JP2004522467A - Ingestible capsule for transmitting fluorescent images - Google Patents

Abstract

非消化性の外部シェル（１１）を備えた摂取可能カプセルを利用して人または動物の消化管の内部からの医療情報を決定する、改良型の新規な摂取可能カプセル（１０）および方法。外部シェル内（１１）には、レンズ（１４）、照明ＬＥＤ（１６）、フィルタ（１８）、イメージャ（２０）、送信機（２２）、アンテナ（２４）および小型電池（２６）が収容されている。診断用の医療情報を得る改良方法は、抗体標識した蛍光染料物質を始めとする蛍光染料を摂取し（３２）、それによって対象領域を標識を付ける工程と、非特異的な蛍光染料を洗い流すために、リンス液を摂取する工程（３４）と、カプセルを摂取する工程（３６）とから成り、蛍光標識した対象領域を照明および画像化することを特徴とする。一旦画像が受け取られると、小型電池によって動力を供給されている低周波送信機が、体外の受信機に映像信号を送信する（４０）。送信された信号は、標識が付けられた対象領域の画像を提供する。A novel improved ingestible capsule (10) and method utilizing an ingestible capsule with a non-digestible outer shell (11) to determine medical information from inside the digestive tract of a human or animal. Inside the outer shell (11), a lens (14), an illumination LED (16), a filter (18), an imager (20), a transmitter (22), an antenna (24) and a small battery (26) are housed. I have. An improved method of obtaining medical information for diagnosis is to ingest fluorescent dyes, including antibody-labeled fluorescent dye substances (32), thereby labeling the area of interest, and to wash away non-specific fluorescent dyes. The method further comprises a step (34) of ingesting a rinsing liquid and a step (36) of ingesting a capsule, characterized in that a fluorescently labeled target area is illuminated and imaged. Once the image is received, a low frequency transmitter, powered by a small battery, sends a video signal to a receiver outside the body (40). The transmitted signal provides an image of the marked region of interest.

Description

【０００１】
（発明の属する技術分野）
本発明は、医療分野で使用される新規な摂取可能カプセルと、動物、特に人の身体の内部からの医療データを蓄積するためのそのようなカプセルの使用方法とに関する。
【０００２】
（発明の背景）
医療分野で現在使用されている苦痛な侵襲的処置を用いずに、特定の医療情報を得て、特定の医学的疾病（特に癌）を発見することは非常に望ましいことである。そのような侵襲的処置の多くはストレスが過度にかかり、極端な場合には患者が医療補助や初期診断を求めることを思いとどまらせる。侵襲性処置すなわち例えば切開やスコープ等が身体の一部に進入することが要求される医療処置は、特定の疾病の診断に一般に利用されており、そのような処置としては、針やフレキシブルチューブを用いる処置、内視鏡検査法、および外科手術のような処置が挙げられる。
【０００３】
そのような診断処置の多くは、使用する特定の処置または装置や、装置のオペレータの技能、もしくは処置を行なう人に依存する。よくある診断ツールとして今日一般的に使用されている処置の一つは、結腸直腸癌（ＣＲＣ）の検出用の結腸鏡検査法である。結腸鏡検査法は、一般に、内視鏡ファイバースコープによる、結腸、回腸盲腸部、および回腸終端部の直接の外観検査から成る。結腸鏡検査法は、通常、資格のある消化器病学者によって行なわれる。結腸鏡検査法中、患者は一般に目が覚めているが、鎮静薬により鎮静化される。処置中、フレキシブルな内視鏡が直腸に挿入され、より下方の胃腸管の様々な部分に進められる。重要な解剖学的目標が識別され、表面が潰瘍、ポリープ、出血部位、新生物、狭窄などについて検査される。識別された状態に依存して、結腸直腸癌または結腸の前癌状態が診断される。