JP6580567B2 - Systems and methods for deploying and / or characterizing intragastric devices - Google Patents

Systems and methods for deploying and / or characterizing intragastric devices Download PDF

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Description

関連出願の参照による組み込みIncorporation by reference of related applications

出願データシート、またはそれに対する任意の補正書において特定されるあらゆる優先権主張は、37CFR1.57の下で参照によりここに組み込まれる。本出願は、2013年12月4日に出願された米国仮特許出願第61/911,958号、および2014年10月9日に出願された米国仮特許出願第62/062,081号に対する優先権を主張する。上記出願はそれぞれ、その全体が参照によりここに組み込まれ、それぞれ明示的に本明細書の一部を為す。   Any priority claim identified in the application data sheet, or any amendment thereto, is incorporated herein by reference under 37 CFR 1.57. This application is a priority over US Provisional Patent Application No. 61 / 911,958, filed December 4, 2013, and US Provisional Patent Application No. 62 / 062,081, filed October 9, 2014. Insist on the right. Each of the above applications is hereby incorporated by reference in its entirety, and each expressly forms part of this specification.

分野Field

肥満を処置するためのデバイスおよび方法が提供される。より詳細には、胃内デバイス、ならびにそれを製作する、展開する、膨張させる、配置する、追跡する、モニターする、収縮させる、および回収する方法が提供される。   Devices and methods for treating obesity are provided. More particularly, there are provided intragastric devices and methods for making, deploying, inflating, placing, tracking, monitoring, deflating and retrieving them.

背景background

肥満は、先進国における主要な健康問題である。肥満は、高血圧、糖尿病および他の多くの深刻な健康問題を生じるより高いリスクを生じる。米国では、過剰体重または肥満であることの合併症は、アメリカ人の成人のほぼ3人に1人が罹患し、逸失賃金などの間接コストを含む、年間の医療コストは800億ドルを超え、総年間経済コストは1200億ドルを超えると見積もられている。稀な病態を除いて、体重増加は過食と直接相関する。   Obesity is a major health problem in developed countries. Obesity creates a higher risk of developing high blood pressure, diabetes and many other serious health problems. In the United States, the complications of being overweight or obese affect nearly 1 in 3 American adults, with annual medical costs exceeding $ 80 billion, including indirect costs such as lost wages, Total annual economic costs are estimated to exceed $ 120 billion. Except for rare pathologies, weight gain is directly correlated with overeating.

体重を減少させる非侵襲的方法としては、カロリーを燃焼させる代謝活動を増大させること、および/または行動を改変することによるか、もしくは食欲を減退させるための薬学的介入を用いて、カロリー摂取を減少させることが挙げられる。他の方法としては、胃の容積を減少させる手術、瘻孔のサイズを制限するための緊縛、および胃内空間を占有することにより食欲を減退させる胃内デバイスが挙げられる。   Non-invasive ways to lose weight include increasing metabolic activity that burns calories and / or modifying caloric intake, using pharmacological interventions to reduce appetite, or It can be reduced. Other methods include surgery to reduce stomach volume, binding to limit the size of the fistula, and intragastric devices that reduce appetite by occupying the stomach space.

胃内容積占有デバイスは、わずか少量の食物を食べた後でも満腹感を患者に与える。したがって、人は膨満感と共に満足しながら、カロリー摂取は減少する。現在利用可能な容積占有デバイスは、多くの短所を有する。例えば、いくつかのデバイスを挿入するために、複雑な胃の処置が必要である。   The intragastric volume occupancy device gives the patient a feeling of fullness even after eating only a small amount of food. Thus, while a person is satisfied with fullness, caloric intake is reduced. Currently available volume occupancy devices have many disadvantages. For example, complicated gastric procedures are required to insert several devices.

内容全体が参照によりここに組み込まれる米国特許第4,133,315号は、膨張可能なエラストマー性バッグとチューブの組合せを含む肥満を軽減するための装置を開示する。バッグを、嚥下により患者の胃に挿入することができる。バッグより遠位に取り付けられたチューブの末端を、患者の口の中に留置する。第2のチューブは鼻腔を通って蛇行し、患者の口の中に入る。患者の口に配置されたチューブ末端を、患者の鼻からバッグに向かう流体連絡のための連続チューブを形成するように接続する。あるいは、バッグを胃の処置により埋め込むことができる。食欲が減退するように、患者が食べる前に、バッグを所望の程度でチューブを通して膨張させる。患者が食べた後、バッグを収縮させる。処置の経過を通して、チューブは患者の鼻または腹腔を出て伸びる。   U.S. Pat. No. 4,133,315, the entire contents of which are hereby incorporated by reference, discloses an apparatus for reducing obesity that includes an inflatable elastomeric bag and tube combination. The bag can be inserted into the patient's stomach by swallowing. The end of the tube attached distal to the bag is placed in the patient's mouth. The second tube snakes through the nasal cavity and enters the patient's mouth. The tube ends located in the patient's mouth are connected to form a continuous tube for fluid communication from the patient's nose to the bag. Alternatively, the bag can be implanted by stomach treatment. In order to reduce appetite, the bag is inflated through the tube to the desired degree before the patient eats. After the patient eats, the bag is deflated. Throughout the procedure, the tube extends out of the patient's nose or abdominal cavity.

内容全体が参照によりここに組み込まれる米国特許第5,259,399号、第5,234,454号および第6,454,785号は、外科的に埋め込まなければならない体重制御のための胃内容積占有デバイスを開示する。   US Pat. Nos. 5,259,399, 5,234,454 and 6,454,785, the entire contents of which are hereby incorporated by reference, describe stomach contents for weight control that must be surgically implanted. A product occupancy device is disclosed.

内容全体が参照によりここに組み込まれる米国特許第4,416,267号、第4,485,805号、第4,607,618号、第4,694,827号、第4,723,547号、第4,739,758号、および第4,899,747号ならびに欧州特許第246,999号は、内視鏡的に挿入することができる体重制御のための胃内容積占有デバイスに関する。これらのうち、内容全体が参照によりここに組み込まれる米国特許第4,416,267号、第4,694,827号、第4,739,758号、および第4,899,747号は、所望の目標を達成するためにある特定の方法で表面が形成されたバルーンに関する。内容全体が参照によりここに組み込まれる米国特許第4,416,267号および第4,694,827号においては、胃内腔を通る固体および液体の通過を容易にするために、バルーンを、広がった中央の開口を有するトーラス型に形状化する。内容全体が参照によりここに組み込まれる米国特許第4,694,827号のバルーンは、複数の滑らかな表面の凸型の突起を有する。突起は、胃壁と接触する表面積量を減少させることによって、胃粘膜との過剰な接触の結果生じる有害な効果を軽減する。突起はまた、固体および液体が通過することができる、バルーンと胃壁とのチャネルを規定する。内容全体が参照によりここに組み込まれる米国特許第4,739,758号のバルーンは、その外縁部に、噴門または幽門に対して緊密に固定するのを防ぐブリスターを有する。   U.S. Pat. Nos. 4,416,267, 4,485,805, 4,607,618, 4,694,827, 4,723,547, the entire contents of which are hereby incorporated by reference. Nos. 4,739,758 and 4,899,747 and EP 246,999 relate to intragastric volume occupancy devices for weight control that can be inserted endoscopically. Of these, U.S. Pat. Nos. 4,416,267, 4,694,827, 4,739,758, and 4,899,747, the entire contents of which are hereby incorporated by reference, are desired It relates to a balloon whose surface has been formed in a certain way to achieve the goal. In U.S. Pat. Nos. 4,416,267 and 4,694,827, the entire contents of which are hereby incorporated by reference, the balloon is expanded to facilitate the passage of solids and fluids through the gastric lumen. It is shaped into a torus shape with a central opening. The balloon of US Pat. No. 4,694,827, the entire contents of which are hereby incorporated by reference, has a plurality of smooth surface convex protrusions. The protrusion mitigates the detrimental effects resulting from excessive contact with the gastric mucosa by reducing the amount of surface area in contact with the stomach wall. The process also defines a balloon and stomach wall channel through which solids and fluids can pass. The balloon of US Pat. No. 4,739,758, the entire contents of which are hereby incorporated by reference, has a blister at its outer edge that prevents it from being tightly secured to the cardia or pylorus.

内容全体が参照によりここに組み込まれる米国特許第4,899,747号および第4,694,827号のバルーンを、膨張したバルーンを押すことにより挿入し、胃管の下方にチューブを解放可能に取り付ける。内容全体が参照によりここに組み込まれる米国特許第4,723,547号は、そのバルーンを配置するための特別に適応された挿入カテーテルを開示する。内容全体が参照によりここに組み込まれる米国特許第4,739,758号においては、注入管はバルーンの挿入を行う。内容全体が参照によりここに組み込まれる米国特許第4,485,805号においては、バルーンを指サック中に挿入し、従来の胃管の末端に糸を付けることにより取り付け、患者の喉の下方に挿入する。欧州特許第246,999号のバルーンは、統合鉗子と共に胃カメラを用いて挿入される。   The balloons of U.S. Pat. Nos. 4,899,747 and 4,694,827, the entire contents of which are hereby incorporated by reference, can be inserted by pushing the inflated balloon to release the tube below the gastric tube Install. US Pat. No. 4,723,547, the entire contents of which are hereby incorporated by reference, discloses a specially adapted insertion catheter for positioning the balloon. In US Pat. No. 4,739,758, the entire contents of which are hereby incorporated by reference, the infusion tube performs balloon insertion. In U.S. Pat. No. 4,485,805, the entire contents of which are hereby incorporated by reference, the balloon is inserted into a finger sack and attached by threading the distal end of a conventional gastric tube, below the patient's throat. insert. The balloon of EP 246,999 is inserted using a gastrocamera with integrated forceps.

内容全体が参照によりここに組み込まれる米国特許第4,416,267号、第4,485,805号、第4,694,827号、第4,739,758号、および第4,899,747号ならびに欧州特許第246,999号においては、バルーンを、患者の口から下方へ伸びるチューブから流体を用いて膨張させる。また、これらの特許において、バルーンに、自己密封孔(内容全体が参照によりここに組み込まれる米国特許第4,694,827号)、注入部位(内容全体が参照によりここに組み込まれる米国特許第4,416,267号および第4,899,747号)、自己密封型充填バルブ(内容全体が参照によりここに組み込まれる米国特許第4,485,805号)、自己閉鎖バルブ(内容全体が参照によりここに組み込まれる欧州特許第246,999号)またはダックビルバルブ(内容全体が参照によりここに組み込まれる米国特許第4,739,758号)を提供する。内容全体が参照によりここに組み込まれる米国特許第4,723,547号は、長く厚いプラグを使用し、プラグを介して空気源に取り付けられた針を挿入することにより、バルーンを充填する。   U.S. Pat. Nos. 4,416,267, 4,485,805, 4,694,827, 4,739,758, and 4,899,747, the entire contents of which are hereby incorporated by reference. And European Patent No. 246,999, a balloon is inflated with fluid from a tube extending downwardly from the patient's mouth. Also, in these patents, the balloon contains a self-sealing hole (US Pat. No. 4,694,827, the entire contents of which are hereby incorporated by reference), an injection site (US Pat. No. 4, the entire contents of which are hereby incorporated by reference). , 416, 267 and 4,899, 747), self-sealing filling valves (US Pat. No. 4,485,805, the entire contents of which are hereby incorporated by reference), self-closing valves (the entire contents by reference) European Patent No. 246,999) incorporated herein or a duckbill valve (US Pat. No. 4,739,758, the entire contents of which are hereby incorporated by reference). US Pat. No. 4,723,547, the entire contents of which are hereby incorporated by reference, uses a long and thick plug and fills the balloon by inserting a needle attached to an air source through the plug.

内容全体が参照によりここに組み込まれる米国特許第4,607,618号は、折り畳み式中空構造を形成するように連結される半剛性骨格メンバーから形成される折り畳み式器具を記載する。器具は膨張性ではない。それを、折り畳まれた器具を解放する排出ロッドを有する特別に適応されたブジーを用いて胃内に内視鏡的に挿入する。一度解放されたら、器具はそのより大きく弛緩したサイズおよび形状に戻る。   US Pat. No. 4,607,618, the entire contents of which are hereby incorporated by reference, describes a collapsible instrument formed from semi-rigid skeleton members that are joined to form a collapsible hollow structure. The instrument is not inflatable. It is inserted endoscopically into the stomach using a specially adapted bougie with a draining rod that releases the folded instrument. Once released, the instrument returns to its larger relaxed size and shape.

内容全体が参照によりここに組み込まれる米国特許第5,129,915号は、嚥下されることが意図され、温度の効果の下で自動的に膨張する胃内バルーンに関する。胃内バルーンを、温度変化により膨張させることができる3つの方法が論じられている。固体酸および非毒性炭酸塩または重炭酸塩を含む組成物を、体温で融解するチョコレート、ココアペーストまたはココアバターのコーティングにより水から分離する。あるいは、体温で融解する非毒性の植物性または動物性脂肪でコーティングされ、水の存在下に置かれたクエン酸および重炭酸アルカリは、同じ結果をもたらすことができる。最後に、固体酸および非毒性炭酸塩または重炭酸塩を、浮袋を嚥下する直前に破壊するのに十分である低強度合成材料の単離ポーチにより水から単離する。単離ポーチの破壊は、酸、炭酸塩または重炭酸塩と水が混合する原因となり、バルーンはすぐに拡張し始める。膨張の温度的誘発の欠点は、それが安全な自己膨張型胃内バルーンにおいて望ましく必要な膨張のタイミングの制御および再現性の程度をもたらすことができないということである。   US Pat. No. 5,129,915, the entire contents of which are hereby incorporated by reference, relates to an intragastric balloon that is intended to be swallowed and automatically expands under the effect of temperature. Three methods are discussed where the gastric balloon can be inflated by temperature changes. A composition comprising a solid acid and a non-toxic carbonate or bicarbonate is separated from the water by a coating of chocolate, cocoa paste or cocoa butter that melts at body temperature. Alternatively, citric acid and alkali bicarbonate coated with non-toxic vegetable or animal fats that melt at body temperature and placed in the presence of water can produce the same results. Finally, the solid acid and non-toxic carbonate or bicarbonate are isolated from the water with an isolation pouch of low strength synthetic material that is sufficient to break just prior to swallowing the bladder. The destruction of the isolated pouch causes the acid, carbonate or bicarbonate and water to mix, and the balloon immediately begins to expand. The disadvantage of thermal induction of inflation is that it cannot provide the degree of inflation timing control and reproducibility that is desirable in a safe self-inflating intragastric balloon.

嚥下の後、食物および経口薬剤は、典型的には、1分足らずで患者の胃に達する。食物は、平均で1〜3時間、胃の中に留まる。しかしながら、滞留時間は変動性が高く、患者の飢餓状態または供給状態などの因子に依存する。したがって、胃内バルーンの膨張の適切なタイミングは、様々な態様の胃内デバイスの展開の成功における因子である。タイミングは、食道閉塞をもたらし得る食道における早すぎる膨張または腸閉塞をもたらし得る遅れた膨張を回避するように選択される。   After swallowing, food and oral medication typically reach the patient's stomach in less than a minute. Food stays in the stomach for an average of 1-3 hours. However, residence time is highly variable and depends on factors such as patient starvation or supply. Thus, the proper timing of inflation of the intragastric balloon is a factor in the successful deployment of various aspects of the intragastric device. The timing is chosen to avoid premature dilation in the esophagus that can result in esophageal obstruction or delayed dilation that can result in intestinal obstruction.

胃内デバイスが胃の中にあることを検証するための方法は、それが胃内デバイスの投与後のタイミングにのみ依拠しない点で有用である。配置の検証を、X線撮影を用いて行うことができる。患者が封入されたバルーンを嚥下した後、X線不透過性マーカーにより可視化された封入されたバルーンにより、X線撮影を行って、嚥下後にバルーンが胃の中にあることを確保することができる。X線撮影技術は、放射線を用いてバルーンのリアルタイム画像を提供するx線または蛍光透視技術を含む。しかしながら、放射線は、高用量で延長または投与された場合、身体に対して有害であり得る。蛍光透視法は、典型的には、低用量の放射線を用いるが、反復的使用は患者に対する損害の危険を生じ得る。さらに、患者への非常に高用量の偶発的投与の危険がある。   The method for verifying that the intragastric device is in the stomach is useful in that it does not rely only on timing after administration of the intragastric device. The verification of the arrangement can be performed using X-ray imaging. After the patient swallows the encapsulated balloon, the encapsulated balloon visualized by the radiopaque marker can be X-rayed to ensure that the balloon is in the stomach after swallowing . X-ray imaging techniques include x-ray or fluoroscopy techniques that use radiation to provide a real-time image of the balloon. However, radiation can be harmful to the body when prolonged or administered at high doses. Fluoroscopy typically uses low doses of radiation, but repeated use can pose a risk of damage to the patient. Furthermore, there is a risk of accidental administration of very high doses to the patient.

電磁気に基づくシステムおよび方法は、例えば、X線撮影を超える利点を提供する。電磁気力とは、一般に、電流に対応する磁場を指す。電流を、磁場の存在により伝導性材料中で誘導することができる。また、磁場を、伝導性材料を通って走る電流の存在によって誘導することもできる。電磁気力は、多くの異なる文脈において用いられており、それは、胃内デバイスを配置し、特徴付ける文脈において用いられる場合に利点を提供する。   Electromagnetic based systems and methods offer advantages over, for example, radiography. An electromagnetic force generally refers to a magnetic field corresponding to an electric current. An electric current can be induced in the conductive material by the presence of a magnetic field. The magnetic field can also be induced by the presence of an electric current that runs through the conductive material. Electromagnetic forces are used in many different contexts, which provide advantages when used in the context of placing and characterizing intragastric devices.

電圧に基づくシステムおよび方法もまた、例えば、X線撮影を超える利点を提供する。電圧は、ある点の電位が別の点の電位と異なる場合に作られる。電圧は多くの異なる文脈において用いられており、それは胃内デバイスを配置し、特徴付ける文脈において用いられる場合に利点を提供する。   Voltage based systems and methods also provide advantages over, for example, radiography. A voltage is created when the potential at one point is different from the potential at another point. Voltage is used in many different contexts, which provide advantages when used in contexts where a gastric device is placed and characterized.

内容全体が参照によりここに組み込まれる米国特許第8,858,432号は、信号生成回路を含む摂取可能なマーカーを開示する。摂取可能な事象マーカーシステムは、摂取可能な事象マーカー(IEM)およびパーソナル信号受信器を含む。IEMは、消化管内部標的部位などの、身体の標的内部の生理学的部位との接触時に活性化される、生理学的に許容される担体などの識別子を含む。パーソナル信号受信器は、例えば、身体内部または身体上の生理学的位置と関連するように、また、IEMの信号を受信するように構成される。使用中に、IEMは、パーソナル信号受信器による受信される信号を送信する。   US Pat. No. 8,858,432, the entire contents of which are hereby incorporated by reference, discloses an ingestible marker that includes a signal generation circuit. The ingestible event marker system includes an ingestible event marker (IEM) and a personal signal receiver. The IEM includes an identifier such as a physiologically acceptable carrier that is activated upon contact with a physiological site within the body's target, such as a gastrointestinal internal target site. The personal signal receiver is configured, for example, to associate with a physiological location within or on the body and to receive IEM signals. In use, the IEM transmits a signal that is received by a personal signal receiver.

内容全体が参照によりここに組み込まれる米国特許第8,836,513号は、摂取可能な製品が消費されたことを示す、該製品を有するシステムを記載する。このシステムは、類似しない材料の形態の導体素子、電子部品、および部分動力源を含む。伝導性流体との接触時に、電位が作られ、動力源が完成し、システムを起動する。電子部品は、類似しない材料間の伝導性を制御して、独特の電流シグナチャーをもたらす。このシステムは食物と関連し、受信器への食物材料の摂取に関するデータを通信してもよい。   US Pat. No. 8,836,513, the entire contents of which are hereby incorporated by reference, describes a system having the product that indicates that the ingestible product has been consumed. The system includes conductor elements, electronic components, and partial power sources in the form of dissimilar materials. Upon contact with the conductive fluid, an electrical potential is created to complete the power source and start up the system. Electronic components control the conductivity between dissimilar materials, resulting in a unique current signature. The system may be associated with food and communicate data regarding the intake of food material to the receiver.

内容全体が参照によりここに組み込まれる米国特許第8,847,766号は、薬理学的薬剤の物理的送達のためのシステムを記載する。このシステムは、伝導信号を送信する識別子および類似しない材料から形成される消耗電極を含む。電極は、識別子にエネルギーを与えるための電圧を生成し、また、第1および第2の電極が体液と接触する時に身体に伝導信号を送信するように構成される。   US Pat. No. 8,847,766, the entire contents of which are hereby incorporated by reference, describes a system for physical delivery of pharmacological agents. The system includes an identifier that transmits a conduction signal and a consumable electrode formed from dissimilar material. The electrodes are configured to generate a voltage for energizing the identifier and to transmit a conduction signal to the body when the first and second electrodes are in contact with bodily fluids.

超音波に基づくシステムおよび方法も、例えば、放射線医学を超える利点を提供する。超音波は、ヒトの可聴範囲の上限より大きい周波数で周期的に振動する音圧波である。したがって、超音波は、ヒトが聞くことができないという唯一の事実である、物理的特性の差異に基づいて「正常な」(聞こえる)音から分離される。この限界は人によって変化するが、それは健康な若い成人においては約20キロヘルツ(20,000ヘルツ)である。超音波デバイスは、20kHzから数ギガヘルツの周波数で動作する。   Ultrasound-based systems and methods also provide advantages over, for example, radiology. Ultrasound is a sound pressure wave that periodically vibrates at a frequency greater than the upper limit of the human audible range. Thus, ultrasound is separated from “normal” (audible) sound based on differences in physical properties, the only fact that humans cannot hear. This limit varies from person to person, which is about 20 kilohertz (20,000 hertz) in healthy young adults. Ultrasonic devices operate at frequencies from 20 kHz to several gigahertz.

ウルトラソニックデバイスを用いて、対象物を検出し、距離を測定することができる。ウルトラソニック画像診断(ソノグラフィー)は、獣医学とヒト医学の両方において用いられている。製品および構造の非破壊検査においては、目に見えない傷を検出するために超音波が用いられる。工業的には、洗浄および混合のため、および化学プロセスを促進するために超音波が用いられる。コウモリおよびネズミイルカのような動物は、餌および障害物を見つけるために超音波を用いる。   An ultrasonic device can be used to detect an object and measure the distance. Ultrasonic imaging (sonography) is used in both veterinary and human medicine. In non-destructive inspection of products and structures, ultrasound is used to detect invisible flaws. Industrially, ultrasound is used for cleaning and mixing and to facilitate chemical processes. Animals such as bats and porpoises use ultrasound to find food and obstacles.

ウルトラソニックは超音波の応用である。超音波を、医学的画像化、検出、測定および洗浄のために用いることができる。より高い出力レベルで、ウルトラソニックは物質の化学的特性を変化させるのに有用である。   Ultrasonic is an application of ultrasound. Ultrasound can be used for medical imaging, detection, measurement and cleaning. At higher power levels, Ultrasonic is useful for changing the chemical properties of materials.

医療用ソノグラフィー(ウルトラソノグラフィー)は、筋肉、腱、および多くの内臓を可視化する、そのサイズ、構造および任意の病変をリアルタイム断層画像と共に捕捉するために用いられる超音波に基づく医療用画像診断技術である。超音波は、少なくとも50年にわたって人体を画像化するために放射線科医および超音波検査技師によって用いられており、広く用いられる診断手段になっている。この技術は、特に、磁気共鳴画像化(MRI)およびコンピュータ断層撮影(CT)などの他の技術と比較した場合、相対的に安価であり、運搬もできる。また、超音波は、日常の、および緊急の妊婦健診の間に胎児を可視化するためにも用いられている。妊娠中に用いられるそのような診断適用は、産科的超音波検査と呼ばれる。医学界で現在適用されているように、適切に実施される超音波であれば、患者に対して危険を生じることはないことが知られている。ソノグラフィーは、イオン化放射線を使用せず、画像化のために用いられる出力レベルは、組織における有害な加熱または圧力効果を引き起こすには低すぎる。   Medical Sonography (Ultrasonography) visualizes muscles, tendons, and many internal organs, and uses ultrasound-based medical imaging to capture their size, structure, and any lesions along with real-time tomographic images Technology. Ultrasound has been used by radiologists and sonographers to image the human body for at least 50 years and has become a widely used diagnostic tool. This technique is relatively inexpensive and transportable, especially when compared to other techniques such as magnetic resonance imaging (MRI) and computed tomography (CT). Ultrasound is also used to visualize the fetus during daily and emergency maternity checkups. Such a diagnostic application used during pregnancy is called obstetric ultrasonography. As currently applied in the medical community, it is known that properly performed ultrasound does not pose a risk to the patient. Sonography does not use ionizing radiation and the power level used for imaging is too low to cause harmful heating or pressure effects in the tissue.

また、超音波は、外傷および応急処置の事例においてもますまず用いられており、救急用超音波は多くのEMT応答チームの必需品になっている。さらに、超音波は、宇宙における科学実験または移動スポーツチーム診断などの、遠隔相談が必要とされる遠隔診断事例において用いられている。超音波はまた、骨盤異常の検出においても有用であり、腹部(経腹的)超音波検査、女性における膣(経膣的または膣内的)超音波検査、およびまた、男性における直腸(経直腸的)超音波検査として知られる技術を含んでもよい。   Ultrasound is also increasingly used in trauma and first aid cases, and emergency ultrasound has become a necessity for many EMT response teams. Furthermore, ultrasound is used in remote diagnostic cases where remote consultation is required, such as scientific experiments in space or mobile sports team diagnostics. Ultrasound is also useful in detecting pelvic abnormalities, including abdominal (transabdominal) ultrasonography, vaginal (transvaginal or intravaginal) ultrasonography in women, and also the rectum (transrectal) in men. A) a technique known as ultrasonography may be included.

超音波は、多くの異なる文脈において用いられており、それは胃内デバイスを配置し、特徴付ける文脈において用いられる場合に利点を提供する。   Ultrasound is used in many different contexts, which offer advantages when used in contexts where a gastric device is placed and characterized.

医療用画像診断は、多数の疾患を診断するために用いられる。最も古い方法である、X線造影剤技術は、短い検査時間で高解像度の画像を送達する;しかしながら、それは患者をX線に曝露する欠点を有する。超音波画像化は、放射線を使用せずに機能する画像獲得の方法である。前記超音波画像化を用いた場合、超音波信号は超音波変換器を介して、検査される対象物に送られ、対応する制御デバイスは反射された超音波信号を受信し、画像化のために受信した信号を処理する。   Medical diagnostic imaging is used to diagnose a number of diseases. The oldest method, X-ray contrast agent technology, delivers high resolution images in a short examination time; however, it has the disadvantage of exposing the patient to X-rays. Ultrasound imaging is a method of image acquisition that works without the use of radiation. When using said ultrasound imaging, the ultrasound signal is sent via an ultrasound transducer to the object to be inspected and the corresponding control device receives the reflected ultrasound signal for imaging. Process the received signal.

内容全体が参照によりここに組み込まれる米国特許第8,535,230号は、対象物が動くにつれてそれを追跡するためのロボットアーム上に超音波変換器を含む超音波デバイスを記載する。しかしながら、そのようなシステムは、体内のデバイスの追跡とは適合しない。   US Pat. No. 8,535,230, the entire contents of which are incorporated herein by reference, describes an ultrasound device that includes an ultrasound transducer on a robotic arm for tracking an object as it moves. However, such a system is not compatible with tracking devices in the body.

内容全体が参照によりここに組み込まれる米国特許第8,105,247号は、胃緊縛デバイスのサイズを測定するためのウルトラソニック送受信機の使用を記載する。しかしながら、そのシステムは、固定された胃緊縛デバイスを意図するものであり、転換、回転および変形する胃内デバイスを配置し、特徴付けるのには直接適用できない。   US Pat. No. 8,105,247, the entire contents of which are hereby incorporated by reference, describes the use of an ultrasonic transceiver to measure the size of a gastric strap device. However, the system is intended for a fixed gastric tying device and is not directly applicable to placing and characterizing a transgastric device that transforms, rotates and deforms.

概要Overview


放射線への曝露を回避する胃内バルーンデバイスをin vivoで配置し、特徴付けるデバイスおよび方法が依然として必要である。

There remains a need for devices and methods for placing and characterizing intragastric balloon devices that avoid exposure to radiation in vivo.

浮遊性もしくは係留された胃内容積占有デバイスまたは長時間にわたって容積および/もしくは内部圧力を所定の範囲内に維持するか、もしくは長時間にわたって容積および/もしくは内部圧力における所定の調整を受けるデバイスが開示される。所定の容積および/または内部圧力を維持することにより、構造的完全性における破損をもたらすデバイスに対するストレスを最小化し、早すぎる、および/もしくは未制御の膨張または他のデバイスの不具合を防止することができる。長時間にわたって容積および/または内部圧力における所定の調整を受けることにより、デバイスを用いた処置の経過にわたって胃のサイズの変化に順応させるための予め選択された容積プロファイルを得ることができる。デバイスは、自己膨張型(自動膨張型とも呼ばれる)または膨張型(係留による手動膨張型とも呼ばれる)であってもよい。   Disclosed is a floating or tethered gastric volume occupying device or a device that maintains volume and / or internal pressure within a predetermined range for an extended period of time or undergoes a predetermined adjustment in volume and / or internal pressure for an extended period of time Is done. Maintaining a predetermined volume and / or internal pressure minimizes stress on the device resulting in failure in structural integrity and prevents premature and / or uncontrolled expansion or other device failure it can. By undergoing a predetermined adjustment in volume and / or internal pressure over time, a preselected volume profile can be obtained to accommodate changes in stomach size over the course of treatment with the device. The device may be self-expanding (also referred to as self-expanding) or inflating (also referred to as tethered manual expansion).

容積占有デバイスならびにそのようなデバイスを製造する、展開する、膨張させる、追跡する、配置する、収縮させる、および回収するための方法が提供される。好ましい態様のデバイスおよび方法を、過剰体重および肥満の個体を処置するために用いることができる。好ましい態様のデバイスを用いる方法は、侵襲的手順を用いる必要はなく、むしろ、患者は、カテーテルに取り付けられた、または取り付けられていないデバイスを単に嚥下すればよい。一度、患者の胃内に入れば、予め選択した流体、例えば、気体、液体、蒸気またはその混合物を用いて、デバイスを、予め選択された容積に膨張させる。したがって、ここの様々な態様を記載するための「気体」、例えば、初期充填気体などの1つの流体の使用は、同様に他の流体の使用を排除するものではない。さらに、初期充填流体などの「流体」は、気体または液体などの流体の中に含まれる、それと混合される、その中に担持される、またはそうでなければその中に混入される固体、液体、蒸気、または気体相にある材料または複数の材料も含む。流体は、1つの物質、または異なる物質の混合物を含んでもよく、ここにさらに記載されるように、塩水、生理的に許容される流体または物質などであるか、またはそれを含んでもよい。デバイスの壁は、その特定の流体、例えば、気体の拡散特性について予め選択される。一度、in vivoの環境に入れば、デバイス内の気体はデバイスの壁を通って拡散し、気体はin vivoの環境からデバイス中に拡散する。in vivoの環境からデバイス中への気体の拡散特性を考慮に入れて、デバイスの壁およびデバイスを膨張させるために初期に用いられる気体を予め選択することにより、デバイスの容積および/もしくは内部圧力を予め選択された範囲内に維持することができるか、またはそれは容積および/もしくは圧力の変化の予め選択されたプロファイルに従うことができる。所定の時間の後、内視鏡手段を用いてデバイスを除去することができるか、またはデバイスは患者の消化管の残余部分を通過するためにその容積を減少させるか、もしくは収縮する。   Volume occupying devices and methods for manufacturing, deploying, inflating, tracking, placing, deflating, and retrieving such devices are provided. The devices and methods of the preferred embodiments can be used to treat overweight and obese individuals. The method using the device of the preferred embodiment does not require the use of an invasive procedure; rather, the patient simply swallows the device attached to or not attached to the catheter. Once in the patient's stomach, the device is expanded to a preselected volume using a preselected fluid, such as a gas, liquid, vapor or mixture thereof. Thus, the use of one fluid, such as a “gas”, eg, an initial charge gas, to describe the various aspects herein does not preclude the use of other fluids as well. Further, a “fluid” such as an initial fill fluid is a solid, liquid contained in, mixed with, carried in, or otherwise entrained in a fluid such as a gas or liquid. , Vapor or gas phase material or materials. The fluid may include one substance, or a mixture of different substances, and may be or include salt water, a physiologically acceptable fluid or substance, etc., as further described herein. The walls of the device are preselected for the diffusion characteristics of that particular fluid, eg, gas. Once in the in vivo environment, the gas in the device diffuses through the device wall and the gas diffuses from the in vivo environment into the device. Taking into account the diffusion properties of the gas from the in vivo environment into the device, the volume of the device and / or the internal pressure can be reduced by pre-selecting the device walls and the gas initially used to expand the device. It can be kept within a preselected range or it can follow a preselected profile of volume and / or pressure change. After a predetermined time, the device can be removed using endoscopic means, or the device is reduced in volume or contracted to pass through the remainder of the patient's gastrointestinal tract.

デバイスが患者によって嚥下された後、初期にはデバイスと接触する流体中に残存する除去可能なカテーテルの使用により、膨張を達成することができる。あるいは、自己膨張プロセス、例えば、一度、デバイスが胃に到達したら、嚥下時にデバイス内に含有される気体生成成分の反応によるデバイス中での気体の生成により、または除去可能なカテーテルの使用によるデバイス中への気体生成プロセス中の1つもしくは複数の成分の導入により、膨張を達成することができる。   After the device is swallowed by the patient, inflation can be achieved through the use of a removable catheter that initially remains in the fluid in contact with the device. Alternatively, in a self-expanding process, for example, once the device has reached the stomach, by gas generation in the device by reaction of gas generating components contained within the device upon swallowing, or by use of a removable catheter Expansion can be achieved by the introduction of one or more components during the gas production process.

デバイスの容積占有副部品を、例えば、ポリウレタン、ナイロンまたはポリエチレンテレフタレートなどの可撓性の気体不透過性生体適合材料の注入、吹入または回転成型により形成させることができる。容積占有副部品の気体透過性/不透過性を制御するために用いることができる材料としては、透過性を低下させることを望む場合、限定されるものではないが、酸化ケイ素(SiOx)、金または任意の貴金属、サラン、絶縁保護コーティングなどが挙げられる。必要に応じて、デバイスの壁の気体不透過性を増強するために、容積占有副部品を、1つもしくは複数の気体障壁化合物でさらにコーティングするか、またはMylarポリエステルフィルムコーティングもしくはケルバライト、金属化された表面としての銀もしくはアルミニウムから形成させて、気体不透過性障壁を提供することができる。   The volume occupancy subcomponent of the device can be formed by injection, blowing or rotational molding of a flexible gas impermeable biocompatible material such as, for example, polyurethane, nylon or polyethylene terephthalate. Materials that can be used to control the gas permeability / impermeability of the volume occupancy sub-part include, but are not limited to, silicon oxide (SiOx), gold, if desired to reduce permeability Or any precious metal, saran, insulation protective coating, etc. are mentioned. If necessary, the volume-occupying subcomponent may be further coated with one or more gas barrier compounds, or Mylar polyester film coating or Kelvalite, metallized to enhance the gas impermeability of the device walls. It can be formed from silver or aluminum as a surface to provide a gas impermeable barrier.

さらなる態様において、デバイスは、患者の不快感を最小限にしながら、デバイスを嚥下することができるように、デバイスを包装する送達状態を用いる。送達状態において、デバイスをカプセル中に包装することができる。あるいは、デバイスを閉じ込め、嚥下を容易にするために動作し得る材料でデバイスをコーティングすることができる。例えば、湿潤化する、温度処理する、潤滑化する、および麻酔剤などの薬剤で処理することを含む、様々な技術を用いて、デバイスの嚥下を容易にすることもできる。   In a further aspect, the device uses a delivery state that packages the device so that the device can be swallowed while minimizing patient discomfort. In the delivered state, the device can be packaged in a capsule. Alternatively, the device can be coated with a material that can operate to confine the device and facilitate swallowing. Various techniques can also be used to facilitate swallowing of the device, including, for example, wetting, temperature treatment, lubrication, and treatment with agents such as anesthetics.

デバイスは、医師が、電磁気的、磁気的、電圧的、pH的、および/または音響的(例えば、ウルトラソニック)方法を用いて患者の体内でのデバイスの位置および/または配向および/または状態を決定することができる追跡または可視化部品または複数の部品を含む。追跡または可視化部品は、バルーンもしくはその部品もしくはその中の部品、またはバルーンもしくはその部品もしくはその中の部品に追加もしくは取り付けられた追加の部品、またはバルーンの場所を示す特性を有する追加の部品であってもよい。   The device can be used by a physician to determine the position and / or orientation and / or condition of the device within the patient's body using electromagnetic, magnetic, voltage, pH, and / or acoustic (eg, ultrasonic) methods. Includes a tracking or visualization component or multiple components that can be determined. A tracking or visualization part is a balloon or part thereof or a part therein, or an additional part added to or attached to the balloon or part thereof or part therein, or an additional part having a characteristic indicating the location of the balloon. May be.

いくつかの態様において、追跡副部品は、電磁エネルギーを放出する材料を含んでもよい。デバイスの電磁特性に対して応答する補完的電磁エネルギーセンサーを用いて、デバイスを追跡および配置することができる。そのような技術を用いて、デバイスが体内を移動するにつれて、限定されるものではないが、デバイスの位置、配向、サイズまたは状態などの、デバイスが患者の体内に留まる間のある特定のデバイス特異的な情報および明細を得ることもできる。体外の電磁気応答センサーは、エネルギーが、胃内デバイスまたは胃内デバイス中もしくは上の材料もしくは対象物に反射される、それにより作られる、またはさもなければそれから伝えられる内部デバイスによって中継される電磁エネルギーに関する情報を検出および処理することができる。次いで、体内に留置したまま、この情報を解釈して、デバイスの位置、配向、サイズおよび他の属性を同定することができる。電磁システムは、胃内デバイスを追跡する、配置する、および特徴付ける単純で非侵襲的で有害性の低い方法を提供する。   In some embodiments, the tracking subcomponent may include a material that emits electromagnetic energy. A complementary electromagnetic energy sensor that is responsive to the electromagnetic properties of the device can be used to track and position the device. Using such techniques, as the device moves through the body, certain device-specific features such as, but not limited to, the location, orientation, size or condition of the device while it remains in the patient's body. Information and details can also be obtained. An extracorporeal electromagnetic response sensor is an electromagnetic energy that is relayed by an internal device in which energy is reflected by, created by, or otherwise transmitted to an intragastric device or a material or object in or on the intragastric device. Information can be detected and processed. This information can then be interpreted while remaining in the body to identify the location, orientation, size and other attributes of the device. The electromagnetic system provides a simple, non-invasive and less harmful method of tracking, positioning and characterizing intragastric devices.

いくつかの態様において、追跡副部品は、ウルトラソニックまたは他の音響エネルギーに対して応答する材料を含んでもよい。デバイスを、デバイスの音響特性に対して応答する補完的ウルトラソニックエネルギーセンサーを用いて追跡および配置することができる。そのような技術を用いて、デバイスが体内を移動するにつれて、限定されるものではないが、デバイスの位置、配向、サイズまたは状態などの、デバイスが患者の体内に留まる間のある特定のデバイス特異的な情報および明細を得ることもできる。体外の音響応答性センサーは、エネルギーが、胃内デバイスまたは胃内デバイス中もしくは上の材料もしくは対象物に反射される、それにより作られる、またはさもなければそれから伝えられる内部デバイスによって中継される音響エネルギーに関する情報を検出および処理することができる。次いで、体内に留置したまま、この情報を解釈して、デバイスの位置、配向、サイズおよび他の属性を同定することができる。超音波システムは、胃内デバイスを追跡する、配置する、および特徴付ける単純で非侵襲的で有害性の低い方法を提供する。   In some embodiments, the tracking subcomponent may include a material that is responsive to ultrasonic or other acoustic energy. The device can be tracked and positioned with a complementary ultrasonic energy sensor that is responsive to the acoustic properties of the device. Using such techniques, as the device moves through the body, certain device-specific features such as, but not limited to, the location, orientation, size or condition of the device while it remains in the patient's body. Information and details can also be obtained. An extracorporeal acoustically responsive sensor is a sound that is relayed by an internal device in which energy is reflected by, created by, or otherwise transmitted to an intragastric device or a material or object in or on the intragastric device. Information about energy can be detected and processed. This information can then be interpreted while remaining in the body to identify the location, orientation, size and other attributes of the device. The ultrasound system provides a simple, non-invasive and less harmful method of tracking, positioning and characterizing intragastric devices.

いくつかの態様において、電磁システムまたはその一部を、音響システムまたはその一部と組み合わせることができる。システムまたはその一部の組合せを、in vivoでの胃内デバイスの配置および/または特徴付けをさらに増強するために実装することができる。   In some embodiments, the electromagnetic system or part thereof can be combined with the acoustic system or part thereof. The system or a combination of parts thereof can be implemented to further enhance the placement and / or characterization of the intragastric device in vivo.

そのような技術を用いて、デバイスが体内を移動するにつれて、限定されるものではないが、デバイスの位置、配向、サイズまたは状態などの、デバイスが患者の体内に留まる間のある特定のデバイス特異的な情報および明細を得ることもできる。磁気応答性センサー、例えば、体外のセンサーは、胃内デバイスの磁場に関する情報を検出および中継することができる。次いで、体内に留置したまま、この情報を解釈して、デバイスの位置、配向、サイズおよび他の属性を同定することができる。磁場検出システムは、胃内デバイスを追跡する、配置する、および特徴付ける単純で非侵襲的で有害性の低い方法を提供する。   Using such techniques, as the device moves through the body, certain device-specific features such as, but not limited to, the location, orientation, size or condition of the device while it remains in the patient's body. Information and details can also be obtained. Magnetic responsive sensors, such as extracorporeal sensors, can detect and relay information regarding the magnetic field of the intragastric device. This information can then be interpreted while remaining in the body to identify the location, orientation, size and other attributes of the device. Magnetic field detection systems provide a simple, non-invasive and less harmful method of tracking, positioning and characterizing intragastric devices.

第1の側面において、体内に胃内デバイスを配置するための電磁システムであって、電磁場を発生させるように構成される電磁場発生器;システムと結合するように構成され、in vivoの胃内環境中で電磁場に曝露された場合に電流を生成するようにさらに構成される嚥下可能な電磁気センサー;および胃内デバイスがin vivoの胃内環境にある場合、胃内容積占有デバイス中に初期充填流体を導入するように構成されるバルブシステムであって、胃内デバイスと解放可能に結合するように構成される嚥下可能なカテーテルを含む、バルブシステムを含む、システムが提供される。   In a first aspect, an electromagnetic system for placing an intragastric device in a body, wherein the electromagnetic field generator is configured to generate an electromagnetic field; configured to couple with the system, an in vivo intragastric environment A swallowable electromagnetic sensor further configured to generate an electric current when exposed to an electromagnetic field in; and an initial filling fluid in the intragastric volume occupying device when the intragastric device is in an in vivo intragastric environment A system is provided that includes a valve system that includes a swallowable catheter configured to releasably couple with an intragastric device.

第1の側面の態様において、電磁気センサーは、嚥下可能なカテーテルと結合するように構成される。   In an embodiment of the first aspect, the electromagnetic sensor is configured to couple with a swallowable catheter.

第1の側面の態様において、電磁気センサーは、嚥下可能なカテーテルの遠位末端と結合するように構成される。   In an embodiment of the first aspect, the electromagnetic sensor is configured to couple with the distal end of the swallowable catheter.

第1の側面の態様において、電磁気センサーは、胃内デバイスと結合するように構成される。   In an embodiment of the first aspect, the electromagnetic sensor is configured to couple with an intragastric device.

第1の側面の態様において、システムは、体外に置かれ、磁場に曝露された場合に電流を生成するように構成される少なくとも1つの外部参照センサーをさらに含む。   In an embodiment of the first aspect, the system further includes at least one external reference sensor configured to generate a current when placed outside the body and exposed to a magnetic field.

第1の側面の態様において、システムは、体外に置かれ、磁場に曝露された場合に電流を生成するように構成される3つの外部参照センサーをさらに含む。   In an embodiment of the first aspect, the system further includes three external reference sensors configured to generate a current when placed outside the body and exposed to a magnetic field.

第1の側面の態様において、システムは、電磁気センサーおよび少なくとも1つの外部参照センサーと電気的に通信するように構成されるセンサーインタフェースユニットをさらに含む。   In an embodiment of the first aspect, the system further includes a sensor interface unit configured to electrically communicate with the electromagnetic sensor and the at least one external reference sensor.

第1の側面の態様において、システムは、センサーインタフェースユニットおよび電磁場発生器と電気的に通信するように構成されるシステム制御ユニットをさらに含む。   In an embodiment of the first aspect, the system further includes a system control unit configured to be in electrical communication with the sensor interface unit and the electromagnetic field generator.

第1の側面の態様において、システムは、システム制御ユニットと電気的に通信し、体内の電磁気センサーの位置を示す識別子を表示するように構成されるコンピュータをさらに含む。   In an embodiment of the first aspect, the system further includes a computer configured to display an identifier that is in electrical communication with the system control unit and that indicates the location of the electromagnetic sensor in the body.

第1の側面の態様において、システムは、体外に置かれ、磁場に曝露された場合に電流を生成するように構成される少なくとも1つの外部参照センサーをさらに含み、コンピュータは少なくとも1つの外部参照センサーの位置を示す少なくとも1つの第2の識別子を表示するようにさらに構成される。   In an embodiment of the first aspect, the system further comprises at least one external reference sensor configured to generate an electrical current when placed outside the body and exposed to a magnetic field, wherein the computer is at least one external reference sensor Is further configured to display at least one second identifier indicative of the location of.

第1の側面の態様において、コンピュータは、体内の電磁気センサーにより伝播される経路を示す形跡を表示するようにさらに構成される。   In an embodiment of the first aspect, the computer is further configured to display a trace that indicates a path propagated by the electromagnetic sensor in the body.

第1の側面の態様において、システムは、胃内デバイスをさらに含み、胃内デバイスはバルーンである。   In an embodiment of the first aspect, the system further includes an intragastric device, wherein the intragastric device is a balloon.

第1の側面の態様において、システムは、初期充填流体をさらに含み、胃内デバイスは、in vivoの胃内環境の条件下で、10cc/m2/日を超えるCO2に対する透過性を有するように構成されるポリマー壁を含み、その結果、ポリマー壁を介するin vivoの胃内環境から胃内デバイスの内腔へのCO2の拡散の速度および量は、少なくとも部分的には、初期充填流体中の不活性ガスの濃度により制御される。 In an embodiment of the first aspect, the system further comprises an initial fill fluid such that the intragastric device is permeable to CO 2 greater than 10 cc / m 2 / day under conditions of the in vivo gastric environment. The rate and amount of diffusion of CO 2 from the in vivo gastric environment through the polymer wall to the lumen of the intragastric device is at least partially determined by the initial filling fluid It is controlled by the concentration of inert gas in it.

第1の側面の態様において、ポリマー壁は、エチレンビニルアルコール層を含むCO2障壁材料を含む。 In an embodiment of the first aspect, the polymer wall comprises a CO 2 barrier material comprising an ethylene vinyl alcohol layer.

第1の側面の態様において、ポリマー壁は、ナイロン層およびポリエチレン層を含む2層のCO2障壁材料を含む。 In an embodiment of the first aspect, the polymer wall comprises a two layer CO 2 barrier material comprising a nylon layer and a polyethylene layer.

第1の側面の態様において、ポリマー壁は、ナイロン層、ポリ塩化ビニリデン層、およびポリエチレン層を含む3層のCO2障壁材料を含む。 In an embodiment of the first aspect, the polymer wall comprises a three layer CO 2 barrier material comprising a nylon layer, a polyvinylidene chloride layer, and a polyethylene layer.

第1の側面の態様において、ポリマー壁は、ナイロン層、エチレンビニルアルコール層、およびポリエチレン層を含む3層のCO2障壁材料を含む。 In an embodiment of the first aspect, the polymer wall comprises a three layer CO 2 barrier material comprising a nylon layer, an ethylene vinyl alcohol layer, and a polyethylene layer.

第1の側面の態様において、初期充填流体は、気体N2から本質的になる。 In an embodiment of the first aspect, the initial fill fluid consists essentially of gaseous N 2.

第1の側面の態様において、初期充填流体は、気体N2および気体CO2から本質的になる。 In an embodiment of the first aspect, the initial fill fluid consists essentially of gas N 2 and gas CO 2 .

第1の側面の態様において、初期充填流体は、気体N2および気体CO2から本質的になり、気体N2は初期充填流体中の気体CO2に対して濃度過剰である。 In an embodiment of the first aspect, the initial fill fluid consists essentially of gas N 2 and gas CO 2 , and the gas N 2 is over-concentrated with respect to gas CO 2 in the initial charge fluid.

第1の側面の態様において、初期充填流体は、液体形態、蒸気形態、または気体形態の1つ以上のSF6を含む。 In an embodiment of the first aspect, the initial fill fluid comprises one or more SF 6 in liquid form, vapor form, or gaseous form.

第1の側面の態様において、初期充填流体は、気体N2および気体SF6を含む。 In an embodiment of the first aspect, the initial fill fluid includes gas N 2 and gas SF 6 .

第1の側面の態様において、ポリマー壁は、in vivoの胃内環境の条件下で、50cc/m2/日を超えるCO2に対する透過性を有するように構成される。 In an embodiment of the first aspect, the polymer wall is configured to be permeable to CO 2 in excess of 50 cc / m 2 / day under conditions of the in vivo gastric environment.

第2の側面において、患者の体内に胃内デバイスを電磁気的に配置するための方法であって、患者の体外に設置された電磁場発生器を用いて電磁場を発生させること;カテーテルと解放可能に結合し、磁場発生器により発生した電磁場の存在下で電流を生成するように構成される電磁気センサーと結合している、膨張していない胃内バルーンを含む胃内デバイスを、嚥下により、患者の体内に導入すること;電磁場により電磁気センサー中に誘導された電流を感知すること;および電磁気センサー中に誘導された電流の感知に基づいて患者内部の膨張していない胃内バルーンの位置を確認することを含む、方法を提供する。   In a second aspect, a method for electromagnetically placing an intragastric device in a patient's body, wherein the electromagnetic field is generated using an electromagnetic field generator placed outside the patient's body; releasably with a catheter A swallowing intragastric device comprising an uninflated intragastric balloon coupled with an electromagnetic sensor coupled to generate an electric current in the presence of an electromagnetic field generated by a magnetic field generator Introducing into the body; sensing the current induced in the electromagnetic sensor by the electromagnetic field; and locating the uninflated intragastric balloon within the patient based on sensing the current induced in the electromagnetic sensor To provide a method.

第2の側面の態様において、患者内部の膨張していない胃内バルーンの位置は、患者の胃である。   In an embodiment of the second aspect, the location of the uninflated intragastric balloon within the patient is the patient's stomach.

第2の側面の態様において、方法は、in vivoの胃内環境の条件下で、10cc/m2/日を超えるCO2の透過性を有するように構成されるポリマー壁を含む、膨張していない胃内バルーンの内腔にカテーテルを介して初期充填流体を導入すること;ならびに少なくとも30日の耐用寿命にわたって、膨張した胃内バルーンをin vivoの胃内環境に曝露することをさらに含み、ポリマー壁を介するin vivoの胃内環境からバルーンの内腔へのCO2の拡散の速度および量は、少なくとも部分的には、初期充填流体中の不活性ガスの濃度により制御される。 In an embodiment of the second aspect, the method is inflated, comprising a polymer wall configured to have a CO 2 permeability of greater than 10 cc / m 2 / day under conditions of an in vivo gastric environment. Introducing an initial filling fluid into the lumen of the non-gastric balloon via a catheter; and exposing the inflated gastric balloon to an in vivo gastric environment for a useful life of at least 30 days, the polymer The rate and amount of CO 2 diffusion from the in vivo gastric environment through the wall into the balloon lumen is controlled, at least in part, by the concentration of inert gas in the initial fill fluid.

第2の側面の態様において、ポリマー壁は、ナイロン層、ポリ塩化ビニリデン層、およびポリエチレン層を含む3層のCO2障壁材料を含む。 In an embodiment of the second aspect, the polymer wall comprises a three layer CO 2 barrier material comprising a nylon layer, a polyvinylidene chloride layer, and a polyethylene layer.

第2の側面の態様において、ポリマー壁は、ナイロン層、エチレンビニルアルコール層、およびポリエチレン層を含む3層のCO2障壁材料を含む。 In an embodiment of the second aspect, the polymer wall comprises a three layer CO 2 barrier material comprising a nylon layer, an ethylene vinyl alcohol layer, and a polyethylene layer.

第2の側面の態様において、ポリマー壁は、ナイロン層およびポリエチレン層を含む2層のCO2障壁材料を含む。 In an embodiment of the second aspect, the polymer wall comprises a two layer CO 2 barrier material comprising a nylon layer and a polyethylene layer.

第2の側面の態様において、ポリマー壁は、エチレンビニルアルコール層を含むCO2障壁材料を含む。 In an embodiment of the second aspect, the polymer wall comprises a CO 2 barrier material comprising an ethylene vinyl alcohol layer.

第2の側面の態様において、初期充填流体は、気体N2から本質的になる。 In an embodiment of the second aspect, the initial fill fluid consists essentially of gaseous N 2.

第2の側面の態様において、第1の気体は、気体N2および気体CO2から本質的になる。 In an embodiment of the second aspect, the first gas consists essentially of gas N 2 and gas CO 2 .

第2の側面の態様において、第1の気体は、気体N2および気体CO2から本質的になり、気体N2は第1の気体中の気体CO2に対して濃度過剰である。 In an embodiment of the second aspect, the first gas consists essentially of gas N 2 and gas CO 2 , and the gas N 2 is over-concentrated with respect to the gas CO 2 in the first gas.

第2の側面の態様において、第1の気体は、液体形態、蒸気形態、または気体形態の1つ以上のSF6を含む。 In an embodiment of the second aspect, the first gas comprises one or more SF 6 in liquid form, vapor form, or gaseous form.

第2の側面の態様において、第1の気体は、気体N2および気体SF6を含む。 In the embodiment of the second aspect, the first gas includes gas N 2 and gas SF 6 .

第2の側面の態様において、ポリマー壁は、in vivoの胃内環境の条件下で、50cc/m2/日を超えるCO2に対する透過性を有するように構成される。 In an embodiment of the second aspect, the polymer wall is configured to be permeable to CO 2 in excess of 50 cc / m 2 / day under conditions of the in vivo gastric environment.

第2の側面の態様において、電磁気センサー中に誘導された電流の感知に基づいて患者内部の膨張していない胃内バルーンの位置を確認することは、電磁気センサーの位置を示す識別子をコンピュータ上に表示させることを含む。   In an embodiment of the second aspect, ascertaining the position of the uninflated intragastric balloon within the patient based on sensing of the current induced in the electromagnetic sensor, an identifier indicating the position of the electromagnetic sensor is displayed on the computer. Including displaying.

第2の側面の態様において、方法は、電磁場に曝露された場合に電流を生成するように構成される少なくとも1つの外部参照センサーを、患者の体外に置くこと;および電磁場により少なくとも1つの外部参照センサー中に誘導された電流を感知することをさらに含む。   In an embodiment of the second aspect, the method places at least one external reference sensor configured to generate an electric current when exposed to an electromagnetic field outside the patient's body; and at least one external reference by the electromagnetic field Further comprising sensing a current induced in the sensor.

第2の側面の態様において、電磁気センサー中に誘導された電流の感知に基づいて患者内部の膨張していない胃内バルーンの位置を確認することは、少なくとも1つの外部参照センサーの位置を示す少なくとも1つの第2の識別子をコンピュータ上に表示させることを含む。   In an embodiment of the second aspect, identifying the position of the uninflated intragastric balloon within the patient based on sensing of current induced in the electromagnetic sensor indicates at least one external reference sensor position. Displaying one second identifier on the computer.

第2の側面の態様において、電磁気センサーは、カテーテルと結合している。   In an embodiment of the second aspect, the electromagnetic sensor is coupled to the catheter.

第2の側面の態様において、電磁気センサーは、胃内デバイスと結合している。   In an embodiment of the second aspect, the electromagnetic sensor is coupled to the intragastric device.

第3の側面において、体内に胃内デバイスを配置するための磁気システムであって、磁場を感知するように構成される磁場センサー;システムと結合するように構成され、in vivoの胃内環境中で局部的磁場を生成するようにさらに構成される嚥下可能な磁気マーカー;および胃内デバイスがin vivoの胃内環境にある場合、胃内容積占有デバイス中に初期充填流体を導入するように構成されるバルブシステムであって、胃内デバイスと解放可能に結合するように構成される嚥下可能なカテーテルを含む、バルブシステムを含む、システムを提供する。   In a third aspect, a magnetic system for placing an intragastric device in the body, wherein the magnetic field sensor is configured to sense a magnetic field; configured to couple with the system and in an in vivo intragastric environment A swallowable magnetic marker further configured to generate a local magnetic field; and configured to introduce an initial filling fluid into the intragastric volume occupancy device when the intragastric device is in an in vivo intragastric environment A valve system is provided that includes a valve system that includes a swallowable catheter configured to releasably couple with an intragastric device.

第3の側面の態様において、磁気マーカーは、嚥下可能なカテーテルと結合するように構成される。   In an embodiment of the third aspect, the magnetic marker is configured to couple with a swallowable catheter.

第3の側面の態様において、磁気マーカーは、嚥下可能なカテーテルの遠位末端と結合するように構成される。   In an embodiment of the third aspect, the magnetic marker is configured to couple with the distal end of the swallowable catheter.

第3の側面の態様において、磁気マーカーは、胃内デバイスと結合するように構成される。   In an embodiment of the third aspect, the magnetic marker is configured to couple with an intragastric device.

第3の側面の態様において、システムは、体外に置かれ、局部的磁場を感知するように構成される少なくとも1つの外部参照センサーをさらに含む。   In an embodiment of the third aspect, the system further comprises at least one external reference sensor placed outside the body and configured to sense a local magnetic field.

第3の側面の態様において、システムは、磁気マーカーと電気的に通信するように構成されるセンサーインタフェースユニットをさらに含む。   In an embodiment of the third aspect, the system further includes a sensor interface unit configured to be in electrical communication with the magnetic marker.

第3の側面の態様において、システムは、センサーインタフェースユニットおよび磁場センサーと電気的に通信するように構成されるシステム制御ユニットをさらに含む。   In an embodiment of the third aspect, the system further includes a system control unit configured to be in electrical communication with the sensor interface unit and the magnetic field sensor.

第3の側面の態様において、システムは、システム制御ユニットと電気的に通信し、体内の磁気マーカーの位置を示す識別子を表示するように構成されるコンピュータをさらに含む。   In an embodiment of the third aspect, the system further includes a computer configured to display an identifier that is in electrical communication with the system control unit and that indicates the location of the magnetic marker in the body.

第3の側面の態様において、コンピュータは、体内の磁気マーカーにより伝播される経路を示す形跡を表示するようにさらに構成される。   In an embodiment of the third aspect, the computer is further configured to display a trace that indicates a path propagated by the magnetic marker in the body.

第3の側面の態様において、システムは、胃内デバイスをさらに含み、胃内デバイスはバルーンである。   In an embodiment of the third aspect, the system further comprises an intragastric device, wherein the intragastric device is a balloon.

第3の側面の態様において、システムは、初期充填流体をさらに含み、胃内デバイスは、in vivoの胃内環境の条件下で、10cc/m2/日を超えるCO2に対する透過性を有するように構成されるポリマー壁を含み、その結果、ポリマー壁を介するin vivoの胃内環境から胃内デバイスの内腔へのCO2の拡散の速度および量は、少なくとも部分的には、初期充填流体中の不活性ガスの濃度により制御される。 In an embodiment of the third aspect, the system further comprises an initial fill fluid such that the intragastric device is permeable to CO 2 greater than 10 cc / m 2 / day under conditions of in vivo gastric environment. The rate and amount of diffusion of CO 2 from the in vivo gastric environment through the polymer wall to the lumen of the intragastric device is at least partially determined by the initial filling fluid It is controlled by the concentration of inert gas in it.

第3の側面の態様において、ポリマー壁は、エチレンビニルアルコール層を含むCO2障壁材料を含む。 In an embodiment of the third aspect, the polymer wall comprises a CO 2 barrier material comprising an ethylene vinyl alcohol layer.

第3の側面の態様において、ポリマー壁は、ナイロン層およびポリエチレン層を含む2層のCO2障壁材料を含む。 In an embodiment of the third aspect, the polymer wall comprises a two layer CO 2 barrier material comprising a nylon layer and a polyethylene layer.

第3の側面の態様において、ポリマー壁は、ナイロン層、ポリ塩化ビニリデン層、およびポリエチレン層を含む3層のCO2障壁材料を含む。 In an embodiment of the third aspect, the polymer wall comprises a three layer CO 2 barrier material comprising a nylon layer, a polyvinylidene chloride layer, and a polyethylene layer.

第3の側面の態様において、ポリマー壁は、ナイロン層、エチレンビニルアルコール層、およびポリエチレン層を含む3層のCO2障壁材料を含む。 In an embodiment of the third aspect, the polymer wall comprises a three layer CO 2 barrier material comprising a nylon layer, an ethylene vinyl alcohol layer, and a polyethylene layer.

第3の側面の態様において、初期充填流体は、気体N2から本質的になる。 In an embodiment of the third aspect, the initial fill fluid consists essentially of gaseous N 2.

第3の側面の態様において、初期充填流体は、気体N2および気体CO2から本質的になる。 In an embodiment of the third aspect, the initial fill fluid consists essentially of gas N 2 and gas CO 2 .

第3の側面の態様において、初期充填流体は、気体N2および気体CO2から本質的になり、気体N2は初期充填流体中の気体CO2に対して濃度過剰である。 In an embodiment of the third aspect, the initial fill fluid consists essentially of gas N 2 and gas CO 2 , and the gas N 2 is over-concentrated with respect to gas CO 2 in the initial charge fluid.

第3の側面の態様において、初期充填流体は、液体形態、蒸気形態、または気体形態の1つ以上のSF6を含む。 In an embodiment of the third aspect, the initial fill fluid comprises one or more SF 6 in liquid form, vapor form, or gaseous form.

第3の側面の態様において、初期充填流体は、気体N2および気体SF6を含む。 In an embodiment of the third aspect, the initial fill fluid includes gas N 2 and gas SF 6 .

第3の側面の態様において、ポリマー壁は、in vivoの胃内環境の条件下で、50cc/m2/日を超えるCO2に対する透過性を有するように構成される。 In an embodiment of the third aspect, the polymer wall is configured to be permeable to CO 2 in excess of 50 cc / m 2 / day under conditions of the in vivo gastric environment.

第4の側面において、患者の体内に胃内デバイスを磁気的に配置するための方法であって、カテーテルと解放可能に結合し、磁場センサーにより感知されるように構成される磁気マーカーと結合している、膨張していない胃内バルーンを含む胃内デバイスを、嚥下により、患者の体内に導入すること;磁場センサーを用いて磁場を感知すること;および磁場の感知に基づいて患者内部の膨張していない胃内バルーンの位置を確認することを含む、方法を提供する。   In a fourth aspect, a method for magnetically placing an intragastric device in a patient's body, releasably coupled to a catheter and coupled to a magnetic marker configured to be sensed by a magnetic field sensor. Introducing an intragastric device including an uninflated intragastric balloon into the patient's body by swallowing; sensing a magnetic field using a magnetic field sensor; and inflation within the patient based on sensing of the magnetic field A method is provided that includes locating a non-gastric balloon.

第4の側面の態様において、患者内部の膨張していない胃内バルーンの位置は、患者の胃である。   In an embodiment of the fourth aspect, the location of the uninflated intragastric balloon within the patient is the patient's stomach.

第4の側面の態様において、方法は、in vivoの胃内環境の条件下で、10cc/m2/日を超えるCO2の透過性を有するように構成されるポリマー壁を含む、膨張していない胃内バルーンの内腔にカテーテルを介して初期充填流体を導入すること;ならびに少なくとも30日の耐用寿命にわたって、膨張した胃内バルーンをin vivoの胃内環境に曝露することをさらに含み、ポリマー壁を介するin vivoの胃内環境からバルーンの内腔へのCO2の拡散の速度および量は、少なくとも部分的には、初期充填流体中の不活性ガスの濃度により制御される。 In an embodiment of the fourth aspect, the method is inflated, comprising a polymer wall configured to have a CO 2 permeability of greater than 10 cc / m 2 / day under conditions of an in vivo gastric environment. Introducing an initial filling fluid into the lumen of the non-gastric balloon via a catheter; and exposing the inflated gastric balloon to an in vivo gastric environment for a useful life of at least 30 days, the polymer The rate and amount of CO 2 diffusion from the in vivo gastric environment through the wall into the balloon lumen is controlled, at least in part, by the concentration of inert gas in the initial fill fluid.

第4の側面の態様において、ポリマー壁は、ナイロン層、ポリ塩化ビニリデン層、およびポリエチレン層を含む3層のCO2障壁材料を含む。 In an embodiment of the fourth aspect, the polymer wall comprises a three layer CO 2 barrier material comprising a nylon layer, a polyvinylidene chloride layer, and a polyethylene layer.

第4の側面の態様において、ポリマー壁は、ナイロン層、エチレンビニルアルコール層、およびポリエチレン層を含む3層のCO2障壁材料を含む。 In an embodiment of the fourth aspect, the polymer wall comprises a three layer CO 2 barrier material comprising a nylon layer, an ethylene vinyl alcohol layer, and a polyethylene layer.

第4の側面の態様において、ポリマー壁は、ナイロン層およびポリエチレン層を含む2層のCO2障壁材料を含む。 In an embodiment of the fourth aspect, the polymer wall comprises a two layer CO 2 barrier material comprising a nylon layer and a polyethylene layer.

第4の側面の態様において、ポリマー壁は、エチレンビニルアルコール層を含むCO2障壁材料を含む。 In an embodiment of the fourth aspect, the polymer wall comprises a CO 2 barrier material comprising an ethylene vinyl alcohol layer.

第4の側面の態様において、初期充填流体は、気体N2から本質的になる。 In an embodiment of the fourth aspect, the initial fill fluid consists essentially of gaseous N 2.

第4の側面の態様において、第1の気体は、気体N2および気体CO2から本質的になる。 In an embodiment of the fourth aspect, the first gas consists essentially of gas N 2 and gas CO 2 .

第4の側面の態様において、初期充填流体は、気体N2および気体CO2から本質的になり、気体N2は初期充填流体中の気体CO2に対して濃度過剰である。 In an embodiment of the fourth aspect, the initial fill fluid consists essentially of gas N 2 and gas CO 2 , and the gas N 2 is over-concentrated with respect to gas CO 2 in the initial charge fluid.

第4の側面の態様において、初期充填流体は、液体形態、蒸気形態、または気体形態の1つ以上のSF6を含む。 In an embodiment of the fourth aspect, the initial fill fluid comprises one or more SF 6 in liquid form, vapor form, or gaseous form.

第4の側面の態様において、初期充填流体は、気体N2および気体SF6を含む。 In an embodiment of the fourth aspect, the initial fill fluid includes gas N 2 and gas SF 6 .

第4の側面の態様において、ポリマー壁は、in vivoの胃内環境の条件下で、50cc/m2/日を超えるCO2に対する透過性を有するように構成される。 In an embodiment of the fourth aspect, the polymer wall is configured to be permeable to CO 2 in excess of 50 cc / m 2 / day under conditions of the in vivo gastric environment.

第4の側面の態様において、磁気マーカーにより発生した磁場の感知に基づいて患者内部の膨張していない胃内バルーンの位置を確認することは、磁気マーカーの位置を示す識別子をコンピュータ上に表示させることを含む。   In an embodiment of the fourth aspect, identifying the position of the uninflated intragastric balloon within the patient based on sensing of the magnetic field generated by the magnetic marker causes an identifier indicating the position of the magnetic marker to be displayed on the computer Including that.

第4の側面の態様において、磁気マーカーは、カテーテルと結合している。   In an embodiment of the fourth aspect, the magnetic marker is coupled to the catheter.

第4の側面の態様において、電磁気センサーは、胃内デバイスと結合している。   In an embodiment of the fourth aspect, the electromagnetic sensor is coupled to the intragastric device.

第5の側面において、体内に胃内デバイスを配置するための発電システムであって、システムと結合するように構成され、in vivoの胃内環境中で電圧を生成するようにさらに構成される嚥下可能な発電センサー;および胃内デバイスがin vivoの胃内環境にある場合、胃内容積占有デバイス中に初期充填流体を導入するように構成されるバルブシステムであって、胃内デバイスと解放可能に結合するように構成される嚥下可能なカテーテルを含む、バルブシステムを含む、システムを提供する。   In a fifth aspect, a power generation system for placing an intragastric device in a body, the swallowing configured to be coupled to the system and further configured to generate a voltage in an in vivo intragastric environment A possible power generation sensor; and a valve system configured to introduce an initial filling fluid into the intragastric volume occupying device when the intragastric device is in an in vivo intragastric environment, releasable with the intragastric device A system is provided that includes a valve system that includes a swallowable catheter that is configured to couple to.

第5の側面の態様において、発電センサーは、嚥下可能なカテーテルと結合するように構成される。   In an embodiment of the fifth aspect, the power generation sensor is configured to couple with a swallowable catheter.

第5の側面の態様において、発電センサーは、嚥下可能なカテーテルの遠位末端と結合するように構成される。   In an embodiment of the fifth aspect, the power generation sensor is configured to couple with the distal end of the swallowable catheter.

第5の側面の態様において、発電センサーは、胃内デバイスと結合するように構成される。   In an embodiment of the fifth aspect, the power generation sensor is configured to couple with an intragastric device.

第5の側面の態様において、システムは、体外に置かれ、発電センサーにより生成される電圧と関連するシグナルを受け取るように構成される少なくとも1つの受信器をさらに含む。   In an embodiment of the fifth aspect, the system further includes at least one receiver placed outside the body and configured to receive a signal associated with the voltage generated by the power generation sensor.

第5の側面の態様において、システムは、発電センサーと電気的に通信するように構成されるセンサーインタフェースユニットをさらに含む。   In an embodiment of the fifth aspect, the system further includes a sensor interface unit configured to be in electrical communication with the power generation sensor.

第5の側面の態様において、システムは、センサーインタフェースユニットおよび発電センサーと電気的に通信するように構成されるシステム制御ユニットをさらに含む。   In an embodiment of the fifth aspect, the system further includes a system control unit configured to be in electrical communication with the sensor interface unit and the power generation sensor.

第5の側面の態様において、システムは、システム制御ユニットと電気的に通信し、体内の発電センサーの位置を示す識別子を表示するように構成されるコンピュータをさらに含む。   In an embodiment of the fifth aspect, the system further includes a computer configured to display an identifier that is in electrical communication with the system control unit and that indicates a location of the power generation sensor within the body.

第5の側面の態様において、システムは、胃内デバイスをさらに含み、胃内デバイスはバルーンである。   In an embodiment of the fifth aspect, the system further comprises an intragastric device, wherein the intragastric device is a balloon.

第5の側面の態様において、システムは、初期充填流体をさらに含み、胃内デバイスは、in vivoの胃内環境の条件下で、10cc/m2/日を超えるCO2に対する透過性を有するように構成されるポリマー壁を含み、その結果、ポリマー壁を介するin vivoの胃内環境から胃内デバイスの内腔へのCO2の拡散の速度および量は、少なくとも部分的には、初期充填流体中の不活性ガスの濃度により制御される。 In an embodiment of the fifth aspect, the system further comprises an initial fill fluid such that the intragastric device is permeable to CO 2 greater than 10 cc / m 2 / day under conditions of in vivo gastric environment. The rate and amount of diffusion of CO 2 from the in vivo gastric environment through the polymer wall to the lumen of the intragastric device is at least partially determined by the initial filling fluid It is controlled by the concentration of inert gas in it.

第5の側面の態様において、ポリマー壁は、エチレンビニルアルコール層を含むCO2障壁材料を含む。 In an embodiment of the fifth aspect, the polymer wall comprises a CO 2 barrier material comprising an ethylene vinyl alcohol layer.

第5の側面の態様において、ポリマー壁は、ナイロン層およびポリエチレン層を含む2層のCO2障壁材料を含む。 In an embodiment of the fifth aspect, the polymer wall comprises a two layer CO 2 barrier material comprising a nylon layer and a polyethylene layer.

第5の側面の態様において、ポリマー壁は、ナイロン層、エチレンビニルアルコール層、およびポリエチレン層を含む3層のCO2障壁材料を含む。 In an embodiment of the fifth aspect, the polymer wall comprises a three layer CO 2 barrier material comprising a nylon layer, an ethylene vinyl alcohol layer, and a polyethylene layer.

第5の側面の態様において、ポリマー壁は、ナイロン層、ポリ塩化ビニリデン層、およびポリエチレン層を含む3層のCO2障壁材料を含む。 In an embodiment of the fifth aspect, the polymer wall comprises a three layer CO 2 barrier material comprising a nylon layer, a polyvinylidene chloride layer, and a polyethylene layer.

第5の側面の態様において、初期充填流体は、気体N2から本質的になる。 In an embodiment of the fifth aspect, the initial fill fluid consists essentially of gaseous N 2.

第5の側面の態様において、初期充填流体は、気体N2および気体CO2から本質的になる。 In an embodiment of the fifth aspect, the initial fill fluid consists essentially of gas N 2 and gas CO 2 .

第5の側面の態様において、初期充填流体は、気体N2および気体CO2から本質的になり、気体N2は初期充填流体中の気体CO2に対して濃度過剰である。 In an embodiment of the fifth aspect, the initial fill fluid consists essentially of gas N 2 and gas CO 2 , and the gas N 2 is over-concentrated with respect to gas CO 2 in the initial charge fluid.

第5の側面の態様において、初期充填流体は、液体形態、蒸気形態、または気体形態の1つ以上のSF6を含む。 In an embodiment of the fifth aspect, the initial fill fluid comprises one or more SF 6 in liquid form, vapor form, or gaseous form.

第5の側面の態様において、初期充填流体は、気体N2および気体SF6を含む。 In an embodiment of the fifth aspect, the initial fill fluid includes gas N 2 and gas SF 6 .

第5の側面の態様において、ポリマー壁は、in vivoの胃内環境の条件下で、50cc/m2/日を超えるCO2に対する透過性を有するように構成される。 In an embodiment of the fifth aspect, the polymer wall is configured to have a permeability to CO 2 of greater than 50 cc / m 2 / day under conditions of the in vivo gastric environment.

第6の側面において、患者の体内に胃内デバイスを発電的に配置するための方法であって、カテーテルと解放可能に結合し、胃内環境の存在下で電圧を生成するように構成される発電センサーと結合している、膨張していない胃内バルーンを含む胃内デバイスを、嚥下により、患者の体内に導入すること;胃内環境との接触に応答する発電センサーを用いて電圧を生成すること;および生成された電圧の感知に基づいて患者内部の膨張していない胃内バルーンの位置を確認することを含む、方法を提供する。   In a sixth aspect, a method for power generating placement of an intragastric device in a patient's body, releasably coupled to a catheter and configured to generate a voltage in the presence of an intragastric environment. Introducing an intragastric device that includes an uninflated intragastric balloon coupled with a power generation sensor into the patient's body by swallowing; generating a voltage using a power generation sensor that responds to contact with the gastric environment And determining the position of an uninflated intragastric balloon within the patient based on sensing the generated voltage.

第6の側面の態様において、患者内部の膨張していない胃内バルーンの位置は、患者の胃である。   In an embodiment of the sixth aspect, the location of the uninflated intragastric balloon within the patient is the patient's stomach.

第6の側面の態様において、方法は、in vivoの胃内環境の条件下で、10cc/m2/日を超えるCO2の透過性を有するように構成されるポリマー壁を含む、膨張していない胃内バルーンの内腔にカテーテルを介して初期充填流体を導入すること;ならびに少なくとも30日の耐用寿命にわたって、膨張した胃内バルーンをin vivoの胃内環境に曝露することをさらに含み、ポリマー壁を介するin vivoの胃内環境からバルーンの内腔へのCO2の拡散の速度および量は、少なくとも部分的には、初期充填流体中の不活性ガスの濃度により制御される。 In an embodiment of the sixth aspect, the method is inflated, comprising a polymer wall configured to have a CO 2 permeability of greater than 10 cc / m 2 / day under conditions of in vivo gastric environment. Introducing an initial filling fluid into the lumen of the non-gastric balloon via a catheter; and exposing the inflated gastric balloon to an in vivo gastric environment for a useful life of at least 30 days, the polymer The rate and amount of CO 2 diffusion from the in vivo gastric environment through the wall into the balloon lumen is controlled, at least in part, by the concentration of inert gas in the initial fill fluid.

第6の側面の態様において、ポリマー壁は、ナイロン層、ポリ塩化ビニリデン層、およびポリエチレン層を含む3層のCO2障壁材料を含む。 In an embodiment of the sixth aspect, the polymer wall comprises a three layer CO 2 barrier material comprising a nylon layer, a polyvinylidene chloride layer, and a polyethylene layer.

第6の側面の態様において、ポリマー壁は、ナイロン層、エチレンビニルアルコール層、およびポリエチレン層を含む3層のCO2障壁材料を含む。 In an embodiment of the sixth aspect, the polymer wall comprises a three layer CO 2 barrier material comprising a nylon layer, an ethylene vinyl alcohol layer, and a polyethylene layer.

第6の側面の態様において、ポリマー壁は、ナイロン層およびポリエチレン層を含む2層のCO2障壁材料を含む。 In an embodiment of the sixth aspect, the polymer wall comprises a two layer CO 2 barrier material comprising a nylon layer and a polyethylene layer.

第6の側面の態様において、ポリマー壁は、エチレンビニルアルコール層を含むCO2障壁材料を含む。 In an embodiment of the sixth aspect, the polymer wall comprises a CO 2 barrier material comprising an ethylene vinyl alcohol layer.

第6の側面の態様において、初期充填流体は、気体N2および気体CO2から本質的になる。 In an embodiment of the sixth aspect, the initial fill fluid consists essentially of gas N 2 and gas CO 2 .

第6の側面の態様において、初期充填流体は、気体N2から本質的になる。 In an embodiment of the sixth aspect, the initial fill fluid consists essentially of gaseous N 2.

第6の側面の態様において、第1の気体は、気体N2および気体CO2から本質的になり、気体N2は初期充填流体中の気体CO2に対して濃度過剰である。 In an embodiment of the sixth aspect, the first gas consists essentially of gas N 2 and gas CO 2 , and the gas N 2 is over-concentrated with respect to gas CO 2 in the initial fill fluid.

第6の側面の態様において、初期充填流体は、液体形態、蒸気形態、または気体形態の1つ以上のSF6を含む。 In an embodiment of the sixth aspect, the initial fill fluid comprises one or more SF 6 in liquid form, vapor form, or gaseous form.

第6の側面の態様において、初期充填流体は、気体N2および気体SF6を含む。 In an embodiment of the sixth aspect, the initial fill fluid includes gas N 2 and gas SF 6 .

第6の側面の態様において、ポリマー壁は、in vivoの胃内環境の条件下で、50cc/m2/日を超えるCO2に対する透過性を有するように構成される。 In an embodiment of the sixth aspect, the polymer wall is configured to have a permeability to CO 2 of greater than 50 cc / m 2 / day under conditions of the in vivo gastric environment.

第6の側面の態様において、発電センサーは、カテーテルと結合している。   In an embodiment of the sixth aspect, the power generation sensor is coupled to the catheter.

第6の側面の態様において、発電センサーは、胃内デバイスと結合している。   In an embodiment of the sixth aspect, the power generation sensor is coupled to the intragastric device.

