な蠕動によって身体（たとえば、胃腸（ＧＩ）管）を通じて受動的または能動的に進行できる、嚥下可能な生体内装置に関する。一部の実施形態は、他の身体内腔、例えば、血管、生殖管などを通じて進められる、生体内感知装置に関する。この生体内装置は、例えば、感知装置、画像化装置、診断装置、検出装置、分析装置、治療装置、またはそれらの組み合わせであってよい。一部の実施形態では、この生体内装置は、画像センサまたは画像化器を備える。他のセンサは、たとえば、ｐＨセンサ、温度センサ、圧力センサ、他の生体内のパラメータのセンサ、様々な生体内の物質または化合物のセンサなどを備えることが可能である。たとえば、生体内感知装置、受信システム、および／または表示システムを備えた本発明の幾つかの実施形態にかかる装置、システム、および方法は、「生体内ビデオ・カメラ・システム」と題するＩｄｄａｎらの米国特許第５，６０４，５３１号、および／または、「生体内画像化のための装置およびシステム」と題し、２００１年３月８日に出願され、米国特許出願公開第２００１／００３５９０２号として２００１年１１月１日に公開された米国特許出願第０９／８００，４７０号、および／または、「身体内腔の広範囲画像化のためのシステムおよび方法」と題し、２００２年１月１６日に出願され、米国特許出願公開第２００２／０１０９７７４号として２００２年８月１５日に公開された米国特許出願第１０／０４６，５４１号、および／または、「生体内身体内腔状態を判断するシステムおよび方法」と題し、２００２年１月１６日に出願され、米国特許出願公開第２００２／０１１１５４
４として２００２年８月１５日に公開された米国特許出願第１０／０４６，５４０号に記述された実施形態と同様であることが可能であり、引用によってそれらのすべてのその全体を援用する。ここで記述されるような装置およびシステムは、他の構成および／または構成要素の組を有することが可能である。たとえば、上記公報に記述されたもののようなワークステーションにおける、たとえば、外部受信器／記録器ユニット、プロセッサ、およびモニタは、本発明の幾つかの実施形態での使用に適している場合がある。ここで記述されるような装置およびシステムは、他の構成および／または他の構成要素の組を有することが可能である。たとえば、本発明は、内視鏡、注射器、ステント、カテーテルなどを使用して実施されることが可能である。幾つかの生体内装置は、カプセル形状をなすことが可能であるか、または、たとえば、ピーナッツ状、または、管状、球状、円錐状、または他の適切な形状をなすことが可能である。

本発明の一部の実施形態は、例えば、通常、嚥下可能な生体内装置を含む。他の実施形態では、生体内装置が嚥下可能であったり、自律型であったりする必要はなく、他の形状または構成を有してよい。一部の実施形態は、様々な身体内腔、例えば、ＧＩ管、血管、尿管、生殖管などで用いられてよい。幾つかの実施形態では、生体内装置は、センサ、画像化器および／または他の適切な構成要素を随意に備えることが可能である。

生体内装置の実施形態は、典型的には自律型であり、且つ、典型的には自己完結型である。たとえば、生体内装置は、カプセルや他のユニットを備えてもよく、備えなくてもよい。ここでは、すべての構成要素は、コンテナ、ハウジング、またはシェル内に実質的に包含されており、また、生体内装置は、たとえば、電力を受けるか、または、情報を送信するためのワイヤまたはケーブルを必要としない。生体内装置は、データ、制御、または他の機能の表示を提供する外部受信および表示システムと通信することが可能である。たとえば、電力は、内蔵電池または電源によって、あるいは、有線または無線の電力受容システムを用いて、提供される。他の実施形態は、他の構成および機能を有することが可能である。たとえば、構成要素は、複数の位置またはユニットに亘って分散されることが可能である。制御情報または他の情報は、外部ソースから受信されてもよい。

図１は、本発明の幾つかの実施形態にかかる生体内感知システム１００の模式図である。本システム１００の一または複数の構成要素は、ここで記述した装置および／または構成要素、または、本発明の実施形態にかかる他の生体内装置に関連して使用されることが可能であるか、または、動作可能に付随することが可能である。

一部の実施形態では、システム１００は装置１４０を含んでよく、装置１４０は、例えば、画像化器１４６、一または複数の光源１４２、電源１４５、および送信器１４１などのセンサを備える。一部の実施形態では、装置１４０は、嚥下可能なカプセルを使用して実施されるが、他の種類の装置または適切な実施形態が用いられてもよい。

装置１４０は、自律型の嚥下可能なカプセルを備えてもよく、備えなくてもよいが、装置１４０は、他の形状を有することが可能であり、嚥下可能であったり、自律型であったりする必要はない。装置１４０の実施形態は、典型的には自律型であり、且つ、典型的には自己完結型である。たとえば、装置１４０は、典型的には、カプセルまたは他のユニットであることが可能であり、ここでは、すべての構成要素は、コンテナまたはシェルまたはハウジング内に実質的に包含されており、また、装置１４０は、たとえば、電力を受けおよび／または情報を送信するためのワイヤまたはケーブルを必要としない。幾つかの実施形態では、装置１４０は、自律型且つ非遠隔制御可能であることが可能であり、別の実施形態では、装置１４０は、部分的にまたは全体的に遠隔制御可能であることが可能である。