この侵襲的処置の多くの例では、合併症が発生する。最も一般的な合併症は結腸の穿孔であり、この場合、感染が存在するようになるまで診断が何日も遅れることがある。穿孔は、特に壁が弱化した場合に、機器の先端に由来する機械的外傷によって引き起こされ得る。それよりは一般的でないが、穿孔は、空気による積極的吸入に二次的に派生する、機器によらないものである場合もある。しかしながら、穿孔から生じる深刻な合併症が、通常の症例で報告されている。さらに、合併症として出血が起こる可能性があり、出血を凝固させるために何度も結腸鏡検査法を繰り返す必要がある。少数例では、血管造影術と外科手術が必要とされている。第３のそれほど一般的でない合併症は、呼吸抑制である。これは通常、慢性肺疾病の患者の薬物による過鎮静によって起こる。
【０００４】
他の一般的診断処置としては、触指による直腸検査、大便試料を利用した便潜血検査（ＦＯＢＴ）、バリウム注腸Ｘ線検査、および内視鏡的Ｓ状結腸鏡検査法が挙げられる。これらの処置はすべて癌の状態を診断するために利用される。内視鏡的Ｓ状結腸鏡検査法中、直腸、Ｓ状結腸、および結腸の近位部分（６０ｃｍ）の直接検査が、フレキシブル内視鏡ファイバースコープによって達成される。
この処置は、最小の腸標本について医師の診療所で一般に行なわれている。３５ｃｍのスコープは、それより大きなスコープである結腸鏡より、快適ではあるが高価ではない。しかしながら、この機器の効率は幾分低く、わずかに４０％の悪性または前癌状態の結腸病変しか診断されない。
【０００５】
以上の処置はすべて侵襲的処置と称され、患者に高いレベルの不快感を引き起こし得る。したがって、癌やそれと同様なものを始めとする疾病および／または状態をそれらの非常に初期の段階で検出可能な、非侵襲性処置を有することが望ましい。
【０００６】
さらに、医学界は、医学的疾病の検出およびしたがって診断のための、より信頼性が高く侵襲性が低い処置の必要性を認識している。近年、「放射性ピル」が現れた。このピルは、身体の因子をモニタする手段を提供し、移植するかまたは摂取することができ、身体の外部に情報を送信することができる。これらの装置の多くは、受信手段が非常に厄介であり、信頼性が低く、また一般にピルの地理的位置の決定を提供しない。
【０００７】
医療分野では多くの癌検出手段が知られており、そのようなものの１つに癌マーカーの使用がある。癌を含めた様々な疾病の検出のための首尾良いスクリーニング処置を開発するために、適切で信頼できる診断用マーカーの同定は不可欠である。そのようなマーカーの一般的カテゴリーは、物理的マーカー、遺伝子マーカー、化学的マーカーの３つである。前結腸癌ポリープの発達の初期段階を検出するために医療分野で現在利用されている１つの処置に、結腸鏡検査法に関して先に述べたような内視鏡検査画像化技術やフレキシブルＳ状結腸鏡検査法、ならびに生体内画像化カプセルを使用する腸の内表面の物理的特徴付けがある。
【０００８】
内視鏡検査法や生体内画像化カプセル技術は、診断する胃腸管の物理的外観の検査に依存するため、生化学センサを設けることによって提供される特異性や感度を欠いている。さらに、我々が今日理解しているような内視鏡検査、結腸鏡検査法および生体内画像化カプセルは、もっぱら画像化の目的での消化管の照明に依存する。上述したように、癌研究および分子生物学の進歩は、識別される癌に特異的なマーカーを我々に提供した。そのような特異的マーカーを利用する方法の１つは、非常に特異的な抗原／抗体相互作用に基づいている。抗体／抗原相互作用から得られる診断の特異性には、いかなるタイプの物理的外観評価も匹敵できないことが知られている。したがって、化学的検出手段は、生体内モードの検出を追求するための最も論理的なものである。したがって、照明画像化と化学的検出との組み合わせは、検出方法の向上を提供するだろう。
【０００９】
従って、本発明の目的は、生体内画像化カプセルと組み合わせて化学的マーカーを利用する、状態の検出および診断のための装置を提供することにある。
本発明の別の目的は、利用した診断用マーカーによる所定因子の画像化時に反応する、身体の外部に位置する遠隔受信機に診断情報を送信することができるカプセルを始めとする摂取可能装置を提供することにある。
【００１０】
本発明のさらに別の目的は、化学的マーカーと生体内画像化を用いた所定状態の検出に基づいて知覚した情報を送信することができる摂取可能カプセルを身体に導入することによる、情報を受信し医学的状態を診断する方法を提供することにある。
【００１１】
（発明の要約）
上記の要求や他の要求は、人または動物の消化管を通り抜けるよう形成された非消化性の外部シェルを備えた、人または動物の消化管の内部からの医療情報を決定する摂取可能カプセルを提供することによりほぼ満たされる。外部シェル内には、レンズ、照明ＬＥＤ、フィルタ、ＣＭＯＳイメージャ、送信機、アンテナ、およびイメージャ、ＬＥＤおよび送信機に動力を供給する小型電池が収容される。
【００１２】
さらには、診断用の医療情報を得る方法であって、抗体標識した蛍光染料を始めとする蛍光染料を摂取し、それによって所定の標的組織を標識を付ける工程と、非特異的な蛍光染料を洗い流すために、リンス液を摂取する工程と、カプセルを摂取する工程とから成り、該所定標的組織を照明および画像化することを特徴とする方法が開示される。一旦画像が受け取られると、小型電池によって動力を供給されている低周波送信機は、体外の受信機に信号を送信する。送信された信号は、所定標的組織の画像を提供する。