第7の側面において、体内に胃内デバイスを配置するためのpHに基づくシステムであって、システムと結合するように構成され、in vivoの胃内環境中の流体のpHレベルを感知するようにさらに構成される嚥下可能なpHセンサー;および胃内デバイスがin vivoの胃内環境にある場合、胃内容積占有デバイス中に初期充填流体を導入するように構成されるバルブシステムであって、胃内デバイスと解放可能に結合するように構成される嚥下可能なカテーテルを含む、バルブシステムを含む、システムを提供する。   In a seventh aspect, a pH-based system for placing an intragastric device in the body configured to be coupled to the system so as to sense the pH level of fluid in an in vivo gastric environment. A swallowable pH sensor further configured; and a valve system configured to introduce an initial filling fluid into the intragastric volume occupying device when the intragastric device is in an in vivo intragastric environment, comprising: A system is provided that includes a valve system that includes a swallowable catheter configured to releasably couple with an inner device.

第7の側面の態様において、pHセンサーは、嚥下可能なカテーテルと結合するように構成される。   In an embodiment of the seventh aspect, the pH sensor is configured to couple with a swallowable catheter.

第7の側面の態様において、pHセンサーは、嚥下可能なカテーテルの遠位末端と結合するように構成される。   In an embodiment of the seventh aspect, the pH sensor is configured to couple with the distal end of the swallowable catheter.

第7の側面の態様において、pHセンサーは、胃内デバイスと結合するように構成される。   In an embodiment of the seventh aspect, the pH sensor is configured to couple with an intragastric device.

第7の側面の態様において、システムは、体外に置かれ、pHセンサーにより感知されるpHレベルと関連するシグナルを受け取るように構成される少なくとも1つの受信器をさらに含む。   In an embodiment of the seventh aspect, the system further comprises at least one receiver placed outside the body and configured to receive a signal associated with the pH level sensed by the pH sensor.

第7の側面の態様において、システムは、pHセンサーと電気的に通信するように構成されるセンサーインタフェースユニットをさらに含む。   In an embodiment of the seventh aspect, the system further includes a sensor interface unit configured to be in electrical communication with the pH sensor.

第7の側面の態様において、システムは、センサーインタフェースユニットおよびpHセンサーと電気的に通信するように構成されるシステム制御ユニットをさらに含む。   In an embodiment of the seventh aspect, the system further includes a system control unit configured to be in electrical communication with the sensor interface unit and the pH sensor.

第7の側面の態様において、システムは、システム制御ユニットと電気的に通信し、体内のpHセンサーの位置を示す識別子を表示するように構成されるコンピュータをさらに含む。   In an embodiment of the seventh aspect, the system further comprises a computer configured to display an identifier that is in electrical communication with the system control unit and that indicates the location of the pH sensor in the body.

第7の側面の態様において、システムは、胃内デバイスをさらに含み、胃内デバイスはバルーンである。   In an embodiment of the seventh aspect, the system further comprises an intragastric device, wherein the intragastric device is a balloon.

第7の側面の態様において、システムは、初期充填流体をさらに含み、胃内デバイスは、in vivoの胃内環境の条件下で、10cc/m2/日を超えるCO2に対する透過性を有するように構成されるポリマー壁を含み、その結果、ポリマー壁を介するin vivoの胃内環境から胃内デバイスの内腔へのCO2の拡散の速度および量は、少なくとも部分的には、初期充填流体中の不活性ガスの濃度により制御される。 In an embodiment of the seventh aspect, the system further comprises an initial fill fluid such that the intragastric device is permeable to CO 2 greater than 10 cc / m 2 / day under conditions of in vivo gastric environment. The rate and amount of diffusion of CO 2 from the in vivo gastric environment through the polymer wall to the lumen of the intragastric device is at least partially determined by the initial filling fluid It is controlled by the concentration of inert gas in it.

第7の側面の態様において、ポリマー壁は、エチレンビニルアルコール層を含むCO2障壁材料を含む。 In an embodiment of the seventh aspect, the polymer wall comprises a CO 2 barrier material comprising an ethylene vinyl alcohol layer.

第7の側面の態様において、ポリマー壁は、ナイロン層およびポリエチレン層を含む2層のCO2障壁材料を含む。 In an embodiment of the seventh aspect, the polymer wall comprises a two layer CO 2 barrier material comprising a nylon layer and a polyethylene layer.

第7の側面の態様において、ポリマー壁は、ナイロン層、ポリ塩化ビニリデン層、およびポリエチレン層を含む3層のCO2障壁材料を含む。 In an embodiment of the seventh aspect, the polymer wall comprises a three layer CO 2 barrier material comprising a nylon layer, a polyvinylidene chloride layer, and a polyethylene layer.

第7の側面の態様において、ポリマー壁は、ナイロン層、エチレンビニルアルコール層、およびポリエチレン層を含む3層のCO2障壁材料を含む。 In an embodiment of the seventh aspect, the polymer wall comprises a three layer CO 2 barrier material comprising a nylon layer, an ethylene vinyl alcohol layer, and a polyethylene layer.

第7の側面の態様において、初期充填流体は、気体N2から本質的になる。 In an embodiment of the seventh aspect, the initial fill fluid consists essentially of gaseous N 2.

第7の側面の態様において、初期充填流体は、気体N2および気体CO2から本質的になる。 In an embodiment of the seventh aspect, the initial fill fluid consists essentially of gas N 2 and gas CO 2 .

第7の側面の態様において、初期充填流体は、気体N2および気体CO2から本質的になり、気体N2は初期充填流体中の気体CO2に対して濃度過剰である。 In an embodiment of the seventh aspect, the initial fill fluid consists essentially of gas N 2 and gas CO 2 , and the gas N 2 is over-concentrated with respect to gas CO 2 in the initial charge fluid.

第7の側面の態様において、初期充填流体は、液体形態、蒸気形態、または気体形態の1つ以上のSF6を含む。 In an embodiment of the seventh aspect, the initial fill fluid comprises one or more SF 6 in liquid form, vapor form, or gaseous form.

第7の側面の態様において、初期充填流体は、気体N2および気体SF6を含む。 In an embodiment of the seventh aspect, the initial fill fluid includes gas N 2 and gas SF 6 .

第7の側面の態様において、ポリマー壁は、in vivoの胃内環境の条件下で、50cc/m2/日を超えるCO2に対する透過性を有するように構成される。 In an embodiment of the seventh aspect, the polymer wall is configured to be permeable to CO 2 in excess of 50 cc / m 2 / day under conditions of the in vivo gastric environment.

第8の側面において、体内の流体のpHレベルの感知に基づいて患者の体内に胃内デバイスを配置するための方法であって、カテーテルと解放可能に結合し、体内の胃内環境中の流体のpHレベルを感知するように構成されるpHセンサーと結合している、膨張していない胃内バルーンを含む胃内デバイスを、嚥下により、患者の体内に導入すること;胃内環境とのpHセンサーの接触に応答する流体のpHレベルを感知すること;およびpHレベルの感知に基づいて患者内部の膨張していない胃内バルーンの位置を確認することを含む、方法を提供する。   In an eighth aspect, a method for placing an intragastric device in a patient's body based on sensing the pH level of the fluid in the body, releasably coupled to the catheter, and fluid in the intragastric environment in the body Introducing an intragastric device into the patient by swallowing an intragastric device coupled with a pH sensor configured to sense the pH level of the patient; A method is provided that includes sensing a pH level of a fluid responsive to sensor contact; and locating an uninflated intragastric balloon within the patient based on sensing the pH level.

第8の側面の態様において、患者内部の膨張していない胃内バルーンの位置は、患者の胃である。   In an embodiment of the eighth aspect, the location of the uninflated intragastric balloon within the patient is the patient's stomach.

第8の側面の態様において、方法は、in vivoの胃内環境の条件下で、10cc/m2/日を超えるCO2の透過性を有するように構成されるポリマー壁を含む、膨張していない胃内バルーンの内腔にカテーテルを介して初期充填流体を導入すること;ならびに少なくとも30日の耐用寿命にわたって、膨張した胃内バルーンをin vivoの胃内環境に曝露することをさらに含み、ポリマー壁を介するin vivoの胃内環境からバルーンの内腔へのCO2の拡散の速度および量は、少なくとも部分的には、初期充填流体中の不活性ガスの濃度により制御される。 In an embodiment of the eighth aspect, the method is inflated, comprising a polymer wall configured to have a CO 2 permeability of greater than 10 cc / m 2 / day under conditions of in vivo gastric environment. Introducing an initial filling fluid into the lumen of the non-gastric balloon via a catheter; and exposing the inflated gastric balloon to an in vivo gastric environment for a useful life of at least 30 days, the polymer The rate and amount of CO 2 diffusion from the in vivo gastric environment through the wall into the balloon lumen is controlled, at least in part, by the concentration of inert gas in the initial fill fluid.

第8の側面の態様において、ポリマー壁は、ナイロン層、ポリ塩化ビニリデン層、およびポリエチレン層を含む3層のCO2障壁材料を含む。 In an embodiment of the eighth aspect, the polymer wall comprises a three layer CO 2 barrier material comprising a nylon layer, a polyvinylidene chloride layer, and a polyethylene layer.

第8の側面の態様において、ポリマー壁は、ナイロン層、エチレンビニルアルコール層、およびポリエチレン層を含む3層のCO2障壁材料を含む。 In an embodiment of the eighth aspect, the polymer wall comprises a three layer CO 2 barrier material comprising a nylon layer, an ethylene vinyl alcohol layer, and a polyethylene layer.

第8の側面の態様において、ポリマー壁は、ナイロン層およびポリエチレン層を含む2層のCO2障壁材料を含む。 In an embodiment of the eighth aspect, the polymer wall comprises a two layer CO 2 barrier material comprising a nylon layer and a polyethylene layer.

第8の側面の態様において、ポリマー壁は、エチレンビニルアルコール層を含むCO2障壁材料を含む。 In an embodiment of the eighth aspect, the polymer wall comprises a CO 2 barrier material comprising an ethylene vinyl alcohol layer.

第8の側面の態様において、初期充填流体は、気体N2から本質的になる。 In an embodiment of the eighth aspect, the initial fill fluid consists essentially of gaseous N 2.

第8の側面の態様において、初期充填流体は、気体N2および気体CO2から本質的になる。 In an embodiment of the eighth aspect, the initial fill fluid consists essentially of gas N 2 and gas CO 2 .

第8の側面の態様において、初期充填流体は、気体N2および気体CO2から本質的になり、気体N2は第1の気体中の気体CO2に対して濃度過剰である。 In an embodiment of the eighth aspect, the initial fill fluid consists essentially of gas N 2 and gas CO 2 , wherein gas N 2 is over-concentrated with respect to gas CO 2 in the first gas.

第8の側面の態様において、初期充填流体は、液体形態、蒸気形態、または気体形態の1つ以上のSF6を含む。 In an embodiment of the eighth aspect, the initial fill fluid comprises one or more SF 6 in liquid form, vapor form, or gaseous form.

第8の側面の態様において、初期充填流体は、気体N2および気体SF6を含む。 In an embodiment of the eighth aspect, the initial fill fluid includes gas N 2 and gas SF 6 .

第8の側面の態様において、ポリマー壁は、in vivoの胃内環境の条件下で、50cc/m2/日を超えるCO2に対する透過性を有するように構成される。 In an embodiment of the eighth aspect, the polymer wall is configured to have a permeability to CO 2 greater than 50 cc / m 2 / day under conditions of the in vivo gastric environment.

第8の側面の態様において、pHセンサーは、カテーテルと結合している。   In an embodiment of the eighth aspect, the pH sensor is coupled to the catheter.

第8の側面の態様において、pHセンサーは、胃内デバイスと結合している。   In an embodiment of the eighth aspect, the pH sensor is coupled to the intragastric device.

第9の側面において、体内に胃内デバイスを配置するための音響システムであって、音響シグナルを発生するように構成される音響シグナル発生器;システムと結合するように構成され、発生した音響シグナルに応答してin vivoの胃内環境中で音響応答を生成するようにさらに構成される嚥下可能な音響マーカー;および胃内デバイスがin vivoの胃内環境にある場合、胃内容積占有デバイス中に初期充填流体を導入するように構成されるバルブシステムであって、胃内デバイスと解放可能に結合するように構成される嚥下可能なカテーテルを含むバルブシステムを含む、システムを提供する。   In a ninth aspect, an acoustic system for placing an intragastric device in the body, wherein the acoustic signal generator is configured to generate an acoustic signal; A swallowable acoustic marker that is further configured to generate an acoustic response in an in vivo intragastric environment; and, if the intragastric device is in an in vivo intragastric environment, There is provided a valve system configured to introduce an initial fill fluid into the valve system including a swallowable catheter configured to releasably couple with an intragastric device.

第9の側面の態様において、音響マーカーは、嚥下可能なカテーテルと結合するように構成される。   In an embodiment of the ninth aspect, the acoustic marker is configured to couple with a swallowable catheter.

第9の側面の態様において、音響マーカーは、嚥下可能なカテーテルの遠位末端と結合するように構成される。   In an embodiment of the ninth aspect, the acoustic marker is configured to couple with a distal end of a swallowable catheter.

第9の側面の態様において、音響マーカーは、胃内デバイスと結合するように構成される。   In an embodiment of the ninth aspect, the acoustic marker is configured to couple with an intragastric device.

第9の側面の態様において、システムは、体外に置かれ、音響マーカーの音響応答を感知するように構成される少なくとも1つの外部音響センサーをさらに含む。   In an embodiment of the ninth aspect, the system further includes at least one external acoustic sensor placed outside the body and configured to sense the acoustic response of the acoustic marker.

第9の側面の態様において、システムは、音響マーカーおよび音響センサーと電気的に通信するように構成されるセンサーインタフェースユニットをさらに含む。   In an embodiment of the ninth aspect, the system further includes a sensor interface unit configured to be in electrical communication with the acoustic marker and the acoustic sensor.

第9の側面の態様において、システムは、センサーインタフェースユニットと電気的に通信するように構成されるシステム制御ユニットをさらに含む。   In an embodiment of the ninth aspect, the system further includes a system control unit configured to be in electrical communication with the sensor interface unit.

第9の側面の態様において、システムは、システム制御ユニットおよび音響センサーと電気的に通信し、体内の音響マーカーの位置を示す識別子を表示するように構成されるコンピュータをさらに含む。   In an embodiment of the ninth aspect, the system further includes a computer in electrical communication with the system control unit and the acoustic sensor and configured to display an identifier indicating the location of the acoustic marker in the body.

第9の側面の態様において、コンピュータは、体内の磁気マーカーにより伝播される経路を示す形跡を表示するようにさらに構成される。   In an embodiment of the ninth aspect, the computer is further configured to display an indication of a path propagated by the magnetic marker in the body.

第9の側面の態様において、システムは、胃内デバイスをさらに含み、胃内デバイスはバルーンである。   In an embodiment of the ninth aspect, the system further comprises an intragastric device, wherein the intragastric device is a balloon.

第9の側面の態様において、システムは、初期充填流体をさらに含み、胃内デバイスは、in vivoの胃内環境の条件下で、10cc/m2/日を超えるCO2に対する透過性を有するように構成されるポリマー壁を含み、その結果、ポリマー壁を介するin vivoの胃内環境から胃内デバイスの内腔へのCO2の拡散の速度および量は、少なくとも部分的には、初期充填流体中の不活性ガスの濃度により制御される。 In an embodiment of the ninth aspect, the system further comprises an initial fill fluid such that the intragastric device is permeable to CO 2 greater than 10 cc / m 2 / day under conditions of the in vivo gastric environment. The rate and amount of diffusion of CO 2 from the in vivo gastric environment through the polymer wall to the lumen of the intragastric device is at least partially determined by the initial filling fluid It is controlled by the concentration of inert gas in it.

第9の側面の態様において、ポリマー壁は、エチレンビニルアルコール層を含むCO2障壁材料を含む。 In an embodiment of the ninth aspect, the polymer wall comprises a CO 2 barrier material comprising an ethylene vinyl alcohol layer.

第9の側面の態様において、ポリマー壁は、ナイロン層およびポリエチレン層を含む2層のCO2障壁材料を含む。 In an embodiment of the ninth aspect, the polymer wall comprises a two layer CO 2 barrier material comprising a nylon layer and a polyethylene layer.

第9の側面の態様において、ポリマー壁は、ナイロン層、ポリ塩化ビニリデン層、およびポリエチレン層を含む3層のCO2障壁材料を含む。 In an embodiment of the ninth aspect, the polymer wall comprises a three layer CO 2 barrier material comprising a nylon layer, a polyvinylidene chloride layer, and a polyethylene layer.

第9の側面の態様において、ポリマー壁は、ナイロン層、エチレンビニルアルコール層、およびポリエチレン層を含む3層のCO2障壁材料を含む。 In an embodiment of the ninth aspect, the polymer wall comprises a three layer CO 2 barrier material comprising a nylon layer, an ethylene vinyl alcohol layer, and a polyethylene layer.

第9の側面の態様において、初期充填流体は、N2から本質的になる。 In an embodiment of the ninth aspect, the initial fill fluid is comprised of N 2 per se.

第9の側面の態様において、初期充填流体は、気体N2および気体CO2から本質的になる。 In an embodiment of the ninth aspect, the initial fill fluid consists essentially of gas N 2 and gas CO 2 .

第9の側面の態様において、初期充填流体は、気体N2および気体CO2から本質的になり、気体N2は初期充填流体中の気体CO2に対して濃度過剰である。 In an embodiment of the ninth aspect, the initial fill fluid consists essentially of gas N 2 and gas CO 2 , and the gas N 2 is over-concentrated with respect to gas CO 2 in the initial charge fluid.

第9の側面の態様において、初期充填流体は、液体形態、蒸気形態、または気体形態の1つ以上のSF6を含む。 In an embodiment of the ninth aspect, the initial fill fluid comprises one or more SF 6 in liquid form, vapor form, or gaseous form.

第9の側面の態様において、初期充填流体は、N2およびSF6を含む。 In an embodiment of the ninth aspect, the initial fill fluid comprises N 2 and SF 6 .

第9の側面の態様において、ポリマー壁は、in vivoの胃内環境の条件下で、50cc/m2/日を超えるCO2に対する透過性を有するように構成される。 In an embodiment of the ninth aspect, the polymer wall is configured to be permeable to CO 2 in excess of 50 cc / m 2 / day under conditions of the in vivo gastric environment.

第9の側面の態様において、音響シグナルは、超音波シグナルである。   In an embodiment of the ninth aspect, the acoustic signal is an ultrasound signal.

第10の側面において、患者の体内に胃内デバイスを音響的に配置するための方法であって、胃内デバイスがカテーテルと解放可能に結合し、音響シグナルに応答して音響応答を生成するように構成される音響マーカーと結合している、膨張していない胃内バルーンを含む胃内デバイスを、嚥下により、患者の体内に導入すること;音響シグナルを発生させること;および音響シグナルに応答して生成される音響応答に基づいて患者内部の膨張していない胃内バルーンの位置を確認することを含む、方法を提供する。   In a tenth aspect, a method for acoustically placing an intragastric device in a patient's body, wherein the intragastric device is releasably coupled to a catheter and generates an acoustic response in response to an acoustic signal. Introducing an intragastric device including an uninflated intragastric balloon coupled to an acoustic marker configured into the patient's body by swallowing; generating an acoustic signal; and responding to the acoustic signal Providing a position of an uninflated intragastric balloon within the patient based on the generated acoustic response.

第10の側面の態様において、患者内部の膨張していない胃内バルーンの位置は、患者の胃である。   In an embodiment of the tenth aspect, the location of the uninflated intragastric balloon within the patient is the patient's stomach.

第10の側面の態様において、方法は、in vivoの胃内環境の条件下で、10cc/m2/日を超えるCO2の透過性を有するように構成されるポリマー壁を含む、膨張していない胃内バルーンの内腔にカテーテルを介して初期充填流体を導入すること;ならびに少なくとも30日の耐用寿命にわたって、膨張した胃内バルーンをin vivoの胃内環境に曝露することをさらに含み、ポリマー壁を介するin vivoの胃内環境からバルーンの内腔へのCO2の拡散の速度および量は、少なくとも部分的には、初期充填流体中の不活性ガスの濃度により制御される。 In an embodiment of the tenth aspect, the method is inflated, comprising a polymer wall configured to have a CO 2 permeability of greater than 10 cc / m 2 / day under conditions of an in vivo gastric environment. Introducing an initial filling fluid into the lumen of the non-gastric balloon via a catheter; and exposing the inflated gastric balloon to an in vivo gastric environment for a useful life of at least 30 days, the polymer The rate and amount of CO 2 diffusion from the in vivo gastric environment through the wall into the balloon lumen is controlled, at least in part, by the concentration of inert gas in the initial fill fluid.

第10の側面の態様において、ポリマー壁は、ナイロン層、ポリ塩化ビニリデン層、およびポリエチレン層を含む3層のCO2障壁材料を含む。 In an embodiment of the tenth aspect, the polymer wall comprises a three layer CO 2 barrier material comprising a nylon layer, a polyvinylidene chloride layer, and a polyethylene layer.

第10の側面の態様において、ポリマー壁は、ナイロン層、エチレンビニルアルコール層、およびポリエチレン層を含む3層のCO2障壁材料を含む。 In an embodiment of the tenth aspect, the polymer wall comprises a three layer CO 2 barrier material comprising a nylon layer, an ethylene vinyl alcohol layer, and a polyethylene layer.

第10の側面の態様において、ポリマー壁は、ナイロン層およびポリエチレン層を含む2層のCO2障壁材料を含む。 In an embodiment of the tenth aspect, the polymer wall comprises a two layer CO 2 barrier material comprising a nylon layer and a polyethylene layer.

第10の側面の態様において、ポリマー壁は、エチレンビニルアルコール層を含むCO2障壁材料を含む。 In an embodiment of the tenth aspect, the polymer wall comprises a CO 2 barrier material comprising an ethylene vinyl alcohol layer.

第10の側面の態様において、初期充填流体は、気体N2から本質的になる。 In an embodiment of the tenth aspect, the initial fill fluid consists essentially of gaseous N 2.

第10の側面の態様において、第1の気体は、N2およびCO2から本質的になる。 In an embodiment of the tenth aspect, the first gas consists essentially of N 2 and CO 2 .

第10の側面の態様において、初期充填流体は、気体N2および気体CO2から本質的になり、気体N2は、第1の気体中の気体CO2に対して濃度過剰である。 In an embodiment of the tenth aspect, the initial fill fluid consists essentially of gas N 2 and gas CO 2 , wherein gas N 2 is over-concentrated with respect to gas CO 2 in the first gas.

第10の側面の態様において、初期充填流体は、液体形態、蒸気形態、または気体形態の1つ以上のSF6を含む。 In an embodiment of the tenth aspect, the initial fill fluid comprises one or more SF 6 in liquid form, vapor form, or gaseous form.

第10の側面の態様において、初期充填流体は、気体N2および気体SF6を含む。 In an embodiment of the tenth aspect, the initial fill fluid includes gas N 2 and gas SF 6 .

第10の側面の態様において、ポリマー壁は、in vivoの胃内環境の条件下で、50cc/m2/日を超えるCO2に対する透過性を有するように構成される。 In an embodiment of the tenth aspect, the polymer wall is configured to have a permeability to CO 2 greater than 50 cc / m 2 / day under conditions of the in vivo gastric environment.

第10の側面の態様において、音響応答の感知に基づいて患者内部の膨張していない胃内バルーンの位置を確認することは、音響マーカーの位置を示す識別子をコンピュータ上に表示させることを含む。   In an embodiment of the tenth aspect, ascertaining the position of the uninflated intragastric balloon within the patient based on sensing of the acoustic response includes causing an identifier indicating the position of the acoustic marker to be displayed on the computer.

第10の側面の態様において、音響マーカーは、カテーテルと結合している。   In an embodiment of the tenth aspect, the acoustic marker is coupled to the catheter.

第10の側面の態様において、音響マーカーは、胃内デバイスと結合している。   In an embodiment of the tenth aspect, the acoustic marker is coupled to the intragastric device.

第10の側面の態様において、音響センサーは、超音波センサーであり、音響マーカーは超音波マーカーである。   In an embodiment of the tenth aspect, the acoustic sensor is an ultrasonic sensor and the acoustic marker is an ultrasonic marker.

第11の側面において、明細書および/または図面に実質的に記載されているシステムが提供される。   In an eleventh aspect, a system substantially as described in the specification and / or drawings is provided.

第12の側面において、明細書および/または図面に実質的に記載されている方法が提供される。   In a twelfth aspect, a method substantially as described in the specification and / or drawings is provided.

上記態様のいずれかを、他の態様または他の側面および関連する態様と組み合わせることができる。例えば、第2の側面の方法のいずれかを、第1の側面のシステムと関連して用いることができ、第4の側面の方法のいずれかを、第3の側面のシステムと関連して用いることができ、第6の側面の方法のいずれかを、第5の側面のシステムと関連して用いることができ、第8の側面の方法のいずれかを、第7の側面のシステムと関連して用いることができ、第10の側面の方法のいずれかを、第9の側面のシステムと関連して用いることなどができる。同様に、いずれかの側面のいずれかの態様を、いずれかの側面の1つ以上の他の態様と組み合わせて用いることができる。さらに、いずれか、または全ての態様は、「流体」として気相または液相材料を用いることができる。したがって、いずれかの態様における「気体」の記載は、それを気体性材料に限定することを意味するものではなく、ここにさらに詳細に記載されるように、液相材料をも同様に含んでもよい。   Any of the above embodiments can be combined with other embodiments or other aspects and related embodiments. For example, any of the methods of the second aspect can be used in connection with the system of the first aspect, and any of the methods of the fourth aspect are used in connection with the system of the third aspect. Any of the methods of the sixth aspect can be used in conjunction with the system of the fifth aspect, and any of the methods of the eighth aspect can be associated with the system of the seventh aspect. Any of the methods of the tenth aspect can be used in connection with the system of the ninth aspect, etc. Similarly, any embodiment of either side can be used in combination with one or more other embodiments of any side. Further, any or all embodiments can use a gas phase or liquid phase material as the “fluid”. Thus, the description of “gas” in any embodiment is not meant to limit it to a gaseous material and may include liquid phase materials as well, as described in more detail herein. Good.

図1は、センサーを配置するための電磁気トラッキングシステムの態様を表す。FIG. 1 represents an embodiment of an electromagnetic tracking system for positioning a sensor. 図2は、胃内デバイスを配置するためにセンサーを用いる電磁気トラッキングシステムの態様を表す。FIG. 2 represents an embodiment of an electromagnetic tracking system that uses a sensor to place an intragastric device. 図3Aは、ヒト患者の体内で胃内デバイスを配置するためにセンサーを用いる電磁気トラッキングシステムの態様を表す。FIG. 3A represents an embodiment of an electromagnetic tracking system that uses sensors to place an intragastric device within a human patient. 図3Bは、解剖学的視点のための外部参照センサーの態様を示す図3Aの患者の背面図である。3B is a rear view of the patient of FIG. 3A showing aspects of the external reference sensor for an anatomical viewpoint. 図4は、ヒト患者の体内で胃内デバイスを配置するためにセンサーを用いる支持体上の電磁気トラッキングシステムの態様を表す。FIG. 4 represents an embodiment of an electromagnetic tracking system on a support that uses a sensor to place an intragastric device in the body of a human patient. 図5は、図2〜4のシステムと一緒に用いることができるディスプレイの態様を表す。FIG. 5 represents an embodiment of a display that can be used with the system of FIGS. 図6は、図2〜4のシステムと一緒に用いることができる電磁場発生器および対応する磁場エンベロープの態様を表す。FIG. 6 depicts an electromagnetic field generator and corresponding magnetic field envelope embodiment that can be used with the system of FIGS. 図7は、図2〜4のシステムと一緒に実装することができるシステム制御ユニット上の制御パネルの態様を表す。FIG. 7 represents an aspect of a control panel on a system control unit that can be implemented with the system of FIGS. 図8は、図2〜4のシステムと一緒に実装することができるセンサー制御ユニットの態様を表す。FIG. 8 represents an embodiment of a sensor control unit that can be implemented with the system of FIGS. 図9は、図2〜4のシステムと一緒に用いることができる一体化センサーを備えたカテーテルの態様を表す。FIG. 9 depicts an embodiment of a catheter with an integrated sensor that can be used with the system of FIGS. 図10Aは、図2〜4のシステムと一緒に用いることができるカテーテルおよびセンサーの別の態様を表す。FIG. 10A represents another embodiment of a catheter and sensor that can be used with the system of FIGS. 図10Bは、図10Aのカテーテルと一緒に実装することができる電磁気センサーの態様を表す。FIG. 10B represents an embodiment of an electromagnetic sensor that can be implemented with the catheter of FIG. 10A. 図10Cは、図10Aのカテーテルと一緒に実装することができる電圧センサーの態様を表す。FIG. 10C depicts an embodiment of a voltage sensor that can be implemented with the catheter of FIG. 10A. 図11は、図2〜4のシステムと一緒に解剖学的参照マーカーとして用いることができる外部参照センサーの態様を表す。FIG. 11 depicts an embodiment of an external reference sensor that can be used as an anatomical reference marker with the system of FIGS. 図12は、図2〜4のシステムと一緒に用いることができるジャンパーケーブルの態様を表す。FIG. 12 depicts a jumper cable embodiment that can be used with the system of FIGS. 図13は、磁気センサーの1つの可能な配置を例示する検出器の態様の平面図である。FIG. 13 is a plan view of a detector embodiment illustrating one possible arrangement of magnetic sensors. 図14は、磁石の位置を決定するために図3の磁気センサー構成を用いた磁場強度ベクターの発生を例示する。FIG. 14 illustrates the generation of a magnetic field strength vector using the magnetic sensor configuration of FIG. 3 to determine the position of the magnet. 図15Aは、磁石の位置を決定するように構成されたシステムの例示的態様の機能的ブロック図である。FIG. 15A is a functional block diagram of an exemplary aspect of a system configured to determine the position of a magnet. 図15Bは、従来の画像化システムとともに磁石の位置を提示するために図15Aのシステムのオペレーションを例示する機能的ブロック図である。FIG. 15B is a functional block diagram illustrating the operation of the system of FIG. 15A to present the position of the magnet with a conventional imaging system. 図15Cは、検出器システムの位置をモニターするための図15Aのシステムの態様を例示する。FIG. 15C illustrates an embodiment of the system of FIG. 15A for monitoring the position of the detector system. 図16は、センサーアレイを形成するために所定領域内に配置された多数の磁気センサーを例示する。FIG. 16 illustrates a number of magnetic sensors arranged in a predetermined area to form a sensor array. 図17Aは、患者の目印となる位置を選択するための図15Cのシステムの使用を例示する。FIG. 17A illustrates the use of the system of FIG. 15C to select a location to be a patient landmark. 図17Bは、選択された位置および磁石の位置の表示を例示する。FIG. 17B illustrates the display of the selected position and the position of the magnet. 図18Aは、磁石の位置を決定するための図15Aのシステムによって用いられるフローチャートである。FIG. 18A is a flowchart used by the system of FIG. 15A for determining the position of a magnet. 図18Bは、図15Aのシステムの自動較正機能を例示するフローチャートである。FIG. 18B is a flowchart illustrating an automatic calibration function of the system of FIG. 15A. 図19Aは、図13の検出器によって用いられる視覚表示の1つの態様を例示する。FIG. 19A illustrates one aspect of the visual display used by the detector of FIG. 図19Bは、図13の検出器で用いられるインジケータの代替の態様である。FIG. 19B is an alternative embodiment of the indicator used in the detector of FIG. 図19Cは、図13の検出器で用いられるディスプレイのさらに別の代替の態様である。FIG. 19C is yet another alternative embodiment of the display used in the detector of FIG. 図19Dは、検出器からの磁石の距離を示す深度計を備えた図13の検出器のディスプレイのさらに別の代替の態様である。FIG. 19D is yet another alternative embodiment of the detector display of FIG. 13 with a depth meter indicating the distance of the magnet from the detector. 図20は、ヒト患者の体内に置かれた医療用チューブの末端に固定された複数の磁石の位置を例示する。FIG. 20 illustrates the position of a plurality of magnets secured to the distal end of a medical tube placed in the body of a human patient. 図21は、複数の磁石の位置を決定するために任意の磁気センサー構成を用いた磁場強度ベクターの発生を例示する。FIG. 21 illustrates the generation of a magnetic field strength vector using any magnetic sensor configuration to determine the position of multiple magnets. 図22は、チューブの回転角を検出するための単一のチューブの上の2つの磁石の配向を例示する。FIG. 22 illustrates the orientation of two magnets on a single tube for detecting the rotation angle of the tube. 図23は、胃内バルーンの封入容積中に電磁気、磁気または磁化可能なペレットを組み込んだ1つの態様のバルーンを表す。ペレットは、固定されていないかまたは胃内バルーンの壁に取り付けられてもよい。FIG. 23 depicts one embodiment of a balloon that incorporates an electromagnetic, magnetic or magnetizable pellet in the enclosed volume of the intragastric balloon. The pellet may be unfixed or attached to the wall of the intragastric balloon. 図24は、胃内バルーンの反対側に取り付けられた電磁気、磁気または磁化可能なボタンを組み込んだ1つの態様のバルーンを表す。FIG. 24 depicts one embodiment of a balloon incorporating an electromagnetic, magnetic or magnetizable button attached to the opposite side of the intragastric balloon. 図25Aは、隔壁プラグ、ヘッドユニット、リングストップ、チューブ隔壁、および電磁気のまたは磁化された止め輪を含むバルブシステムの断面を表す。FIG. 25A represents a cross section of a valve system including a septum plug, head unit, ring stop, tube septum, and electromagnetic or magnetized retaining ring. 図25Bは、図25Aの線1D〜1Dに沿った断面で表されたバルブシステムの上面図である。FIG. 25B is a top view of the valve system represented by a cross-section along line 1D-1D in FIG. 25A. 図25Cは、胃内バルーンの壁に組み込まれた図25Aおよび25Bのバルブシステムの上面図である。FIG. 25C is a top view of the valve system of FIGS. 25A and 25B incorporated into the wall of an intragastric balloon. 図26は、膨張していない形の図25A〜Cの胃内バルーンを含有するゲルキャップ1400を表す。膨張していないバルーンを含有するゲルキャップは、胃内バルーンのバルブシステムによって、電磁気、磁気の、または磁化された部品を組み込んだプレスフィット接続構造を通して、2FRチューブおよび4FRチューブを含む二重カテーテルシステムと係合する。FIG. 26 represents a gel cap 1400 containing the intragastric balloon of FIGS. 25A-C in an uninflated form. A gel cap containing an uninflated balloon is a dual catheter system comprising a 2FR tube and a 4FR tube through a press-fit connection structure incorporating electromagnetic, magnetic, or magnetized components by a valve system of an intragastric balloon Engage with. 図27は、超音波を用いて胃内デバイスを配置するかさもなければ特徴付けるためのシステムの態様を表す。FIG. 27 represents an embodiment of a system for otherwise characterizing an intragastric device using ultrasound. 図28は、超音波を用いて胃内デバイスを配置するかさもなければ特徴付けるためのシステムの態様を表す。FIG. 28 depicts an embodiment of a system for otherwise characterizing an intragastric device using ultrasound. 図29は、図27〜28のシステムで使用するための胃内デバイスの態様を表し、デバイスは、膨らませることができる区画、固体基板および配置タブを有する内部コイルを有する。FIG. 29 represents an embodiment of an intragastric device for use in the system of FIGS. 27-28, the device having an inflatable compartment, a solid substrate and an internal coil having a placement tab. 図30Aは、お互いに同心状および同軸状に置かれた内部コイルおよび外部コイルを示す、誘導を用いる超音波感知機構の態様を表す。FIG. 30A represents an embodiment of an ultrasonic sensing mechanism using induction, showing an inner coil and an outer coil placed concentrically and coaxially with each other. 図30Bは、お互いに同軸状非同心状配置で置かれた内部コイルおよび外部コイルを示す、誘導を用いる超音波感知機構の別の態様を表す。FIG. 30B represents another aspect of an ultrasonic sensing mechanism using induction, showing an inner coil and an outer coil placed in a coaxial non-concentric arrangement with respect to each other. 図31Aは、図30Aの同心状、同軸状の誘導感知機構を用いることができるコイルホルダーの態様を表す。FIG. 31A illustrates an embodiment of a coil holder that can use the concentric, coaxial inductive sensing mechanism of FIG. 30A. 図31Bは、図30Bの非同心状、同軸状の誘導感知機構を用いることができるコイルホルダーの態様を表す。FIG. 31B illustrates an embodiment of a coil holder that can use the non-concentric, coaxial inductive sensing mechanism of FIG. 30B. 図32は、胃内デバイスまたはその上のマーカーを特徴付けるための超音波方法の態様を表す。FIG. 32 represents an embodiment of an ultrasound method for characterizing an intragastric device or a marker thereon. 図33Aは、胃磁気感受性ファントムを用いた装置検証のためのシステムの態様の上面図である。FIG. 33A is a top view of an embodiment of a system for device verification using a gastric magnetic sensitivity phantom. 図33Bは、図33Aのシステムの側面図である。FIG. 33B is a side view of the system of FIG. 33A. 図34は、調整可能な外部コイルの動作を示す胃磁気感受性ファントムを用いた装置検証のためのシステムの別の態様の側面図である。FIG. 34 is a side view of another embodiment of a system for device verification using a gastric magnetically sensitive phantom showing the operation of an adjustable external coil. 図35は、図33〜34のシステムで測定された周波数データの表示を示すグラフである。FIG. 35 is a graph showing a display of frequency data measured by the system of FIGS. 図36は、図33〜34のシステムを用いて胃内腔のサイズを決定するための方法の態様を示すフローチャートである。FIG. 36 is a flowchart illustrating aspects of a method for determining the size of the gastric lumen using the system of FIGS. 図37は、胃内デバイスを特徴付けるためのシステムの態様を表し、システムは、システムに飛行時間型超音波技術を用いてマーカーおよび/またはデバイスのサイズおよび組成を測定させる、デバイスの中に置かれる2つのウルトラソニックモジュールを有する。FIG. 37 represents an embodiment of a system for characterizing an intragastric device, where the system is placed in a device that causes the system to measure the size and composition of the marker and / or device using time-of-flight ultrasound technology. It has two ultrasonic modules. 図38は、図37のシステムで測定されたデータの表示を示すグラフである。FIG. 38 is a graph showing a display of data measured by the system of FIG. 図39は、ウルトラソニックモジュールを用いる飛行時間を表すパルスタイミング図の態様を表す。FIG. 39 represents an aspect of a pulse timing diagram representing time of flight using the Ultrasonic module. 図40は、本開示のウルトラソニックシステムおよび誘導システムで収集したデータのグラフ表示の態様を示す。FIG. 40 illustrates a graphical representation of data collected with the disclosed ultrasonic and guidance systems. 図41は、発電に基づく胃内配置システムで用いることができる識別子の態様の図示を表す。FIG. 41 depicts an illustration of an identifier aspect that can be used in a power generation based intragastric placement system. 図42は、発電に基づく胃内配置システムで用いることができる発電センサーの様々な態様の電子回路の特定の実装形態の詳細を提供する。FIG. 42 provides details of certain implementations of electronic circuitry of various aspects of a power generation sensor that can be used in a power generation based intragastric placement system. 図43は、一態様に従う摂取可能な事象マーカー(IEM)集積回路(IC)の発電デバイス構成の態様を例示する。FIG. 43 illustrates an ingestible event marker (IEM) integrated circuit (IC) power generation device configuration aspect according to an aspect. 図44は、IEM ICのための設計の態様を例示する概略図である。FIG. 44 is a schematic diagram illustrating aspects of design for an IEM IC. 図45は、発電センサーの一態様に従う「0010」のビットパターンのための伝送シーケンスの態様を例示する。FIG. 45 illustrates aspects of a transmission sequence for a “0010” bit pattern according to an aspect of the power generation sensor. 図46は、発電センサーの一態様に従うシーケンス「10101」の20kHz伝送のための波形の態様を例示する。FIG. 46 illustrates waveform aspects for 20 kHz transmission of sequence “10101” according to an aspect of the power generation sensor. 図47は、発電センサーの一態様に従うシーケンス「10101」の10kHz伝送の波形の態様を例示する。FIG. 47 illustrates an example of a waveform of 10 kHz transmission of the sequence “10101” according to an embodiment of the power generation sensor. 図48は、発電センサーの一態様に従うIEM ICの態様のオペレーションを例示する状態図である。FIG. 48 is a state diagram illustrating the operation of an aspect of an IEM IC according to an aspect of a power generation sensor. 図49は、発電センサーでバッテリーおよびシグナル伝送それぞれのために2つの別個の電極が用いられるIEMチップ構成の態様を例示する。FIG. 49 illustrates an embodiment of an IEM chip configuration in which two separate electrodes are used for the battery and signal transmission, respectively, in the power generation sensor. 図50は、発電センサーの一態様に従う回路ラッチアップを最小にする例示的なチップ構成を示す。FIG. 50 illustrates an exemplary chip configuration that minimizes circuit latch-up according to one embodiment of the power generation sensor. 図51は、IEMでのラッチアップを最小にするIEMチップのためのレイアウトの態様を例示する。FIG. 51 illustrates a layout aspect for an IEM chip that minimizes latch-up at the IEM. 図52は、発電センサーで用いることができるIEMの態様の分解図である。FIG. 52 is an exploded view of an embodiment of an IEM that can be used with a power generation sensor. 図53は、発電センサーに組み込むことができるシグナル受信器の態様を示す図である。FIG. 53 is a diagram illustrating an embodiment of a signal receiver that can be incorporated into a power generation sensor. 図54は、発電センサーに組み込むことができるシグナル受信器の態様の図である。FIG. 54 is a diagram of an embodiment of a signal receiver that can be incorporated into a power generation sensor. 図55Aは、発電センサーの態様による外部受信器の態様の様々な側面に関する追加情報を提供する。FIG. 55A provides additional information regarding various aspects of the external receiver embodiment according to the power generation sensor embodiment. 図55Bは、発電センサーの態様による外部受信器の態様の様々な側面に関する追加情報を提供する。FIG. 55B provides additional information regarding various aspects of the external receiver embodiment according to the power generation sensor embodiment. 図56は、バルーンがその中に発電センサーを有する、送達/膨張カテーテルに取り付けられた胃内バルーンカプセルの態様の側面図である。FIG. 56 is a side view of an embodiment of an intragastric balloon capsule attached to a delivery / inflation catheter with the balloon having a power generation sensor therein. 図57は、pHコーティングを有するアノードおよびカソードを有する胃内バルーンシステムの態様の側面図である。FIG. 57 is a side view of an embodiment of an intragastric balloon system having an anode with a pH coating and a cathode. 図58は、発電センサー配置システムに組み込むことができる直列バッテリーの態様を表す。FIG. 58 represents an embodiment of a series battery that can be incorporated into a power generation sensor placement system. 図59は、発電センサー配置システムに組み込むことができる直列バッテリーの別の態様を表す。FIG. 59 represents another embodiment of a series battery that can be incorporated into a power generation sensor placement system. 図60は、発電センサー配置システムに組み込むことができる、2つのカソードおよび1つのアノードを有するオンチップバッテリーのためのプレーナーまたは嵌合(interdigitated)バッテリーの態様を示す。FIG. 60 shows an embodiment of a planar or interdigitated battery for an on-chip battery having two cathodes and one anode that can be incorporated into a power generation sensor placement system. 図61は、発電センサー配置システムに組み込むことができる、オンチップバッテリーのための大きなプレート構成の態様を示す。FIG. 61 shows an aspect of a large plate configuration for an on-chip battery that can be incorporated into a power generation sensor placement system. 図62は、発電センサー配置システムに組み込むことができる、カソードの上で3つのアノードが架橋しているオンチップバッテリーの3d構成の態様を示す。FIG. 62 shows an embodiment of a 3d configuration of an on-chip battery with three anodes bridged on top of the cathode that can be incorporated into a power generation sensor placement system. 図63は、発電センサー配置システムに組み込むことができる、オンチップバッテリーの3d構成の透視図である。FIG. 63 is a perspective view of a 3d configuration of an on-chip battery that can be incorporated into a power generation sensor placement system. 図64は、発電センサー配置システムに組み込むことができるオンチップバッテリーの別の態様を表す。FIG. 64 represents another aspect of an on-chip battery that can be incorporated into a power generation sensor placement system. 図65は、発電センサー配置システムに組み込むことができるオンチップバッテリーの別の態様を表す。FIG. 65 represents another aspect of an on-chip battery that can be incorporated into a power generation sensor placement system. 図66は、発電センサー配置システムに組み込むことができる、ウエハー接着を用いるオンチップバッテリーの別の態様を表す。FIG. 66 represents another embodiment of an on-chip battery using wafer bonding that can be incorporated into a power generation sensor placement system. 図67は、事象マーカーを有する発電配置システムの態様の患者での使用を例示する。FIG. 67 illustrates the use in a patient of an embodiment of a power generation configuration system with event markers. 図68は、アノードおよびカソードを有する発電配置システムの態様の患者での使用を例示する。FIG. 68 illustrates the use in a patient of an embodiment of a power generation arrangement system having an anode and a cathode. 図69Aは、患者での使用の間に実証された、一体化したコントローラおよびディスプレイ、ならびに別個のコントローラユニットオプションによる本開示の態様を表す。FIG. 69A represents an aspect of the present disclosure with an integrated controller and display and separate controller unit options, demonstrated during patient use. 図69Bは、患者の近くで使用されたワイヤレス外部コントローラによる本開示の態様を表す。FIG. 69B represents an aspect of the present disclosure with a wireless external controller used near the patient. 図69Cは、胃の断面内の胃内デバイスの上に配置された、本開示のpHセンサーの態様の側面図を表す。FIG. 69C depicts a side view of an embodiment of the pH sensor of the present disclosure disposed over an intragastric device within a cross section of the stomach. 図70Aは、食道内の胃内デバイスに組み込むことができるpHモニターを有するヒトの概略側面図である。FIG. 70A is a schematic side view of a human having a pH monitor that can be incorporated into an intragastric device in the esophagus. 図70Bは、図70AのpHモニターのための電気回路の一態様の概略図である。FIG. 70B is a schematic diagram of one embodiment of an electrical circuit for the pH monitor of FIG. 70A. 図70Cは、回路がマイクロプロセッサーも含むpHモニター回路の態様の概略図である。FIG. 70C is a schematic diagram of an embodiment of a pH monitor circuit where the circuit also includes a microprocessor. 図71Aは、pHレベル検出のためにその化学特性表示素子を示す胃内チューブの態様の近位端断面の側面図である。FIG. 71A is a side view of the proximal end cross section of an embodiment of an intragastric tube showing its chemical property indicating element for pH level detection. 図71Bは、図71Aの断面線44〜44に沿ってとられた、図71Aの胃内チューブの代わりの態様の断面図である。71B is a cross-sectional view of an alternative embodiment of the intragastric tube of FIG. 71A taken along section lines 44-44 of FIG. 71A. 図71Cは、第1の例示構成におけるpHレベル検出のためのその化学特性表示媒体を示す、胃内チューブのさらなる態様の近位端断面の側面図である。FIG. 71C is a side view of the proximal end cross section of a further embodiment of an intragastric tube showing its chemical property display medium for pH level detection in a first exemplary configuration. 図71Dは、第2の例示構成におけるpHレベル検出のためのその化学特性表示媒体を示す、胃内チューブのさらなる態様の近位端断面の側面図である。FIG. 71D is a side view of the proximal end cross-section of a further embodiment of an intragastric tube showing its chemical property display medium for pH level detection in a second exemplary configuration. 図71Eは、図71Cの断面線47〜47に沿ってとられた、図71Cの胃内チューブの代わりの態様の断面図である。71E is a cross-sectional view of an alternative embodiment of the intragastric tube of FIG. 71C taken along section line 47-47 of FIG. 71C. 図71Fは、図71Dの断面線48〜48に沿ってとられた、図71Dの胃内チューブの代わりの態様の断面図である。71F is a cross-sectional view of an alternative embodiment of the intragastric tube of FIG. 71D taken along section line 48-48 of FIG. 71D. 図71Gは、第3の例示構成におけるpHレベル検出のためのその化学特性表示媒体を示す、胃内チューブのさらなる態様の側面図である。FIG. 71G is a side view of a further embodiment of an intragastric tube showing its chemical property display medium for pH level detection in a third exemplary configuration. 図71Hは、第4の例示構成におけるpHレベル検出のためのその化学特性表示媒体を示す、胃内チューブのさらなる代わりの態様の側面図である。FIG. 71H is a side view of a further alternative embodiment of an intragastric tube showing its chemical property display medium for pH level detection in a fourth exemplary configuration. 図72は、スペースフィラーと縦に接続されたpHセンサーを有する胃内デバイスの態様を示す。FIG. 72 shows an embodiment of an intragastric device having a pH sensor vertically connected with a space filler. 図73Aは、pHレベルを検出するために胃内デバイスに組み込むことができるカプセルデバイスの概略図である。FIG. 73A is a schematic illustration of a capsule device that can be incorporated into an intragastric device to detect pH levels. 図73Bは、互いに接続された2つのカプセルを有する、pHを測定するための胃内デバイスに組み込むことができるシステムの概略図である。FIG. 73B is a schematic diagram of a system that can be incorporated into an intragastric device for measuring pH, having two capsules connected to each other. 図74は、2つのハードカプセル様ユニットおよびカプセルユニットを接続するソフトフレキシブルチューブを有する、胃内デバイスへの組み込みのための、1つ以上のpHセンサーを備えたカプセルシステムの態様を例示する。FIG. 74 illustrates an embodiment of a capsule system with one or more pH sensors for incorporation into an intragastric device having two hard capsule-like units and a soft flexible tube connecting the capsule units. 図75は、胃内デバイスの位置、配向および/または状態を決定するために、胃内デバイスでpHセンサーを用いるための方法の態様のフローチャートである。この方法は、電磁気、磁気、発電および超音波システムを含む他のシステムで用いることができる。FIG. 75 is a flowchart of an embodiment of a method for using a pH sensor with an intragastric device to determine the position, orientation and / or status of the intragastric device. This method can be used in other systems including electromagnetic, magnetic, power generation and ultrasound systems. 図76は、本開示の胃内配置システムのスーツケース態様の透視図である。FIG. 76 is a perspective view of a suitcase aspect of the intragastric placement system of the present disclosure. 図77は、本開示の胃内配置システムのバックパック態様の透視図である。FIG. 77 is a perspective view of the backpack aspect of the intragastric placement system of the present disclosure. 図78は、充填ガスとしてのSF6および/またはN2の様々な濃度について、様々な胃内バルーン中の経時的圧の実験データを提供する。線Aは、ポリエチレン層およびナイロン層(PE/Nylon)を含む壁を有し、100%SF6を充填した第1のバルーンを指す。線Bは、ポリエチレン層およびナイロン層(PE/Nylon)を含む壁を有し、100%SF6を充填した第2のバルーンを指す。線Cは、ポリエチレン層およびナイロン層(PE/Nylon)を含む壁を有し、75%SF6/25%N2を充填したバルーンを指す。線Dは、ポリエチレン層およびナイロン層(PE/Nylon)を含む壁を有し、50%SF6/50%N2を充填したバルーンを指す。線Eは、ポリエチレン層およびナイロン層(PE/Nylon)を含む壁を有し、25%SF6/75%N2を充填したバルーンを指す。線Fは、ポリエチレン層およびナイロン層(PE/Nylon)を含む壁を有し、18〜20%SF6/78〜80%N2を充填したバルーンを指す。線Gは、エチレンビニルアルコール(EVOH)の層を含む壁を有し、100%N2を充填したバルーンを指す。線Hは、3.5ミルポリエチレン層およびナイロン層(PE/Nylon)を含む壁を有し、100%N2を充填したバルーンを指す。FIG. 78 provides experimental data of pressure over time in various intragastric balloons for various concentrations of SF 6 and / or N 2 as the filling gas. Line A has a wall comprising a polyethylene layer and a nylon layer (PE / Nylon), refers to the first balloon filled with 100% SF 6. Line B refers to a second balloon having a wall comprising a polyethylene layer and a nylon layer (PE / Nylon) and filled with 100% SF 6 . Line C refers to a balloon having a wall comprising a polyethylene layer and a nylon layer (PE / Nylon) and filled with 75% SF 6 /25% N 2 . Line D refers to a balloon having a wall comprising a polyethylene layer and a nylon layer (PE / Nylon) and filled with 50% SF 6 /50% N 2 . Line E refers to a balloon having a wall comprising a polyethylene layer and a nylon layer (PE / Nylon) and filled with 25% SF 6 /75% N 2 . Line F has a wall comprising a polyethylene layer and a nylon layer (PE / Nylon), it refers to a balloon filled with 18~20% SF 6 / 78~80% N 2. Line G refers to a balloon with a wall containing a layer of ethylene vinyl alcohol (EVOH) and filled with 100% N 2 . Line H refers to a balloon with a wall containing a 3.5 mil polyethylene layer and a nylon layer (PE / Nylon) and filled with 100% N 2 .

詳細な説明Detailed description

以下の説明および例は、本発明の好ましい態様を詳細に例示するものである。当業者であれば、本発明の範囲によって包含される本発明のいくつかの変動および改変が存在することを認識できる。したがって、好ましい態様の説明は、本発明の範囲を限定すると見なされるべきではない。   The following description and examples illustrate preferred embodiments of the invention in detail. Those skilled in the art will recognize that there are several variations and modifications of this invention that are encompassed by the scope of this invention. Accordingly, the description of preferred embodiments should not be viewed as limiting the scope of the invention.

ここで用いられる用語「分解性」は、広い用語であり、当業者に対してその通常かつ慣用的な意味を与えられ(また、特殊な、またはカスタマイズされた意味に限定されるものではない)、限定されるものではないが、収縮が起こるような、バルーンの構造的完全性が損なわれる(例えば、化学的、機械的、または他の手段(例えば、光、放射線、熱など)による)プロセスを指す。分解プロセスは、腐食、溶解、分離、消化、崩壊、剥離、粉砕、および他のそのようなプロセスを含んでもよい。摂取後の、所定の時間後、または所定の時間枠内での分解が特に好ましい。   The term “degradable” as used herein is a broad term and given its ordinary and customary meaning to those skilled in the art (and is not limited to a special or customized meaning) A process in which the structural integrity of the balloon is impaired (eg, by chemical, mechanical, or other means (eg, light, radiation, heat, etc.), such as, but not limited to, contraction Point to. Degradation processes may include corrosion, dissolution, separation, digestion, disintegration, stripping, grinding, and other such processes. Degradation within a predetermined time frame after ingestion or within a predetermined time frame is particularly preferred.

ここで用いられる用語「CO2障壁材料」は、広い用語であり、当業者に対してその通常かつ慣用的な意味を与えられ(また、特殊な、またはカスタマイズされた意味に限定されるものではない)、限定されるものではないが、シミュレートされたin vivo条件(100%の湿度および37℃の体温)下で10cc/m2/日以下のCO2に対する透過性を有する材料を指す。ここで用いられる用語「in vivo条件」とは、in vivoの胃内条件などの実際のin vivo条件と、シミュレートされたin vivo条件の両方を指す。CO2に対する材料の透過性は、それが測定される条件に応じて変化し得る。 The term “CO 2 barrier material” as used herein is a broad term and given its ordinary and customary meaning to those skilled in the art (and is not limited to a special or customized meaning). Not), but not limited to, refers to a material that is permeable to 10 cc / m 2 / day or less of CO 2 under simulated in vivo conditions (100% humidity and 37 ° C. body temperature). As used herein, the term “in vivo conditions” refers to both actual in vivo conditions, such as in vivo intragastric conditions, and simulated in vivo conditions. The permeability of a material to CO 2 can vary depending on the conditions under which it is measured.

ここで用いられる用語「嚥下可能」は、広い用語であり、当業者に対してその通常かつ慣用的な意味を与えられ(また、特殊な、またはカスタマイズされた意味に限定されるものではない)、限定されるものではないが、外部カプセルおよびその構成要素が通常の蠕動運動により胃に送達されるような、患者によるバルーンの摂取を指す。好ましい態様のシステムは嚥下可能であるが、それらはまた、嚥下以外の方法による摂取によっても構成される。システムの嚥下可能性は、少なくとも部分的には、自己膨張型システムとカテーテルのための外部容器サイズおよび手動による膨張システムのための外部容器サイズによって誘導される。自己膨張型システムについては、外部カプセルは、内部容器と、その構成要素、投与前に注入される活性化薬剤の量、バルーンのサイズ、およびバルーン材料の厚さとを含有するのに十分なものである。システムは、好ましくは正常な食道の平均直径未満のサイズのものである。   The term “swallowable” as used herein is a broad term and is given its ordinary and customary meaning to those skilled in the art (and is not limited to a special or customized meaning) Refers to, but not limited to, ingestion of the balloon by the patient such that the external capsule and its components are delivered to the stomach by normal peristaltic movement. While the preferred embodiment systems are swallowable, they are also configured by ingestion by methods other than swallowing. The swallowability of the system is guided, at least in part, by the external container size for self-expanding systems and catheters and the external container size for manual inflation systems. For self-expanding systems, the outer capsule is sufficient to contain the inner container and its components, the amount of activating agent to be injected prior to administration, the balloon size, and the balloon material thickness. is there. The system is preferably of a size that is less than the average diameter of the normal esophagus.

ここに記載されるのは、デバイスまたはデバイスの状態を磁気的、電磁気的および/またはウルトラソニック的に配置、追跡、および/またはさもなければ感知する、経口摂取可能なデバイスのためのシステムである。好ましい態様において、デバイスは、消化管を横断することができる。デバイスは、例えば、胃内容積占有デバイスとして有用であり得る。デバイスは、現在の胃内容積占有デバイスにおいて見出される1つ以上の上記問題および欠点を克服する。ある特定の態様において、特定のデバイスが記載されるが、材料および方法を他のデバイスに適用することもできることが理解される。   Described herein is a system for an orally ingestible device that magnetically, electromagnetically and / or ultrasonically locates, tracks, and / or otherwise senses a device or device state . In preferred embodiments, the device can traverse the gastrointestinal tract. The device can be useful, for example, as an intragastric volume occupancy device. The device overcomes one or more of the above problems and drawbacks found in current gastric volume occupancy devices. In certain embodiments, specific devices are described, but it will be understood that the materials and methods may be applied to other devices.

好ましい態様の主題をより明確に説明するために、同じ副部品の異なる態様を、単一の関連する表題の小見出しの下で説明する。この組織化は、異なる副部品の態様を本発明に従って組み合わせることができる様式を限定することを意図するものではない。本明細書に開示される磁気、電磁気およびウルトラソニックシステムにおける使用のための様々な副部品を、そのそれぞれの小見出しのセクションの下で、または様々な追跡および可視化副部品について論じる任意のセクションもしくは複数のセクションを含む、任意の他のセクションの中で論じることができる。   In order to more clearly explain the subject matter of the preferred embodiment, different embodiments of the same sub-part are described under a single related heading subheading. This organization is not intended to limit the manner in which different subpart aspects can be combined in accordance with the present invention. Any sub-section or sections that discuss various subcomponents for use in the magnetic, electromagnetic and ultrasonic systems disclosed herein under their respective subheading sections, or various tracking and visualization subcomponents. Can be discussed in any other section.

嚥下可能な胃内バルーンシステム
選択される好ましい態様に従う嚥下可能な、自己膨張型または膨張型胃内バルーンシステムは、以下の部品:バルーンの管腔または内部容器への流体の添加のための自己密封型バルブシステム(「バルブシステム」)、収縮および圧縮状態にあるバルーン(「バルーン」)ならびにバルーンを含有する外部カプセル、容器、またはコーティング(「外部容器」)を含む。自己膨張型バルーンについては、1つ以上のCO2生成成分を含有する内部カプセルまたは他の容器(「内部容器」)は、バルーンの管腔の内側に存在する。システムはまた、口への、および/または食道を介するバルーンの送達を容易にするための様々な部品(「送達部品」)を含んでもよい。
Swallowable intragastric balloon system A swallowable, self-expanding or inflatable intragastric balloon system according to selected preferred embodiments comprises the following parts: self-sealing for the addition of fluid to the balloon lumen or inner container A type valve system (“valve system”), a balloon in a deflated and compressed state (“balloon”) and an outer capsule, container, or coating (“outer container”) containing the balloon. For self-inflating balloons, an inner capsule or other container (“inner container”) containing one or more CO 2 generating components is present inside the lumen of the balloon. The system may also include various components (“delivery components”) to facilitate delivery of the balloon to the mouth and / or through the esophagus.

膨張型バルーンについては、胃の中への摂取または配置後にバルーンを膨張させるための、膨張流体源、カテーテル、およびチューブ(「膨張アセンブリ」)が提供される。自己膨張型バルーン構成においては、バルブを、好ましくは、接着または他の手段(例えば、溶着)によってバルーンの内側表面に取り付け、バルブに、自己密封型バルブによりバルーンの管腔に液体活性化薬剤を注入するための針または他の手段によるバルーンおよび内部容器の壁の穿刺を防止するための接種スペーサーを提供する。膨張型バルーン構成においては、バルーンへのチューブの解放可能な取り付けを提供するバルブを提供する。好ましくは、膨張型構成におけるバルーンに取り付けられた(例えば、その内側表面上で)自己密封型バルブシステムは、「普遍的」であるか、または嚥下可能なカテーテルもしくは医師により支援されるカテーテルと適合する。バルブシステムは、針アセンブリを含む小型カテーテルを用いるバルーン膨張を可能にするために役立ち、膨張が完了した後のカテーテルの取り外しのための機構も提供する。   For inflatable balloons, an inflation fluid source, a catheter, and a tube (“inflation assembly”) are provided for inflating the balloon after ingestion or placement into the stomach. In a self-expanding balloon configuration, the valve is preferably attached to the inner surface of the balloon by gluing or other means (eg, welding), and the self-sealing valve provides liquid activation agent to the balloon lumen. An inoculation spacer is provided to prevent puncture of the balloon and inner container wall by a needle or other means for infusion. In an inflatable balloon configuration, a valve is provided that provides releasable attachment of the tube to the balloon. Preferably, the self-sealing valve system attached to the balloon in an inflatable configuration (eg, on its inner surface) is “universal” or compatible with a swallowable catheter or a physician-assisted catheter To do. The valve system serves to allow balloon inflation using a small catheter containing a needle assembly and also provides a mechanism for removal of the catheter after inflation is complete.

外部容器は、好ましくは、圧縮状態(例えば、折り畳まれる、および巻かれる)のバルーンを含み、好ましくは、自己膨張型バルーン構成においてバルーンに活性化液体を注入することができる十分な空間を有し、ここで、液体活性化剤は、内部容器中に含有される膨張剤との接触時に内部容器の分離、腐食、分解、および/または溶解ならびにCO2の生成を開始し、次いで、CO2気体圧力のため、外部容器の分離、腐食、分解、および/または溶解を引き起こす。膨張型バルーン構成においては、外部容器は圧縮状態にあるバルーンを含んでさえいれば十分である。 The outer container preferably includes a balloon in a compressed state (eg, folded and rolled) and preferably has sufficient space to allow activation liquid to be injected into the balloon in a self-expanding balloon configuration. Where the liquid activator initiates separation, corrosion, decomposition, and / or dissolution of the inner container and generation of CO 2 upon contact with the expansion agent contained in the inner container, and then CO 2 gas Pressure causes separation, corrosion, decomposition, and / or dissolution of the outer container. In an inflatable balloon configuration, it is sufficient for the outer container to include a balloon in a compressed state.

好ましい態様の嚥下可能な胃内バルーンシステムの選択される部品は、X線不透過リングを含むシリコンヘッド、トリミングされた30Dシリコン隔壁、Nylon6接種スペーサー、圧縮されたバルーン、内部容器(自己膨張型の場合)、および組み立てられていない形態のシステムの構成要素としての外部容器を含んでもよい。完全に組み立てられた外部容器は、液体活性化剤(自己膨張型の場合)を注入するための穿刺のための隔壁と共に整列した通気口またはチューブの接続のためのポート(膨張型の場合)を含んでもよい。以下にさらに論じられるように、特に好ましいシステムの部品は、ここに記載される属性を有する;しかしながら、ある特定の態様においては、他の属性を有する部品および/またはバルブを用いるシステムを用いることができる。   Selected components of the preferred embodiment swallowable intragastric balloon system include: a silicon head containing a radiopaque ring, a trimmed 30D silicon septum, a Nylon 6 inoculation spacer, a compressed balloon, an internal container (self-expanding type Case), and an external container as a component of the system in an unassembled form. A fully assembled outer container has an aligned vent or tube connection port (if inflatable) with a septum for puncture to inject liquid activator (if self-expanding) May be included. As discussed further below, particularly preferred system components have the attributes described herein; however, in certain embodiments, it is possible to use a system that uses components and / or valves with other attributes. it can.

好ましい態様によるデバイスは、患者による摂取および侵襲的方法に頼る必要がない展開を意図される。したがって、好ましい態様のデバイスは、不快感を最小限にしながら患者が嚥下できるコンパクトな送達状態と適合するように作動可能であることが望ましい。一度、胃の中に入れば、デバイスは実質的により大きい展開された状態を取ることが望ましい。送達状態から展開状態への移行を達成するために、デバイスを膨張にかける。   The device according to the preferred embodiment is intended for deployment without having to rely on ingestion and invasive methods by the patient. Accordingly, it is desirable that the device of the preferred embodiment be operable to be compatible with a compact delivery state that the patient can swallow while minimizing discomfort. Once in the stomach, it is desirable for the device to assume a substantially larger deployed state. To achieve the transition from the delivery state to the deployed state, the device is subjected to inflation.

内部容器
自己膨張型構成における膨張を開始させるために、膨張副部品は、活性化薬剤などの外側からの入力を必要とし得る。好ましくは、活性化薬剤を、25〜32のゲージ直径を有する針を有するシリンジを用いて注入する。針の長さは、好ましくは約0.25インチ(0.6cm)〜1インチ(2.54cm)の長さであり、30秒以内であるが、内部容器を物理的に損傷しないことによって、早すぎるCO2生成および膨張を引き起こす様式/流れ/流動で、膨張剤の全容量の送達を可能にする流量を作出する。活性化薬剤は、好ましくは、純水、または20℃で最大50%の濃度の無水クエン酸を含有する溶液、もしくは無水クエン酸の溶解度に基づいて変化する溶液温度のその等価物である。好ましくは、システムは、約0.3ml〜約4.5mlの外部容器中で圧縮形態にある場合、バルーンの中心管腔に占有可能な空隙を有するように構成され、活性化薬剤の対応する容量を空隙に注入することができる。
In order to initiate expansion in the inner container self-expanding configuration, the expansion sub-part may require external input such as an activation agent. Preferably, the activated agent is injected using a syringe having a needle having a gauge diameter of 25-32. The length of the needle is preferably about 0.25 inches (0.6 cm) to 1 inch (2.54 cm) long and within 30 seconds, but by not physically damaging the inner container, Create a flow rate that allows delivery of the full volume of expansion agent in a manner / flow / flow that causes premature CO 2 production and expansion. The activating agent is preferably pure water or a solution containing anhydrous citric acid at a concentration of up to 50% at 20 ° C., or its equivalent at a solution temperature that varies based on the solubility of the anhydrous citric acid. Preferably, the system is configured to have an occupable void in the central lumen of the balloon when in compressed form in an outer container of about 0.3 ml to about 4.5 ml, and a corresponding volume of activating agent. Can be injected into the gap.

一態様においては、折り畳む前に、隔壁/接種スペーサーが、カプセルの先端の上に直接入るように、CO2生成のための膨張剤を含む浮遊性内部容器を、好ましくは自己密封型バルブシステムと垂直に整列させる。バルーンは、内部容器を含有する。自己密封型バルブシステムを、バルーンの壁の内部に接着剤で接着し、パッチで密封された孔を介する反転により、反転された構成のバルーンを提供する。バルーン壁の上側約1/4を、内部カプセル上で折り畳み、カプセルがあるひだに、紙飛行機を作る第2の工程において形成されるひだと同様の折り目を付けた後、左または右に折り畳む。次いで、球体の下側約3/4を、2つ以下の折り目を用いて蛇腹状に折り畳み、カプセル上で折り畳む。次いで、左側半分を、カプセルの右側半分の上で折り畳むか、またはその逆を行って、羽が触れるようにする。次いで、材料がきつい巻紙を作るまで、それを転がす。次いで、デバイスを外部容器の内部に入れる。 In one embodiment, prior to folding, the partition wall / inoculation spacer is to enter directly on the tip of the capsule, the floating inner container containing a swelling agent for the CO 2 generation, preferably a self-sealing valve system Align vertically. The balloon contains an inner container. A self-sealing valve system is adhesively bonded to the interior of the balloon wall and provides an inverted configuration balloon by inversion through a patch-sealed hole. The upper quarter of the balloon wall is folded over the inner capsule, and the fold with the capsule is creased similar to the fold formed in the second step of making the paper airplane, and then folded to the left or right. Next, about 3/4 of the lower side of the sphere is folded in a bellows shape using no more than two folds and folded on the capsule. The left half is then folded over the right half of the capsule or vice versa so that the wings touch. It is then rolled until the material makes a tight wrapper. The device is then placed inside the outer container.

自己膨張型構成においては、バルーンを折り畳んで、内部カプセルの周囲にポケットを形成させ、自己密封型バルブシステムを介して注入された液体が、バルーンの全表面積の10%未満の面積に含まれることを確保する。内部カプセルを提供しない場合、膨張型構成においてポケットを提供する必要はない。折り畳みの総数を最小化して、外部材料に対する損傷の可能性または障壁特性の障害を最小化するように、バルーンを折り畳む。折り畳みの総数は、好ましくは10回未満である。外部容器中にバルーンを適合させるのに必要な折り目の数が最小化されるように可能な限りバルーン材料を巻く。これを、管腔材料の損傷を防止するために行う。また、自己密封型バルブを、好ましくは、バルーンの中心を外して構築して、互いの上部にその層を折り畳む回数を最小化する。   In a self-expanding configuration, the balloon is folded to form a pocket around the inner capsule and the liquid injected through the self-sealing valve system is contained in an area of less than 10% of the total surface area of the balloon Secure. If no inner capsule is provided, there is no need to provide a pocket in the inflatable configuration. The balloon is folded so that the total number of folds is minimized to minimize the possibility of damage to external materials or obstacles to barrier properties. The total number of folds is preferably less than 10 times. Wrap the balloon material as much as possible to minimize the number of folds required to fit the balloon into the outer container. This is done to prevent damage to the luminal material. Also, the self-sealing bulb is preferably constructed off the center of the balloon to minimize the number of times that layer is folded on top of each other.

自己膨張型構成においては、バルーンの壁を形成する材料を加工し、折り畳んで、開始剤が内部容器内の反応物の近くに維持されるように、バルーンに注入される開始剤を局在化させることにより、反応効率を最大化する。一度、反応が開始し、外部容器が分離したら、バルーンが可能な最大表面積を作出する様式で広がり、バルーンが幽門括約筋を容易に通過するのを禁じるように、バルーンを折り畳む。膨張剤中の反応物と活性化薬剤との比は、バルーンの管腔内部の任意の残存液体のpHが酸性であり、6未満のpHであり、胃酸の進入を許すバルーンの漏れまたは破損がさらなるCO2生成およびその結果の意図的でない再膨張を引き起こさないように選択される。 In a self-expanding configuration, the material that forms the wall of the balloon is processed and folded to localize the initiator injected into the balloon so that the initiator is maintained near the reactants in the inner container. To maximize reaction efficiency. Once the reaction has begun and the outer container has separated, the balloon is folded so that the balloon expands in a manner that creates the maximum surface area possible and inhibits the balloon from easily passing through the pyloric sphincter. The ratio of reactant to activating agent in the inflating agent is such that any residual fluid inside the balloon lumen is acidic and has a pH of less than 6, allowing leakage or breakage of the balloon that allows gastric acid entry. It is chosen not to cause further CO 2 production and the resulting unintentional re-expansion.

自己膨張型構成においては、内部容器を保持するのに十分な空間および/または容量を最小化しながら、CO2生成のための反応物にとって良好な表面積利用可能性を提供する形状に、膨張剤を圧縮する、形成する、またはさもなければ保持する。好ましくは、内部容器は、約0.748インチ(1.9cm)〜1.06インチ(2.7cm)の長さ(最も長い寸法)および約0.239インチ(0.6cm)〜約0.376インチ(1cm)の直径または幅を有する。内部容器の容量は、好ましくは約0.41ml〜約1.37mlである。内部容器は、好ましくは、標準的な押し込み型ゼラチンカプセルの形態にあるが、押し込み型カプセルの代わりにゼラチンテープを用いることもできる。容器は、好ましくは、膨張剤を含有するためのものである;しかしながら、追加の密封または他の封入を用いて、膨張のタイミングを制御することができる。内部容器としての使用にとっては、ゼラチンが特に好ましい;しかしながら、他の材料、例えば、セルロースも使用にとって好適であってよい。システムの内部容量を最小化するために、一般的には単一の内部容器のみを含むことが好ましい;しかしながら、ある特定の態様においては、2つ以上の内部容器を有利に用いることができる。自己膨張のタイミングは、バルーンが食道通路を遮断するか、または幽門括約筋を時期尚早に通過することができるサイズに膨張しないように、通常の食道通過時間および大きい食物粒子の通常の胃内容排出時間に基づいて選択される。また、活性化薬剤が内部カプセルに隣接してバルーン中に実質的に局在化され、効率的なCO2自己膨張法を作出するように、バルーンを圧縮することにより、タイミングを制御する。内部容器中の膨張剤が液体活性化剤と接触し、それによって気体生成反応を開始させるように、バルーンの膨張を、液体活性化剤によって開始させ、内部容器の分解を引き起こす。 In self-expanding configurations, while minimizing sufficient space and / or capacity to hold the internal container, shaped to provide a good surface area availability for reaction for CO 2 generation, a swelling agent Compress, form or otherwise hold. Preferably, the inner container is about 0.748 inches (1.9 cm) to 1.06 inches (2.7 cm) long (longest dimension) and about 0.239 inches (0.6 cm) to about 0.00. It has a diameter or width of 376 inches (1 cm). The volume of the inner container is preferably from about 0.41 ml to about 1.37 ml. The inner container is preferably in the form of a standard push-type gelatin capsule, but gelatin tape can be used in place of the push-type capsule. The container is preferably for containing an expanding agent; however, additional sealing or other encapsulations can be used to control the timing of expansion. Gelatin is particularly preferred for use as an internal container; however, other materials such as cellulose may be suitable for use. In order to minimize the internal volume of the system, it is generally preferred to include only a single internal container; however, in certain embodiments, more than one internal container can be advantageously used. The timing of self-inflation is normal esophageal transit time and normal gastric emptying time for large food particles so that the balloon does not expand to a size that can block the esophageal passage or prematurely pass through the pyloric sphincter. Selected based on Also, timing is controlled by compressing the balloon so that the activating agent is substantially localized in the balloon adjacent to the inner capsule, creating an efficient CO 2 self-inflation method. The inflation of the balloon is initiated by the liquid activator, causing the inner container to break down, such that the inflating agent in the inner container comes into contact with the liquid activator, thereby initiating the gas generation reaction.

自己膨張型バルーンのための内部容器は、バルーンの管腔内に含まれ、バルーンの自己膨張のためのCO2発生器を含む。CO2発生器は、容器内に収納された膨張剤混合物を含む。好ましくは、用いられる全膨張剤の約10%〜約80%が、粉末状クエン酸を含み、残りは粉末状重炭酸ナトリウムを含む。CO2生成反応の完了時に、バルーンが上記の名目上の膨張圧で膨張を達成するように、十分な膨張剤を提供する。好ましくは、膨張させるバルーンのサイズに応じて、合計で約0.28〜4グラムの膨張剤混合物を用いる;好ましくは、名目上の圧力で300cm3のCO2を生成させるために、1.15グラムまでの重炭酸ナトリウムを使用し、残りは粉末状クエン酸である。 An inner container for a self-expanding balloon is contained within the balloon lumen and includes a CO 2 generator for balloon self-inflation. The CO 2 generator includes a swelling agent mixture housed in a container. Preferably, about 10% to about 80% of the total swelling agent used comprises powdered citric acid and the remainder comprises powdered sodium bicarbonate. CO 2 during the formation reaction completion, the balloon is to achieve expanded in the expansion pressure on it said nominal provide sufficient swelling agent. Preferably, a total of about 0.28 to 4 grams of inflation agent mixture is used, depending on the size of the balloon to be inflated; preferably 1.15 to produce 300 cm 3 of CO 2 at nominal pressure. Up to grams of sodium bicarbonate is used, the rest being powdered citric acid.

外部容器
好ましくは、バルーンを、構造物(「外部容器」)を保持する、含有する、または被覆するカプセルその他の中で収縮状態および折り畳まれた状態で提供する。好ましくは、外部容器は、標準的な押し込み型ゼラチンカプセルの形態にあり、押し込み型は収縮した/折り畳まれたバルーンを含有させるためのものである;しかしながら、ある特定の態様においては、ゼラチンラップを有利に用いることができる。外部容器としての使用にとっては、ゼラチンが特に好ましい;しかしながら、他の材料、例えば、セルロース、コラーゲンなども使用にとって好適であってよい。好ましくは、外部容器は、約0.95インチ(2.4cm)〜2.5インチ(6.3cm)の長さ(最も長い寸法)および約0.35インチ(0.9cm)〜約0.9インチ(2.4cm)の直径または幅を有する。内部容器の容量は、好ましくは、約1.2ml〜約8.25mlである。自己膨張型構成においては、外部容器は、好ましくは、それぞれの末端に、好ましくは、処理中に存在する凝縮または他の環境湿度への膨張剤の曝露のため作出される任意の気体が、反応効率に対する望ましくない効果を有し得る、液体活性化剤の接種後30秒前に内部容器の早すぎる分離および分解を引き起こさないように、通気口として働く、1つ以上の孔、スリット、通路または他の出口と共に構成される。そのような出口はまた、膨張型構成における膨張のためのバルーンを調製するための外部容器の溶解を促進することもできる。外部カプセルを分解する(例えば、分離する、溶解する、またはさもなければ開く)プロセスは、バルーンの膨張(自己膨張またはカテーテルを介する膨張)により引き起こされる圧力増大によって促進される。外部カプセルを水中に短時間浸して、材料を軟化させるが、嚥下とバルーン膨張との時間差を最小化するために、嚥下前にバルーンを解放しないようにすることができる。膨張型構成においては、バルーンアセンブリの押し込みまたは嚥下を容易にするために収納されたバルーンをその中に維持しながら、針を自己密封型バルブ中に挿入することができるように、カテーテル針収納部の直径が外部容器の孔の直径と機械的に適合する、膨張チューブ針アセンブリを収納するための孔を外部容器に提供する。好ましい態様においては、外部容器はカプセルである。カプセルの遠位側の半分を広げて(flared)、圧縮されたバルーンがカプセル中に挿入される時にカプセルの先端部によるバルーン材料の摩耗を防止することができる。カプセルはまた、ゲルバンドと一緒に保持され、膨張がより迅速に起こることができるように、カプセルのより迅速な分離を可能にする折り畳まれたバルーンを包含する2つの部分を含んでもよい。外部カプセルは、摂取された流体との接触(例えば、水の取込み)のため分解する(例えば、分離する、溶解する、またはさもなければ開く)、好ましくは、バルーン/カテーテルチューブを所定の位置にしながら、患者に対して不快感を引き起こさないように、5分以下以内、より好ましくは、2分以下以内に分解する。
Outer container Preferably, the balloon is provided in a contracted and folded state in a capsule or the like that holds, contains or covers the structure (“outer container”). Preferably, the outer container is in the form of a standard push-type gelatin capsule, the push-type is for containing a deflated / folded balloon; however, in certain embodiments, a gelatin wrap is provided. It can be used advantageously. Gelatin is particularly preferred for use as an external container; however, other materials such as cellulose, collagen, etc. may be suitable for use. Preferably, the outer container is about 0.95 inches (2.4 cm) to 2.5 inches (6.3 cm) long (longest dimension) and about 0.35 inches (0.9 cm) to about 0.00. It has a diameter or width of 9 inches (2.4 cm). The volume of the inner container is preferably from about 1.2 ml to about 8.25 ml. In a self-expanding configuration, the outer container preferably reacts at each end, preferably with any gas created for the exposure of the expanding agent to condensation or other environmental humidity present during processing. One or more holes, slits, passages or as a vent to prevent premature separation and degradation of the inner container 30 seconds before inoculation with the liquid activator, which may have undesirable effects on efficiency Configured with other outlets. Such outlets can also facilitate dissolution of the outer container to prepare a balloon for inflation in an inflatable configuration. The process of disassembling (eg, separating, dissolving, or otherwise opening) the outer capsule is facilitated by an increase in pressure caused by balloon inflation (self-inflation or inflation through a catheter). The outer capsule can be immersed in water for a short time to soften the material but not to release the balloon before swallowing in order to minimize the time difference between swallowing and balloon inflation. In the inflatable configuration, the catheter needle housing allows the needle to be inserted into the self-sealing valve while maintaining the balloon housed therein to facilitate pushing or swallowing the balloon assembly. The outer container is provided with a hole for receiving an inflation tube needle assembly, the diameter of which is mechanically compatible with the diameter of the outer container hole. In a preferred embodiment, the outer container is a capsule. The distal half of the capsule can be flared to prevent wear of the balloon material by the tip of the capsule when the compressed balloon is inserted into the capsule. The capsule may also include two parts that include a folded balloon that is held together with the gel band and allows for faster separation of the capsule so that swelling can occur more quickly. The external capsule breaks down (eg, separates, dissolves or otherwise opens) for contact with ingested fluid (eg, water uptake), preferably with the balloon / catheter tube in place. However, in order not to cause discomfort to the patient, it decomposes within 5 minutes or less, more preferably within 2 minutes or less.