患者の体外には、たとえば、外部受信器／記録器１１２を備えることが可能であり、それは、随意にアンテナ・アレイとして配置された一または複数のアンテナ（またはアンテナ素子を備えるか、これらを伴うことが可能である。受信器／記録器１１２は、生体内装置１４０によって送信される信号（たとえば、画像データ、感知データ、制御データなどを運ぶ信号）を受信することが可能である。受信器／記録器１１２は、たとえば、記憶素子または記憶装置に受信データを格納することが可能であるか、または、たとえば、携帯端末またはコンピュータを使用して表示装置上に（たとえば、リアルタイムまたは非リアルタイムで）情報を表示することが可能である。

加えて、患者の体外には、たとえば、随意に、ワークステーション１１７（たとえば、コンピュータ、コンピューティング・プラットフォーム）として実装されることが可能である記憶装置１１９、プロセッサ１１４、およびモニタ１１８があることが可能である。ワークステーション１１７は、無線または有線リンクまたは接続を通じて受信器／記録器１１２に接続されることが可能である。ワークステーション１１７は、受信器／記録器１１２を介して受信および／または記録されるデータを受信器／記録器１１２から受信することが可能である。幾つかの実施形態では、ワークステーション１１７は、実質的にリアルタイムで受信器／記録器１１２からデータを受信することが可能であり、および／または、同時に、受信器／記録器１１２は、生体内装置１４０からデータを受信および／または記録することを継続する一方で、生体内装置１４０は、動作可能であり、および／または、生体内にある。幾つかの実施形態では、装置１４０は、データ、制御、または他の機能の表示を提供するために、外部の受信および表示システム（たとえば、ワークステーション１１７またはモニタ１１８）と通信することが可能である（たとえば、直接的または間接的に）。

一部の実施形態では、装置１４０は、生体内ビデオ・カメラ（たとえば、画像化器１４６）を備えてもよく、それは、装置１４０がＧＩ内腔を通過しながら、たとえばＧＩ管の画像をキャプチャおよび送信することが可能である。他の内腔および／または体腔は、本装置１４０によって画像化および／または感知されることが可能である。幾つかの実施形態では、画像化器１４６は、たとえば、電荷結合素子（ＣＣＤ）カメラもしくは画像化器、相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）カメラもしくは画像化器、任意の他の半導体カメラもしくは画像化器、光検出器、線形画像化センサ、ライン画像化センサ、フルフレーム画像化センサ、「オンチップ（ｃａｍｅｒａ ｏｎ ｃｈｉｐ）カメラ」画像化センサ、デジタル・カメラ、スチル・カメラ、ビデオ・カメラ、または他の適切な画像化器、カメラもしくは画像収集構成要素を備えることが可能である。

一部の実施形態では、装置１４０の送信器１４１は、たとえば、電波を使用して動作することができるか、無線周波数（ＲＦ）信号を送信することができるか、または、他の種類の通信信号を送信することができる無線送信器を備えることが可能である。たとえば、送信器１４１は、アンテナ１４８を利用して無線信号を送信することが可能である。装置１４０が内視鏡である、あるいは内視鏡内に組み込まれている他の実施形態では、送信器１４１は、例えば、ワイヤ、ケーブル、光ファイバおよび／または他の適切な方法によって、データを送信することができる。他の周知の有線および／または無線の送信方法が用いられてもよい。

幾つかの実施形態では、装置１４０は、随意に、たとえば、外部送信器から信号を受信することができる有線または無線（たとえば、ＲＦ）の受信器である、受信器１９６を備えることが可能である。受信信号は、たとえば、装置１４０の一または複数の構成要素を活性化および／または制御するための制御信号またはコマンドを含むことが可能である。受信器１９６は、たとえば、アンテナ１４８を通じて、または、異なるアンテナもしくは受信要素を通じて、たとえば患者の体の外から信号を受信することが可能である。幾つか
の実施形態では、信号またはデータは、装置１４０内の個別の受信ユニットによって受信されることが可能である。幾つかの実施形態では、送信器１４１および受信器１９６は、送受信器ユニットまたは送信器受信器一体型ユニットを使用して随意に実施されることが可能である。

幾つかの実施形態では、装置１４０中の画像化器１４６は、送信器１４１に動作可能に接続されることが可能である。送信器１４１は、たとえば、外部の送受信器または受信器／記録器１１２に（たとえば、一または複数のアンテナを通じて）画像および／またはデータを送信することが可能であり、それは、プロセッサ１１４および／または記憶装置１１９にデータを送ることが可能である。送信器１４１は、制御機能を備えることも可能であるが、該制御機能は、個別の構成要素（たとえば、コントローラまたはプロセッサ１４７）に含まれることが可能である。送信器１４１は、画像データ、数値データ、他の感知データ、および／または他のデータ（たとえば、制御データ）を受信装置に送信することができる任意の適切な送信器を備えることも可能である。送信器１４１は、たとえば、外部送受信器から信号／コマンドを受信することができる場合もある。たとえば、幾つかの実施形態では、送信器１４１は、チップ・スケール・パッケージ（ＣＳＰ）に場合によっては設けられる超低出力の無線周波数（ＲＦ）高帯域送信器を備えることが可能である。

或る実施形態では、送信器１４１は、アンテナ１４８を介してデータを送信／受信することが可能である。送信器１４１および／または装置１４０内の別のユニット（たとえば、コントローラまたはプロセッサ１４７）は、装置１４０の動作モードまたは設定の制御のために、および／または、装置１４０内の制御動作または処理動作を行なうために、制御機能（たとえば、制御装置１４０用の一または複数の制御モジュール、処理モジュール、回路、および／または機能）を備えることが可能である。