【００１３】
本発明の上述の、追加の、ならびにさらに詳しい目的と利点が、図面に関連させて採り上げた本発明の好ましい実施形態の以下の詳細な説明から、当業者には容易に明らかとなるだろう。
【００１４】
（好ましい実施形態の詳細な説明）
この説明の間、本発明を例証する異なる図面の同様な要素を識別するために、同様な番号を使用する。
従って、図１は本発明による摂取可能カプセルの略断面図を例証する。より詳しくは、図１では、摂取可能カプセルが符号１０として、摂取可能カプセル１０内のその構成要素が一般に相互に関連づけられた状態で、例証されている。摂取可能カプセル１０は、通常、光学ドーム１２、レンズ１４、少なくとも１つの照明ＬＥＤ１６、フィルタ１８、ＣＭＯＳイメージャ２０、送信機２２、アンテナ２４、および小型電池電源を始めとする電源２６を備えている。構成要素１２，１４，１６，１８，２０，２２は、酵素、抗原、抗体、特定のｐＨレベル、またはそれらと同様のものの存在のような、所定の因子または状態の検出を提供すべく相互に関連づけられている。
【００１５】
図２を参照すると、本発明による、人または動物の消化管の内部から診断用医療情報を得る方法を構成する工程３０が、略フローチャートで例証されている。通常の作用の間、ならびに図２に示されるように、図１の教示に照らすと、まず始めに、化学染料物質、より詳細には抗体標識染料を始めとする摂取可能な蛍光染料が、患者により摂取される（３２）。次に、非特異的な蛍光染料を洗い流すために、蛍光性のリンス液が患者により摂取される（３４）。このプロセスは、化学染料物質（より詳細には蛍光染料）の摂取（３２）により予め識別された特定組織の、染料による標識付けを提供する。次に、摂取可能カプセル１０が、従来のピル／カプセルと同様に患者によって飲み込まれ（３６）、蠕動と呼ばれる自然な収縮により消化管を通って進められる。この消化管を通ってのカプセル１０の推進は、画像データの収集（３８）を提供する。照明ＬＥＤ１６は、光学ドーム１２を通して消化管を照明するように作製されている。照明ＬＥＤ１６は、カプセル１０が消化管を通過した時に消化管の内壁を照明する光を提供する。レンズ１４は、照明ＬＥＤ１６から発せられた光の、後方のイメージャ２０上への集束を提供する。フィルタ１８は励起光からのブロックを提供し、また染料標識組織から発せられた蛍光の送信を可能にする。フィルタ１８は、イメージャ２０に応答するように通知する、染料標識組織からの蛍光信号を検出する役割を果たす。
【００１６】
所定の状態に引きつけられる蛍光染料３２の摂取により、この組織の画像はイメージャ２０により受け取られる。したがって、酵素、抗原、抗体、ｐＨ等のレベルのような特定の状態の存在を検出する能力が存在する。その後、低周波送信機２２が、画像データを受け取るとオンに切り換えられ、身体の外部に位置する受信機に画像の信号を送る（４０）ものとして特徴付けられる。このような画像化される蛍光標識組織の存在は、所定の因子か状態が存在することを意味する。その後、カプセル１０は消化管を通過して身体から出て、画像データは医療専門家により受け取られ解釈される（４２）。
【００１７】
図１を再び参照すると、カプセル１０は通常、人または動物が容易に飲み込めるよう十分に小さく作製される。一般に、カプセル１０は、参照符号Ｘで示すように約３０ｍｍ×参照符号Ｙに示すように約１１ｍｍ未満に作製される。より詳しくは、カプセル１０は約２．５４ｃｍ（１インチ）未満の長さ×約１．２７ｃｍ（１／２インチ）未満の幅であり、消化管を容易に通過するような形状の、封止された非消化性の外部シェル１１を備えるように作製される。カプセル１０がさらに、診断を支援するための追加の光学要素等を含み得ることが予想されるが、カプセル１０は外部ワイヤ、ファイバ、光学バンドルまたはケーブルは含まない。上述したように、カプセル１０は蠕動（すなわち自然な収縮）により消化管（すなわち胃腸管）を通って進められるが、カプセル１０を腸の中で進めるのにはいかなる推進力も必要としない。
【００１８】
カプセル１０の作用のための前提は、蛍光画像化と共にバイオセンシング（生体検出）することである。一般に、バイオセンシングは、生体試料（受容体）が試験試料中の対象物質と接触した時に何らかの様式で相互作用する、酵素、細胞、抗体、抗原またはその他同種のもののような生体試料の使用を伴う。本発明のカプセル１０を使用する様式では、蛍光染料３２、特に抗体標識した蛍光染料が、特定の予め識別された状態または材料の存在を検出しマークするために利用される。抗体標識した蛍光染料３２を摂取する工程は、癌前駆物質を示す状態のような、特定の状態の診断を提供する。
【００１９】