好ましい態様においては、デバイスを、標準サイズのゼラチンカプセルに適合させる。デバイスが胃への進入の前にカプセルから解放されない、またはさもなければ展開されないように、既知の分解速度を有する材料からカプセルを形成させることができる。例えば、カプセル材料は、1つ以上の多糖および/または1つ以上の多価アルコールを含んでもよい。   In a preferred embodiment, the device is adapted to a standard size gelatin capsule. The capsule can be formed from a material having a known degradation rate so that the device is not released from the capsule or otherwise deployed prior to entry into the stomach. For example, the encapsulant may include one or more polysaccharides and / or one or more polyhydric alcohols.

あるいは、その送達状態にあるデバイスを、嚥下も容易にしながら、デバイスをその送達状態に閉じ込める物質中で被覆することができる。コーティングを、周囲圧力または陽圧で行うことができる浸漬、スパッタリング、蒸着、または噴霧プロセスによって適用することができる。   Alternatively, the device in its delivery state can be coated in a substance that traps the device in its delivery state while also facilitating swallowing. The coating can be applied by dipping, sputtering, vapor deposition, or spraying processes that can be performed at ambient or positive pressure.

ある特定の好ましい態様においては、封入または被覆されたデバイスを潤滑化またはさもなければ処理して、嚥下を容易にする。例えば、封入または被覆されたデバイスを、患者による嚥下の前に、湿潤化、加熱、または冷却することができる。あるいは、封入または被覆されたデバイスを、食道を通るデバイスの通過を潤滑化するように役立つ粘性物質中に浸漬することができる。可能なコーティングの例は、潤滑特性および/または親水特性を有する任意の物質であってもよく、グリセリン、ポリビニルピロリドン(PVP)、ワセリン、アロエ、シリコンに基づく材料(例えば、Dow 360)およびテトラフルオロエチレン(TFE)が挙げられる。コーティングを、スパッタリング、蒸着または噴霧プロセスによって適用することもできる。   In certain preferred embodiments, the encapsulated or coated device is lubricated or otherwise processed to facilitate swallowing. For example, the encapsulated or coated device can be wetted, heated, or cooled prior to swallowing by the patient. Alternatively, the encapsulated or coated device can be immersed in a viscous material that serves to lubricate the passage of the device through the esophagus. Examples of possible coatings may be any material having lubricating and / or hydrophilic properties, such as glycerin, polyvinylpyrrolidone (PVP), petrolatum, aloe, silicon based materials (eg Dow 360) and tetrafluoro Ethylene (TFE) is mentioned. The coating can also be applied by a sputtering, vapor deposition or spray process.

さらなる態様において、コーティングまたはカプセルを、嚥下を容易にするために1つ以上の局部麻酔剤または鎮痛剤に含浸させるか、またはそれで処理する。そのような麻酔剤は、アルチカイン、リドカインおよびトリメカインなどのアミノアミド群の麻酔剤、ならびにベンゾカイン、プロカインおよびテトラカインなどのアミノエステル群の麻酔剤を含んでもよい。そのような鎮痛剤は、クロラセプティックを含んでもよい。   In a further embodiment, the coating or capsule is impregnated with or treated with one or more local anesthetics or analgesics to facilitate swallowing. Such anesthetics may include aminoamide group anesthetics such as articaine, lidocaine and trimecine, and aminoester group anesthetics such as benzocaine, procaine and tetracaine. Such analgesics may include chloracetic.

ある特定の態様においては、カプセルが投与され、食道を下方に移動するにつれて、および/またはそれが胃の中にある場合に適切な向きとなるように、カプセルをある特定の目的で計量することができる。計量する成分はポリマー材料または膨張反応物を含んでもよい。   In certain embodiments, the capsule is metered for a particular purpose so that it is administered and travels down the esophagus and / or is properly oriented when it is in the stomach. Can do. The component to be metered may include a polymeric material or an expanded reactant.

嚥下中に食道にありながら早すぎる膨張が回避され、幽門括約筋を通過するのを防止するために、一度、胃の中に入ったら十分な膨張が確保されるように、自己膨張のタイミングを確実に制御する機構を、嚥下可能な自己膨張型胃内デバイスに提供する。大きい食物粒子のための通常の食道通過時間は4〜8秒であると実証されており、幽門を通る大きい食物粒子の胃内容排出は少なくとも15〜20分間は起こらない。外部容器は、好ましくは、収縮した/折り畳まれたバルーンが液体活性化剤の接種後15分以下ではなく、60秒以上で分離する、溶解する、分解する、腐食する、および/またはさもなければ広がり始めることができるように構成される。内部容器は、好ましくは、バルーンが膨張し始めるのに十分なCO2が液体活性化剤の接種後30秒より早く利用可能とはならないように、初期CO2生成化学反応を遅延させるが、バルーンの占有可能容積の少なくとも10%が30分以内に充填される、バルーンの占有可能容積の少なくとも60%が12時間以内に充填される、およびバルーンの占有可能容積の少なくとも90%が24時間以内に充填されるように、十分なCO2の生成を可能にするために化学的に、機械的に、またはその組合せによって構成される。このタイミングは、医療専門家による外部容器への活性化薬剤の注入、患者へのデバイスの手渡し、および患者による通常の蠕動手段による嚥下を可能にする。このタイミングはまた、直径7mmを超える対象物は容易に通過しないため、バルーンの胃内容排出が容易ではなくなるような十分なサイズまでバルーンが膨張されることによって、膨張していないバルーンの十二指腸への潜在的な通過を禁じる。 To avoid premature inflation while swallowing and prevent passage through the pyloric sphincter during swallowing, ensure self-inflation timing to ensure sufficient inflation once in the stomach A mechanism to control the swallowable self-expanding intragastric device is provided. Normal esophageal transit time for large food particles has been demonstrated to be 4-8 seconds and gastric emptying of large food particles through the pylorus does not occur for at least 15-20 minutes. The outer container preferably has a deflated / folded balloon that separates, dissolves, degrades, erodes and / or otherwise separates in 60 seconds or more, not less than 15 minutes after inoculation with the liquid activator. Configured to begin to spread. The inner container preferably delays the initial CO 2 production chemistry so that sufficient CO 2 is not available earlier than 30 seconds after inoculation with the liquid activator, but the balloon is allowed to begin to inflate, At least 10% of the occupable volume of the balloon is filled within 30 minutes, at least 60% of the occupable volume of the balloon is filled within 12 hours, and at least 90% of the occupable volume of the balloon is within 24 hours as it is filled, chemically to allow production of sufficient CO 2, mechanically, or composed of a combination thereof. This timing allows the medical professional to inject the activated drug into an external container, hand the device to the patient, and swallow the patient by normal peristaltic means. This timing also prevents objects over 7 mm in diameter from passing easily, so that the balloon is inflated to a size sufficient to make it difficult to drain the stomach contents of the balloon, thereby introducing the uninflated balloon into the duodenum. Prohibit potential passage.

送達部品
ある特定の態様においては、最適な配向でデバイスを口に送達する、またはその食道通過を容易にするための送達手段を用いることが、デバイスの投与にとって有利であり得る。送達手段によって、デバイスの管理者は、デバイスを患者に投与する一部として、1つ以上の膨張剤または膨張気体をデバイスに注入することができる。好ましい態様において、そのような注入を、送達手段から口または食道にデバイスを解放するために用いられる管理者の同じ機械的動作において達成することができる。例えば、送達手段は、プランジャ、流体を含有するリザーバー、および注射針を含んでもよい。管理者は、プランジャを押し、連続的に、またはほぼ同時に、注射針をデバイス中に押し進めることによって、リザーバー中に含有される液体をデバイス中に注入する。プランジャへのその後の力の適用は、デバイスを送達手段から患者内の所望の位置に押し出す。さらに、送達手段はまた、デバイスの嚥下可能性を容易にするために患者の口または食道に麻酔剤または潤滑剤を投与する副部品を含んでもよい。
Delivery Part In certain embodiments, it may be advantageous for administration of the device to deliver the device to the mouth in an optimal orientation, or to facilitate its passage through the esophagus. The delivery means allows the administrator of the device to inject one or more inflation agents or inflation gases into the device as part of administering the device to the patient. In a preferred embodiment, such infusion can be accomplished in the same mechanical action of the administrator used to release the device from the delivery means to the mouth or esophagus. For example, the delivery means may include a plunger, a reservoir containing a fluid, and an injection needle. The administrator injects the liquid contained in the reservoir into the device by pushing the plunger and continuously or nearly simultaneously pushing the needle into the device. Subsequent application of force to the plunger pushes the device from the delivery means to the desired location within the patient. In addition, the delivery means may also include subparts that administer an anesthetic or lubricant to the patient's mouth or esophagus to facilitate swallowability of the device.

バルーン
好ましい態様の容積占有副部品(「バルーン」)は、一般に、外部表面と内部空洞とを規定する壁を形成する可撓性材料から形成される。様々な上記副部品を、容積占有副部品の壁または内部空洞中に組み込むことができる。容積占有副部品は、患者の内部寸法および所望の結果に応じてサイズおよび形状が変化してもよい。容積占有副部品を、容積占有副部品が圧力および/または温度の増大と共に伸長または拡張することができる、半従順となるように工学的に作製することができる。あるいは、いくつかの態様においては、容積の増大に対する抵抗性がほとんどない従順な壁が望ましいことがある。
The volume-occupying subcomponent ("balloon") of the balloon preferred embodiment is generally formed from a flexible material that forms a wall defining an outer surface and an inner cavity. Various of the above subparts can be incorporated into the wall or internal cavity of the volume occupying subpart. The volume occupancy sub-part may vary in size and shape depending on the patient's internal dimensions and the desired result. The volume occupancy subcomponent can be engineered to be semi-compliant so that the volume occupancy subcomponent can stretch or expand with increasing pressure and / or temperature. Alternatively, in some embodiments, a compliant wall that has little resistance to increased volume may be desirable.

ある特定の態様においては、球状の容積占有副部品が好ましい。あるいは、容積占有副部品を、中央に孔があるドーナツ型となるように構築し、計量し、逆止弁と同様、それが幽門括約筋の全部または一部を覆うように胃の中で向くように成形することができる。次いで、容積占有副部品の中央の孔は、胃の内容物が小腸に進入するための最初の通路として働き、胃から外への食物の通過を制限し、胃内容排出を減少させることによって満腹を誘導することができる。胃内容排出が減少することが望まれる程度に応じて、異なるサイズのドーナツ孔を有する容積占有副部品を製造することができる。容積占有副部品の送達、膨張および収縮を、上記の方法のいずれかによって達成することができる。   In certain embodiments, spherical volume occupancy subparts are preferred. Alternatively, the volume-occupiing sub-part may be constructed and metered to be a donut with a hole in the center so that it, like the check valve, faces in the stomach so that it covers all or part of the pyloric sphincter Can be molded. The central hole in the volume occupancy sub-part then serves as the initial passage for stomach contents to enter the small intestine, restricting the passage of food out of the stomach and reducing gastric emptying. Can be induced. Depending on the degree to which gastric emptying is desired to be reduced, volume-occupied subparts with different sized donut holes can be manufactured. Delivery, expansion and contraction of the volume occupancy subpart can be achieved by any of the methods described above.

デバイスが患者の食道を移動するにつれてその圧縮された容量を最小化するためには、容積占有副部品の壁が、強度が高く、かつ薄いものであることが有利である。ある特定の態様においては、容積占有副部品に高いモジュラス値を付与する2軸配向を有する容積占有副部品の壁材料を製造する。   In order to minimize its compressed volume as the device moves through the patient's esophagus, it is advantageous that the wall of the volume occupancy subcomponent is strong and thin. In one particular embodiment, a volume occupied subpart wall material having a biaxial orientation that imparts a high modulus value to the volume occupied subpart is produced.

一態様において、容積占有副部品は、ポリウレタン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリ塩化ビニル(PVC)、Nylon6、Nylon12、またはポリエーテルブロックアミド(PEBA)などのポリマー物質から構築される。容積占有副部品を、熱可塑性物質などの、気体障壁特性を改変する(長時間にわたって増加させる、減少させる、または変化させる)1つ以上の層の物質で被覆することができる。   In one aspect, the volume occupying subcomponent is constructed from a polymeric material such as polyurethane, polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polyvinyl chloride (PVC), Nylon 6, Nylon 12, or polyether block amide (PEBA). The volume occupying subcomponent can be coated with one or more layers of material that modify (increase, decrease, or change) gas barrier properties, such as thermoplastic materials.

好ましくは、気体障壁材料は、容積占有副部品を膨張させるのに用いることができる二酸化炭素または他の流体に対する低い透過性を有する。障壁層は、ベース材料に対する良好な接着性を有するべきである。好ましい障壁コーティング材料としては、生体適合性のポリ(ヒドロキシアミノエーテル)、ポリエチレンナフタレート、ポリ塩化ビニリデン(PVDC)、サラン、エチレンビニルアルコールコポリマー、ポリ酢酸ビニル、酸化ケイ素(SiOx)、アクリロニトリルコポリマーまたはテレフタル酸およびイソフタル酸とエチレングリコールおよび少なくとも1つのジオールとのコポリマーが挙げられる。代替的な気体障壁材料としては、ポリアミン−ポリエポキシドが挙げられる。これらの材料を、一般的には、溶媒または水性系熱硬化性組成物として獲得し、一般には、プレフォーム上に噴霧コーティングした後、熱硬化させて、完成品の障壁コーティングを形成させる。容積占有副部品に対するコーティングとして適用することができる代替的な気体障壁材料としては、銀またはアルミニウムなどの金属が挙げられる。容積占有副部品の気体不透過性を改善するために用いることができる他の材料としては、限定されるものではないが、例えば、表1a〜bに列挙されるような、金または任意の貴金属、サランで被覆されたPET、絶縁保護コーティングなどが挙げられる。   Preferably, the gas barrier material has a low permeability to carbon dioxide or other fluid that can be used to expand the volume occupancy subcomponent. The barrier layer should have good adhesion to the base material. Preferred barrier coating materials include biocompatible poly (hydroxyaminoether), polyethylene naphthalate, polyvinylidene chloride (PVDC), saran, ethylene vinyl alcohol copolymer, polyvinyl acetate, silicon oxide (SiOx), acrylonitrile copolymer or terephthalate. And copolymers of acids and isophthalic acid with ethylene glycol and at least one diol. Alternative gas barrier materials include polyamine-polyepoxides. These materials are generally obtained as solvents or aqueous thermosetting compositions and are generally spray coated onto the preform and then heat cured to form the finished barrier coating. Alternative gas barrier materials that can be applied as a coating on the volume occupancy subcomponent include metals such as silver or aluminum. Other materials that can be used to improve the gas impermeability of the volume occupancy subcomponent include, but are not limited to, gold or any precious metal, such as listed in Tables 1a-b , PET coated with saran, and insulating protective coating.

ある特定の好ましい態様においては、容積占有副部品は、注入、吹入または回転成形される。そのような成形の直後、または硬化期間の後、複合壁内に既に適用されていない場合、気体障壁コーティングを適用することができる。   In certain preferred embodiments, the volume occupancy subcomponent is injected, blown or rotationally molded. A gas barrier coating can be applied immediately after such molding or after a curing period if not already applied in the composite wall.

別の態様においては、胃内容積占有副部品を、容積占有副部品の気体不透過性を改善するために、Mylarポリエステルフィルムコーティング、金属化された表面としての銀、アルミニウムまたはケルバライトを用いて形成させる。   In another aspect, the gastric volume occupancy subcomponent is formed using Mylar polyester film coating, silver, aluminum or Kelberite as the metallized surface to improve the gas impermeability of the volume occupancy subcomponent. Let

容積占有副部品の壁が複数の層の材料から構成される事象においては、そのような複数の層を一緒に接続する、取り付ける、または保持するために、ある特定の物質または方法を用いることが必要であり得る。そのような物質としては、溶媒またはエーテル系接着剤が挙げられる。そのような複数の層を、一緒に熱結合することもできる。一度、そのような層を一緒に取り付けて、(例えば)容積占有副部品に作製される材料のシートを形成させたら、容積占有副部品に作製するために、一緒に密封することができる(例えば、ある特定の程度の熱および圧力の印加による)そのような材料に対して、追加の処理工程を適用することも必要であり得る。したがって、容積占有副部品中の追加の層として、密封するある特定の材料を含むことが有利であり得る。例えば、容積占有副部品に好ましい機械的特性および気体不透過性を付与する、PETとSiOx層との組合せから構成される容積占有副部品を、そのような容積占有副部品中に密封可能なポリエチレンの層を含有させることによって密封することができる。   In the event that the wall of the volume-occupying sub-part is composed of multiple layers of material, certain materials or methods may be used to connect, attach or hold such multiple layers together May be necessary. Such materials include solvents or ether adhesives. Such multiple layers can also be thermally bonded together. Once such layers are attached together to form (for example) a sheet of material to be made into volume occupied subparts, they can be sealed together for making into volume occupied subparts (e.g. It may also be necessary to apply additional processing steps to such materials (by applying a certain degree of heat and pressure). Thus, it may be advantageous to include certain materials that seal as an additional layer in the volume-occupying subcomponent. For example, a volume-occupied subcomponent composed of a combination of PET and SiOx layers that imparts favorable mechanical properties and gas impermeability to the volume-occupied subcomponent can be sealed in such a volume-occupied subcomponent. It can be sealed by including a layer.

好ましい態様の別の態様によれば、容積占有副部品および収縮部品の機能を、部分的に、または全体として組み合わせる。例えば、容積占有副部品を、望ましい時間にわたって胃内で分解される物質から形成させることができる。一度、分解プロセスが容積占有副部品の壁の破損を形成したら、容積占有副部品は収縮し、分解し続け、残りの消化管を通過する。   According to another aspect of the preferred embodiment, the functions of the volume occupancy subcomponent and the contraction component are combined in part or in whole. For example, the volume occupancy subcomponent can be formed from a material that degrades in the stomach over a desired time. Once the disassembly process forms a volume occupancy subpart wall break, the volume occupancy subpart contracts, continues to disassemble, and passes through the remaining gastrointestinal tract.

好ましくは、完全に構築された容積占有副部品を取り込み、内部空洞内の全ての空気を排出し、所望の送達状態に容積占有副部品を折り畳むか、または圧縮する自動化プロセスを用いる。例えば、容積占有副部品からの空気の排出を、減圧または機械的圧力(例えば、容積占有副部品を回転させること)により作動させることができる。ある特定の態様においては、送達状態にある場合に容積占有副部品中で生成される折り目の数を最小化することが望ましい。   Preferably, an automated process is used that takes a fully constructed volume occupancy sub-part, evacuates all air in the internal cavity, and folds or compresses the volume occupant sub-part to the desired delivery state. For example, the exhaust of air from the volume occupancy subcomponent can be activated by reduced pressure or mechanical pressure (eg, rotating the volume occupancy subcomponent). In certain embodiments, it is desirable to minimize the number of folds that are created in the volume occupancy subpart when in the delivery state.

容積占有副部品の収縮および/または膨張を、容積占有副部品の壁内の1つ以上の注入部位により達成することができる。例えば、2つの自己密封型注入部位を、容積占有副部品の反対側に組み込むことができる。容積占有副部品を、容積占有副部品から空気を排出するために2つの小ゲージ針を用いる固定具の中に配置することができる。   The contraction and / or expansion of the volume occupancy subcomponent can be achieved by one or more injection sites in the wall of the volume occupancy subcomponent. For example, two self-sealing injection sites can be incorporated on the opposite side of the volume occupancy subcomponent. The volume occupancy subpart can be placed in a fixture that uses two small gauge needles to exhaust air from the volume occupancy subpart.

一態様において、自己密封型注入部位をさらに用いて、容積占有副部品の内部に膨張副部品の化学元素を挿入することができる。容積占有副部品への化学元素の注入後、同じ針を用いて、容積占有副部品の排出を実施することができる。   In one embodiment, the self-sealing injection site can be further used to insert the chemical element of the expansion sub-part inside the volume-occupying sub-part. After injection of the chemical element into the volume occupancy subpart, the volume occupancy subpart can be discharged using the same needle.

容積占有副部品を、例えば、負の減圧下または正の外部圧力下で、送達状態に包装することが望ましいことがある。   It may be desirable to package the volume occupancy subpart in a delivery state, for example, under negative vacuum or positive external pressure.

容積占有副部品壁材料を、一度、それらが最初に穿刺された、または破裂したら、そのような穿刺または破裂の点から比較的容易に裂けるように工学的に作製することもできる。そのような最初の破裂または穿刺はその後、範囲を増大させ、収縮プロセスを早め得る、および/または最大化し得るため、そのような特性は、例えば、容積占有副部品の収縮が、容積占有副部品の破裂または穿刺により開始された場合に有利であり得る。   The volume-occupied subpart wall materials can also be engineered so that once they are first punctured or ruptured, they are relatively easy to tear from the point of such puncture or rupture. Such an initial rupture or puncture can then increase the range and speed up and / or maximize the contraction process so that such characteristics can be used, for example, if the volume occupied subpart shrinks, It may be advantageous if initiated by rupture or puncture of

また、容積占有副部品を、その収縮後の体外へのその通過を容易にする潤滑性物質により被覆することもできる。可能なコーティングの例は、潤滑特性および/または親水特性を有する任意の物質であってもよく、グリセリン、ポリビニルピロリドン(PVP)、ワセリン、アロエ、シリコンに基づく材料(例えば、Dow 360)およびテトラフルオロエチレン(TFE)が挙げられる。コーティングを、周囲圧力または陽圧で行うことができる浸漬、スパッタリング、蒸着または噴霧プロセスによって適用することもできる。   It is also possible to coat the volume occupying subpart with a lubricious material that facilitates its passage out of the body after its contraction. Examples of possible coatings may be any material having lubricating and / or hydrophilic properties, such as glycerin, polyvinylpyrrolidone (PVP), petrolatum, aloe, silicon based materials (eg Dow 360) and tetrafluoro Ethylene (TFE) is mentioned. The coating can also be applied by dipping, sputtering, vapor deposition or spraying processes, which can be performed at ambient or positive pressure.

バルーン複合壁材料は、内容全体が参照によりここに組み込まれる米国特許出願公開第2010−0100116−A1号に記載のものと類似する構造および組成のものであってもよい。材料は、例えば、N2、Ar、O2、CO2、もしくはその混合物、または胃内空間濃度をシミュレートする大気(N2、O2、Ar、CO2、Ne、CH4、He、Kr、H2、およびXeの混合物から構成される)などの、好ましくは、圧縮または非圧縮気体形態にある流体を含有することができる。ある特定の態様においては、バルーンは、膨張後、最大で6ヶ月間、好ましくは少なくとも1〜3ヶ月間、流体(気体)を保持し、許容される容積を維持することができる。特に好ましい充填気体としては、送達のために圧縮することができる非極性の高分子気体が挙げられる。 The balloon composite wall material may be of a structure and composition similar to that described in US Patent Application Publication No. 2010-0100116-A1, the entire contents of which are hereby incorporated by reference. The material can be, for example, N 2 , Ar, O 2 , CO 2 , or mixtures thereof, or the atmosphere (N 2 , O 2 , Ar, CO 2 , Ne, CH 4 , He, Kr, which simulates gastric spatial concentrations. , H 2 , and a mixture of Xe), preferably in a compressed or uncompressed gas form. In certain embodiments, the balloon can retain fluid (gas) and maintain an acceptable volume for up to 6 months, preferably at least 1 to 3 months after inflation. Particularly preferred fill gases include nonpolar polymeric gases that can be compressed for delivery.

外部容器中に入れる前に、バルーンを収縮させ、折り畳む。収縮状態にある反転した構成においては、バルーンは平坦であり、バルーンの外周の周りに伸びる反転した縫い目を有する。自己密封型バルブシステムを、収縮したバルーンの中心に近い管腔の内壁に取り付け、内部容器を自己密封型バルブシステムに隣接して配置する。次いで、バルーンの壁を折り畳む。バルーン設計の一部として、外部容器中にバルーンを適合させるのに必要とされるそれ自身の折り畳みの回数(例えば、二重または三重)を最小化するために、自己密封型バルブシステムが「中心から外れて」置かれるような様式で、それを製造する。例えば、自己密封型バルブシステムを、バルーンの中心から1/2r±1/4r(ここで、rはバルーンの中心から隔壁を通って伸びる線に沿ったバルーンの半径である)に有利に置くことができる。   Before placing in the outer container, the balloon is deflated and folded. In the inverted configuration in the deflated state, the balloon is flat and has inverted seams that extend around the outer periphery of the balloon. A self-sealing valve system is attached to the inner wall of the lumen near the center of the deflated balloon and the inner container is placed adjacent to the self-sealing valve system. The balloon wall is then folded. As part of the balloon design, a self-sealing valve system is “centered” to minimize the number of folds (eg, double or triple) required to fit the balloon into the outer container. Manufactures it in such a way that it is set off. For example, the self-sealing valve system is advantageously placed 1 / 2r ± 1 / 4r from the center of the balloon, where r is the radius of the balloon along the line extending from the center of the balloon through the septum Can do.

好ましい態様においては、自己密封型バルーンの360度周囲を完全に密封する。針シリンジによる膨張剤の注入を用いる、自己膨張型構成においては、好ましくは、中心管腔に対する外部開口または開口部はない。膨張型構成においては、中心管腔に膨張流体を提供するためのバルブ構造(突出している、埋め込まれている、またはバルーンの表面と同一平面である)を提供する。バルーンは、「非反転」、「反転」または「重なった」構成を有してもよい。「非反転」構成において、縫い目または接合部およびあるとすれば縫い代は、膨張したバルーンの外側にある。「重なった」構成においては、1回以上の折り畳みを任意で用いて層を重ね、接合部、縫い目、接着剤などにより互いに固定し、平滑な外部表面を得る。「反転」構成においては、バルーンは、膨張したバルーンの内部に縫い目、接合部、接着ビーズなどを有する平滑な外部表面を有する。反転構成を有するバルーン、例えば、外部の縫い代を有さないバルーン(バルーンの端部と、接合部、縫い目、または側面を一緒に連結する他の特徴との間に壁材料がない)を作出するために、2つのバルーンの半分をいくつかの様式で一緒に連結する(例えば、用いられるバルーン材料に基づいて接着剤または熱などを用いて接着する)。バルーンの半分の一方は、バルーンが2つの半分の接着後にそれ自身を乗り越えることができ、内部にバルーンの縫い目を有する開口を包含する。作出される開口は、好ましくは環状であるが、任意の類似する形状であってもよく、開口の直径は、好ましくは3.8cmを超えない;しかしながら、ある特定の態様においては、より大きい直径も許容される。元のバルーン半分の開口を覆うために、材料のパッチを接着させる(用いられる材料に基づいて、接着、熱溶接などによる)。続いて継ぎ合わされる、こうして作出された反転孔は、膨張中に働く力がバルーン中に流体を維持するのに用いられる材料を損傷しないために十分に小さい。   In a preferred embodiment, the self-sealing balloon is completely sealed around 360 degrees. In a self-expanding configuration that uses the injection of an inflating agent with a needle syringe, there is preferably no external opening or opening to the central lumen. In the inflatable configuration, a valve structure (protruding, implanted, or flush with the surface of the balloon) is provided for providing inflation fluid to the central lumen. The balloon may have a “non-inverted”, “inverted” or “overlapping” configuration. In the “non-inverted” configuration, the seam or joint and, if any, the seam allowance is outside the inflated balloon. In the “overlapping” configuration, layers are optionally stacked using one or more folds and secured together with joints, seams, adhesives, etc. to obtain a smooth outer surface. In the “inverted” configuration, the balloon has a smooth outer surface with seams, joints, adhesive beads, etc. inside the inflated balloon. Create a balloon with an inverted configuration, such as a balloon that does not have an external seam allowance (no wall material between the end of the balloon and the joints, seams, or other features that join the sides together) To do so, the two balloon halves are joined together in several ways (eg, glued using glue or heat, etc. based on the balloon material used). One of the balloon halves includes an opening that allows the balloon to ride over itself after bonding the two halves and has a balloon seam inside. The created aperture is preferably annular, but may be any similar shape, and the diameter of the aperture preferably does not exceed 3.8 cm; however, in certain embodiments, a larger diameter Is also acceptable. A patch of material is glued (by gluing, heat welding, etc., based on the material used) to cover the opening of the original balloon half. The reversal holes created in this way, which are subsequently spliced, are small enough so that the forces acting during inflation do not damage the material used to maintain fluid in the balloon.

最終アセンブリにおける膨張したバルーンのための好ましい形状は、楕円体、好ましくは、回転楕円体または偏球であり、1インチ(2.5cm)〜3インチ(7.6cm)の名目半径、0.25インチ(0.6cm)〜3インチ(7.6cm)の名目高さ、90cm3〜350cm3の容積(37℃および内部名目圧力および/または完全膨張で)、0psi(0Pa)〜15psi(103421Pa)の内部名目圧力(37℃で)、ならびに15g未満の重量を有する。自己膨張型バルーンは、CO2を用いる自己膨張のために構成され、胃に滞在している場合、少なくとも25日間、好ましくは少なくとも90日間にわたって元の名目容積の75%以上を保持するように構成される。膨張型バルーンは、予め選択された時間にわたって予め選択された容積プロファイル(1つ以上の容積増大期間、容積減少期間、または定常状態容積期間を含む)を送達するために、気体の適切な混合物を用いる膨張のために構成される。 The preferred shape for the inflated balloon in the final assembly is an ellipsoid, preferably a spheroid or oblate, with a nominal radius of 1 inch (2.5 cm) to 3 inches (7.6 cm), 0.25 inch (0.6 cm) nominal height and 3 inches (7.6 cm), (at 37 ° C. and the internal nominal pressure and / or complete expansion) 90cm 3 ~350cm 3 volume, 0psi (0Pa) ~15psi (103421Pa ) Internal nominal pressure (at 37 ° C.), as well as a weight of less than 15 g. The self-inflating balloon is configured for self-inflation with CO 2 and is configured to retain 75% or more of the original nominal volume for at least 25 days, preferably at least 90 days when staying in the stomach. Is done. An inflatable balloon delivers an appropriate mixture of gases to deliver a preselected volume profile (including one or more volume increase periods, volume decrease periods, or steady state volume periods) over a preselected time. Configured for expansion to use.

デバイスの耐用寿命にわたる安定な容積が好ましいある特定の態様においては、バルーンはその元の名目容積の少なくとも90%〜110%の容積を維持するように構成される。他の態様においては、その耐用寿命にわたって容積を増大および/または減少させることがバルーンにとって望ましい(例えば、直線的な様式で、段階的な様式で、または別の非直線的な様式で)。他の態様においては、バルーンは、その元の名目容積の75%〜125%の容積、または75%〜150%を維持する。   In certain embodiments where a stable volume over the useful life of the device is preferred, the balloon is configured to maintain a volume that is at least 90% to 110% of its original nominal volume. In other embodiments, it is desirable for the balloon to increase and / or decrease volume over its useful life (eg, in a linear fashion, in a step-wise fashion, or in another non-linear fashion). In other embodiments, the balloon maintains 75% to 125% volume, or 75% to 150% of its original nominal volume.

胃内デバイスは、単一の浮遊性デバイスまたは係留されたデバイスであってもよい。いくつかの態様においては、例えば、一房のブドウと同様の構成の、浮遊性の、または互いに係留された、複数のデバイス(2、3、4、5、6個以上)を提供することが望ましい。個々のデバイスを、全てのデバイスに接続された1つの膨張システムを用いて同時に膨張させるか、またはそれぞれのデバイスに、別々の膨張システムを提供することができる。   The intragastric device may be a single buoyant device or a tethered device. In some aspects, providing a plurality of devices (2, 3, 4, 5, 6 or more), for example, floating or moored together, similar to a bunch of grapes. desirable. Individual devices can be inflated simultaneously using one inflation system connected to all devices, or a separate inflation system can be provided for each device.

バルブシステム
好ましい態様においては、金属性同心円筒内に収納された自己密封型隔壁を含有する自己密封型バルブシステムが提供される。膨張型構成においては、自己密封型バルブシステムを、好ましくは、バルブの一部分のみがバルーン表面の外側にわずかに突出して、平滑な表面を確保するように、バルーン材料の下側に接着する。膨張型構成のためのバルブシステムは、自己膨張型構成のために設計された同じ自己密封型隔壁を用いることができる。隔壁は、好ましくは、20 Shore A〜60 Shore Dのデュロメーターを有する材料からなる。隔壁を、好ましくは円筒状である同心金属性保持構造のより小さい円筒中に挿入するか、またはさもなければ製作する。大きい方の円筒内の小さい方の円筒は、カテーテル針スリーブ/針アセンブリと隔壁とのアラインメントを制御し、カテーテル針がバルーン材料を貫通しないような硬い障壁(針停止機構)を提供し、バルブ/隔壁が膨張およびその後の針の抜去の後に再密封するような圧縮を提供する。
Valve System In a preferred embodiment, a self-sealing valve system is provided that contains a self-sealing septum housed in a metallic concentric cylinder. In the inflatable configuration, the self-sealing valve system is preferably adhered to the underside of the balloon material so that only a portion of the valve protrudes slightly outside the balloon surface to ensure a smooth surface. The valve system for the inflatable configuration can use the same self-sealing septum designed for the self-expanding configuration. The partition wall is preferably made of a material having a durometer of 20 Shore A to 60 Shore D. The septum is inserted or otherwise fabricated into a smaller cylinder of a concentric metallic holding structure, which is preferably cylindrical. The smaller cylinder within the larger cylinder controls the alignment of the catheter needle sleeve / needle assembly with the septum and provides a stiff barrier (needle stop mechanism) that prevents the catheter needle from penetrating the balloon material. Provides compression such that the septum reseals after expansion and subsequent needle removal.

同心バルブシステムはまた、埋め込み中にX線不透過性も提供し、好ましくは、チタン、金、ステンレススチール、MP35N(非磁性、ニッケル−コバルト−クロム−モリブデン合金)などである。非金属性ポリマー材料、例えば、アクリル、エポキシ、ポリカーボネート、ナイロン、ポリエチレン、PEEK、ABS、もしくはPVCまたはx線下で見えるように製作される(例えば、バリウムと共に包埋される)任意の熱可塑性エラストマーもしくは熱可塑性ポリウレタンを用いることもできる。   The concentric valve system also provides radiopacity during implantation, preferably titanium, gold, stainless steel, MP35N (non-magnetic, nickel-cobalt-chromium-molybdenum alloy) and the like. Non-metallic polymeric materials such as acrylic, epoxy, polycarbonate, nylon, polyethylene, PEEK, ABS, or PVC or any thermoplastic elastomer made to be visible under x-ray (eg embedded with barium) Alternatively, thermoplastic polyurethane can also be used.

隔壁は、膨張後の自己密封のために圧縮力が最大化されるように、好ましくは円錐状である。自己密封型隔壁は、プロセッシング/圧縮および外部容器への挿入のためにバルーンから空気を排出させ、膨張剤シリンジ針(自己膨張型構成)または膨張カテーテル針(膨張型構成)による貫通を可能にした後、膨張剤シリンジ針のその後の抜去もしくは膨張カテーテルの取り外しならびに膨張プロセスおよび針の抜去/カテーテルの取り外しの間のバルーンの外部への気体漏出を有意に制限するカテーテル針の抜去を可能にする。隔壁を、圧縮を提供する機械的適合機構を用いてバルブ中に挿入する。内部円筒の遠位末端に追加のリングを置いて、隔壁材料がそれ自身を再密封するのに十分に高密度であることを確保するさらなる圧縮を提供することができる。リングは、好ましくは天然では金属性であるが、アクリル、エポキシ、または熱可塑性エラストマーもしくは熱可塑性ポリウレタンなどの非金属性ポリマー材料であってもよい。リング材料は、好ましくは、円筒と同じ材料、チタンであるが、金、ステンレススチール、MP35Nなどであってもよい。   The septum is preferably conical so that the compressive force is maximized for self-sealing after expansion. Self-sealing septum allows air to be evacuated from the balloon for processing / compression and insertion into an external container, allowing penetration with an inflation agent syringe needle (self-expanding configuration) or an inflation catheter needle (expanding configuration) Thereafter, subsequent removal of the inflation agent syringe needle or removal of the inflation catheter and removal of the catheter needle, which significantly restricts gas leakage to the exterior of the balloon during the inflation process and needle removal / catheter removal, is enabled. The septum is inserted into the valve using a mechanical adaptation mechanism that provides compression. An additional ring can be placed at the distal end of the inner cylinder to provide further compression ensuring that the septum material is sufficiently dense to reseal itself. The ring is preferably metallic in nature, but may be acrylic, epoxy, or a non-metallic polymeric material such as a thermoplastic elastomer or thermoplastic polyurethane. The ring material is preferably the same material as the cylinder, titanium, but may be gold, stainless steel, MP35N, or the like.

膨張型構成においては、同心バルブ収納部の大きい方の外部円筒は、内部円筒よりもわずかにより硬いデュロメーター材料(50Shore A以上)を含有するが、好ましくは、シリコンでもある。より硬いデュロメーター材料を用いる目的は、膨張のために針スリーブに接続した時の密封を確保することである。同心バルブの外部リング中に位置するシリコンを、内部表面からバルーンに接着する。外部円筒全体を充填し、内部円筒の直径よりわずかに大きく、バルーンの外部表面に伸びる、この同じ材料の小さい環状リップを提供する。リップは、ベル状の針スリーブと適合し、カテーテルへのバルブの接続を増強して、加えられる膨張圧力に耐えるための密封を提供し、また、カテーテルの張力を増大させる。このシリコンリップは、好ましくは、2mmを超えてバルーン表面を過ぎて突出せず、バルーン表面が比較的平滑なままであり、粘膜の摩耗または潰瘍形成を引き起こさないことを確保する。それは、膨張および取り外しのためのカテーテルの針スリーブに対する圧縮力を提供するように設計され、それによって、膨張カテーテルの針スリーブに接続された場合、膨張プロセス中の接続力が35PSIまで耐えることができる。次いで、40PSIを超え、200PSI未満である静水圧を用いて取り外し中に密封を破壊して、接続力を破壊する。好ましくは、同心バルブと同じ材料から作られる、2つのさらなる保持リングをバルブシステム中に含ませて、金属とバルブシリコンとの密封をさらに増強し、適切な機械的適合を確保するためのさらなる機械的支持を提供し、硬い(金属性)バルブシステムからのシリコン材料の滑り(張力の増大を引き起こす)を中断させることが意図される。   In the inflated configuration, the larger outer cylinder of the concentric valve housing contains a slightly harder durometer material (50 Shore A or higher) than the inner cylinder, but is preferably also silicon. The purpose of using a stiffer durometer material is to ensure a seal when connected to the needle sleeve for expansion. Silicon located in the outer ring of the concentric valve is bonded from the inner surface to the balloon. It provides a small annular lip of this same material that fills the entire outer cylinder and extends slightly to the outer surface of the balloon, slightly larger than the diameter of the inner cylinder. The lip is compatible with a bell-shaped needle sleeve, enhances the connection of the valve to the catheter, provides a seal to withstand the applied inflation pressure, and increases catheter tension. This silicone lip preferably does not protrude beyond the balloon surface beyond 2 mm, ensuring that the balloon surface remains relatively smooth and does not cause mucosal wear or ulceration. It is designed to provide a compressive force against the needle sleeve of the catheter for inflation and removal so that when connected to the needle sleeve of the inflation catheter, the connection force during the inflation process can withstand up to 35 PSI . The sealing force is then broken during removal using a hydrostatic pressure that is greater than 40 PSI and less than 200 PSI to break the connection force. Additional machines, preferably made from the same material as the concentric valve, include two additional retaining rings in the valve system to further enhance the metal-valve silicon seal and ensure proper mechanical fit. It is intended to provide mechanical support and to interrupt the sliding of the silicon material (causing an increase in tension) from the hard (metallic) valve system.

膨張型構成のためのバルブ構造は、機械的適合機構を用いて、カテーテルによる膨張およびその後のカテーテルの取り外しのための自己密封型バルブの機能を提供する;しかしながら、プライマーおよび/または接着剤を用いて、アセンブリの維持におけるさらなる支持を提供することができる。金属部品の表面を改変し、それらをより粘着性にする、またはより滑りやすくして、所望の機械的/締まりばめを提供することにより、構成を改変することができる。バルブとカテーテルとの間の締まりばめを改変して、膨張および/または取り外しのための圧力要件を変化させることができる。さらなるアセンブリは、機械的適合および引張強度ならびにカテーテル膨張および取り外し中にアセンブリを持続させるのに必要とされる力を確保するためのさらなる支持リングを省略することができるように、シリコン中に金属性部分または同心系をオーバーモールドすることを含んでもよい。   The valve structure for the inflatable configuration uses a mechanical adaptation mechanism to provide the function of a self-sealing valve for catheter inflation and subsequent catheter removal; however, using a primer and / or adhesive Thus, further support in maintaining the assembly can be provided. The configuration can be modified by modifying the surfaces of the metal parts to make them more tacky or more slippery to provide the desired mechanical / interference fit. The interference fit between the valve and the catheter can be modified to change the pressure requirements for inflation and / or removal. Further assemblies are metallic in silicon so that mechanical support and tensile strength and additional support rings to ensure the force required to sustain the assembly during catheter inflation and removal can be omitted. It may include overmolding the part or concentric system.

膨張型構成における総バルブ直径は、直径8French(2.7mm、0.105インチ)を超えない小型カテーテルシステムと適合するように設計される。嚥下を容易にするために、総直径は1インチ(2.54cm)を超えず、好ましくは、0.5インチ(1.27cm)未満である。必要に応じて、さらなるバルブを追加することができる;しかしながら、一般には、収縮した/折り畳まれたバルーンの容積(およびしたがって、外部容器の寸法)をできるだけ小さく維持するために、単一のバルブを用いるのが好ましい。バルブシステムを取り外すために9lbs(40N)より大きい剪断力が必要となるように、バルブシステムを、好ましくは、バルーンの内部表面に取り付ける。   The total valve diameter in the inflatable configuration is designed to be compatible with small catheter systems that do not exceed a diameter of 8 French (2.7 mm, 0.105 inches). To facilitate swallowing, the total diameter does not exceed 1 inch (2.54 cm) and is preferably less than 0.5 inch (1.27 cm). Additional valves can be added as needed; however, in general, a single valve should be used to keep the volume of the deflated / folded balloon (and thus the dimensions of the outer container) as small as possible. It is preferable to use it. The valve system is preferably attached to the inner surface of the balloon so that a shear force greater than 9 lbs (40 N) is required to remove the valve system.

自己膨張型構成においては、バルブシステムを、バルーンの壁中で開口、開口部、または他の導管を用いることなく、バルーンに(例えば、その内部表面上に)取り付けることができる。バルブシステムは、20Shore A〜60Shore Dのデュロメーターを有する隔壁を用いることができる。より高いデュロメーター、例えば、40Shore D〜70Shore D以上を有するバルブを、保持構造物中に挿入するか、またはさもなければ製作することができる。保持構造物を、シリコン、ゴム、軟質プラスチックまたはアクリル、エポキシ、熱可塑性エラストマーもしくは熱可塑性ポリウレタンなどの任意の好適な非金属性ポリマー材料から製作することができる。好ましくは、金属性もしくは非金属性であるが、X線不透過性であり(例えば、バリウム)、X線下で見えるか、または磁性もしくは磁化性であり、磁場の感知により検出可能であってよい、リングなどの構造物を、保持構造物中に包埋することができる。異なるデュロメーターの2つの構造物の機械的適合機構を用いて、大きい直径を有する1つの軟化剤(隔壁)を、スナッグ(snug)中に挿入することができ、より剛性のデュロメーターの構造物は、一度開いた開口部において圧縮力を作出して、CO2保持を可能にし、CO2気体漏出に対する感受性を低下させる。X線不透過のための金属性リングはまた、隔壁上で圧縮力を作出するのにも役立つ。自己密封型隔壁は、プロセッシング/圧縮および外部容器への挿入のためにバルーンから空気を排出させ、また、膨張開始のために膨張剤を外部容器中に注入させる。必要に応じて、さらなる隔壁を提供することができる;しかしながら、一般には、収縮した/折り畳まれたバルーンの容積(およびしたがって、外部カプセル)をできるだけ小さく維持するために、単一の隔壁を用いるのが好ましい。バルブシステムを取り外すために9lbs(40N)より大きい剪断力が必要となるように、バルブシステムを、好ましくは、バルーンの内部表面に取り付ける。くさび形隔壁と同様、自己密封型バルブシステムのシリコンヘッドおよび不透明リングを用いることができる。 In a self-expanding configuration, the valve system can be attached to the balloon (eg, on its internal surface) without using openings, openings, or other conduits in the balloon wall. The valve system can use a septum having a durometer of 20 Shore A to 60 Shore D. Higher durometers, such as valves having 40 Shore D to 70 Shore D or higher, can be inserted into the holding structure or otherwise fabricated. The retaining structure can be made from any suitable non-metallic polymer material such as silicone, rubber, soft plastic or acrylic, epoxy, thermoplastic elastomer or thermoplastic polyurethane. Preferably, it is metallic or non-metallic, but is radiopaque (eg, barium), visible under x-rays, or magnetic or magnetizable, and is detectable by sensing magnetic fields. Good structures such as rings can be embedded in the holding structure. Using the mechanical fitting mechanism of two structures of different durometers, one softener (bulk) with a large diameter can be inserted into the snug, and the more rigid durometer structures are A compressive force is created at the opening once opened to allow CO 2 retention and reduce susceptibility to CO 2 gas leakage. A metallic ring for radiopacity also serves to create a compressive force on the septum. The self-sealing septum allows air to be exhausted from the balloon for processing / compression and insertion into the outer container, and an inflating agent is injected into the outer container to initiate inflation. If desired, additional septa can be provided; however, generally a single septum is used to keep the volume of the deflated / folded balloon (and thus the outer capsule) as small as possible. Is preferred. The valve system is preferably attached to the inner surface of the balloon so that a shear force greater than 9 lbs (40 N) is required to remove the valve system. Similar to the wedge-shaped septum, the silicon head and opaque ring of a self-sealing valve system can be used.

自己膨張型構成においては、バルーンの管腔への液体活性化剤の注入のために自己密封型バルブに針を誘導するため、および収縮した/折り畳まれたバルーンの壁その他の場所を針が貫通し、バルーンの管腔内の圧力を維持することができなくなることを防止するために、好ましくは、接種スペーサーを組み込む。接種スペーサーはまた、液体活性化剤が内部容器または折り畳まれたバルーン材料を貫通するのを防止し、それによって、活性化剤を、適切な様式で、上記の基準に従ってCO2生成のための反応物を適切に混合することに集中させることも容易にする。接種スペーサーは、一般に、チューブまたは円筒の形態にある。接種スペーサーを、好ましくは、接着剤または他の固定手段を用いて内部容器および/または自己密封型バルブに取り付ける;しかしながら、ある特定の態様においては、接種スペーサーは「浮遊性」であってもよく、バルーンの壁の折り畳みまたは回転によって位置を維持することができる。接種スペーサーは、外部容器の分離、腐食、分解、消化、および/または溶解後に通過することができる任意の好適な材料を含んでもよい;しかしながら、好ましい材料としては、40以上の最小Shore Dデュロメーターを有する非金属性材料、任意の金属性材料、またはその組合せが挙げられる。好ましい態様においては、カップ付き針止め(接種スペーサー)を用いることができる。 In a self-expanding configuration, the needle penetrates the self-sealing valve for injection of liquid activator into the lumen of the balloon and through the deflated / folded balloon wall and other locations In order to prevent the pressure in the balloon lumen from being unable to be maintained, an inoculation spacer is preferably incorporated. The inoculation spacer also prevents the liquid activator from penetrating the inner container or the folded balloon material, thereby allowing the activator to react in a suitable manner for CO 2 production according to the above criteria. It also makes it easy to focus on properly mixing things. The inoculation spacer is generally in the form of a tube or cylinder. The inoculation spacer is preferably attached to the inner container and / or self-sealing valve using an adhesive or other securing means; however, in certain embodiments, the inoculation spacer may be “floating” The position can be maintained by folding or rotating the balloon wall. The inoculation spacer may comprise any suitable material that can be passed after separation, corrosion, degradation, digestion, and / or dissolution of the outer container; however, preferred materials include a minimum Shore D durometer of 40 or more. Non-metallic materials, any metallic material, or a combination thereof. In a preferred embodiment, a needle stopper with a cup (inoculation spacer) can be used.

膨張アセンブリ
ある特定の好ましい態様においては、容積占有副部品に、チューブを用いて流体を充填した後、これを容積占有副部品から取り外し、引き離す。容積占有副部品の一方の末端は、巻かれていない場合、口から胃までの、食道の全長に広がることができる十分な長さのチューブに接続されたポートを有する。このチューブは、容積占有副部品から引き離し、一度、容積占有副部品が膨張したら、自己密封することができる自己密封型バルブまたは隔壁を有する容積占有副部品に接続される。医師または他の医療専門家は、患者がデバイスを嚥下する時にチューブの一方の末端を固定する。一度、デバイスが胃内に滞在すれば、医師は、チューブを用いて、空気、窒素、SF6、他の気体、蒸気、塩水溶液、純水、in vivoの温度で、それぞれ蒸気または気体を形成する、外部周囲条件(例えば、室温)下での液体または蒸気(例えば、SF6)などの流体を、容積占有副部品中に伝送し、それによってそれを膨張させる。流体は、水性流体、例えば、水、1つ以上の添加剤(例えば、電解質、栄養素、香料、着色料、塩化ナトリウム、グルコースなど)を含む水、塩水溶液などの、生理学的に許容される流体を含む、様々な他の流体または同様に非流体材料であるか、またはそれを含んでもよい。容積占有副部品を完全に膨張させた後、チューブを解放し、患者の体内から引き出すことができる。
In certain preferred embodiments of the inflation assembly , the volume occupancy subcomponent is filled with fluid using a tube and then removed from the volume occupancy subcomponent and pulled away. One end of the volume-occupying sub-part has a port connected to a tube of sufficient length that, if unrolled, can span the entire length of the esophagus, from the mouth to the stomach. The tube is pulled away from the volume occupancy subpart and is connected to the volume occupancy subpart having a self-sealing valve or septum that can self-seal once the volume occupancy subpart has expanded. A doctor or other medical professional secures one end of the tube as the patient swallows the device. Once the device stays in the stomach, the doctor uses the tube to form a vapor or gas at temperatures of air, nitrogen, SF 6 , other gases, vapors, saline solutions, pure water, and in vivo, respectively. A fluid, such as a liquid or vapor (eg, SF 6 ), under external ambient conditions (eg, room temperature) is transmitted into the volume occupancy subcomponent, thereby expanding it. The fluid is an aqueous fluid, eg, water, a physiologically acceptable fluid, such as water, salt water, or water containing one or more additives (eg, electrolytes, nutrients, fragrances, colorants, sodium chloride, glucose, etc.). A variety of other fluids, or similarly non-fluid materials, including or may be included. After the volume occupancy subpart is fully inflated, the tube can be released and withdrawn from the patient's body.

チューブを、いくつかの様式で解放することができる。例えば、チューブに対して、穏やかな力を加えるか、または強く引っ張ることにより、チューブを取り外すことができる。あるいは、磁気的または電気的解放などの、遠隔解放を作動することにより、チューブを取り外すことができる。さらに、自動排出機構によって容積占有副部品からチューブを解放することができる。そのような排出機構を、膨張した容積占有副部品の内部圧力によって作動させることができる。例えば、排出機構は、それが開いて過剰な圧力を解放すると同時にチューブを解放するものを超える特定の圧力に対して感受性であってもよい。この態様は、チューブの解放と、患者の胃の中の容積占有副部品の偶発的な過剰膨張を回避するのに役立つ安全弁とを組み合わせることによる望ましい特徴を提供する。   The tube can be released in several ways. For example, the tube can be removed by applying a gentle force to the tube or pulling it strongly. Alternatively, the tube can be removed by activating a remote release, such as a magnetic or electrical release. Furthermore, the tube can be released from the volume occupying subcomponent by the automatic discharge mechanism. Such a discharge mechanism can be actuated by the internal pressure of the expanded volume occupancy subcomponent. For example, the drainage mechanism may be sensitive to certain pressures beyond those that open and release the tube at the same time as it opens. This aspect provides the desirable features by combining the release of the tube with a safety valve that helps to avoid accidental overexpansion of the volume-occupying subcomponent in the patient's stomach.

この自動解放態様はまた、デバイスの膨張工程をより密接にモニターし、制御することができるという利益も提供する。現在の技術は、クエン酸などの活性化剤を注入した後に一般的には4分の時間枠内で膨張し始める自己膨張型胃内容積占有副部品を可能にする。このアプローチでは、容積占有副部品は、いくつかの例においては、胃内に滞在する前(例えば、食道内)に膨張し始めてもよく、または、胃ダンピング症候群もしくは急速な胃内容排出を示す患者においては、容積占有副部品は、膨張が起こる時間より前に小腸に行き着いてもよい。したがって、ある特定の態様においては、一度、容積占有副部品が正確な位置に滞在していることが確認されたら、容積占有副部品を命令によって膨張させることが望ましいことがある。   This automatic release feature also provides the benefit that the expansion process of the device can be monitored and controlled more closely. Current technology allows for a self-expanding gastric volume occupancy subcomponent that begins to expand, typically within a 4-minute time frame, after injecting an activator such as citric acid. In this approach, the volume occupancy subcomponent may in some instances begin to swell before staying in the stomach (eg, in the esophagus) or exhibiting gastric dumping syndrome or rapid gastric emptying. In, the volume occupancy subcomponent may arrive at the small intestine prior to the time at which expansion occurs. Thus, in certain aspects, it may be desirable to instruct the volume occupancy subcomponent to be inflated once it has been determined that the volume occupancy subcomponent is staying in the correct position.

ある特定の態様においては、容積占有副部品は長時間にわたって徐々に、もしくはいくつかの段階で膨張するか、または容積占有副部品は予め選択された範囲内の容積および/または内部圧力を維持することも有利であり得る。例えば、気体が所望の収縮時間の前に容積占有副部品を逃れる場合、デバイスを再膨張させて、それをその拡張状態に保持することが有益となり得る。   In certain embodiments, the volume occupancy subcomponent expands gradually over time or in several stages, or the volume occupancy subcomponent maintains a volume and / or internal pressure within a preselected range. It can also be advantageous. For example, if the gas escapes the volume occupancy sub-part before the desired contraction time, it may be beneficial to re-inflate the device and keep it in its expanded state.

ある特定の態様においては、小型カテーテルによって手動で膨張される胃内バルーンシステムを用いることができる。このシステムは、好ましくは、「嚥下可能性」を保持する。送達のためのバルーンは圧縮状態にあり、好ましくは、直径4French(1.35mm)以下の可撓性の小型カテーテルに取り付けられる。カテーテルは、カテーテルの一部を、封入されたバルーンと共に送達するために自身を結束するか、または包み込み、胃への送達のために患者がカテーテルとバルーンとの両方を嚥下することができるように設計される。バルーンは、一度、それが胃内腔に到達したら、カテーテルの取り付けおよびバルーンの膨張のための自己密封型バルブシステムを含有してもよい。カテーテルの近位末端は、患者の口のすぐ左外側にあってもよく、好ましい膨張流体(気体または液体)を収納することができる膨張流体容器への接続を可能にしてもよい。膨張後、カテーテルをバルーンバルブから取り外し、口を通して引き戻すことができる。この方法により、胃内バルーンはその嚥下可能性を維持することができるが、カテーテルを介する流体源または流体源の混合物による膨張が可能となる。あるいは、バルーンバルブが嚥下型可撓性カテーテルまたは押し込み型剛性カテーテルアセンブリと適合する、より剛性の押し込み型システムを用いることができる。   In certain embodiments, an intragastric balloon system that is manually inflated by a small catheter can be used. This system preferably retains “swallowability”. The balloon for delivery is in a compressed state and is preferably attached to a flexible small catheter having a diameter of 4 French (1.35 mm) or less. The catheter binds or wraps itself to deliver a portion of the catheter with the encapsulated balloon so that the patient can swallow both the catheter and balloon for delivery to the stomach Designed. The balloon may contain a self-sealing valve system for catheter attachment and balloon inflation once it reaches the gastric lumen. The proximal end of the catheter may be just outside the patient's mouth and may allow connection to an inflation fluid container that can contain the preferred inflation fluid (gas or liquid). After inflation, the catheter can be removed from the balloon valve and pulled back through the mouth. This method allows the intragastric balloon to maintain its swallowability, but allows inflation by a fluid source or mixture of fluid sources through the catheter. Alternatively, a more rigid pusher system can be used where the balloon valve is compatible with a swallowable flexible catheter or pusher rigid catheter assembly.

ここに記載される膨張カテーテル(嚥下型、または管理者により支援される押し込み型)は、バルーンデバイスを経口的に、および任意の追加手段を用いることなく送達するように構成される。投与手順は、意識下鎮静もしくは他の同様の鎮静手順を必要とせず、または送達のために内視鏡手段を必要としない。しかしながら、他の型のデバイスを、可視化のための内視鏡手段と共に用いるか、またはバルーンデバイスを同様に経鼻胃的に送達することができるように適合させることができる。   The dilatation catheter (swallowing type or pusher type supported by the administrator) described herein is configured to deliver the balloon device orally and without using any additional means. The administration procedure does not require conscious sedation or other similar sedation procedures, or endoscopic means for delivery. However, other types of devices can be used with endoscopic means for visualization or adapted so that the balloon device can be delivered nasogastric as well.

動作中に、膨張カテーテルの近位末端を、膨張源または接続切断源への接続を可能にするバルブまたはコネクターに接続し、これは、好ましくは、Yアームコネクターまたは膨張バルブである。コネクター材料は、ポリカーボネートなどからなっていてもよく、単一または複数の管腔のカテーテルチューブに接続することができる。膨張カテーテルの遠位末端を、圧縮された、およびゼラチンカプセル内に収納された、またはゼラチンバンドを用いて圧縮されたバルーンの汎用バルーンバルブに接続する。カテーテルチューブは、好ましくは直径1French(0.33mm)〜6French(2mm)である。カテーテルは、好ましくは、口を通って伸長し(膨張コネクターまたはバルブに接続される)、少なくとも胃の中央に向かって食道を下方に横断するのに十分に長く、約50〜60cmである。チューブの末端が位置する場所を同定するのを補助するために、チューブまたはカテーテルに測定目盛りを付加することができる。2つの解剖学的供給源間の異なるpHに基づいて、食道(pH5〜7)と胃(pH1〜4)との位置の差を決定するpHセンサーをチューブに含有させることによって、膨張のタイミングを開始させるか、または拘束された空間(すなわち、食道)とあまり拘束されていない空間(すなわち、胃)における予想された圧力から誘導もしくは検証することができる。また、チューブは、嚥下のタイミングを考慮に入れて、体温への調節可能な伝送を有するニチノールを含有してもよい。また、チューブを、単一のカテーテル上で一連の封入された、または圧縮されたバルーンに接続することもできる。それぞれを別々に膨張させ、解放することができる。解放されるバルーンの数は、患者の必要性および望ましい体重減少に対して調節可能であってもよい。ある特定の態様においては、胃内バルーンまたはカテーテルを、以下に詳細に論じられるように、両方または一方のデバイスの磁性化部品の磁場を感知することによって、体内で配置または追跡する。   In operation, the proximal end of the inflation catheter is connected to a valve or connector that allows connection to an inflation source or disconnection source, which is preferably a Y arm connector or an inflation valve. The connector material may be made of polycarbonate or the like and can be connected to a single or multiple lumen catheter tube. The distal end of the dilatation catheter is connected to a universal balloon valve of a balloon that is compressed and contained in a gelatin capsule or compressed using a gelatin band. The catheter tube preferably has a diameter of 1 French (0.33 mm) to 6 French (2 mm). The catheter preferably extends through the mouth (connected to an inflation connector or valve) and is long enough to traverse down the esophagus toward at least the middle of the stomach, approximately 50-60 cm. To help identify where the end of the tube is located, a measurement scale can be added to the tube or catheter. Based on the different pH between the two anatomical sources, the tube can contain a pH sensor that determines the position difference between the esophagus (pH 5-7) and the stomach (pH 1-4), thereby controlling the timing of inflation It can be initiated or derived from the expected pressure in a constrained space (ie, the esophagus) and a less constrained space (ie, the stomach). The tube may also contain nitinol with adjustable transmission to body temperature, taking into account the timing of swallowing. The tube can also be connected to a series of enclosed or compressed balloons on a single catheter. Each can be inflated and released separately. The number of balloons released may be adjustable for patient needs and desired weight loss. In certain embodiments, an intragastric balloon or catheter is placed or tracked in the body by sensing the magnetic field of the magnetized component of both or one device, as discussed in detail below.

ある特定の態様においては、遠位末端にバルーンを有するカテーテル(空気で膨張させる)を用いて、バルーンを所定の位置に一時的に、かつ堅く保持する。小さく収縮したバルーンカテーテルを、胃バルーン(例えば、「バルーン内バルーン」)の頭部を通して配置した後、送達中に空気で膨張させて、カプセルとバルーンを所定の位置に堅く保持し、カテーテルからのバルーンの自発的な脱落を防止することができる。このバルーンカテーテルは、より大きな胃バルーンを膨張させることもできる(気体または液体による)二重チャネルを含んでもよい。一度、胃バルーンが満足のいくように膨張したら、小さい空気バルーンカテーテルを収縮させ、バルブから引き出し(バルブを自己密封させる)、体外へ引き出し、膨張した胃バルーンを胃の中に残すことができる。   In certain embodiments, a catheter having a balloon at the distal end (inflated with air) is used to hold the balloon temporarily and firmly in place. A small deflated balloon catheter is placed through the head of a gastric balloon (eg, an “in-balloon balloon”) and then inflated with air during delivery to hold the capsule and balloon firmly in place and remove from the catheter. It is possible to prevent the balloon from dropping off spontaneously. The balloon catheter may include a dual channel (by gas or liquid) that can also inflate larger gastric balloons. Once the gastric balloon is inflated satisfactorily, the small air balloon catheter can be deflated and withdrawn from the valve (the valve self-sealing) and withdrawn from the body, leaving the inflated gastric balloon in the stomach.

他の態様においては、カテーテルを被覆して、嚥下可能性を増強するか、または嚥下を容易にするために1つ以上の局部麻酔剤もしくは鎮痛剤に含浸させるか、もしくはそれで処理する。そのような麻酔剤は、アルチカイン、リドカインおよびトリメカインなどのアミノアミド群の麻酔剤、ならびにベンゾカイン、プロカインおよびテトラカインなどのアミノエステル群の麻酔剤を含んでもよい。そのような鎮痛剤は、クロラセプティックを含んでもよい。   In other embodiments, the catheter is coated to enhance swallowability or to be impregnated or treated with one or more local anesthetics or analgesics to facilitate swallowing. Such anesthetics may include aminoamide group anesthetics such as articaine, lidocaine and trimecine, and aminoester group anesthetics such as benzocaine, procaine and tetracaine. Such analgesics may include chloracetic.

二重管腔カテーテル
好ましい態様においては、嚥下可能な二重管腔カテーテルを提供する。二重管腔カテーテルは、5French(1.67mm)以下、好ましくは、4French(1.35mm)以下の完全アセンブリの直径を有する2つの管腔を有する。内部管腔は、好ましくは3French(1mm)を超えず、膨張チューブとして機能し、外部管腔は、好ましくは5French(1.67mm)を超えず、接続切断チューブとして機能する;内部および外部管腔は、それぞれ、直径2French(0.66mm)および4French(1.35mm)を超えない。カテーテルアセンブリは、遠位末端で、以下でより詳細に説明される、針アセンブリに、近位末端で、二重ポート膨張コネクターに接続される。チューブは消化管を横断して胃内腔に入るため、カテーテルアセンブリが用いるチューブは、嚥下可能性のために可撓性であり、ねじれ耐性であり、体温に耐えることができ、酸に抵抗性であり、生体適合性である。チューブ材料は、好ましくは、加えられた圧力を管理するために、軟質かつ可撓性であり、中程度の引張強度および有意な量のフープ(hoop)強度を有する。管腔は、好ましくは、可撓性を提供するために、丸く、同軸であり、浮遊性である。二重管腔アセンブリはまた、好ましくは、接着剤またはのりを必要としない。代替的な管腔構成は、2つのD型管腔またはD型管腔と丸型管腔の組合せを含んでもよく、より堅い構成の最終的なカテーテルアセンブリにおいて用いることができる。チューブのための好ましい材料としては、PEBAX(登録商標)などの耐熱性ポリエチレンチューブまたはPELLETHANE(商標)、PEEKもしくはNylonなどの耐熱性ポリウレタンチューブが挙げられる。また、チューブを、ポリ乳酸(PLA)、ポリ−L−アスパラギン酸(PLAA)、ポリ乳酸/グリコール酸(PLG)、ポリカプロラクトン(PCL)、DL−ラクチド−co−ε−カプロラクトン(DL−PLCL)などの生体吸収性材料から製造し、ここで、チューブを膨張および取り外しの後、解放し、いつも通り嚥下することができる。
Dual lumen catheter In a preferred embodiment, a swallowable dual lumen catheter is provided. The dual lumen catheter has two lumens with a full assembly diameter of 5 French (1.67 mm) or less, preferably 4 French (1.35 mm) or less. The internal lumen preferably does not exceed 3 French (1 mm) and functions as an inflation tube, and the external lumen preferably does not exceed 5 French (1.67 mm) and functions as a disconnected tube; internal and external lumens Do not exceed a diameter of 2 French (0.66 mm) and 4 French (1.35 mm), respectively. The catheter assembly is connected at the distal end to a needle assembly and at a proximal end to a dual port inflation connector, described in more detail below. Because the tube crosses the gastrointestinal tract and enters the gastric lumen, the tube used by the catheter assembly is flexible for swallowability, is torsion resistant, can withstand body temperature, and is resistant to acids And biocompatible. The tube material is preferably soft and flexible to manage the applied pressure, and has a moderate tensile strength and a significant amount of hoop strength. The lumen is preferably round, coaxial, and buoyant to provide flexibility. The dual lumen assembly also preferably does not require an adhesive or glue. Alternative lumen configurations may include two D-type lumens or a combination of D-type and round lumens and can be used in the final catheter assembly in a stiffer configuration. Preferred materials for the tube include a heat resistant polyethylene tube such as PEBAX® or a heat resistant polyurethane tube such as PELLETHANE ™, PEEK or Nylon. In addition, the tube was made of polylactic acid (PLA), poly-L-aspartic acid (PLAA), polylactic acid / glycolic acid (PLG), polycaprolactone (PCL), DL-lactide-co-ε-caprolactone (DL-PLCL). Where the tube can be released after swollen and removed and swallowed as usual.

カテーテルアセンブリの遠位末端で、内部管腔または膨張チューブを針アセンブリに取り付け、これを用いて、好ましくは、外部容器としてのゼラチンカプセルの内部に収納されたバルーンの一方の先端に位置する、バルーンの自己密封型バルブを穿刺する。外部管腔は、針スリーブに接続され、カテーテルアセンブリとバルーンとの接続力を提供し、アセンブリを一緒に維持しながら、バルーン膨張圧力、例えば、最大10psi以上の圧力に耐える引張強度を提供する。針スリーブは、バルーンバルブアセンブリと機械的に結合するように構成される。針は、好ましくは、金属、好ましくは、ステンレススチールなどから作られ、膨張タイミング目的で、25ゲージ(0.455mm)、好ましくは、30ゲージ(0.255mm)以上の最大サイズを有する。針スリーブは、好ましくは、ナイロンなどの軟質材料であるか、またはポリカーボネート、ポリエチレン、PEEK、ABSもしくはPVCであってもよい。身体が針から防護され、針がバルーン隔壁のみを貫通することができるように、針スリーブは、針全体の長さを覆う。好ましくは、針スリーブは、平坦であるか、または針の長さをわずかに超えて外へ伸長する。針は、嚥下の前にバルーン隔壁中に挿入され、バルーンバルブのシリコン領域に結合した場合、約0.33lb(0.15kg)の保持力を維持する。針スリーブは、好ましくはわずかにベル状であるか、またはバルブのシリコン領域に挿入された場合に、鍵と鍵穴機構が作られて、アセンブリの引張強度を増大させ、膨張のための密封を増強するような環状のレリーフもしくはリップを含有する。   At the distal end of the catheter assembly, an inner lumen or inflation tube is attached to the needle assembly and is used to place a balloon, preferably located at one tip of a balloon housed inside a gelatin capsule as an outer container Puncture the self-sealing valve. The outer lumen is connected to the needle sleeve and provides the connection force between the catheter assembly and the balloon and provides tensile strength to withstand balloon inflation pressures, for example, pressures up to 10 psi or more while maintaining the assembly together. The needle sleeve is configured to mechanically couple with the balloon valve assembly. The needle is preferably made of metal, preferably stainless steel or the like, and has a maximum size of 25 gauge (0.455 mm), preferably 30 gauge (0.255 mm) or more for expansion timing purposes. The needle sleeve is preferably a soft material such as nylon or may be polycarbonate, polyethylene, PEEK, ABS or PVC. The needle sleeve covers the entire length of the needle so that the body is protected from the needle and the needle can only penetrate the balloon septum. Preferably, the needle sleeve is flat or extends out slightly beyond the length of the needle. The needle is inserted into the balloon septum prior to swallowing and maintains a holding force of about 0.33 lb (0.15 kg) when bonded to the balloon bulb silicone area. The needle sleeve is preferably slightly bell-shaped, or when inserted into the silicon area of the valve, a key and keyhole mechanism is created to increase the tensile strength of the assembly and enhance the seal for expansion Such an annular relief or lip.

近位末端で、カテーテルアセンブリは、好ましくは、ポリカーボネートから作られるYアダプターアセンブリに接続される。膨張気体および接続流体がカテーテルアセンブリに適切に接続され、正しい管腔に下るように、Yアダプターは「鍵状」である。   At the proximal end, the catheter assembly is preferably connected to a Y adapter assembly made from polycarbonate. The Y adapter is “keyed” so that the inflation gas and connecting fluid are properly connected to the catheter assembly and descend into the correct lumen.

膨張の前に、接続切断管腔のプライミングを、液体を用いて使用することができる。例えば、バルーン膨張の前に、外部管腔を最初に2ccの水、塩水、DI水などで洗い流す。その後、膨張供給源容器を、内部管腔へ導くコネクターに取り付ける。膨張供給源容器は、理想気体の法則および圧減衰モデルを前提に動作する。所与の圧縮気体製剤について、バルーンの得られる最終圧力よりも高い出発圧力を用いてバルーンを膨張させるようにデバイスを設計して、均等化する。出発圧力および容積は、選択される気体製剤、ならびにカテーテルの長さおよび出発温度(典型的には、周囲温度)および最終温度(典型的には、体温)に依存する。   Prior to inflation, splicing lumen priming can be used with the liquid. For example, before balloon inflation, the outer lumen is first flushed with 2 cc of water, salt water, DI water, and the like. The inflation source container is then attached to a connector that leads to the internal lumen. The inflation source vessel operates on the assumption of ideal gas laws and pressure decay models. For a given compressed gas formulation, the device is designed to equalize by inflating the balloon using a starting pressure that is higher than the resulting final pressure of the balloon. The starting pressure and volume will depend on the gas formulation selected and the length and starting temperature (typically ambient temperature) and final temperature (typically body temperature) of the catheter.

膨張後、水圧を用いてバルーンをカテーテルアセンブリから取り外す。水、DI水、または好ましくは塩水を充填したシリンジを、Yアセンブリのメス末端に取り付ける。シリンジは、2ccの液体を含有し、シリンジプランジャが押し込まれた場合、針がバルーンバルブから排出されるような十分な水圧が働く。   After inflation, the balloon is removed from the catheter assembly using hydraulic pressure. A syringe filled with water, DI water, or preferably saline is attached to the female end of the Y assembly. The syringe contains 2 cc of liquid, and when the syringe plunger is pushed in, sufficient water pressure is applied so that the needle is ejected from the balloon valve.

単一管腔カテーテル
膨張カテーテルの直径をさらに減少させることによって、嚥下快適性を増大させるために、直径2French(0.66mm)を超えない単一管腔カテーテルを用いることができる。
To further increase swallowing comfort by further reducing the diameter of the single lumen catheter dilatation catheter, a single lumen catheter not exceeding 2 French (0.66 mm) in diameter can be used.

針/針スリーブアセンブリは、ここに記載される二重管腔カテーテルのものと設計において類似している。しかしながら、単一管腔システムに関しては、カテーテル管腔の遠位末端は、針スリーブにのみ接続し、内部に第2のカテーテルは存在しない。その代わりに、針ハブに取り付けられた単一の糸が、カテーテルの長さと同軸的に走り、取り外しのための引張強度および全体の可撓性を補助する。   The needle / needle sleeve assembly is similar in design to that of the dual lumen catheter described herein. However, for a single lumen system, the distal end of the catheter lumen connects only to the needle sleeve and there is no second catheter inside. Instead, a single thread attached to the needle hub runs coaxially with the length of the catheter, assisting in tensile strength for removal and overall flexibility.

針スリーブは、わずかにベル状であるか、またはバルブのシリコン領域に挿入された場合に、鍵と鍵穴機構が作られて、アセンブリの引張強度を増大させ、膨張のための密封を増強するような環状のレリーフもしくはリップを含有し、これは単一管腔アセンブリであり、リップはバルブから針を除去するのに必要とされる力を増大させるため、これは膨張プロセスの間に偶然には起こらない。   The needle sleeve is slightly bell-shaped, or when inserted into the silicon area of the valve, a key and keyhole mechanism is created to increase the tensile strength of the assembly and enhance the seal for expansion. This happens by chance during the inflation process because it contains a single annular relief or lip, which is a single lumen assembly and the lip increases the force required to remove the needle from the valve. Does not happen.

カテーテルの近位末端は、3方向バルブに接続され、バルーンの膨張および取り外しのために排除の方法を用いる。カテーテルの遠位末端は、ナイロンまたは他の類似する供給源から作られる針スリーブを含有する。針は金属性であり、好ましくはステンレススチールである。   The proximal end of the catheter is connected to a three-way valve and uses an exclusion method for balloon inflation and removal. The distal end of the catheter contains a needle sleeve made from nylon or other similar source. The needle is metallic and is preferably stainless steel.

チューブは消化管を横断して胃内腔に入るため、カテーテルアセンブリが用いるチューブは、嚥下可能性のために可撓性であり、ねじれ耐性であり、体温に耐えることができ、酸に抵抗性であり、生体適合性である。チューブ材料は、好ましくは、軟質かつ可撓性であり、好ましくは、同軸性であり、ネッキングまたはバッキングまたはねじれに対して抵抗性である。単一管腔システムについては、カテーテルチューブは、好ましくは、PEBAX(登録商標)から作られるが、PLA、PLAA、PLG、PCL、DL−PLCLなどの生体吸収性材料を含んでもよく、ここで、チューブを膨張および取り外しの後、解放し、いつも通り嚥下することができる。針に取り付けられたカテーテルチューブの内部のワイヤは、好ましくは、ナイロンモノフィラメントであるが、Kelvarまたはニチノールワイヤまたは他の好適な材料を用いることもできる。   Because the tube crosses the gastrointestinal tract and enters the gastric lumen, the tube used by the catheter assembly is flexible for swallowability, is torsion resistant, can withstand body temperature, and is resistant to acids And biocompatible. The tube material is preferably soft and flexible, preferably coaxial and resistant to necking or backing or twisting. For single lumen systems, the catheter tube is preferably made from PEBAX®, but may include bioabsorbable materials such as PLA, PLAA, PLG, PCL, DL-PLCL, where After the tube is inflated and removed, it can be released and swallowed as usual. The wire inside the catheter tube attached to the needle is preferably a nylon monofilament, but Kelvar or Nitinol wire or other suitable material can also be used.

バルーンを膨張させるために、カテーテルの遠位末端を、針が自己密封型バルブを通して突出するバルーンカプセルに取り付ける。容器を嚥下し、膨張カテーテルの一部は口の外に残る。膨張供給源容器を、近位の3方向バルブに接続し、そこで膨張気体のためのポートを、他のポートを除去することによって選択する。膨張流体(好ましくは、圧縮された窒素気体または気体の混合物)は、単一カテーテル管腔を下り、それによって、膨張気体は抵抗が最も小さい通路、またはより具体的には、針内腔からバルーンに向かう通路を選択する。バルーンを、好ましくは、3分未満内に膨張させる。   To inflate the balloon, the distal end of the catheter is attached to a balloon capsule with a needle protruding through a self-sealing valve. The container is swallowed and a portion of the dilatation catheter remains outside the mouth. The inflation source container is connected to a proximal 3-way valve where the port for inflation gas is selected by removing the other port. Inflation fluid (preferably compressed nitrogen gas or a mixture of gases) descends through a single catheter lumen, whereby the inflation gas is ballooned from the path of least resistance, or more specifically from the needle lumen. Select the path to go to. The balloon is preferably inflated within less than 3 minutes.

バルーンバルブから針を取り外し、抜去するために、2ccまたは他の好適な容量の水または他の液体を、高圧でカテーテルに注入する。水は高い表面張力および粘度を有するため、それは針の通路を塞ぎ、圧力を針スリーブの外部に移すことによって、針スリーブとバルーンバルブとの間の適合を破壊する。   To remove and remove the needle from the balloon valve, 2cc or other suitable volume of water or other liquid is injected into the catheter at high pressure. Because water has a high surface tension and viscosity, it blocks the needle passage and breaks the fit between the needle sleeve and the balloon valve by transferring pressure to the exterior of the needle sleeve.

水または酸または任意の代替的な液体などの、バルーン内部に物質を入れることが望ましい場合、より低い圧力を用いて液体を注入することにより、それを行うことができる。   If it is desirable to place a substance inside the balloon, such as water or acid or any alternative liquid, this can be done by injecting the liquid using a lower pressure.