電源１４５は、例えば、一または複数の電池または動力電池を備えることが可能である。たとえば、電源１４５は、酸化銀電池、リチウム電池、高エネルギ密度を有した他の適切な電気化学電池などを備えることが可能である。他の適切な電源が使用されることも可能である。例えば、一部の実施形態（例えば、装置１４０が内視鏡である、あるいは内視鏡内に組み込まれている）では、電源１４５は、外部の電源（例えば、電磁場生成装置）から電力またはエネルギを受け取ることができる。この外部電源は、装置１４０、身体またはその両方の外部にあってよく、生体内装置１４０へ電力またはエネルギを送るために用いられてよい。

一部の実施形態では、電源１４５は、装置１４０の内部にあってもよく、たとえば、電力を受けるために外部電源への結合を必要としなくてもよく、またはその両方であってもよい。電源１４５は、たとえば、連続的に、実質的に連続的に、または、不連続の方法もしくはタイミングで、または、周期的な方法、断続的な方法、または非連続の方法で、装置１４０の一または複数の構成要素に電力を供給することが可能である。幾つかの実施形態では、電源１４５は、たとえば、必ずしも要求に応じてではなく、または、必ずしもトリガ・イベントもしくは外部起動もしくは外部励起ではなく、装置１４０の一または複数の構成要素に電力を供給することが可能である。

随意に、幾つかの実施形態では、送信器１４１は、たとえば、画像化器１４６によって生成される信号および／またはデータを処理するために、処理装置またはプロセッサまたはコントローラ（たとえば、コントローラまたはプロセッサ１４７）を備えることが可能である。或る実施形態では、処理装置は、独立したユニットであるか、または、装置１４０内の別の構成要素（たとえば、コントローラまたはプロセッサ１４７）に一体化されることが可能であるか、または、画像化器１４６、送信器１４１、もしくは別の構成要素の一体化部分として実装されることが可能であるか、または、処理装置が必要ないこともあ
る。処理装置は、たとえば、中央処理装置（ＣＰＵ）、デジタル・シグナル・プロセッサ（ＤＳＰ）、マイクロプロセッサ、コントローラ、チップ、マイクロチップ、コントローラ、回路、集積回路（ＩＣ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、または任意の他の適切な多目的もしくは専用のプロセッサ、コントローラ、回路類または回路を備えることが可能である。幾つかの実施形態では、たとえば、処理装置またはコントローラは、送信器１４１内に埋め込まれるか、または、一体化されることが可能であり、たとえば、ＡＳＩＣを使用して実装されることも可能である。

幾つかの実施形態では、画像化器１４６は、たとえば、連続的に、実質的に連続的に、または、不連続の方法で（たとえば、必ずしも要求に応じてではなく、または、必ずしもトリガ・イベントもしくは外部起動もしくは外部励起ではなく）、または、周期的な方法、断続的な方法、もしくは非連続の方法で、生体内画像を得ることが可能である。

幾つかの実施形態では、送信器１４１は、連続的にもしくは実質的に連続的に（たとえば、必ずしも要求に応じてではなく、または、必ずしもトリガ・イベントもしくは外部起動もしくは外部励起ではなく）、または、周期的な方法、断続的な方法、もしくは非連続の方法で、画像データを送信することが可能である。

幾つかの実施形態では、装置１４０は、本質的に一または複数の光源１４２（たとえば、一または複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）、「白色ＬＥＤ」、モノクロームＬＥＤ、有機ＬＥＤ（Ｏ−ＬＥＤ）、薄膜ＬＥＤ、単色ＬＥＤ、多色ＬＥＤ、可視光放射ＬＥＤ、非可視光放射ＬＥＤ、赤外線（ＩＲ）光放射ＬＥＤ、放射性電界発光層もしくは構成要素、有機電子発光（ＯＥＬ）層もしくは構成要素、または他の適切な光源）を備えることが可能である。

光源１４２は、たとえば、画像化および／または感知した身体内腔または体腔を照らすことが可能である。装置１４０は、随意に、光学系１５０（たとえば、一または複数の光学要素、レンズ、複合レンズ・アセンブリ、拡大レンズ、光学フィルタ、プリズム、格子、平面鏡、曲面鏡、凹面鏡もしくは要素、凸面鏡もしくは要素、反射面、反射要素、光トンネル、光転換要素、集光要素、または、他の適切な光学要素）を備えることが可能である。光学系１５０は、たとえば、反射光を画像化器１４６に集光させること、照らされた光を集光させること、および／または、他の光処理動作を行なうことを補助することが可能である。

幾つかの実施形態では、光源１４２は、連続的に、または、実質的に連続的に（たとえば、必ずしも要求に応じてではなく、または、必ずしもトリガ・イベントもしくは外部起動もしくは外部励起ではなく）照らすことが可能である。幾つかの実施形態では、たとえば、光源１４２は、たとえば、２時間、４時間、８時間などの時間、実質的に連続的に、毎秒所定回数（たとえば、２回または４回）、または、周期的に、断続的に、もしくは非連続に照らすことが可能である。