好ましい実施形態では、半導体ナノ結晶染料のような抗体標識した蛍光染料物質が、生体内標識付けの目的で利用され、生体内蛍光検出のための染色剤として機能することが開示される。ナノ結晶染料は、様々な種類の半導体材料より作ることができる。ナノ結晶染料は、有機染料と比較して、いくつかの固有の性質と利点を有する。第１に、ナノ結晶粒子のサイズと、場合によっては形状とを、製造中にコントロールすることができる。いくつかの例では、特定の用途に適合するようにナノ粒子のサイズを調整することができ、より詳しくは、粒子のサイズを特定の細胞に入り込むかまたは入り込まないように作製することができる。第２に、ナノ結晶の放射波長はサイズ依存的であり、したがって、ナノ結晶の放射波長をモニタすることによりナノ粒子のサイズを予測することができる。第３に、ナノ粒子の放射波長よりも短い波長を有するいかなる光も、その励起に寄与する。したがって、ナノ結晶染料は、有機染料に比べて、より優れた励起効率を有する。第４に、ナノ結晶染料は有機染料よりも光安定性である。
【００２０】
癌細胞または癌前駆細胞に加えて、上記の蛍光性ナノ粒子または染料３２を、他の細胞種を標識するためにも使用することができる。例えば、蛍光性ナノ粒子を、繊維芽細胞、上皮細胞等の混合物から筋細胞を選択的に標識するために使用することができる。これは、人または動物のいかなる器官／構造も複数の細胞種の混合物から成るという点で、疾病診断にとって大きな意味合いを持つ。多くの場合、特定の細胞種の異常は、正確な診断前に知らなければならない。ナノ粒子による細胞の標識付けの利点は、アポトーシスアッセイ、免疫学的アッセイ、およびｉｎ ｓｉｔｕハイブリダイゼーションのような多くの従来の生物学的アッセイを改善することができる。
【００２１】
この特定の発明では、蛍光性ナノ結晶が生体内で使用され、摂取可能カプセル１０により画像化される。図２を参照しながら先に説明したように、特異的抗体または化学的に標識付けられた半導体ナノ結晶染料が摂取され（３２）、消化管に送達される。癌組織、特異的抗体、または化学物質が存在すると、蛍光性ナノ結晶染料は、癌組織の表面に堆積するか、または細胞構成成分を染色すべく該癌細胞に実際に入り込む。その後、非結合のナノ結晶染料は、リンス剤の摂取により洗い流される（３４）。次に、患者はカプセル１０を摂取する（３６）。カプセル１０は消化管を通って移動し、画像化データを収集する（３８）。蛍光標識された癌組織は、蛍光物質を画像化することにより、カプセル１０により検出される。この画像データは送信機２２を介して遠隔に位置する受信機に送信される（４０）。検出カプセル１０は、最終的には消化管を通り抜け（４２）、身体から出る。イメージャ２２によって提供される画像データは、遠隔受信機によって受け取られ、診断のため医療専門家によって解釈される（４２）。
【００２２】
以上の開示により、異なるマーカー特性を有し、それによって複数の状態に対する診断用ツールとして同時に機能する、抗体標識した蛍光染料物質を含めた多数の蛍光染料物質３２の使用が当然予想される。さらに、任意の時間に消化管中でのカプセル１０の正確な位置を決定する目的で、位置決め指標（図示しない）を任意選択で備えてもよい。
【００２３】
このように、蛍光標識された組織の画像を得るための、電池を始めとする小型電源、フィルタ手段およびイメージャを備えた摂取可能カプセルが開示されている。送信機は消化管内を移動する時に、外部に位置する受信機に信号を発し、それにより対象の識別された所定物質の画像を提供する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による摂取可能カプセルの断面図。
【図２】本発明による摂取可能カプセルの略回路図。[0001]
(Technical field to which the invention belongs)
The present invention relates to novel ingestible capsules used in the medical field and to the use of such capsules for accumulating medical data from inside the body of animals, especially humans.
[0002]
(Background of the Invention)
It is highly desirable to obtain certain medical information and discover certain medical illnesses, especially cancer, without the painful invasive procedures currently used in the medical field. Many such invasive procedures are overly stressful, and in extreme cases discourage patients from seeking medical assistance or early diagnosis. Invasive procedures, i.e., medical procedures that require an incision or scope to enter a part of the body, are commonly used to diagnose certain diseases, such as needles and flexible tubes. Procedures used include procedures used, endoscopy, and surgery.