小型の硬い本体の膨張カテーテル
ある特定の態様において、硬い本体の膨張カテーテルを用いることができ、経口的または経鼻的に入れることができる。このシステムは、直径1French(0.33mm)〜10French(3.3mm)、好ましくは、8French(2.7mm)であってもよい。押し込み性を増強するためには、より大きい直径が典型的には好ましく、壁の厚さも押し込み性およびねじれ耐性に寄与する。チューブの長さは、約50〜60cmであってもよい。上記で論じた通り、測定目盛りをチューブに付加して、チューブの末端がある位置を同定するか、またはカテーテル上のpHもしくは圧力センサーを用いて、バルーンの位置を検出することができる。
Small rigid body dilatation catheter In certain embodiments, a rigid body dilatation catheter can be used and can be placed orally or nasally. This system may be 1 French (0.33 mm) to 10 French (3.3 mm) in diameter, preferably 8 French (2.7 mm). To enhance indentability, larger diameters are typically preferred, and wall thickness also contributes to indentability and torsion resistance. The length of the tube may be about 50-60 cm. As discussed above, a measurement graduation can be added to the tube to identify the location where the end of the tube is located, or a pH or pressure sensor on the catheter can be used to detect the position of the balloon.

膨張/取り外しのためのこのシステムは、上記の二重管腔システムと類似するが、より大きい直径のチューブを収容するためにはより大きい針スリーブを用いる。管腔中で用いることができる材料としては、例えば、外部管腔のための延伸ポリテトラフルオロエチレン(EPTFE)および内部管腔のためのポリエーテルエーテルケトン(PEEK)が挙げられる。押し込み性も増強するために、ストレインリリーフデバイスを、遠位および近位末端に付加することができる。カテーテルが喉頭をバイパスし、食道に入ることを確保するために、遠位末端、例えば、1〜8インチ、好ましくは、6インチのところにストレインリリーフを有することが特に好ましい。近位末端は、例えば、Yアームの適合を確保するために、同様にストレインリリーフを有してもよい。ストレインリリーフのための好ましい材料は、ポリオレフィンである。膨張/取り外しのための方法は、外部管腔が針スリーブに接続し、内部管腔が針に接続する二重管腔構成と同じ方法である。手順の一部として、デバイスの滑らかな通過のために、患者は水または他の好適な液体を嚥下して、食道組織を膨張させることができる。また、喉を麻痺させ、咽頭反射を低下させるために、患者の喉の奥に麻酔剤を投与することもできる。   This system for inflation / removal is similar to the dual lumen system described above, but uses a larger needle sleeve to accommodate larger diameter tubes. Materials that can be used in the lumen include, for example, expanded polytetrafluoroethylene (EPTFE) for the outer lumen and polyetheretherketone (PEEK) for the inner lumen. A strain relief device can be added to the distal and proximal ends to also enhance pushability. In order to ensure that the catheter bypasses the larynx and enters the esophagus, it is particularly preferred to have a strain relief at the distal end, eg, 1-8 inches, preferably 6 inches. The proximal end may have a strain relief as well, for example to ensure Y arm fit. A preferred material for strain relief is polyolefin. The method for inflation / removal is the same method as the dual lumen configuration where the outer lumen connects to the needle sleeve and the inner lumen connects to the needle. As part of the procedure, for smooth passage of the device, the patient can swallow water or other suitable liquid to expand the esophageal tissue. An anesthetic can also be administered in the back of the patient's throat to paralyze the throat and reduce pharyngeal reflexes.

また、チューブを、単一カテーテル上の一連の封入または圧縮されたバルーンに接続して、必要に応じて、最大1000cc以上の総量を投与することもできる。それぞれを、別々に膨張させ、解放することができる。解放されるバルーンの数は、患者の必要性および望ましい体重減少に対して調節可能であってもよい。   The tube can also be connected to a series of enclosed or compressed balloons on a single catheter to administer a total volume of up to 1000 cc or more as needed. Each can be inflated and released separately. The number of balloons released may be adjustable for patient needs and desired weight loss.

さらに、「オーバーザワイヤ(over-the-wire)」または迅速交換式カテーテルと呼ばれる血管形成術において用いられるバルーンカテーテルと類似するカテーテルを、胃バルーンを投与するために用いることができる。患者がカテーテルを嚥下しようと試みるが、そうすることができない場合、硬いカテーテルまたは医師支援カテーテルは可撓性カテーテルを避けて通ることができ、バルーンを、医師支援カテーテルと同じ様式で押し下すことができる。異なる材料を用いて、変化する程度の可撓性を提供することができるか、または硬さの程度を変化させるために長さにわたって異なる直径を用いて製作された1つの材料を用いることができる。   In addition, a catheter similar to the balloon catheter used in angioplasty called “over-the-wire” or rapid exchange catheter can be used to administer the gastric balloon. If the patient attempts to swallow the catheter but cannot do so, a stiff or doctor-assisted catheter can be bypassed through the flexible catheter and the balloon can be pushed down in the same manner as the doctor-assisted catheter. it can. Different materials can be used to provide varying degrees of flexibility, or one material made with different diameters over length to vary the degree of hardness can be used. .

嚥下可能な自己膨張型バルーン構築方法と、嚥下可能な膨張チューブ構築方法は両方とも、バルーンを入れるための内視鏡の必要性を除去し、バルーン投与プロセスを侵襲性の低いものにする。また、これにより、患者に入れられる総量が「滴定可能」または調節可能になる。バルーンを30日間入れる場合、患者は、時間と共に、彼らが食べることなく満腹感を失うことを報告することができる。補うために、鎮静状態および内視鏡なしに、別のバルーンを容易に入れることができる。非収縮性バルーンを内視鏡的に除去しようとする場合、医師が、患者の胃の中で残りの耐用寿命を有するバルーンを保持しながら、その耐用寿命の終わりにバルーンを除去するための視覚的マーカーを有するように、異なる色を用いてバルーン複合壁を塗り分けることが望ましい。   Both the swallowable self-expanding balloon construction method and the swallowable inflation tube construction method eliminate the need for an endoscope to contain the balloon and make the balloon administration process less invasive. This also makes the total amount put into the patient “titratable” or adjustable. If balloons are put in for 30 days, patients can report over time that they lose fullness without eating. To compensate, another balloon can easily be placed without sedation and without an endoscope. When attempting to endoscopically remove a non-shrinkable balloon, the physician can use the vision to remove the balloon at the end of its useful life while holding the balloon with the remaining useful life in the patient's stomach. It is desirable to paint the balloon composite wall differently using different colors so as to have a visual marker.

さらに、バルーンが内視鏡により穿刺された場合、それがそれ自身でより効率的に折り畳んで、その形状、硬さ、および/または壁材料の厚さのためバルーンによる食道穿孔および/または他の損傷を引き起こすことなく、薄い壁の構造物の除去を容易にするように、バルーン壁の自己密封型バルブから約180°の位置に印を付けることができる。   Furthermore, when the balloon is punctured by an endoscope, it folds more efficiently on its own, and due to its shape, hardness, and / or wall material thickness, esophageal perforation by the balloon and / or other The balloon wall can be marked at about 180 ° from the self-sealing valve on the balloon wall to facilitate removal of the thin wall structure without causing damage.

膨張流体容器
膨張流体容器を用いて、バルーンの内部に入れられた流体の量または容積を制御する。これは、例えば、PVC、ステンレススチール、または他の好適な材料のキャニスターの形態にあってもよい。容器はまた、シリンジ形態にあってもよい。用いられる材料は、好ましくは、気体形態の流体、例えば、圧縮もしくは非圧縮N2、Ar、O2、CO2、もしくはその混合物、または圧縮もしくは非圧縮大気(N2、O2、Ar、CO2、Ne、CH4、He、Kr、H2、およびXeの混合物)を含有してもよい。バルーン複合壁材料および対応する拡散勾配および気体透過性を用いて、胃内バルーンの膨張のための流体を選択して、膨張したバルーンのための経時的な所望の容積プロファイルを提供する。膨張流体容器材料は、それを膨張カテーテルのYアームコネクターまたはバルブに接続する前に流体の拡散または漏出がないか、または最小限であることを確保するように選択される。膨張流体容器は、好ましくは、圧力ゲージおよびコネクターを含む。それはまた、膨張が成功したかどうか、またはシステムエラーのためにバルーンを取り外すべきかどうかを医療専門家に通知するスマートチップを含有してもよい。
Inflation fluid container An inflation fluid container is used to control the amount or volume of fluid contained within the balloon. This may be, for example, in the form of a canister of PVC, stainless steel, or other suitable material. The container may also be in the form of a syringe. The material used is preferably a fluid in gaseous form, for example compressed or uncompressed N 2 , Ar, O 2 , CO 2 , or mixtures thereof, or compressed or uncompressed atmosphere (N 2 , O 2 , Ar, CO 2 , a mixture of Ne, CH 4 , He, Kr, H 2 , and Xe). The balloon composite wall material and corresponding diffusion gradient and gas permeability are used to select a fluid for inflation of the intragastric balloon to provide the desired volume profile over time for the inflated balloon. The inflation fluid container material is selected to ensure that there is no or minimal fluid diffusion or leakage prior to connecting it to the Y-arm connector or valve of the inflation catheter. The inflation fluid container preferably includes a pressure gauge and a connector. It may also contain a smart chip that informs the medical professional whether the inflation was successful or whether the balloon should be removed due to a system error.

バルーンの「嚥下可能性」を維持し、手順の間の患者の快適性を確保するために、カテーテルを口/食道の中に入れる時間量を最小化するのが好ましい。膨張のタイミングを、所定の位置での時間を最小化するように選択することができる。外部容器−カテーテルアセンブリは、一度嚥下されたら、胃に到達するのに約4〜8秒かかる。一度、胃に入ったら、膨張供給源容器を、カテーテルシステムのバルブまたはポートに取り付けることができる。膨張のタイミングを、カテーテルの長さ、カテーテルチューブの直径、出発温度、および出発圧力を選択することにより制御することができる。窒素に関する理想気体の法則およびボイルの法則(P11=P22)を用いて、出発容積/圧力の量を誘導し、温度を、身体のものと一致するように膨張供給源容器の内部で制御することができる。バルーンの取り外しおよびカテーテルの抜去の前に、5分未満、好ましくは、2〜3分の、嚥下後の膨張時間を有することが望ましい。バルーンの膨張を誘導するための入力の使用(好ましくは、3分未満)は、膨張容器容積、膨張流体の型(好ましくは、圧縮気体または圧縮気体混合物)、出発圧力、カテーテルの長さおよび直径、ならびにバルーンの望ましい最終容積および圧力を含む。したがって、直径の差異のため、2Frenchのカテーテルシステムは、同じ圧縮気体製剤の使用を仮定すれば、同じ時間枠で同じ標的バルーン容積および圧力を達成するためにはより高い出発圧力を必要とする。一般に、同じ流量/容積でより高い圧力から開始すれば、膨張時間を減少させることができることが理解される。 In order to maintain the “swallowability” of the balloon and ensure patient comfort during the procedure, it is preferable to minimize the amount of time the catheter is placed into the mouth / esophagus. The timing of inflation can be selected to minimize the time at a given location. The outer container-catheter assembly takes about 4-8 seconds to reach the stomach once swallowed. Once in the stomach, the inflation source container can be attached to a valve or port of the catheter system. The timing of inflation can be controlled by selecting the catheter length, catheter tube diameter, starting temperature, and starting pressure. The ideal gas law for Nitrogen and Boyle's law (P 1 V 1 = P 2 V 2 ) are used to derive the amount of starting volume / pressure and the temperature of the expansion source container to match that of the body Can be controlled inside. It is desirable to have a post-swallow inflation time of less than 5 minutes, preferably 2-3 minutes, prior to balloon removal and catheter removal. Use of input to induce balloon inflation (preferably less than 3 minutes) includes: inflation container volume, inflation fluid type (preferably compressed gas or compressed gas mixture), starting pressure, catheter length and diameter And the desired final volume and pressure of the balloon. Thus, due to the difference in diameter, the 2 French catheter system requires a higher starting pressure to achieve the same target balloon volume and pressure in the same time frame, assuming the use of the same compressed gas formulation. In general, it will be appreciated that starting from a higher pressure at the same flow rate / volume can reduce the expansion time.

膨張供給源容器は、圧減衰システムに基づいてエンドユーザーにフィードバックを提供する。バルーンが適切に膨張するかどうかを示す予想出発圧力および予想最終圧力が存在する場合、内視鏡による目視は必要ない。予想圧力出力のそれぞれのシナリオは、偽陽性の可能性を減少させるためにそれ自身の許容性を有してもよく、膨張流体容器はこれらの許容性に基づいてバルーンの膨張および取り外しの状態に関するフィードバックを提供することができる。固定容積のバルーンに基づく予想最終圧力が存在する場合、これは、理想気体の法則に基づいて誘導される。圧力が高いままであり、予想通り減衰しない場合、これはシステムの欠陥を示し得る(例えば、チューブにねじれがある、またはカテーテルシステムに他の欠陥があるため、例えば、バルーン容器が溶解しなかった、バルーンが食道中で拡張している)。例えば、膨張流体として窒素だけを用いる減衰の成功にとって、バルーンを250ccまで膨張させるための出発圧力は22PSIであり、ナイロン系材料については1.7psi(0.120kg/cm2)である。バルーン膨張の成功を示すために、少なくとも1つの視覚的、聴覚的、もしくは触知的通知を提供するか、またはさもなければ膨張が成功したかどうか、もしくは圧力曲線および所定の圧力許容性と予想される膨張のタイミングのセットに基づいてシステムにエラーがあるかどうかの通知を医療専門家または管理者に伝送するマスチップ(math chip)を膨張供給源容器に付加することができる。 The inflation source container provides feedback to the end user based on the pressure damping system. If there is an expected starting pressure and an expected final pressure indicating whether the balloon is properly inflated, viewing with an endoscope is not necessary. Each scenario of expected pressure output may have its own tolerances to reduce the possibility of false positives, and the inflation fluid container relates to balloon inflation and removal conditions based on these tolerances. Feedback can be provided. If there is an expected final pressure based on a fixed volume balloon, this is derived based on the ideal gas law. If the pressure remains high and does not decay as expected, this may indicate a fault in the system (eg, the balloon container did not dissolve, for example, because the tube is twisted or the catheter system has other faults) , The balloon is dilated in the esophagus). For example, for a successful attenuation using only nitrogen as the inflation fluid, the starting pressure to inflate the balloon to 250 cc is 22 PSI and 1.7 psi (0.120 kg / cm 2 ) for nylon-based materials. Provide at least one visual, audible, or tactile notification to indicate successful balloon inflation, or else whether inflation was successful, or pressure curve and predetermined pressure tolerance and expectation A math chip can be added to the inflation source container that transmits a notification to the medical professional or administrator of whether there is an error in the system based on the set of inflation timings to be performed.

ゲージ出力を読み取ることによる、バルーンが経験している(例えば、カプセルは溶解したが、バルーンは食道もしくは十二指腸にある、またはバルーンは胃の中にあり、カプセルは溶解していない)拘束の程度の検出のための別の方法は、第2のリザーバーまたはバルーン自体への気体の放出の選択を可能にする1つ以上のバルブと共に、少なくとも2つのリザーバー(一方は大きく、一方は小さい)と、少なくとも2つのゲージとを有する膨張キャニスターを用いることである。2つのリザーバーに関して、大きい方のリザーバーは、バルーンを充填するのに必要とされる流体の全量を含有してもよい。最初に、少量の流体を、大きい方のリザーバーから小さい方のリザーバーに放出して、バルーンの位置および完全な膨張のためのその即応性を決定することができる。小さい方のリザーバー中の少量の流体がバルーンカテーテル中に放出され、小さい方のリザーバーのゲージ上のフィードバックが、圧力が高いことを示す場合、これは、バルーンがカプセル中に依然として含まれ、膨張の準備ができていないことを示す。ゲージが中程度の圧力レベル(例えば、1〜4psi)をリードバックする場合、これは、バルーンが、食道または十二指腸などの拘束された空間にあり、膨張させるべきではないことを示す。ゲージ上で読み取られるバルーンカテーテルのフィードバックが約1psiである場合、これは、バルーンが胃の中にあり、膨張の準備ができていることを示す。フィードバックが0psiである場合、これは、バルーンバルブカテーテルシステムに漏出があり、デバイスを回収するべきであることを示す。一度、バルーンが胃内空間で検出されたら、大きい方のリザーバーを開き、バルーンをその望ましい圧力まで膨張させる。   The degree of restraint experienced by reading the gauge output (eg, the capsule is dissolved, but the balloon is in the esophagus or duodenum, or the balloon is in the stomach and the capsule is not dissolved) Another method for detection is at least two reservoirs (one large and one small), together with one or more valves that allow the selection of the release of gas into the second reservoir or the balloon itself, and at least Using an expansion canister with two gauges. With respect to the two reservoirs, the larger reservoir may contain the total amount of fluid required to fill the balloon. Initially, a small amount of fluid can be released from the larger reservoir to the smaller reservoir to determine the position of the balloon and its responsiveness for complete inflation. If a small amount of fluid in the smaller reservoir is released into the balloon catheter and the feedback on the gauge of the smaller reservoir indicates that the pressure is high, this means that the balloon is still contained in the capsule and Indicates that it is not ready. If the gauge reads back a moderate pressure level (eg, 1-4 psi), this indicates that the balloon is in a constrained space such as the esophagus or duodenum and should not be inflated. If the balloon catheter feedback read on the gauge is about 1 psi, this indicates that the balloon is in the stomach and ready for inflation. If the feedback is 0 psi, this indicates that there is a leak in the balloon valve catheter system and the device should be retrieved. Once the balloon is detected in the intragastric space, the larger reservoir is opened and the balloon is inflated to its desired pressure.

あるいは、バネ機構、バルーン内バルーン機構、または他の圧力源を用いることにより、出発圧力に基づいてバルーンを充填することができる。これらの機構は、潜在的には、より予測可能な/一貫した圧減衰曲線をもたらすことができ、再度、エンドユーザーへのフィードバックのための付随する、所定の許容性を有してもよい。   Alternatively, the balloon can be filled based on the starting pressure by using a spring mechanism, an intra-balloon balloon mechanism, or other pressure source. These mechanisms can potentially provide a more predictable / consistent pressure decay curve, and again may have an associated predetermined tolerance for end-user feedback.

複合壁
バルーンの複合壁のために選択される材料を、最適化して、元の膨張気体を有意に拡散させることなく維持することができるか、または一度、バルーンが胃の中に入ったら、胃内環境にある気体、例えば、CO2、O2、アルゴン、もしくはN2の拡散を可能にして、バルーンの壁を通して部分的もしくは全体的に膨張させることもできる。ここに記載される膨張カテーテルを用いてバルーンの内部に流体(液体または気体)を添加して、内部および外部環境に基づいてそれが静止状態に達した時に、バルーン複合壁の拡散方向を変化させることもできる。
The material selected for the composite wall of the composite wall balloon can be optimized and maintained without significant diffusion of the original inflation gas, or once the balloon has entered the stomach, It can also be partially or fully inflated through the wall of the balloon, allowing diffusion of gases in the internal environment, such as CO 2 , O 2 , argon, or N 2 . A fluid (liquid or gas) is added to the interior of the balloon using the dilatation catheter described herein to change the diffusion direction of the balloon composite wall when it reaches rest based on the internal and external environment You can also.

窒素、CO2気体、単一流体(気体)または気体の混合物により膨張する胃バルーンは、障壁特性(流体保持)、胃内環境またはバルーンの中心管腔内の環境におけるpHおよび湿度条件に対する耐性を付与する特性、ならびに胃の運動力、in vivoでのバルーン壁の摩耗、ならびにバルーンの製造および折り畳み中の損傷に抵抗する構造的特性を提供する複合壁を用いる。バルーン材料中で用いられるある特定の材料は、異物(例えば、食物粒子)を破壊するように設計された敵対的胃内環境に耐えることができる。胃内環境が包含するいくつかの変数は以下の通りである:胃の供給状態に基づいて変化する頻度およびサイクル時間での1.5〜5の胃液pH;約37℃の温度;90〜100%の相対湿度;胃空間気体含量の進入;および0〜4psiの定常胃運動外部圧力。胃運動により付与される外部圧力はまた、バルーンの表面での摩耗を引き起こし得る。バルーン管腔の内部は、自己収縮のタイミングのためにバルーンに注入される溶液に由来する湿気または外部湿度環境のため膜を横断して移動した湿気を含有してもよい。これらの環境ストレスに加えて、壁材料は生体適合性要件を満たし、壁(障壁材料)の全厚が、有意な損傷または滞留なく嚥下可能なサイズの容器(「外部容器」)の内部で圧縮され、入れられるのに十分に薄いものであるように構築される。外部容器は、食道を乗り越えるのに十分に小さい(約2.5cmの直径を有する)。壁または障壁材料はまた、バルーン構築のために熱形成性および密封性であり、システムの気体環境が静止状態に達するまで、初期膨張圧力ならびに胃内腔からの気体分子の進入に起因する圧力により生成された最大10psiの内部気体圧力を含有してもよい結合強度を維持する。バルーンの複合壁における使用のための好適性を決定するために評価されるフィルム特性としては、pH耐性、水蒸気透過速度、気体障壁特性、機械的強度/摩耗特性、温度耐性、成形性、曲げ割れ(Gelbo)耐性、表面エネルギー(湿潤性)伸展性、および熱結合能力が挙げられる。 A gastric balloon that is inflated by nitrogen, CO 2 gas, a single fluid (gas) or a mixture of gases is resistant to barrier properties (fluid retention), pH and humidity conditions in the gastric environment or in the central lumen of the balloon. A composite wall is used that provides the properties to impart, as well as the kinetic power of the stomach, wear of the balloon wall in vivo, and structural properties that resist damage during balloon manufacture and folding. Certain materials used in the balloon material can withstand a hostile gastric environment designed to destroy foreign bodies (eg, food particles). Some variables encompassed by the gastric environment are as follows: 1.5-5 gastric fluid pH at varying frequency and cycle time based on gastric feeding conditions; temperature of about 37 ° C; 90-100 % Relative humidity; gastric space gas content entry; and 0-4 psi steady gastric external pressure. External pressure applied by gastric movement can also cause wear on the surface of the balloon. The interior of the balloon lumen may contain moisture from the solution injected into the balloon due to the timing of self-contraction or moisture that has moved across the membrane due to the external humidity environment. In addition to these environmental stresses, the wall material meets biocompatibility requirements, and the full thickness of the wall (barrier material) is compressed inside a container that can be swallowed ("outer container") without significant damage or retention. And built to be thin enough to be put in. The outer container is small enough to get over the esophagus (having a diameter of about 2.5 cm). The wall or barrier material is also thermoformable and sealable for balloon construction, due to the initial inflation pressure as well as the pressure due to the ingress of gas molecules from the gastric lumen until the gas environment of the system reaches a quiescent state. Maintain a bond strength that may contain an internal gas pressure of up to 10 psi produced. Film properties that are evaluated to determine suitability for use in balloon composite walls include pH resistance, water vapor transmission rate, gas barrier properties, mechanical strength / wear properties, temperature resistance, formability, bending cracking. (Gelbo) resistance, surface energy (wetting) extensibility, and heat bonding ability.

複合壁中の様々な層は、バルーンに対して1つ以上の望ましい特性(例えば、CO2保持、湿気に対する耐性、酸性環境に対する耐性、プロセッシングのための湿潤性、および構造的強度)を付与することができる。多層プレフォームシステム(「複合壁」)中で組み合わせることができるポリマー樹脂およびコーティングの一覧を、表1a〜bに提供する。これらのフィルムを、接着的に一緒に結合して、同時に押し出して、もしくは結合層により接着して、またはその組合せを行って、以下に論じられるような、複合壁のための特性の望ましい組合せを得ることができる。表1a〜b中にフィルムコーティングとして同定される材料は、ベースポリマーフィルム、例えば、PET、Nylon、または他の構造層に適用されるコーティングとして提供される。 The various layers in the composite wall confer one or more desirable properties to the balloon (eg, CO 2 retention, resistance to moisture, resistance to acidic environments, wettability for processing, and structural strength). be able to. A list of polymer resins and coatings that can be combined in a multilayer preform system (“composite wall”) is provided in Tables 1a-b. These films can be adhesively bonded together, extruded at the same time, or bonded by a bonding layer, or a combination thereof to achieve the desired combination of properties for a composite wall, as discussed below. Obtainable. The material identified as a film coating in Tables 1a-b is provided as a coating applied to a base polymer film, such as PET, Nylon, or other structural layer.

表1a.フィルム樹脂   Table 1a. Film resin

表1b.フィルムコーティング   Table 1b. Film coating

流体保持層
好ましい態様においては、複数の層を用いる混合ポリマー樹脂を用いて、意図される使用の持続期間にわたって膨張流体を保持することにより膨張したバルーンの形状および容積を維持する。食品包装およびプラスチックボトル業界において広く用いられているある特定の障壁フィルムを、バルーンの複合壁においてこの目的のために有利に用いることができる。好ましくは、障壁材料は、二酸化炭素(または容積占有副部品を膨張させるために代替的または追加的に用いられる他の気体、液体、もしくは流体)に対する低い透過性を有する。これらの障壁層は、好ましくは、ベース材料に対する良好な接着性を有する。好ましい障壁コーティング材料およびフィルムとしては、ポリエチレンテレフタレート(PET)、直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)、エチレンビニルアルコール(EVOH)、Nylon(PA)およびNylon−6(PA−6)などのポリアミド、ポリイミド(PI)、液晶ポリマー(LCP)、高密度ポリエチレン(HDPE)、ポリプロピレン(PP)、生体適合性ポリ(ヒドロキシアミノエーテル)、ポリエチレンナフタレート、ポリ塩化ビニリデン(PVDC)、サラン、エチレンビニルアルコールコポリマー、ポリ酢酸ビニル、酸化ケイ素(SiOx)、二酸化ケイ素(SiO2)、酸化アルミニウム(Al23)、ポリビニルアルコール(PVOH)、ナノポリマー(例えば、ナノクレイ)、ポリイミド熱硬化性フィルム、EVALCA EVAL EF−XL、ホスタファンGN、ホスタファンRHBY、RHB MI、Techbarrier HX(SiOx被覆PET)、Triad Silver(銀で金属化されたPET)、Oxyshield 2454、Bicor 84 AOH、アクリロニトリルコポリマー、ならびにテレフタル酸およびイソフタル酸とエチレングリコールおよび少なくとも1つのジオールとのコポリマーが挙げられる。代替的な気体障壁材料としては、ポリアミン−ポリエポキシドが挙げられる。これらの材料を、典型的には、溶媒系または水性系熱硬化性組成物として提供し、典型的には、プレフォーム上に噴霧コーティングした後、熱硬化させて、完成品の障壁コーティングを形成させる。容積占有副部品に対してコーティングとして適用することができる代替的な気体障壁材料としては、銀またはアルミニウムなどの金属が挙げられる。容積占有副部品の気体不透過性を改善するために用いることができる他の材料としては、限定されるものではないが、金または任意の貴金属、サランで被覆されたPET、および絶縁保護コーティングが挙げられる。
Fluid Retention Layer In a preferred embodiment, a mixed polymer resin with multiple layers is used to maintain the shape and volume of the inflated balloon by retaining the inflation fluid for the intended duration of use. Certain barrier films widely used in the food packaging and plastic bottle industries can be advantageously used for this purpose in the composite wall of the balloon. Preferably, the barrier material has low permeability to carbon dioxide (or other gas, liquid, or fluid that is alternatively or additionally used to expand the volume occupancy subcomponent). These barrier layers preferably have good adhesion to the base material. Preferred barrier coating materials and films include polyamides, polyimides such as polyethylene terephthalate (PET), linear low density polyethylene (LLDPE), ethylene vinyl alcohol (EVOH), Nylon (PA) and Nylon-6 (PA-6) (PI), liquid crystal polymer (LCP), high density polyethylene (HDPE), polypropylene (PP), biocompatible poly (hydroxyaminoether), polyethylene naphthalate, polyvinylidene chloride (PVDC), saran, ethylene vinyl alcohol copolymer, polyvinyl acetate, silicon oxide (SiOx), silicon dioxide (SiO 2), aluminum oxide (Al 2 O 3), polyvinyl alcohol (PVOH), nanopolymers (e.g., nanoclay), polyimide thermoset Film, EVALCA EVAL EF-XL, Hostafan GN, Hostafan RHBY, RHB MI, Techbarrier HX (SiOx coated PET), Triad Silver (silver metallized PET), Oxyshield 2454, Bicor 84 AOH, acrylonitrile, acrylonitrile Mention may be made of copolymers of terephthalic acid and isophthalic acid with ethylene glycol and at least one diol. Alternative gas barrier materials include polyamine-polyepoxides. These materials are typically provided as solvent-based or aqueous-based thermosetting compositions and are typically spray coated onto the preform and then thermally cured to form the finished barrier coating. Let Alternative gas barrier materials that can be applied as a coating to the volume-occupying subcomponent include metals such as silver or aluminum. Other materials that can be used to improve the gas impermeability of the volume occupancy subcomponent include, but are not limited to, gold or any precious metal, PET coated with saran, and an insulating protective coating. Can be mentioned.

膨張流体の拡散を遅延させるために包装業界で用いられる1つの方法は、材料を厚くすることである。患者による嚥下のためにバルーンを望ましい送達容器サイズに折り畳むことができるようにするために、複合壁の全厚は、0.004インチ(0.010cm)を超えないのが好ましいため、材料を厚くすることは、一般的には好ましくない。   One method used in the packaging industry to retard the diffusion of inflation fluid is to thicken the material. In order to allow the balloon to be folded to the desired delivery container size for swallowing by the patient, the total thickness of the composite wall should preferably not exceed 0.004 inches (0.010 cm), so that the material is thicker. It is generally not preferred to do so.

バルーンの耐用寿命の経過にわたって胃内環境に耐えることができる多層ポリマーフィルムとしては、Nylon12フィルムに接着的に結合した直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)が挙げられる。あるいは、PVDCなどの障壁特性を有するさらなるフィルム層を、複合壁に付加することができる。   Multilayer polymer films that can withstand the gastric environment over the life of the balloon include linear low density polyethylene (LLDPE) adhesively bonded to Nylon 12 film. Alternatively, additional film layers with barrier properties such as PVDC can be added to the composite wall.

気体障壁特性を提供する層は、Nylonなどの「構造的」と考えられる樹脂よりも機械的にあまり強固ではないため、好ましくは、それらを複合壁中の内部層として位置付ける。   The layers providing gas barrier properties are preferably positioned as internal layers in the composite wall, as they are not mechanically much stronger than resins considered “structural” such as Nylon.

構造層
ポリウレタン、Nylon、またはポリエチレンテレフタレート(PET)などの層を、構造目的で複合壁に付加してもよく、そのような層のpH耐性が胃またはバルーンの中心管腔の酸性環境に耐えることができるという条件で、好ましくは、最も外側(胃内環境に対して近位またはバルーンの中心管腔に対して近位)の層として配置する。さらに、またはあるいは、限定されるものではないが、以下の「層の化学」のサブセクションに記載のものなどの、他の層を含有させることもできる。
Layers such as structural layer polyurethane, Nylon, or polyethylene terephthalate (PET) may be added to the composite wall for structural purposes, and the pH resistance of such layers to withstand the acidic environment of the stomach or central lumen of the balloon Preferably as the outermost layer (proximal to the intragastric environment or proximal to the central lumen of the balloon). Additionally or alternatively, other layers can be included such as, but not limited to, those described in the subsections of “Layer Chemistry” below.

層の化学
ポリエチレンテレフタレート(PET)
ポリエチレンテレフタレートは、ポリエステルファミリーの熱可塑性ポリマー樹脂である。ポリエチレンテレフタレートは、非晶質(透明)材料として、または半結晶性材料として存在し得る。半結晶性材料は、その結晶構造およびスフェルライトのサイズに応じて、透明(500nm未満のスフェルライト)または不透明および白色(数μmのサイズまでのスフェルライト)に見えてもよい。そのモノマー(ビス−β−ヒドロキシテレフタレート)を、副生成物としての水を用いたテレフタル酸とエチレングリコールとの間のエステル化反応により、または副生成物としてのメタノールを用いたエチレングリコールとジメチルテレフタレートとの間のトランスエステル化反応により合成することができる。重合は、モノマーと、副生成物としてのエチレングリコールとの重縮合反応(エステル化/トランスエステル化の直後に行われる)によるものである(エチレングリコールは、生成において直接再利用される)。PET生成物の商標名のいくつかは、Dacron、Diolen、Tergal、Terylene、およびTrevira繊維、Cleartuf、Eastman PETおよびPolyclearボトル樹脂、Hostaphan、Melinex、およびMylarフィルム、およびArnite、Ertalyte、Impet、RyniteおよびValox注入モデリング樹脂である。
Layer chemistry
Polyethylene terephthalate (PET)
Polyethylene terephthalate is a thermoplastic polymer resin of the polyester family. Polyethylene terephthalate can exist as an amorphous (transparent) material or as a semi-crystalline material. Semi-crystalline materials may appear transparent (less than 500 nm spherulite) or opaque and white (spherulite up to several μm in size) depending on their crystal structure and spherulite size. The monomer (bis-β-hydroxyterephthalate) is esterified by reaction between terephthalic acid and ethylene glycol using water as a by-product, or ethylene glycol and dimethyl terephthalate using methanol as a by-product. Can be synthesized by a transesterification reaction between The polymerization is by a polycondensation reaction between the monomer and ethylene glycol as a by-product (performed immediately after esterification / transesterification) (ethylene glycol is directly recycled in production). Some of the trade names for PET products are Dacron, Diolen, Tergal, Terylene, and Trevira fibers, Cleartuf, Eastman PET and Polyclear bottle resins, Hostaphan, Melinex, and Mylar films, and Arnite, Erletyte, x Injection modeling resin.

PETは、C10H8O4反復単位を有する、エチレンテレフタレートモノマーの重合単位からなる。PETは、その厚さに応じて、半剛性から剛性であってもよく、非常に軽量である。それは、良好な気体およびかなりの湿度障壁、ならびにアルコールおよび溶媒に対する良好な障壁を作る。それは強く、衝撃耐性である。それは天然では無色であり、高い透明度を有する。   PET consists of polymerized units of ethylene terephthalate monomer with C10H8O4 repeat units. Depending on its thickness, PET may be semi-rigid to rigid and is very lightweight. It creates a good gas and considerable humidity barrier, as well as a good barrier to alcohols and solvents. It is strong and impact resistant. It is colorless in nature and has high transparency.

薄いフィルム(その商標名の1つ、「Mylar」によっても知られることが多い、二軸延伸PETフィルム)として生成された場合、金属の薄いフィルムをその上で蒸発させて、その透過性を低下させ、それは反射性および不透明にすることにより、PETにアルミめっきを施すことができる(MPET)。これらの特性は、可撓性食品包装などの多くの適用において有用である。ガラス粒子または繊維を充填した場合、それは有意により硬く、より耐久性になる。半結晶製剤での、このガラス充填プラスチックは、商標名Rynite、Arnite、Hostadur、およびCrastinの下で販売されている。   When produced as a thin film (biaxially stretched PET film, also known by one of its trade names, “Mylar”), a thin film of metal is evaporated on it to reduce its permeability It can be aluminized on PET by making it reflective and opaque (MPET). These properties are useful in many applications such as flexible food packaging. When filled with glass particles or fibers, it becomes significantly harder and more durable. This glass-filled plastic in a semi-crystalline formulation is sold under the trade names Rynite, Arnite, Hostadur, and Crastin.

PETの最も重要な特徴の1つは、固有粘度である。デシリットル/グラム(dl/g)で測定される、材料の固有粘度は、そのポリマー鎖の長さに依存する。鎖が長くなるほど、材料は硬くなり、したがって、固有粘度も高くなる。特定のバッチの樹脂の平均鎖長を、重合中に制御することができる。複合壁における使用にとっては、約0.65dl/g〜0.84dl/gの固有粘度が好ましい。   One of the most important features of PET is its intrinsic viscosity. The intrinsic viscosity of a material, measured in deciliters per gram (dl / g), depends on the length of its polymer chain. The longer the chain, the harder the material and hence the higher the intrinsic viscosity. The average chain length of a particular batch of resin can be controlled during the polymerization. For use in composite walls, an intrinsic viscosity of about 0.65 dl / g to 0.84 dl / g is preferred.

純粋な(ホモポリマー)PETに加えて、共重合により改変されたPETも利用可能である。いくつかの場合、特定の適用にとっては、コポリマーの改変された特性がより望ましい。例えば、シクロヘキサンジメタノール(CHDM)を、エチレングリコールの代わりにポリマー骨格に付加することができる。この構成要素は、それが置きかわるエチレングリコールよりもはるかに大きい(6個のさらなる炭素原子)ため、それは、エチレングリコール単位ができる方法では近隣の鎖に適合しない。これは結晶化を妨げ、ポリマーの融点を低下させる。そのようなPETは一般に、PETGとして知られる(Eastman ChemicalおよびSK Chemicalsがただ2つの製造業者である)。PETGは、射出成形またはシート押出成形することができる透明な非晶質熱可塑性物質である。それを、プロセッシングの間に着色することができる。別の一般的な重合調整剤は、1,4−(パラ)結合したテレフタレート単位のいくつかを置きかえるイソフタル酸である。1,2−(オルト−)または1,3−(メタ−)結合は、鎖における角度を生み出し、結晶性も阻害する。そのようなコポリマーは、熱形成などのある特定の成形適用にとって有利である。他方で、機械的安定性および寸法安定性が重要である他の適用においては、結晶化は重要である。PETボトルについては、少量のCHDMまたは他のコモノマーの使用が有用であり得る:ほんの少量のコモノマーを用いる場合、結晶化は遅くなるが、全体としては阻害されない。結果として、ボトルは、延伸吹込成形(「SBM」)により取得可能であり、炭酸飲料中の二酸化炭素などの、芳香および気体に対する十分な障壁であるのに十分に透明かつ結晶性である。   In addition to pure (homopolymer) PET, PET modified by copolymerization is also available. In some cases, the modified properties of the copolymer are more desirable for certain applications. For example, cyclohexanedimethanol (CHDM) can be added to the polymer backbone instead of ethylene glycol. Because this component is much larger than the ethylene glycol it replaces (6 additional carbon atoms), it is not compatible with neighboring chains in the way that an ethylene glycol unit can. This hinders crystallization and lowers the melting point of the polymer. Such PET is commonly known as PETG (Eastman Chemical and SK Chemicals are just two manufacturers). PETG is a transparent amorphous thermoplastic that can be injection molded or sheet extruded. It can be colored during processing. Another common polymerization modifier is isophthalic acid which replaces some of the 1,4- (para) linked terephthalate units. 1,2- (ortho-) or 1,3- (meta-) bonds create angles in the chain and also inhibit crystallinity. Such copolymers are advantageous for certain molding applications such as thermoforming. On the other hand, in other applications where mechanical and dimensional stability are important, crystallization is important. For PET bottles, the use of a small amount of CHDM or other comonomer may be useful: if only a small amount of comonomer is used, crystallization is slowed but not totally inhibited. As a result, the bottle is obtainable by stretch blow molding (“SBM”) and is sufficiently transparent and crystalline to be a sufficient barrier to aromas and gases, such as carbon dioxide in carbonated beverages.

結晶化は、ポリマー鎖が反復する対称的パターンでそれ自身を折り畳む時に起こる。長いポリマー鎖はそれ自身でもつれるようになる傾向があり、最も注意深く制御された環境を除いて完全な結晶化を妨げる。市販の製品については、ポリエステル繊維を除いて、60%の結晶化が上限である。   Crystallization occurs when the polymer chain folds itself in a repeating symmetrical pattern. Long polymer chains tend to become tangled on their own, preventing full crystallization except in the most carefully controlled environment. For commercial products, crystallization of 60% is the upper limit except for polyester fibers.

PETは、その天然の状態で、結晶性樹脂である。透明な生成物を、融解されたポリマーを急速に冷却して非晶質固体を形成させることにより生成することができる。ガラスと同様、非晶質PETは、その分子が、融解物が冷却される時に規則的様式でそれ自身を整列させる十分な時間を与えられない場合に形成する。室温で、その分子はその場で固まるが、十分な熱エネルギーがそれらに戻された場合、それらは再び動き始め、結晶は核を作り、成長する。この手順は、固体状態結晶化として知られる。   PET is a crystalline resin in its natural state. A clear product can be produced by rapidly cooling the molten polymer to form an amorphous solid. Like glass, amorphous PET forms when its molecules are not given enough time to align themselves in a regular manner as the melt is cooled. At room temperature, the molecules solidify in-situ, but if enough thermal energy is returned to them, they begin to move again and the crystals nucleate and grow. This procedure is known as solid state crystallization.

多くの材料と同様、PETは、1つの大きな単一の結晶を形成するよりもむしろ、非晶質固体から結晶化された場合に多くの小さい晶子を生成する傾向がある。光は、晶子と、それらの間の非晶質領域との境界と交差するため、光は散乱する傾向がある。この散乱は、結晶性PETが、多くの場合、不透明および白色であることを意味する。ファイバー引き上げは、ほぼ単一の結晶生成物を生成する数少ない工業的プロセスである。   Like many materials, PET tends to produce many small crystallites when crystallized from an amorphous solid, rather than forming one large single crystal. Because light intersects the boundary between the crystallites and the amorphous regions between them, the light tends to scatter. This scattering means that crystalline PET is often opaque and white. Fiber pulling is one of the few industrial processes that produces a nearly single crystalline product.

CHDMまたはイソフタル酸などのコモノマーは、PETの融点を低下させ、結晶性を減少させる(ボトル製造のために材料を用いる場合に特に重要である)。したがって、樹脂を、より低い温度および/またはより小さい力で可塑的に形成させることができる。これは、許容される(すなわち、知覚できない)レベルで最終生成物のアセトアルデヒド含量を減少させる分解を防止するのに役立つ。ポリマーの安定性を改善するための他の方法は、安定剤、主に、亜リン酸塩などの酸化防止剤を用いることによる。最近では、ナノ構造化学物質を用いた材料の分子レベルでの安定化も考慮されている。   Comonomers such as CHDM or isophthalic acid reduce the melting point of PET and reduce crystallinity (especially important when using materials for bottle manufacture). Thus, the resin can be formed plastically at lower temperatures and / or with less force. This helps to prevent degradation that reduces the acetaldehyde content of the final product at an acceptable (ie, unperceivable) level. Another way to improve the stability of the polymer is by using stabilizers, mainly antioxidants such as phosphites. Recently, stabilization at the molecular level of materials using nanostructured chemical substances has also been considered.

非強化PETは、以下の特性を有する:かさ密度0.800〜0.931g/cc;温度285〜285℃で密度1.10〜1.20g/cc、−285℃で1.25〜1.91g/cc;見かけのかさ密度0.000850g/cc;吸水率0.0500〜0.800%;平衡での吸湿度0.200〜0.300%;飽和での吸水率0.400〜0.500%;粒径2500μm;水蒸気透過速度0.490〜6.00g/m2/日;酸素透過速度5.10〜23.0cc−mm/m2−24hr−atm;粘度測定値0.550〜0.980;粘度試験74.0〜86.0cm3/g;厚み250〜254ミクロン;線形成形収縮率0.00100〜0.0200cm/cm;線形成形収縮率、横方向0.00200〜0.0110cm/cm;ロックウェル硬さM80.0〜95.0;ロックウェル硬さR105〜120 105〜120;鋼球押し込み硬度160〜170MPa;最大引張強度22.0〜207MPa;フィルム引張降伏強度、MD 55.0〜59.0MPa;フィルム引張降伏強度、TD 53.0〜57.0MPa;フィルム破断伸び、MD 40.0〜600%;フィルム破断伸び、TD 200〜600%;フィルム降伏伸び、MD 4.00〜6.00%;フィルム降伏伸び、TD 4.00〜6.00%;引張降伏強度47.0〜90.0MPa;破断伸び1.50〜600%;降伏伸び3.50〜30.0%;弾性率1.83〜14.0GPa;曲げ弾性率1.90〜15.2GPa;曲げ降伏強度55.0〜240MPa;圧縮降伏強度20.0〜123MPa;ノッチなしアイゾット衝撃強度2.67J/cm−NB;ノッチなし低温アイゾット衝撃強度(ISO)160〜181kJ/m2;ノッチあり低温アイゾット衝撃強度(ISO)3.10〜4.20kJ/m2;ノッチなしシャルピー衝撃強度3.00J/cm2−NB;ノッチあり低温シャルピー衝撃強度0.270〜0.500J/cm2;ノッチありシャルピー衝撃強度0.200〜1.40J/cm2;温度−40℃での衝撃試験0.800〜8.20J;摩擦係数0.190〜0.250;総引裂強度15.0〜120N;エルメンドルフ引裂強度、MD 3.14〜4.00g/ミクロン;エルメンドルフ引裂強度、TD 3.24〜5.20g/ミクロン;落槍1.08〜2.00g/ミクロン;テーバー摩耗、mg/1000サイクル;フィルム引張破断強度、MD 13.8〜60.0MPa;フィルム引張破断強度、TD 39.0〜48.0MPa;−40℃でのノッチありアイゾット衝撃強度0.270〜0.630J/cm;ノッチありアイゾット衝撃強度0.139〜100J/cm;ノッチありアイゾット衝撃強度(ISO)2.00〜10.0kJ/m2;電気抵抗5.00e+6〜1.00e+16オーム−cm;表面抵抗1.00e+14〜1.00e+16オーム;誘電率2.40〜3.90;誘電強度15.7〜60.0kV/mm;散逸率0.00100〜0.0250;耐アーク性80.0〜181sec;比較トラッキング指数175〜600V;融解熱56.0〜65.0J/g;CTE、線形25.0〜92.0μm/m−℃;CTE、線形、横断流48.0〜80.0μm/m−℃;比熱容量1.10〜1.20J/g−℃;60.0〜280℃で1.30〜2.30J/g−℃;熱伝導率0.190〜0.290W/m−K;融点200〜250℃;最高使用温度、空気中100〜225℃;0.46MPa(66psi)での収縮温度66.0〜245°;1.8MPa(264psi)での収縮温度60.0〜240℃;ビカット軟化温度74.0〜85.0℃;最低使用温度、空中−20.0℃;ガラス温度70.0〜78.0℃;UL RTI、電気75.0〜175℃;ヘーズ0.300〜10.0%;光沢108〜166%;可視光線透過率67.0〜99.0%;ガードナー色数−3.00〜85.0;加工温度120〜295℃;成形温度10.0〜163℃;乾燥温度70.0〜160℃;乾燥時間3.00〜8.00時間;湿度含量0.0100〜0.400%;射出圧力68.9〜120MPa;背圧8.00〜18.0MPa。 Non-reinforced PET has the following properties: Bulk density 0.800-0.931 g / cc; density 1.10-1.20 g / cc at 285-285 ° C., 1.25-1. Apparent bulk density 0.000850 g / cc; water absorption 0.0500-0.800%; moisture absorption at equilibrium 0.200-0.300%; water absorption at saturation 0.400-0. 500%; particle size 2500 μm; water vapor transmission rate 0.490 to 6.00 g / m 2 / day; oxygen transmission rate 5.10 to 23.0 cc-mm / m 2 -24 hr-atm; viscosity measurement 0.550 to 0.980; viscosity test 74.0-86.0 cm 3 / g; thickness 250-254 microns; linear molding shrinkage 0.00100-0.0200 cm / cm; linear molding shrinkage, lateral direction 0.00200-0. 0110cm cm; Rockwell hardness M80.0 to 95.0; Rockwell hardness R105 to 120 105 to 120; Steel ball indentation hardness 160 to 170 MPa; Maximum tensile strength 22.0 to 207 MPa; Film tensile yield strength, MD 55. 0-59.0 MPa; film tensile yield strength, TD 53.0-57.0 MPa; film break elongation, MD 40.0-600%; film break elongation, TD 200-600%; film yield elongation, MD 4.00 ~ 6.00%; film yield elongation, TD 4.00 to 6.00%; tensile yield strength 47.0 to 90.0 MPa; breaking elongation 1.50 to 600%; yield elongation 3.50 to 30.0% Elastic modulus 1.83 to 14.0 GPa; flexural modulus 1.90 to 15.2 GPa; bending yield strength 55.0 to 240 MPa; compressive yield strength 20.0 123MPa; unnotched Izod impact strength 2.67J / cm-NB; unnotched low Izod impact strength (ISO) 160~181kJ / m 2; notch has low Izod impact strength (ISO) 3.10~4.20kJ / m 2 ; Charpy impact strength without notch 3.00 J / cm 2 -NB; Low temperature Charpy impact strength with notch 0.270 to 0.500 J / cm 2 ; Charpy impact strength with notch 0.200 to 1.40 J / cm 2 ; Temperature − Impact test at 40 ° C. 0.800 to 8.20 J; coefficient of friction 0.190 to 0.250; total tear strength 15.0 to 120 N; Elmendorf tear strength, MD 3.14 to 4.00 g / micron; Elmendorf tear Strength, TD 3.24-5.20 g / micron; drop 1.08-2.00 g / micron; Taber wear mg / 1000 cycle; film tensile strength at break, MD 13.8 to 60.0 MPa; film tensile strength at break, TD 39.0 to 48.0 MPa; Izod impact strength with notch at −40 ° C. 0.270 to 0.630 J / Cm; Izod impact strength with notch 0.139 to 100 J / cm; Izod impact strength with notch (ISO) 2.00 to 10.0 kJ / m 2 ; Electrical resistance 5.00e + 6 to 1.00e + 16 ohm-cm; Surface resistance 1.00e + 14-1.00e + 16 ohm; dielectric constant 2.40-3.90; dielectric strength 15.7-60.0 kV / mm; dissipation factor 0.00100-0.0250; arc resistance 80.0-181 sec; Comparative tracking index 175 to 600 V; heat of fusion 56.0 to 65.0 J / g; CTE, linear 25.0 to 92.0 μ CTE, linear, cross flow 48.0-80.0 μm / m- ° C; specific heat capacity 1.10-1.20 J / g- ° C; 1.30-2. 30 J / g- ° C; thermal conductivity 0.190-0.290 W / m-K; melting point 200-250 ° C; maximum use temperature, 100-225 ° C in air; shrinkage temperature at 0.46 MPa (66 psi) 66. 0-245 °; shrinkage temperature at 1.8 MPa (264 psi) 60.0-240 ° C .; Vicat softening temperature 74.0-85.0 ° C .; minimum service temperature, air-20.0 ° C .; glass temperature 70.0 UL RTI, electricity 75.0 to 175 ° C .; haze 0.300 to 10.0%; gloss 108 to 166%; visible light transmittance 67.0 to 99.0%; Gardner color number − 3.00-85.0; processing temperature 120-295 ° C; molding temperature Degree of 10.0 to 163 ° C; Drying temperature 70.0 to 160 ° C; Drying time 3.00 to 8.00 hours; Humidity content 0.0100 to 0.400%; Injection pressure 68.9 to 120 MPa; Back pressure 8 0.00-18.0 MPa.

ポリエチレンテレフタレートフィルムは、商標名Hostaphan(登録商標)の下でMitsubishi Polyester Film of Wiesbaden、Germanyから入手可能である。Hostaphan(登録商標)GNは、ポリエチレンテレフタレート(PET)から作られる、ガラス透明二軸延伸フィルムであり、その優れた機械的強度および寸法安定性を伴う、その高い透明度および表面光沢およびその低いヘーズを特徴とする。Hostaphan(登録商標)GNは、滑りおよび加工性の改善のため、ならびにコーティング、印刷用インクまたは金属性層の接着の改善のために片面または両面が化学的に処理される。Hostaphan(登録商標)RHBYは、アルミニウム、Al2O3またはSiOxを用いる減圧コーティング後に酸素、水蒸気および他の気体ならびに芳香物質に対する以前は達成不可能であった障壁特性を提供するために最適化された構造を有するポリエチレンテレフタレート(PET)から作られる二軸延伸フィルムである。   Polyethylene terephthalate film is available from Mitsubishi Polyster Film of Wiesbaden, Germany under the trade name Hostaphan®. Hostaphan® GN is a glass transparent biaxially stretched film made from polyethylene terephthalate (PET), with its high transparency and surface gloss and its low haze, with its excellent mechanical strength and dimensional stability. Features. Hostaphan® GN is chemically treated on one or both sides for improved slip and processability and for improved adhesion of coatings, printing inks or metallic layers. Hostaphan® RHBY has a structure optimized to provide barrier properties previously unattainable for oxygen, water vapor and other gases and fragrances after vacuum coating using aluminum, Al2O3 or SiOx. It is a biaxially stretched film made from polyethylene terephthalate (PET).

直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)
直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)は、一般的にエチレンと長鎖オレフィンとの共重合により作製される、有意な数の短い分枝を有する実質的に直鎖状のポリマー(ポリエチレン)である。直鎖状低密度ポリエチレンは、長鎖分枝が存在しないため、従来の低密度ポリエチレンとは構造的に異なる。LLDPEの直鎖性は、LLDPEおよびLDPEの異なる製造プロセスから生じる。一般に、LLDPEは、エチレンと、ブテン、ヘキセン、またはオクテンなどのより高級なアルファオレフィンとの共重合により、より低温および圧力で生成される。共重合プロセスは、従来のLDPEよりも狭い分子量分布および直鎖構造と共に、有意に異なるレオロジー特性を有するLLDPEポリマーを生成する。
Linear low density polyethylene (LLDPE)
Linear low density polyethylene (LLDPE) is a substantially linear polymer (polyethylene) having a significant number of short branches, typically made by copolymerization of ethylene and long chain olefins. . Linear low density polyethylene is structurally different from conventional low density polyethylene because there are no long chain branches. The linearity of LLDPE arises from different manufacturing processes of LLDPE and LDPE. In general, LLDPE is produced at lower temperatures and pressures by copolymerization of ethylene with higher alpha olefins such as butene, hexene, or octene. The copolymerization process produces LLDPE polymers with significantly different rheological properties with a narrower molecular weight distribution and linear structure than conventional LDPE.

LLDPEの生成は、遷移金属触媒、特に、ZieglerまたはPhilips型の触媒により開始される。実際の重合プロセスを、溶液相または気相反応器中で行うことができる。通常、オクテンは溶液相中ではコポリマーであるが、ブテンおよびヘキセンは気相反応器中でエチレンと共に共重合される。気相反応器中で生成されたLLDPE樹脂は、顆粒形態にあり、顆粒として販売するか、またはペレットに加工することができる。LLDPEは、LDPEよりも高い引張強度ならびに高い衝撃および穿刺耐性を有する。それは非常に可撓性であり、応力下で延伸する。それを用いて、より良好な環境応力亀裂耐性を有する、より薄いフィルムを作製することができる。それは、化学物質および紫外線照射に対する良好な耐性を有する。それは良好な電気的特性を有する。しかしながら、それはLDPEほど加工が容易ではなく、光沢が少なく、熱密封のための範囲が狭い。   The production of LLDPE is initiated by a transition metal catalyst, in particular a Ziegler or Philips type catalyst. The actual polymerization process can be carried out in a solution phase or gas phase reactor. Normally, octene is a copolymer in the solution phase, butene and hexene are copolymerized with ethylene in a gas phase reactor. The LLDPE resin produced in the gas phase reactor is in granular form and can be sold as granules or processed into pellets. LLDPE has higher tensile strength and higher impact and puncture resistance than LDPE. It is very flexible and stretches under stress. It can be used to make thinner films with better environmental stress crack resistance. It has good resistance to chemicals and UV radiation. It has good electrical properties. However, it is not as easy to process as LDPE, it has less gloss and has a narrow range for heat sealing.

LDPEおよびLLDPEは、独特の理論的または融解流れ特性を有する。LLDPEは、そのより狭い分子量分布およびより短い鎖分枝のため、剪断感受性が低い。押出などの剪断プロセス中に、LLDPEは、同等の融解指数のLDPEよりも粘性のままであり、したがって、加工が難しい。LLDPEのより低い剪断感受性は、押出中にポリマー鎖のより速い応力緩和を可能にし、したがって、その物理特性はブローアップ比の変化の影響を受けやすい。融解伸長においては、LLDPEは全てのひずみ速度でより低い粘度を有する。これは、LDPEが延伸される場合に行うようにはひずみ硬化しないことを意味する。ポリエチレンの変形速度が増大するにつれて、LDPEは、鎖のもつれのため粘度の劇的な上昇を示す。この現象は、LLDPEにおける長鎖分枝の欠如のため、LLDPEについては観察されず、もつれるようになることなく、延伸の際に鎖が互いに「通り抜ける」ことができる。LLDPEフィルムを、高い強度および強靱性を維持しながら、容易にダウンゲージ(downgauge)することができるため、この特徴はフィルム用途にとって重要である。   LDPE and LLDPE have unique theoretical or melt flow properties. LLDPE is less shear sensitive due to its narrow molecular weight distribution and shorter chain branching. During a shearing process such as extrusion, LLDPE remains more viscous than comparable melt index LDPE and is therefore difficult to process. The lower shear sensitivity of LLDPE allows for faster stress relaxation of the polymer chain during extrusion and therefore its physical properties are susceptible to changes in blow-up ratio. In melt elongation, LLDPE has a lower viscosity at all strain rates. This means that it does not strain harden as it does when LDPE is stretched. As the deformation rate of polyethylene increases, LDPE shows a dramatic increase in viscosity due to chain entanglement. This phenomenon is not observed for LLDPE due to the lack of long chain branching in LLDPE, and the chains can “pass through” upon stretching without becoming tangled. This feature is important for film applications because LLDPE films can be easily downgauge while maintaining high strength and toughness.

フィルム等級のLLDPEの特性としては、以下が挙げられる:密度0.902〜0.960g/cc;湿度蒸気透過速度0.240〜0.470cc−mm/m2−24hr−atm;水蒸気透過速度6.00〜8.00g/m2/日;酸素透過速度0.720〜236cc−mm/m2−24hr−atm;酸素透過速度3500〜5000cc/m2/日;温度190〜190℃での粘度37000〜79000cP;剪断速度300〜5000l/sで37000〜79000cP;剪断速度300〜5000l/sで37000〜79000cP;厚み12.7〜76.2μm;融解流れ0.200〜40.0g/10min;ベース樹脂融解指数0.700〜3.50g/10min;アンチブロックレベル3500〜9000ppm;スリップレベル0.000〜1700ppm;最大引張強度9.80〜26.2MPa;フィルム引張降伏強度、MD 7.38〜74.0MPa;フィルム引張降伏強度、TD 6.90〜77.0MPa;フィルム破断伸び、MD 80.0〜1460%;フィルム破断伸び、TD 460〜1710%;フィルム降伏伸び、MD 435〜640%;フィルム降伏伸び、TD 670〜890%;引張降伏強度9.70〜22.1MPa;破断伸び8.00〜1000%;弾性率0.0110〜0.413GPa;割線係数、MD 0.0103〜0.717GPa;割線係数、TD 0.0106〜0.869GPa;衝撃強度48.0〜65.0;衝撃試験0.452〜5.00J;摩擦係数0.100〜2.00;静止摩擦係数0.170〜1.00;エルメンドルフ引裂強度、MD 25.0〜1080g2;エルメンドルフ引裂強度TD 180〜1470g;エルメンドルフ引裂強度、MD 0.0750〜20.9g/ミクロン;エルメンドルフ引裂強度、TD 0.275〜37.8g/ミクロン;落槍1.57〜42.5g/ミクロン;落槍試験30.0〜1350g;密封強度1800〜2400g/25min;フィルム引張破断強度、MD 9.65〜82.7MPa;フィルム引張破断強度、TD 7.24〜55.1MPa;熱密封強度開始温度72.0〜100℃;融点120〜128℃;結晶化温度104〜115℃;ビカット軟化温度93.0〜123℃;ヘーズ0.700〜80.0%;光沢3.00〜140%;加工温度90.0〜310℃;ダイオープニング0.0810〜0.254cm;ブローアップ比(BUR)1.50〜4.00。 Properties of film grade LLDPE include: density 0.902-0.960 g / cc; humidity vapor transmission rate 0.240-0.470 cc-mm / m 2 -24 hr-atm; water vapor transmission rate 6 0.000 to 8.00 g / m 2 / day; oxygen permeation rate 0.720 to 236 cc-mm / m 2 -24 hr-atm; oxygen permeation rate 3500 to 5000 cc / m 2 / day; viscosity at 190 to 190 ° C. 37000-79000 cP at a shear rate of 300-5000 l / s; 37000-79000 cP at a shear rate of 300-5000 l / s; thickness 12.7-76.2 μm; melt flow 0.200-40.0 g / 10 min; base Resin melting index 0.700 to 3.50 g / 10 min; anti-block level 3500 to 9000 pm; slip level 0.000 to 1700 ppm; maximum tensile strength 9.80 to 26.2 MPa; film tensile yield strength, MD 7.38 to 74.0 MPa; film tensile yield strength, TD 6.90 to 77.0 MPa; film Elongation at break, MD 80.0-1460%; Film elongation at break, TD 460-1710%; Film yield elongation, MD 435-640%; Film yield elongation, TD 670-890%; Tensile yield strength 9.70-22. 1 MPa; elongation at break 8.00 to 1000%; modulus 0.0110 to 0.413 GPa; secant modulus, MD 0.0103 to 0.717 GPa; secant modulus, TD 0.0106 to 0.869 GPa; impact strength 48.0 To 65.0; impact test 0.452 to 5.00 J; coefficient of friction 0.100 to 2.00; coefficient of static friction 0. Elmendorf tear strength, MD 25.0-1080 g2; Elmendorf tear strength TD 180-1470 g; Elmendorf tear strength, MD 0.0750-20.9 g / micron; Elmendorf tear strength, TD 0.275-37 8 g / micron; Drop 1.57-42.5 g / micron; Drop test 30.0-1350 g; Seal strength 1800-2400 g / 25 min; Film tensile breaking strength, MD 9.65-82.7 MPa; Film tensile Breaking strength, TD 7.24-55.1 MPa; heat sealing strength starting temperature 72.0-100 ° C .; melting point 120-128 ° C .; crystallization temperature 104-115 ° C .; Vicat softening temperature 93.0-123 ° C .; 700 to 80.0%; Gloss 3.00 to 140%; Processing temperature 90.0 to 310 ° C; Opening 0.0810~0.254cm; blow-up ratio (BUR) 1.50~4.00.

エチレンビニルアルコール(EVOH)
エチレンビニルアルコールは、エチレンとビニルアルコールとの規則的コポリマーである。後者のモノマーは主にそのアセトアルデヒド互変異性体として存在するため、コポリマーは、エチレンと酢酸ビニルの重合、次いで、加水分解により調製される。プラスチック樹脂は、一般に食品用途、および自動車用のプラスチックガソリンタンクにおいて用いられる。その主な目的は、主に、食品包装保存期間の改善のための酸素障壁として、および燃料タンクのための炭化水素障壁としての障壁特性を提供することである。EVOHは、典型的には、カードボード、ホイル、または他のプラスチック間の薄層として共押出または積層化される。EVOHコポリマーは、モル%のエチレン含量により定義される:より低いエチレン含量等級はより高い障壁特性を有する;より高いエチレン含量等級は押出のためのより低い温度を有する。
Ethylene vinyl alcohol (EVOH)
Ethylene vinyl alcohol is a regular copolymer of ethylene and vinyl alcohol. Since the latter monomer exists primarily as its acetaldehyde tautomer, the copolymer is prepared by polymerization of ethylene and vinyl acetate followed by hydrolysis. Plastic resins are generally used in food applications and in plastic gasoline tanks for automobiles. Its main purpose is primarily to provide barrier properties as an oxygen barrier for improved food packaging shelf life and as a hydrocarbon barrier for fuel tanks. EVOH is typically coextruded or laminated as a thin layer between cardboard, foil, or other plastic. EVOH copolymers are defined by the mole percent ethylene content: lower ethylene content grades have higher barrier properties; higher ethylene content grades have lower temperatures for extrusion.

エチレンビニルアルコール(EVOH)は、今日用いられている最も一般的な透明の高障壁フィルムの1つである。それは、共押出における個別の層として適用される。EVOHは、優れた酸素障壁特性(0.006〜0.12cc−mil/100in2−日)を提供する。特定のEVOHフィルムが提供する障壁は、いくつかの因子:モルパーセント(エチレンのモルパーセントが増大するにつれて、障壁は減少する);結晶性(結晶性が増大するにつれて、障壁特性は改善する);厚み(全てのフィルムについて、厚みが増大するにつれて、障壁は増大する);温度(温度が増大するにつれて、障壁は減少する);湿度(高い湿度レベルでは、EVOHにより提供される障壁は急速に低下する(それは、重要である周囲湿度よりもむしろEVOH境界面での湿度レベルである))に依存する。優れた酸素障壁を提供するだけでなく、EVOHは、優れた臭いおよび芳香障壁でもある。それは、3D適用にとって人気にする熱形成性であるという追加の利点を有する。   Ethylene vinyl alcohol (EVOH) is one of the most common transparent high barrier films used today. It is applied as a separate layer in coextrusion. EVOH provides excellent oxygen barrier properties (0.006-0.12 cc-mil / 100 in2-day). The barrier provided by a particular EVOH film has several factors: mole percent (the barrier decreases as the mole percent of ethylene increases); crystallinity (the barrier properties improve as crystallinity increases); Thickness (for all films, the barrier increases as the thickness increases); temperature (the barrier decreases as the temperature increases); humidity (at high humidity levels, the barrier provided by EVOH decreases rapidly) (It is the humidity level at the EVOH interface rather than the ambient humidity that is important). In addition to providing an excellent oxygen barrier, EVOH is also an excellent odor and aroma barrier. It has the additional advantage of being thermoforming, making it popular for 3D applications.

EVALCA EVAL(登録商標)EF−XLエチレンビニルアルコールコポリマーフィルムは、以下の特性:湿度蒸気透過速度0.600cc−mm/m2−24hr−atm 40℃、90%RH;酸素透過速度0.00400cc−mm/m2−24hr−atm 20℃;65%RH(透過性はより高い湿度含量で有意に増大する);厚み15.2ミクロン;フィルム破断伸び、MD 100% 10%/min;ASTM D638フィルム破断伸び、TD 100% 10%/min;ASTM D638割線係数、MD 3.50GPa;ヤング率、ASTM D638、10%/min;割線係数、TD 3.50GPa;ヤング率、ASTM D638、10%/min;エルメンドルフ引裂強度MD 260g;ASTM D638エルメンドルフ引裂強度TD 330g;ASTM D638エルメンドルフ引裂強度、MD 17.0g/ミクロン;ASTM D638エルメンドルフ引裂強度、TD 21.7g/ミクロン;ASTM D638フィルム引張破断強度、MD 205MPa 10%/min;ASTM D638フィルム引張破断強度、TD 195MPa 10%/min;表面抵抗2.70e+15オーム;誘電率5.00;散逸率0.220;比熱容量2.40J/g−℃;熱伝導率0.340W/m−K;融点181℃ DSC;ヘーズ0.500% 65%RH;光沢95.0% 65%RHを有する。EVAL(登録商標)エチレンビニルアルコールフィルムは、Houston、TXのKuraray America,Inc.から入手可能である。 EVALCA EVAL® EF-XL ethylene vinyl alcohol copolymer film has the following properties: humidity vapor transmission rate 0.600 cc-mm / m 2 -24 hr-atm 40 ° C., 90% RH; oxygen transmission rate 0.00400 cc- mm / m 2 -24 hr-atm 20 ° C .; 65% RH (permeability increases significantly at higher humidity content); thickness 15.2 microns; film break elongation, MD 100% 10% / min; ASTM D638 film Elongation at break, TD 100% 10% / min; ASTM D638 secant modulus, MD 3.50 GPa; Young's modulus, ASTM D638, 10% / min; secant modulus, TD 3.50 GPa; Young's modulus, ASTM D638, 10% / min Elmendorf tear strength MD 260g; ASTM D638 Herme Dorf tear strength TD 330 g; ASTM D638 Elmendorf tear strength, MD 17.0 g / micron; ASTM D638 Elmendorf tear strength, TD 21.7 g / micron; ASTM D638 film tensile strength at break, MD 205 MPa 10% / min; ASTM D638 film tensile Breaking strength, TD 195 MPa 10% / min; surface resistance 2.70e + 15 ohm; dielectric constant 5.00; dissipation factor 0.220; specific heat capacity 2.40 J / g- ° C .; thermal conductivity 0.340 W / m-K; Melting point 181 ° C. DSC; haze 0.500% 65% RH; gloss 95.0% 65% RH. EVAL® ethylene vinyl alcohol film is available from Kuraray America, Inc. of Houston, TX. Is available from

ナイロン
ナイロンは、ポリアミドとして一般的に知られる合成ポリマーのファミリーの総称である。ナイロンは、熱可塑性の絹のような材料である。繊維用途のためにナイロンを作製する2つの一般的な方法がある。1つのアプローチにおいては、それぞれの末端上に酸(COOH)基を有する分子を、それぞれの末端上にアミン(NH2)基を含有する分子と反応させる。得られるナイロンは、2つの酸基と2つのアミンとを分離する炭素原子の数に基づいて命名される。これらのものを、中間の分子量のモノマーに形成し、次いで、反応させて長いポリマー鎖を形成する。
Nylon nylon is a generic name for a family of synthetic polymers commonly known as polyamides. Nylon is a thermoplastic silk-like material. There are two common methods of making nylon for fiber applications. In one approach, molecules having acid (COOH) groups on each terminus are reacted with molecules containing amine (NH2) groups on each terminus. The resulting nylon is named based on the number of carbon atoms separating the two acid groups and the two amines. These are formed into intermediate molecular weight monomers and then reacted to form long polymer chains.

固体ナイロンは、以前は金属で鋳造されていた小ねじ、歯車および他の低〜中応力の部品などの機械部分のために用いられる。工学等級のナイロンは、押出、鋳造、および射出成形により加工される。固体ナイロンは、櫛において用いられる。タイプ6/6ナイロン101は、最も一般的な商業等級のナイロンであり、ナイロン6は最も一般的な商業等級の成形ナイロンである。ナイロンは、構造強度および衝撃強度および剛性を増大させるガラス充填変異体、および潤滑性を増大させる硫化モリブデン充填変異体で入手可能である。   Solid nylon is used for machine parts such as machine screws, gears and other low to medium stress parts previously cast with metal. Engineering grade nylon is processed by extrusion, casting, and injection molding. Solid nylon is used in the comb. Type 6/6 nylon 101 is the most common commercial grade nylon and nylon 6 is the most common commercial grade molded nylon. Nylon is available in glass filled variants that increase structural strength and impact strength and stiffness, and molybdenum sulfide filled variants that increase lubricity.

アラミドは、主鎖中に芳香族基を含む全く異なる鎖構造を有する別の型のポリアミドである。そのようなポリマーは、優れた防弾繊維を作る。   Aramids are another type of polyamide with a completely different chain structure that contains aromatic groups in the main chain. Such polymers make excellent bulletproof fibers.

ナイロンは、等量のジアミンとジカルボン酸とを反応させることにより形成される縮合コポリマーであり、ペプチド結合は、ポリペプチドバイオポリマーと同様のプロセスにおいて各モノマーの両末端で形成する。数字の添え字は、ジアミンを第1に、およびダイスを第2に、モノマーにより提供される炭素数を特定する。最も一般的な変異体は、ナイロン6−6であり、ジアミン(ヘキサメチレンジアミン)と二酸(アジピン酸)がそれぞれ、ポリマー鎖に6個の炭素を供給するという事実を指す。ポリエステルおよびポリウレタンのような他の規則的なコポリマーと同様、「反復単位」は、各モノマーの1つからなり、それらは鎖中で交互に存在する。このコポリマー中の各モノマーは両末端上に同じ反応性基を有するため、アミド結合の方向は、全体的な方向性を有する天然のポリアミドタンパク質と違って、各モノマー間で逆転している。実験室においては、ナイロン6−6を、アジピン酸の代わりにアジピン酸クロリドを用いて作製することもできる。比率を全く正しくするのは困難であり、逸脱は望ましい10,000ダルトン未満の分子量での鎖終結をもたらし得る。この問題を克服するために、正確に1:1の比の酸と塩基を用いて互いに中和させ、結晶性の固体「ナイロン塩」を室温で形成させることができる。285℃に加熱したら、塩が反応してナイロンポリマーを形成する。20,000ダルトンより上では、鎖を糸に紡ぐことは不可能であるため、これに対抗するために、いくらかの酢酸を添加して、ポリマー延伸中に遊離アミン末端基と反応させて、分子量を制限する。実際に、特にナイロン6,6については、モノマーを水溶液中で組み合わせることが多い。この溶液を作製するために用いられる水を、制御された条件下で蒸発させ、増大する濃度の「塩」を、最終分子量まで重合させる。   Nylon is a condensation copolymer formed by reacting equal amounts of diamine and dicarboxylic acid, and peptide bonds are formed at both ends of each monomer in a process similar to polypeptide biopolymers. The numerical subscripts specify the number of carbons provided by the monomer, diamine first and dice second. The most common variant is nylon 6-6, which refers to the fact that diamine (hexamethylenediamine) and diacid (adipic acid) each supply 6 carbons to the polymer chain. As with other regular copolymers such as polyester and polyurethane, the “repeat unit” consists of one of each monomer, which alternate in the chain. Since each monomer in this copolymer has the same reactive group on both ends, the direction of the amide bond is reversed between the monomers, unlike the natural polyamide protein, which has an overall orientation. In the laboratory, nylon 6-6 can also be made using adipic acid chloride instead of adipic acid. It is difficult to make the ratio quite correct, and deviations can lead to chain termination with a molecular weight of less than 10,000 daltons desired. To overcome this problem, it is possible to neutralize each other with exactly 1: 1 ratio of acid and base to form a crystalline solid “nylon salt” at room temperature. Upon heating to 285 ° C, the salt reacts to form a nylon polymer. Above 20,000 daltons, it is impossible to spin the chain into yarn, so to counteract this, some acetic acid is added to react with the free amine end groups during polymer stretching to reduce the molecular weight. Limit. In fact, especially for nylon 6,6, the monomers are often combined in an aqueous solution. The water used to make this solution is evaporated under controlled conditions, and increasing concentrations of “salt” are polymerized to the final molecular weight.

ホモポリマーナイロン6、またはポリカプロラクタムは、縮合ポリマーではないが、開環重合により形成される(あるいは、アミノカプロン酸を重合することにより作製される)。カプロラクタム内のペプチド結合は、モノマーがポリマー骨格の一部になるため、2つの新しい結合中に組み込まれるそれぞれの側に露出した活性基を用いて破壊される。この場合、全てのアミド結合は、同じ方向にあるが、ナイロン6の特性は、融点(N6はより低い)ならびにカーペットおよび織物のような製品におけるいくらかの繊維特性を除いて、ナイロン6,6のものとは識別不可能であることもある。ナイロン9も存在する。   Homopolymer nylon 6, or polycaprolactam, is not a condensation polymer, but is formed by ring-opening polymerization (or made by polymerizing aminocaproic acid). The peptide bond within caprolactam is broken using the active groups exposed on each side that are incorporated into the two new bonds as the monomer becomes part of the polymer backbone. In this case, all amide bonds are in the same direction, but the properties of nylon 6 are that of nylon 6,6 except for the melting point (N6 is lower) and some fiber properties in products such as carpets and fabrics. Sometimes things are indistinguishable. Nylon 9 is also present.

ペンタメチレンジアミンとセバシン酸から作製される、ナイロン5,10は、優れた特性を有するが、作製するのはより高価である。この命名法に従えば、「ナイロン6,12」(N−6,12)または「PA−6,12」は、6Cジアミンと12C二酸とのコポリマーである。N−5,10 N−6,11;N−10,12などについても同様である。他のナイロンとしては、上記に列挙されたモノマーに基づくものではないコポリマー化されたジカルボン酸/ジアミン生成物が挙げられる。例えば、いくつかの芳香族ナイロンは、ポリエステルとより一般的に関連する、テレフタル酸(Kevlar)またはイソフタル酸(Nomex)のような二酸の添加を用いて重合される。N−6,6/N6のコポリマー;N−6,6/N−6/N−12のコポリマーなどが存在する。ポリアミドが形成される方法のため、ナイロンは未分枝の直鎖に限定されると考えられる。しかし、「星型」分枝鎖ナイロンを、ジカルボン酸と、3つ以上のアミノ基を有するポリアミドとの縮合により生成することができる。   Nylon 5,10 made from pentamethylenediamine and sebacic acid has excellent properties but is more expensive to make. According to this nomenclature, “Nylon 6,12” (N-6,12) or “PA-6,12” is a copolymer of 6C diamine and 12C diacid. The same applies to N-5, 10 N-6, 11; N-10, 12 and the like. Other nylons include copolymerized dicarboxylic acid / diamine products that are not based on the monomers listed above. For example, some aromatic nylons are polymerized using the addition of a diacid, such as terephthalic acid (Kevlar) or isophthalic acid (Nomex), more commonly associated with polyesters. There are copolymers of N-6,6 / N6; copolymers of N-6,6 / N-6 / N-12, and the like. Nylon is believed to be limited to unbranched linear chains due to the manner in which the polyamide is formed. However, “star” branched nylons can be produced by condensation of dicarboxylic acids with polyamides having three or more amino groups.

その融点、Tmより上では、ナイロンのような熱可塑性物質は、非晶質の固体または粘性の流体であり、鎖はランダムコイルに近くなる。Tmより下では、非晶質領域は、層状結晶である領域と交互に存在する。非晶質領域は弾性に寄与し、結晶性領域は強度および剛性に寄与する。平面アミド(−CO−NH−)基は非常に極性であり、したがって、ナイロンは隣接する鎖間で複数の水素結合を形成する。ナイロン骨格は規則的および対称性であるため、特に、全てのアミド結合がtransの構成にある場合、ナイロンは高い結晶性を有し、優れた繊維を作ることが多い。結晶性の量は、形成の詳細、ならびにナイロンの種類に依存する。一見したところ、それは完全に非晶質の固体として融解物から急冷(quench)することは決してできない。   Above its melting point, Tm, thermoplastics such as nylon are amorphous solids or viscous fluids and the chains are close to random coils. Below Tm, amorphous regions alternate with regions that are layered crystals. Amorphous regions contribute to elasticity, and crystalline regions contribute to strength and stiffness. Planar amide (—CO—NH—) groups are very polar and therefore nylon forms multiple hydrogen bonds between adjacent chains. Since the nylon skeleton is regular and symmetric, nylon has high crystallinity and often produces excellent fibers, especially when all amide bonds are in the trans configuration. The amount of crystallinity depends on the details of formation as well as the type of nylon. At first glance, it can never be quenched from the melt as a completely amorphous solid.

ナイロン6,6は、かなりの長さの正確に6個および4個の炭素の協調分離で近隣のペプチド結合と整列した複数の平行鎖を有してもよく、したがって、カルボニル酸素およびアミド水素が並んで、中断なしに、鎖間水素結合を反復的に形成することができる。ナイロン5,10は、5および8個の炭素の協調的ラン(coordinated runs)を有してもよい。したがって、平行(逆平行ではない)鎖は、天然のシルクフィブロインおよび羽毛におけるβ−ケラチン(アミノ酸のa−炭素のみを分離する連続的−CO−NH−基を有するタンパク質)に認められるものと類似する強力で頑健な超分子構造である、伸長した、破壊されない、多鎖β−折り畳みシートに関与することができる。ナイロン6は、混合した方向性を有する中断されないH結合シートを形成するが、β−シートの皺はいくらか異なる。それぞれのアルカン炭化水素鎖の三次元配置は、単一に結合した炭素原子の109.47°の四面体結合のまわりの回転に依存する。   Nylon 6,6 may have multiple parallel chains aligned with neighboring peptide bonds in a coordinated separation of exactly 6 and 4 carbons of considerable length so that the carbonyl oxygen and amide hydrogen are Side by side, interchain hydrogen bonds can be formed repeatedly without interruption. Nylon 5,10 may have coordinated runs of 5 and 8 carbons. Thus, parallel (not antiparallel) chains are similar to those found in natural silk fibroin and β-keratin (a protein with a continuous —CO—NH— group that separates only the a-carbons of amino acids) in feathers. Can be involved in stretched, unbroken, multi-chain β-fold sheets that are strong and robust supramolecular structures. Nylon 6 forms an uninterrupted H-bond sheet with mixed orientation, but the β-sheet wrinkles are somewhat different. The three-dimensional configuration of each alkane hydrocarbon chain depends on the rotation of a single bonded carbon atom around a 109.47 ° tetrahedral bond.