一部の実施形態では、装置１４０の構成要素は、ハウジングまたはシェルで囲まれてよい（たとえば、カプセル状、長方形、楕円形、球状、管状、ピーナッツ形、または他の適切な形態および／もしくは寸法を有する）。ハウジングまたはシェルは、実質的に透明または半透明であることが可能であり、および／または、実質的に透明もしくは半透明であることが可能である一または複数の部分、窓、もしくはドーム（たとえば、ドーム形の窓、または多ドーム形の窓）を備えることが可能である。たとえば、装置１４０内の一または複数の光源１４２は、透明または半透明の部分、窓、またはドームを通じて身体内腔を照らすことが可能であり、身体内腔から反射された光は、たとえば、同じ透明または半透明の部分、窓、またはドーム（たとえば、リポソームまたはナノコンテナ１９１が配置さ
れることが可能であるドーム上の窓）を通じて、または、随意に、別の透明または半透明の部分、窓、またはドームを通じて装置１４０に入り、光学系１５０および／または画像化器１４６によって受光されることが可能である。幾つかの実施形態では、たとえば、光学系１５０および／または画像化器１４６は、光源１４２が身体内腔を照らすのと同じ窓またはドームを通じて身体内腔から反射された光を受けることが可能である。

ワークステーション１１７は、装置１４０から受信したデータを分析することができ、随意に、リポソームまたはナノ粒子１９１による分子分析に関する画像またはデータから身体内腔の画像化に関する画像を分離することができるデータプロセッサ１１４を備えることが可能である。データプロセッサ１１４は、記憶装置１１９と通信することが可能であり、たとえば、記憶装置１１９間でフレーム・データを転送することができる。データプロセッサ１１４は、分析されたデータをモニタ１１８に提供することが可能であり、ここでは、ユーザ（たとえば、医師）は、提示データを見るかまたは使用することが可能である。

データプロセッサ１１４は、外部受信器／記録器１１２を介して、または、装置１４０から（たとえば、直接）受信したデータを分析し、記憶装置１１９と通信することが可能である（たとえば、記憶装置１１９間でフレーム・データを転送する）。データプロセッサ１１４は、分析されたデータをモニタ１１８に提供することが可能であり、ここでは、ユーザ（たとえば、医師）はデータを見るかまたは使用することが可能である。幾つかの実施形態では、データプロセッサ１１４および／またはワークステーション１１７は、リアルタイム処理用に構成され、および／または、携帯端末を使用して実施されることが可能である。別の実施形態では、ポスト処理が行なわれ、データまたは画像が後で見られることも可能である（たとえば、リアルタイムではない）。制御機能（たとえば、遅延、タイミングなど）が装置１４０の外側にある場合、適切な外部装置（たとえば、送信器または送受信器を有したデータプロセッサ１１４または外部受信器／記録器１１２のような）は、装置１４０に一または複数の制御信号を送信することが可能である。

モニタ１１８は、たとえば、一または複数のスクリーン、モニタ、または適切な表示装置を備えることが可能である。モニタ１１８は、たとえば、装置１４０によってキャプチャおよび／または送信された一もしくは複数の画像または画像のストリームを表示することが可能である（たとえば、ＧＩ管、または他の画像化された身体内腔または体腔の画像）。代わりにまたは加えて、モニタ１１８は、たとえば、制御データ、場所または位置データ（たとえば、装置１４０の場所または相対的位置について記述または示すデータ）、向きデータ、および様々な他の適切なデータを表示することが可能である。幾つかの実施形態では、たとえば、画像およびその位置（たとえば、画像化されている身体内腔に関する）または場所の両方は、モニタ１１８を使用して提示され、および／または、記憶装置１１９を使用して格納されることが可能である。収集した画像データおよび／または他のデータを格納および／または表示する他のシステムおよび方法が使用されることも可能である。

典型的には、装置１４０は、個別の部分の画像情報を送信することが可能である。各部分は、典型的には、画像またはフレームに対応することが可能であり、他の適切な送信方法が使用されることも可能である。たとえば、幾つかの実施形態では、装置１４０は、０．５秒に１回、画像をキャプチャおよび／または得ることが可能であり、外部の受信器／記録器１１２に画像データを送信することが可能である。他の一定および／または変動キャプチャ速度および／またはキャプチャ送信速度が使用されることも可能である。

典型的には、記録および送信された画像データは、デジタルのカラー画像データを含むことが可能であり、代替の実施形態では、他の画像形式（たとえば、白黒の画像データ）
が使用されることも可能である。幾つかの実施形態では、画像データの各フレームは、２５６行を含むことが可能であり、各行は、２５６画素を含むことが可能であり、各画素は、公知の方法にかかる色および明るさに対するデータを含むことが可能である。他の実施形態によれば、３２０×３２０画素の画像化器が使用されることも可能である。画素サイズは、たとえば、５〜６マイクロメートルの間であることが可能であり、他の適切なサイズが使用されることも可能である。幾つかの実施形態によれば、画素には、それぞれマイクロ・レンズが嵌められることが可能である。たとえば、バイエル社のカラー・フィルタを適用することが可能である。他の適切なデータ形式が使用されることも可能であり、他の適切な数または種類の列、行、アレイ、画素、サブピクセル、ボックス、スーパーピクセル、および／または色が使用されることも可能である。