[0003]
Many such diagnostic procedures depend on the particular procedure or device used, the skill of the operator of the device, or the person performing the procedure. One of the procedures commonly used today as a common diagnostic tool is colonoscopy for the detection of colorectal cancer (CRC). Colonoscopy generally consists of direct visual inspection of the colon, ileum and ileum, and terminal ileum with an endoscopic fiberscope. Colonoscopy is usually performed by a qualified gastroenterologist. During colonoscopy, patients are generally awake, but are sedated by sedatives. During the procedure, a flexible endoscope is inserted into the rectum and advanced to various parts of the lower gastrointestinal tract. Important anatomical targets are identified and surfaces are examined for ulcers, polyps, bleeding sites, neoplasms, stenosis, etc. Depending on the condition identified, a colorectal cancer or precancerous condition of the colon is diagnosed. In many instances of this invasive procedure, complications occur. The most common complication is perforation of the colon, in which case the diagnosis can be delayed for days before the infection becomes present. Perforations can be caused by mechanical trauma originating from the tip of the instrument, especially when the wall is weakened. Less commonly, perforations can be non-instrumental, secondary to active aspiration by air. However, serious complications resulting from perforation have been reported in normal cases. In addition, bleeding can occur as a complication, requiring repeated colonoscopy to coagulate the bleeding. In a few cases, angiography and surgery are needed. A third less common complication is respiratory depression. This is usually caused by drug oversedation in patients with chronic lung disease.
[0004]
Other common diagnostic procedures include a rectal examination with a finger, a fecal occult blood test using a stool sample (FOBT), a barium enema x-ray, and an endoscopic sigmoidoscopy. All of these treatments are utilized to diagnose a cancer condition. During endoscopic sigmoidoscopy, direct examination of the rectum, sigmoid colon, and proximal portion of the colon (60 cm) is achieved with a flexible endoscopic fiberscope.
This procedure is commonly performed in physician clinics on minimal intestinal specimens. A 35 cm scope is more comfortable but less expensive than a larger scope, a colonoscope. However, the efficiency of this device is somewhat low, with only 40% of the malignant or precancerous colon lesions being diagnosed.
[0005]
All of these procedures are referred to as invasive procedures and can cause a high level of discomfort to the patient. Therefore, it is desirable to have a non-invasive treatment that can detect diseases and / or conditions, including cancer and the like, at their very early stages.
[0006]
Further, the medical community has recognized a need for more reliable and less invasive procedures for the detection and, therefore, diagnosis of medical illnesses. In recent years, "radioactive pills" have emerged. The pill provides a means of monitoring body factors, can be implanted or ingested, and can transmit information outside the body. Many of these devices are very cumbersome to receive, are unreliable, and generally do not provide a determination of the geographic location of the pill.
[0007]
Many means of detecting cancer are known in the medical field, one of which is the use of cancer markers. Identification of appropriate and reliable diagnostic markers is essential to developing a successful screening procedure for the detection of various diseases, including cancer. There are three general categories of such markers: physical markers, genetic markers, and chemical markers. One procedure currently used in the medical field to detect early stages of the development of precolon cancer polyps includes endoscopy imaging techniques as described above for colonoscopy and flexible sigmoid colon There are microscopy, as well as physical characterization of the intestinal lining using in vivo imaging capsules.
[0008]
Endoscopy and in vivo imaging capsule technology lack the specificity and sensitivity provided by providing a biochemical sensor because they rely on examining the physical appearance of the gastrointestinal tract to be diagnosed. In addition, endoscopy, colonoscopy and in vivo imaging capsules, as we understand today, rely exclusively on illumination of the gastrointestinal tract for imaging purposes. As mentioned above, advances in cancer research and molecular biology have provided us with specific markers for the cancers to be identified. One way to utilize such specific markers is based on very specific antigen / antibody interactions. It is known that the diagnostic specificity resulting from an antibody / antigen interaction is not comparable to any type of physical appearance assessment. Therefore, the chemical detection means is the most logical one for pursuing the detection of the in vivo mode. Thus, the combination of illumination imaging and chemical detection will provide an improved detection method.
[0009]
Accordingly, it is an object of the present invention to provide an apparatus for detecting and diagnosing conditions that utilizes chemical markers in combination with in vivo imaging capsules.
Another object of the present invention is to provide an ingestible device, such as a capsule, capable of transmitting diagnostic information to a remote receiver located outside the body, which is responsive to the imaging of a given factor by the utilized diagnostic marker. To provide.
[0010]
Yet another object of the present invention is to receive information by introducing into a body an ingestible capsule capable of transmitting perceived information based on detection of a predetermined condition using chemical markers and in vivo imaging. And a method for diagnosing a medical condition.