ブロックナイロンは、形成中の剪断応力に起因して、表面近くを除いて、結晶性が低い傾向がある。ナイロンは透明かつ無色、またはミルク色であるが、容易に乾燥される。多鎖ナイロンコードおよびロープは滑りやすく、ほどけやすい。その末端を融解し、炎または電極などの熱源と融合させて、これを防止することができる。   Block nylon tends to be less crystalline except near the surface due to shear stress during formation. Nylon is clear and colorless or milky, but easily dried. Multi-chain nylon cords and ropes are slippery and easy to unwind. This end can be melted and fused with a heat source such as a flame or electrode to prevent this.

乾燥した場合、ポリアミドは良好な電気絶縁体である。しかしながら、ポリアミドは吸湿性である。水の吸収は、その電気抵抗などのいくつかの材料の特性を変化させる。ナイロンはウールまたはコットンよりも吸収性は低い。   When dried, polyamide is a good electrical insulator. However, polyamide is hygroscopic. The absorption of water changes some material properties such as its electrical resistance. Nylon is less absorbent than wool or cotton.

ナイロンを、ガラスまたは炭素繊維のような強化繊維との複合材料中のマトリックス材料として用いることができ、これは純粋なナイロンよりも高密度である。そのような熱可塑性複合材料(25%ガラス繊維)は、吸気マニホールドなどの、エンジンに隣接する自動車部品において用いられることが多く、そのような材料の良好な耐熱性はそれらを金属に対する実現可能な競争相手にする。   Nylon can be used as a matrix material in composites with reinforcing fibers such as glass or carbon fibers, which is denser than pure nylon. Such thermoplastic composites (25% glass fiber) are often used in automotive parts adjacent to the engine, such as the intake manifold, and the good heat resistance of such materials makes them feasible against metal Make it a competitor.

全てのナイロンは、特に、強酸による加水分解の影響を受けやすく、本質的には、上記に示された合成反応の逆の反応である。そのような攻撃を受けたナイロン製品の分子量は、急速に減少し、影響を受けたゾーンで迅速にクラック形成する。より下級のナイロン(ナイロン6など)は、ナイロン12などのより高級のものよりも影響を受ける。これは、ナイロン部分を、例えば、鉛−酸バッテリーにおいて用いられる電解質などの、硫酸との接触において用いることができないことを意味する。成形される場合、高温の水もポリマーを分解し得るため、成形機械バレルにおける加水分解を防止するために、ナイロンを乾燥させなければならない。   All nylons are particularly susceptible to hydrolysis by strong acids and are essentially the inverse reaction of the synthetic reaction shown above. The molecular weight of such attacked nylon products decreases rapidly and rapidly cracks in the affected zone. Lower grade nylons (such as nylon 6) are more affected than higher grades such as nylon 12. This means that the nylon part cannot be used in contact with sulfuric acid, such as the electrolyte used in lead-acid batteries. When molded, the hot water can also degrade the polymer, so the nylon must be dried to prevent hydrolysis in the molding machine barrel.

ポリイミド(PI)
ポリイミドは、イミドモノマーのポリマーである。熱硬化性ポリイミドは、硬化していない樹脂、保存形状、薄いシート、積層板および機械パーツとして商業的に入手可能である。熱可塑性ポリイミドは、偽熱可塑性物質と呼ばれることが非常に多い。2つの一般的な型のポリイミドが存在する。1つの型、いわゆる直鎖状ポリイミドは、イミドを長鎖中に組み合わせることにより作製される。芳香族ヘテロ環ポリイミドは、他の通常の種類である。ポリイミドフィルムの例としては、Apical、Kapton、UPILEX、VTEC PI、Norton THおよびKaptrexが挙げられる。ポリイミド部分および形状としては、VTEC PI、Meldin、Vespelが挙げられ、典型的なモノマーとしては、ピロメリト酸二無水物および4,4’−オキシジアニリンが挙げられる。
Polyimide (PI)
Polyimide is a polymer of imide monomers. Thermosetting polyimides are commercially available as uncured resins, preserved shapes, thin sheets, laminates and mechanical parts. Thermoplastic polyimides are very often called pseudo-thermoplastic materials. There are two general types of polyimide. One type, a so-called linear polyimide, is made by combining imides in a long chain. Aromatic heterocyclic polyimides are another common type. Examples of polyimide films include Apical, Kapton, UPILEX, VTEC PI, Norton TH and Kaptrex. Polyimide moieties and shapes include VTEC PI, Meldin, Vespel, and typical monomers include pyromellitic dianhydride and 4,4′-oxydianiline.

熱硬化性ポリイミドは、熱安定性、良好な化学的耐性、優れた機械的特性、および特徴的な橙色/黄色で知られている。グラファイトまたはガラス強化繊維と化合したポリイミドは、最大50,000psiの曲げ強度および3,000,000psiの曲げ弾性率を有する。熱硬化性ポリイミドは、非常に低いクリープおよび高い引張強度を示す。これらの特性は、232℃の温度までの連続的使用の間に、および482℃もの高温での短い逸脱について維持される。成形ポリイミドパーツおよび積層板は非常に良好な耐熱性を有する。そのようなパーツおよび積層板のための通常の操作温度は、低温から260℃を超える温度までの範囲である。ポリイミドはまた、炎燃焼に対して本質的に耐性であり、通常は、難燃剤と混合する必要はない。多くはVTM−0のULレーティングを担持する。ポリイミド積層板は、249℃で400時間の曲げ強度半減期を有する。   Thermosetting polyimides are known for thermal stability, good chemical resistance, excellent mechanical properties, and characteristic orange / yellow color. Polyimides combined with graphite or glass reinforcing fibers have a flexural strength of up to 50,000 psi and a flexural modulus of 3,000,000 psi. Thermoset polyimides exhibit very low creep and high tensile strength. These properties are maintained during continuous use up to temperatures of 232 ° C and for short deviations as high as 482 ° C. Molded polyimide parts and laminates have very good heat resistance. Typical operating temperatures for such parts and laminates range from low temperatures to temperatures exceeding 260 ° C. Polyimides are also inherently resistant to flame combustion and usually do not need to be mixed with flame retardants. Many carry VTM-0 UL ratings. The polyimide laminate has a bending strength half-life of 400 hours at 249 ° C.

典型的なポリイミドパーツは、炭化水素、エステル、エーテル、アルコールおよびフレオンなどの一般的に用いられる溶媒および油によって影響されない。それらはまた、弱酸に耐性であるが、アルカリまたは無機酸を含有する環境における使用のためには推奨されない。CPIおよびCORIN XLSなどのいくつかのポリイミドは、溶媒可溶性であり、高い光学的透明度を示す。溶解特性は、それらの噴霧および低温硬化適用に役立つ。   Typical polyimide parts are not affected by commonly used solvents and oils such as hydrocarbons, esters, ethers, alcohols and freons. They are also resistant to weak acids but are not recommended for use in environments containing alkali or inorganic acids. Some polyimides such as CPI and CORIN XLS are solvent soluble and exhibit high optical clarity. The dissolution properties are useful for their spraying and low temperature curing applications.

ポリイミド材料は軽量、可撓性、耐熱性および耐化学物質性である。したがって、それらは磁気ワイヤ上の絶縁フィルムとして、可撓性ケーブルのため、および医療用チューブのためにエレクトロニクス産業において用いられている。例えば、ラップトップコンピュータにおいては、メインロジックボードをディスプレイに接続するケーブル(ラップトップを開く、または閉じる毎回、曲がらなければならない)は、銅伝導体を含むポリイミドベースであることが多い。半導体産業は、ポリイミドを高温接着剤として用いる;また、それは機械的応力緩衝材としても用いられる。いくつかのポリイミドを、フォトレジストのように用いることができる;「ポジティブ」型と「ネガティブ」型の両方のフォトレジスト様ポリイミドが市場に存在する。   Polyimide materials are lightweight, flexible, heat resistant and chemical resistant. They are therefore used in the electronics industry as insulating films on magnetic wires, for flexible cables, and for medical tubing. For example, in a laptop computer, the cable connecting the main logic board to the display (which must be bent each time the laptop is opened or closed) is often polyimide based with copper conductors. The semiconductor industry uses polyimide as a high temperature adhesive; it is also used as a mechanical stress buffer. Several polyimides can be used like photoresist; both “positive” and “negative” type photoresist-like polyimides exist on the market.

熱硬化性フィルムポリイミドは、以下の特性:密度1.40〜1.67g/cc;吸水率1.40〜3.00%;平衡での吸湿性0.400〜1.80%;飽和での吸湿性1.20〜2.50%;湿度蒸気透過速度2.40〜17.5cc−mm/m2−24hr−atm;酸素透過速度9.90cc−mm/m−24hr−atm;厚み22.0〜187ミクロン;フィルム引張降伏強度、MD 49.0〜255MPa;フィルム引張降伏強度、TD 100〜160MPa;フィルム破断伸び、MD 10.0〜85.0%;フィルム降伏伸び、MD 40.0〜50.0%;フィルム降伏伸び、TD 45.0〜55.0%;引張降伏強度73.3〜160MPa;降伏伸び10.0〜45.0%;ポアソン比0.340;割線係数2.28〜5.20GPa;割線係数、MD 1.76〜9.12GPa;衝撃試験0.686〜1.56J;摩擦係数0.400〜0.480;静止摩擦係数0.630;引裂強度試験7.20〜430;剥離強度0.240kN/m;エルメンドルフ引裂強度MD 8.20〜270g;フィルム引張破断強度、MD 98.1〜736MPa;電気抵抗1.00e+10〜2.30e+17オーム−cm;温度200℃で1.00e+15〜1.00e+16オーム−cm;表面抵抗10000〜1.00e+17オーム;温度200℃で1.00e+15〜1.00e+15オーム;誘電率2.70〜4.00;温度200℃での誘電強度48.0〜272kV/mm;散逸率0.00130〜0.0100;CTE、線形、12.0〜20.0μm/m−℃;温度100〜300℃で32.0〜40.0μm/m−℃;比熱容量1.09〜1.13J/g−℃;熱伝導率0.120〜0.289W/m−K;最高使用温度、空気、180〜400℃;最低使用温度、空気、−269℃;ガラス温度360〜500℃;酸素指数37.0〜66.0%;収縮率0.0100〜0.200%;屈折率1.70を有する。 Thermosetting film polyimide has the following properties: density 1.40 to 1.67 g / cc; water absorption 1.40 to 3.00%; moisture absorption at equilibrium 0.400 to 1.80%; Hygroscopicity 1.20-2.50%; humidity vapor transmission rate 2.40-17.5 cc-mm / m 2 -24 hr-atm; oxygen transmission rate 9.90 cc-mm / m 2 -24 hr-atm; thickness 22 Film tensile yield strength, MD 49.0-255 MPa; Film tensile yield strength, TD 100-160 MPa; Film break elongation, MD 10.0-85.0%; Film yield elongation, MD 40.0 Film yield elongation, TD 45.0-55.0%; tensile yield strength 73.3-160 MPa; yield elongation 10.0-45.0%; Poisson's ratio 0.340; secant modulus 2. 28 to 5.20 GPa; secant modulus, MD 1.76 to 9.12 GPa; impact test 0.686 to 1.56 J; friction coefficient 0.400 to 0.480; static friction coefficient 0.630; tear strength test 20-430; peel strength 0.240 kN / m; Elmendorf tear strength MD 8.20-270 g; film tensile strength at break, MD 98.1-736 MPa; electrical resistance 1.00 e + 10-2.30 e + 17 ohm-cm; temperature 200 ° C. 1.00e + 15 to 1.00e + 16 ohm-cm; surface resistance 10000 to 1.00e + 17 ohm; 1.00e + 15 to 1.00e + 15 ohm at 200 ° C .; dielectric constant 2.70 to 4.00; dielectric at 200 ° C. Strength 48.0-272 kV / mm; dissipation factor 0.00130-0.0100; CTE, linear, 12.0-20 0 μm / m- ° C .; 32.0 to 40.0 μm / m- ° C. at a temperature of 100 to 300 ° C .; specific heat capacity 1.09 to 1.13 J / g- ° C .; thermal conductivity 0.120 to 0.289 W / m -K; Maximum use temperature, air, 180-400 ° C; Minimum use temperature, air, -269 ° C; Glass temperature 360-500 ° C; Oxygen index 37.0-66.0%; Shrinkage 0.0100-0. 200%; having a refractive index of 1.70.

液晶ポリマー(LCP)
液晶ポリマー(LCP)は、芳香族ポリエステルポリマーのクラスである。それらは極端に非反応性かつ不活性であり、火に対して非常に耐性である。ポリマー中の液晶性は、ポリマーを溶媒に溶解することにより(リオトロピック液晶ポリマー)、またはそのガラスもしくは融解遷移点より上にポリマーを加熱することにより(サーモトロピック液晶ポリマー)生じ得る。液晶ポリマーは、融解した/液体または固体形態で存在する。液体形態では、液晶ポリマーは、主に、液晶ディスプレイ(LCD)における用途を有する。固体形態では、リオトロピックLCPの主な例は、Kevlarとして知られる商業用アラミドである。このアラミドの化学構造は、アミド基により連結された直鎖状に置換された芳香族環からなる。同様に、いくつかの一連のサーモトロピックLCPは、いくつかの会社(例えば、Vectra)により商標的に生産されてきた。1980年代に生産された、多数のLCPは、非ポリマー性液晶により示されるものと類似する融液相における秩序を示した。液晶相(または中間相)からのLCPのプロセッシングは、中間相における大分子配向から誘導される自己強化特性の結果として高い機械的特性を有する繊維および注入材料を生じる。今日では、LCPを、鋳型の細部の優れた複製により、高速で従来の装備上で溶融加工することができる。
Liquid crystal polymer (LCP)
Liquid crystal polymers (LCP) are a class of aromatic polyester polymers. They are extremely non-reactive and inert and are very resistant to fire. Liquid crystallinity in the polymer can occur by dissolving the polymer in a solvent (lyotropic liquid crystal polymer) or by heating the polymer above its glass or melting transition point (thermotropic liquid crystal polymer). The liquid crystal polymer exists in a molten / liquid or solid form. In liquid form, liquid crystal polymers have applications primarily in liquid crystal displays (LCDs). In solid form, the main example of a lyotropic LCP is a commercial aramid known as Kevlar. The chemical structure of this aramid consists of a linearly substituted aromatic ring linked by an amide group. Similarly, several series of thermotropic LCPs have been produced trademarked by several companies (eg, Vectra). A number of LCPs produced in the 1980s showed order in the melt phase similar to that exhibited by non-polymeric liquid crystals. Processing of LCP from the liquid crystal phase (or mesophase) results in fibers and injection materials that have high mechanical properties as a result of self-strengthening properties derived from macromolecular orientation in the mesophase. Today, LCP can be melt processed on conventional equipment at high speeds due to excellent reproduction of mold details.

p−ヒドロキシ安息香酸および関連するモノマーに基づくユニークなクラスの部分結晶性芳香族ポリエステルである液晶ポリマーは、液相にありながら高度に秩序的な構造の領域を形成することができる。しかしながら、秩序の程度は、規則的な固体結晶よりもいくらか低い。典型的には、LCPは、高温での高い機械的強度、極端な化学物質耐性、固有の難燃性、および良好な耐候性を有する。液晶ポリマーは、易焼結性高温から、射出成形性化合物までの様々な形態にある。LCPを溶接することができるが、溶接より作出された線は得られる製品の弱点である。LCPは、高いZ軸熱膨張係数を有する。   Liquid crystal polymers, a unique class of partially crystalline aromatic polyesters based on p-hydroxybenzoic acid and related monomers, can form regions of highly ordered structure while in the liquid phase. However, the degree of order is somewhat lower than regular solid crystals. Typically, LCP has high mechanical strength at high temperatures, extreme chemical resistance, inherent flame retardancy, and good weather resistance. Liquid crystal polymers are in various forms from easily sinterable high temperatures to injection moldable compounds. LCP can be welded, but the wire produced from welding is a weakness of the resulting product. LCP has a high Z-axis thermal expansion coefficient.

LCPは、例外的に不活性である。それらは芳香族またはハロゲン化炭化水素、強酸、塩基、ケトン、および他の侵攻性工業用物質などの、高温の多くの化学物質の存在下での応力亀裂に抵抗する。沸騰水中での加水分解安定性は優れている。ポリマーを劣化させる環境は、高温のスチーム、濃硫酸、および沸騰する腐食材料である。その様々な特性のため、LCPは、電気的および機械的パーツ、食品容器、ならびに化学的不活性および高い強度を必要とする任意の他の適用にとって有用である。   LCP is exceptionally inactive. They resist stress cracking in the presence of many high temperature chemicals such as aromatic or halogenated hydrocarbons, strong acids, bases, ketones, and other aggressive industrial materials. Hydrolysis stability in boiling water is excellent. The environment that degrades the polymer is hot steam, concentrated sulfuric acid, and boiling corrosive materials. Because of its various properties, LCP is useful for electrical and mechanical parts, food containers, and any other application that requires chemical inertness and high strength.

高密度ポリエチレン(HDPE)
高密度ポリエチレン(HDPE)またはポリエチレン高密度(PEHD)は、石油から作られるポリエチレン熱可塑性物質である。HDPEは、分枝がほとんどなく、低密度ポリエチレンよりも強い分子間力および引張強度が得られる。それはまた、より硬く、より不透明であり、いくらかより高い温度(短時間では120℃、連続では110℃)に耐えることができる。高密度ポリエチレンは、ポリプロピレンと違って、通常に要求されるオートクレーブ条件には耐えることができない。分枝の欠如は、適切な触媒の選択(例えば、Ziegler−Natta触媒)および反応条件により確保される。HDPEは、化学元素、炭素および水素を含有する。ブロー成形により製造される中空商品は、HDPEのための最も一般的な応用分野である。
High density polyethylene (HDPE)
High density polyethylene (HDPE) or polyethylene high density (PEHD) is a polyethylene thermoplastic made from petroleum. HDPE has few branches and can provide stronger intermolecular force and tensile strength than low density polyethylene. It is also harder and more opaque and can withstand somewhat higher temperatures (120 ° C for short time, 110 ° C for continuous). High density polyethylene, unlike polypropylene, cannot withstand the normally required autoclave conditions. The lack of branching is ensured by the selection of an appropriate catalyst (eg, Ziegler-Natta catalyst) and reaction conditions. HDPE contains chemical elements, carbon and hydrogen. Hollow goods produced by blow molding are the most common application areas for HDPE.

ポリプロピレン(PP)
ポリプロピレンまたはポリプロペン(PP)は、化学工業により作製され、包装、繊維製品(例えば、ロープ、保温下着およびカーペット)、文具、プラスチックパーツおよび様々な型の再利用可能な容器、実験室装備、ラウドスピーカー、自動車部品、およびポリマー紙幣などの、幅広い用途において用いられる熱可塑性ポリマーである。さらなるポリマーはモノマープロピレンから作製され、それは頑丈であり、多くの化学溶媒、塩基および酸に対して非常に耐性である。
Polypropylene (PP)
Polypropylene or polypropene (PP) is made by the chemical industry and is used in packaging, textile products (eg, ropes, thermal underwear and carpets), stationery, plastic parts and various types of reusable containers, laboratory equipment, loudspeakers It is a thermoplastic polymer used in a wide range of applications such as automotive parts and polymer bills. Further polymers are made from monomeric propylene, which is rugged and very resistant to many chemical solvents, bases and acids.

多くの商業的ポリプロピレンは、イソタクチックであり、低密度ポリエチレン(LDPE)のものと高密度ポリエチレン(HDPE)のものとの中間レベルの結晶性を有する;そのヤング率も中間である。PPは、特に、エチレンと共重合させた場合、通常は頑丈かつ可撓性である。これにより、ABSなどの材料と競合する、エンジニアリングプラスチックとしてポリプロピレンを用いることができる。ポリプロピレンは、合理的に経済的であり、着色されていない場合、半透明にすることができるが、ポリスチレン、アクリルまたはある特定の他のプラスチックほど容易に透明にすることはできない。それは不透明である、および/または色素を用いて着色されることが多い。ポリプロピレンは、疲労に対する良好な耐性を有する。   Many commercial polypropylenes are isotactic and have intermediate levels of crystallinity between low density polyethylene (LDPE) and high density polyethylene (HDPE); their Young's modulus is also intermediate. PP is usually robust and flexible, especially when copolymerized with ethylene. This makes it possible to use polypropylene as an engineering plastic that competes with materials such as ABS. Polypropylene is reasonably economical and can be translucent if not colored, but not as easily as polystyrene, acrylic or certain other plastics. It is often opaque and / or colored with pigments. Polypropylene has good resistance to fatigue.

ポリプロピレンは、示差走査熱量測定(DSC)により決定される場合、約160℃(320°F)の融点を有する。MFR(メルトフローレート)またはMFI(メルトフローインデックス)は、PPの分子量の尺度である。これは、溶融した生材料が加工中にどれぐらい容易に流動するかを決定するのに役立つ。MFRが高いほど、PPは射出成形または吹込成形製造プロセス中により容易にプラスチック鋳型を充填する。しかしながら、溶融流れが増大するにつれて、衝撃強度のようないくつかの物理的特性は減少する。   Polypropylene has a melting point of about 160 ° C. (320 ° F.) as determined by differential scanning calorimetry (DSC). MFR (melt flow rate) or MFI (melt flow index) is a measure of the molecular weight of PP. This helps to determine how easily the molten raw material flows during processing. The higher the MFR, the easier the PP will fill the plastic mold during the injection molding or blow molding manufacturing process. However, as the melt flow increases, some physical properties such as impact strength decrease.

3つの一般的な型のPP:ホモポリマー、ランダムコポリマーおよびブロックコポリマーが存在する。用いられるコモノマーは、典型的にはエチレンである。PPホモポリマーに添加されるエチレン−プロピレンゴムまたはEPDMは、その低温衝撃強度を増大させる。PPホモポリマーに添加される無作為に重合されたエチレンモノマーは、ポリマーの結晶性を低下させ、ポリマーをより透明にする。   There are three general types of PP: homopolymers, random copolymers and block copolymers. The comonomer used is typically ethylene. Ethylene-propylene rubber or EPDM added to the PP homopolymer increases its low temperature impact strength. Randomly polymerized ethylene monomer added to the PP homopolymer reduces the crystallinity of the polymer and makes the polymer more transparent.

ポリプロピレンは、太陽光に存在するものなどのUV放射線への曝露からの鎖分解を受けやすい。外部的適用のためには、UV吸収性添加剤を用いる必要がある。カーボンブラックもまた、UV攻撃からのいくらかの防御を提供する。ポリマーはまた、高温で酸化される可能性があり、これは成形操作中の一般的な問題である。ポリマーの分解を防止するために、酸化防止剤が通常添加される。   Polypropylene is susceptible to chain degradation from exposure to UV radiation, such as that present in sunlight. For external applications, it is necessary to use UV absorbing additives. Carbon black also provides some protection from UV attacks. Polymers can also be oxidized at high temperatures, which is a common problem during molding operations. Antioxidants are usually added to prevent polymer degradation.

近隣のモノマー上のメチル基と比較したそれぞれのメチル基の相対的配向は、それぞれのメチル基は場所を取り、骨格の曲げを制約するため、結晶を形成する最終的なポリマーの能力に対して強力な効果を有する。   The relative orientation of each methyl group compared to the methyl groups on neighboring monomers is relative to the ability of the final polymer to form crystals because each methyl group takes up space and constrains the skeletal bending. Has a powerful effect.

多くの他のビニルポリマーと同様、重合中のアリル水素のより高い反応性(ダイマー化をもたらす)のため、有用なポリプロピレンを、ラジカル重合により作製することができない。さらに、そのようなプロセスの結果生じ得る材料は、無作為に配置されたメチル基を有してもよく、いわゆる、アタクチックPPである。長距離秩序の欠如は、そのような材料の結晶化を妨げ、非常に小さい強度およびニッチな最終使用にとって好適な特殊な品質のみを有する非晶質材料を与える。   Like many other vinyl polymers, useful polypropylene cannot be made by radical polymerization due to the higher reactivity of allyl hydrogen during polymerization (resulting in dimerization). Furthermore, the material that can result from such a process may have randomly placed methyl groups, so-called atactic PP. The lack of long-range order prevents crystallization of such materials, giving amorphous materials that have only very low strength and special qualities suitable for niche end use.

Ziegler−Natta触媒は、入ってくるモノマーを特定の配向に制限し、それらが右方向に向いている場合、それらをポリマー鎖に添加することしかできない。多くの市販のポリプロピレンは、多くのイソタクチックポリプロピレンを生成する、そのようなZiegler−Natta触媒を用いて作製される。メチル基は一貫して一方の側にあるが、そのような分子はらせん形状に巻く傾向がある;次いで、これらのらせんは、互いに隣に並んで結晶を形成し、商業用ポリプロピレンに多くのその所望の特性を与える。   Ziegler-Natta catalysts limit the incoming monomers to a specific orientation and can only add them to the polymer chain if they are pointing to the right. Many commercially available polypropylenes are made using such Ziegler-Natta catalysts that produce many isotactic polypropylenes. Although methyl groups are consistently on one side, such molecules tend to wind in a helical shape; these helices then form crystals next to each other, and many of that in commercial polypropylene Give the desired properties.

はるかにより高いレベルの制御を提供する、工学的により正確に作製されたKaminsky触媒を作製した。メタロセン分子に基づいて、これらの触媒は、添加されるモノマーを制御するために有機基を使用し、触媒の適切な選択は、イソタクチック、シンジオタクチック、もしくはアタクチックポリプロピレン、またはさらにはこれらの組合せを生成することができる。この定性的対照とは別に、それらはより良好な定量的対照を可能にし、以前のZiegler−Natta技術よりもはるかに高い比率の所望の立体規則性を示す。それらはまた、伝統的なZiegler−Natta触媒よりも狭い分子量分布をもたらし、特性をさらに改善することができる。   An engineered more precisely made Kaminsky catalyst was produced that provided a much higher level of control. Based on metallocene molecules, these catalysts use organic groups to control the monomer added, and a suitable choice of catalyst is isotactic, syndiotactic, or atactic polypropylene, or even a combination thereof Can be generated. Apart from this qualitative control, they allow a better quantitative control and show a much higher proportion of the desired stereoregularity than the previous Ziegler-Natta technology. They can also result in a narrower molecular weight distribution than traditional Ziegler-Natta catalysts, further improving the properties.

ゴム性ポリプロピレンを生成するために、イソタクチックポリプロピレンをもたらすが、相対的に弱い結合により所定の位置に保持された立体規則性に影響する有機基を有する触媒を作製することができる。触媒が、結晶化することができる短い長さのポリマーを生成した後、適切な周波数の光を用いて、この弱い結合を破壊し、鎖の残りの長さがアタクチックとなるように触媒の選択性を除去する。その結果は、中に小さい結晶が埋め込まれたほとんど非晶質の材料である。それぞれの鎖は結晶中に一方の末端を有するが、その長さの多くは軟質の非晶質の塊を有するため、結晶領域は加硫と同じ目的を果たす。   To produce rubbery polypropylene, a catalyst can be made that has isotactic polypropylene but has organic groups that affect the stereoregularity held in place by relatively weak bonds. After the catalyst has produced a short length of polymer that can be crystallized, the choice of catalyst is used so that light of the appropriate frequency is used to break this weak bond and the remaining length of the chain is atactic. Remove sex. The result is an almost amorphous material with small crystals embedded in it. Each chain has one end in the crystal, but many of its lengths have soft amorphous masses, so the crystalline region serves the same purpose as vulcanization.

ポリプロピレンの溶融加工を、押出および成形により達成することができる。一般的な押出法は、メルトブローおよびスパンボンド繊維の生成を含み、フェイスマスク、フィルター、おむつおよび拭き取り繊維などの様々な有用な製品への将来の転換のために長い一巻を形成させる。最も一般的な形状化技術は射出成形であり、カップ、カトラリー、バイアル、キャップ、容器、家庭用品およびバッテリーなどの自動車パーツなどのパーツのために用いられる。押出および成形の両方を含む、吹入成形および射出伸長吹入成形の関連する技術も用いられる。   Polypropylene melt processing can be achieved by extrusion and molding. Common extrusion methods include the production of meltblown and spunbond fibers, forming long rolls for future conversion to various useful products such as face masks, filters, diapers and wipes. The most common shaping technique is injection molding, which is used for parts such as cups, cutlery, vials, caps, containers, household items and automotive parts such as batteries. Related techniques of blow molding and injection stretch blow molding, including both extrusion and molding, are also used.

その製造中に特定の分子特性を有する等級および添加剤を調整する能力のため、PPのための多数の最終使用用途が可能であることが多い。例えば、帯電防止添加剤を添加して、PP表面を埃および汚れに耐性にするのを助けることができる。また、機械加工などの、多くの物理的仕上げ技術をPPに対して用いることもできる。表面処理をPPパーツに適用して、印刷用インクおよび塗料の接着を促進することができる。   Many end-use applications for PP are often possible due to the ability to tailor grades and additives with specific molecular properties during their manufacture. For example, an antistatic additive can be added to help make the PP surface resistant to dust and dirt. Many physical finishing techniques, such as machining, can also be used for PP. Surface treatment can be applied to PP parts to promote adhesion of printing inks and paints.

ポリプロピレンは疲労に対して耐性であるため、フリップトップボトル上のものなどの、多くのプラスチック一体蝶番は、この材料から作られる。しかしながら、鎖分子は、強度を最大化するために蝶番を横断して向けられる。ある特定の高性能パルスおよび低損失RFコンデンサー内で誘電体としてポリプロピレンの極薄シートが用いられる。   Since polypropylene is resistant to fatigue, many plastic hinges, such as those on flip top bottles, are made from this material. However, chain molecules are directed across the hinge to maximize strength. An ultra-thin sheet of polypropylene is used as the dielectric in certain high performance pulse and low loss RF capacitors.

高純度配管系を、ポリプロピレンを用いて構築する。飲用配管系、温水循環式暖房および冷房、ならびに再生水用途における使用が意図される、より強力な、より剛性の配管系も、ポリプロピレンを用いて製造される。この材料は、浸食および化学的浸出に対するその耐性、衝撃および凍結を含む多くの形態の物理的損傷に対するその耐性、ならびに糊付けよりもむしろ熱融合により連結されるその能力のために選択されることが多い。   A high purity piping system is constructed using polypropylene. Stronger, more rigid piping systems intended for use in drinking piping systems, hot water circulation heating and cooling, and reclaimed water applications are also produced using polypropylene. This material may be selected for its resistance to erosion and chemical leaching, its resistance to many forms of physical damage, including impact and freezing, and its ability to be joined by thermal fusion rather than gluing. Many.

ポリプロピレンはオートクレーブにおける熱に耐えることができるため、医学的または実験的使用のための多くのプラスチック製品を、ポリプロピレンから作製することができる。また、その耐熱性により、それを消費者等級のやかんの製造材料として用いることができる。それから作られる食品容器は、食洗機の中で融解せず、工業的熱充填加工の間に融解しない。この理由から、乳製品用の多くのプラスチックタブは、アルミホイルで密封されたポリプロピレン(両方とも耐熱性材料である)である。製品が冷却されたら、タブはLDPEまたはポリスチレンなどの耐熱性の低い材料から作られるフタを与えられることが多い。同じ厚みのPPに対してLDPEの弾性のある(より柔らかい、より可撓性である)感触が見てすぐわかるため、そのような容器は、係数の差異の良好な実践例を提供する。RubbermaidおよびSteriliteなどの様々な会社から消費者のために様々な形状およびサイズで作製される、頑丈な、半透明の、再使用可能なプラスチック容器は、一般的にはポリプロピレンから作られるが、フタはいくらかより可撓性であるLDPEから作られることが多く、それらは容器を閉鎖するために容器をパチンと留めることができる。また、ポリプロピレンを、液体、粉末化された、または同様の消費者用製品を含有するように使い捨てボトルに作製することもできるが、ボトルを作製するためにはHDPEおよびポリエチレンテレフタレートも一般的に用いられる。プラスチックバケツ、カーバッテリー、ごみ箱、クーラー容器、皿およびピッチャーは、ポリプロピレンまたはHDPEから作られることが多く、両方とも周囲温度でむしろ類似する外見、感触、および特性を有する。   Because polypropylene can withstand the heat in autoclaves, many plastic products for medical or experimental use can be made from polypropylene. Also, due to its heat resistance, it can be used as a consumer grade kettle manufacturing material. The food containers made from it do not melt in the dishwasher and do not melt during industrial hot-fill processing. For this reason, many plastic tabs for dairy products are polypropylene (both are heat resistant materials) sealed with aluminum foil. When the product is cooled, the tab is often provided with a lid made from a low heat resistant material such as LDPE or polystyrene. Such containers provide a good example of the coefficient difference, as the elastic (softer, more flexible) feel of LDPE is readily apparent for the same thickness of PP. Rugged, translucent, reusable plastic containers made in various shapes and sizes for consumers from various companies such as Rubbermaid and Sterlite are commonly made from polypropylene, but with lids Often made from LDPE, which is somewhat more flexible, they can snap the container to close the container. Polypropylene can also be made into disposable bottles to contain liquid, powdered or similar consumer products, but HDPE and polyethylene terephthalate are also commonly used to make bottles. It is done. Plastic buckets, car batteries, trash cans, cooler containers, dishes and pitchers are often made from polypropylene or HDPE, both having a rather similar appearance, feel, and properties at ambient temperature.

ポリプロピレンは、不織布において用いられる主要なポリマーであり、50%を超えるものがおむつまたは衛生用品のために用いられ、水に天然に反発する(疎水性)よりもむしろ、水を吸収する(親水性)ように処理される。他の興味深い不織使用としては、空気、気体および液体のためのフィルターが挙げられ、繊維をシートまたはウェブに形成させ、ひだを付けて、0.5〜30ミクロン範囲の様々な効率で濾過するカートリッジまたは層を形成させることができる。そのような用途を、浄水フィルターまたは空調型フィルターとして家の中で見ることができる。高い表面積および天然に疎水性のポリプロピレンの不織布は、川の上の石油流出の近くで使いやすい浮遊式障壁を有する石油流出の理想的な吸収材である。   Polypropylene is the primary polymer used in nonwovens, and more than 50% is used for diapers or hygiene products and absorbs water rather than repels itself naturally (hydrophobic) (hydrophilic) ) Is processed as follows. Other interesting nonwoven uses include filters for air, gases and liquids, allowing fibers to be formed into sheets or webs, pleated and filtered with varying efficiencies in the 0.5-30 micron range. A cartridge or layer can be formed. Such applications can be found in the house as water purification filters or air-conditioning filters. High surface area and naturally hydrophobic polypropylene nonwovens are ideal oil spill absorbers with floating barriers that are easy to use near the oil spill above the river.

ポリプロピレンの一般的な用途は、二軸延伸ポリプロピレン(BOPP)としてのものである。これらのBOPPシートは、透明バッグを含む様々な材料を作製するために用いられる。ポリプロピレンが二軸延伸型である場合、それは澄み切った透明になり、芸術作品および小売用製品のための優れた包装材料として役立つ。   A common use for polypropylene is as biaxially oriented polypropylene (BOPP). These BOPP sheets are used to make various materials including transparent bags. When polypropylene is biaxially oriented, it becomes clear and clear and serves as an excellent packaging material for artistic and retail products.

ポリプロピレンの最も一般的な医学的使用は、Ethicon Inc.により製造される、合成のナノ吸収性縫合糸Proleneにおけるものである。   The most common medical use of polypropylene is Ethicon Inc. In synthetic nanoabsorbable suture Prolene manufactured by

ポリプロピレンは、融解しながら鋳型に注入されるプラスチック成形のために最も一般的に用いられ、比較的低コストかつ高容積で複雑な形状を形成し、例としてはボトルトップ、ボトルおよび建具が挙げられる。   Polypropylene is most commonly used for plastic molding that is poured into a mold while melting and forms complex shapes at relatively low cost and high volume, examples include bottle tops, bottles and joinery .

近年では、それはシート形態で生産され、これは文具フォルダー、包装および保存用の箱の生産のために広く用いられている。広い色範囲、耐久性および汚れ耐性のため、それは紙および他の材料のための保護カバーとして理想的になる。それは、これらの特徴のため、ルービックキューブのステッカーにおいても用いられる。   In recent years it has been produced in sheet form, which is widely used for the production of stationery folders, packaging and storage boxes. Due to its wide color range, durability and stain resistance, it becomes ideal as a protective cover for paper and other materials. It is also used in Rubik's cube stickers because of these features.

発泡ポリプロピレン(EPP)は、発泡型のポリプロピレンである。EPPはその低い剛性のため、非常に良好な衝撃特性を有する;これにより、EPPは衝撃後にその形状を取り戻すことができる。EPPは、愛好家によって模型飛行機および他の無線操縦車において広く用いられる。これは主に、衝撃を吸収するその能力に起因するものであり、これを、初心者およびアマチュアのためのRC飛行機のための理想的な材料にする。   Expanded polypropylene (EPP) is a foamed polypropylene. EPP has very good impact properties due to its low stiffness; this allows the EPP to regain its shape after impact. EPP is widely used by enthusiasts in model airplanes and other radio control vehicles. This is mainly due to its ability to absorb shocks, making it an ideal material for RC airplanes for beginners and amateurs.

二酸化ケイ素(SiO2)
シリカとしても知られる、化合物二酸化ケイ素は、化学式SiO2を有するケイ素の酸化物である。「SiOx」と一般的に呼ばれるケイ素の酸化物は、二酸化ケイ素を含む。シリカは、砂または石英として自然に、ならびに珪藻の細胞壁に最も一般的に見出される。それは、多くの型のガラスおよびコンクリートなどの物質の主成分である。シリカは、地殻中の最も豊富な鉱物である。
Silicon dioxide (SiO2)
The compound silicon dioxide, also known as silica, is an oxide of silicon having the chemical formula SiO2. Silicon oxides commonly referred to as “SiOx” include silicon dioxide. Silica is found most commonly naturally as sand or quartz, as well as in diatom cell walls. It is the main component of many types of materials such as glass and concrete. Silica is the most abundant mineral in the crust.

SiO2は、非晶質に加えていくつかの異なる結晶形態を有する。スチショフ石および繊維状シリカを除いて、全ての結晶形態は異なる配置で共有頂点により一緒に連結される四面体SiO4単位を含む。ケイ素−酸素の結合長は異なる結晶形態間で変化する。石英においては、Si−O−Siの角度は144°である。通常条件下で唯一の安定な形態は、a−石英であり、これは二酸化ケイ素結晶が通常遭遇する形態である。   SiO2 has several different crystalline forms in addition to amorphous. With the exception of schisovite and fibrous silica, all crystal forms contain tetrahedral SiO4 units connected together by shared vertices in different arrangements. The silicon-oxygen bond length varies between different crystal forms. In quartz, the angle of Si—O—Si is 144 °. The only stable form under normal conditions is a-quartz, which is the form normally encountered by silicon dioxide crystals.

二酸化ケイ素は、ケイ素が酸素(または空気)に曝露された場合に形成される。いわゆる「自然酸化物」の非常に薄い層(約1nmまたは10Å)は、ケイ素が周囲条件下で空気に曝露された場合に表面上で形成される。高温および代替的な環境を用いて、例えば、600〜1200℃の間の温度で、それぞれ、O2またはH2Oを用いる、いわゆる「乾燥」または「湿潤」酸化を用いて、ケイ素上の二酸化ケイ素の良好に制御された層を成長させる。二酸化物により置き換えられるケイ素の層の厚みは、生成される二酸化ケイ素層の厚みの44%である。SiO2の層を沈殿させるために用いられる代替的な方法としては、シランの低温酸化(400〜450℃);680〜730℃でのテトラエチルオルトシリケート(TEOS)の分解;約400℃でのTEOSを用いるプラズマ化学気相成長法;触媒としてのアミノ酸を用いる100℃未満でのテトラエチルオルトシリケート(TEOS)の重合が挙げられる。   Silicon dioxide is formed when silicon is exposed to oxygen (or air). A very thin layer of so-called “native oxide” (about 1 nm or 10 Å) is formed on the surface when silicon is exposed to air under ambient conditions. Good quality of silicon dioxide on silicon using high temperatures and alternative environments, for example at temperatures between 600-1200 ° C., using so-called “dry” or “wet” oxidation, using O 2 or H 2 O, respectively. To grow a controlled layer. The thickness of the silicon layer replaced by the dioxide is 44% of the thickness of the silicon dioxide layer produced. Alternative methods used to precipitate the layer of SiO 2 include low temperature oxidation of silane (400-450 ° C.); decomposition of tetraethylorthosilicate (TEOS) at 680-730 ° C .; TEOS at about 400 ° C. Plasma chemical vapor deposition used; polymerization of tetraethylorthosilicate (TEOS) at less than 100 ° C. using amino acids as catalysts.

二酸化ケイ素の非常に微細な粒子形態である焼成シリカ(ヒュームドシリカまたはシリカヒュームと呼ばれることもある)は、酸素に富む炭化水素火炎中でSiCl4を燃焼させて、SiO2の「スモーク」を生成することにより調製される。非晶質シリカ、シリカゲルは、ケイ酸ナトリウムの溶液の酸性化してゼラチン状沈降物を生成し、次いで、洗浄した後、脱水して無色の細孔性シリカを生成することにより生成される。   Calcined silica, which is a very fine particle form of silicon dioxide (sometimes called fumed silica or silica fume), burns SiCl4 in an oxygen-rich hydrocarbon flame to produce a "smoke" of SiO2. It is prepared by. Amorphous silica, silica gel, is produced by acidifying a solution of sodium silicate to produce a gelatinous precipitate, followed by washing and dehydration to produce colorless porous silica.

酸化アルミニウム(Al2O3)
酸化アルミニウムは、化学式Al2O3を有する、アルミニウムの両性酸化物である。それはまた、アルミナ、コランダム、サファイア、ルビーまたはアロキサイトとも一般的に呼ばれる。酸化アルミニウムは、電気絶縁体であるが、セラミック材料に対する高い熱伝導率(40Wm−1K−1)を有する。コランダムまたはa−酸化アルミニウムと呼ばれるその最も一般的に存在する結晶形態では、その硬さにより、研磨剤として、および切削工具における部品としての使用が好適になる。酸化アルミニウムは、風化に対する金属アルミニウムの耐性の原因となる。金属アルミニウムは大気中酸素と非常に反応性であり、アルミナの薄い保護層(4nmの厚み)が、露出したアルミニウム表面上で約100ピコ秒以内に形成する。この層は、さらなる酸化から金属を保護する。この酸化物層の厚みおよび特性を、陽極処理と呼ばれるプロセスを用いて増強することができる。アルミニウム青銅などのいくつかの合金は、合金中に一定割合のアルミニウムを含有させて、浸食耐性を増強することにより、この特性を活用する。陽極処理により生成されるアルミナは、典型的には非晶質であるが、プラズマ電解酸化などの放電援用酸化プロセスはコーティングにおける有意な割合の結晶アルミナをもたらし、その硬度を増強する。最も一般的な形態の結晶アルミナである、a−酸化アルミニウムは、コランダムとして知られる。アルミナは、他の相でも存在する。それぞれ、独特の結晶構造および特性を有する。水酸化アルミニウム鉱物は、アルミニウムの主要鉱石であるボーキサイトの主成分である。アルミナは、例えば、単なるコランダムよりもむしろいくつかのアルミナ相を構成する、多相である傾向がある。
Aluminum oxide (Al2O3)
Aluminum oxide is an amphoteric oxide of aluminum having the chemical formula Al2O3. It is also commonly referred to as alumina, corundum, sapphire, ruby or aloxite. Aluminum oxide is an electrical insulator but has a high thermal conductivity (40 Wm-1K-1) for ceramic materials. In its most commonly present crystalline form, called corundum or a-aluminum oxide, its hardness makes it suitable for use as an abrasive and as a part in a cutting tool. Aluminum oxide causes the resistance of metal aluminum to weathering. Metallic aluminum is very reactive with atmospheric oxygen and a thin protective layer of alumina (4 nm thick) forms on the exposed aluminum surface within about 100 picoseconds. This layer protects the metal from further oxidation. The thickness and properties of this oxide layer can be enhanced using a process called anodization. Some alloys, such as aluminum bronze, take advantage of this property by including a certain percentage of aluminum in the alloy to enhance erosion resistance. Although the alumina produced by anodization is typically amorphous, discharge assisted oxidation processes such as plasma electrolytic oxidation result in a significant proportion of crystalline alumina in the coating and enhance its hardness. The most common form of crystalline alumina, a-aluminum oxide, is known as corundum. Alumina is also present in other phases. Each has a unique crystal structure and properties. Aluminum hydroxide mineral is the main component of bauxite, the main ore of aluminum. Alumina, for example, tends to be multiphase, comprising several alumina phases rather than just corundum.

ポリビニルアルコール(PVOH、PVA、またはPVAL)
ポリビニルアルコール(PVOH、PVA、またはPVAL)は水溶性合成ポリマーである。ポリビニルアルコールは、優れたフィルム形成特性、乳化特性、および接着特性を有する。また、それは油、グリースおよび溶媒に対して耐性である。それは無臭であり、非毒性である。それは高い引張強度および可撓性、ならびに高い酸素および芳香障壁特性を有する。しかしながら、これらの特性は湿度に依存し、換言すれば、湿度が高いほど、多くの水が吸収される。次いで、可塑剤として作用する水は、その引張強度を低下させるが、その伸長および引裂強度を増大させる。PVAは完全に分解性であり、急速溶解性である。PVAは、それぞれ、完全加水分解等級および部分加水分解等級について、230℃および180〜190℃の融点を有する。それは高温で熱分解し得るため、200℃を超える温度では急速に分解する。
Polyvinyl alcohol (PVOH, PVA, or PVAL)
Polyvinyl alcohol (PVOH, PVA, or PVAL) is a water-soluble synthetic polymer. Polyvinyl alcohol has excellent film forming properties, emulsifying properties, and adhesive properties. It is also resistant to oils, greases and solvents. It is odorless and non-toxic. It has high tensile strength and flexibility, and high oxygen and aroma barrier properties. However, these properties depend on humidity, in other words, the higher the humidity, the more water is absorbed. Water acting as a plasticizer then decreases its tensile strength but increases its elongation and tear strength. PVA is completely degradable and rapidly soluble. PVA has melting points of 230 ° C. and 180-190 ° C. for full and partial hydrolysis grades, respectively. Since it can be thermally decomposed at high temperatures, it decomposes rapidly at temperatures above 200 ° C.

PVAは、アタクチック材料であるが、ヒドロキシル基はそれを破壊することなく格子中に適合するのに十分に小さいため、結晶性を示す。多くのビニルポリマーと違って、PVAは対応するモノマーの重合によって調製されない。モノマーであるビニルアルコールは、ほぼ例外なく互変異性形態であるアセトアルデヒドとして存在する。その代わり、PVAは、アセテート基を除去するためのポリビニル酢酸の部分または完全加水分解によって調製される。   PVA is an atactic material but exhibits crystallinity because the hydroxyl groups are small enough to fit into the lattice without destroying it. Unlike many vinyl polymers, PVA is not prepared by polymerization of the corresponding monomer. The monomer vinyl alcohol exists almost exclusively as acetaldehyde, which is a tautomeric form. Instead, PVA is prepared by partial or complete hydrolysis of polyvinyl acetate to remove acetate groups.

ナノポリマー
ポリマーナノ複合材料(PNC)は、そのナノ粒子中に分散したポリマーまたはコポリマーである。これらのものは、異なる形状(例えば、プレートレット、繊維、回転楕円体)のものであってよいが、少なくとも1つの寸法は1〜50nmの範囲にある。マイクロ粒子からナノ粒子への移行は、物理特性ならびに化学特性の変化をもたらす。これにおける2つの主要な因子は、表面積と容積との比の増大、および粒子のサイズである。粒子が小さくなるにつれて増大する、表面積と容積の比の増大は、粒子の内部のものを超える粒子の表面積に対する原子の挙動の増大する支配をもたらす。これは、それらが他の粒子と反応している場合に粒子の特性に影響する。ナノ粒子のより高い表面積のため、混合物内での他の粒子との相互作用はより多く、これは強度、耐熱性などを増大させ、多くの因子が混合物について変化する。
A nanopolymer polymer nanocomposite (PNC) is a polymer or copolymer dispersed in its nanoparticles. These may be of different shapes (e.g. platelets, fibers, spheroids), but at least one dimension is in the range of 1-50 nm. The transition from microparticles to nanoparticles results in changes in physical and chemical properties. The two main factors in this are the increased surface area to volume ratio and the size of the particles. Increasing the surface area to volume ratio, which increases as the particles become smaller, results in an increasing dominance of atomic behavior over the surface area of the particles beyond that inside the particles. This affects the properties of the particles when they are reacting with other particles. Because of the higher surface area of the nanoparticles, there is more interaction with other particles in the mixture, which increases strength, heat resistance, etc., and many factors vary for the mixture.

ナノポリマーの例は、全く異なる特徴を示すケイ素ナノスフェアである。その粒径は40〜100nmであり、それはケイ素よりはるかに硬い(その硬度はサファイアとダイアモンドの硬度の中間である)。クロマトグラフィー、光学情報技術、センサー、触媒および薬物送達などのタンパク質、ウイルスまたは細菌のような生物学的対象物の多くの技術的応用には、その固定が必要である。カーボンナノチューブ、金粒子および合成ポリマーを、この目的のために用いる。この固定化は、主に吸着または化学的結合により、より低い程度では、これらの対象物をホストマトリックス中にゲストとして組み入れることにより達成された。ゲストホストシステムにおいては、生物学的対象物の固定化および階層構造へのその組み込みのための理想的な方法を、ナノスケールで構造化して、生物学的ナノ対象物とその環境との相互作用を容易にするべきである。多数の天然または合成ポリマーが利用可能であり、そのようなシステムをナノ繊維、ロッド、チューブなどに加工するために開発された技術の進歩のため、ポリマーは生物学的対象物の固定化のための良好なプラットフォームになる。   An example of a nanopolymer is a silicon nanosphere that exhibits completely different characteristics. Its particle size is 40-100 nm, which is much harder than silicon (its hardness is intermediate between that of sapphire and diamond). Many technical applications of biological objects such as proteins, viruses or bacteria such as chromatography, optical information technology, sensors, catalysts and drug delivery require its immobilization. Carbon nanotubes, gold particles and synthetic polymers are used for this purpose. This immobilization was achieved by incorporating these objects as guests in the host matrix to a lesser extent, mainly by adsorption or chemical bonding. In guest-host systems, the ideal way to immobilize biological objects and incorporate them into hierarchical structures is structured at the nanoscale to interact with biological nanoobjects and their environment. Should be easy. Numerous natural or synthetic polymers are available, and because of advances in technology developed to process such systems into nanofibers, rods, tubes, etc., polymers are used for immobilization of biological objects. Become a good platform.

ポリマー繊維は、一般に、押出により技術的スケールで生産され、例えば、ポリマー融解物またはポリマー溶液を丸ダイスにポンプで通し、取り込みデバイスにより回転させる/汲み上げる。得られる繊維は、典型的には10μmスケール以上の直径を有する。直径を数百ナノメートルの範囲またはさらには数ナノメートルに下げるために、エレクトロスピニングが今日でも依然として利用可能な主要なポリマー加工技術である。103V/cmの規模の強力な電界を、丸ダイスから出現するポリマー溶液液滴に印加する。液滴の表面に蓄積する電荷は、表面張力が液滴進化に対抗するとしても、電界の方向に沿って液滴の変形を引き起こす。超臨界電界においては、電界強度は表面張力を圧倒し、流体ジェットは液滴先端から発散する。ジェットは対抗電極に向かって加速される。この輸送期の間に、溶媒蒸発まで、ジェットはジェットの強力な伸長および薄化を引き起こす強力な電気的に誘導される円形曲げ運動にかけられ、最終的に、固体ナノ繊維は対抗電極上に沈着する。   Polymer fibers are generally produced on a technical scale by extrusion, for example, polymer melt or polymer solution is pumped through a round die and rotated / pumped by a capture device. The resulting fiber typically has a diameter of 10 μm scale or greater. Electrospinning is still a major polymer processing technology still available today to reduce the diameter to the range of a few hundred nanometers or even to a few nanometers. A strong electric field on the scale of 103 V / cm is applied to the polymer solution droplets emerging from the round die. The charge that accumulates on the surface of the droplet causes deformation of the droplet along the direction of the electric field, even if surface tension opposes droplet evolution. In a supercritical electric field, the electric field strength overwhelms the surface tension and the fluid jet diverges from the droplet tip. The jet is accelerated towards the counter electrode. During this transport phase, until the solvent evaporates, the jet is subjected to a powerful electrically induced circular bending motion that causes strong stretching and thinning of the jet, and finally the solid nanofibers are deposited on the counter electrode To do.

エレクトロスピニング、co−エレクトロスピニング、およびナノ繊維に基づく鋳型方法により、原理的には、無限に長いナノ対象物が得られる。触媒、組織工学、および埋込み体の表面改変を含む広範囲の適用のためには、この無限の長さが利点である。しかし、吸入療法または合成薬物送達のようないくつかの適用においては、明確に定義された長さが必要である。以下に記載される鋳型方法は、非常に高い精度でナノチューブおよびナノロッドの調製を可能にするような利点を有する。その方法は、多孔性アルミニウムまたはケイ素などの、明確に定義された多孔性鋳型の使用に基づくものである。この方法の基本的概念は、湿潤プロセスを活用することである。ポリマー融解物または溶液を、アルミニウムまたはケイ素などの高エネルギー表面を特徴とする材料中に配置された孔と接触させる。湿潤化が始まり、数十ナノメートルの規模の厚みを有する薄いフィルムを用いて孔の壁を被覆する。このプロセスは、例えば、ポリテトラフルオロエチレンなどの高粘度ポリマーについても、融点またはガラス遷移温度を約50K超える温度については、典型的には、1分以内に起こり、これは10,000ほどの大きさのアスペクト比を有する孔についても保持される。ナノチューブを得るために、ポリマー/鋳型システムを室温まで冷却するか、または溶媒を蒸発させ、得られる孔を固体層で被覆する。得られるチューブを、例えば、孔からそれらをちょうど引き出すことにより、または鋳型を選択的に溶解することにより、長さ10μmまでのチューブについて機械力により除去することができる。ナノチューブの直径、直径の分布、チューブに沿った均一性、および長さを制御することができる。   Electrospinning, co-electrospinning, and nanofiber based template methods, in principle, yield infinitely long nano objects. This infinite length is an advantage for a wide range of applications including catalysis, tissue engineering, and implant surface modification. However, in some applications such as inhalation therapy or synthetic drug delivery, a clearly defined length is required. The template method described below has the advantage that it allows the preparation of nanotubes and nanorods with very high accuracy. The method is based on the use of a well-defined porous template, such as porous aluminum or silicon. The basic concept of this method is to take advantage of the wetting process. The polymer melt or solution is contacted with pores placed in a material featuring a high energy surface such as aluminum or silicon. Wetting begins and a thin film having a thickness on the order of tens of nanometers is used to coat the pore walls. This process typically occurs within 1 minute for high viscosity polymers such as polytetrafluoroethylene, for temperatures above the melting point or glass transition temperature of about 50K, which is as high as 10,000. A hole having a certain aspect ratio is also retained. To obtain the nanotubes, the polymer / template system is cooled to room temperature or the solvent is evaporated and the resulting pores are coated with a solid layer. The resulting tubes can be removed mechanically for tubes up to 10 μm in length, for example by just pulling them out of the holes or by selectively dissolving the mold. Nanotube diameter, diameter distribution, uniformity along the tube, and length can be controlled.

基質との弱い相互作用を有する自立しているフィルムまたは支援フィルムのサイズ依存的および圧力依存的ガラス遷移温度は、圧力およびサイズの減少と共に低下する。しかしながら、基質との強い相互作用を有する支援フィルムのガラス遷移温度は、圧力を増加させ、サイズを減少させる。   The size-dependent and pressure-dependent glass transition temperatures of free-standing films or supporting films that have weak interactions with the substrate decrease with decreasing pressure and size. However, the glass transition temperature of the supporting film that has a strong interaction with the substrate increases the pressure and decreases the size.

ナノ複合材料は、充填剤、典型的には、シリケートナノクレイを含有するポリマー構造であり、少なくとも1つの寸法はナノメートル範囲にある。充填剤は、層のマトリックス中に分散する小さいプレートレットに分離する。層のマトリックスは気体のための複雑な通り道を作出し、フィルムを通って浸透しようとするため、改変ポリマーの障壁特性は改善される。しかしながら、課題は、充填剤の分散が一貫していることを確保することである。より良好な障壁特性に加えて、ナノ複合材料改変フィルムはまた、改善された寸法安定性および剛性を有し、結晶性が増大するため、増強された透明度を有する。ナノ複合材料のマスターバッチは、ナイロンおよびポリオレフィンについて商業的に利用可能である。ナイロンナノ複合材料フィルムの酸素障壁は、非改変ナイロンよりも50パーセントほど高くてもよい。ポリエチレンおよびポリプロピレンナノ複合材料構造は、25〜50パーセントの気体障壁および実験室設定においては10〜15パーセントの水蒸気障壁の改善を示した。商業規模での一貫した障壁特性の達成は依然として困難である。ナノ複合材料技術は、非常に新興の科学である。それはかなりの有望さを示し、より多くの選択肢がフィルム用途のために利用可能となるため、それは障壁材料選択肢に対する有意な影響を有する。   A nanocomposite is a polymer structure containing a filler, typically a silicate nanoclay, with at least one dimension in the nanometer range. The filler separates into small platelets that are dispersed in the layer matrix. The barrier matrix of the modified polymer is improved because the layer matrix creates a complex path for the gas and attempts to penetrate through the film. However, the challenge is to ensure that the filler dispersion is consistent. In addition to better barrier properties, the nanocomposite modified film also has improved transparency because it has improved dimensional stability and rigidity and increased crystallinity. Nanocomposite masterbatches are commercially available for nylon and polyolefins. The oxygen barrier of the nylon nanocomposite film may be as much as 50 percent higher than unmodified nylon. The polyethylene and polypropylene nanocomposite structures showed 25-50 percent gas barrier improvement and 10-15 percent water vapor barrier improvement in the laboratory setting. Achieving consistent barrier properties on a commercial scale remains difficult. Nanocomposite technology is a very emerging science. It shows considerable promise and it has a significant impact on barrier material options as more options become available for film applications.

サラン
サランは、他のモノマーに沿って、塩化ビニリデン(特に、ポリ塩化ビニリデンまたはPVDC)から作製されるいくつかのポリマーのための商標名である。サランフィルムは、他のプラスチックと比較して水蒸気、風味および芳香分子、ならびに酸素に対する透過性が非常に低い。酸素に対する障壁は、食品の損傷を防止し、風味および芳香分子に対する障壁は、食品がその風味および芳香を保持するのを助ける。サランはまた、気体障壁特性を有する。
Saran Saran, along with other monomers, are trade names for some polymers made from vinylidene chloride (particularly polyvinylidene chloride or PVDC). Saran film has very low permeability to water vapor, flavor and aroma molecules, and oxygen compared to other plastics. A barrier to oxygen prevents damage to the food and a barrier to flavor and aroma molecules helps the food retain its flavor and aroma. Saran also has gas barrier properties.

ポリトリメチレンテレフタレート(PTT)
ポリトリメチレンテレフタレート(PTT)は、多くのPETと同じ利点を有する半結晶性ポリマーである。PTTは、良好な引張強度、曲げ強度、および剛性を示す。それは優れた流動および表面仕上げを有する。PTTは、いくつかの適用においては、競合する半結晶性材料よりも均一な収縮および良好な寸法安定性を有し得る。PTTは、室温で、脂肪族炭化水素、ガソリン、四塩化炭素、ペルクロロエチレン、油、脂肪、アルコール、グリコール、エステル、エーテルならびに希酸および塩基などの、広範囲の化学物質に対する優れた耐性を有する。強塩基は、PTT化合物を攻撃し得る。衝撃改質剤および強化繊維(長いガラス、短いガラス、または炭素)を用いて、PTTの衝撃特性、ならびに強度および剛性を増大させることができる。
Polytrimethylene terephthalate (PTT)
Polytrimethylene terephthalate (PTT) is a semi-crystalline polymer that has the same advantages as many PETs. PTT exhibits good tensile strength, bending strength, and stiffness. It has excellent flow and surface finish. PTT may have more uniform shrinkage and better dimensional stability than competing semi-crystalline materials in some applications. PTT has excellent resistance to a wide range of chemicals such as aliphatic hydrocarbons, gasoline, carbon tetrachloride, perchlorethylene, oils, fats, alcohols, glycols, esters, ethers and dilute acids and bases at room temperature . Strong bases can attack PTT compounds. Impact modifiers and reinforcing fibers (long glass, short glass, or carbon) can be used to increase the impact properties, strength and stiffness of PTT.

ポリトリメチレンナフタレート(PTN)
ポリ(トリメチレンフタレートまたはナフタレート)およびコポリマーは、1,3−プロパンジオール(PDO)およびテレフタル酸(PTT)、イソフタル酸(PTI)もしくはナフタル酸(PTN)ならびに/またはコモノマー(イソフタル酸、1,4−ブタンジオールなど)との重縮合により作製される芳香族ポリエステルである。PTNのフィルムは、良好な障壁特性を有する。
Polytrimethylene naphthalate (PTN)
Poly (trimethylene phthalate or naphthalate) and copolymers are 1,3-propanediol (PDO) and terephthalic acid (PTT), isophthalic acid (PTI) or naphthalic acid (PTN) and / or comonomers (isophthalic acid, 1,4 -An aromatic polyester prepared by polycondensation with butanediol or the like. PTN films have good barrier properties.

ポリエチレンナフタレート(PEN)
ポリエチレンナフタレート(PEN)は、良好な障壁特性を有するポリエステルである(ポリエチレンテレフタレートよりもさらに良好である)。それは非常に良好な酸素障壁を提供するため、ビールなどの、酸化の影響を受けやすい飲料をビン詰めするのに特に適している。それは、縮合重合によりエチレングリコールおよび1つ以上のナフタレンジカルボン酸から調製される。
Polyethylene naphthalate (PEN)
Polyethylene naphthalate (PEN) is a polyester with good barrier properties (even better than polyethylene terephthalate). Because it provides a very good oxygen barrier, it is particularly suitable for bottling beverages that are sensitive to oxidation, such as beer. It is prepared from ethylene glycol and one or more naphthalenedicarboxylic acids by condensation polymerization.

ポリウレタン
ポリウレタンは、ウレタン(カルバメート)結合により連結された有機単位の鎖からなる任意のポリマーである。ポリウレタンポリマーは、触媒の存在下で、少なくとも2つのイソシアネート官能基を含有するモノマーを、少なくとも2つのヒドロキシル(アルコール)基を含有する別のモノマーと反応させることによる逐次重合によって形成される。ポリウレタン製剤は、極端に広範囲の剛性、硬度、および密度を含む。ポリウレタンの特性は主にポリオールの選択によって決定されるが、ジイソシアネートはいくらかの影響を発揮し、その用途に適していなければならない。硬化速度は、官能基の反応性および官能性イソシアネート基の数によって影響される。機械的特性は、官能性および分子の形状によって影響される。ジイソシアネートの選択はまた、光への曝露の際のポリウレタンの安定性にも影響する。芳香族ジイソシアネートを用いて作製されたポリウレタンは光への曝露と共に黄色になるが、脂肪族ジイソシアネートを用いて作製されたものは安定である。より柔らかい、弾性の、およびより可撓性のポリウレタンは、一般的には、ポリエーテルポリオールと呼ばれる、直鎖状二官能性ポリエチレングリコールセグメントを用いてウレタン結合を作出する場合に生じる。この戦略は、スパンデックス弾性繊維および柔らかいゴムパーツ、ならびに気泡ゴムを作製するために用いられる。多官能性ポリオールを用いる場合、より剛性の製品が得られるが、これらのものは再度、低密度気泡の形態にあってよい三次元架橋構造を作出する。
Polyurethane Polyurethane is any polymer that consists of a chain of organic units linked by urethane (carbamate) bonds. Polyurethane polymers are formed by sequential polymerization by reacting a monomer containing at least two isocyanate functional groups with another monomer containing at least two hydroxyl (alcohol) groups in the presence of a catalyst. Polyurethane formulations contain an extremely wide range of stiffness, hardness, and density. The properties of polyurethane are mainly determined by the choice of polyol, but diisocyanates have some influence and must be suitable for their use. The cure rate is affected by the reactivity of the functional groups and the number of functional isocyanate groups. Mechanical properties are affected by functionality and molecular shape. The choice of diisocyanate also affects the stability of the polyurethane upon exposure to light. Polyurethanes made with aromatic diisocyanates turn yellow with exposure to light, while those made with aliphatic diisocyanates are stable. Softer, elastic, and more flexible polyurethanes typically occur when creating urethane linkages using linear bifunctional polyethylene glycol segments, called polyether polyols. This strategy is used to make spandex elastic fibers and soft rubber parts, as well as cellular rubber. When polyfunctional polyols are used, more rigid products are obtained, but these again create a three-dimensional cross-linked structure that may be in the form of low density bubbles.

ポリエーテルブロックアミド(PEBAX(登録商標))
ポリエーテルブロックアミドは、剛性ポリアミドセグメントと可撓性ポリエーテルセグメントの規則的な直鎖からなる可塑剤を含まない熱可塑性エラストマーまたは可撓性ポリアミドである。
Polyether block amide (PEBAX (registered trademark))
Polyether block amides are thermoplastic elastomers or flexible polyamides that do not contain a plasticizer consisting of a regular linear chain of rigid polyamide segments and flexible polyether segments.

パリレンC
パリレンは、湿度障壁および電気絶縁体として用いられる様々な化学蒸着ポリ(p−キシリレン)ポリマーのための商標名である。それらのうち、パリレンCは、障壁特性、コスト、および他の製造利点のその組合せのため、最も人気がある。
Parylene C
Parylene is the trade name for various chemical vapor deposited poly (p-xylylene) polymers used as humidity barriers and electrical insulators. Of them, Parylene C is the most popular due to its combination of barrier properties, cost, and other manufacturing advantages.

シリコーン
重合シロキサンまたはポリシロキサンとも呼ばれる、シリコーンは、化学式[R2SiO]n(ここで、Rはメチル、エチル、またはフェニルなどの有機基である)との混合無機−有機ポリマーである。これらの材料は、4配位である、ケイ素原子に結合した有機側基を有する無機ケイ素−酸素骨格(...−Si−O−Si−O−Si−O−...)からなる。いくつかの場合、有機側基を用いて、2つ以上のこれらの−Si−O−骨格を一緒に連結することができる。−Si−O−鎖の長さ、側基、および架橋を変化させることにより、様々な特性および組成を有するシリコーンを合成することができる。それらは、液体からゲル、ゴム、硬質プラスチックまで稠度において変化してもよい。多くの一般的なシロキサンは、直鎖状ポリジメチルシロキサン(PDMS)、シリコーン油である。シリコーン材料の第2の最も大きいグループは、シリコーン樹脂であり、分枝状およびケージ状オリゴシロキサンにより形成される。
Silicones , also called silicone polymerized siloxanes or polysiloxanes, are mixed inorganic-organic polymers with the chemical formula [R2SiO] n, where R is an organic group such as methyl, ethyl, or phenyl. These materials consist of an inorganic silicon-oxygen skeleton (...- Si-O-Si-O-Si-O -...) that is tetracoordinated and has organic side groups bonded to silicon atoms. In some cases, organic side groups can be used to link two or more of these -Si-O- skeletons together. By varying the length of the -Si-O-chain, side groups, and crosslinking, silicones with various properties and compositions can be synthesized. They may vary in consistency from liquid to gel, rubber, hard plastic. Many common siloxanes are linear polydimethylsiloxane (PDMS), silicone oil. The second largest group of silicone materials are silicone resins, formed by branched and caged oligosiloxanes.

複合壁の製作
気体障壁層を含む複合壁の様々な層を、任意の特定の順序で配置する必要はないが、酸性度、温度、機械的摩耗に対する優れた耐性、および優れた生体適合性プロファイルのものを、胃内環境と接触する層として用いるのが好ましい。例えば、酸性度および温度に対する優れた耐性を有するものを、バルーンの中心管腔と接触する層として用いるのが好ましい。
Fabrication of composite walls Various layers of composite walls, including gas barrier layers, do not need to be placed in any particular order, but have excellent acidity, temperature, mechanical wear resistance, and excellent biocompatibility profiles Are preferably used as the layer in contact with the gastric environment. For example, those having excellent resistance to acidity and temperature are preferably used as the layer in contact with the central lumen of the balloon.

壁の様々な層は、単一の層または最大で10以上の異なる単層を含んでもよい;しかしながら、得られるバルーンが嚥下可能なカプセル中に適合するように圧縮されるように、0.001インチ(0.0254cm)から0.004インチ(0.010cm)までのフィルム厚さが望ましい。得られる複合壁は、好ましくは、表1a〜bに列挙された各カテゴリーに関して良好な性能仕様を有する。   The various layers of the wall may comprise a single layer or up to 10 or more different monolayers; however, 0.001 so that the resulting balloon is compressed to fit into a swallowable capsule. Film thicknesses from inches (0.0254 cm) to 0.004 inches (0.010 cm) are desirable. The resulting composite wall preferably has good performance specifications for each category listed in Tables 1a-b.

いくつかの接着剤は生体適合性の観点から望ましくない浸出物を含有し得るため、共押出されるフィルムが有利に用いられる。さらに、共押出は、この様式で組み合わせた場合に材料がその元の特性を維持し、胃運動力に曝露された場合に層間剥離を受ける可能性が低くなるような、より良好な混合を可能にする。   Co-extruded films are advantageously used because some adhesives can contain exudates that are undesirable from a biocompatibility standpoint. In addition, coextrusion allows for better mixing such that when combined in this manner, the material retains its original properties and is less likely to undergo delamination when exposed to gastric motility. To.

複合壁において、類似する特性を有するフィルム、例えば、優れた気体障壁特性を有する2つのフィルム層を組み合わせることは、膨張気体として窒素、酸素、CO2もしくはその混合物を含有する胃バルーンにおける使用にとって、または製品が置かれる外部環境、例えば、胃がCO2を含む気体の混合物を含有する場合、有利である。そのような複合フィルムの主な利点は、フィルム厚みに関する制限を、気体障壁特性を犠牲にすることなく観察することができることである。そのような構成はまた、加工損傷(例えば、製造および圧縮)およびin vivoでの条件(例えば、胃運動力)への曝露に起因する損傷の効果を減少させることにも寄与する。 Combining films with similar properties in the composite wall, for example two film layers with excellent gas barrier properties, for use in gastric balloons containing nitrogen, oxygen, CO 2 or mixtures thereof as inflation gases, Or, it is advantageous if the external environment in which the product is placed, for example if the stomach contains a gas mixture containing CO 2 . The main advantage of such a composite film is that limitations on film thickness can be observed without sacrificing gas barrier properties. Such a configuration also contributes to reducing the effects of damage due to processing damage (eg, manufacturing and compression) and exposure to conditions in vivo (eg, gastric motility).

特に好ましい態様において、複合壁は、複数の層を含む。第1の層は、胃内環境への曝露のために構成される外側の保護層である。この層は、機械力、水(蒸気)への曝露、摩耗、および高い酸度レベルに対して耐性である。ナイロン、またはより具体的には、ナイロン12は、胃内環境に曝露される層にとって特に好ましく、特に、機械力に対して耐性である。   In a particularly preferred embodiment, the composite wall includes a plurality of layers. The first layer is an outer protective layer configured for exposure to the intragastric environment. This layer is resistant to mechanical forces, exposure to water (steam), wear, and high acidity levels. Nylon, or more specifically nylon 12, is particularly preferred for layers exposed to the gastric environment and is particularly resistant to mechanical forces.

代替的な態様において、ポリウレタンは、6〜7ミルの厚さの複合壁を得るためにサランに溶接されたRFである。別の態様において、2つのポリウレタン層間に挟まれたサランの層を含む5層システムが提供される。サラン層とそれぞれのポリウレタン層の間に結合層がある。この層を一緒に溶接し、共押出するか、または接着剤を用いて接着することができる。次いで、この3層をそれぞれの側でナイロンに対して共押出した後、全複合壁のために最終密封層(ポリエチレンなど)をナイロン層の1つに付加する。商業的に入手可能であるか、または製造可能である材料組合せの代表例を、表2に提供する。層の配向(最も内側−中心バルーン管腔と接触する、または最も外側−胃内環境と接触する)はまた、2つを超える層が示唆された複合壁を支持すると記載される場合にも示される。   In an alternative embodiment, the polyurethane is RF welded to Saran to obtain a 6-7 mil thick composite wall. In another aspect, a five-layer system is provided that includes a layer of saran sandwiched between two polyurethane layers. There is a tie layer between the Saran layer and each polyurethane layer. The layers can be welded together, coextruded, or bonded using an adhesive. The three layers are then coextruded on each side against nylon and a final sealing layer (such as polyethylene) is added to one of the nylon layers for the entire composite wall. Representative examples of material combinations that are commercially available or manufacturable are provided in Table 2. Layer orientation (innermost-contact with central balloon lumen, or outermost-contact with gastric environment) is also shown when more than two layers are described as supporting the suggested composite wall It is.

表2に列挙されるフィルム樹脂の多くは、ある程度の気体障壁特性を提供する。したがって、多くを単独で用いて、単層フィルムとしてバルーン壁を形成させることができる;しかしながら、それらを他のフィルム樹脂と共に用いて、膨張気体およびバルーンが置かれる外部環境に基づくバルーンの耐用寿命のための望ましい気体保持および機械的仕様を満たすこともできる。これらのフィルム樹脂を、表1a〜bに列挙された気体障壁コーティングを用いて被覆することもできる。さらなる層を付加して、全複合壁を形成させることができる。そのようなさらなる層は実質的な障壁フィルム特性を付与しなくてもよいが、それらは構造的および/もしくは機械的特性、水蒸気、湿度、pHなどの影響を受けやすい複合壁の他の層に対する保護、または他の望ましい特性を提供することができる。フィルム層を、様々な接着剤を用いて、共押出により、ラミネート加工により、および/または結合層などを用いて集合させて、特殊な気体保持特性と共に、少なくとも25日間、または最大で90日以上にわたる使用にとって好適な胃内バルーンの要件を満たす複合壁を作出することができる。表2は、胃内バルーンのための複合壁における使用にとって好適な層および層の組合せの一覧を提供する。複合材料の説明、樹脂の省略形、構成(単層、二層、三層など)および商業的に利用可能な組合せの商標名を列挙する。示される層の数は複合壁を製作するために用いられる任意の接着剤層または結合層を含まず、6層複合壁は、例えば、全複合壁を作り上げる2つもしくは3つの接着剤層および/または結合層を有してもよく、したがって、層の総数は最終形態で8または9であってもよい。ここで用いられる用語「層」は広い用語であり、当業者に対してその通常かつ慣用的な意味を与えられ(また、特殊な、またはカスタマイズされた意味に限定されるものではない)、限定されるものではないが、単一の厚みの均一な物質(例えば、SiOxなどのコーティング、またはPETなどの層、または均一なポリマー混合物)、ならびにその上にコーティングを有する支持層(ここで、「コーティング」は、例えば、典型的にはコーティング層に対する構造的支持を提供する基質と共に用いられる材料である)を指す。例えば、PET−SiOx「層」は、ここでは、Si−Oxの層が支持PET層上に提供されるものを指す。以下の表、ならびに複合壁に関する他の表において、フォワードスラッシュ(「/」)は、特定の化学物質の層間の境界を示す。境界は不連続であるか、または記載の化学物質の層を分離する結合層、接着剤層、もしくは他の層であってもよい。
表2
Many of the film resins listed in Table 2 provide some gas barrier properties. Thus, many can be used alone to form the balloon wall as a monolayer film; however, they can be used with other film resins to increase the useful life of the balloon based on the inflation gas and the external environment in which the balloon is placed. The desired gas retention and mechanical specifications can also be met. These film resins can also be coated using the gas barrier coatings listed in Tables 1a-b. Additional layers can be added to form the entire composite wall. Such additional layers may not impart substantial barrier film properties, but they may be against other layers of the composite wall that are sensitive to structural and / or mechanical properties, water vapor, humidity, pH, etc. Protection or other desirable properties can be provided. Film layers can be assembled using various adhesives, by coextrusion, by lamination, and / or using tie layers, etc., with special gas retention properties, for at least 25 days, or up to 90 days or more Composite walls can be created that meet the requirements of intragastric balloons suitable for a wide range of uses. Table 2 provides a list of layers and layer combinations suitable for use in composite walls for intragastric balloons. Lists composite material descriptions, resin abbreviations, configurations (single layer, double layer, triple layer, etc.) and commercially available combination trade names. The number of layers shown does not include any adhesive layer or tie layer used to fabricate the composite wall; a 6-layer composite wall is, for example, two or three adhesive layers that make up the entire composite wall and / or Or it may have a bonding layer, so the total number of layers may be 8 or 9 in the final form. As used herein, the term “layer” is a broad term, given its ordinary and customary meaning to one of ordinary skill in the art (and is not limited to a special or customized meaning) Although not, a single thickness of a uniform material (eg, a coating such as SiOx, or a layer such as PET, or a uniform polymer mixture), and a support layer having a coating thereon (where “ “Coating” refers to, for example, a material typically used with a substrate that provides structural support to the coating layer). For example, a PET-SiOx “layer” refers herein to a layer of Si—Ox provided on a supporting PET layer. In the following tables, as well as other tables related to composite walls, a forward slash (“/”) indicates a boundary between specific chemical layers. The boundary may be discontinuous or may be a tie layer, adhesive layer, or other layer that separates the described chemical layers.
Table 2

特に好ましい態様において、複合壁は、0.005インチ以下(5.0ミル以下)の厚みを有する;しかしながら、ある特定の態様において、より厚い複合壁が許容されてもよい。一般的には、複合壁は0.004インチ(4.0ミル)以下の厚みを有する。   In particularly preferred embodiments, the composite wall has a thickness of 0.005 inches or less (5.0 mils or less); however, in certain embodiments, thicker composite walls may be tolerated. Typically, the composite wall has a thickness of 0.004 inches (4.0 mils) or less.

バルーンの製作
バルーンの良好な機械的強度を確保するために、バルーンを形成するために用いられる小片の端部が重なり合うように熱形成および密封するのが好ましい。これを、任意の好適な方法により達成することができる。例えば、2つの平面シートの材料を、磁化された端部を有するフレーム中に入れて、2つのシートを所定の位置に保持することができる。緩みをフィルムの小片に加えて、材料が熱形成プロセスの後でもその特性を保持するように向けさせることができる。フレームを、半球体であるバルーンの鋳型上に置くことができる。ヒーター(例えば、4520ワットの赤外線ヒーター)を用いて、材料を形成させ、減圧することができる。減圧をかける前に緩みを有する材料は、それが半球状の周りにより均等に分布するように材料を再度向けさせる。材料は、好ましくは、中央では最も厚く、側面ではより薄く作られ、ここで、それを第2の小片に溶接して、実質的に均一な壁の厚みを有する球体または楕円体を作出することができる。例えば、0.0295’’のフィルムから出発して、フィルムの中央またはその後の先端部は、0.0045’’の最終フィルム厚さを有し、端部は溶接プロセス中のその後の重ね合わせのために0.0265’’の最終厚さを有する。
Balloon Fabrication To ensure good mechanical strength of the balloon, it is preferable to thermoform and seal so that the ends of the pieces used to form the balloon overlap. This can be achieved by any suitable method. For example, two flat sheet materials can be placed in a frame having magnetized edges to hold the two sheets in place. Looseness can be added to the film strip to direct the material to retain its properties after the thermoforming process. The frame can be placed on a balloon mold which is a hemisphere. A heater (eg, a 4520 watt infrared heater) can be used to form the material and depressurize. The material that has loosened before the vacuum is applied will redirect the material so that it is more evenly distributed around the hemisphere. The material is preferably made thickest at the center and thinner at the sides, where it is welded to the second piece to create a sphere or ellipsoid having a substantially uniform wall thickness. Can do. For example, starting from a 0.0295 ″ film, the middle or subsequent tip of the film has a final film thickness of 0.0045 ″ and the ends are of subsequent overlay during the welding process. Therefore, it has a final thickness of 0.0265 ″.