随意に、装置１４０は、画像化器１４６のようなセンサの代わりにまたはそれに加えて、一または複数のセンサ１４３を備えることが可能である。センサ１４３は、たとえば、装置１４０の周囲の特性または特徴の一または複数の値を感知、検出、判断、および／または測定することが可能である。たとえば、センサ１４３は、ｐＨセンサ、温度センサ、電気導電率センサ、圧力センサ、または他の公知の適切な生体内センサを備えることが可能である。

幾つかの実施形態では、装置１４０は、キャリア物質１９０（たとえば、ヒドロゲル）を含むことが可能であり、それは、たとえば、装置１４０のドーム形の光学窓に亘って、装置１４０の外部で固定されるか、設置されるか、または覆うことが可能である。キャリア物質１９０は、たとえば、結合リポソームまたはナノコンテナ１９１を含むことが可能である。

幾つかの実施形態では、キャリア物質１９０は、たとえば、水溶液または水性溶液が分散または吸収されることが可能である架橋重合鎖からなるかまたは架橋重合鎖、ヒドロゲル（たとえば、水溶性であるポリマー鎖のネットワーク）、水が分散媒であるコロイド状ゲル、ミセル、または高分子化合物（たとえば、セルロース）を含むことが可能であり、他の吸収性、超吸収性の天然または合成高分子が使用されることも可能である。別の実施形態では、乾燥製剤が使用されることも可能である（たとえば、凍結乾燥したリポソームまたはポリマーソームがニトロセルロースに埋め込まれることが可能である）。他の実施形態では、防腐剤（たとえば、チメロサール、ベンジルアルコール、パラベンなど）が使用されるかまたは添加されることが可能である。

幾つかの実施形態では、たとえば、図２に示すように、キャリア物質１９０およびリポソームまたはナノコンテナ１９１は、バンド１９２内に配置されるか、または、バンド１９２上に固定されることが可能である（たとえば、画像化器の視線上にある装置１４０の一部に設置されるか、または、その周囲もしくはその上を覆うか、あるいは、装置１４０の窓の一部の周囲もしくはその上に、または、装置１４０のドーム形の窓における適切な溝の一部の周囲もしくはその上に設置されるかまたはその周囲もしくはその上を覆う）。

幾つかの実施形態では、たとえば、図３に示すように、キャリア物質１９０およびリポソームまたはナノコンテナ１９１は、外部のドーム形部分１９３内に配置されるか、または、ドーム形部分１９３上に固定されることが可能である（たとえば、装置１４０の一部上に、あるいは、装置１４０の窓もしくはドーム形の窓の周囲に、または、その上に設置されるかまたはその周囲もしくはその上を覆う）。

幾つかの実施形態では、キャリア物質１９０（たとえば、ヒドロゲル）は、装置１４０が生体内にない間は、たとえば、保存および／または格納のために覆われることが可能である。たとえば、コーティングは、生体内で溶けることが可能であるか、または、装置１
４０が或る身体部分（たとえば、結腸）に達したときにだけ生体内で溶けることが可能である。幾つかの実施形態では、コーティングは、たとえば、入口ゲートおよび／または出口ゲートを開くために部分的に溶けることが可能であり、それによって、キャリア物質１９０を通じた流れ（たとえば、挫傷流れ）を生成する。

図２および図３は、生体内装置１４０の外部へのキャリア物質１９０およびリポソームまたはナノコンテナ１９１の配置を実証しているが、他の適切な場所が使用されることも可能である。幾つかの実施形態では、たとえば、キャリア物質１９０およびリポソームまたはナノコンテナ１９１は、装置１４０の内部に配置されることが可能であり（たとえば、内部区画または室またはチャネル内）、それは、続いて生体内で開放されることが可能である（たとえば、溶解可能なゲート、機械的なゲートなどを使用して）。他の適切な配置、設置、またはコーティングの方法が使用されることも可能である。

例えば、一部の実施形態では、生体内装置１４０内のまたは生体内装置１４０に接続された反応室は、目標検体に対する特異的な反応物質であり得る造影剤を運ぶための固定されたリポソームまたはナノコンテナ１９１を含んでよい。そのようなリポソームまたはナノコンテナ１９１は、例えば、リポソーム、コロイドソーム、ポリマーソームまたはそれらのうちの１つ以上を含んでよく、他の適切なナノコンテナが用いられてもよい。一部の実施形態では、例えば、リポソームまたはナノコンテナ１９１は、疎水性の芯部の周囲のリン脂質からなる二重層を含んでよく、他の実施形態では、リポソームまたはナノコンテナ１９１は、二以上の多重層からなってもよく、脂肪層に面した多重層を含んでもよい。

幾つかの実施形態では、結合リポソームまたはナノコンテナ１９１（たとえば、凍結乾燥した結合リポソーム、または、結合抗体を一体化したリポソーム）は、たとえば、サンプル、検体もしくはその両方とは異なっている、反対である、またはその両方であるｐＨを有した低強度のバッファ中のｐＨ感応色で満たされることが可能である。リポソームまたはナノコンテナ１９１の破裂は、対象検体との反応の結果として生じることが可能である。たとえば、リポソームまたはナノコンテナ１９１の破裂およびｐＨ感応色のサンプルへの露出の際に、色の変化が生じることが可能であり、それは、たとえば、光学的に検出でき、および／または、目に見え、および／または、画像化されることが可能である。他の実施形態では、リポソームまたはナノコンテナ１９１（たとえば、ポリマーソーム）は、基板の光学的性質を変化させることができる代替または付加的な分子（たとえば、蛍光材料、蛍光特性を有した材料など）を含むかまたはその分子で満たされることが可能である。