[0011]
(Summary of the Invention)
The above and other needs provide for an ingestible capsule that determines medical information from within the human or animal digestive tract, with a non-digestible outer shell formed to pass through the digestive tract of the human or animal. Almost satisfied by providing. The outer shell houses the lens, illumination LED, filter, CMOS imager, transmitter, antenna, and a small battery that powers the imager, LED and transmitter.
[0012]
Furthermore, a method of obtaining medical information for diagnosis, comprising ingesting a fluorescent dye such as an antibody-labeled fluorescent dye, thereby labeling a predetermined target tissue, and Disclosed is a method comprising ingesting a rinse solution and ingesting a capsule for rinsing, wherein the method comprises illuminating and imaging the predetermined target tissue. Once the image is received, a low-frequency transmitter, powered by a small battery, sends a signal to a receiver outside the body. The transmitted signal provides an image of a given target tissue.
[0013]
The above, additional and further objects and advantages of the present invention will become readily apparent to those skilled in the art from the following detailed description of preferred embodiments of the invention taken in conjunction with the drawings.
[0014]
(Detailed description of preferred embodiments)
During this description, like numbers are used to identify like elements in different drawings that illustrate the invention.
Accordingly, FIG. 1 illustrates a schematic cross-sectional view of an ingestible capsule according to the present invention. More specifically, FIG. 1 illustrates the ingestible capsule as numeral 10 with its components within the ingestible capsule 10 generally interconnected. The consumable capsule 10 typically includes an optical dome 12, a lens 14, at least one illumination LED 16, a filter 18, a CMOS imager 20, a transmitter 22, an antenna 24, and a power source 26, including a small battery power source. Components 12,14,16,18,20,22 interact with one another to provide detection of a given factor or condition, such as the presence of enzymes, antigens, antibodies, particular pH levels, or the like. Associated.
[0015]
Referring to FIG. 2, a process 30 comprising a method of obtaining diagnostic medical information from within a gastrointestinal tract of a human or animal according to the present invention is illustrated in a schematic flow chart. During normal operation, and as shown in FIG. 2, in light of the teachings of FIG. 1, first, chemical dye substances, and more particularly, ingestible fluorescent dyes, including antibody-labeled dyes, are administered to the patient. (32). Next, a fluorescent rinse is taken by the patient to wash away non-specific fluorescent dyes (34). This process provides for dye-based labeling of specific tissues previously identified by ingestion (32) of chemical dye substances (more specifically, fluorescent dyes). The consumable capsule 10 is then swallowed 36 by the patient, similar to a conventional pill / capsule, and advanced through the digestive tract by a natural contraction called peristalsis. Propulsion of the capsule 10 through the gastrointestinal tract provides acquisition of image data (38). The illumination LED 16 is made to illuminate the digestive tract through the optical dome 12. The illumination LED 16 provides light that illuminates the inner wall of the digestive tract when the capsule 10 passes through the digestive tract. The lens 14 provides focusing of the light emitted from the illumination LED 16 onto the rear imager 20. Filter 18 provides a block from the excitation light and allows for transmission of fluorescence emitted from the dye-labeled tissue. The filter 18 is responsible for detecting a fluorescent signal from the dye-labeled tissue that informs the imager 20 to respond.
[0016]
Upon ingestion of the fluorescent dye 32, which is attracted to a predetermined condition, an image of the tissue is received by the imager 20. Thus, the ability to detect the presence of certain conditions, such as levels of enzymes, antigens, antibodies, pH, etc., exists. The low frequency transmitter 22 is then switched on upon receiving the image data and is characterized as sending (40) the image signal to a receiver located outside the body. The presence of such fluorescently labeled tissue being imaged implies that a given factor or condition exists. The capsule 10 then exits the body through the digestive tract and the image data is received and interpreted by a medical professional (42).
[0017]
Referring again to FIG. 1, capsule 10 is typically made small enough to be easily swallowed by a human or animal. Generally, the capsule 10 is made about 30 mm as indicated by the reference X and less than about 11 mm as indicated by the reference Y. More specifically, the capsule 10 is less than about 2.5 inches (1 inch) long by less than about 1/2 inches (1 inch) wide, and is shaped to easily pass through the digestive tract. It is made to have a non-digestible outer shell 11 made. It is envisioned that capsule 10 may further include additional optical elements and the like to assist in diagnosis, but capsule 10 does not include external wires, fibers, optical bundles or cables. As mentioned above, the capsule 10 is advanced through the digestive tract (ie, the gastrointestinal tract) by peristalsis (ie, natural contraction), but does not require any propulsion to advance the capsule 10 in the intestine.