バルブを、半球体の一方の(例えば、ポリエチレン、PE)側に接着し、反対(例えば、ナイロン)側から突出していてもよい。1つの半球体は、典型的には、最外層としてナイロンからなり、第2の半球体は、典型的には、最外層としてポリエチレン(密封ウェブ)を有する。2つの半球体の端部は、好ましくは、それらが少なくとも1mmかつ5mm以下重なり合うように整列される。2つの半球体のアラインメントおよびオーバーレイは、熱形成プロセス中に端部での薄化を相殺し、次いで、in vivoでの縫い目の破裂を阻害するために行われる。球体のそれぞれの半分を、固定具の上に置き、熱形成プロセスからの超過分を切り取る。多層フィルム上で、密封層、PEまたは同様の層を、第2のフィルム半分の密封層に結合させる。これを行うために、ナイロンが外部環境に曝露された半球体のフィルムを、それが最外層上でポリエチレンを用いて半球体に結合することができるように、球体の端部に沿って1/2を折り畳む。   The bulb may be bonded to one (eg, polyethylene, PE) side of the hemisphere and protrude from the opposite (eg, nylon) side. One hemisphere is typically made of nylon as the outermost layer, and the second hemisphere typically has polyethylene (sealing web) as the outermost layer. The ends of the two hemispheres are preferably aligned so that they overlap at least 1 mm and no more than 5 mm. The alignment and overlay of the two hemispheres is done to offset the thinning at the edges during the thermoforming process and then inhibit the rupture of the seam in vivo. Place each half of the sphere on the fixture and cut off excess from the thermoforming process. On the multilayer film, a sealing layer, PE or similar layer is bonded to the sealing layer of the second film half. To do this, a hemispherical film with nylon exposed to the outside environment is 1/2 along the edge of the sphere so that it can be bonded to the hemisphere using polyethylene on the outermost layer. Fold 2

次いで、2つのフィルム小片を、ローラーボンダーまたはバンドヒーターを用いて密封する。ローラーボンダーにおいては、空気が圧縮を提供し、ヒーターは密封熱を提供し、エリアの周りでボンダーを動かすモーターは適切な密封を確保するのに必要とされる時間を制御する。バンドヒーターにおいては、加熱エレメント、圧縮を提供する拡張可能プラグ、およびタイマーが存在する。バンドは、金属、好ましくは、銅であり、糸巻きのような固定具は、必要とされる圧縮を提供する。異なる融点のフィルム層の使用は、最終バルーン構成の障壁層の完全性を確保するのに役立つ。2つの類似する材料を溶接する場合、絶縁体を用いることができる。好ましい態様において、1つの球体には外に向くナイロン層を提供し、第2の球体は外に向くPE層を有する。   The two film pieces are then sealed using a roller bonder or band heater. In a roller bonder, air provides compression, a heater provides sealing heat, and a motor that moves the bonder around the area controls the time required to ensure proper sealing. In band heaters, there are heating elements, expandable plugs that provide compression, and timers. The band is metal, preferably copper, and fasteners such as spools provide the required compression. The use of film layers of different melting points helps to ensure the integrity of the barrier layer of the final balloon configuration. An insulator can be used when welding two similar materials. In a preferred embodiment, one sphere is provided with an outwardly facing nylon layer and the second sphere has an outwardly facing PE layer.

自発的収縮に対する耐性を有するバルーン
胃内バルーンの誤作動の最大のパーセンテージは、自発的収縮によるものである。自発的収縮は、(1)胃運動力に起因する胃内バルーンの外部穿刺、(2)気体および水蒸気の胃内環境の取り込みに由来するバルーン内圧の増大に起因する過剰膨張ならびに(3)過剰な材料の疲労およびその後のバルーンの穿刺をもたらすバルーンの過小膨張に起因して生じ得る。これらの2つの変数を管理し、これらの変数を動的胃内環境に耐えるように調整することにより、バルーンシステムを調整して、それがその耐用寿命を通して膨張したままであることを確保することができる。この胃内バルーンにおける自発的収縮の例を、複合壁材料および構築物の選択と共に出発膨張気体の選択により最小化することができる。胃空間内容物の特性を利用するための水蒸気透過に関する透過性特徴および複合壁の気体透過性の選択により、バルーンの中および外への気体の拡散の速度を制御することができる。この方法は、過小膨張および過剰膨張の防止のための調整可能な方法を可能にする。
The largest percentage of malfunctions of balloon intragastric balloons that are resistant to spontaneous contraction is due to spontaneous contraction. Spontaneous contractions are: (1) external puncture of the intragastric balloon due to gastric motility, (2) overexpansion due to increased balloon pressure resulting from uptake of gas and water vapor in the gastric environment, and (3) excess Can result from underexpansion of the balloon resulting in fatigue of the material and subsequent balloon puncture. By managing these two variables and adjusting these variables to withstand the dynamic gastric environment, the balloon system is adjusted to ensure that it remains inflated throughout its useful life Can do. This example of spontaneous contraction in the intragastric balloon can be minimized by the choice of the starting inflation gas along with the choice of composite wall material and construct. The choice of gas permeation characteristics for water vapor permeation and gas permeability of the composite wall to take advantage of the properties of the gastric space contents can control the rate of gas diffusion into and out of the balloon. This method allows a tunable method for preventing underexpansion and overexpansion.

胃バルーンおよび肥満に関して見られる別の現象は、一般に、胃適応である。胃適応のプロセスにおいては、胃は空間占有デバイスまたは摂取された過剰の食物を収容するように成長する。胃適応のプロセスにおいては、胃内バルーンを含有する胃の容積は時間と共に成長し、患者はより空腹になる。しかしながら、時間と共にバルーン壁を横断する気体拡散および水蒸気透過を制御することにより、バルーンのサイズを、体重減少を維持するために出発膨張気体および水およびフィルムの他のin vivoでの気体透過性特徴を選択することにより、時間と共に増大させることもできる。自発的収縮に加えて、出発気体と併せて複合壁の透過性特徴を選択し、胃内環境からのバルーン内部の気体および水の移動を用いて、バルーンを、胃適応に応答してその耐用寿命にわたって成長するように設計することができる。   Another phenomenon seen with gastric balloons and obesity is generally gastric adaptation. In the process of gastric adaptation, the stomach grows to accommodate space-occupying devices or excess food consumed. In the process of gastric adaptation, the volume of the stomach containing the intragastric balloon grows with time and the patient becomes hungry. However, by controlling gas diffusion and water vapor permeation across the balloon wall over time, the size of the balloon can be adjusted to maintain weight loss, starting inflation gas and other in vivo gas permeability characteristics of water and film. Can be increased over time by selecting. In addition to spontaneous contraction, select the permeability characteristics of the composite wall in conjunction with the starting gas, and use the gas and water movement inside the balloon from the gastric environment to make the balloon durable in response to gastric adaptation. Can be designed to grow over a lifetime.

in vivoでの胃気体および水環境を模倣する変化する外部気体環境と共に様々な出発膨張気体を選択する実験を行った。胃内環境は、水、酸(塩酸)、気体の混合物、および糜粥(胃により十二指腸に放出される部分的に消化された食物の半流動体の塊)からなる。胃気体は、通常、食べている間に空気を嚥下することから生じる。空気の組成は、窒素(N2)78.084%;酸素(O2)20.9476%;アルゴン(Ar)0.934%;二酸化炭素(CO2)0.0314%;ネオン(Ne)0.001818%;メタン(CH4)0.0002%;ヘリウム(He)0.000524%;クリプトン(Kr)0.000114%;水素(H2)0.00005%;およびキセノン(Xe)0.0000087%である。 Experiments were conducted to select various starting inflation gases with a changing external gas environment that mimics the gastric and water environment in vivo. The gastric environment consists of water, acid (hydrochloric acid), a mixture of gases, and sputum (a partially digested food semi-fluid mass released by the stomach into the duodenum). Gastric gas usually results from swallowing air while eating. The composition of air is: nitrogen (N 2 ) 78.084%; oxygen (O 2 ) 20.9476%; argon (Ar) 0.934%; carbon dioxide (CO 2 ) 0.0314%; neon (Ne) 0 Methane (CH 4 ) 0.0002%; Helium (He) 0.000524%; Krypton (Kr) 0.000114%; Hydrogen (H 2 ) 0.00005%; and Xenon (Xe) 0.0000087 %.

5つの気体:N2、O2、CO2、H2およびメタンが胃腸系における気体の99%以上を占め、窒素が優位である。胃のpCO2は局部(内臓)動脈および流出静脈血のpCO2値と密接に平行する。胃酸の中和もまた気体を生成し得る。例えば、胃酸が消化液中の重炭酸塩(例えば、ある特定の制酸薬中に存在する場合)と反応する場合、化学プロセスはCO2を作出し、通常、血流中に吸収される。主に結腸細菌による発酵を介する、腸の中での食物の消化は、CO2、H2、およびメタンを生成する。微生物は、腸の中で産生される全ての水素およびメタンの唯一の供給源であると考えられる。これらのものは、栄養素の発酵および消化から生じる(果物および野菜に由来する多糖類は小腸の中で消化されない)。硫化水素、インドール、およびアンモニアなどの少量のいくつかの他の気体も生成され得る。 Five gases: N 2 , O 2 , CO 2 , H 2 and methane account for over 99% of the gas in the gastrointestinal system, with nitrogen predominating. The pCO 2 of the stomach is closely parallel to the pCO 2 value of the local (visceral) artery and outflow venous blood. Gastric acid neutralization can also produce gas. For example, when gastric acid reacts with bicarbonate in the digestive fluid (eg when present in certain antacids), the chemical process produces CO 2 and is normally absorbed into the bloodstream. Mainly via the fermentation by colonic bacteria, digestion of food in the intestine, CO 2, H 2, and to produce methane. Microorganisms are considered to be the only source of all hydrogen and methane produced in the gut. These arise from the fermentation and digestion of nutrients (polysaccharides derived from fruits and vegetables are not digested in the small intestine). Small amounts of several other gases such as hydrogen sulfide, indole, and ammonia can also be generated.

ある特定の態様において、初期充填気体の組成は、in vivoの胃内環境中の気体の混合物の組成に実質的に特徴的であることが好ましい。そのような初期充填気体は、N2およびCO2のみを含んでもよく、またはN2、CO2、およびO2のみを含んでもよく、またはN2およびCO2ならびにin vivoの環境中に存在する1つ以上の他の気体(例えば、水蒸気、H2、CH4、Ar、H2S、もしくはNH3)を含んでもよい。アルゴンまたは別の不活性気体(または複数の不活性気体)を、部分的または全体的に、好ましい態様の文脈における不活性気体と考えられる、N2に置換することができる。充填気体がN2またはCO2のみを含む態様において、初期充填気体が約75%v/v〜約96%v/vのN2、約5%v/v〜約15%(vol.)のO2、および約1%v/v〜約10%v/vのCO2、より好ましくは約80%(vol.)〜約85%(vol.)のN2、約5%(vol.)〜約13%(vol.)のO2、および約4%(vol.)〜約8%(vol.)のCO2を含むのが好ましい。充填気体がN2またはCO2のみを含む態様において、初期充填気体は約4%(vol.)〜約8%(vol.)のCO2を含み、残りはN2または別の不活性気体であるのが好ましい。初期充填気体がCO2および不活性気体に加えて他の気体を含む態様において、初期充填気体は約4%(vol.)〜約8%(vol.)のCO2を含むのが好ましい。 In certain embodiments, it is preferred that the composition of the initial fill gas is substantially characteristic of the composition of the gas mixture in the in vivo gastric environment. Such initial charge gases may contain only N 2 and CO 2 , or may contain only N 2 , CO 2 , and O 2 , or are present in the N 2 and CO 2 and in vivo environment. One or more other gases (eg, water vapor, H 2 , CH 4 , Ar, H 2 S, or NH 3 ) may be included. Argon or another inert gas (or multiple inert gases) can be partially or wholly replaced with N 2, which is considered an inert gas in the context of the preferred embodiment. In embodiments where the fill gas comprises only N 2 or CO 2 , the initial fill gas is about 75% v / v to about 96% v / v N 2 , about 5% v / v to about 15% (vol.). O 2 , and about 1% v / v to about 10% v / v CO 2 , more preferably about 80% (vol.) To about 85% (vol.) N 2 , about 5% (vol.). to about 13% (vol.) O 2 , and about 4% (vol.) to about 8% (vol.) preferably comprises a CO 2 for. In embodiments where the fill gas contains only N 2 or CO 2 , the initial fill gas contains about 4% (vol.) To about 8% (vol.) CO 2 with the remainder being N 2 or another inert gas. Preferably there is. In embodiments where the initial charge gas includes other gases in addition to CO 2 and inert gas, the initial charge gas preferably includes from about 4% (vol.) To about 8% (vol.) CO 2 .

in vivoの環境における胃内バルーンの制御された自己膨張を、バルーン中で半透過性または透過性複合壁を使用し、N2またはO2などの予め選択された単一の気体をバルーンに初期充填することにより達成することができる。バルーンは、内部バルーン環境とin vivoの外部環境(GI/胃)との気体濃度の差異および水濃度の差異を利用して、時間と共に容積および/または圧力を増大および/または低下させる。容積および/または圧力の制御された低下を達成するために、in vivoの胃腸環境中に存在する他の気体よりも、バルーンを膨張させるために用いられる単一の気体に対する透過性が相対的に高い壁を用いることができる。例えば、窒素気体を、in vivo環境において時間と共に、膨張気体として用いる場合、バルーン中の容積および/または圧力は、窒素が酸素透過壁を通ってin vivo環境へと拡散するにつれて低下する。同様に、酸素気体を、in vivo環境において時間と共に、膨張気体として用いる場合、バルーン中の容積および/または圧力は、酸素が酸素透過壁を通ってin vivo環境へと拡散するにつれて低下する。バルーン中の単一気体の分圧(高い方)とin vivo環境の分圧(低い方)との差異は、平衡または恒常性が達成されるまでプロセスを誘導する。容積および/または圧力の制御された増大を達成するために、in vivoの胃腸環境中に存在する他の気体よりも、バルーンを膨張させるために用いられる単一気体に対する透過性が相対的に低い壁を用いることができる。例えば、窒素気体を、in vivo環境において時間と共に膨張気体として用いる場合、バルーン中の容積および/または圧力は、胃内環境中に存在するCO2、および他の全ての気体が、CO2透過壁を通ってバルーン中に拡散するにつれて増大する。バルーン中の透過性気体の分圧(低い方)とin vivo環境の分圧(高い方)との差異は、平衡が達成されるまでプロセスを誘導する。 Controlled self-inflation of the intragastric balloon in an in vivo environment using a semi-permeable or permeable composite wall in the balloon and a single preselected gas such as N 2 or O 2 initially in the balloon This can be achieved by filling. Balloons take advantage of gas concentration differences and water concentration differences between the internal balloon environment and the in vivo external environment (GI / stomach) to increase and / or decrease volume and / or pressure over time. In order to achieve a controlled drop in volume and / or pressure, the permeability to a single gas used to inflate the balloon is relative to other gases present in the in vivo gastrointestinal environment. High walls can be used. For example, when nitrogen gas is used as an inflation gas over time in an in vivo environment, the volume and / or pressure in the balloon decreases as nitrogen diffuses through the oxygen permeable wall into the in vivo environment. Similarly, when oxygen gas is used as an inflation gas over time in an in vivo environment, the volume and / or pressure in the balloon decreases as oxygen diffuses through the oxygen permeable wall into the in vivo environment. The difference between the partial pressure of the single gas in the balloon (higher) and the partial pressure of the in vivo environment (lower) induces the process until equilibrium or homeostasis is achieved. To achieve a controlled increase in volume and / or pressure, it is relatively less permeable to a single gas used to inflate the balloon than other gases present in the in vivo gastrointestinal environment Walls can be used. For example, when nitrogen gas is used as an inflation gas over time in an in vivo environment, the volume and / or pressure in the balloon is such that CO 2 present in the gastric environment, and all other gases are CO 2 permeable walls. Increases as it diffuses through and into the balloon. The difference between the partial pressure of the permeable gas in the balloon (lower) and the partial pressure of the in vivo environment (higher) induces the process until equilibrium is achieved.

さらに、バルーンの膨張の維持および/または制御を、内部バルーン環境と外部胃内環境との濃度差を用いて行って、バルーン容積/圧力を必要に応じて増大または低下させ、製品の耐用寿命を延長することもできる。圧力を低下させる1つの理由は、第1に、窒素のようなより不活性の気体だけでなく、CO2などの、大きいが、拡散性/溶解性が高い気体分子を用いてバルーンを膨張させ、バルーンを予め伸長させることであってよく、可溶性気体はバルーンから拡散し、バルーンの中に元々存在する他の気体はバルーンを充填するために移動する。 In addition, balloon inflation is maintained and / or controlled using the concentration difference between the internal balloon environment and the external gastric environment to increase or decrease the balloon volume / pressure as necessary to increase the useful life of the product. It can be extended. One reason for reducing the pressure is to first inflate the balloon with larger but more diffusible / soluble gas molecules such as CO 2 as well as more inert gases such as nitrogen. The balloon may be pre-stretched, the soluble gas diffuses out of the balloon, and other gases originally present in the balloon move to fill the balloon.

膨張気体を選択して、大きい不活性気体または選択された複合壁を通る低拡散性を有する気体を含むバルーン中の大部分の気体から開始させることができる。不活性気体の例としては、限定されるものではないが、窒素、ならびにSF6、C26、C38、C410、C48、C48、C36、CF4、およびCClF2−CF3が挙げられる。不活性気体がより可溶性/拡散性が高い気体に対して過剰である出発バルーン膨張気体組成を含むように、不活性気体を、胃内環境中でより可溶性であるあまり不活性でない気体と組み合わせることができる。ある特定の態様において、可溶性/拡散性がより高い気体としての窒素と、SF6、C26、C38、C410、C48、C48、C36、CF4、およびCClF2−CF3などの拡散性/溶解性がより低い気体とを組み合わせることが好ましい。例えば、ある特定の態様の充填気体は、5%(vol.)の可溶性/拡散性の高い不活性気体と共に、95%(vol.)の可溶性/拡散性の低い不活性気体(例えば、5%のN2と共に95%のSF6);または10%の可溶性/拡散性の高い不活性気体と共に、90%の可溶性/拡散性の低い不活性気体(例えば、10%のN2と共に90%のSF6);または15%の可溶性/拡散性の高い不活性気体と共に、85%の可溶性/拡散性の低い不活性気体(例えば、15%のN2と共に85%のSF6);または20%の可溶性/拡散性の高い不活性気体と共に、80%の可溶性/拡散性の低い不活性気体(例えば、20%のN2と共に80%のSF6);または25%の可溶性/拡散性の高い不活性気体と共に、75%の可溶性/拡散性の低い不活性気体(例えば、25%のN2と共に75%のSF6);または30%の可溶性/拡散性の高い不活性気体と共に、70%の可溶性/拡散性の低い不活性気体(例えば、30%のN2と共に70%のSF6);または35%の可溶性/拡散性の高い不活性気体と共に、65%の可溶性/拡散性の低い不活性気体(例えば、35%のN2と共に65%のSF6);または40%の可溶性/拡散性の高い不活性気体と共に、60%の可溶性/拡散性の低い不活性気体(例えば、40%のN2と共に60%のSF6);または45%の可溶性/拡散性の高い不活性気体と共に、55%の可溶性/拡散性の低い不活性気体(例えば、45%のN2と共に55%のSF6);または50%の可溶性/拡散性の高い不活性気体と共に、50%の可溶性/拡散性の低い不活性気体(例えば、50%のN2と共に50%のSF6)を含んでもよい。ある特定の態様において、20%の可溶性/拡散性の低い不活性気体と、残りは可溶性/拡散性が高い不活性気体とからなる初期充填気体を用いる;または19〜21%の可溶性/拡散性の低い不活性気体と、残りは可溶性/拡散性が高い不活性気体とからなる初期充填気体を用いる;または18〜22%の可溶性/拡散性の低い不活性気体と、残りは可溶性/拡散性が高い不活性気体とからなる初期充填気体を用いる;または17〜23%の可溶性/拡散性の低い不活性気体と、残りは可溶性/拡散性が高い不活性気体とからなる初期充填気体を用いる;または16〜24%の可溶性/拡散性の低い不活性気体と、残りは可溶性/拡散性が高い不活性気体とからなる初期充填気体を用いる;または15〜25%の可溶性/拡散性の低い不活性気体と、残りは可溶性/拡散性が高い不活性気体とからなる初期充填気体を用いる。例えば、18〜20%のSF6と共に、残りは窒素を含む初期充填気体、または19〜21%のSF6と共に、残りは窒素を含む初期充填気体;または18〜22%のSF6と共に、残りは窒素を含む初期充填気体;または17〜23%のSF6と共に、残りは窒素を含む初期充填気体;または16〜24%のSF6と共に、残りは窒素を含む初期充填気体;または15〜25%のSF6と共に、残りは窒素を含む初期充填気体を用いることができる。 An inflation gas can be selected to start with most of the gas in the balloon, including large inert gases or gases with low diffusivity through selected composite walls. Examples of inert gases include, but are not limited to, nitrogen and SF 6 , C 2 F 6 , C 3 F 8 , C 4 F 10 , C 4 F 8 , C 4 F 8 , C 3 F 6, CF 4, and CClF 2 -CF 3 and the like. Combining the inert gas with a less inert gas that is more soluble in the gastric environment so that the inert gas contains a starting balloon inflation gas composition that is in excess of the more soluble / diffusible gas Can do. In certain embodiments, nitrogen as a more soluble / diffusible gas and SF 6 , C 2 F 6 , C 3 F 8 , C 4 F 10 , C 4 F 8 , C 4 F 8 , C 3 F Preferably, a combination with a less diffuse / soluble gas such as 6 , CF 4 , and CClF 2 —CF 3 is used. For example, certain embodiments of the fill gas may include 95% (vol.) Less soluble / diffusible inert gas (e.g., 5% (vol.) With a highly soluble / diffusible inert gas (e.g., 5% 95% SF 6 with N 2 of N); or 90% soluble / diffusible inert gas with 10% highly soluble / diffusible inert gas (eg, 90% with 10% N 2 SF 6 ); or 15% soluble / diffusible inert gas, 85% less soluble / diffusible inert gas (eg, 85% SF 6 with 15% N 2 ); or 20% 80% soluble / diffusible inert gas with 80% soluble / diffusible inert gas (eg 80% SF 6 with 20% N 2 ); or 25% highly soluble / diffusible 75% soluble / diffusible with inert gas Low inert gas (e.g., with 25% N 2 75% of the SF 6); with or 30% of the soluble / diffusible high inert gas, 70% of the soluble / diffusible low inert gas (e.g., 70% SF 6 with 30% N 2 ); or 35% highly soluble / diffusible inert gas and 65% less soluble / diffusible inert gas (eg, 65% with 35% N 2 % SF 6 ); or 40% soluble / diffusible inert gas and 60% less soluble / diffusible inert gas (eg, 60% SF 6 with 40% N 2 ); or 45% soluble / diffusible inert gas, 55% less soluble / diffusible inert gas (eg, 55% SF 6 with 45% N 2 ); or 50% soluble / diffusible 50% soluble with high inert gas / Diffusivity low inert gas (e.g., SF 6 50% with 50% of N 2) may contain. In certain embodiments, an initial charge gas consisting of 20% inert gas with low solubility / diffusivity and the remainder with inert gas having high solubility / diffusivity is used; or 19-21% solubility / diffusivity Use an initial charge gas consisting of a low inert gas and the remainder soluble / diffusible inert gas; or 18-22% inert / low diffusible inert gas and the remainder soluble / diffusible Use an initial charge gas consisting of a high inert gas; or use an initial charge gas consisting of 17-23% inert / less diffusible inert gas and the remainder soluble / diffusible inert gas. Or use an initial charge gas consisting of 16-24% inert gas with low solubility / diffusivity and the remainder with inert gas with high solubility / diffusivity; or 15-25% low solubility / diffusivity Inactivity And the gas, the remainder is used the initial gas charge consisting of the soluble / diffusible high inert gas. For example, with 18-20% SF 6 , the remainder with an initial fill gas containing nitrogen, or 19-21% SF 6 , the remainder with an initial fill gas containing nitrogen; or 18-22% SF 6 with a remainder Is an initial fill gas containing nitrogen; or, with 17-23% SF 6 , the remainder is an initial fill gas containing nitrogen; or with 16-24% SF 6 , the remainder is an initial fill gas containing nitrogen; or 15-25 An initial charge gas containing nitrogen with% SF 6 can be used.

患者の食事および医薬は、主に胃内環境中で産生されたCO2濃度効果によって、バルーンの膨張状態に影響する/それを制御することもできる。さらに、胃のpHは、CO2濃度にも影響する。この特定の方法はまた、複合壁の材料、例えば、障壁/非障壁および拡散する気体が、障壁の壁と非障壁の壁を有する場合、バルーン中でより長く維持されるかどうかに基づいてデバイスの耐用寿命の高い程度の調整を可能にする。この特定の形態の自己膨張を、自己膨張型胃バルーン(例えば、嚥下後に開始されるバルーン中での気体生成反応により始めに膨張される)、または膨張型胃バルーン(例えば、経鼻胃的もしくは任意の他の送達方法により送達される、内視鏡で支援しながら、もしくは支援せずに、カテーテルを用いて膨張される)を用いて使用することができる。この方法を、嚥下可能なバルーンおよび例えば、内視鏡方法によって胃に入れたバルーンなどの、任意の胃バルーンと共に用いることができる。この方法は、胃内デバイスと共に使用するのに特に好ましい;しかしながら、それを、例えば、肺動脈楔入カテーテルおよび尿失禁バルーンデバイスにおける使用に適用することもできる。この技術に対する利点としては、胃へのバルーンの適合を可能にし、時間と共に容積が増大することによって、患者の満腹感を維持することができる、胃適応を補う能力が挙げられる。それにより、自己膨張型バルーンのためにより少量の膨張気体構成要素から出発することもできる。胃バルーンシステムとin vivoの胃環境との拡散勾配を用いることにより、それは自発的収縮を防止することができる。 The patient's diet and medication can also affect / control the inflation state of the balloon, mainly by the effect of CO 2 concentration produced in the gastric environment. In addition, gastric pH also affects CO 2 concentration. This particular method is also based on whether composite wall materials, such as barrier / non-barrier and diffusing gas, are maintained longer in the balloon if they have barrier and non-barrier walls. Allows adjustment to a high degree of service life. This particular form of self-inflation can be achieved with a self-expanding gastric balloon (eg, initially inflated by a gas-producing reaction in the balloon initiated after swallowing), or an inflatable gastric balloon (eg, nasogastric or Delivered by any other delivery method, inflated with a catheter, with or without the aid of an endoscope. This method can be used with any swallowable balloon and any gastric balloon, such as, for example, a balloon placed in the stomach by endoscopic methods. This method is particularly preferred for use with intragastric devices; however, it can also be applied for use in, for example, pulmonary artery wedge catheters and urinary incontinence balloon devices. Advantages to this technique include the ability to compensate for gastric adaptation, which allows the balloon to fit into the stomach and maintains the patient's fullness by increasing volume over time. Thereby, it is also possible to start with a smaller amount of inflation gas component for a self-expanding balloon. By using a diffusion gradient between the gastric balloon system and the in vivo gastric environment, it can prevent spontaneous contractions.

膨張気体としてのSF6および/またはN2などの好適な不活性気体(追加の膨張気体としてのCO2を含む、または含まない)と共に用いられる、特に好ましい態様において、壁層のための多層共押出混合物を用いる。特に好ましい構成は、ナイロン12/エチルメチルアクリレート/ポリ塩化ビニリデン/エチルメチルアクリレート/ナイロン12/直鎖状低密度ポリエチレン+低密度ポリエチレン(共押出ナイロン12封入PVDC−ナイロン12−LLDPE+LDPE多層とも呼ばれる)である。別の特に好ましい構成は、共押出多層ナイロン12/直鎖状低密度ポリエチレン+低密度ポリエチレンである。複合壁構築物のための樹脂の選択(ならびに共押出法または接着剤の使用の選択)を変化させて、コンプライアンス(伸縮性)、穿刺耐性、厚み、接着、密封結合強度、配向、酸耐性、ならびに特定の効果を達成するための気体および水蒸気に対する透過性を制御することができる。 In a particularly preferred embodiment, used with a suitable inert gas such as SF 6 and / or N 2 as expansion gas (with or without CO 2 as additional expansion gas), a multilayer co-layer for the wall layer is used. An extruded mixture is used. A particularly preferred configuration is nylon 12 / ethyl methyl acrylate / polyvinylidene chloride / ethyl methyl acrylate / nylon 12 / linear low density polyethylene + low density polyethylene (also called coextruded nylon 12 encapsulated PVDC-nylon 12-LLDPE + LDPE multilayer). is there. Another particularly preferred configuration is coextruded multilayer nylon 12 / linear low density polyethylene + low density polyethylene. Varying the choice of resin for composite wall construction (as well as the choice of coextrusion method or use of adhesives), compliance (stretchability), puncture resistance, thickness, adhesion, hermetic bond strength, orientation, acid resistance, and The permeability to gas and water vapor to achieve a specific effect can be controlled.

胃内バルーンシステムの自動収縮
自己膨張型(自動膨張型とも呼ばれる)または膨張型(手動膨張型とも呼ばれる)胃内バルーンに、収縮のタイミングを確実に制御するための機構を提供する。好ましい態様において、バルーンは自動収縮し、胃を通過し、下部消化管を通り、その所定の耐用寿命の終わりに(非自発的)、好ましくは30〜90日の間で体外に出るが、6カ月胃内に収縮するように時間を調整することができる。以下に記載の好ましい態様において、収縮のタイミングを、外部胃内環境により(例えば、温度、湿度、溶解度、および/もしくはpHの条件により)、または膨張したバルーンの管腔内の環境により達成することができる。内部バルーン環境を操作することにより、自己収縮プロセスの開始を制御することが、一貫性にとって好ましい。
A mechanism for reliably controlling the timing of deflation is provided for the self- deflating (also referred to as self-expanding) or inflating (also referred to as manual inflating) intragastric balloons of intragastric balloon systems. In a preferred embodiment, the balloon self-deflates, passes through the stomach, passes through the lower gastrointestinal tract and exits the body at the end of its predetermined useful life (involuntary), preferably between 30 and 90 days. Time can be adjusted to contract into the stomach. In preferred embodiments described below, the timing of contraction is achieved by the external gastric environment (eg, by temperature, humidity, solubility, and / or pH conditions) or by the environment within the lumen of the inflated balloon. Can do. It is preferable for consistency to control the start of the self-deflation process by manipulating the internal balloon environment.

他の態様において、上記のような逆転した縫い目を可能にするために適用されるパッチおよび/またはバルーン構築物に加えられる1つ以上のさらなるパッチもしくは他の構造物を、浸食性、分解性、または溶解性材料(天然もしくは合成)から作製し、バルーンの壁に組み入れる。パッチは、迅速な収縮を引き起こすのに十分な表面積の開口を確保し、バルーン中への胃液の漏出による再膨張を防止するのに十分なサイズのものである。バルーンパッチは、実質的に平坦な表面が維持されるようにバルーンに適用することができる材料を含み、好ましくは、単層または多層材料を含む。パッチは、浸食性、崩壊性、分解性または好ましくは、組織適合性であり、非毒性生成物に分解する、もしくは時間と共にゆっくりと加水分解する、および/もしくは分解する材料である他のそのような材料(例えば、ポリ(乳酸−co−グリコール酸)(PLGA)、ポリ(ラクチド−co−グリコリド)(PLG)、ポリグリコール酸(PGA)、ポリカプロラクトン(PCL)、ポリエステルアミド(PEA)、ポリヒドロキシアルカノエート(PHBV)、ポリブチレンスクシネートアジペート(PBSA)、芳香族コポリエステル(PBAT)、ポリ(ラクチド−co−カプロラクトン)(PLCL)、ポリビニルアルコール(PVOH)、ポリ乳酸(PLA)、ポリ−L−乳酸PLAA、プルラン、ポリエチレングリコール(PEG)、ポリ無水物、ポリオルトエステル、ポリアリールエーテルケトン(PEEK)、マルチブロックポリエーテルエステル、ポリグレカプロン、ポリジオキサノン、ポリトリメチレンカーボネート、および他の類似する材料)を用いて構築される。これらの浸食性、崩壊性、または分解性材料を、単独で、もしくは他の材料と組み合わせて用いることができるか、または非浸食性ポリマー(例えば、PETなど)と共に鋳型に流し込む/共押出する、ラミネート加工する、および/もしくは浸漬被覆し、バルーンの構築において用いることができる。分解/浸食は、胃内環境により(例えば、温度、湿度、溶解度、および/もしくはpHの条件により)起こり、開始され、および/もしくは制御されるか、またはパッチが曝露されるものに基づいてバルーンの管腔内で制御される(例えば、湿度および/もしくは誘導されるpHの条件により)。ポリマーの厚みならびに分解および曝露のタイミングに影響する環境も、分解のタイミングを容易にすることもできる。分解/浸食は、一度、所定のバルーン耐用寿命が完了したらそれらが起こるように時間調整される(例えば、膨張は、分解/浸食が収縮を可能にする開口の形成をもたらす前に胃の中でin vivoで25〜90日にわたって維持される)。パッチのための分解性材料を用いる代わりに(またはそれと共に)、パッチは、類似する流体保持障壁フィルムまたは弱い接着剤を用いてバルーンに接着される、もしくは溶接される、もしくは特定の時間量の後に、パッチが適用された領域から剥離し、膨張流体放出のための開口が収縮を可能にするように接着される、バルーンの残りの壁と同じフィルムを含んでもよい。または、迅速な収縮にとって必要と見なされる場合、バルーン全体の複合壁を侵食性材料から作製することができる。侵食性材料または所定の時間後に機械的に機能しなくなる材料を用いる機構は、同様に以下に記載される収縮機構に関する全ての態様について類似する。分解または侵食のタイミングを、外部胃内環境を用いて(例えば、温度、湿度、溶解度、および/もしくはpHの条件により)制御することができる、および/またはバルーンの管腔内の条件により(例えば、バルーン中の残留液体の湿度および/もしくはpHの条件により)制御することができる。   In other embodiments, one or more additional patches or other structures applied to the patch and / or balloon construct applied to allow an inverted seam as described above may be erodible, degradable, or Made from a soluble material (natural or synthetic) and incorporated into the balloon wall. The patch is of sufficient size to ensure an opening with sufficient surface area to cause rapid contraction and to prevent reinflation due to leakage of gastric fluid into the balloon. The balloon patch comprises a material that can be applied to the balloon such that a substantially flat surface is maintained, and preferably comprises a single layer or a multilayer material. Patches are erodible, disintegrating, degradable or preferably other materials that are tissue compatible and degrade into non-toxic products, or slowly hydrolyze and / or degrade over time. Materials such as poly (lactic acid-co-glycolic acid) (PLGA), poly (lactide-co-glycolide) (PLG), polyglycolic acid (PGA), polycaprolactone (PCL), polyesteramide (PEA), poly Hydroxyalkanoate (PHBV), polybutylene succinate adipate (PBSA), aromatic copolyester (PBAT), poly (lactide-co-caprolactone) (PLCL), polyvinyl alcohol (PVOH), polylactic acid (PLA), poly -L-lactic acid PLAA, pullulan, polyethylene glycol (P G), polyanhydrides, polyorthoesters, poly aryl ether ketone (PEEK), multiblock polyether esters, Porigurekapuron, polydioxanone, is constructed using polytrimethylene carbonate, and other similar materials). These erodible, disintegratable, or degradable materials can be used alone or in combination with other materials, or cast / coextruded into a mold with a non-erodible polymer such as PET, It can be laminated and / or dip coated and used in the construction of balloons. Degradation / erosion occurs by the gastric environment (eg, by temperature, humidity, solubility, and / or pH conditions), is initiated and / or controlled, or balloons based on what the patch is exposed to In the lumen (eg, depending on humidity and / or induced pH conditions). The environment that affects the polymer thickness and the timing of degradation and exposure can also facilitate the timing of degradation. Degradation / erosion is timed so that they occur once a given balloon service life is complete (eg, inflation occurs in the stomach before degradation / erosion results in the formation of an opening that allows contraction). maintained in vivo for 25-90 days). Instead of (or in conjunction with) a degradable material for the patch, the patch is adhered or welded to the balloon using a similar fluid retention barrier film or weak adhesive, or for a specified amount of time. Later, it may include the same film as the remaining wall of the balloon that peels away from the area where the patch is applied and is bonded so that the opening for inflation fluid discharge allows for deflation. Alternatively, the composite wall of the entire balloon can be made from an erodible material if deemed necessary for rapid deflation. Mechanisms using erodible materials or materials that become mechanically non-functional after a predetermined time are similar for all aspects relating to the contraction mechanism described below as well. The timing of degradation or erosion can be controlled using the external gastric environment (eg, by temperature, humidity, solubility, and / or pH conditions) and / or by conditions within the lumen of the balloon (eg, , Depending on the humidity and / or pH conditions of the residual liquid in the balloon).

他の態様において、プラグまたは複数のプラグ(任意に、別の分解性保持構造と共に)を、バルーン構築物に組み入れることができ、それは、全部または一部が、上記のもの(例えば、PLGA、PLAA、PEGなど)と類似する、浸食性、崩壊性、またはさもなければ分解性の合成または天然ポリマーからなってもよい。プラグを、様々な表面:容積比を達成するために様々な形状(例えば、円筒形状)に形成させて、浸食性ポリマーのための予め選択された、予測可能なバルク分解パターンを提供することができる。プラグは、隔壁またはプラグ材料がバルーンから飛び出すか、またはバルーンの内部に落ちることによって、流体の放出およびその後のバルーンの収縮のための通路を作出するような、分解/浸食が始まった後に化学的に開始させることができる放出機構を含んでもよい。プラグと共に用いることができる機械的付加物は、プラグ(例えば、非分解性もしくは分解性材料の)を所定の位置に保持する分解性/浸食性/崩壊性材料または保持構造もしくはプラグ構造内に収納される圧縮バネを含む。より具体的には、収縮を達成するための1つの好ましい態様は、筺体、ラジアルシール、固体浸食コア、および浸食コアの外部表面に取り付けた保護フィルムを含んでもよい。浸食コアの内部は、内部バルーン液体に曝露される。コアは筺体に対してシールを保持する圧縮力を作出する。コアが浸食するにつれて、筐体とラジアルシールとの間の圧縮は、筐体とシールとの間にクリアランスがあるまで減少する。一度、クリアランスがあったら、気体はバルーンの内部から外部環境へと自由に移動することができる。シールは筐体から落ち、バルーンに入ってもよい。直径、長さ、および材料の型を調整して、所望の時点で収縮を作出することができる。この収縮機構を達成するために用いられる各部品のための例示的材料は、以下の通りであってよい:筐体:空気密封を形成する十分な半径方向力に耐えることができる、生体適合性構造材料。可能性のある材料としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリウレタン、UHMWPE、チタン、ステンレススチール、コバルトクロム、PEEK、またはナイロンが挙げられる。ラジアルシール:ラジアルシールは酸性環境に対する液体および気体障壁を提供することができる、生体適合性弾性材料から構成される必要がある。可能な材料としては、ケイ素、ポリウレタン、およびラテックスが挙げられる。浸食コア:浸食コアは、所与の環境条件で予測可能な速度で破壊することができる材料である必要がある。可能な材料としては、PLGA、PLA、または時間と共に完全性を失い得る他のポリ無水物もしくは浸食特性を提供する上記に列挙された任意の材料が挙げられる。   In other embodiments, a plug or a plurality of plugs (optionally with another degradable retention structure) can be incorporated into the balloon construct, all or part of the above (eg, PLGA, PLAA, It may consist of erodible, disintegratable or otherwise degradable synthetic or natural polymers similar to PEG). Plugs can be formed into various shapes (eg, cylindrical shapes) to achieve various surface: volume ratios to provide a preselected and predictable bulk degradation pattern for erodible polymers it can. The plug is chemically exposed after decomposition / erosion has begun, creating a passage for fluid release and subsequent balloon contraction, as the septum or plug material jumps out of the balloon or falls into the interior of the balloon. It may include a release mechanism that can be initiated. Mechanical adjuncts that can be used with the plug are housed within a degradable / erodible / degradable material or retaining structure or plug structure that holds the plug (eg, of non-degradable or degradable material) in place. Including a compression spring. More specifically, one preferred embodiment for achieving shrinkage may include a housing, a radial seal, a solid erosion core, and a protective film attached to the outer surface of the erosion core. The interior of the erodible core is exposed to the inner balloon liquid. The core creates a compressive force that holds the seal against the housing. As the core erodes, the compression between the housing and the radial seal decreases until there is a clearance between the housing and the seal. Once there is clearance, the gas can move freely from the inside of the balloon to the outside environment. The seal may fall from the housing and enter the balloon. The diameter, length, and type of material can be adjusted to create a contraction at a desired time. Exemplary materials for each part used to achieve this contraction mechanism may be as follows: Enclosure: biocompatible, capable of withstanding sufficient radial force to form an air seal Structural material. Possible materials include polyethylene, polypropylene, polyurethane, UHMWPE, titanium, stainless steel, cobalt chrome, PEEK, or nylon. Radial seal: A radial seal needs to be composed of a biocompatible elastic material that can provide a liquid and gas barrier to an acidic environment. Possible materials include silicon, polyurethane, and latex. Eroded Core: The eroded core needs to be a material that can break at a predictable rate in a given environmental condition. Possible materials include PLGA, PLA, or any other material listed above that provides other polyanhydride or erosion properties that can lose integrity over time.

バネ機構については、一度、材料が分解したら、バネが解放される、および/またはプラグ/隔壁がバルーンの中に引き込まれるか、もしくはバルーンから押し出され、したがって、一度、バネ機構の解放およびプラグの押し出しもしくは引き込みにより開口部が作出されたら、流体を放出する。   For the spring mechanism, once the material has decomposed, the spring is released and / or the plug / septum is pulled into or pushed out of the balloon, so once the spring mechanism is released and the plug is When the opening is created by extrusion or drawing, the fluid is released.

別の好ましい態様は、隔壁、注入ポート内部の湿気侵食材料、および湿気吸収拡張材料を含む。浸食材料は、湿気に曝露された場合、ゆっくりと浸食し、最終的には湿気吸収拡張材料を曝露する。湿気拡張材料が湿気を吸収し始めた時、拡張は、隔壁リップまたは隔壁に取り付けられたリングに対して押すことにより頭部における位置から隔壁を引き出す。隔壁を位置から引き出すことは、バルーンの即時の収縮を引き起こす。所望の時点まで湿気から拡張材料を保護するために、拡張材料を、パリレンなどの水遮断材料、ならびにゆっくりと水を分解する材料の中で覆うことができる。湿気の接触を、小さい注入ポートにより制御することができる。注入ポートは小さい穴、または制御された様式で湿気を引き出すウィック材料であってもよい。所望の収縮時間は、浸食材料、遮断材料、および注入ポートサイズの組合せにより達成される。   Another preferred embodiment includes a septum, a moisture erosion material inside the injection port, and a moisture absorption expanding material. When the erodible material is exposed to moisture, it slowly erodes and eventually exposes the moisture absorbing extension material. When the moisture expanding material begins to absorb moisture, the expansion pulls the septum out of position on the head by pushing against the septum lip or ring attached to the septum. Pulling the septum out of position causes an immediate deflation of the balloon. To protect the expansion material from moisture to a desired point in time, the expansion material can be covered in a water barrier material such as parylene as well as a material that slowly decomposes water. Moisture contact can be controlled by a small injection port. The injection port may be a small hole or a wick material that draws moisture in a controlled manner. The desired shrinkage time is achieved by a combination of erodible material, barrier material, and injection port size.

ある特定の態様において、バルーンは、圧縮されたペレットまたは気体放出ペレットを含有するバルーンの壁中に1つ以上のプラグを含んでもよい。ペレットは、活性化された場合、CO2気体を放出する、任意の組合せの構成要素(例えば、重炭酸ナトリウムおよびクエン酸、または重炭酸カリウムおよびクエン酸など)を含んでもよい。ペレットは、好ましくは、組織適合性であり、非毒性生成物に分解するか、または上記のプラグおよびパッチと同様にゆっくりと加水分解および/もしくは溶解する侵食性、崩壊性、または分解性材料(例えば、ポリ(乳酸−co−グリコール酸)(PLGA)、ポリビニルアルコール(PVOH)、ポリ乳酸(PLA)、ポリ−L−乳酸PLAA、プルラン、ポリエチレングリコール、ポリ無水物、ポリオルトエステル、ポリアリールエーテルケトン(PEEK)、マルチブロックポリエーテルエステル、ポリグレカプロン、ポリジオキサノン、ポリトリメチレンカーボネート、および他の同様の材料)により保護された錠剤またはロッド形態にあってもよい。プラグの分解/浸食は、ペレット中での2つの化学物質の反応を開始させ、続いて、気体(例えば、CO2)の形成をもたらす。十分な気体が捕捉または構築される時、最終的には十分な圧力が生成され、軟化したポリマー材料を押し出し、バルーン中のCO2気体が逃げるためのより大きなチャネルを作出する。バルーンに対して胃によって印加される外部圧力(例えば、絞り)は、より大きいチャネルを作出するプロセスに寄与し得る。ポリマーを含むプラグの寸法および特性(直径、厚み、組成、分子量など)は分解のタイミングを誘導する。 In certain embodiments, the balloon may include one or more plugs in the wall of the balloon containing the compressed pellets or gas release pellets. The pellet may comprise any combination of components that release CO 2 gas when activated (eg, sodium bicarbonate and citric acid, or potassium bicarbonate and citric acid). The pellets are preferably erodible, disintegrating, or degradable materials that are tissue compatible and break down into non-toxic products or slowly hydrolyze and / or dissolve like plugs and patches described above ( For example, poly (lactic acid-co-glycolic acid) (PLGA), polyvinyl alcohol (PVOH), polylactic acid (PLA), poly-L-lactic acid PLAA, pullulan, polyethylene glycol, polyanhydride, polyorthoester, polyarylether It may be in tablet or rod form protected by ketones (PEEK), multi-block polyether esters, polygrecaprone, polydioxanone, polytrimethylene carbonate, and other similar materials. Plug decomposition / erosion initiates the reaction of the two chemicals in the pellet, followed by the formation of a gas (eg, CO 2 ). When enough gas is captured or built up, eventually enough pressure is generated to push out the softened polymer material and create larger channels for the CO 2 gas in the balloon to escape. External pressure (eg, throttling) applied by the stomach to the balloon can contribute to the process of creating larger channels. The dimensions and properties of the plug containing the polymer (diameter, thickness, composition, molecular weight, etc.) guide the timing of degradation.

他の態様において、上記のプラグのものと類似する異なる形状またはサイズのプラグまたはパッチを、半透膜を含む多層構成におけるバルーン管腔内で用いて、バルーン収縮を容易にすることができる。プラグまたはパッチは、上記のものと類似する分解性/浸食性/溶解性材料(例えば、ポリ(乳酸−co−グリコール酸)(PLGA)、ポリビニルアルコール(PVOH)、ポリ乳酸(PLA)、PLAA、プルラン、および他の同様の材料)から作られ、溶質またはオスモライト(グルコース、スクロース、他の糖、塩、もしくはその組合せ)の濃縮溶液を含有する半透膜(オスモライトに対して不透過性である)により包み込まれた区画を含有する。一度、プラグまたはパッチが分解または浸食し始めたら、水分子は、浸透作用によって高い方の水濃度の領域から低い方の水濃度の領域に向かう水勾配を、半透膜を横断して下方へ移動して区画中の高張溶液中に入る。オスモライトを含有する区画は膨張し、最終的には破裂して、膜および分解したプラグまたはパッチを押し出し、それによって、新しく作られたチャネルまたはエリアを通って急速に気体を失わせる。   In other embodiments, plugs or patches of different shapes or sizes similar to those of the plugs described above can be used in the balloon lumen in a multi-layer configuration including a semipermeable membrane to facilitate balloon deflation. Plugs or patches are degradable / erodible / soluble materials similar to those described above (eg, poly (lactic acid-co-glycolic acid) (PLGA), polyvinyl alcohol (PVOH), polylactic acid (PLA), PLAA, A semipermeable membrane (impervious to osmolite) made of solute or osmolyte (glucose, sucrose, other sugars, salts, or combinations thereof) made from pullulan, and other similar materials Contain the compartments encased by. Once the plug or patch begins to break down or erode, water molecules move down the semipermeable membrane down the water gradient from the higher water concentration region to the lower water concentration region by osmosis. Move into the hypertonic solution in the compartment. The compartment containing the osmolite expands and eventually ruptures, extruding the membrane and disassembled plugs or patches, thereby causing a rapid loss of gas through the newly created channel or area.

ある特定の態様において、隔壁、注入ポートの内部の湿気侵食材料、および湿気吸収拡張材料から構成されるバルーンを用いる。浸食材料は、湿気に曝露された場合、ゆっくりと浸食し、最終的には湿気吸収拡張材料を曝露する。湿気拡張材料が湿気を吸収し始めた時、拡張は、隔壁リップまたは隔壁に取り付けられたリングに対して押すことにより頭部における位置から隔壁を引き出す。隔壁を位置から引き出すことは、バルーンの即時の収縮を引き起こす。所望の時点まで湿気から拡張材料を保護するために、拡張材料を、パリレンなどの水遮断材料、ならびにゆっくりと水を分解する材料の中で覆うことができる。湿気の接触を、小さい注入ポートにより制御することができる。注入ポートは小さい穴、または制御された様式で湿気を引き出すウィック材料であってもよい。所望の収縮時間は、浸食材料、遮断材料、および注入ポートサイズの組合せにより達成される。   In certain embodiments, a balloon is used that is comprised of a septum, a moisture eroding material inside the injection port, and a moisture absorbing and expanding material. When the erodible material is exposed to moisture, it slowly erodes and eventually exposes the moisture absorbing extension material. When the moisture expanding material begins to absorb moisture, the expansion pulls the septum out of position on the head by pushing against the septum lip or ring attached to the septum. Pulling the septum out of position causes an immediate deflation of the balloon. To protect the expansion material from moisture to a desired point in time, the expansion material can be covered in a water barrier material such as parylene as well as a material that slowly decomposes water. Moisture contact can be controlled by a small injection port. The injection port may be a small hole or a wick material that draws moisture in a controlled manner. The desired shrinkage time is achieved by a combination of erodible material, barrier material, and injection port size.

自己収縮のための別の機構は、急速な収縮を確保するためにより大きい表面積を提供することができる強制剥離スキームを作出することである。例えば、3層壁を有するバルーンにおいては、最外層は膨張流体(例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)など)を保持するのに十分に実質的に強く、中央層は全体として浸食性材料(例えば、PVOHなど)を含むが、内側層はより弱い材料(例えば、ポリエチレン(PE)など)を含む。PETまたは最外層を、浸食性材料を用いて「溝をつける(score)」か、またはハッチングして、時間と共に浸食する小さいチャネルを作出する。これは、胃液がバルーン層中に染み込み、完全に浸食性の材料を分解し始めるようなチャネルを作出する。浸食性層が分解または溶解する場合、最内層を構成する材料は胃の力/環境に自然に耐えるのに十分に強くないため、それも浸食、分解または溶解する。次いで、バルーンは自身で崩壊し、最終的には下部消化管を通過する。浸食性層が強い層と弱い層との間に挟まれている場合、胃内環境により影響される浸食性プラグまたはパッチよりも長い通路長を作出することにより浸食のタイミングを容易にする。スコアまたは開口の間の距離を選択して、所望の収縮速度を提供することもできる。   Another mechanism for self-shrinking is to create a forced stripping scheme that can provide a larger surface area to ensure rapid shrinkage. For example, in a balloon having a three-layer wall, the outermost layer is substantially strong enough to hold an inflation fluid (eg, polyethylene terephthalate (PET)) and the central layer as a whole is an erodible material (eg, PVOH). Etc.), but the inner layer comprises a weaker material (eg, polyethylene (PE), etc.). The PET or outermost layer is “scored” or hatched with an erodible material to create a small channel that erodes over time. This creates a channel in which gastric juice penetrates into the balloon layer and begins to break down the fully erodible material. When the erodible layer degrades or dissolves, it also erodes, decomposes or dissolves because the material that makes up the innermost layer is not strong enough to naturally withstand the force / environment of the stomach. The balloon then collapses itself and eventually passes through the lower gastrointestinal tract. When the erodible layer is sandwiched between a strong layer and a weak layer, the timing of erosion is facilitated by creating a longer path length than the erodible plug or patch affected by the gastric environment. The distance between the scores or openings can also be selected to provide the desired rate of contraction.

所望の時間が経過した後にバルーンの突然の収縮を提供する別の態様において、バルーン全体の複合壁または複合壁の一部(パッチ)は、製造プロセスの間または膨張プロセスの間にバルーン内部に注入された水によってゆっくりと浸透されるいくつかの材料層を含む。この水は層を通って浸透し、最終的には、実質的に拡張する材料に到達し、薄い外部保護層を破裂させ、気体が逃げ、バルーンが収縮するための大きい穴を作出する。水拡張材料は、制御可能な量の湿気曝露を可能にする、パリレンなどのコーティングまたは鞘により液体から保護される。一度、水が拡張材料に達したら、それは保護外層に対して力を発揮し、その破裂を引き起こす。外層を、弱くなった結合領域、部分的に溝つけされた領域、または所望の破裂位置を確保し、自動収縮が起こる所望のタイミングを容易にするための他の方法を用いて作出してもよい。湿った環境と湿気拡張中心との間に任意数の層があってもよい。それぞれの材料層は、異なる浸食速度(例えば、速いか、または遅い)を有してもよく、それを、収縮が起こることが望まれる所定の時間(例えば、30日、60日、またはそれ以上後)によって選択することができる。それぞれの円周層の数、厚み、および速度を変化させることにより、収縮までの時間を正確に制御することができる。   In another aspect of providing a sudden deflation of the balloon after the desired time has elapsed, the composite wall or part of the composite wall (patch) of the entire balloon is injected inside the balloon during the manufacturing process or during the inflation process. Several layers of material that are slowly permeated by the treated water. This water penetrates through the layers and eventually reaches the substantially expanding material, rupturing the thin outer protective layer, creating a large hole for the gas to escape and the balloon to deflate. The water expansion material is protected from the liquid by a coating or sheath such as parylene that allows a controllable amount of moisture exposure. Once the water reaches the expansion material, it exerts a force against the protective outer layer, causing its rupture. The outer layer may be created using weakened bond areas, partially grooved areas, or other methods to ensure the desired rupture location and facilitate the desired timing when autoshrink occurs. Good. There may be any number of layers between the moist environment and the moisture extension center. Each material layer may have a different erosion rate (eg, fast or slow), which is a predetermined time (eg, 30 days, 60 days, or longer) when shrinkage is desired to occur. After) can be selected. By changing the number, thickness, and speed of each circumferential layer, the time to shrinkage can be accurately controlled.

あるいは、バルーン材料における穿孔上に接着的に結合される圧力密封ボタンを、収縮のために提供することができる。ボタンを結合する接着剤は、それが胃液から誘導される、またはバルーン内部に注入される湿気と接触した場合、時間と共に浸食する。一度、接着剤が、接着剤とボタンの間に最早結合できず、気密シールを作出することができなくなったら、バルーンは急速に収縮する。穴のサイズおよび接着剤の湿気曝露を制御することにより、浸食時間を正確に予測することができる。   Alternatively, a pressure seal button that is adhesively bonded onto the perforations in the balloon material can be provided for deflation. The adhesive that binds the button erodes over time when it comes in contact with moisture derived from gastric juice or injected into the balloon. Once the adhesive is no longer able to bond between the adhesive and the button and the airtight seal cannot be created, the balloon rapidly deflates. By controlling hole size and adhesive moisture exposure, the erosion time can be accurately predicted.

収縮を、バルーン複合壁に取り付けられた隔壁内または別の類似する構造上に一連の接続ポートを作出することにより容易にすることもできる。ポートを、水または酸に溶解する、生体適合性の、透過性が低い物質、例えば、ゼラチンを用いて構築することができる。穴の直径、穴の数、チャネルの幅、およびチャネルの長さを全て調整して、溶解パラメータを制御することができる。一度、ポートおよびチャネル中の材料が溶解したら、バルーン中に捕捉された気体が逃げ、最終的にはバルーンの収縮をもたらす明確な通り道が存在する。水は胃液であってもよく、またはアセンブリ時に、もしくは膨張プロセス中にバルーン内部に水を含有させることによって内部的に制御することができる。気体透過を保証するための複数のポート開口が存在してもよい。さらに、溶解時間:ポート開口のサイズ;ポート開口の数;内部チャネルの長さ;内部チャネルの幅;および材料溶解の速度を制御するために調整することができるいくつかの変数が存在する。ポート/チャネルのレイアウト設計は、少量の表面積のみが任意の特定の時間で湿気に曝露され、それによって浸食および最終的な収縮の速度を制御することを確保することができる。   Shrinkage can also be facilitated by creating a series of connection ports in a septum attached to the balloon composite wall or on another similar structure. Ports can be constructed using biocompatible, poorly permeable materials, such as gelatin, that are soluble in water or acid. The hole diameter, number of holes, channel width, and channel length can all be adjusted to control the dissolution parameters. Once the material in the ports and channels has dissolved, there is a clear path for the gas trapped in the balloon to escape and ultimately cause the balloon to contract. The water can be gastric fluid or can be controlled internally by including water inside the balloon during assembly or during the inflation process. There may be a plurality of port openings to ensure gas permeation. In addition, there are several variables that can be adjusted to control the dissolution time: the size of the port opening; the number of port openings; the length of the internal channel; the width of the internal channel; and the rate of material dissolution. The port / channel layout design can ensure that only a small amount of surface area is exposed to moisture at any particular time, thereby controlling the rate of erosion and final shrinkage.

通過を容易にするための機構は、バルーンを、下部消化器系を予測可能に通過する確率がより高いサイズに破壊することができる浸食機構を含む。好ましくは、収縮したバルーンのサイズは、5cm長および2cm厚未満である(幽門括約筋を予測可能に、かつ容易に通過することが示された類似するサイズの様々な外来対象物と類似する)。これを、バルーンに「浸食性縫い目」を提供することにより達成することができる。複数のより小さいバルーン小片が解離反応において生成されるように、バルーン開口を(最小で)2つの半分に破壊する1つの縫い目、またはより多くの縫い目を提供する。用いられる縫い目の数を、バルーンの元の表面積に基づいて、また、消化管を予測可能により容易に通過することができるサイズのものである小片にバルーンを解離させるのに必要とされるものに基づいて選択することができる。縫い目の浸食の速度を、例えば、外部胃内環境、pH、液体、湿度、温度、またはその組合せにより影響される材料を用いることにより制御することができる。縫い目は、浸食性材料のみからなる単層、または多層であってもよい。自己収縮のタイミングを、縫い目層の設計によりさらに制御し、例えば、外部環境の代わりにバルーンの内部環境に依存して縫い目材料の反応および/または分解を行うことができる。浸食または分解が内部環境(例えば、バルーンの内部pH、湿度、または他の因子)により開始されるように反応を操作することにより、浸食のタイミングに影響し得る人の違いによる胃の変動(pHなど)の影響を最小化する。注入時に過剰の水を添加して、より湿度の高い内部環境を作出することにより内部バルーン環境を操作するか、または添加される成分の量を変化させてpHなどを操作することができる。   Mechanisms for facilitating passage include erosion mechanisms that can break the balloon to a size that has a higher probability of predictably passing through the lower digestive system. Preferably, the size of the deflated balloon is 5 cm long and less than 2 cm thick (similar to various foreign objects of similar size that have been shown to pass through the pyloric sphincter predictably and easily). This can be accomplished by providing the balloon with an “erodible seam”. One seam, or more seams, is provided that breaks the balloon opening into (half) two halves so that multiple smaller balloon pieces are created in the dissociation reaction. The number of seams used is based on the original surface area of the balloon and what is required to dissociate the balloon into small pieces that are sized to pass through the digestive tract more easily and predictably. You can choose based on. The rate of seam erosion can be controlled, for example, by using materials that are affected by the external gastric environment, pH, liquid, humidity, temperature, or combinations thereof. The seam may be a single layer made of only an erodible material or a multilayer. The timing of self-shrinkage can be further controlled by the design of the seam layer, for example, the reaction and / or disassembly of the seam material can depend on the balloon's internal environment instead of the external environment. By manipulating the reaction so that erosion or degradation is initiated by the internal environment (eg, the internal pH of the balloon, humidity, or other factors), gastric variability (pH) that can affect the timing of erosion Etc.). The internal balloon environment can be manipulated by adding excess water at the time of injection to create a humider internal environment, or the pH can be manipulated by varying the amount of components added.

胃内バルーンシステムの収縮の確認
バルーンが自己収縮性であるとしても、または非自己収縮性であるとしても、様々な機構を実装してバルーンの収縮を確認することができる。好ましい態様において、バルーンは収縮し、患者の感覚の1つによる反応を誘発するように構成される感覚刺激を放出する。いくつかの態様において、デバイスは患者が嗅ぐ匂いを放出してもよい。いくつかの態様において、デバイスは患者が味わう味を放出してもよい。いくつかの態様において、デバイスは、患者が、例えば、トイレにおいて、着色剤を通過させた後、視覚的に見ることができる着色剤を放出してもよい。いくつかの態様において、感覚刺激は、収縮を示す生理学的応答を引き起こしてもよい。例えば、収縮したバルーンは、腸の通過を促進する物質を放出してもよい。
Confirmation of deflation of the intragastric balloon system Whether the balloon is self-contracting or non-self-contracting, various mechanisms can be implemented to confirm deflation of the balloon. In a preferred embodiment, the balloon is deflated and releases a sensory stimulus configured to elicit a response by one of the patient's sensations. In some embodiments, the device may emit an odor that the patient smells. In some embodiments, the device may emit a taste that the patient enjoys. In some embodiments, the device may release a colorant that is visually visible after the patient has passed the colorant, eg, in a toilet. In some embodiments, the sensory stimulus may cause a physiological response indicative of contraction. For example, a deflated balloon may release a substance that facilitates passage through the intestine.

いくつかの態様において、香味剤を用いて、患者に対して収縮を示すことができる。これらのものは、いくつかの態様において、例えば、発電またはpHに基づく配置システムのための摂取可能な事象マーカーと共に用いることができる香味剤と同じか、または異なっていてもよい。したがって、ペパーミント、ウィンターグリーンオイル、チェリー香料などの香味剤を用いることもできる。さらに、着色剤を添加して、外見がより魅力的な、または製品の同定に役立つ剤形を作製するのが望ましい。   In some embodiments, flavoring agents can be used to indicate contraction to the patient. These may in some embodiments be the same as or different from flavoring agents that may be used with, for example, ingestible event markers for power generation or pH based placement systems. Therefore, flavoring agents such as peppermint, winter green oil and cherry flavor can be used. In addition, it is desirable to add a colorant to make the dosage form more attractive in appearance or useful for product identification.

電磁気的および磁気的追跡および可視化副部品
追跡および可視化機能を、上記のデバイスおよびシステムに組み込むことができる。ここで用いられる場合、「可視化」は、磁場の強度、磁場の配向、磁場の時間的特徴、磁気センサーに対する磁場の効果、および対象の磁気的もしくは磁化された項目を追跡する、配置する、同定する、および特徴付けるのを容易にするために用いてもよい磁場の他の属性などの磁場データ、ならびに対象の磁化された項目を特徴付ける磁気データに基づく聴覚的、視覚的、触知的、または他の出力などによる、いくつかの方法で体内の対象項目を同定することを指すために広く用いられる。本発明のデバイスの非侵襲性のため、医師は、膨張の前に、処置の経過中に、または収縮の後に、デバイスの位置および配向を決定する、または確認することを望んでもよい。したがって、投与の全ての段階で胃内デバイスの位置、配向および状態を決定し、確認することができるように構成される磁気部品を含む胃内デバイスが提供される。
Electromagnetic and magnetic tracking and visualization sub-part tracking and visualization functions can be incorporated into the devices and systems described above. As used herein, “visualization” is the identification, tracking, positioning, magnetic field strength, magnetic field orientation, magnetic field temporal characteristics, magnetic field effects on magnetic sensors, and magnetic or magnetized items of interest. Auditory, visual, tactile, or other based on magnetic field data, such as other attributes of the magnetic field that may be used to facilitate and characterize, and magnetic data characterizing the magnetized item of interest Is widely used to refer to identifying items of interest in the body in several ways, such as by Because of the non-invasive nature of the device of the present invention, the physician may wish to determine or confirm the position and orientation of the device prior to expansion, during the course of treatment, or after contraction. Accordingly, an intragastric device is provided that includes a magnetic component configured to be able to determine and verify the position, orientation and status of the intragastric device at all stages of administration.

このセクションは、ここに記載される電磁気的および/または磁気的態様に実装してもよい磁気部品を考察する。用語「電磁気」および「磁気」は本開示において互換的に用いてもよいが、電磁気的態様が磁場に応答して電流を生成する「能動的」センサーを含むこと、および磁気的態様が磁場を生成する「受動的」センサーを含むことが理解される。電磁気および磁気システムの特定の態様は、例えば、それぞれ、「位置の電磁気的リアルタイム確認」および「位置の磁気的リアルタイム確認」のセクションに記載される。   This section considers magnetic components that may be implemented in the electromagnetic and / or magnetic aspects described herein. The terms “electromagnetic” and “magnetic” may be used interchangeably in this disclosure, but the electromagnetic embodiment includes an “active” sensor that generates a current in response to the magnetic field, and the magnetic embodiment uses the magnetic field. It is understood to include a “passive” sensor that produces. Specific aspects of the electromagnetic and magnetic systems are described, for example, in the sections "Electromagnetic real time confirmation of position" and "Magnetic real time confirmation of position", respectively.

マーカー
電磁気または磁気マーカー部品は、磁場を生成する、および/または磁場に応答する様々な材料または対象物を含んでもよい。磁場は、鉄などの他の強磁性材料を誘引する、および他の磁石を誘引するか、またはそれと反発する力である。
The marker electromagnetic or magnetic marker component may include various materials or objects that generate and / or respond to a magnetic field. A magnetic field is a force that attracts other ferromagnetic materials, such as iron, and attracts or repels other magnets.

磁性は、他の磁石に対する磁石により発揮される力を含む物理現象のクラスである。それは電流および素粒子の基本的磁気モーメントを起源とする。これらのものは、他の電流およびモーメントに対して作用する磁場を生じる。全ての材料はある程度は磁場の影響を受ける。最も強い効果は、強磁性により引き起こされる持続的磁気モーメントを有する、永久磁石に対するものである。多くの材料は永久モーメントを有さない。いくらかのものは磁場に誘引される(常磁性);他のものは磁場によって拒絶される(反磁性);他のものは印加された磁場とのはるかにより複雑な関係を有する(スピングラス挙動および反強磁性)を有する。磁場により無視できる程度しか影響されない物質は、非磁性物質として知られる。それらのものとしては、銅、アルミニウム、気体、およびプラスチックが挙げられる。純粋な酸素は、液体状態に冷却された場合、磁気特性を示す。   Magnetism is a class of physical phenomena that includes the forces exerted by magnets on other magnets. It originates from the current and the fundamental magnetic moment of elementary particles. These produce magnetic fields that act on other currents and moments. All materials are affected to some extent by magnetic fields. The strongest effect is for permanent magnets with a persistent magnetic moment caused by ferromagnetism. Many materials do not have a permanent moment. Some are attracted to a magnetic field (paramagnetism); others are rejected by a magnetic field (diamagnetism); others have a much more complex relationship with applied magnetic fields (spin glass behavior and Antiferromagnetic). Substances that are negligibly affected by a magnetic field are known as non-magnetic substances. These include copper, aluminum, gas, and plastic. Pure oxygen exhibits magnetic properties when cooled to a liquid state.

永久磁石、強磁性材料およびフェリ磁性材料、常磁性物質、および反磁性物質により示されるものなどの磁気的挙動を、胃内デバイスと共に用いられる磁気配置システムの様々な態様において用いることができる。   Magnetic behavior such as that exhibited by permanent magnets, ferromagnetic and ferrimagnetic materials, paramagnetic materials, and diamagnetic materials can be used in various aspects of magnetic placement systems used with intragastric devices.

いくつかの態様において、磁気配置システムは、強磁性材料またはフェリ磁性材料を用いてもよい。強磁性材料およびフェリ磁性材料は、磁性と通常考えられるものである;それらは誘引力を感じることができるほど十分に強く磁石に誘引される。これらの材料は、磁化を保持し、磁石になることができる唯一のものである。フェライトおよび最も古い磁性材料であるマグネタイトおよびロデストンを含む、フェリ磁性材料は類似するが、強磁性体よりも弱い。強磁性材料とフェリ磁性材料との差異は、その顕微鏡構造と関連する。   In some embodiments, the magnetic configuration system may use a ferromagnetic material or a ferrimagnetic material. Ferromagnetic and ferrimagnetic materials are what are usually considered magnetic; they are attracted to a magnet strong enough to feel an attractive force. These materials are the only ones that can retain magnetization and become magnets. Ferrimagnetic materials, including ferrite and the oldest magnetic materials, magnetite and rodeston, are similar but weaker than ferromagnets. The difference between a ferromagnetic material and a ferrimagnetic material is related to its microscopic structure.

いくつかの態様において、磁気配置システムは、常磁性物質を用いてもよい。白金、アルミニウム、および酸素などの常磁性物質は、磁石のいずれかの極に弱く誘引される。この誘引は、強磁性材料のものよりも数十万倍弱く、したがって、それは高感度の装置を用いるか、または非常に強力な磁石を用いることによってしか検出することができない。磁気強磁性流体は、液体中に懸濁された微量の強磁性粒子から作られるが、それらを磁化することができないため、常磁性であると考えられることもある。   In some embodiments, the magnetic configuration system may use paramagnetic materials. Paramagnetic materials such as platinum, aluminum, and oxygen are weakly attracted to either pole of the magnet. This attraction is hundreds of thousands of times weaker than that of ferromagnetic materials, so it can only be detected by using sensitive devices or by using very strong magnets. Magnetic ferrofluids are made from a small amount of ferromagnetic particles suspended in a liquid, but may be considered paramagnetic because they cannot be magnetized.

いくつかの態様において、磁気配置システムは、反磁性物質を用いてもよい。反磁性材料は、磁石の両極によって反発されるものである。常磁性物質および強磁性物質と比較して、炭素、銅、水、およびプラスチックなどの反磁性物質は、磁石によってさらにより弱く反発される。反磁性材料の透過性は、減圧の透過性よりも低い。他の型の磁性の1つを有さない全ての物質は反磁性である;これは多くの物質を含む。通常の磁石に由来する反磁性対象物に対する力は、感じるにはあまりに弱すぎるが、非常に強い超電導磁石を用いて、鉛の小片などの反磁性対象物を空中浮揚させることができる。超電導体はその内部から磁場に反発し、強く反磁性である。   In some embodiments, the magnetic configuration system may use a diamagnetic material. The diamagnetic material is repelled by both poles of the magnet. Compared to paramagnetic and ferromagnetic materials, diamagnetic materials such as carbon, copper, water, and plastic are repelled even weaker by magnets. The permeability of the diamagnetic material is lower than that of reduced pressure. All materials that do not have one of the other types of magnetism are diamagnetic; this includes many materials. Although the force on a diamagnetic object derived from a normal magnet is too weak to feel, a very strong superconducting magnet can be used to levitate a diamagnetic object such as a small piece of lead. A superconductor repels a magnetic field from the inside and is strongly diamagnetic.

スピングラス、超常磁性、超反磁性、およびメタ磁性などの、様々な他の型の磁性が存在し、それぞれ、磁気配置システムの様々な態様において用いてもよい。   There are various other types of magnetism, such as spin glass, superparamagnetism, superdiamagnetism, and metamagnetism, each of which may be used in various aspects of the magnetic configuration system.

電磁石は、電流がそれを通過する時に磁石として作用するが、電流が停止した時には磁石であることを停止するワイヤのコイルから作られる。しばしば、コイルは、コイルにより生成される磁場を大きく増強する鋼鉄などの「柔らかい」強磁性材料のコアの周囲に巻き付けられる。   An electromagnet is made from a coil of wire that acts as a magnet when current passes through it but stops being a magnet when the current stops. Often the coil is wrapped around a core of a “soft” ferromagnetic material such as steel that greatly enhances the magnetic field generated by the coil.

磁石および磁化された対象物の様々な特性を、胃内デバイスのための磁気配置システムの態様において用いてもよい。これらの特性としては、限定されるものではないが、磁場、磁気モーメント、および磁化が挙げられる。   Various properties of magnets and magnetized objects may be used in aspects of magnetic placement systems for intragastric devices. These properties include, but are not limited to, magnetic field, magnetic moment, and magnetization.

磁束密度(磁場Bまたは単に磁場とも呼ばれ、通常はBと示される)はベクトル場である。空間中の所与の点での磁場ベクトルBは、2つの特性:1)コンパスの針の配向に沿った、その向き、および2)コンパスの針がその向きに沿ってどれぐらい強く向くかに比例する、その大きさ(強度とも呼ばれる)によって特定される。SI単位では、磁場Bの強度は、テスラで与えられる。   The magnetic flux density (also called magnetic field B or simply magnetic field, usually denoted B) is a vector field. The magnetic field vector B at a given point in space has two characteristics: 1) its orientation along the compass needle orientation, and 2) how strongly the compass needle is oriented along that orientation. It is specified by its magnitude (also called intensity), which is proportional. In SI units, the strength of the magnetic field B is given in Tesla.

磁石の磁気モーメント(磁気双極子モーメントとも呼ばれ、通常はμと示される)は、磁石の全体的な磁気特性を特徴付けるベクトルである。棒磁石については、磁気モーメント点の方向は、磁石のS極からそのN極を指し示し、大きさはこれらの極がどれぐらい強いか、およびどれぐらい離れているかに関する。SI単位では、磁気モーメントは、A・m2(アンペア×平方メートル)を単位として特定される。 The magnetic moment of a magnet (also called a magnetic dipole moment, usually denoted as μ) is a vector that characterizes the overall magnetic properties of the magnet. For bar magnets, the direction of the magnetic moment point points from the south pole of the magnet to its north pole, and the magnitude relates to how strong these poles are and how far apart. In SI units, the magnetic moment is specified in units of A · m 2 (ampere × square meter).

磁石は、それ自身で磁場を生成し、また、磁場に応答する。磁石が生成する磁場の強度は、その磁気モーメントの大きさに比例する任意の所与の点にある。さらに、磁石を、異なる供給源により生成される外部磁場に置いた場合、それを、磁気モーメントを磁場に対して平行に向きやすいトルクにかける。このトルクの量は、磁気モーメントおよび外部磁場の両方に比例する。また、磁石を、磁石および供給源の位置および配向に従って、ある方向または別の方向にそれを誘導する力にかけてもよい。磁場が空間中で均一である場合、磁石は正味の力を受けないが、それはトルクを受ける。   The magnet itself generates a magnetic field and responds to the magnetic field. The strength of the magnetic field generated by a magnet is at any given point that is proportional to the magnitude of its magnetic moment. Furthermore, when the magnet is placed in an external magnetic field generated by a different source, it applies a magnetic moment to a torque that tends to be oriented parallel to the magnetic field. This amount of torque is proportional to both the magnetic moment and the external magnetic field. The magnet may also be subjected to a force that induces it in one direction or another depending on the position and orientation of the magnet and source. If the magnetic field is uniform in space, the magnet will not receive a net force, but it will receive a torque.

面積Aを有し、電流Iを担持する丸型のワイヤは磁石であり、磁気モーメントの大きさはIAに等しい。   A round wire having an area A and carrying a current I is a magnet, and the magnitude of the magnetic moment is equal to IA.

磁化された材料の磁化は、単位容積あたりのその磁気モーメントの局所値であり、通常はMと示され、単位A/mを有する。磁石中の異なる面積を、異なる方向および強度で磁化することができるため、それはただのベクトル(磁気モーメントのような)というよりはむしろベクトル場である。良好な棒磁石は、大きさ0.1A・m2の磁気モーメントおよび1cm3、または1x10-63の容積を有してもよく、したがって、平均磁化大きさは100,000A/mである。鉄は、1メートルあたり100万アンペア程度の磁化を有してもよい。そのような大きな値は、鉄が磁場を生成するのにそのように有効である理由を説明する。 The magnetization of a magnetized material is the local value of its magnetic moment per unit volume, usually denoted as M, and having the unit A / m. Since different areas in a magnet can be magnetized in different directions and intensities, it is a vector field rather than just a vector (like a magnetic moment). A good bar magnet may have a magnetic moment of magnitude 0.1 A · m 2 and a volume of 1 cm 3 , or 1 × 10 −6 m 3 , and thus the average magnetization magnitude is 100,000 A / m. . Iron may have a magnetization of about 1 million amperes per meter. Such a large value explains why iron is so effective in generating a magnetic field.

様々な磁石およびその磁気特性を、磁気マーカーおよび磁気センサーまたは検出器と共に磁気胃内デバイス配置システム中に実装してもよい。磁気マーカーは、センサーまたは検出器が応答性である、任意の磁気または磁化物質、材料、または対象物を含む。   Various magnets and their magnetic properties may be implemented in a magnetic intragastric device placement system along with magnetic markers and magnetic sensors or detectors. A magnetic marker includes any magnetic or magnetized material, material, or object to which a sensor or detector is responsive.

可撓性磁気材料を、様々な態様において用いることもできる。そのような材料は、典型的には、ポリマー結合剤と混合した強磁性化合物(例えば、酸化鉄)を含む。様々な態様における使用にとって好適な磁気材料としては、磁気テープ、磁気シート、磁気ロール、インクジェット印刷された磁石などが挙げられる。磁気テープは、典型的には、一方の側に接着剤を含む磁気材料の層を含む。磁気シートは、別の層に接着することができるか、または他のポリマー層間に組み入れることができる磁気材料の層を含んでもよい。磁気ロールは、典型的には、例えば、押出、ラミネート加工、またはポリマー加工および薄いフィルムの形成において公知である他の技術により調製される、その中に1つ以上の支持層または障壁層が組み入れられた磁気層を含む。そのような可撓性磁気材料は、磁気応答において等方性または異方性であってもよい。   Flexible magnetic materials can also be used in various embodiments. Such materials typically include a ferromagnetic compound (eg, iron oxide) mixed with a polymeric binder. Magnetic materials suitable for use in the various embodiments include magnetic tape, magnetic sheets, magnetic rolls, ink jet printed magnets, and the like. Magnetic tape typically includes a layer of magnetic material that includes an adhesive on one side. The magnetic sheet may include a layer of magnetic material that can be adhered to another layer or incorporated between other polymer layers. Magnetic rolls are typically prepared by, for example, extrusion, laminating, or other techniques known in polymer processing and thin film formation, in which one or more support layers or barrier layers are incorporated. Including a magnetic layer. Such flexible magnetic materials may be isotropic or anisotropic in magnetic response.