本発明の一部の実施形態によるリポソームまたはナノコンテナ１９１を示す図４Ａと、本発明の一部の実施形態によるリポソームまたはナノコンテナ１９１を示す図４Ｂとを参照する。リポソームまたはナノコンテナ１９１は、例えば、例えば、リン脂質二重層から構成された膜を有する、微小な自己集合性の球状ベシクル（例えば、リポソーム、ナノソームなど）であってもよく、それを含んでもよい。リポソームまたはナノコンテナ１９１は、例えば、有機材料、無機材料、合成材料またはポリマー、ポリリン酸系材料などを含んでよい。リポソームまたはナノコンテナ１９１は、その壁がリン脂質の層からなる液体の充填された袋または区画であってよく、このリン脂質は細胞膜のリン脂質とほぼ同一であってよい。リポソームまたはナノコンテナ１９１は、約５０ナノメートル、約１００ナノメートルなどの直径を有してよい。

一部の実施形態では、例えば、リポソームまたはナノコンテナ１９１の第１のシェル１８１（例えば、外側のシェル）が水に不溶であるのに対し、リポソームまたはナノコンテナ１９１の第２のシェル１８２（例えば、内側のシェル）は水に可溶であってよい。一部の実施形態では、例えば、第１のシェル１８１と第２のシェル１８２との間の区間が第１
のナノ区画１８３（例えば、疎水性の腔）として用いられるのに対し、第２のシェル１８２の内側の区間は第２のナノ区画１８４（例えば、極性の腔）として用いられてよい。層、シェル、区間、および／またはナノ区画について、他の数または位置が使用されてもよい。

一部の実施形態では、リポソームまたはナノコンテナ１９１の外側の層（または外側の層の一部）は、反応物質または材料１８５であってもよく、反応物質または材料１８５に結合されてもよい。例えば、反応物質または材料１８５は、タンパク質、ホルモン、酵素、抗体、標的とする物質、抗体の活性部、抗体またはタンパク質の「ホット・スポット」（たとえば、タンパク質間相互作用を含み、生物学的または化学的な反応を誘導するのに十分な最小機能ドメイン）、変性した抗体、変性した抗原などであってもよく、それらを含んでもよい。例えば、反応物質または材料１８５は、或る抗原または病状（例えば、腫瘍、癌腫瘍、感染体、ポリープなど）との接触時に反応することのできる、特定のタンパク質または抗体を含んでもよい。一部の実施形態では、例えば、反応物質または材料１８５は、例えば、ペプシン、ペプシン１、ペプシン３、ガストリン、ガストリン１７または様々な他の反応物質もしくは材料を含んでよい。

一部の実施形態では、リポソームまたはナノコンテナ１９１は、その内部（例えば、ナノ区画１８３および／または１８４内）に信号伝達材料１８６を貯蔵してもよい。信号伝達材料１８６は、信号伝達材料１８６の変化に際して、または信号伝達材料１８６と別の物質（たとえば、体液中に存在する標的タンパク質または検体）との間の反応に際して、その光学的性質（たとえば、その色またはその発光もしくは吸光特性）が変化することの可能な、ｐＨ感応物質もしくはｐＨインジケータ、蛍光物質もしくは蛍光インジケータ、または別の物質もしくはインジケータであってもよく、それらを含んでもよい。例えば、一部の実施形態では、信号伝達材料１８６は、最初に（たとえば、リポソームまたはナノコンテナ１９１内に貯蔵されているときに）第１の色（たとえば、青色）を有し、信号伝達材料１８６が身体物質またはヒドロゲル１９０内に存在する別の材料物質と反応する場合、第２の異なる色（たとえば、黄色）にその色を変化させてもよい。

一部の実施形態では、例えば、信号伝達材料１８６は、第１の物質の存在下において第１の色、第１の蛍光または第１の光学的性質を有し、第２の物質の存在下において第２の色、第２の蛍光または第２の光学的性質を有してもよい。一部の実施形態では、例えば、信号伝達材料１８６は、第１のｐＨレベルまたは第１の酸性度の存在下において第１の色、第１の蛍光または第１の光学的性質を有し、第２のｐＨレベルまたは第２の酸性度の存在下において第２の色、第２の蛍光または第２の光学的性質を有してもよい。一部の実施形態では、例えば、信号伝達材料１８６は、水性物質の存在下において第１の色、第１の蛍光または第１の光学的性質を有し、油性物質の存在下において第２の色、第２の蛍光または第２の光学的性質を有してもよい。

図１を再び参照すると、装置１４０は、たとえば、嚥下可能なカプセルを嚥下することによって生体内に挿入され、身体内腔を通過することが可能である。リポソームまたはナノコンテナ１９１は、たとえば、或る病気の抗原または病状、腫瘍、癌腫瘍、伝染病、ポリープなど、反応物質または材料１８５と反応し得る身体物質と接触することが可能である。この反応は、リポソームまたはナノコンテナ１９１、あるいは、リポソームまたはナノコンテナ１９１の一または複数の層（たとえば、その外層または一部）の破壊、開放、破裂、崩壊、分解、融合、または穿刺を生じさせることが可能である。たとえば、一または複数の穴、出口、穿刺穴、または開口が生成されることが可能であり、それによって、リポソームまたはナノコンテナ１９１に格納された信号伝達材料１８６が出て、および／または、身体物質またはキャリア物質１９０（たとえば、ヒドロゲル）と接触することを可能にし、その結果、信号伝達材料１８６の光学的性質の変化をもたらす（たとえば、色
または蛍光性（たとえば、青色から黄色への変化など）。