[0018]
A prerequisite for the operation of the capsule 10 is biosensing (living body detection) together with fluorescence imaging. In general, biosensing involves the use of a biological sample, such as an enzyme, cell, antibody, antigen, or the like, that interacts in some way when the biological sample (receptor) contacts a target substance in a test sample. . In the mode of using the capsule 10 of the present invention, a fluorescent dye 32, particularly an antibody-labeled fluorescent dye, is utilized to detect and mark the presence of a particular pre-identified condition or material. Ingesting the antibody-labeled fluorescent dye 32 provides a diagnosis of a particular condition, such as a condition indicative of a cancer precursor.
[0019]
In a preferred embodiment, it is disclosed that an antibody-labeled fluorescent dye substance, such as a semiconductor nanocrystal dye, is utilized for in vivo labeling purposes and functions as a stain for in vivo fluorescence detection. Nanocrystalline dyes can be made from various types of semiconductor materials. Nanocrystalline dyes have several unique properties and advantages compared to organic dyes. First, the size and possibly shape of the nanocrystalline particles can be controlled during manufacturing. In some examples, the size of the nanoparticles can be tailored to suit a particular application, and more specifically, the size of the particles can be made to enter or leave particular cells. Second, the emission wavelength of nanocrystals is size-dependent, and therefore, by monitoring the emission wavelength of nanocrystals, the size of the nanoparticles can be predicted. Third, any light having a wavelength shorter than the emission wavelength of the nanoparticles contributes to its excitation. Therefore, nanocrystalline dyes have better excitation efficiency than organic dyes. Fourth, nanocrystalline dyes are more photostable than organic dyes.
[0020]
In addition to cancer cells or cancer progenitor cells, the fluorescent nanoparticles or dyes 32 described above can also be used to label other cell types. For example, fluorescent nanoparticles can be used to selectively label muscle cells from a mixture of fibroblasts, epithelial cells, and the like. This has great implications for disease diagnosis in that any organ / structure of a human or animal consists of a mixture of cell types. In many cases, abnormalities of a particular cell type must be known before an accurate diagnosis. The advantages of labeling cells with nanoparticles can improve many conventional biological assays such as apoptosis assays, immunological assays, and in situ hybridization.
[0021]
In this particular invention, fluorescent nanocrystals are used in vivo and imaged by an ingestible capsule 10. As described above with reference to FIG. 2, specific antibodies or chemically labeled semiconductor nanocrystalline dyes are ingested (32) and delivered to the gastrointestinal tract. In the presence of cancerous tissue, specific antibodies, or chemicals, the fluorescent nanocrystalline dye either deposits on the surface of the cancerous tissue or actually enters the cancer cells to stain cellular components. Thereafter, the unbound nanocrystalline dye is washed away by ingestion of the rinsing agent (34). Next, the patient takes the capsule 10 (36). The capsule 10 moves through the digestive tract and collects imaging data (38). The fluorescently labeled cancer tissue is detected by the capsule 10 by imaging a fluorescent substance. This image data is transmitted to a remote receiver via the transmitter 22 (40). The detection capsule 10 eventually passes through the digestive tract (42) and exits the body. Image data provided by the imager 22 is received by a remote receiver and interpreted by a medical professional for diagnosis (42).
[0022]
The above disclosure naturally envisions the use of multiple fluorescent dye materials 32, including antibody-labeled fluorescent dye materials, that have different marker properties, thereby simultaneously functioning as a diagnostic tool for multiple conditions. Further, a positioning indicator (not shown) may optionally be provided for the purpose of determining the exact position of the capsule 10 in the digestive tract at any time.
[0023]
Thus, an ingestible capsule with a small power source, including a battery, a filter means and an imager for obtaining images of fluorescently labeled tissue is disclosed. As the transmitter travels through the gastrointestinal tract, it emits a signal to an externally located receiver, thereby providing an image of the identified predetermined substance of interest.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of an ingestible capsule according to the present invention.
FIG. 2 is a schematic circuit diagram of an ingestible capsule according to the present invention.