インクジェット印刷された磁石は、インクジェットまたはバブルジェット(登録商標)技術を用いて基質上に沈着させることができる磁気粒子を含む液体を含む。あるいは、磁気粒子を、レーザージェット技術を用いて基質上に印刷することができる。   Ink-jet printed magnets include liquids containing magnetic particles that can be deposited on a substrate using ink-jet or bubble jet technology. Alternatively, the magnetic particles can be printed on the substrate using laser jet technology.

酸化鉄は低コストの利点を提供することができるが、ある特定の態様において、他の磁気材料、例えば、ストロンチウム、バリウム、ネオジム、例えば、NdFeB、サマリウムコバルト、白金コバルト、および白金鉄を用いることが望ましい。   Although iron oxide can provide a low cost advantage, in certain embodiments, other magnetic materials such as strontium, barium, neodymium, such as NdFeB, samarium cobalt, platinum cobalt, and platinum iron are used. Is desirable.

ある特定の態様において、磁気材料は、デバイスにおける1つ以上の可撓性層として提供される。可撓性磁気層を、壁を含む層の1つとして、例えば、支持層として、複合壁中に組み入れることができる。磁気層は、複合壁の全面積、または複合壁の一部面積を含んでもよい。例えば、1つ以上の狭い一片またはドット、リング、スクエア、サークル、もしくは類似する構造の1つ以上のパターンを、複合壁中の層の間に挿入するか、または複合壁の内部もしくは外部表面に取り付けるか、もしくはさもなければ接着することができる。磁気材料は、上記のような、シートもしくはロール形態にあってもよいか、または任意の好適な印刷技術(インクジェット、バブルジェット(登録商標)、レーザージェット、スクリーン印刷、リソグラフィーなど)を用いて複合壁の1つ以上の層の上に印刷することができる。   In certain aspects, the magnetic material is provided as one or more flexible layers in the device. The flexible magnetic layer can be incorporated into the composite wall as one of the layers comprising the wall, for example as a support layer. The magnetic layer may include the entire area of the composite wall or a partial area of the composite wall. For example, one or more narrow strips or one or more patterns of dots, rings, squares, circles, or similar structures are inserted between layers in the composite wall, or on the interior or exterior surface of the composite wall Can be attached or otherwise glued. The magnetic material may be in sheet or roll form, as described above, or composite using any suitable printing technique (inkjet, bubble jet, laser jet, screen printing, lithography, etc.). It can be printed on one or more layers of the wall.

ある特定の態様において、磁気部品を、胃内バルーンに組み入れられる任意の剛性部品として、例えば、保持リングとして、またはバルーンを胃内空間に適応させるように構成される重量部品(例えば、バルーンの材料に取り付けられた、もしくは組み入れられたプラグ、ボタン、ペレット、もしくは他の固体形状)として、またはバルーンの内部容積中の自由に移動する、もしくは「緩い」部品として提供することができる。   In certain embodiments, the magnetic component is any rigid component that is incorporated into the intragastric balloon, eg, as a retaining ring, or a heavy component configured to adapt the balloon to the intragastric space (eg, balloon material). Plugs, buttons, pellets, or other solid shapes attached to or incorporated into) or provided as freely moving or “loose” parts in the interior volume of the balloon.

容積占有副部品がその収縮状態にある場合に、磁場が濃縮される(より局在化する)ように見えるように、また、容積占有副部品が収縮した場合、磁場がより拡散しているように見えるように、容積占有副部品が皺になった、または折り畳まれた状態にある場合に、磁気マーカーを容積占有副部品に適用してもよい。あるいは、磁気マーカーを容積占有副部品に適用するか、または組み入れて、バルブ、ヘッド、または重りなどの、デバイスの様々な副部品の同定および配置を容易にしてもよい。磁気マーカーを、容積占有副部品の表面上に、または容積占有副部品を形成する材料の層の間に印刷もしくは塗装してもよい。あるいは、以下に記載の磁気コーティングを磁気マーカーとして用いて、容積占有副部品を同定および/または配置してもよい。容積占有副部品を可視化するための磁気コーティングは、鉄または上記の任意の好適な磁化金属材料を含んでもよい。あるいは、磁気マーカーを、容積占有副部品の全部または一部を覆うエラストマースリーブに適用してもよい。   The magnetic field appears to be concentrated (more localized) when the volume occupied subcomponent is in its contracted state, and the magnetic field is more diffuse when the volume occupied subcomponent is contracted As can be seen, the magnetic marker may be applied to the volume occupancy subpart when the volume occupancy subpart is in a saddle or folded state. Alternatively, a magnetic marker may be applied or incorporated into the volume occupancy subcomponent to facilitate identification and placement of various subcomponents of the device, such as valves, heads, or weights. Magnetic markers may be printed or painted on the surface of the volume occupancy subcomponent or between layers of material forming the volume occupancy subcomponent. Alternatively, the volume occupancy subcomponent may be identified and / or positioned using the magnetic coating described below as a magnetic marker. The magnetic coating for visualizing the volume occupancy subcomponent may comprise iron or any suitable magnetized metallic material as described above. Alternatively, the magnetic marker may be applied to an elastomeric sleeve that covers all or part of the volume occupying subcomponent.

別の態様において、容積占有副部品は、容積占有副部品の膨張時に機械的に変化する副部品を含み、その機械的変化を、磁場検出装備を用いて可視化することができる。例えば、磁気マーカーを含有する容積占有副部品の機械部分は、容積占有副部品における圧力の増大時に伸長し、より拡散した磁場をもたらしてもよい。   In another aspect, the volume occupancy subcomponent includes a subcomponent that changes mechanically upon expansion of the volume occupancy subcomponent, and the mechanical change can be visualized using a magnetic field detection equipment. For example, the mechanical portion of a volume occupancy subcomponent that contains a magnetic marker may stretch upon increasing pressure in the volume occupancy subcomponent, resulting in a more diffuse magnetic field.

あるいは、容積占有副部品が構築される材料の層の間に配置される金属化されたメッシュまたは他のパターンを用いて、磁化マーカーを形成させてもよい。埋め込まれた磁化マーカーにより形成されるパターンまたは複数のパターンは、容積占有副部品が膨張した、展開された状態にある場合に配置可能である。   Alternatively, magnetized markers may be formed using a metalized mesh or other pattern placed between layers of material from which the volume occupancy subcomponent is constructed. The pattern or patterns formed by the embedded magnetization markers can be placed when the volume occupancy subcomponent is in an expanded and deployed state.

電磁気的検出
磁気マーカー材料を容積占有副部品中に組み入れて、磁気マーカーを感知および検出するための様々な方法および装置を含む様々な磁気配置および可視化システムを容易にしてもよいことが想定される。
It is envisioned that electromagnetically detected magnetic marker material may be incorporated into the volume occupancy subcomponent to facilitate various magnetic arrangements and visualization systems, including various methods and apparatus for sensing and detecting magnetic markers. .

いくつかの態様において、磁気配置システムは、磁場近接センサーを含む。このセンサーは、磁気マーカーにより生成される磁場の強度および配向を検出する。   In some embodiments, the magnetic placement system includes a magnetic field proximity sensor. This sensor detects the strength and orientation of the magnetic field generated by the magnetic marker.

いくつかの態様において、磁気検出器は、小さい固定磁石を用いて、壁の製造中にスタッド中に置かれたクギまたはネジを検出する市販の磁気スタッド検出器と同様の構成のものであってもよい。手持ち型固定磁石検出器は、小さい(固定)磁石を用いて、デバイスと共に置かれた磁気マーカーを検出する。それは、デバイスを保持するユーザーに、磁気マーカーの存在を警告する磁石上の磁気マーカーの「引っ張り(pull)」である。「引っ張り」の量は、磁気マーカーからの固定磁石の距離に比例する。例えば、固定磁気検出器と比較して、より弱い引っ張りは、体内におけるより深い深さを示すが、より強い引っ張りはより浅い深さを示す。   In some embodiments, the magnetic detector is similar in configuration to a commercially available magnetic stud detector that uses a small fixed magnet to detect nails or screws placed in the stud during wall manufacture. Also good. A hand-held fixed magnet detector uses a small (fixed) magnet to detect a magnetic marker placed with the device. It is a “pull” of the magnetic marker on the magnet that alerts the user holding the device to the presence of the magnetic marker. The amount of “pull” is proportional to the distance of the fixed magnet from the magnetic marker. For example, compared to a fixed magnetic detector, a weaker tension indicates a deeper depth in the body, while a stronger tension indicates a shallower depth.

別の態様において、磁気配置システムは、可動磁石を用いて、デバイスの磁化部分を検出する。可動磁石検出器は、磁気マーカーに応答して自由に移動するように吊下げられたネオジム磁石を含む増強である。磁石の移動の容易性と共に、この希土類磁石の強度により、可動磁気ファインダーは、様々なサイズの患者を含むようにその検出範囲を拡張することができる(例えば、病的肥満患者に適応することができる)。したがって、検出器から遠い磁気マーカーを、この型のデバイスと共に配置することができる。磁石が磁気マーカー上で直接移動するまで、その「ホーム」位置に常にあるように、磁石を吊下げる。一度、磁石がマーカーの近くに行けば、それは、磁石と金属との間の距離に比例する加速度で身体に向かって引かれる。浅い位置に配置されるマーカーについては、磁石は異なるドスンという音を出すような速度で身体に向かって移動する。身体のより深いところにある磁気マーカーについては、移動速度が低下するため、ドスンという音はよりカチッという音になる。身体の組織は磁場に関して「絶縁」効果を示すとは予想されない。その代わりに、磁場の強度は、配置デバイスに対する検出器の距離と、配置デバイスにより生成される磁場の強度との関数であると予想される。固定磁気検出器を予め較正して、デバイスの位置を正確に同定することができる。身体の組織は、磁場に関して「絶縁」効果を示すとは予想されない。したがって、デバイスを較正(例えば、実験的に、または計算により)して、距離および方向に関する値を出力することができる。   In another aspect, the magnetic placement system uses a movable magnet to detect the magnetized portion of the device. The moving magnet detector is an enhancement that includes a neodymium magnet suspended to move freely in response to a magnetic marker. The strength of this rare earth magnet, along with the ease of movement of the magnet, allows the mobile magnetic finder to expand its detection range to include patients of various sizes (eg, adaptable to morbidly obese patients). it can). Thus, a magnetic marker remote from the detector can be placed with this type of device. Suspend the magnet so that it is always in its “home” position until it moves directly on the magnetic marker. Once the magnet goes near the marker, it is pulled towards the body with an acceleration proportional to the distance between the magnet and the metal. For a marker placed at a shallow position, the magnet moves toward the body at a speed that makes a different sound. For magnetic markers that are deeper in the body, the movement speed is reduced, so the sound of clicking is a more clicking sound. The body tissue is not expected to show an “insulating” effect with respect to the magnetic field. Instead, the strength of the magnetic field is expected to be a function of the distance of the detector relative to the placement device and the strength of the magnetic field generated by the placement device. The fixed magnetic detector can be pre-calibrated to accurately identify the position of the device. The body tissue is not expected to show an “insulating” effect with respect to the magnetic field. Thus, the device can be calibrated (eg, experimentally or by calculation) to output values for distance and direction.

いくつかの態様において、磁気配置システムは、内部コンデンサーを用いて、センサーが身体上を移動するにつれて人体の誘電率の変化を検出する。誘電率の変化は、身体中の高密度の対象物を示す。   In some embodiments, the magnetic placement system uses an internal capacitor to detect changes in the dielectric constant of the human body as the sensor moves over the body. The change in dielectric constant indicates a dense object in the body.

内部コンデンサーを用いるいくつかの態様は、端部センサー、中心センサー、または即時型金属ファインダーであってもよい。いくつかの態様において、磁気配置システムは、センサーが身体を通って進行している磁気マーカーを追跡する時にセンサーが受動的に移動する身体の近くの進路をさらに含む。   Some embodiments using an internal capacitor may be an edge sensor, a center sensor, or an instant metal finder. In some embodiments, the magnetic placement system further includes a path near the body to which the sensor passively moves when the sensor tracks a magnetic marker traveling through the body.

いくつかの態様において、センサーは、センサーが身体を通って進行する時に固定されたままであり、磁気マーカーの位置を受動的に検出する身体の近くに置かれた大きい磁気シートを含む。   In some embodiments, the sensor comprises a large magnetic sheet that is fixed as the sensor travels through the body and is placed near the body that passively detects the position of the magnetic marker.

様々な態様において、受動的磁気システムを用いることができるか、または能動的電磁気システムを用いることができる。受動的システムにおいては、胃内空間中の磁気部品を、好適な検出器を用いて検出する。磁気部品は、例えば、永久磁石として、または磁気部品中で磁場を誘導するように構成されるex vivoデバイスによる磁気部品中で誘導される磁場により、磁場を受動的に生成することができる。対照的に、能動的システムにおいては、電磁場が生成され、電磁部品が電磁場の存在内にもたらされ、それによって、電磁場との相互作用のためin vivo電磁部品を通る電流またはそれを渡る電圧が生成される。電磁部品は、例えば、伝導性ワイヤまたは伝導性トレースを介する、ex vivoでの電流または電圧供給源との電気的通信にある。   In various embodiments, a passive magnetic system can be used, or an active electromagnetic system can be used. In a passive system, magnetic components in the intragastric space are detected using a suitable detector. The magnetic component can passively generate a magnetic field, for example, by a magnetic field induced in the magnetic component as a permanent magnet or by an ex vivo device configured to induce a magnetic field in the magnetic component. In contrast, in an active system, an electromagnetic field is generated and the electromagnetic component is brought into the presence of the electromagnetic field, thereby causing a current through or voltage across the in vivo electromagnetic component for interaction with the electromagnetic field. Generated. The electromagnetic component is in electrical communication with a current or voltage source ex vivo, for example via a conductive wire or conductive trace.

磁力計の型
好ましい態様において、磁力計(磁気センサーまたは磁場感知デバイスとも呼ばれる)を用いて、胃内デバイスを配置および/または追跡する。磁力計を、磁場の強度のみを測定するスカラーデバイスと、磁場の方向をも測定するベクトルデバイスに分割することができる。
In a preferred type of magnetometer , a magnetometer (also called a magnetic sensor or a magnetic field sensing device) is used to place and / or track the intragastric device. The magnetometer can be divided into a scalar device that measures only the strength of the magnetic field and a vector device that also measures the direction of the magnetic field.

磁力計は、大きい距離で、例えば、数十メートルで磁性(鉄)金属を検出することができる。近年では、磁力計は、それらを非常に低コストで集積回路中に組み込むことができる程度まで小型化されている。   The magnetometer can detect magnetic (iron) metal at a large distance, for example, several tens of meters. In recent years, magnetometers have been miniaturized to the extent that they can be incorporated into integrated circuits at a very low cost.

スカラー磁力計は、磁場の方向ではなく、それらがかけられる磁場の合計強度を測定する。プロトン磁力計としても知られる、プロトン歳差磁力計、PPMまたは単にmagは、核磁気共鳴(NMR)のため、測定しようとする磁場におけるプロトン(水素核)の共鳴周波数を測定するものである。歳差周波数は原子定数および周囲磁場の強度にのみ依存するため、この型の磁力計の精度は1ppmに達し得る。ソレノイド中の直接的な電流は、水素に富む流体の周囲に強力な磁場を作出し、いくらかのプロトンがその磁場と共にそれ自身で整列する原因となる。次いで、電流を中断させ、プロトンが周囲の磁場と共にそれ自身で再整列する時、それらは磁場に正比例する周波数で歳差運動する。これは、(時には、別々の)誘導子により拾われ、電子的に増幅され、典型的には出力がスケール化され、磁場強度として直接的に表示される、またはデジタルデータとして出力されるデジタル周波数カウンターに供給される弱回転磁場を生成する。   Scalar magnetometers measure the total strength of the magnetic field on which they are applied, not the direction of the magnetic field. A proton precession magnetometer, PPM, or simply mag, also known as a proton magnetometer, measures the resonance frequency of protons (hydrogen nuclei) in the magnetic field to be measured for nuclear magnetic resonance (NMR). Since the precession frequency depends only on the atomic constant and the strength of the surrounding magnetic field, the accuracy of this type of magnetometer can reach 1 ppm. The direct current in the solenoid creates a strong magnetic field around the fluid rich in hydrogen, causing some protons to align themselves with the magnetic field. The current is then interrupted and when protons realign themselves with the surrounding magnetic field, they precess at a frequency that is directly proportional to the magnetic field. This is a digital frequency that is picked up by (sometimes separate) inductors and amplified electronically, typically the output is scaled and displayed directly as magnetic field strength or output as digital data Generates a weak rotating magnetic field supplied to the counter.

オーバーハウザー効果磁力計またはオーバーハウザー磁力計は、測定値を取るためにプロトン歳差磁力計と同じ基本効果を用いる。測定流体にフリーラジカルを添加することにより、核オーバーハウザー効果を活用して、プロトン歳差磁力計を有意に改良することができる。ソレノイドを用いてプロトンを整列させるよりもむしろ、低出力ラジオ周波数場を用いて、フリーラジカルの電子スピンを整列させた(分極させた)後、オーバーハウザー効果によりプロトンと共役させる。これは、2つの主な利点を有する:わずかなエネルギーを取り込むRF場の誘導(ポータブルユニットのためのより軽量のバッテリーを可能にする)、および電子−プロトンカップリングが、測定値が取られると同時に起こり得るより速いサンプリング。オーバーハウザー磁力計は、1秒あたり1回サンプリングしながら、0.01nT〜0.02nTの標準偏差を有する読取値を生成する。   Overhauser effect magnetometers or overhauser magnetometers use the same basic effects as proton precession magnetometers to take measurements. By adding free radicals to the measurement fluid, the proton precession magnetometer can be significantly improved by utilizing the nuclear overhauser effect. Rather than aligning protons using a solenoid, a low-power radio frequency field is used to align (polarize) the free-radical electron spins and then conjugate with the protons via the Overhauser effect. This has two main advantages: RF field induction that captures little energy (allowing a lighter battery for portable units), and electron-proton coupling when measurements are taken. Faster sampling that can happen simultaneously. The Overhauser magnetometer produces readings with a standard deviation of 0.01 nT to 0.02 nT while sampling once per second.

光学的にポンプされるセシウム蒸気磁力計は、様々な用途において用いられる高感度(300fT/Hz0.5)かつ高精度のデバイスである。それは、このように用いられるいくつかのアルカリ蒸気(ルビジウムおよびカリウムを含む)、ならびにヘリウムの1つである。 The optically pumped cesium vapor magnetometer is a highly sensitive (300 fT / Hz 0.5 ) and high accuracy device used in various applications. It is one of several alkali vapors (including rubidium and potassium) and helium used in this way.

ベクトル磁力計は、デバイスの空間的配向に対する、特定の方向にある磁場の成分を測定する能力を有する。ベクトル磁力計を有利に用いて、胃内デバイスを配置させることができる。ベクトルは、大きさと方向の両方を有する数的実体である。所与の点での地球の磁場はベクトルである。ベクトル磁力計は、総磁場の大きさと方向の両方を測定する。これらの直交磁力計を用いて、3次元全てにおける磁場の成分を測定し、医療デバイスの正確な位置を提供することができる。また、磁力計は、磁場の強度をそれ自身既知の内部定数から較正することができる場合、「絶対」と、またはそれらを既知の磁場を参照して較正する必要がある場合、「相対」と分類される。また、磁力計を、それらが時間において比較的急速に変化する(>100Hz)磁場を測定する場合、「AC」と、およびそれらがゆっくりしか(準静的)変化しないか、または静的である磁場を測定する場合、「DC」と分類することもできる。   Vector magnetometers have the ability to measure the component of a magnetic field in a particular direction relative to the spatial orientation of the device. A vector magnetometer can be advantageously used to place the intragastric device. A vector is a numerical entity that has both magnitude and direction. The earth's magnetic field at a given point is a vector. Vector magnetometers measure both the magnitude and direction of the total magnetic field. Using these orthogonal magnetometers, the components of the magnetic field in all three dimensions can be measured to provide an accurate position of the medical device. Magnetometers are also “absolute” if the strength of the magnetic field can be calibrated from a known internal constant per se, or “relative” if they need to be calibrated with reference to a known magnetic field. being classified. Also, if the magnetometers measure magnetic fields where they change relatively rapidly in time (> 100 Hz), they are “AC” and they change only slowly (quasi-static) or are static When measuring a magnetic field, it can also be classified as “DC”.

ベクトル磁力計は、磁場の1つ以上の成分を電子的に測定する。3つの直径磁力計を用いて、方位角と伏角(傾斜角)の両方を測定することができる。成分の2乗の和の平方根を取ることにより、総磁場強度(総磁気強度、TMIとも呼ばれる)をピタゴラスの定理によって計算することができる。ベクトル磁力計は、温度ドリフトおよびフェライトコアの寸法不安定性に左右される。それらはまた、総磁場(スカラー)装置と違って、成分情報を得るためにレベリングを必要とする。これらの理由から、それらは最早鉱物探査には用いられていない。   Vector magnetometers electronically measure one or more components of a magnetic field. Using three diameter magnetometers, both azimuth and dip (tilt angle) can be measured. By taking the square root of the sum of the squares of the components, the total magnetic field strength (also called the total magnetic strength, also called TMI) can be calculated by the Pythagorean theorem. Vector magnetometers depend on temperature drift and dimensional instability of the ferrite core. They also require leveling to obtain component information, unlike total magnetic (scalar) devices. For these reasons, they are no longer used for mineral exploration.

回転コイル磁力計においては、磁場は、回転コイル中で正弦波を誘導する。信号の振幅は、それが均一である限り、磁場の強度に比例し、コイルの回転軸と力線との間の角度の正弦に比例する。この型の磁力計は、旧式のものである。   In a rotating coil magnetometer, the magnetic field induces a sine wave in the rotating coil. As long as it is uniform, the amplitude of the signal is proportional to the strength of the magnetic field and proportional to the sine of the angle between the axis of rotation of the coil and the field line. This type of magnetometer is obsolete.

ホール効果磁力計においては、印加された磁場に比例する電圧が生成され、極性が検出される。磁気抵抗デバイスは、電気抵抗が磁場中の電荷に応じて変化するパーマロイの薄いストリップ(NiFe磁気フィルム)から作られる。それらは明確に定義された軸感度を有し、3−Dバージョンで生産することができ、集積回路として大規模生産することができる。それらは1マイクロ秒未満の応答時間を有し、1,000回/秒までで移動する担体中でサンプリングすることができる。それらを、基本的なセンサーが0.1°を確実に分解しなければならない、1°以内で読み取るコンパスにおいて用いることができる。フラックスゲート磁力計は、ワイヤの2つのコイルによって包まれた小さい、磁気感受性のコアからなる。交流電流を1つのコイルに通し、磁気飽和の交互サイクルを通してコアを駆動する;すなわち、磁化、非磁化、逆磁化などをする。この一定的に変化する磁場は、第2のコイル中に電流を誘導し、この出力電流を検出器により測定する。磁気的に中性のバックグラウンドにおいては、入力および出力電流は一致する。しかしながら、コアがバックグラウンド磁場に曝露された場合、それはその磁場と合致する場合は容易に飽和し、それと反対の場合は容易に飽和しない。したがって、交流磁場、および誘導出力電流は、入力電流と同調しない。これが当てはまる程度は、バックグラウンド磁場の強度に依存する。しばしば、出力コイル中の電流は積分され、磁場に比例する、出力アナログ電圧が得られる。   In the Hall effect magnetometer, a voltage proportional to the applied magnetic field is generated and the polarity is detected. The magnetoresistive device is made from a thin strip of permalloy (NiFe magnetic film) whose electrical resistance varies with the charge in the magnetic field. They have well-defined axis sensitivity, can be produced in 3-D versions, and can be produced on a large scale as integrated circuits. They have a response time of less than 1 microsecond and can be sampled in a carrier moving up to 1,000 times / second. They can be used in a compass that reads within 1 °, where the basic sensor must reliably resolve 0.1 °. The fluxgate magnetometer consists of a small, magnetically sensitive core wrapped by two coils of wire. An alternating current is passed through one coil to drive the core through alternating cycles of magnetic saturation; ie, magnetized, demagnetized, reverse magnetized, etc. This constantly changing magnetic field induces a current in the second coil, and this output current is measured by a detector. In a magnetically neutral background, the input and output currents match. However, if the core is exposed to a background magnetic field, it will easily saturate if it matches that field, and not the other way. Therefore, the alternating magnetic field and the induced output current are not synchronized with the input current. The extent to which this is true depends on the strength of the background magnetic field. Often, the current in the output coil is integrated to obtain an output analog voltage that is proportional to the magnetic field.

様々なセンサーが現在利用可能であり、磁場を測定するために用いられている。フラックスゲートコンパスおよびグラジオメーターは、磁場の方向および大きさを測定する。フラックスゲートは、手頃であり、頑丈であり、コンパクトである。これは、その典型的には低い電力消費に加えて、それらを、様々な感知用途にとって理想的なものにする。   Various sensors are currently available and are used to measure magnetic fields. The fluxgate compass and gradiometer measure the direction and magnitude of the magnetic field. The fluxgate is affordable, sturdy and compact. This, in addition to its typically low power consumption, makes them ideal for various sensing applications.

典型的なフラックスゲート磁力計は、透過性コア材料の周りに巻かれた内部「駆動」(一次)コイルの周囲の「感知」(二次)コイルからなる。各センサーは、2つの注意深く一致させた半分として見ることができる磁気コアエレメントを有する。交流電流を、コアをプラスおよびマイナス飽和に駆動する駆動巻線に印加する。それぞれのコア半分における瞬間駆動電流を、任意の外部磁場に関して反対の極性で駆動する。外部磁場の非存在下では、一方のコア半分における流束は他方のそれを相殺し、したがって、感知コイルにより見られる合計流束はゼロである。外部磁場がここで印加される場合、それは、所与の瞬間で、一方のコア半分における流束を補助し、他方における流束を阻害する。これは、半分間の正味の流束不均衡を引き起こし、それらは最早互いに相殺しない。ここで、電流パルスを、全ての駆動電流位相反転上で(または第2の、および全ての偶数次高調波で)感知コイル巻線において誘導する。これにより、外部磁場と極性の両方に依存する信号が得られる。   A typical fluxgate magnetometer consists of a “sensing” (secondary) coil around an internal “drive” (primary) coil wound around a permeable core material. Each sensor has a magnetic core element that can be viewed as two carefully matched halves. An alternating current is applied to the drive winding that drives the core to plus and minus saturation. The instantaneous drive current in each core half is driven with the opposite polarity for any external magnetic field. In the absence of an external magnetic field, the flux in one core half cancels that of the other, so the total flux seen by the sensing coil is zero. If an external magnetic field is applied here, it assists the flux in one core half and inhibits the flux in the other at a given moment. This causes a net flux imbalance between the halves, which no longer cancel each other. Here, current pulses are induced in the sense coil windings on all drive current phase reversals (or on the second and all even harmonics). This gives a signal that depends on both the external magnetic field and the polarity.

得られる信号のサイズに影響するさらなる因子が存在する。これらの因子としては、感知巻線における巻き数、コアの磁気透過性、センサーの形状および時間に関する変化のゲート化流束速度が挙げられる。同期検出を用いて、これらの高調波信号を、外部磁場に比例するDC電圧に変換する。   There are additional factors that affect the size of the resulting signal. These factors include the number of turns in the sensing winding, the magnetic permeability of the core, the gating flux rate of the change with respect to sensor shape and time. Using synchronous detection, these harmonic signals are converted to a DC voltage proportional to the external magnetic field.

SQUID、または超電導量子干渉素子は、極端に小さい磁場を測定するものである。それらは非常に高感度のベクトル磁力計であり、そのノイズレベルは商業用装置においてはわずか3fTHz-1/2であり、実験デバイスにおいては0.4fTHz-1/2である。多くの液体ヘリウム冷却型商業用SQUIDは、DC近く(1Hz未満)から数十キロヘルツまでのフラットノイズスペクトルを達成し、そのようなデバイスを時間領域生体磁気信号測定にとって理想的なものにする。実験室で証明されたSERF原子磁力計は、今までのところ、相対的に小さい周波数範囲においてであるが、競合的ノイズフロアを達成している。 The SQUID, or superconducting quantum interference device, measures an extremely small magnetic field. They are vector magnetometer very sensitive, the noise level is small 3FTHz -1/2 in commercial devices, which is 0.4FTHz -1/2 in lab device. Many liquid helium cooled commercial SQUIDs achieve a flat noise spectrum from near DC (below 1 Hz) to tens of kilohertz, making such devices ideal for time domain biomagnetic signal measurements. Laboratory-proven SERF atomic magnetometers have so far achieved a competitive noise floor, albeit in a relatively small frequency range.

SQUID磁力計は、動作するためには液体ヘリウム(4.2K)または液体窒素(77K)による冷却を必要とし、したがって、それらを用いるための包装要件は熱−機械的ならびに磁気的見地の両方からむしろ厳密である。SQUID磁力計は、脳または心臓の活動(それぞれ、脳磁図および心磁図)により生成される磁場を測定するために最も一般的に用いられている。地球物理調査は、時々、SQUIDを用いるが、諸設備はコイルに基づく磁力計よりもはるかにより複雑である。   SQUID magnetometers require cooling with liquid helium (4.2K) or liquid nitrogen (77K) to operate, and therefore the packaging requirements for using them are from both a thermo-mechanical and magnetic standpoint. Rather strict. SQUID magnetometers are most commonly used to measure magnetic fields generated by brain or heart activity (magnetogram and magnetocardiogram, respectively). Geophysical surveys sometimes use SQUIDs, but the facilities are much more complex than coil-based magnetometers.

十分に高い原子密度で、非常に高い感度を達成することができる。カリウム、セシウムまたはルビジウム蒸気を含有するスピン交換−緩和なし(SERF)原子磁力計は、上記のセシウム磁力計と同様に動作するが、1fTHz-1/2未満の感度を達成することができる。SERF磁力計は、小さい磁場においてのみ動作する。地球の磁場は、約50μTである;SERF磁力計は、0.5μT未満の磁場において動作する。 Very high sensitivity can be achieved with sufficiently high atomic density. A spin exchange-no relaxation (SERF) atomic magnetometer containing potassium, cesium or rubidium vapors operates similarly to the cesium magnetometer described above, but can achieve a sensitivity of less than 1 fTHz −1/2 . The SERF magnetometer operates only in small magnetic fields. The Earth's magnetic field is about 50 μT; the SERF magnetometer operates in a magnetic field of less than 0.5 μT.

大容積検出器は、200aTHz-1/2の感度を達成した。この技術は、SQUID検出器よりも単位容積あたりの感度が高い。この技術はまた、将来、変化する磁場を検出するためにコイルと置き換わってもよい非常に小さい磁力計をもたらすこともできる。この技術は、光ファイバーケーブル上で光の形態でその入力および出力信号の全てを有する磁気センサーをもたらしてもよい[10]。これにより、高い電圧が存在する場所で磁気測定を行うことができる。 The large volume detector achieved a sensitivity of 200a THz -1/2 . This technique is more sensitive per unit volume than the SQUID detector. This technique can also result in a very small magnetometer that may be replaced with a coil to detect changing magnetic fields in the future. This technique may result in a magnetic sensor having all of its input and output signals in the form of light on a fiber optic cable [10] . Thereby, a magnetic measurement can be performed in a place where a high voltage exists.

コンピューティングシステムを、磁気配置システムにおいて実装してもよい。コンピューティングシステムは、磁気センサーからデータを受信し、ある特定のアルゴリズムに従って胃内デバイスの配置、配向、および/または状態に関する情報を算出するハードウェアおよびソフトウェアを含む。   The computing system may be implemented in a magnetic placement system. The computing system includes hardware and software that receives data from the magnetic sensor and calculates information regarding the placement, orientation, and / or status of the intragastric device according to a particular algorithm.

いくつかの態様において、ハードウェアは、中央演算ユニット、メモリー、アナログからデジタルへの変換器、アナログ回路、ディスプレイを含んでもよい。   In some aspects, the hardware may include a central processing unit, a memory, an analog to digital converter, an analog circuit, and a display.

いくつかの態様において、ソフトウェアは、較正、初期化、予測、推定、センサーデータの測定、配置、配向、および構成などの様々な所望の出力の算出を含むいくつかの工程を進行する。   In some embodiments, the software proceeds through several steps including calculation of various desired outputs such as calibration, initialization, prediction, estimation, measurement of sensor data, placement, orientation, and configuration.

いくつかの態様において、コンピューティングシステムは、磁気マーカーの配置、位置、配向、状態、または構成を予測するか、または推定し、対応する推定された、または予測された磁場を決定し、磁気マーカーにより生成された磁場の実際の測定を行い、予測された磁場と実際の磁場の値の差異に基づいて磁気マーカーの実際の配置、位置、配向、状態、または構成を決定する。   In some embodiments, the computing system predicts or estimates the placement, position, orientation, state, or configuration of the magnetic marker, determines a corresponding estimated or predicted magnetic field, and the magnetic marker Is used to determine the actual placement, position, orientation, state, or configuration of the magnetic marker based on the difference between the predicted and actual magnetic field values.

推定または予測を用いる態様において、計算を、反復的算出および/またはニューラルネットワークを用いて行ってもよく、ハードウェアは推定プロセッサーをさらに含んでもよい。   In embodiments that use estimation or prediction, the calculations may be performed using iterative calculations and / or neural networks, and the hardware may further include an estimation processor.

胃内デバイスの配置、配向および/または状態に関するプロセッサーの出力を、いくつかの様式でユーザーに通信してもよい。いくつかの態様において、出力は、ディスプレイ上に視覚的に示される。   The processor output regarding the placement, orientation and / or status of the intragastric device may be communicated to the user in several ways. In some embodiments, the output is shown visually on the display.

いくつかの態様において、胃内デバイスの配置、配向、および/または状態に関するプロセッサーの出力を、スピーカーを介してユーザーに聴覚的に通信する。   In some embodiments, the processor output regarding the placement, orientation, and / or status of the intragastric device is audibly communicated to the user via a speaker.

いくつかの態様において、胃内デバイスの配置、配向、および/または状態に関するプロセッサーの出力を、方法の組合せを介してユーザーに通信する。例えば、システムは、スピーカーを介して送られる聴覚的警告と共に、視覚的グラフィックディスプレイを用いてもよい。   In some embodiments, the processor output regarding the placement, orientation, and / or status of the intragastric device is communicated to the user via a combination of methods. For example, the system may use a visual graphic display with an audible alert sent through a speaker.

いくつかの態様において、磁気配置システムは、使用前に較正される。磁気マーカーおよびセンサーを、予め計画された位置および配向に配置して、出力信号が予想された範囲内にあることを検証する。   In some embodiments, the magnetic placement system is calibrated prior to use. Magnetic markers and sensors are placed at pre-planned positions and orientations to verify that the output signal is within the expected range.

いくつかの態様において、磁気配置システムを、ヒト患者シミュレーター、またはダミーを用いて較正するか、またはさもなければ検証して、磁気マーカーがシミュレーターを通って移動する時に磁気配置システムを試験する。   In some embodiments, the magnetic placement system is calibrated or otherwise verified using a human patient simulator or dummy to test the magnetic placement system as the magnetic marker moves through the simulator.

いくつかの態様において、磁気配置システムを、近隣の磁気妨害に由来する漂遊信号についてチェックする。   In some embodiments, the magnetic placement system is checked for stray signals from nearby magnetic disturbances.

一度摂取された胃内デバイスを、磁気胃内配置システムを用いて配置してもよい。   Once ingested, the intragastric device may be placed using a magnetic intragastric placement system.

一度摂取されたデバイスの配向を、磁気胃内配置システムを用いて確認してもよい。   Once ingested, the orientation of the device may be confirmed using a magnetic intragastric placement system.

さらに、一度摂取されたデバイスの様々なサイズおよび構成を、磁気胃内配置システムを用いて特徴付けてもよい。例えば、バルーンの膨張、または複数のバルーンの膨張もしくは構成を特徴付け、評価してもよい。   Further, various sizes and configurations of devices once ingested may be characterized using a magnetic gastric placement system. For example, balloon inflation, or inflation or configuration of multiple balloons may be characterized and evaluated.

また、磁気配置システムを、収縮システムと共に用いて、収縮プロセスを特徴付けてもよい。   A magnetic placement system may also be used with a contraction system to characterize the contraction process.

様々な投与方法のタイミングおよび他の属性を、開示される磁気胃内配置システムを用いて特徴付けることができる。デバイスが内視鏡技術を用いて投与されようと、経口的に投与されようと、デバイスが胃に向かって進む時にデバイスの進行を、磁気配置システムを用いて追跡することができる。例えば、硬質ゼラチンまたは水または他の消耗品を用いるデバイスの嚥下の効果を、それが摂取された時の位置および配向を追跡することにより特徴付けてもよい。   The timing and other attributes of various administration methods can be characterized using the disclosed magnetic gastric placement system. Whether the device is administered using endoscopic technology or orally, the progress of the device can be tracked using a magnetic placement system as it advances toward the stomach. For example, the swallowing effect of a device using hard gelatin or water or other consumables may be characterized by tracking the position and orientation when it is ingested.

位置の電磁気的リアルタイム確認
ある特定の態様において、市販のままの電磁気追跡技術を用いる。好適なシステムとしては、限定されるものではないが、Salt Lake City、UTのBard Access Systemsにより製造されるSherlock*II Tip Location System、またはOntario、CanadaのNDI Medical、Inc.により製造されるAurora Electromagnetic Tracking Systemが挙げられる。
Electromagnetic real-time confirmation of position In certain embodiments, commercially available electromagnetic tracking techniques are used. Suitable systems include, but are not limited to, Salt Lake City, Sherlock * II Tip Location System, manufactured by UT's Bard Access Systems, or NDI Medical, Inc. of Ontario, Canada. Aurora Electromagnetic Tracking System manufactured by

Aurora System
いくつかの態様において、カテーテルの内部にセンサーを置くことにより、カテーテルを、Aurora Systemセンサーに統合させるために適合させる。他の態様において、センサーを、バルーンもしくは胃内デバイスなどの、システムの他の部品、またはここに記載される他の特徴に置いてもよい。適合性NDI Aurora System Hardware部品は、ミリメートル未満、精度未満を送達するリアルタイム電磁気追跡システムを用いて嚥下可能なカテーテルの内部に置かれたセンサーの追跡を可能にする。ソフトウェアを改変して、GE使用および消化管におけるカプセルの検出にとって適切なグラフィックユーザーインタフェースを作製した。
Aurora System
In some embodiments, the catheter is adapted for integration into the Aurora System sensor by placing the sensor inside the catheter. In other embodiments, the sensors may be placed on other parts of the system, such as balloons or intragastric devices, or other features described herein. The compatible NDI Aurora System Hardware component allows tracking of sensors placed inside a swallowable catheter using a real-time electromagnetic tracking system that delivers sub-millimeter, sub-accuracy. The software was modified to create a graphic user interface suitable for GE use and detection of capsules in the gastrointestinal tract.

図1は、センサー1521を配置するための電磁気追跡システム1500の態様を記載する。システム1500は、電磁場発生器1510、システム制御ユニット1535、センサーインタフェースユニット1530、およびデジタルセンサー1521を有するカテーテル1503を含む。示される態様において、電磁場発生器1510は、電磁場を生成する。ここに記載される他の態様において、電磁場発生器1510は、例えば、超音波に基づくシステムにおける使用のための圧力波を生成してもよい(図27〜40を参照されたい)。図1に示されるように、電磁場発生器1510は、1つ以上の取り付け穴1511を含んでもよい。取り付け穴1511により、発生器1510を壁、支持体、または他の付属品に取り付けることができる。電磁場発生器コネクター1512は、電磁場発生器ケーブル1514をシステム制御ユニット1535に接続する。電磁場発生器コネクター1512は、19ピンの丸型金属コネクターであるが、他のコネクターを用いてもよい。   FIG. 1 describes aspects of an electromagnetic tracking system 1500 for deploying a sensor 1521. System 1500 includes a catheter 1503 having an electromagnetic field generator 1510, a system control unit 1535, a sensor interface unit 1530, and a digital sensor 1521. In the embodiment shown, the electromagnetic field generator 1510 generates an electromagnetic field. In other aspects described herein, the electromagnetic field generator 1510 may generate pressure waves for use in, for example, ultrasound-based systems (see FIGS. 27-40). As shown in FIG. 1, the electromagnetic field generator 1510 may include one or more mounting holes 1511. The attachment holes 1511 allow the generator 1510 to be attached to a wall, support, or other accessory. Electromagnetic field generator connector 1512 connects electromagnetic field generator cable 1514 to system control unit 1535. The electromagnetic field generator connector 1512 is a 19-pin round metal connector, but other connectors may be used.

示されるように、電磁場発生器1510は平面状であってもよい。平面電磁場発生器1510は、低強度の、変化する電磁場を放出し、追跡する容積の位置を確立する(図6を参照されたい)。平面電磁場生成器1510は、既知の電磁場を生成するいくつかの大きいコイル(示さず)を含有する。電磁場発生器1510は、既知の容積の変化する磁束を作出する、一連の変化する磁場を産生する。この溶液は、特徴付けられた測定容積と呼ばれる。特徴付けられた測定容積の形状は、電磁場発生器の型およびそれが特徴付けられた方法に依存する。特徴付けられた測定容積は、データが収集され、電磁場発生器1510を特徴付けるために用いられた容積である。それは検出領域のサブセットである。検出領域は、電磁場発生器が、精度に関係なくセンサーを検出することができる全容積である。生成された磁場に関する測定容積を、例えば、図6に関して、ここでさらに詳細に考察する。容積は電磁場発生器1510の前面から外へ向かって突出し、電磁場発生器1510から50mmずらした。   As shown, the electromagnetic field generator 1510 may be planar. The planar electromagnetic field generator 1510 emits a low intensity, varying electromagnetic field and establishes the location of the volume to track (see FIG. 6). Planar electromagnetic field generator 1510 contains several large coils (not shown) that generate a known electromagnetic field. The electromagnetic field generator 1510 produces a series of changing magnetic fields that produce a known volume of changing magnetic flux. This solution is called the characterized measurement volume. The shape of the characterized measurement volume depends on the type of electromagnetic field generator and the method by which it is characterized. The characterized measurement volume is the volume from which data was collected and used to characterize the electromagnetic field generator 1510. It is a subset of the detection area. The detection area is the total volume that the electromagnetic field generator can detect the sensor regardless of accuracy. The measurement volume for the generated magnetic field will now be discussed in more detail, for example with respect to FIG. The volume protruded outward from the front surface of the electromagnetic field generator 1510 and was shifted by 50 mm from the electromagnetic field generator 1510.

平面電磁場発生器1510は、電磁場発生器1510を、例えば、図4に関してここにさらに詳細に記載される取り付けアームに取り付けるように設計された取り付けポイント1509を有してもよい。電磁場発生器1510は、電磁場発生器1510を固定具に固く取り付けることができる1つ以上の取り付け穴1511を有してもよい。示されるように、2つの取り付け穴1511は、M8タップ穴(ネジのピッチ1.25mm、深さ13mm)x4、側あたり2つである。しかしながら、より少ないか、または2つを超える取り付け穴1511が、様々な形状およびサイズで存在してもよい。   The planar electromagnetic field generator 1510 may have an attachment point 1509 designed to attach the electromagnetic field generator 1510 to, for example, an attachment arm described in further detail herein with respect to FIG. The electromagnetic field generator 1510 may have one or more mounting holes 1511 that allow the electromagnetic field generator 1510 to be securely attached to a fixture. As shown, the two mounting holes 1511 are M8 tapped holes (screw pitch 1.25 mm, depth 13 mm) x4, two per side. However, fewer or more than two mounting holes 1511 may exist in various shapes and sizes.

電磁場発生器1510はまた、卓上型電磁場発生器(示さず)であってもよい。卓上型電磁場発生器を、患者とテーブルとの間で患者テーブル上に置かれるように設計してもよい。卓上型電磁場発生器は、卓上型電磁場発生器の下に位置する伝導性材料または強磁性体材料により引き起こされる追跡ひずみを最小化する薄い障壁を含む。卓上型電磁場発生器は、既知の電磁場を生成するいくつかの大きいコイルを含有する。容積を、卓上型電磁場発生器の前面から外に向かって突出し、卓上型電磁場発生器から120mmずらしてもよい。卓上型電磁場発生器は、上記の平面電磁場発生器としての任意または全ての特徴および機能を含んでもよい。   The electromagnetic field generator 1510 may also be a tabletop electromagnetic field generator (not shown). A tabletop electromagnetic field generator may be designed to be placed on the patient table between the patient and the table. The tabletop electromagnetic field generator includes a thin barrier that minimizes tracking strain caused by conductive or ferromagnetic material located under the tabletop electromagnetic field generator. A tabletop electromagnetic field generator contains several large coils that generate a known electromagnetic field. The volume may protrude outward from the front surface of the tabletop electromagnetic field generator and may be offset by 120 mm from the tabletop electromagnetic field generator. A desktop electromagnetic field generator may include any or all of the features and functions of the planar electromagnetic field generator described above.

電磁場発生器1510は、システム制御ユニット1535に接続される。発生器1510を、その間の信号の通信を可能にするケーブル1514によってシステム制御ユニット1535に接続してもよい。システム制御ユニット1535は、例えば、コンピューターまたは他の部品に接続するための、電源ケーブル1505および補助ケーブル1504、例えば、USBケーブルまたはシリアルRS−232ケーブルを含んでもよい。システム制御ユニット1535は、電磁場発生器1510に電力を供給してもよい。   The electromagnetic field generator 1510 is connected to the system control unit 1535. Generator 1510 may be connected to system control unit 1535 by a cable 1514 that allows communication of signals therebetween. The system control unit 1535 may include, for example, a power cable 1505 and an auxiliary cable 1504, such as a USB cable or a serial RS-232 cable, for connection to a computer or other component. The system control unit 1535 may supply power to the electromagnetic field generator 1510.

システム制御ユニット1535は、センサーインタフェースユニット1530に接続される。システム制御ユニット1535を、ケーブル1534によってセンサーインタフェースユニット1530に接続してもよい。複数のケーブル1534によりシステム制御ユニット1535に接続される2つ以上のシステムインタフェースユニット1530が存在してもよい。ケーブル1534は、システム制御ユニット1535と1つ以上のセンサーインタフェースユニット1530との間の信号の電気的通信を可能にする。   The system control unit 1535 is connected to the sensor interface unit 1530. The system control unit 1535 may be connected to the sensor interface unit 1530 by a cable 1534. There may be more than one system interface unit 1530 connected to the system control unit 1535 by a plurality of cables 1534. Cable 1534 allows electrical communication of signals between system control unit 1535 and one or more sensor interface units 1530.

システム制御ユニット1535は、システム1500の動作を制御してもよい。いくつかの態様において、システム制御ユニット1535は、システム1500の部品間のインタフェースを提供する。システム制御ユニット1535はまた、電磁場発生器1510に電力を供給する、および/または電磁場発生器1510の電磁気出力を制御してもよい。システム制御ユニット1535はまた、センサーデータを収集し(センサーインタフェースユニット1530により)、センサーの位置および配向を算出してもよい。次いで、システム制御ユニット1535は位置および配向のデータを、ホストコンピューターに送信する(図2を参照されたい)。したがって、システム制御ユニット1535はまた、コンピューターと連動してもよい。システム制御ユニット1535はまた、視覚的状態の指示を提供してもよい。   System control unit 1535 may control the operation of system 1500. In some aspects, system control unit 1535 provides an interface between components of system 1500. System control unit 1535 may also supply power to electromagnetic field generator 1510 and / or control the electromagnetic output of electromagnetic field generator 1510. The system control unit 1535 may also collect sensor data (by the sensor interface unit 1530) and calculate the position and orientation of the sensor. The system control unit 1535 then sends the position and orientation data to the host computer (see FIG. 2). Thus, the system control unit 1535 may also work with a computer. System control unit 1535 may also provide an indication of the visual state.

センサーインタフェースユニット1530は、カテーテル1503に接続される。カテーテル1503は、カテーテル1503の遠位末端にセンサー1521を含む。いくつかの態様において、センサー1521を、胃内デバイスと統合してもよい。センサー1521は、電磁気センサーである。いくつかの態様において、センサー1521は、超音波または電圧センサーまたはマーカーであってもよい。電圧センサーの使用は、例えば、図10Cに関して、ここにさらに詳細に考察される。ツール中に埋め込まれていてもよいセンサー1521は、1つ以上のシステムインタフェースユニット1530を介してセンサーインタフェースユニット1530に接続される。電磁気センサー1521が測定容積の内部に置かれる場合、電圧は、センサー1521中で誘導され、電磁場発生器1510により産生される変化する磁場により引き起こされる。誘導される電圧の特徴は、測定容積中のセンサー1521の位置および配向と、変化する磁場の強度および位相との組合せに依存する。   The sensor interface unit 1530 is connected to the catheter 1503. Catheter 1503 includes a sensor 1521 at the distal end of catheter 1503. In some embodiments, sensor 1521 may be integrated with an intragastric device. The sensor 1521 is an electromagnetic sensor. In some embodiments, sensor 1521 may be an ultrasound or voltage sensor or marker. The use of a voltage sensor is discussed in further detail herein, for example with respect to FIG. 10C. A sensor 1521 that may be embedded in the tool is connected to the sensor interface unit 1530 via one or more system interface units 1530. When the electromagnetic sensor 1521 is placed inside the measurement volume, a voltage is induced in the sensor 1521 and caused by the changing magnetic field produced by the electromagnetic field generator 1510. The characteristics of the induced voltage depend on the combination of the position and orientation of the sensor 1521 in the measurement volume and the changing magnetic field strength and phase.

図2は、胃内デバイス1520を配置させるための電磁気センサー1506を有する電気期追跡システム1501の態様を記載する。システム1501は、1つ以上のセンサー1506を含むカテーテル1502と結合させた胃内デバイス1520を含む。システム1501は、コンピューター1540と電気的通信を行う、センサーインタフェースユニット1530、システム制御ユニット1535および電磁場発生器1510をさらに含む。   FIG. 2 describes an embodiment of an electrical phase tracking system 1501 having an electromagnetic sensor 1506 for positioning the intragastric device 1520. System 1501 includes an intragastric device 1520 coupled to a catheter 1502 that includes one or more sensors 1506. System 1501 further includes a sensor interface unit 1530, a system control unit 1535, and an electromagnetic field generator 1510 that are in electrical communication with computer 1540.

示されるように、システム1501は、非毒性的であり、感作を引き起こさない、および非刺激性である胃内デバイス1520を含む。胃内デバイス1520は、ここに記載されるバルーンまたは他の胃内デバイスのいずれかであってもよい。   As shown, system 1501 includes an intragastric device 1520 that is non-toxic, does not cause sensitization, and is non-irritating. The intragastric device 1520 may be any of the balloons described herein or other intragastric devices.

胃内デバイス1520は、カテーテル1502に接続される。カテーテル1502は、胃内デバイス1520の近くのカテーテル1502の遠位末端に電磁気センサー1506を含む。いくつかの態様において、センサー1506を、カテーテル1503と胃内デバイス1520との間の中間コネクターなどの、システム1501の他の特徴と共に埋め込んでもよい。カテーテル1502は、小さい2Fr直径のカテーテルであってもよい。カテーテル1502は、1つ以上の小さい誘導センサーとしてセンサー1506を含んでもよい。さらに、外部参照センサー1622(図3Aを参照されたい)を、皮膚上などの、患者上に置いてもよい。外部参照センサー1622は、電磁場発生器1510と患者との間の参照の解剖学的枠組みを提供することが意図される。カテーテルセンサー1506は、それらがGE接合部を横断して食道を通って胃の中に移動する時の位置データを提供する。次いで、参照センサー1622およびカテーテルセンサー1506により収集されるデータは、ラップトップコンピューター上に表示される。電磁気センサーを、5または6の自由度について特徴付けることができる。   Intragastric device 1520 is connected to catheter 1502. Catheter 1502 includes an electromagnetic sensor 1506 at the distal end of catheter 1502 near intragastric device 1520. In some aspects, the sensor 1506 may be implanted with other features of the system 1501, such as an intermediate connector between the catheter 1503 and the intragastric device 1520. Catheter 1502 may be a small 2Fr diameter catheter. Catheter 1502 may include sensor 1506 as one or more small inductive sensors. In addition, an external reference sensor 1622 (see FIG. 3A) may be placed on the patient, such as on the skin. External reference sensor 1622 is intended to provide a reference anatomical framework between electromagnetic field generator 1510 and the patient. Catheter sensors 1506 provide position data as they travel across the GE junction, through the esophagus, and into the stomach. The data collected by reference sensor 1622 and catheter sensor 1506 is then displayed on the laptop computer. Electromagnetic sensors can be characterized for 5 or 6 degrees of freedom.

カテーテル1502は、センサーインタフェースユニット1530に接続される。いくつかの態様において、カテーテル1502は、センサーインタフェースユニット1530に直接的に接続される。他の態様において、カテーテル1502は、例えば、図3Aに関してここにさらに詳細に記載される、中間ジャンパーケーブルを介して、センサーインタフェースユニット1530に間接的に接続される。センサーインタフェースユニット1530は、センサー1506からの電気信号を増幅し、デジタル化する。センサーインタフェースユニット1530はまた、データノイズの可能性を最小化しながら、システム制御ユニット1535とセンサー1506との増大した距離を提供する。   The catheter 1502 is connected to the sensor interface unit 1530. In some aspects, the catheter 1502 is directly connected to the sensor interface unit 1530. In other aspects, the catheter 1502 is indirectly connected to the sensor interface unit 1530 via, for example, an intermediate jumper cable, described in more detail herein with respect to FIG. 3A. The sensor interface unit 1530 amplifies and digitizes the electrical signal from the sensor 1506. The sensor interface unit 1530 also provides increased distance between the system control unit 1535 and the sensor 1506 while minimizing the possibility of data noise.

システム1501は、システム制御ユニット1535を含む。システム制御ユニット1535は、その間の電気的通信を可能にするケーブルによってシステムインタフェースユニット1530に接続される。システム制御ユニット1535は、システムインタフェースユニット1530から情報を収集し、各センサー1506の位置および配向を算出し、コンピューター1540と連動する。   The system 1501 includes a system control unit 1535. System control unit 1535 is connected to system interface unit 1530 by a cable that allows electrical communication therebetween. The system control unit 1535 collects information from the system interface unit 1530, calculates the position and orientation of each sensor 1506, and works with the computer 1540.

システム制御ユニット1535は、その間の電気的通信を可能にするケーブルによって電磁場発生器1510に接続される。電磁場発生器1510は、磁場1515を生成する。磁場1515は、胃内デバイス1520と、カテーテル1502中の胃内デバイス1520の近くに配置されたセンサー1506とを包含する。磁場1515とセンサー1506との相互作用は、システムインタフェースユニット1530に検出および伝送される電気信号を作出し、信号をシステム制御ユニット1535に伝送し、信号をコンピューター1540に伝送する。   System control unit 1535 is connected to electromagnetic field generator 1510 by a cable that allows electrical communication therebetween. The electromagnetic field generator 1510 generates a magnetic field 1515. The magnetic field 1515 includes an intragastric device 1520 and a sensor 1506 disposed near the intragastric device 1520 in the catheter 1502. The interaction of magnetic field 1515 and sensor 1506 creates an electrical signal that is detected and transmitted to system interface unit 1530, transmits the signal to system control unit 1535, and transmits the signal to computer 1540.

コンピューター1540は、ケーブル1504によってシステム制御ユニット1535に接続される。ケーブル1504は、コンピューター1540と、システム制御ユニット1535との間の電気的通信を可能にする。コンピューター1540は、ディスプレイ1542を含む。ディスプレイ1542は、識別子1544を示す。識別子1544は、胃内デバイス1520およびカテーテル1502と共に配置された様々なセンサーの位置を示す。示されるように、胃内デバイス1520上のセンサー1506の位置ならびに例えば、図3に関してここにさらに詳細に考察される他の参照解剖学的センサーの位置に対応する複数の識別子1544が存在する。   The computer 1540 is connected to the system control unit 1535 by a cable 1504. Cable 1504 allows electrical communication between computer 1540 and system control unit 1535. Computer 1540 includes a display 1542. Display 1542 shows identifier 1544. Identifier 1544 indicates the location of various sensors disposed with intragastric device 1520 and catheter 1502. As shown, there are a plurality of identifiers 1544 that correspond to the location of the sensor 1506 on the intragastric device 1520 as well as the location of other reference anatomical sensors discussed herein in more detail with respect to FIG. 3, for example.

システム1501は、電源投入して、カテーテルセンサー1506の存在、動き、および配向の変化を検出することができる。いくつかの態様において、センサー1506は、電磁場発生器1510の中心点から30cmの範囲に置かれた場合に検出される。いくつかの態様において、センサー1506のための検出範囲は、電磁場発生器1510の中心点で45cmより大きい。いくつかの態様において、システム1501は、電磁場発生器1510の中心点から30cmの範囲に置かれた場合、X方向に±2cmの境界内に電磁場発生器1510の2つの下側の角を、遠位センサー1506と共に配置することができる。   System 1501 can be powered on to detect changes in the presence, movement, and orientation of catheter sensor 1506. In some aspects, sensor 1506 is detected when placed within a 30 cm range from the center point of electromagnetic field generator 1510. In some embodiments, the detection range for sensor 1506 is greater than 45 cm at the center point of electromagnetic field generator 1510. In some aspects, when the system 1501 is placed within a 30 cm range from the center point of the electromagnetic field generator 1510, the two lower corners of the electromagnetic field generator 1510 are distant within a ± 2 cm boundary in the X direction. A position sensor 1506 can be disposed.

図3Aは、ヒト患者の体内に胃内デバイス1620を配置させるためにセンサーを用いるための電磁気追跡システム1601の態様を記載する。システム1601は、支持体1605上に取り付けられた電磁場発生器1610を含む。支持体1605は、金属、プラスチックまたは他の好適な材料から形成される支持構造であってもよい。支持体1605は、患者の位置と比較して電磁場発生器1610の位置を調整するために調整可能であってもよい。いくつかの態様において、支持体1605は、患者の変化する高さに適応するために上下に動くことができる。この様式で、電磁場発生器1610を、磁場が対象の領域上、例えば、患者の上半身および腹部で生成されるように配置してもよい。   FIG. 3A describes an embodiment of an electromagnetic tracking system 1601 for using a sensor to place an intragastric device 1620 in the body of a human patient. System 1601 includes an electromagnetic field generator 1610 mounted on a support 1605. The support 1605 may be a support structure formed from metal, plastic or other suitable material. The support 1605 may be adjustable to adjust the position of the electromagnetic field generator 1610 relative to the position of the patient. In some aspects, the support 1605 can move up and down to accommodate the changing height of the patient. In this manner, the electromagnetic field generator 1610 may be positioned such that a magnetic field is generated on the area of interest, for example, on the patient's upper body and abdomen.

示されるように、患者は、電磁場発生器1510であってもよい、電磁場発生器1610の前に立ってもよい。患者は、胃内デバイス1520であってもよく、今や患者の体内にある、胃内デバイス1620を摂取している。胃内デバイス1620は、カテーテル1502であってもよい、カテーテル1602に接続される。カテーテル1602は、その遠位に、胃内デバイス1620の近くに配置された電磁気センサー(示さず)を含む。したがって、電磁場発生器1610は、電磁気センサーと相互作用する磁場を生成する。電磁気センサーは、センサーインタフェースユニット1535であってもよいセンサーインタフェースユニット1630と、電気的通信を行う。電気的通信は、カテーテル1602を通ってセンサーインタフェースユニット1630に伸びるセンサーに接続された配線により提供される。磁場の存在のため電磁気センサーにより生成された電気信号は、センサーインタフェースユニット1630に伝送される。   As shown, the patient may stand in front of an electromagnetic field generator 1610, which may be an electromagnetic field generator 1510. The patient may be an intragastric device 1520 and is ingesting an intragastric device 1620 that is now in the patient's body. The intragastric device 1620 is connected to a catheter 1602, which may be a catheter 1502. Catheter 1602 includes an electromagnetic sensor (not shown) disposed distally near the intragastric device 1620. Thus, the electromagnetic field generator 1610 generates a magnetic field that interacts with the electromagnetic sensor. The electromagnetic sensor is in electrical communication with a sensor interface unit 1630, which may be a sensor interface unit 1535. Electrical communication is provided by wires connected to sensors that extend through the catheter 1602 to the sensor interface unit 1630. The electrical signal generated by the electromagnetic sensor due to the presence of the magnetic field is transmitted to the sensor interface unit 1630.

システム1601はまた、外部解剖学的参照センサー1622も含む。外部参照センサー1622は、電磁場発生器1610と患者との間の参照の解剖学的枠組みを提供してもよい。小さい誘導電流がセンサー1622によって生成されるが、それらは追跡容積の内部にある。例示されるように、3つの解剖学的参照センサー1622が含まれるが、2つのみを図3Aに示す。いくつかの態様において、3つの解剖学的参照センサー1622よりも多いか、または少なくてもよい。センサー1622は、電気ケーブル1623によってセンサーインタフェースユニット1630に接続される。センサー1622は、電磁場発生器1610により生成された磁場1611に応答する。磁場の存在下では、センサー1622は電流または他の信号を生成し、これはセンサーインタフェースユニット1630に伝送される。   System 1601 also includes an external anatomical reference sensor 1622. External reference sensor 1622 may provide a reference anatomical framework between electromagnetic field generator 1610 and the patient. Although small induced currents are generated by sensor 1622, they are inside the tracking volume. As illustrated, three anatomical reference sensors 1622 are included, but only two are shown in FIG. 3A. In some embodiments, there may be more or fewer than three anatomical reference sensors 1622. The sensor 1622 is connected to the sensor interface unit 1630 by an electric cable 1623. Sensor 1622 is responsive to a magnetic field 1611 generated by electromagnetic field generator 1610. In the presence of a magnetic field, the sensor 1622 generates a current or other signal that is transmitted to the sensor interface unit 1630.

システム1601はまた、ジャンパーケーブル1626も含む。ジャンパーケーブル1626は、カテーテル1602からセンサーインタフェースユニット1630に向かう電気的連続性を提供するSROMチップを含有する。ジャンパーケーブル1626は、センサーインタフェースユニット1630とカテーテル1602との間の誤接続を防止するためのコネクターのオス−メス変換器を提供してもよい。ジャンパーケーブル1626のさらなる詳細は、例えば、図12に関してここに記載される。   System 1601 also includes a jumper cable 1626. Jumper cable 1626 contains an SROM chip that provides electrical continuity from catheter 1602 to sensor interface unit 1630. Jumper cable 1626 may provide a male-female converter of connectors to prevent misconnections between sensor interface unit 1630 and catheter 1602. Further details of jumper cable 1626 are described herein, for example with respect to FIG.

システム制御ユニット1635は、ケーブル1604によりコンピューター1640に接続される。ケーブル1604は、システム制御ユニット1635とコンピューター1640との間の電気的通信を可能にする。コンピューターは、ディスプレイ1642を含む。ディスプレイ1642は、センサー識別子1644の位置ならびに3つの解剖学的識別子1646の位置を示す。センサー識別子1644は、センサーの位置およびカテーテル1602の遠位末端を指示する。解剖学的識別子1646は、解剖学的参照センサー1622の位置を指示する。   The system control unit 1635 is connected to the computer 1640 by a cable 1604. Cable 1604 allows electrical communication between system control unit 1635 and computer 1640. The computer includes a display 1642. Display 1642 shows the location of sensor identifier 1644 as well as the location of three anatomical identifiers 1646. Sensor identifier 1644 indicates the location of the sensor and the distal end of catheter 1602. Anatomic identifier 1646 indicates the position of anatomical reference sensor 1622.

解剖学的参照センサー1622は、患者の上に固定され、電磁気センサーを配置する参照の枠組みを提供する。固定された既知の位置を有することにより、解剖学的参照センサー1622を用いて、電磁気センサー、したがって、胃内デバイス1620を正確に配置してもよい。参照センサー1622の位置は、解剖学的識別子1646としてディスプレイ1642上に示すが、電磁気センサーはセンサー識別子1644としてディスプレイ1642上に示す。患者の身体上のセンサー1622の位置、および解剖学的識別子1646に対するセンサー識別子1644の相対的位置を知ることにより、体内の電磁気センサー、したがって、胃内デバイス1620の位置を決定することができる。   The anatomical reference sensor 1622 is fixed on the patient and provides a reference framework for placing the electromagnetic sensor. By having a fixed known position, the anatomical reference sensor 1622 may be used to accurately position the electromagnetic sensor and thus the intragastric device 1620. The location of the reference sensor 1622 is shown on the display 1642 as an anatomical identifier 1646, while the electromagnetic sensor is shown on the display 1642 as a sensor identifier 1644. By knowing the position of the sensor 1622 on the patient's body and the relative position of the sensor identifier 1644 relative to the anatomical identifier 1646, the position of the electromagnetic sensor in the body and thus the intragastric device 1620 can be determined.

ラップトップコンピューターであってもよいコンピューター1640は、カテーテル1602の位置、ならびに参照センサー1622の位置の「リアルタイム」表示をエンドユーザーに提供するように設計されたシステム特異的ソフトウェアプログラムを含有する。システム1601を、それぞれの使用前に較正してもよい。センサーは、較正サイクル中およびカテーテル1602が範囲内にある場合に周囲の磁場のバックグラウンド測定を行い、センサーは磁場の変化を検出し、そのデータを、コンピューター1640中に存在するソフトウェアプログラムに通信する。ソフトウェアはデータを分析し、コンピューターディスプレイ1642上に様々なセンサーの位置を提示する。いくつかの態様において、センサーまたはコンピューター1640によって、磁気エネルギーは生成されないか、またはほとんど生成されない。   Computer 1640, which may be a laptop computer, contains a system specific software program designed to provide the end user with a “real time” indication of the position of catheter 1602 as well as the position of reference sensor 1622. System 1601 may be calibrated before each use. The sensor makes a background measurement of the surrounding magnetic field during the calibration cycle and when the catheter 1602 is in range, the sensor detects the change in the magnetic field and communicates that data to a software program residing in the computer 1640. . The software analyzes the data and presents various sensor locations on the computer display 1642. In some embodiments, no or little magnetic energy is generated by the sensor or computer 1640.

胃内デバイス1620は、嚥下可能なカテーテル1602に接着されたバルーンカプセルの患者による嚥下によって投与される。カテーテルの投与を、カテーテルがGE接合部を通って食道から胃の中へ移動する時にカテーテルを可視化しながら行うことができる。使用のための説明書(示さず)を、システム1601と共に提供してもよい。説明書は、カテーテル1602を投与する方法、患者が投与中および投与後に予想すべきこと、ならびに手順の完了後にカテーテル1602を回収する方法に関する情報を提供してもよい。   Intragastric device 1620 is administered by swallowing by a patient in a balloon capsule attached to a swallowable catheter 1602. Administration of the catheter can be performed while the catheter is visible as it moves from the esophagus into the stomach through the GE junction. Instructions for use (not shown) may be provided with the system 1601. The instructions may provide information on how to administer the catheter 1602, what the patient should expect during and after administration, and how to retrieve the catheter 1602 after the procedure is complete.

カテーテル1602に接続される胃内デバイス1620は、嚥下されるように設計され、それがGE接合部を通って胃に向かって移動する時に様々なセンサーによって追跡される。デバイス1620は、嚥下された後に外部カプセルの分離を開始するように設計される。いくつかの態様において、デバイス1620は、嚥下された後、約2分で外部カプセル分離を開始する。カテーテル1602の完全な配置および除去には、それぞれの嚥下手順について約10分かかってもよい。いくつかの態様において、患者は3つのカテーテルを嚥下してもよく、したがって、これらの対象に関する嚥下手順の合計時間は、約30分である。それぞれの嚥下手順の完了後、カテーテル1602は、単に口を通してそれを引き戻すことによって除去される。   The intragastric device 1620 connected to the catheter 1602 is designed to be swallowed and is tracked by various sensors as it moves through the GE junction toward the stomach. Device 1620 is designed to initiate separation of the outer capsule after it has been swallowed. In some aspects, the device 1620 begins external capsule separation approximately 2 minutes after being swallowed. Complete placement and removal of the catheter 1602 may take about 10 minutes for each swallowing procedure. In some embodiments, the patient may swallow three catheters, so the total time of the swallowing procedure for these subjects is about 30 minutes. After completion of each swallowing procedure, the catheter 1602 is removed by simply pulling it back through the mouth.

システム1601を、アプリケーションプログラムインタフェース(API)(示さず)を用いて制御してもよい。APIは、構成を可能にし、システム1601からの情報を要求するコマンドセットである。システム1601は、コンピューター1640によって要求された場合にのみ、情報を戻してもよい。いくつかの態様において、システム1601は、自動的に、例えば、設定された間隔で、または連続的に、情報を戻してもよい。   System 1601 may be controlled using an application program interface (API) (not shown). The API is a command set that allows configuration and requests information from the system 1601. System 1601 may return information only when requested by computer 1640. In some aspects, the system 1601 may return information automatically, eg, at set intervals or continuously.

システム1601がデバイス1620を追跡している場合、それはセンサーに関する情報をコンピューター1640に戻す。システム1601は、電磁場発生器1610の座標系における、mmで与えられる各センサーの原点の位置を戻してもよい。システム1601は、四元数形式で与えられる、各センサーの配向を戻してもよい。四元数値は概数にされ、したがって、戻った値は正規化されなくてもよい。システム1601は、誤差指示値を0〜9.9の間に戻してもよい(ここで、0は誤差の非存在であり、9.9は最も高い誤差指示である)。システム1601は、各センサーの状態を戻してもよく、センサーが電磁場容積から外れている、容積から部分的に外れている、または失っているかどうかを示す。システム1601は、各センサーの転換のフレーム数を戻してもよい。フレームカウンターは、システム1601が電源投入されてすぐに始まり、APIコマンドを用いてリセットすることができる。転換と共に戻ったフレーム数は、その転換を算出するために用いられたデータが収集されたフレームに一致する。システム1601は、システムエラーを含んでもよいシステム1601の状態を戻してもよい。   If system 1601 is tracking device 1620, it returns information about the sensor to computer 1640. The system 1601 may return the position of the origin of each sensor given in mm in the coordinate system of the electromagnetic field generator 1610. System 1601 may return the orientation of each sensor, given in quaternion form. The quaternion value is rounded, so the returned value may not be normalized. System 1601 may return the error indication value between 0 and 9.9 (where 0 is the absence of error and 9.9 is the highest error indication). The system 1601 may return the state of each sensor, indicating whether the sensor is out of electromagnetic field volume, partially out of volume, or lost. The system 1601 may return the number of frames of conversion for each sensor. The frame counter begins as soon as the system 1601 is powered on and can be reset using an API command. The number of frames returned with a transition matches the frame from which the data used to calculate the transition was collected. System 1601 may return a state of system 1601 that may include a system error.

様々なセンサーは5の自由度(5DOF)であるか、または6の自由度(6DOF)であってもよい。5の自由度は、x、yおよびz軸上の3つの翻訳値ならびに3つの回転値、ロール、ピッチ、およびヨーのいずれか2つに関する情報を提供する。6の自由度は、x、yおよびz軸上の3つの翻訳値ならびに3つの回転値、ロール、ピッチおよびヨーに関する情報を提供する。ただ1つのセンサーが組み込まれる態様において、センサーの縦軸の周りの回転を決定することができない。このように、単一センサーの態様については、5の自由度(5DOF)のみを決定することができる。例えば、針が物理的にどれぐらい回転するかは、それが指し示している場所および先端が位置する場所ほど重要ではない。このように、針は5DOFのツールであってもよく、ただ1つのセンサーがその設計中に組み込まれる。   The various sensors may be 5 degrees of freedom (5 DOF) or 6 degrees of freedom (6 DOF). A degree of freedom of 5 provides information about any two of the three translation values on the x, y, and z axes and the three rotation values, roll, pitch, and yaw. The six degrees of freedom provides information about three translation values on the x, y and z axes and three rotation values, roll, pitch and yaw. In embodiments where only one sensor is incorporated, rotation about the longitudinal axis of the sensor cannot be determined. Thus, for a single sensor embodiment, only 5 degrees of freedom (5 DOF) can be determined. For example, how much the needle physically rotates is not as important as where it points and where the tip is located. Thus, the needle may be a 5 DOF tool and only one sensor is incorporated into the design.

互いに対して固定され、理想的には直交する2つのセンサーを含む態様において、システムは6の自由度(6DOF)を決定することができる。第1に、システムは、各センターについて5DOFの情報を決定する。次に、システムはこの情報を組合せ、比較し、固定された位置データを適用し、6の自由度(6DOF)を決定する。   In an embodiment that includes two sensors that are fixed and ideally orthogonal to each other, the system can determine 6 degrees of freedom (6 DOF). First, the system determines 5 DOF information for each center. The system then combines and compares this information, applies fixed position data, and determines 6 degrees of freedom (6 DOF).

例えば、超音波技師は、超音波プローブが対象の上を移動するにつれてその位置を知り、その対象上の実際の物理的位置に対してその知見を一致させる必要がある。2つのセンサーを超音波プローブに組み込むことにより、6DOFの測定がもたらされ、プローブの全ての翻訳値および回転値が捕捉されることが確保される。   For example, an ultrasound engineer needs to know its position as the ultrasound probe moves over the object, and match that knowledge to the actual physical position on the object. Incorporating the two sensors into the ultrasound probe results in a 6 DOF measurement and ensures that all translation and rotation values of the probe are captured.

電磁場発生器1610は、電磁場発生器1610のほぼ表面上に位置する原点を有する座標系を用いてもよい。このグローバル座標系を、製造中に定義してもよい。システム1601は、グローバル座標系における転換を報告してもよい。しかしながら、参照ツール(示さず)を用いるいくつかの態様において、ソフトウェアは参照ツールのローカル座標系における転換を算出し、報告することができる。   The electromagnetic field generator 1610 may use a coordinate system having an origin located substantially on the surface of the electromagnetic field generator 1610. This global coordinate system may be defined during manufacturing. System 1601 may report a transition in the global coordinate system. However, in some embodiments using a reference tool (not shown), the software can calculate and report a transformation in the reference tool's local coordinate system.

各センサーは、それ自身、原点および3つの軸により定義されるローカル座標系を有する。ローカル座標系は、測定プロセスの一部である。いくつかの態様において、単一センサーが存在してもよい。単一センサーのローカル座標系は、センサーのものに直接基づく。デフォルトにより、システムはセンサーの長さに沿ってz軸を割り当て、センサーの中心に原点を割り当てる。原点をz軸に沿って動かすことができる。z軸に関する回転を決定することができないため、xおよびy軸は固定されない。   Each sensor has its own local coordinate system defined by an origin and three axes. The local coordinate system is part of the measurement process. In some embodiments, a single sensor may be present. The local coordinate system of a single sensor is directly based on that of the sensor. By default, the system assigns a z-axis along the length of the sensor and assigns an origin to the center of the sensor. The origin can be moved along the z-axis. Since the rotation about the z axis cannot be determined, the x and y axes are not fixed.

いくつかの態様において、5DOFを有する二重センサーが存在してもよい。二重の5DOFセンサーは、本質的には同じセンサー本体コネクターに連結された2つの単一センサーである。このように、センサーは実際に、それぞれ、その設計中に組み込まれたセンサーの1つに基づく、2つのローカル座標系を有する。これらのローカル座標系は、単一センサーのものと同じように決定される。   In some embodiments, there may be a dual sensor with 5 DOF. The dual 5DOF sensor is essentially two single sensors connected to the same sensor body connector. Thus, the sensor actually has two local coordinate systems, each based on one of the sensors incorporated in its design. These local coordinate systems are determined in the same way as for a single sensor.

いくつかの態様において、システム1601は、タブレット、ツール、留め具などの金属の物体を有する。これは、電磁気センサーを用いる場合に問題を作出することがあり、したがって、システム1601はしたがってある特定の金属に対して耐性であってもよい。電磁気測定システムの近くに金属を置くことにより引き起こされる問題は、渦電流に関するものである。渦電流は、伝導性材料が動的磁場に曝露された場合に引き起こされる。変化する磁場は、伝導性材料内での電子の循環流を誘導し、電流をもたらす。これらの循環電流(渦電流として知られることもある)は、それ自身の電磁気効果を生成し、元の外部磁場に対抗する磁場を作出する。導体の電導性が高いほど、多くの渦電流が発生する(対抗する磁場が多く生成される)。   In some aspects, the system 1601 comprises a metal object such as a tablet, tool, fastener. This can create problems when using electromagnetic sensors, and thus the system 1601 may therefore be resistant to certain metals. The problem caused by placing metal near the electromagnetic measurement system is related to eddy currents. Eddy currents are caused when a conductive material is exposed to a dynamic magnetic field. The changing magnetic field induces a circulating flow of electrons in the conductive material, resulting in a current. These circulating currents (sometimes known as eddy currents) create their own electromagnetic effects and create a magnetic field that opposes the original external magnetic field. The higher the electrical conductivity of the conductor, the more eddy currents are generated (more magnetic field is created).

伝導性金属が電磁場1611と交差する場合、得られる渦電流により作出される対応磁場は、その磁場を破壊し、生成される転換データに影響する。この効果を軽減する1つの方法は、測定されるセンサーと、渦電流を生成する物体の両方の位置を調整することである。センサーと電磁場発生器1610との間の距離が、渦電流を作出する物体のその近くよりも小さくなるようにセンサーを動かすことにより、センサー測定に対する渦電流の効果を減少させてもよい。   When a conductive metal crosses the electromagnetic field 1611, the corresponding magnetic field created by the resulting eddy currents destroys the magnetic field and affects the generated conversion data. One way to mitigate this effect is to adjust the position of both the sensor being measured and the object generating the eddy current. By moving the sensor so that the distance between the sensor and the electromagnetic field generator 1610 is less than that near the object that creates the eddy current, the effect of the eddy current on the sensor measurement may be reduced.

考慮すべき別の状況は、金属ループ中の渦電流の効果である。ループは、金属テーブルフレーム、またはコンクリート強化バーのような構造物中で生じてもよい。ループの切断は、渦電流の効果を軽減する。ループの切断が選択肢でない場合、ループの効果を最小化するようにシステム1601を配置する。いくつかの態様において、システム1601は、渦電流のような効果を考慮に入れるために特殊な技術を用いる。以下の金属合金は、医学的ツール構築において用いられるものと類似する量で適用された場合、システム1601と共に良好に作用する:コバルト−クロム合金、スチールDIN1.441、チタン(TiA16V4)および300シリーズのステンレススチール。   Another situation to consider is the effect of eddy currents in the metal loop. Loops may occur in structures such as metal table frames or concrete reinforced bars. Cutting the loop reduces the effect of eddy currents. If loop cutting is not an option, system 1601 is arranged to minimize the effect of the loop. In some aspects, the system 1601 uses special techniques to take into account effects such as eddy currents. The following metal alloys work well with the system 1601 when applied in amounts similar to those used in medical tool construction: cobalt-chromium alloys, steel DIN 1.441, titanium (TiA16V4) and 300 series Stainless steel.

さらに、強磁性材料は一般に、正味の磁気特性をほとんど有さないか、または全く有さない。しかしながら、それが磁場1611に置かれた場合、その領域は、その磁場と平行に向き直り、電磁場1611が止まった場合でも向き直ったままであってもよい。ほんの少量の鉄材料を中に含む金属でも、これらの反応を有してもよい。   Furthermore, ferromagnetic materials generally have little or no net magnetic properties. However, if it is placed in the magnetic field 1611, the region may be redirected parallel to the magnetic field and remain redirected even when the electromagnetic field 1611 stops. Even metals containing only a small amount of iron material may have these reactions.

強磁性物体中で生成される磁場は、外部磁場1611を誘引し、外部磁場1611を物体自身に向かって曲げる。このように、システム1601の電磁場1611への強磁性物体の導入は、生成される転換データに影響し得るひずみを引き起こす。   The magnetic field generated in the ferromagnetic object attracts the external magnetic field 1611 and bends the external magnetic field 1611 toward the object itself. Thus, the introduction of a ferromagnetic object into the electromagnetic field 1611 of the system 1601 causes distortion that can affect the generated conversion data.