一部の実施形態では、例えば、信号伝達材料１８６は、約８以上のｐＨで青色を呈し低バッファ能を有するブロモチモールブルー（インジケータ）の溶液を含んでもよく、ブロモチモールブルー（インジケータ）の溶液であってもよい。リポソームまたはナノコンテナ１９１が健康な胃酸と接触するとき、この酸がリポソームまたはナノコンテナ１９１に孔を形成することはなく、酸と信号伝達材料１８６（例えば、インジケータ）との間に接触は存在しないため、リポソームまたはナノコンテナ１９１は青いままである。対照的に、胃酸が目標タンパク質（例えば、閾値を越える）を含んでいる場合、リポソームまたはナノコンテナ１９１は崩壊し、胃酸が信号伝達材料１８６（例えば、インジケータ）に接触し得るので、信号伝達材料１８６（例えば、インジケータ）がその色（または他の光学的性質）を変化させ得る（例えば、青から黄色へ）。

幾つかの実施形態では、信号伝達材料１８６の光学的性質の変化（つまり、結果として生じる信号伝達材料１８６の光学的性質）は、画像化または感知されることが可能である（たとえば、生体内装置１４０の画像化器１４６によって）。たとえば、画像化器１４６は、たとえば、装置１４０の窓またはドーム形の窓を通じて一または複数の画像を得ることが可能である。取得した画像は、たとえば、変化した色（たとえば、元のままではない）を有した信号伝達材料、および／または、反応が生じる身体内腔を含むことが可能である。信号伝達材料１８６の光学的性質の変化の検出、リポソームまたはナノコンテナ１９１の外部に存在し得る信号伝達材料１８６の検出またはその両方によって、材料すなわち反応物質１８５と、それに対応する抗原との間で反応が起こったことが示され、対応する抗原、たとえば、病状、腫瘍、癌腫瘍、伝染病、ポリープなどの存在が示される。

一部の実施形態では、例えば、リポソームまたはナノコンテナ１９１は最初に第１の色（例えば、青）を有するｐＨ感応物質で満たされてよい。リポソームまたはナノコンテナ１９１は、目標、例えば、或る抗原との反応の結果、破裂してもよい。リポソームまたはナノコンテナ１９１に貯蔵されたｐＨ感応物質が、その色を第２の色（例えば、黄色）へ変えてもよい。生体内画像化器１４６は変更した色の画像を取得してもよく、この画像データが送信器１４１によって送信されてもよい。

一部の実施形態では、装置１４０は、デジタルのカラー画像情報を送信してもよく、それは、リポソームまたはナノコンテナ１９１（たとえば、個別の部分における）の色情報を含むことが可能であり、たとえば、個別の部分は、画像またはフレームに対応することが可能であり、他の適切な送信方法が使用されることも可能である。幾つかの実施形態では、装置１４０は、たとえば、０．５秒に１回、画像をキャプチャおよび／または得ることが可能であり、他のキャプチャ速度（一定または可変）が使用されることも可能である。幾つかの実施形態では、装置１４０は、疾患または病気の位置を特定し、および／または、その性質を判断するために使用されることが可能である（たとえば、良性・悪性ポリープまたは腫瘍の識別）。

他の実施形態では、たとえば、リポソームまたはナノコンテナ１９１は、最初に蛍光物質で満たされることが可能である。リポソームまたはナノコンテナ１９１は、対象（たとえば、或る抗原）との反応の結果として破裂することがある。リポソームまたはナノコンテナ１９１に格納された蛍光物質は、リポソームまたはナノコンテナ１９１から露出または排出されることが可能であり、その結果、その励起特性を変化させる（たとえば、増加させる）。生体内画像化器１４６またはセンサ１４３（たとえば、光センサ）は、画像および／または蛍光物質の信号の変化（たとえば、増加）を得ることが可能であり、感知データは、送信器１４１によって送信されることが可能である（たとえば、関連する画像データに加えてまたはその代わりに）。

幾つかの実施形態では、生体内装置１４０は、たとえば、一または複数の位置特定方法を使用して位置特定されることが可能であり、それによって、反応が生じる場所または身体部分を判断することを可能にしている（たとえば、抗原、疾患、腫瘍、癌性腫瘍、伝染病、ポリープなどを有した場所または身体部分）。

図５は、本発明の幾つかの実施形態にかかる、複数の種類のリポソームまたはナノコンテナ１９１を有した生体内装置１４０を示している。たとえば、キャリア物質１９０およびリポソームまたはナノコンテナ１９１は、バンド１９２に配置されるか、または、その上に固定されることが可能である（たとえば、装置１４０の一部の周囲に設置されるか、もしくは、その周囲を覆うか、または、装置１４０の一部上に設置されるか、もしくは、その一部の周囲を覆うか、または、装置１４０の窓もしくはドーム形の窓の一部に設置されるか、もしくは、その周囲を覆う）。バンド１９２は、複数の部分または領域（たとえば、第１の部分１９２Ａ、第２の部分１９２Ｂ、第３の部分１９２Ｃなど）を含むことが可能であり、各部分は、たとえば、異なる種類のリポソームまたはナノコンテナを含むことが可能である（たとえば、それぞれ、第１の種類のリポソームまたはナノコンテナ１９１Ａ、第２の種類のリポソームまたはナノコンテナ１９１Ｂ、第３の種類のリポソームまたはナノコンテナ１９１Ｃ）。たとえば、第１の種類のリポソームまたはナノコンテナ１９１Ａは、第１の抗原またはタンパク質に反応するように構成されることが可能であり、第２の種類のリポソームまたはナノコンテナ１９１Ａは、酵素またはタンパク質と反応するように構成されることが可能であり、第３の種類のリポソームまたはナノコンテナ１９１Ａは、三日熱ホルモンまたはタンパク質と反応するように構成されることが可能である。