Claims (11)

人または動物の消化管の内部からの医療情報を決定する摂取可能カプセルであって、
イメージャ；
化学的に標識付けられた対象領域を、該イメージャ上に結像するレンズシステム；
前記組織領域を照明する照明ＬＥＤ；
照明ＬＥＤにより発せられた励起光をブロックするフィルタ；
信号、およびしたがって前記化学的に標識付けられた組織領域の画像を身体の外部に提供する低周波送信機；および
イメージャ、ＬＥＤおよび送信機に動力を供給する電源；
をその中に収容している、消化管を通過するように形成された非消化性の外部シェルを備えた摂取可能カプセル。An ingestible capsule for determining medical information from within the digestive tract of a human or animal,
Imager;
A lens system for imaging a chemically labeled region of interest on the imager;
An illumination LED for illuminating the tissue region;
A filter for blocking the excitation light emitted by the illumination LED;
A low frequency transmitter for providing a signal, and thus an image of the chemically labeled tissue area, to the exterior of the body; and a power supply for powering the imager, LEDs and transmitter;
Ingestible capsule having a non-digestible outer shell formed to pass through the gastrointestinal tract, housing therein. 前記化学的に標識付けられた組織領域は化学染料物質により標識付けされている、請求項１に記載の人または動物の身体の医療情報を決定する摂取可能カプセル。The ingestible capsule for determining medical information of a human or animal body according to claim 1, wherein the chemically labeled tissue area is labeled with a chemical dye substance. 前記化学染料物質は、酵素、抗原、または抗体のレベルとして特徴付けられる所定の状態に反応する、請求項２に記載の人または動物の身体の医療情報を決定する摂取可能カプセル。3. The ingestible capsule of claim 2, wherein the chemical dye substance is responsive to a predetermined condition characterized as an enzyme, antigen, or antibody level. 前記化学染料物質は蛍光染料物質である、請求項２に記載の人または動物の身体の医療情報を決定する摂取可能カプセル。3. The ingestible capsule for determining medical information of a human or animal body according to claim 2, wherein the chemical dye substance is a fluorescent dye substance. 前記蛍光染料物質は抗体標識した蛍光染料物質である、請求項４に記載の人または動物の身体の医療情報を決定する摂取可能カプセル。5. The ingestible capsule for determining medical information of a human or animal body according to claim 4, wherein the fluorescent dye substance is an antibody-labeled fluorescent dye substance. 前記蛍光染料物質は半導体ナノ結晶染料である、請求項４に記載の人または動物の身体の医療情報を決定する摂取可能カプセル。5. The ingestible capsule for determining medical information of a human or animal body according to claim 4, wherein the fluorescent dye substance is a semiconductor nanocrystalline dye. 前記電源が小型電池である、請求項１に記載の人または動物の身体の医療情報を決定する摂取可能カプセル。The ingestible capsule for determining medical information of a human or animal body according to claim 1, wherein the power source is a small battery. 前記送信機がセラミック材料またはプラスチック材料で形成された小型送信機である、請求項１に記載の人または動物の身体の医療情報を決定する摂取可能カプセル。The ingestible capsule for determining human or animal body medical information according to claim 1, wherein the transmitter is a small transmitter formed of a ceramic or plastic material. 前記送信機が体外の受信機に映像信号を送信する、請求項１に記載の人または動物の身体の医療情報を決定する摂取可能カプセル。2. The consumable capsule for determining medical information of a human or animal body according to claim 1, wherein the transmitter transmits a video signal to a receiver outside the body. 人または動物の消化管の内部から診断用の医療情報を得る方法であって、
化学的染料物質を消化管内へと摂取する工程；
イメージャ；化学的に標識付けられた対象領域を、該イメージャ上に結像するレンズシステム；前記組織領域を照明する照明ＬＥＤ；照明ＬＥＤにより発せられた励起光をブロックするフィルタ；信号、およびしたがって前記化学的に標識付けられた組織領域の画像を身体の外部に提供する低周波送信機；およびイメージャ、ＬＥＤおよび送信機に動力を供給する電源；を含む生体内画像化カプセルを摂取する工程；および
前記送信機から信号を受け取るものとして特徴付けられる受信機を、遠隔に配置する工程；から成る方法。A method for obtaining medical information for diagnosis from inside the digestive tract of a human or animal,
Ingesting chemical dye substances into the gastrointestinal tract;
An imager; a lens system for imaging a chemically labeled region of interest onto the imager; an illumination LED for illuminating the tissue region; a filter for blocking excitation light emitted by the illumination LED; a signal; Ingesting an in-vivo imaging capsule that includes a low-frequency transmitter that provides an image of the tissue region that is chemically labeled to the exterior of the body; and a power supply that powers the imager, LEDs, and the transmitter; Remotely locating a receiver characterized as receiving a signal from said transmitter. 生体内画像化カプセルを摂取する前にリンス液を摂取する工程をさらに含み、リンス液の摂取が非特異的な蛍光染料物質を洗い流すこととして特徴付けられる、請求項１０に記載の人または動物の消化管の内部から診断用の医療情報を得る方法。11. The human or animal of claim 10, further comprising ingesting a rinse prior to ingesting the in vivo imaging capsule, wherein the ingestion of the rinse is characterized as washing away non-specific fluorescent dye material. A method for obtaining medical information for diagnosis from inside the digestive tract.