図５の生体内装置１４０は、身体内腔（たとえば、ＧＩ管）を通過することが可能である。第１の種類のリポソームまたはナノコンテナ１９１Ａは、第１の抗原またはタンパク質と接触し、それによって、リポソームまたはナノコンテナ１９１Ａの破裂、およびリポソームまたはナノコンテナ１９１Ａの内容物の光学的性質の変化を生じさせることが可能である。同様に、第３の種類のリポソームまたはナノコンテナ１９１Ｃは、ホルモンまたは第３のタンパク質と接触し、それによって、リポソームまたはナノコンテナ１９１Ｃの破裂、およびリポソームまたはナノコンテナ１９１Ｃの内容物の光学的性質の変化を生じさせることが可能である。対照的に、第２の種類のリポソームまたはナノコンテナ１９１Ｂは、酵素または第２のタンパク質（たとえば、酵素が患者の体内またはＧＩ管内にない場合）と接触しないことがあり、第２の種類のリポソームまたはナノコンテナ１９１Ｂの内容物は、露出されないことがあるか、または、その光学的性質を変化させないことがある。装置１４０は、第１の部分１９２Ａ、第２の部分１９２Ｂ、および第３の部分１９２Ｃを含んだ画像を得ることが可能である。生体内画像は、たとえば、第１および第３の抗原が検出され、生体内に存在することがあるが、第２の抗原が検出されず、したがって、生体内に存在しない場合があることを示すことが可能である。

幾つかの実施形態では、第１の種類のリポソームまたはナノコンテナ１９１Ａによる反応は、光学的性質の第１の変化（たとえば、青色から黄色への色の変化）をもたらすことが可能であるが、第２の種類のリポソームまたはナノコンテナ１９１Ｂによる反応は、第２の異なる光学的性質の変化（たとえば、青色から緑色への色の変化または蛍光物質の露出）をもたらすことが可能である。

幾つかの実施形態では、第１の種類のリポソームまたはナノコンテナ１９１Ａによる反応は、光学的性質の第１の変化（たとえば、青色から黄色への色の変化）をもたらすことが可能であるが、第２の種類のリポソームまたはナノコンテナ１９１Ｂによる反応は、第２の異なる非光学的性質の変化（たとえば、センサ１４３によって検出されることが可能
である磁界または導電性）の変化をもたらすことが可能である。

他の実施形態では、複数の反応は、同様のまたは実質的に同一の光学的性質の変化をもたらし、たとえば、前記部分の場所または相対的位置に基づいて区別または識別されることが可能である。たとえば、第１の部分１９２Ａにおける青色から黄色への色の変化は、生体内装置１４０によって画像化されるようなバンド１９２上の部分１９２Ａおよび１９２Ｃの場所または相対的位置に基づいて、第３の部分１９２Ｃにおける青色から黄色への色の変化から識別されることが可能である。たとえば、第１の部分１９２Ａの場所での第１の色から第２の色への色の変化は、第１の種類のリポソームまたはナノコンテナ１９１Ａが第１の種類の抗原と反応したという兆候として使用されることが可能であるが、第１の部分１９２Ｃの場所での第１の色から第２の色への色の変化は、第３の種類のリポソームまたはナノコンテナ１９１Ｃが第３の種類の抗原と反応した兆候として使用されることが可能である。

本発明の或る特徴がここで示され且つ記述されている一方で、多くの修正物、置換物、変更物、および均等物が、直ちに当業者に生じるであろう。それは、したがって、添付の請求の範囲が本発明の真の精神の範囲内に該当するようなすべてのそのような修正および変更を包含するように意図されていると理解されるべきものである。

本発明の幾つかの実施形態にかかる生体内感知システムの模式図。 本発明の一実施形態にかかる生体内画像化装置の模式図。 本発明の別の実施形態にかかる生体内画像化装置の模式図。 本発明の幾つかの実施形態にかかるリポソームまたはナノコンテナの模式図。 本発明の幾つかの実施形態にかかるリポソームまたはナノコンテナの図。 本発明のさらに別の実施形態にかかる生体内画像化装置の模式図。

Claims (3)

1. 窓を備えたハウジングと、
   前記窓を通じて身体内腔を照らすように前記ハウジング内に配置された光源と、
   前記窓を通じて前記身体内腔から反射された光を受光する画像化器と、
   画像データを受信システムに送信する送信器と、を備え、
   前記窓はマーカを包含しているリポソームによって覆われている、生体内画像化装置。
2. ハウジングはカプセル状である請求項１に記載の生体内画像化装置。
3. 画像化器はマーキングを含む画像を取得する請求項１に記載の生体内画像化装置。

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