図3Bは、図3Aに示されるシステム1601からの患者の背面図である。図3Bに示されるように、患者は、患者の背面に取り付けられた3つの外部解剖学的参照センサー1622を有する。センサー1622は、一般的には、三角構成に配置される。いくつかの態様において、センサー1622を、直角、環状、またはその他などの異なる構成に配置してもよい。センサー1622は、ケーブル1623により、センサーインタフェースユニット1630などの、システム1601の他の部品に接続される。いくつかの態様において、センサー1622を、システム1601の他の部品に無線接続してもよい。さらに示されるように、患者は、電磁場発生器1610の前に直接立っている。いくつかの態様において、患者は発生器1610の前に直接立っている必要はない。   FIG. 3B is a rear view of the patient from the system 1601 shown in FIG. 3A. As shown in FIG. 3B, the patient has three external anatomical reference sensors 1622 attached to the back of the patient. Sensors 1622 are typically arranged in a triangular configuration. In some aspects, the sensors 1622 may be arranged in different configurations, such as right angle, annular, or others. Sensor 1622 is connected to other components of system 1601, such as sensor interface unit 1630, by cable 1623. In some aspects, sensor 1622 may be wirelessly connected to other components of system 1601. As further shown, the patient stands directly in front of the electromagnetic field generator 1610. In some embodiments, the patient need not stand directly in front of the generator 1610.

図4は、支持体1655を含み、ヒト患者1651の体内に胃内デバイス(示さず)を配置するためのセンサー(示さず)を用いる電磁気追跡システム1650の態様を記載する。システム1650は、ここに記載される電磁場発生器1510、1610であってもよい、電磁場発生器1660の前に立っている患者1651を含む。発生器1660は、調整可能であるアーム1670と結合される。アーム1670を、電磁場発生器1660が患者1651の隣に位置するように調整してもよい。アーム1670はまた、電磁場発生器1660が患者1651の胃の近くに磁場を生成するように、それを調整してもよい。アーム1670は、垂直的ならびに水平的に電磁場発生器1660を調整してもよい。アーム1670はまた、例えば、横になっている患者に適応させるために、電磁場発生器1660を回転させることもできる。   FIG. 4 describes an embodiment of an electromagnetic tracking system 1650 that includes a support 1655 and uses a sensor (not shown) to place an intragastric device (not shown) within the body of a human patient 1651. System 1650 includes a patient 1651 standing in front of an electromagnetic field generator 1660, which may be an electromagnetic field generator 1510, 1610 as described herein. Generator 1660 is coupled with an adjustable arm 1670. The arm 1670 may be adjusted so that the electromagnetic field generator 1660 is located next to the patient 1651. Arm 1670 may also adjust it so that electromagnetic field generator 1660 generates a magnetic field near the stomach of patient 1651. The arm 1670 may adjust the electromagnetic field generator 1660 vertically as well as horizontally. The arm 1670 can also rotate the electromagnetic field generator 1660 to accommodate, for example, a lying patient.

システム1650は、コンピューター1690を支持する支持体1655を含む。支持体1655は、垂直方向に調整可能である。いくつかの態様において、支持体1655は他の方向に調整可能であってもよく、例えば、それは水平方向に調整する、回転などしてもよい。支持体1655は、コンピューター1690およびシステム1650の他の部品を置くか、または取り付けてもよい表面を含む。支持体1655はまた、支持体1655を転がすことができる4つの車輪1666も含む。いくつかの態様において、支持体1655は、より少ないか、または4つより多い車輪1666を含んでもよい。   System 1650 includes a support 1655 that supports a computer 1690. The support 1655 can be adjusted in the vertical direction. In some aspects, the support 1655 may be adjustable in other directions, for example, it may be adjusted horizontally, rotated, etc. The support 1655 includes a surface on which the computer 1690 and other components of the system 1650 may be placed or attached. The support 1655 also includes four wheels 1666 on which the support 1655 can be rolled. In some embodiments, the support 1655 may include fewer or more than four wheels 1666.

支持体1655を、転倒を回避するように設計してもよい。いくつかの態様において、支持体1655は、転倒することなく任意のXまたはY方向に水平面から10°の傾斜に耐えてもよい。いくつかの態様において、支持体1655は、転倒することなく、任意のXまたはY方向に全重量の25%に等しい負荷に耐えてもよい。   Support 1655 may be designed to avoid overturning. In some embodiments, the support 1655 may withstand a 10 ° tilt from a horizontal plane in any X or Y direction without tipping. In some embodiments, the support 1655 may withstand a load equal to 25% of the total weight in any X or Y direction without tipping.

図5は、図2〜4のシステムと共に用いることができるディスプレイの態様を記載する。ディスプレイ1700は、スクリーン1710を含む。スクリーン1710は、様々なセンサーに対応する様々な識別子の位置を表示する。スクリーン1710は、コンピューター上のディスプレイであってもよい。スクリーン1710はまた、様々な他の機械上にあってもよい。   FIG. 5 describes a display embodiment that can be used with the system of FIGS. Display 1700 includes a screen 1710. The screen 1710 displays various identifier positions corresponding to various sensors. Screen 1710 may be a display on a computer. Screen 1710 may also be on a variety of other machines.

示されるように、ディスプレイ1700は、識別子1720および1725の位置を含む。識別子1720は、カテーテルと結合したセンサーの位置に対応する。例えば、識別子1720は、電磁気センサー1506およびカテーテル1502の位置に対応してもよい。識別子1720はまた、胃内デバイス1620およびカテーテル1602と結合したセンサーの位置に対応してもよい。   As shown, display 1700 includes the locations of identifiers 1720 and 1725. Identifier 1720 corresponds to the position of the sensor associated with the catheter. For example, identifier 1720 may correspond to the location of electromagnetic sensor 1506 and catheter 1502. The identifier 1720 may also correspond to the location of the sensor associated with the intragastric device 1620 and the catheter 1602.

ディスプレイ1700はまた、トレース1722を含んでもよい。トレース1722は、識別子1720が時間と共に移動した通り道を示してもよい。したがって、トレース1722は、センサーが患者の体内で移動した通り道を示してもよい。示されるように、トレース1722は、示されるような垂直断面、次いで、トレース1722の底部近くの屈曲部を有してもよい。いくつかの態様において、トレース1722中の屈曲部は、患者の胃の中を通って移動するセンサーの通り道を示す。したがって、トレース1722の通り道は、センサーの位置、したがって、胃内デバイスの位置を示してもよい。   Display 1700 may also include trace 1722. Trace 1722 may show the way the identifier 1720 traveled over time. Thus, the trace 1722 may indicate the way the sensor has moved within the patient's body. As shown, trace 1722 may have a vertical cross-section as shown, then a bend near the bottom of trace 1722. In some embodiments, the bends in trace 1722 indicate the path of the sensor moving through the patient's stomach. Thus, the path of trace 1722 may indicate the position of the sensor and thus the position of the intragastric device.

識別子1725は、外部解剖学的参照センサーの位置に対応してもよい。例えば、識別子1725は、3つの解剖学的参照センサー1622の位置に対応してもよい。示されるように、識別子1725は、一般的には三角形状を形成する。これは、例えば、一般的には患者の背部に配置されるセンサー1622の三角構成に対応してもよい。患者に対する識別子1725の位置、および識別子1725に対する識別子1720の相対的位置を知ることにより、センサーの位置、したがって、体内の胃内デバイスの位置を決定してもよい。図5に示されるように、識別子1720の位置は、胃の内部に上手く置かれた胃内デバイスを示してもよい。示されるディスプレイ1700は、単なる一例であり、他の好適なディスプレイを実装してもよい。いくつかの態様において、スクリーン1710は、様々な識別子の配置を容易にするためのマーキングまたは他の参照点を含んでもよい。   The identifier 1725 may correspond to the location of an external anatomical reference sensor. For example, the identifier 1725 may correspond to the position of three anatomical reference sensors 1622. As shown, the identifier 1725 generally forms a triangle shape. This may correspond, for example, to a triangular configuration of sensors 1622 that are typically placed on the patient's back. By knowing the position of the identifier 1725 relative to the patient and the relative position of the identifier 1720 relative to the identifier 1725, the position of the sensor and thus the position of the intragastric device within the body may be determined. As shown in FIG. 5, the location of the identifier 1720 may indicate an intragastric device that has been successfully placed inside the stomach. The display 1700 shown is merely an example and other suitable displays may be implemented. In some aspects, the screen 1710 may include markings or other reference points to facilitate placement of various identifiers.

図6は、図2〜4のシステムと共に用いてもよい、電磁場発生器および対応する磁場エンベロープの態様を記載する。エンベロープ1815は、センサーが、電磁場発生器1810からの生成された磁場と相互作用してもよい容積を表す。エンベロープ1815は、一般的には円筒形状で示される。いくつかの態様において、エンベロープ1815は、様々な形状を有してもよい。   FIG. 6 describes aspects of an electromagnetic field generator and corresponding magnetic field envelope that may be used with the system of FIGS. The envelope 1815 represents the volume that the sensor may interact with the generated magnetic field from the electromagnetic field generator 1810. The envelope 1815 is generally shown in a cylindrical shape. In some aspects, the envelope 1815 may have various shapes.

図7は、図2〜4のシステムと共に実装してもよいシステム制御ユニット1910上の制御パネル1915の態様を記載する。パネル1915は、システム制御ユニット1910の背面にあってもよい。   FIG. 7 describes aspects of the control panel 1915 on the system control unit 1910 that may be implemented with the system of FIGS. Panel 1915 may be on the back of system control unit 1910.

パネル1915は、電磁場発生器ポート1920および複数のセンサーインタフェースユニットポート1925および状態表示ライト1926を含む。ポート1920を用いて、システム制御ユニット1910を他の装備と同期させてもよい。センサーインタフェースユニット1925は、センサーインタフェースユニットをシステム制御ユニットに接続し、接続されたセンサーとの通信を可能にする。例えば、ポート1925を用いて、センサーインタフェースユニット1630をシステム制御ユニット1635に接続して、センサー1506との通信を可能にしてもよい。状態表示ライト1926は、対応するポート1925がセンサーまたはカテーテルに接続されるかどうかを示してもよい。   Panel 1915 includes an electromagnetic field generator port 1920, a plurality of sensor interface unit ports 1925 and a status indicator light 1926. The port 1920 may be used to synchronize the system control unit 1910 with other equipment. The sensor interface unit 1925 connects the sensor interface unit to the system control unit and enables communication with the connected sensor. For example, the sensor interface unit 1630 may be connected to the system control unit 1635 using the port 1925 to enable communication with the sensor 1506. A status indicator light 1926 may indicate whether the corresponding port 1925 is connected to a sensor or catheter.

図8は、図2〜4のシステムと共に実装してもよいセンサーインタフェースユニット2030の態様を記載する。センサーインタフェースユニット2030は、センサーと、システム制御ユニット1535または1635などのシステム制御ユニットとのインタフェースである。センサーインタフェースユニット2030の主な機能は、センサーにより生成されたアナログ信号を、デジタル信号に変換することである。デジタル信号は、プロセッシングのためにシステム制御ユニットに送られる。センサーインタフェースユニット2030の別の機能は、システム制御ユニットとセンサーとの距離を増大させ、長いツールケーブルの必要性を除去し、適用空間から遠い嵩高いシステム部品を保持することである。さらに、ツールケーブルが短いほど、センサーから信号上に現れるノイズが少なくなる。いくつかの態様において、それぞれのセンサーインタフェースユニット2030は、2つまでの5DOFセンサー、または1つの6DOFセンサーを支援することができる。   FIG. 8 describes aspects of a sensor interface unit 2030 that may be implemented with the systems of FIGS. The sensor interface unit 2030 is an interface between a sensor and a system control unit such as the system control unit 1535 or 1635. The main function of the sensor interface unit 2030 is to convert an analog signal generated by the sensor into a digital signal. The digital signal is sent to the system control unit for processing. Another function of the sensor interface unit 2030 is to increase the distance between the system control unit and the sensor, eliminate the need for long tool cables, and retain bulky system components far from the application space. Furthermore, the shorter the tool cable, the less noise that appears on the signal from the sensor. In some aspects, each sensor interface unit 2030 can support up to two 5 DOF sensors, or one 6 DOF sensor.

センサーインタフェースユニット2030は、センサーポート2040およびケーブル2045を含む。センサーポート2040は、センサーインタフェースユニット2030を、センサー1506などのセンサーに接続する。センサーポート2040は、10ピンの丸型プラスチックコネクターであってもよい。ケーブル204は、センサーインタフェースユニット2030を、システム制御ユニット1535または1635などのシステム制御ユニットに電気的に接続する。   The sensor interface unit 2030 includes a sensor port 2040 and a cable 2045. The sensor port 2040 connects the sensor interface unit 2030 to a sensor such as the sensor 1506. The sensor port 2040 may be a 10-pin round plastic connector. Cable 204 electrically connects sensor interface unit 2030 to a system control unit, such as system control unit 1535 or 1635.

図9は、図2〜4のシステムと共に用いてもよい統合センサー2115を含むカテーテル2100の態様を記載する。カテーテル2100は、カテーテル2100の長さに沿って伸びるシャフト2110を含む。シャフト2110は、電線を伸長させて、センサー2115に取り付けてもよい中空チャネルを形成する。カテーテル2100は、センサー2115と反対の末端にプラグ2120を含んでもよい。プラグ2120は、センサーインタフェースユニット1530または1630などのセンサーインタフェースユニットと結合してもよい。いくつかの態様において、プラグ2120は、システム制御ユニットに取り付けられるジャンパーケーブルと結合する。   FIG. 9 describes an embodiment of a catheter 2100 that includes an integrated sensor 2115 that may be used with the systems of FIGS. Catheter 2100 includes a shaft 2110 that extends along the length of catheter 2100. Shaft 2110 extends the wire to form a hollow channel that may be attached to sensor 2115. Catheter 2100 may include a plug 2120 at the end opposite to sensor 2115. Plug 2120 may couple with a sensor interface unit such as sensor interface unit 1530 or 1630. In some aspects, the plug 2120 couples with a jumper cable that is attached to the system control unit.

図10Aは、図2〜4のシステムと共に用いてもよい、カテーテル2101およびセンサー2114の別の態様を記載する。カテーテルは、センサーインタフェースユニットへの接続を可能にするための約40インチのポリウレタン(pellethane)伸長チューブに結合される嚥下可能なカテーテル(約30インチ)を含有する、可撓性の親水コーティングされた、2−Frのカテーテルである。カテーテルの遠位末端は、1つは遠位末端に、第2は遠位先端から約6インチのところにある2つの小さい誘導センサーを含有する。カテーテル2101内のセンサーがGE接合部を通って食道から胃の中へ動くにつれて、センサーは電気信号をセンサーインタフェースユニットに提供する。これらの電気信号の特徴は、センサーと電磁気発生器との間の距離および角度に依存する。   FIG. 10A describes another embodiment of the catheter 2101 and sensor 2114 that may be used with the system of FIGS. The catheter is a flexible hydrophilic coated containing a swallowable catheter (about 30 inches) coupled to an about 40 inch polyurethane extension tube to allow connection to the sensor interface unit. 2-Fr catheter. The distal end of the catheter contains two small inductive sensors, one at the distal end and the second at about 6 inches from the distal tip. As the sensor in catheter 2101 moves from the esophagus into the stomach through the GE junction, the sensor provides an electrical signal to the sensor interface unit. The characteristics of these electrical signals depend on the distance and angle between the sensor and the electromagnetic generator.

いくつかの態様において、カテーテル2100または2101などの様々なカテーテルの遠位末端を、接着プラグを用いて密封する。カテーテルの遠位末端に付着されるのは、食品等級の糖を含有する親水性コーティングを有する31x12.41mmの医薬品等級のブタゼラチンカプセルである。カテーテル2101は、潤滑性を提供するための親水性コーティングを有する嚥下可能なカテーテルを提供するPebax(登録商標)(ポリエーテルブロックアミド)およびポリビニルピロリドンから形成される2Frのカテーテルシャフトを含んでもよい。カテーテルは、カテーテルを追跡するための電気信号を提供するエポキシ中に包み込まれた銅コイルを含むセンサーを含んでもよい。カテーテルは、嚥下のために食品ボーラス重量を模倣する食品等級の糖を含有するTorpac、Inc.(New Jersey、USA)により供給されるUSP等級の硬質ブタゼラチンカプセルから形成される外部カプセルを含んでもよい。外部カプセルは、潤滑性を提供するためのポリビニルピロリドン親水性コーティングを有してもよい。カテーテルは、カテーテルシャフト上にゼラチンカプセルを保持する強度を提供する熱可塑性ポリウレタンエラストマーから形成される遠位ひずみ緩和を含んでもよい。カテーテルは、センサーインタフェースユニットへの付着のためのカテーテルの長さを伸長させる熱可塑性ポリウレタンエラストマーから形成される伸長チューブを含んでもよい。カテーテルは、可視化の間にカテーテルの先端に対する視認性を提供するための316ステンレススチールから形成されるマーカーバンドを含んでもよい。カテーテルは、カテーテルの押し出された部品を一緒に連結するため、および流体接触からセンサーを密封するためのUV硬化性である接着剤を含んでもよい。カテーテルは、カテーテルとセンサーインタフェースユニットとの通信を提供する4ピンコネクターを含んでもよい。コネクターを、PBT−スチール−黄銅材料から形成させてもよい。カテーテルは、4ピンコネクターを伸長チューブに取り付けるためのひずみ緩和を提供する熱収縮コネクターを含んでもよい。熱収縮コネクターを、フルオロポリマーから形成させてもよい。   In some embodiments, the distal ends of various catheters, such as catheter 2100 or 2101, are sealed using adhesive plugs. Attached to the distal end of the catheter is a 31 x 12.41 mm pharmaceutical grade porcine gelatin capsule with a hydrophilic coating containing food grade sugar. Catheter 2101 may include a 2Fr catheter shaft formed from Pebax® (polyether block amide) and polyvinylpyrrolidone to provide a swallowable catheter with a hydrophilic coating to provide lubricity. The catheter may include a sensor that includes a copper coil encased in epoxy that provides an electrical signal for tracking the catheter. The catheter is manufactured by Torpac, Inc., which contains food grade sugars that mimic the food bolus weight for swallowing. External capsules formed from USP grade hard pig gelatin capsules supplied by (New Jersey, USA) may also be included. The outer capsule may have a polyvinylpyrrolidone hydrophilic coating to provide lubricity. The catheter may include distal strain relief formed from a thermoplastic polyurethane elastomer that provides the strength to hold the gelatin capsule on the catheter shaft. The catheter may include an elongated tube formed from a thermoplastic polyurethane elastomer that extends the length of the catheter for attachment to the sensor interface unit. The catheter may include a marker band formed from 316 stainless steel to provide visibility to the tip of the catheter during visualization. The catheter may include an adhesive that is UV curable to connect the extruded parts of the catheter together and to seal the sensor from fluid contact. The catheter may include a 4-pin connector that provides communication between the catheter and the sensor interface unit. The connector may be formed from a PBT-steel-brass material. The catheter may include a heat shrink connector that provides strain relief for attaching the 4-pin connector to the elongated tube. The heat shrink connector may be formed from a fluoropolymer.

図10Aに示されるように、カテーテル2101は、近位ルアー(luer)ハブ2111を含んでもよい。ルアーハブ211は、末梢部品を付着させる、またはカテーテル2101を保持させてもよい。カテーテル2101はまた、カテーテル針、モノフィラメント糸、および針保持器を含むカテーテル内部アセンブリ2112を含んでもよい。カテーテル2101はまた、針アセンブリ2112を取り囲み、それを保護する針スリーブ2114を含んでもよい。カテーテル2101を、センサー2116と共に示す。いくつかの態様において、センサー2116は、Ontario、CanadaのNorthern Digital Inc.により製造される0.3x13mmの5DOFセンサーである。しかしながら、他のセンサーを実装してもよい。   As shown in FIG. 10A, the catheter 2101 may include a proximal luer hub 2111. Luer hub 211 may attach peripheral components or hold catheter 2101. Catheter 2101 may also include a catheter inner assembly 2112 that includes a catheter needle, a monofilament thread, and a needle holder. The catheter 2101 may also include a needle sleeve 2114 that surrounds and protects the needle assembly 2112. Catheter 2101 is shown with sensor 2116. In some embodiments, the sensor 2116 is a Northern Digital Inc. of Ontario, Canada. It is a 5 DOF sensor of 0.3x13 mm manufactured by However, other sensors may be implemented.

カテーテル2101はまた、Yポート2118を含んでもよい。Yポート2118は、カテーテル2101の様々な特徴を一緒に接続するスプリッターであってもよい。いくつかの態様において、Yポート2118は、ルアーハブ2111およびひずみ緩和チューブ2122を、カテーテル突出(bump)チューブ2126と接続する。ひずみ緩和チューブ2122は、Yポート2118から軸外へ伸長し、コネクター2124と接続してもよい。コネクター2124は、コネクタースペーサー2128およびUV硬化接着剤2130を含んでもよい。接着剤2130はまた、カテーテル2101の他の位置、例えば、センサー2116の境界面およびカテーテル突出チューブ2126、および示される他の場所で用いてもよい。   Catheter 2101 may also include a Y port 2118. Y port 2118 may be a splitter that connects various features of catheter 2101 together. In some aspects, Y port 2118 connects luer hub 2111 and strain relief tube 2122 with catheter bump tube 2126. The strain relaxation tube 2122 may extend off-axis from the Y port 2118 and be connected to the connector 2124. The connector 2124 may include a connector spacer 2128 and a UV curable adhesive 2130. Adhesive 2130 may also be used at other locations on catheter 2101, such as the interface of sensor 2116 and catheter protruding tube 2126, and other locations shown.

カテーテル2101は、強固な機械的特性を有してもよい。いくつかの態様において、カテーテル2101は、Peebaxカテーテルシャフトの中心部分でねじれることなく、0.5cm半径のマンドレル上で180°曲がることができる。胃内デバイスは、37℃の水の中に沈めた場合、カテーテル2101から分離してもよい。カプセルとカテーテル2101との接着剤2130による結合は、室温の水の中で20秒間、予め条件付けられた場合、150グラムを超えた場合に機能しなくなる。ひずみ緩和チューブ2122とカテーテルチューブ2126との接着剤2130による結合は、1を超えるフィートポンドで機能しなくなる。カテーテル2101とマーカーバンドとの結合は、1を超えるフィートポンドで機能しなくなる。伸長チューブとカテーテルチューブ2126との結合は、1を超えるフィートポンドで機能しなくなる。   The catheter 2101 may have strong mechanical properties. In some embodiments, the catheter 2101 can be bent 180 ° on a 0.5 cm radius mandrel without twisting at the central portion of the Peebax catheter shaft. The intragastric device may be detached from the catheter 2101 when submerged in 37 ° C. water. Bonding of capsule to catheter 2101 with adhesive 2130 will not work if it exceeds 150 grams if preconditioned for 20 seconds in water at room temperature. Bonding of strain relief tube 2122 and catheter tube 2126 with adhesive 2130 will fail at more than one foot pound. The coupling between the catheter 2101 and the marker band will fail at more than 1 foot pound. The connection between the extension tube and the catheter tube 2126 will fail at more than 1 foot pound.

図10Bは、図10Aのカテーテルと共に実装してもよい電磁気センサー2116の態様を記載する。センサー2116は、センサー本体2117を含む。本体2117は、細長く、一般には円筒状である。しかしながら、本体2117は、様々な形状を有してもよい。本体2117は、電磁場に応答する金属または他の材料から形成される。本体2117は、縦軸2119に関して対称的である。本体2117は、幾何学的中心2121を含む。   FIG. 10B describes aspects of an electromagnetic sensor 2116 that may be implemented with the catheter of FIG. 10A. The sensor 2116 includes a sensor body 2117. The main body 2117 is elongated and generally cylindrical. However, the body 2117 may have various shapes. The body 2117 is formed from a metal or other material that is responsive to an electromagnetic field. The body 2117 is symmetric with respect to the longitudinal axis 2119. The body 2117 includes a geometric center 2121.

センサー2116は、幾何学的中心2121および縦軸2119により定義されるそれ自身のローカル座標系を有する。残りの2つの軸は、縦軸2119と直交し、中心2121と交差する。いくつかの態様において、z軸はセンサーの長さに沿って伸長し、したがって、示されるような縦軸2119と一致し、その原点はセンサーの中心2121である。しかしながら、原点をz軸に沿って動かすことができる。5DOFのセンサー2116に関しては、z軸の周囲での回転を決定することができないため、直交するXおよびY軸は固定されない。   Sensor 2116 has its own local coordinate system defined by geometric center 2121 and longitudinal axis 2119. The remaining two axes are orthogonal to the vertical axis 2119 and intersect the center 2121. In some embodiments, the z-axis extends along the length of the sensor and therefore coincides with the longitudinal axis 2119 as shown, whose origin is the center 2121 of the sensor. However, the origin can be moved along the z-axis. For the 5DOF sensor 2116, the rotation about the z axis cannot be determined, so the orthogonal X and Y axes are not fixed.

5DOFのセンサー2116に関して、x、yおよびz軸上の3つの翻訳値ならびに3つの回転値、ロール、ピッチおよびヨーのうちのいずれか2つに関する情報を提供してもよい。しかしながら、センサーの縦軸2119の周囲の回転を決定することはできない。このように、5の自由度(5DOF)のみを、単一センサーの態様について決定することができる。   For a 5DOF sensor 2116, information about any two of the three translation values on the x, y, and z axes and the three rotation values, roll, pitch, and yaw may be provided. However, the rotation around the longitudinal axis 2119 of the sensor cannot be determined. Thus, only 5 degrees of freedom (5 DOF) can be determined for a single sensor aspect.

図10Cは、図10Aのカテーテルと共に実装してもよい電圧センサー2160の態様を記載する。いくつかの態様において、電圧センサー2160は、Redwood、CaliforniaのProteus Digital Healthによって摂取可能な事象マーカーのために開発されたマイクロサイズの集積回路(IC)を含んでもよい。マイクロサイズの集積回路(IC)は、嚥下可能なバルーンカプセルの内部に埋め込まれる。回路が胃液に曝露された場合、それは電解質を回路に提供し、回路の表面上に構築されたバッテリーに電力を供給する。次いで、ICの電源が入り、身体に取り付けられた受信機と通信する。次いで、受信機はスマートフォンまたはタブレットコンピューターのような外部デバイスと通信して、カプセルが患者の胃液に到達した場合に関する情報を医療提供者に提供する。   FIG. 10C describes aspects of a voltage sensor 2160 that may be implemented with the catheter of FIG. 10A. In some embodiments, the voltage sensor 2160 may include a micro-sized integrated circuit (IC) developed for event markers that can be consumed by Proteus Digital Health of Redwood, California. A micro-sized integrated circuit (IC) is embedded inside a swallowable balloon capsule. When a circuit is exposed to gastric juice, it provides electrolyte to the circuit and powers a battery built on the surface of the circuit. The IC is then turned on and communicates with a receiver attached to the body. The receiver then communicates with an external device, such as a smartphone or tablet computer, to provide information to the healthcare provider regarding when the capsule reaches the patient's gastric juice.

いくつかの態様において、ICは、電磁気追跡システムのデバイス1520または1620などの胃内デバイスと結合される。一度、デバイスが胃に到達したら、それはバッテリーに電力を供給し、その受信機と通信するための電解質を提供され、デバイスが胃の内部にあることを示す。次いで、ICはバルーンカプセルから分離し、消化管を自然に通過する。   In some aspects, the IC is coupled to an intragastric device, such as a device 1520 or 1620 of an electromagnetic tracking system. Once the device reaches the stomach, it provides power to the battery and is provided with an electrolyte to communicate with its receiver, indicating that the device is inside the stomach. The IC is then separated from the balloon capsule and naturally passes through the digestive tract.

代替的な態様は、図10Cに示されるように、陽極2165および陰極2170をセンサー2160中に埋め込むことにより、胃内デバイスの近くで電位を作出することを含む。いくつかの態様において、陽極2165および陰極2170は、カテーテル2101などのカテーテル中に埋め込まれる。陽極2165および陰極2170は、電解質(胃液など)の存在下にある場合、電極間に電位を作出する。この生成された電圧を、小型磁気ワイヤを用いてカテーテルを通過させ、電圧を分析し、カテーテルが胃に進入したことを十分に確信できる閾値電圧レベルの確認を報告するシステムに接続する。一度、閾値電圧の確認を受信したら、バルーンを膨張させた後に、電極が取り付けられたカテーテルを身体から引き出し、したがって、陽極/陰極材料を摂取する潜在的なリスクを除去する。   An alternative aspect involves creating an electrical potential near the intragastric device by implanting anode 2165 and cathode 2170 in sensor 2160, as shown in FIG. 10C. In some embodiments, anode 2165 and cathode 2170 are embedded in a catheter, such as catheter 2101. Anode 2165 and cathode 2170 create a potential between the electrodes when in the presence of an electrolyte (such as gastric juice). This generated voltage is passed through the catheter using a small magnetic wire, connected to a system that analyzes the voltage and reports confirmation of a threshold voltage level with sufficient confidence that the catheter has entered the stomach. Once the threshold voltage confirmation is received, after the balloon is inflated, the electrode-attached catheter is withdrawn from the body, thus eliminating the potential risk of ingesting the anode / cathode material.

ICシステムまたは陽極/陰極構成のいずれかを有する、電圧センサー2160の利点は、電圧センサー2160が、それが胃液の存在下にある場合に位置の確認のみを提供し、したがって、医師が胃の外でバルーンを永続的に膨張させるのを防ぐことができるということである。   The advantage of voltage sensor 2160, having either an IC system or an anode / cathode configuration, is that voltage sensor 2160 only provides location confirmation when it is in the presence of gastric fluid, so the physician can It is possible to prevent the balloon from being permanently inflated.

カテーテル電極システムの別の利点は、バルーンの展開後に外来の材料が患者の体内に放置されないということである(バルーンシステムそのもの以外)。   Another advantage of the catheter electrode system is that no extraneous material is left in the patient's body after the balloon is deployed (other than the balloon system itself).

別の態様は、電極が胃液に曝露される時のタイミングを制御し、したがって、電圧生成のタイミングを制御することができる、胃内デバイスまたはカテーテル上での特異的コーティングの使用を含む。これらのコーティングは、曝露時間を加速するために親水性であるか、低いpH値(5.0未満)でのみ可溶性であるか、または曝露時間を遅らせるために腸溶コーティングされていてもよい。   Another aspect involves the use of a specific coating on the intragastric device or catheter that controls the timing when the electrode is exposed to gastric fluid and thus can control the timing of voltage generation. These coatings may be hydrophilic to accelerate exposure time, soluble only at low pH values (less than 5.0), or enteric coated to delay exposure time.

図11は、図2〜4のシステムと共に解剖学的参照センサーとして用いてもよい外部参照センサーアセンブリ2200の態様を記載する。アセンブリ2200は、ケーブル2210に接続されたセンサー2215を含む。ケーブル2210の反対の末端には、システム制御ユニット1535または1635などのシステム制御ユニットにアセンブリ2200を接続するためのコネクター220である。センサー2215は患者の背面に取り付け、固定してもよい。センサー2215を、機械的手段または他の好適な手段、例えば、衣服への付着のための接着剤またはクリップを用いて患者に固定してもよい。   FIG. 11 describes aspects of an external reference sensor assembly 2200 that may be used as an anatomical reference sensor with the systems of FIGS. Assembly 2200 includes a sensor 2215 connected to cable 2210. At the opposite end of cable 2210 is a connector 220 for connecting assembly 2200 to a system control unit, such as system control unit 1535 or 1635. The sensor 2215 may be attached and secured to the patient's back. The sensor 2215 may be secured to the patient using mechanical means or other suitable means such as an adhesive or clip for attachment to clothing.

図12は、図2〜4のシステムと共に用いてもよいジャンパーケーブル2300の態様を記載する。ジャンパーケーブル2300は、センサーインタフェースユニットとカテーテルとの、例えば、図3Aのシステム1601のセンサーインタフェースユニット1630とカテーテル1602との誤接続を防止するためのコネクターオス−メス変換器を提供してもよい。ケーブル2300は、コネクター2310を含む。コネクター2310は、4ピンのメスコネクターであってもよいが、他のコネクター型を用いてもよい。ケーブル2300は、ケーブル2300の長さに沿って熱収縮チューブ2340をさらに含む。コネクター2310と反対の末端には、EPROMチップ2320を有する第2のコネクター2330である。第2のコネクター2330は、10ピンのオスコネクターであってもよいが、他のコネクター型を用いてもよい。   FIG. 12 describes an embodiment of a jumper cable 2300 that may be used with the system of FIGS. The jumper cable 2300 may provide a connector male-female converter to prevent misconnection between the sensor interface unit and the catheter, for example, the sensor interface unit 1630 and the catheter 1602 of the system 1601 of FIG. 3A. Cable 2300 includes a connector 2310. The connector 2310 may be a 4-pin female connector, but other connector types may be used. Cable 2300 further includes a heat shrink tube 2340 along the length of cable 2300. At the end opposite to the connector 2310 is a second connector 2330 having an EPROM chip 2320. Second connector 2330 may be a 10-pin male connector, but other connector types may be used.

位置の磁気的リアルタイム確認
ある特定の態様において、市販のままの磁気追跡技術を用いる。好適なシステムとしては、限定されるものではないが、Kirkland、WAのLucent Medical Systems、Inc.により開発された磁気センサーシステムが挙げられる。上記のNDI、Inc.からのAuroraシステムを含む態様などの、電磁気に基づくシステムを用いる態様は、上記の能動的電磁気センサーを用いることに留意されたい。これは、Lucent Systemを含む態様などの受動的磁気センサーを用いる態様、および以下にさらに詳細に記載される態様とは対照的である。
Magnetic real-time confirmation of position In certain embodiments, commercially available magnetic tracking techniques are used. Suitable systems include, but are not limited to, Kirkland, WA's Lucent Medical Systems, Inc. Magnetic sensor system developed by NDI, Inc. above. Note that embodiments using electromagnetic-based systems, such as embodiments including the Aurora system from US, use the active electromagnetic sensor described above. This is in contrast to embodiments that use passive magnetic sensors, such as those including the Lucent System, and those described in more detail below.

Lucent System
Lucent Medical Systems技術は、米国特許第5,879,297号、米国特許第6,129,668号、米国特許第6,216,028号、および米国特許第6,263,230号に記載されており、これらの内容はその全体が参照によりここに組み込まれる。Lucent技術は一般に、患者の体内の胃内デバイスの位置を検出するためのシステムおよび方法、より具体的には、胃内デバイスと結合する磁石により生成される磁場強度を感知する検出装置に関する。
Lucent System
Lucent Medical Systems technology is described in US Pat. No. 5,879,297, US Pat. No. 6,129,668, US Pat. No. 6,216,028, and US Pat. No. 6,263,230. The contents of which are hereby incorporated by reference in their entirety. Lucent technology generally relates to a system and method for detecting the position of an intragastric device within a patient's body, and more specifically to a detection device that senses the magnetic field strength generated by a magnet coupled to the intragastric device.

Lucentシステムを用いて、胃内デバイス、例えば、胃内バルーン、または胃内バルーンを配置する、膨張させる、収縮させる、および/もしくは除去するために用いられるカテーテルの1つ以上の部分を配置することができる。胃内デバイスの位置は、胃内デバイスと結合する永久磁石によって生成される磁場を感知することにより決定される。ここで用いられる用語「と結合する」とは、胃内デバイスに永久的に固定される、解放可能に取り付けられる、またはその近くに置かれることを意味する。一態様において、磁石は、胃内バルーンより上の位置でカテーテルと結合される。別の態様において、磁石は、胃内バルーン自体と結合される。磁石は、小さく、円筒状の、回転可能に取り付けられる、希土類磁石であってもよい。好適な磁石としては、サマリウムコバルトおよびネオジム鉄ボロンなどの希土類磁石が挙げられ、それらは両方とも、単位容積あたり高い磁場強度を生成する。そのサイズあたり高い磁場強度を生成する磁石が好ましいが、アルニコ、セラミック、または鉄磁石などのより弱い磁石を用いてもよい。   Using the Lucent system to place one or more portions of an intragastric device, eg, an intragastric balloon, or a catheter used to place, inflate, deflate, and / or remove an intragastric balloon Can do. The position of the intragastric device is determined by sensing a magnetic field generated by a permanent magnet coupled to the intragastric device. As used herein, the term “couples to” means permanently fixed to the intragastric device, releasably attached, or placed near it. In one aspect, the magnet is coupled to the catheter at a position above the intragastric balloon. In another embodiment, the magnet is coupled to the intragastric balloon itself. The magnet may be a small, cylindrical, rotatably mounted rare earth magnet. Suitable magnets include rare earth magnets such as samarium cobalt and neodymium iron boron, both of which produce high magnetic field strength per unit volume. Magnets that produce high magnetic field strength per size are preferred, but weaker magnets such as alnico, ceramic, or iron magnets may be used.

磁石は永久的であるため、それは電源を必要としない。したがって、磁石はその磁場を無期限に維持し、内部または外部電源と関連する欠点なしに胃内デバイスの長期の配置および検出を可能にする。特に、電源の使用を回避することにより、電源の使用にとって必要な望ましくない電気的接続が回避される。したがって、患者に対する電気ショック(または患者の感電死の可能性)の危険性はない。さらに、磁石の静的磁場は、減衰しないまま体組織および骨を通過する。この特性により、患者の体内の任意の位置で胃内デバイスを検出するためのデバイスの使用が可能になる。   Since the magnet is permanent, it does not require a power source. Thus, the magnet maintains its magnetic field indefinitely, allowing long-term placement and detection of intragastric devices without the disadvantages associated with internal or external power sources. In particular, avoiding the use of a power supply avoids undesirable electrical connections necessary for the use of the power supply. Therefore, there is no risk of an electric shock (or the possibility of patient electrocution) to the patient. Furthermore, the static magnetic field of the magnet passes through body tissue and bone without attenuation. This property allows the use of the device to detect an intragastric device at any location within the patient's body.

患者の体内に医療用チューブを配置するための1つの公知の技術は、米国特許第5,425,382号に記載されており、それはその全体が参照によりここに組み込まれる。その先端に永久磁石が配置されたチューブを患者に挿入する、例えば、供給チューブを、患者の鼻に挿入し、食道を下方へ、胃に入れる。検出装置を用いて、2つの異なる距離で、地球の周囲磁場に入れながら、磁石の静的磁場強度を感知する。2つの異なる距離で静的磁場強度を測定することにより、検出装置は磁場勾配を決定する。検出装置が患者の身体の周りを移動するにつれて、より高い、およびより小さい磁場勾配が示される。検出装置によって最大の大きさが示されるまで、検出装置を動かすことにより、チューブを配置する。   One known technique for placing a medical tube within a patient's body is described in US Pat. No. 5,425,382, which is hereby incorporated by reference in its entirety. A tube with a permanent magnet at its tip is inserted into the patient, eg, a feeding tube is inserted into the patient's nose and the esophagus is placed down into the stomach. A sensing device is used to sense the static magnetic field strength of the magnet while entering the magnetic field around the earth at two different distances. By measuring the static magnetic field strength at two different distances, the detector determines the magnetic field gradient. As the detector moves around the patient's body, higher and smaller magnetic field gradients are shown. The tube is placed by moving the detector until the maximum size is indicated by the detector.

全体が参照によりここに組み込まれる米国特許第5,425,382号に記載の検出装置は、第1および第2の磁気センサーを用いる。磁気センサーは、磁場勾配を検出するためのフラックスゲートトロイダルセンサーをそれぞれ含んでもよい。代替的な磁場勾配検出器システムは、全体が参照によりここに組み込まれる米国特許第5,622,169号に記載されている。磁気センサーは、3つの直交的に配置されるフラックスゲートトロイダルセンサーエレメントをそれぞれ含む。磁気センサーは、3つの直交方向で磁場強度を測定するために直交的に配置される磁気センサーエレメントを含む。同様に、磁気センサーは、それぞれ、x、y、およびz方向で磁場強度を測定するための磁気センサーエレメントを含む。センサーを用いて、磁場勾配をx、y、およびz方向で決定してもよい。3方向での磁場勾配の測定を用いて、磁石の位置を従来のベクトル数学を用いて容易に決定してもよい。磁気勾配の数的兆候は、磁石の磁場双極子の方向を示す。磁石、したがって、胃内デバイスは、磁石により生成される磁場強度勾配を依然として検出しながら、周囲の均一な磁場(例えば、地球の磁場)の検出をゼロにするように幾何学的に構成される少なくとも2つの静的磁場強度センサーを含有する公知の検出装置を用いて検出される。磁石検出装置は、2つのセンサーでの磁場強度の差に基づいて磁石の位置を検出する。しかしながら、磁石の位置および配向に関するさらなるデータを提供するために、異なるセンサー構成を有する磁場検出装置を構築することが可能である。様々な態様は、複数センサーアレイおよび3次元で磁石の位置を正確に配置することができる収束アルゴリズムを用いた磁石の検出のための技術に関する。   The detection apparatus described in US Pat. No. 5,425,382, which is hereby incorporated by reference in its entirety, uses first and second magnetic sensors. The magnetic sensors may each include a fluxgate toroidal sensor for detecting a magnetic field gradient. An alternative magnetic field gradient detector system is described in US Pat. No. 5,622,169, which is hereby incorporated by reference in its entirety. The magnetic sensor includes three orthogonally arranged fluxgate toroidal sensor elements, respectively. The magnetic sensor includes magnetic sensor elements arranged orthogonally to measure magnetic field strength in three orthogonal directions. Similarly, the magnetic sensor includes magnetic sensor elements for measuring magnetic field strength in the x, y, and z directions, respectively. Sensors may be used to determine the magnetic field gradient in the x, y, and z directions. Using magnetic field gradient measurements in three directions, the position of the magnet may be easily determined using conventional vector mathematics. A numerical indication of the magnetic gradient indicates the direction of the magnetic field dipole of the magnet. The magnet, and therefore the intragastric device, is geometrically configured to zero detection of the surrounding uniform magnetic field (eg, the Earth's magnetic field) while still detecting the magnetic field strength gradient generated by the magnet Detection is performed using a known detection device containing at least two static magnetic field strength sensors. The magnet detection device detects the position of the magnet based on the difference in magnetic field strength between the two sensors. However, it is possible to construct magnetic field detection devices with different sensor configurations to provide further data regarding the position and orientation of the magnets. Various aspects relate to techniques for magnet detection using a multi-sensor array and a convergence algorithm that can accurately position magnets in three dimensions.

受動的磁気検出器システム100の一態様を、図13に示す。検出器システム100は、筐体102、電源スイッチおよびリセットスイッチなどの制御スイッチ104、ならびにディスプレイ106を含む。例示的態様において、ディスプレイ106は2次元液晶ディスプレイである。ディスプレイ106は、不透明の背景を有するか、または医療提供者が検出器システム100の表面の下の皮膚を見ることができる透明の領域を有してもよい。外部の患者目印を見る能力は、検出器システム100を用いるカテーテルの配置に大いに役立つ。あるいは、ディスプレイ106は、ビデオモニターなどの外部ディスプレイであってもよい。   One aspect of the passive magnetic detector system 100 is shown in FIG. Detector system 100 includes a housing 102, a control switch 104 such as a power switch and a reset switch, and a display 106. In the exemplary embodiment, display 106 is a two-dimensional liquid crystal display. The display 106 may have an opaque background or have a transparent area where a health care provider can see the skin under the surface of the detector system 100. The ability to view external patient landmarks greatly assists in catheter placement using the detector system 100. Alternatively, the display 106 may be an external display such as a video monitor.

また、筐体102内に取り付けられるのは、それぞれ、第1、第2、第3、および第4の磁気センサー108、110、112、および114である。好ましい態様において、静的磁気センサー108〜112は、筐体102内での最大の分離を提供するために間隔を空ける。例示的態様において、磁気センサー108〜112は、筐体102内に実質的に平面の様式で配置され、筐体の角の近くに配置される。   Also, the first, second, third, and fourth magnetic sensors 108, 110, 112, and 114 are mounted in the housing 102, respectively. In a preferred embodiment, the static magnetic sensors 108-112 are spaced to provide maximum separation within the housing 102. In an exemplary embodiment, the magnetic sensors 108-112 are disposed in a substantially planar manner within the housing 102 and are disposed near the corners of the housing.

磁気センサー108〜114の配向を、図14に例示し、ここで、磁気センサー108〜114は、筐体102の角の近くで、それぞれ、位置S1〜S4に配置される。図13および図14に記載のシステム100は磁気センサー108〜114に関する長方形の構成を例示するが、その原理は任意の複数センサーアレイにも容易に適用できる。したがって、システムは、磁気センサーの特定の物理的配置によって制限されない。 The orientation of the magnetic sensors 108-114, illustrated in Figure 14, wherein the magnetic sensor 108-114, near the corner of the housing 102, respectively, are disposed at a position S 1 to S 4. Although the system 100 described in FIGS. 13 and 14 illustrates a rectangular configuration for the magnetic sensors 108-114, the principles can be readily applied to any multi-sensor array. Thus, the system is not limited by the specific physical arrangement of the magnetic sensor.

例示的態様において、それぞれの磁気センサー108〜114は、x、y、およびz方向での3次元測定を提供するために直交的に配置される3つの独立した磁気感知エレメントを含む。磁気センサー108〜114の感知エレメントを、それぞれの磁気センサーが同じx、y、およびz方向で静的磁場を感知するように共通の原点に対して整列させる。これにより、それぞれの磁気センサー108〜114による3次元空間での磁場強度の検出が可能になる。磁気センサー108〜114の配置により、患者内の3次元空間中で磁石の検出が可能になる。すなわち、患者内に磁石を配置することに加えて、検出器システム100は深さの情報を提供する。   In the exemplary embodiment, each magnetic sensor 108-114 includes three independent magnetic sensing elements arranged orthogonally to provide three-dimensional measurements in the x, y, and z directions. The sensing elements of the magnetic sensors 108-114 are aligned with respect to a common origin so that each magnetic sensor senses a static magnetic field in the same x, y, and z directions. Thereby, it becomes possible to detect the magnetic field intensity in the three-dimensional space by the respective magnetic sensors 108 to 114. The arrangement of the magnetic sensors 108 to 114 enables magnet detection in a three-dimensional space within the patient. That is, in addition to placing magnets in the patient, the detector system 100 provides depth information.

磁気センサー108〜114の構成を、特殊な用途のために容易に変更することができる。例えば、複数の磁気センサーを、患者の腰部の周りに球状の配置で構成させて、胃の中の磁石120の位置を検出してもよい。さらに、磁気感知エレメントを、直交的に配置する必要はない。例えば、磁気感知エレメントを、特定の用途に適する平面アレイまたは他の都合のよい構成において構成してもよい(例えば、球状配置)。検出器システムは、解こうとする式中に未知のものが存在する、ならびに磁気感知エレメントの位置および配向が既知であるというデータを提供するために少なくとも同程度に多くの感知エレメントを有する必要がある。   The configuration of the magnetic sensors 108-114 can be easily changed for special applications. For example, a plurality of magnetic sensors may be configured in a spherical arrangement around the patient's waist to detect the position of the magnet 120 in the stomach. Furthermore, the magnetic sensing elements need not be arranged orthogonally. For example, the magnetic sensing elements may be configured in a planar array or other convenient configuration suitable for a particular application (eg, a spherical arrangement). The detector system must have at least as many sensing elements to provide data that there are unknowns in the equation to be solved and that the position and orientation of the magnetic sensing elements are known. is there.

3次元空間中での磁石120の位置および配向を検出することが望ましい。この結果、x、y、z、θ、およびφと都合よく考えてもよい、5つの未知のパラメータが得られ、ここで、x、y、およびzは筐体102の中心などの原点に対する3次元空間における磁石120の座標を表し、θはYZ平面における磁石の角度配向であり、φはXY平面における磁石の角度配向である。さらに、x、y、およびz方向における地球の磁場の寄与は未知である。したがって、検出器システム100により用いられるモデルは、8つの独立した測定値を要する8つの未知のパラメータを有する。ここに記載される検出器システム100の例示的態様において、12の磁気感知エレメントのセットを用いて、過剰サンプリングを提供する。この結果、合理的なレベルで計算要件を維持しながら、より高い信頼性および精度が得られる。   It is desirable to detect the position and orientation of the magnet 120 in a three-dimensional space. This results in five unknown parameters that may conveniently be considered x, y, z, θ, and φ, where x, y, and z are 3 relative to the origin, such as the center of the housing 102. The coordinates of the magnet 120 in the dimensional space are represented, θ is the angular orientation of the magnet in the YZ plane, and φ is the angular orientation of the magnet in the XY plane. Furthermore, the earth's magnetic field contribution in the x, y, and z directions is unknown. Thus, the model used by detector system 100 has 8 unknown parameters that require 8 independent measurements. In the exemplary embodiment of detector system 100 described herein, a set of 12 magnetic sensing elements is used to provide oversampling. This results in higher reliability and accuracy while maintaining computational requirements at a reasonable level.

以下に提供される数学的記述を、x、y、およびz方向に直交的に配置された磁気感知エレメントを用いてデカルト座標系に関して最も容易に理解することができる。しかしながら、この態様はそのような配置に限定されないことを明確に理解すべきである。磁気センサー108〜114の位置および配向が既知である限り、磁気感知エレメントの任意のアラインメントを検出器システム100と共に用いてもよい。したがって、システムは、磁気感知エレメントの特定の構成によって限定されない。   The mathematical description provided below can be most easily understood with respect to a Cartesian coordinate system using magnetic sensing elements arranged orthogonal to the x, y, and z directions. However, it should be clearly understood that this embodiment is not limited to such an arrangement. Any alignment of the magnetic sensing elements may be used with the detector system 100 as long as the position and orientation of the magnetic sensors 108-114 are known. Thus, the system is not limited by the particular configuration of the magnetic sensing element.

図14に例示されるように、磁石120は、位置αに配置される。当業界で公知のように、磁石120は、ベクトルmにより表される磁気双極子を有する。ベクトルmは、磁気双極子の強度および配向を表す。理想的な条件下で、磁気センサー108〜114は、磁石120により生成される静的磁場を測定し、単一の測定で位置αでの磁石の位置を決定することができる。しかしながら、地球の磁場、磁石120の近くに存在してもよい浮遊磁場、磁石センサー108〜114からの内部ノイズ、増幅器などの磁気センサーと関連する電子機器により生成される内部ノイズの存在のため、「理想的」条件下で測定を実施することは実質的には不可能である。様々な形態のノイズの存在下で磁石120に関する正確な位置情報を提供するために、検出器システム100は、磁場強度に関する公知の式、ならびに磁石120の位置および配向の正確な読取を提供するために収束する推定アルゴリズムへの入力値としての実際のセンサー測定値を用いる。   As illustrated in FIG. 14, the magnet 120 is disposed at the position α. As is known in the art, magnet 120 has a magnetic dipole represented by vector m. The vector m represents the strength and orientation of the magnetic dipole. Under ideal conditions, the magnetic sensors 108-114 can measure the static magnetic field generated by the magnet 120 and determine the position of the magnet at position α in a single measurement. However, due to the presence of the earth's magnetic field, stray magnetic fields that may be present near the magnet 120, internal noise from the magnet sensors 108-114, internal noise generated by electronics associated with magnetic sensors such as amplifiers, It is virtually impossible to perform measurements under “ideal” conditions. In order to provide accurate position information about the magnet 120 in the presence of various forms of noise, the detector system 100 provides a known equation for the magnetic field strength and an accurate reading of the position and orientation of the magnet 120. Use the actual sensor measurements as input to the estimation algorithm that converges to.

磁気センサー108〜114からのデータを処理するために用いられるエレメントを、図15Aの機能ブロック図に例示し、ここで、磁気センサー108〜114はアナログ回路140に結合される。特定の形態のアナログ回路140は、特定の形態の磁気センサー108〜114に依存する。例えば、磁気センサー108〜114が、図14に例示されるものと類似する、直交的に配置されるフラックスゲートトロイダルセンサーである場合、アナログ回路140は、内容全体が参照によりここに組み込まれる米国特許第5,425,382号および第5,622,669号に考察されるものなどの増幅器および積分器を含んでもよい。別の例示的態様において、磁気センサー108〜114は、磁場の強度と共に抵抗が変化する磁気抵抗エレメントを含む。それぞれの磁気センサー108〜114は、それぞれ、x、y、およびz方向で静的磁場を感知する3つの直交的に配置された磁気抵抗感知エレメントを含む。   The elements used to process data from the magnetic sensors 108-114 are illustrated in the functional block diagram of FIG. 15A where the magnetic sensors 108-114 are coupled to the analog circuit 140. The particular form of analog circuit 140 depends on the particular form of magnetic sensor 108-114. For example, if the magnetic sensors 108-114 are orthogonally arranged fluxgate toroidal sensors similar to those illustrated in FIG. 14, the analog circuit 140 is a U.S. patent that is incorporated herein by reference in its entirety. Amplifiers and integrators such as those discussed in US Pat. Nos. 5,425,382 and 5,622,669 may be included. In another exemplary embodiment, the magnetic sensors 108-114 include magnetoresistive elements that change resistance with the strength of the magnetic field. Each magnetic sensor 108-114 includes three orthogonally arranged magnetoresistive sensing elements that sense static magnetic fields in the x, y, and z directions, respectively.

しかしながら、磁気センサー108〜114は、任意の形態の磁気センサーであってもよい。限定されるものではないが、ここの他の場所に記載されるような、ホール効果、フラックスゲート、巻き心誘導、squid、磁気抵抗、核歳差センサーなどの、いくつかの異なる型の磁気センサーを、態様の方法の実施において用いてもよい。また、集積回路の形態にある市販の磁場勾配センサーを、検出器システム100と共に用いることもできる。さらに、磁気センサー108〜114は、同一の型のセンサーである必要はない。例えば、磁気センサー108〜112は、1つの型のセンサーであってもよいが、磁気センサー114は異なる型であってもよい。   However, the magnetic sensors 108 to 114 may be any form of magnetic sensor. Several different types of magnetic sensors such as, but not limited to, Hall effect, fluxgate, winding lead induction, squid, magnetoresistance, nuclear precession sensor, as described elsewhere May be used in the implementation of the method of embodiments. Commercially available magnetic field gradient sensors in the form of integrated circuits can also be used with the detector system 100. Furthermore, the magnetic sensors 108-114 need not be the same type of sensor. For example, the magnetic sensors 108-112 may be one type of sensor, but the magnetic sensor 114 may be a different type.

アナログ経路140は、特定の形態の磁気センサー108〜114と共に動作するように設計される。   The analog path 140 is designed to work with certain forms of magnetic sensors 108-114.

アナログ回路140の出力を、アナログからデジタルへの変換器(ADC)142に結合する。ADC 142は、アナログ回路140からのアナログ出力信号をデジタル形態に変換する。ADC 142の動作は、当業者には周知であり、ここに詳細には記載されない。検出器システム100はまた、中央演算ユニット(CPU)146およびメモリー148を含む。例示的な態様において、CPU 146は、Pentium(登録商標)などのマイクロプロセッサーである。メモリー148は、読取専用メモリーと、ランダムアクセスメモリーの両方を含んでもよい。ADC 142、CPU 146、メモリー148、およびディスプレイ106などの様々な部品を、バスシステム150によって一緒に結合する。当業者であれば理解できるように、バスシステム150は、典型的なコンピューターバスシステムを例示し、データに加えて、電源および制御信号を担持してもよい。   The output of analog circuit 140 is coupled to an analog to digital converter (ADC) 142. The ADC 142 converts the analog output signal from the analog circuit 140 into a digital form. The operation of ADC 142 is well known to those skilled in the art and will not be described in detail here. Detector system 100 also includes a central processing unit (CPU) 146 and memory 148. In an exemplary embodiment, CPU 146 is a microprocessor such as Pentium®. Memory 148 may include both read-only memory and random access memory. Various components such as ADC 142, CPU 146, memory 148, and display 106 are coupled together by bus system 150. As can be appreciated by one skilled in the art, bus system 150 illustrates a typical computer bus system and may carry power and control signals in addition to data.

また、図15Aの機能ブロック図に例示されるのは、推定プロセッサー152である。推定プロセッサー152は、磁気センサー108〜114から誘導されるデータに基づいて、磁石120の推定位置と、磁石120の測定位置との反復的比較を実施する。反復プロセスは、推定位置と測定位置が収束し、磁石120の位置α(図14を参照されたい)の正確な測定をもたらすまで続く。推定プロセッサー152は、好ましくは、メモリー148の中に記憶され、CPU 146により実行されるコンピューター命令によって実装されることに留意すべきである。しかしながら、明確にするために、図15Aの機能ブロック図は、それが独立した機能を実施するため、独立したブロックとしての推定プロセッサー152を例示する。あるいは、推定プロセッサー152を、デジタル信号プロセッサー(示さず)などの、他の従来のコンピューター部品によって実装することができる。   Also illustrated in the functional block diagram of FIG. 15A is an estimation processor 152. The estimation processor 152 performs an iterative comparison between the estimated position of the magnet 120 and the measured position of the magnet 120 based on data derived from the magnetic sensors 108-114. The iterative process continues until the estimated and measured positions converge, resulting in an accurate measurement of the position 120 of the magnet 120 (see FIG. 14). It should be noted that the estimation processor 152 is preferably implemented by computer instructions stored in the memory 148 and executed by the CPU 146. However, for clarity, the functional block diagram of FIG. 15A illustrates the estimation processor 152 as an independent block because it performs an independent function. Alternatively, the estimation processor 152 can be implemented by other conventional computer components, such as a digital signal processor (not shown).

検出器システム100は、磁気センサー108〜114が、磁石を点双極子源として処理することができる磁石120の位置αから十分に遠いことを推測する。さらに、地球の磁場などの任意の外来磁場の空間的変動は、点双極子源の存在によってもたらされる不均等性と比較して小さいことが推測される。しかしながら、いくつかの状況下では、地球の磁場の摂動が、近くの電気設備、金属性建造物エレメントなどの外来源によって引き起こされてもよい。検出器システム100を容易に較正して、そのような摂動を相殺することができる。   The detector system 100 speculates that the magnetic sensors 108-114 are sufficiently far from the position [alpha] of the magnet 120 that can treat the magnet as a point dipole source. Furthermore, it is speculated that the spatial variation of any extraneous magnetic field, such as the Earth's magnetic field, is small compared to the non-uniformity caused by the presence of a point dipole source. However, under some circumstances, perturbations of the Earth's magnetic field may be caused by extraneous sources such as nearby electrical equipment, metallic building elements, and the like. The detector system 100 can be easily calibrated to offset such perturbations.

推定プロセッサー152によって用いられる式は、電気および磁気に関する物理学の基本法則から容易に誘導される。強度mの磁気双極子により生成され、位置αに置かれ、位置sで測定される静的磁場Bは、以下の式:   The equations used by the estimation processor 152 are easily derived from basic laws of physics relating to electricity and magnetism. A static magnetic field B generated by a magnetic dipole of strength m, placed at position α and measured at position s is given by

(式中、||s−α||5は全て、行列の数学において周知のモジュラス値である(例えば、||s−α||2は平方モジュラスである))
によって与えられる。α、m、s、およびBの値は全てベクトル値であることに留意すべきである。用語「静的磁場」は、時間変化電磁場または交番磁場とは反対に、磁石120によって生成される磁場を記述することが意図される。磁石120は、固定された、一定の(すなわち、静的な)磁場を生成する。検出器システム100により検出される磁場の強度は、磁石120と磁気センサー108〜114との距離に依存する。当業者であれば、検出される磁場強度は、磁石120が患者内で移動するにつれて、または検出器システム100が磁石に対して移動するにつれて変化してもよいことを理解できる。しかしながら、検出器システム100と磁石120との間の相対的な移動は必須ではない。検出器システム100は、検出器システムと磁石が互いに関して移動していない場合であっても、3次元空間中での磁石120の位置および配向を容易に決定することができる。
(Where || s-α || 5 are all known modulus values in matrix mathematics (eg, || s-α || 2 is the square modulus))
Given by. Note that the values of α, m, s, and B are all vector values. The term “static magnetic field” is intended to describe the magnetic field generated by the magnet 120 as opposed to a time-varying electromagnetic field or an alternating magnetic field. The magnet 120 generates a fixed, constant (ie, static) magnetic field. The strength of the magnetic field detected by the detector system 100 depends on the distance between the magnet 120 and the magnetic sensors 108-114. One skilled in the art can appreciate that the detected magnetic field strength may change as the magnet 120 moves within the patient or as the detector system 100 moves relative to the magnet. However, relative movement between the detector system 100 and the magnet 120 is not essential. The detector system 100 can easily determine the position and orientation of the magnet 120 in three-dimensional space, even when the detector system and the magnet are not moving relative to each other.

磁気センサー108〜114からの値を、式(1)において用いて、それぞれ、位置S1〜S4での磁場Bの強度を決定することができる。距離にわたる磁場Bの変化は、sに対するBの誘導体である、Bの勾配G(s)として定義される。勾配G(s)を、式(1)から誘導され、以下の形態: The values from the magnetic sensors 108-114, using the equation (1), respectively, it is possible to determine the intensity of the magnetic field B at locations S 1 to S 4. The change in magnetic field B over distance is defined as the gradient G (s) of B, which is a derivative of B relative to s. The gradient G (s) is derived from equation (1) and has the following form:

(式中、Tは行列転置であり、Iは以下の形態: (Where T is matrix transposition and I is of the form:

を有する3x3の単位行列である)
で表される3x3の行列によって表すことができる。
3x3 identity matrix with
It can be represented by a 3 × 3 matrix represented by

式(1)を、値B、mおよびsを考慮して値αについて直接解くことができることに留意すべきである。しかしながら、そのような計算は、解くのが難しく、かなりの計算能力を必要とし得る。以下に記載の反復推定プロセスは、位置αを推定し、推定された位置に位置する磁石120から生じる予測または推定磁場を、磁気センサー108〜114により測定される実際の測定磁場と比較することにより、磁石120の位置αおよび配向を決定する。反復プロセスは、予測磁場が測定磁場に厳密に一致するまで、制御された様式で推定位置を変化させる。その点で、推定された位置および配向は、磁石120の実際の位置αおよび配向と一致する。そのような反復プロセスを、式(1)を直接用いて位置αについて解くのに必要とされる広範囲のコンピューター計算のための必要性なしに検出器システム100により非常に迅速に実施することができる。予測された磁場と実際に測定された磁場との差異は、磁石120の位置αを定量的に決定するために用いてもよい誤差、または誤差関数である。誤差関数は、磁石120の推定位置を精緻化するために反復プロセスにおいて用いられる。勾配G(s)を示す式(2)を、推定プロセッサー152(図3Aを参照されたい)により用いて、推定位置における誤差の大きさおよび方向を決定する。したがって、式(1)は、予測値を生成するために用いられ、式(2)は、磁石120の推定位置を変化させる方法を決定するための誤差結果を使用する。   It should be noted that equation (1) can be solved directly for the value α taking into account the values B, m and s. However, such calculations are difficult to solve and may require significant computational power. The iterative estimation process described below estimates the position α and compares the predicted or estimated magnetic field resulting from the magnet 120 located at the estimated position with the actual measured magnetic field measured by the magnetic sensors 108-114. The position α and the orientation of the magnet 120 are determined. The iterative process changes the estimated position in a controlled manner until the predicted magnetic field exactly matches the measured magnetic field. In that regard, the estimated position and orientation are consistent with the actual position α and orientation of the magnet 120. Such an iterative process can be performed very quickly by the detector system 100 without the need for the extensive computer calculations required to solve for the position α directly using equation (1). . The difference between the predicted magnetic field and the actually measured magnetic field is an error or error function that may be used to quantitatively determine the position α of the magnet 120. The error function is used in an iterative process to refine the estimated position of the magnet 120. Equation (2) representing the gradient G (s) is used by the estimation processor 152 (see FIG. 3A) to determine the magnitude and direction of the error at the estimated position. Thus, equation (1) is used to generate the predicted value, and equation (2) uses the error result to determine how to change the estimated position of the magnet 120.

磁場強度Bは、それぞれ、磁気センサー108〜114により位置S1〜S4のそれぞれにおいて測定される。図13〜図15Aには4つの磁気センサーのみを例示するが、それぞれの磁気センサーが点s1でのB(si)(ここで、i=1〜nである)の測定値を提供するように、測定をn個のセンサーに一般化してもよい。推定プロセッサー152は、量Δij(測定)=B(si)−B(sj)を算出する。この計算は、磁気センサーiから磁気センサーjへの勾配の尺度を提供し、また、磁気センサーiおよび磁気センサーjにおいて一定である(すなわち、勾配=0)、地球の磁場の効果を相殺する。推定プロセッサー152はまた、式(1)から予測値Δij(予測)を算出する。値αに関する推定を、測定値Δij(測定)と予測値Δij(予測)ができるだけ厳密に一致するまで調整する。例えば、検出器システム100は、磁石120の位置αが筐体102の下に中心があることをはじめに推測してもよい。この推定位置に基づいて、推定プロセッサー152は、磁石120が推定位置に実際にあった場合に生じるそれぞれの磁気センサー108〜114での磁場強度について予測値を算出する。例示的態様において、それぞれの磁気センサー108〜114の感知エレメントは、3つの直交方向における磁場Bの尺度を提供し、磁場強度値Bxi、Byi、およびBzi(ここで、iは1〜nに等しい)が得られる。同様に、勾配G(s)もまた、3つの直交方向のそれぞれについて算出される。 Magnetic field strength B, respectively, are measured at each location S 1 to S 4 by the magnetic sensor 108-114. FIGS. 13-15A illustrate only four magnetic sensors, each providing a measurement of B (s i ) (where i = 1 to n) at point s 1. Thus, the measurement may be generalized to n sensors. The estimation processor 152 calculates the quantity Δ ij (measurement) = B (s i ) −B (s j ). This calculation provides a measure of the gradient from magnetic sensor i to magnetic sensor j and cancels out the effects of the earth's magnetic field, which is constant at magnetic sensor i and magnetic sensor j (ie, gradient = 0). The estimation processor 152 also calculates a predicted value Δ ij (prediction) from equation (1). The estimate for the value α is adjusted until the measured value Δ ij (measured) and the predicted value Δ ij (predicted) match as closely as possible. For example, the detector system 100 may first infer that the position α of the magnet 120 is centered under the housing 102. Based on this estimated position, the estimation processor 152 calculates a predicted value for the magnetic field strength at each of the magnetic sensors 108-114 that occurs when the magnet 120 is actually at the estimated position. In an exemplary embodiment, the sensing element of each magnetic sensor 108-114 provides a measure of the magnetic field B in three orthogonal directions, where the magnetic field strength values B xi , B yi , and B zi (where i is 1 to 1). equal to n). Similarly, the gradient G (s) is also calculated for each of the three orthogonal directions.

推定プロセッサー152はまた、それぞれの磁気センサー108〜114からの測定された磁場強度値を使用し、A(予測)とΔij(測定)とを比較する。Δij(予測)とΔij(測定)との差異に基づいて、推定プロセッサー152は磁石120に関する新しい推定位置を生成し(図14を参照されたい)、Δij(予測)がΔij(測定)と厳密に一致するまで予測プロセスを反復する。 The estimation processor 152 also uses the measured magnetic field strength values from the respective magnetic sensors 108-114 to compare A (predicted) and Δ ij (measured). Based on the difference between Δ ij (prediction) and Δ ij (measurement), the estimation processor 152 generates a new estimated position for the magnet 120 (see FIG. 14), and Δ ij (prediction) becomes Δ ij (measurement). ) Until the exact match.

Δij(予測)とΔij(測定)との一致度を、Δij(予測)とΔij(測定)との差異の2乗の和を含む費用関数により測定した後、非線形反復最適化アルゴリズムを用いて費用関数の値を最小化してもよい。費用関数の必要な勾配は、上記の式(2)を用いて算出される。多くの異なる周知の費用関数および/または最適化技術、例えば、準ニュートン法を、推定プロセッサー152により用いて、Δij(予測)とΔij(測定)との所望の一致度を達成してもよい。 The degree of coincidence between delta ij (predicted) and delta ij (measured), was determined by the cost function including a sum of the square of the difference between delta ij (predicted) and delta ij (measured), nonlinear iterative optimization algorithm May be used to minimize the value of the cost function. The necessary slope of the cost function is calculated using the above equation (2). Many different well-known cost functions and / or optimization techniques, for example, a quasi-Newton method, using the estimation processor 152, delta ij be achieved the desired degree of coincidence between (prediction) and delta ij (measured) Good.

推定プロセッサー152により実施される反復測定プロセスを、短期間に行うことができる。典型的な測定サイクルは、秒の画分で実施される。チューブと、結合した磁石120が患者内で移動するにつれて、磁石の位置および配向が変化する。しかしながら、測定サイクルが非常に短いため、磁石の位置および配向の変化は、任意の所与の測定サイクルの間では非常に小さく、したがって、磁石が患者の内部で移動する時、または筐体102が患者の表面上を移動する時の、磁石のリアルタイム追跡を容易にする。   The iterative measurement process performed by the estimation processor 152 can be performed in a short period of time. A typical measurement cycle is performed in fractions of seconds. As the tube and associated magnet 120 move within the patient, the position and orientation of the magnets change. However, because the measurement cycle is very short, the change in magnet position and orientation is very small during any given measurement cycle, and therefore when the magnet moves inside the patient or when the housing 102 is Facilitates real-time tracking of the magnet as it moves over the patient's surface.

上記で考察された通り、推定プロセッサーは、磁石の推定位置と、磁石の測定位置との反復的比較を実施する。初期の推定位置を、無作為選択、最も強い初期読取を有するセンサーエレメント108〜114の下での位置などのいくつかの可能な技術により誘導するか、または例えば、検出器システム100は筐体102の下に中心がある磁石120の位置αを初期に推定してもよい。しかしながら、図15Aに示される、ニューラルネットワーク154を用いて、磁石120の位置αのより正確な初期推定を提供することができる。ニューラルネットワーク154は、好ましくは、メモリー148中に記憶され、CPU 146により実行されるコンピューター命令によって実装される。しかしながら、明確にするために、図15Aの機能ブロック図は、それが独立した機能を実施するため、独立したブロックとしてのニューラルネットワーク154を例示する。あるいは、ニューラルネットワーク154を、デジタル信号プロセッサー(示さず)などの、他の従来のコンピューター部品によって実装することができる。ニューラルネットワークは、学習プロセスのおかげで、大量のデータを受信し、処理して、多くの変数に関する問題に対する解法を生成することができる。ニューラルネットワークの動作は当業界で一般に公知であり、したがって、特定の用途に関してのみここに記載される。すなわち、初期位置推定を生成するためのニューラルネットワーク154の動作が考察される。   As discussed above, the estimation processor performs an iterative comparison of the estimated position of the magnet and the measured position of the magnet. The initial estimated position is derived by several possible techniques such as random selection, position under the sensor elements 108-114 having the strongest initial reading, or, for example, the detector system 100 is a housing 102. The position α of the magnet 120 centered below may be estimated initially. However, the neural network 154 shown in FIG. 15A can be used to provide a more accurate initial estimate of the position α of the magnet 120. Neural network 154 is preferably implemented by computer instructions stored in memory 148 and executed by CPU 146. However, for clarity, the functional block diagram of FIG. 15A illustrates the neural network 154 as an independent block because it performs an independent function. Alternatively, the neural network 154 can be implemented by other conventional computer components such as a digital signal processor (not shown). Neural networks can receive and process large amounts of data and generate solutions to problems with many variables thanks to the learning process. The operation of neural networks is generally known in the art and is therefore described here only for specific applications. That is, the operation of the neural network 154 for generating the initial position estimate is considered.

ニューラルネットワーク154は、学習モードと動作モードとを有する。学習モードでは、ニューラルネットワーク154は、磁気センサー108〜114からの実際の測定データを提供される。それぞれの磁気センサー108〜114は3つの異なる感知エレメントを有するため、合計12のパラメータがニューラルネットワーク154に対して入力値として提供される。12のパラメータに基づいて、ニューラルネットワーク154は、磁石120の位置および配向を推定する。次いで、ニューラルネットワーク154は、磁石120の実際の位置および配向を示すデータを提供される。ニューラルネットワーク154が「学習」して、12のパラメータに基づいて磁石120の位置および配向を正確に推定するように、このプロセスを多数回繰り返す。本発明の事例では、上記の学習プロセス(例えば、12のパラメータを提供し、配置を推定し、実際の配置を提供する)を、1,000回繰り返した。ニューラルネットワーク154は、12のパラメータのセットについて最良の推定位置を学習する。検出器システム100のユーザーは学習モードでニューラルネットワーク154を動作させる必要はないことに留意すべきである。むしろ、学習モードプロセスからのデータは、検出器システム100と共に提供される。通常の動作では、ニューラルネットワーク154は、動作モードにおいてのみ用いられる。   The neural network 154 has a learning mode and an operation mode. In the learning mode, the neural network 154 is provided with actual measurement data from the magnetic sensors 108-114. Since each magnetic sensor 108-114 has three different sensing elements, a total of 12 parameters are provided as input values to the neural network 154. Based on the twelve parameters, neural network 154 estimates the position and orientation of magnet 120. The neural network 154 is then provided with data indicating the actual position and orientation of the magnet 120. This process is repeated many times so that the neural network 154 “learns” to accurately estimate the position and orientation of the magnet 120 based on the twelve parameters. In the case of the present invention, the above learning process (eg, providing 12 parameters, estimating the placement and providing the actual placement) was repeated 1,000 times. Neural network 154 learns the best estimated position for a set of 12 parameters. It should be noted that the user of detector system 100 need not operate neural network 154 in a learning mode. Rather, data from the learning mode process is provided with the detector system 100. In normal operation, the neural network 154 is used only in the operation mode.

動作モードにおいては、磁気センサー108〜114からの12のパラメータが、ニューラルネットワーク154に対して与えられ、磁石120の位置および配向の初期推定を生成する。本発明者らによって実施された実験に基づいて、ニューラルネットワーク154は、約±2cm以内で磁石120の配置の初期推定を提供することができる。そのような正確な初期推定は、磁石120の位置αを正確に決定するために推定プロセッサー152により要求される反復回数を減少させる。磁石120の位置αが検出器システム100から十分に遠い場合、磁気センサー108〜114は非常に低い信号レベルを提供することに留意すべきである。したがって、ニューラルネットワーク154は、パラメータ(すなわち、磁気センサー108〜114からの12の入力信号)が最小閾値より上になるまで、初期推定を生成せず、したがって、信頼性のある信号を提供することができる。   In the operating mode, twelve parameters from the magnetic sensors 108-114 are provided to the neural network 154 to generate an initial estimate of the position and orientation of the magnet 120. Based on experiments performed by the inventors, the neural network 154 can provide an initial estimate of the placement of the magnet 120 within about ± 2 cm. Such accurate initial estimation reduces the number of iterations required by the estimation processor 152 to accurately determine the position α of the magnet 120. It should be noted that the magnetic sensors 108-114 provide very low signal levels when the position [alpha] of the magnet 120 is sufficiently far from the detector system 100. Thus, the neural network 154 does not generate an initial estimate until the parameter (ie, 12 input signals from the magnetic sensors 108-114) is above the minimum threshold, and thus provides a reliable signal. Can do.

正確な初期推定を考慮して、推定プロセッサー152は、上記の反復プロセスを実施し、磁石120の位置αを±1mm以内で決定することができる。   In view of accurate initial estimation, the estimation processor 152 can perform the above iterative process to determine the position α of the magnet 120 within ± 1 mm.

検出器システム100はまた、磁石の画像を外部ディスプレイ(示さず)上に表示することができる、図15Aに示される、ディスプレイインタフェース156を含む。当業者であれば、CPU 146およびメモリー148などの、検出器システム100の多くの部品が、従来のコンピューター部品であることを理解できる。同様に、ディスプレイインタフェース156は、検出器システムの画像をPCディスプレイまたはライブ画像モニター168などの他のモニター上に示すことができる従来のインタフェースであってもよい(図15Bを参照されたい)。   Detector system 100 also includes a display interface 156, shown in FIG. 15A, that can display an image of the magnet on an external display (not shown). Those skilled in the art will appreciate that many components of detector system 100, such as CPU 146 and memory 148, are conventional computer components. Similarly, the display interface 156 may be a conventional interface that can display an image of the detector system on a PC display or other monitor, such as a live image monitor 168 (see FIG. 15B).

外部ディスプレイの1つの利点は、筐体102が患者に対して固定された位置に留まってもよいということである。この態様において、4つの磁気センサー108〜114を、筐体102を通して均一に分布した多数のセンサー(例えば、16個のセンサー)と置き換えて、磁気センサーのアレイを形成させてもよい(図16を参照されたい)。磁石120が筐体102に対して移動するにつれて、その動きは3つ以上の磁気センサーによって検出され、磁石の位置が計算され、外部ディスプレイ上に示される。この態様において、ユーザーは筐体を再配置する必要はなく、単に、磁気センサーのアレイが磁石120の位置を追跡することができる外部ディスプレイを見ればよい。   One advantage of an external display is that the housing 102 may remain in a fixed position with respect to the patient. In this embodiment, the four magnetic sensors 108-114 may be replaced with a number of sensors (eg, 16 sensors) uniformly distributed throughout the housing 102 to form an array of magnetic sensors (see FIG. 16). See). As the magnet 120 moves relative to the housing 102, its movement is detected by three or more magnetic sensors, and the position of the magnet is calculated and shown on the external display. In this aspect, the user does not need to reposition the housing, but simply look at an external display where the array of magnetic sensors can track the position of the magnet 120.

外部ビデオディスプレイの別の利点は、検出器システム100により生成された画像を、従来の技術により生成された画像データと組み合わせる能力である。例えば、図15Bは、フルオロスコープシステム160と連結した検出器システム100の動作を例示する。フルオロスコープ160は、フルオロスコープヘッド162、フルオロスコープ画像プロセッサー164、ならびに記憶画像モニター166およびライブ画像モニター168を含む画像記憶システムを含む従来のシステムである。さらに、従来のビデオカセットレコーダー170または他の記録デバイス(コンピューターメモリー、DVDなど)は、フルオロスコープシステム160により生成された画像および検出器システム100により生成された画像を記録することができる。フルオロスコープシステム160の動作は、当業界で公知である。   Another advantage of an external video display is the ability to combine images generated by detector system 100 with image data generated by conventional techniques. For example, FIG. 15B illustrates the operation of detector system 100 in conjunction with fluoroscope system 160. The fluoroscope 160 is a conventional system that includes a fluoroscope head 162, a fluoroscope image processor 164, and an image storage system that includes a stored image monitor 166 and a live image monitor 168. Further, a conventional video cassette recorder 170 or other recording device (computer memory, DVD, etc.) can record images generated by the fluoroscope system 160 and images generated by the detector system 100. The operation of the fluoroscope system 160 is well known in the art.

検出器システム100は、公知の空間関係でフルオロスコープヘッド162に固定的に取り付けられる。患者の単一の「スナップショット」画像を、フルオロスコープシステム160を用いて取得し、例えば、ライブ画像モニター168上に表示することができる。磁石120を含有するカテーテル(図14を参照されたい)が患者に挿入されるにつれて、検出器システム100は上記の様式で磁石120の位置αを検出し、患者のスナップショット画像と共に、ライブ画像モニター168上に磁石の画像を投影することができる。この様式で、ユーザーは、検出器システム100により提供されるライブ画像データと組み合わせたフルオロスコープシステム160により提供されるスナップショットフルオロスコープ画像を有利に用いてもよい。   The detector system 100 is fixedly attached to the fluoroscope head 162 in a known spatial relationship. A single “snapshot” image of the patient can be acquired using the fluoroscope system 160 and displayed, for example, on the live image monitor 168. As the catheter containing the magnet 120 (see FIG. 14) is inserted into the patient, the detector system 100 detects the position α of the magnet 120 in the manner described above and, along with a snapshot image of the patient, a live image monitor. An image of the magnet can be projected on 168. In this manner, the user may advantageously use the snapshot fluoroscope image provided by the fluoroscope system 160 in combination with live image data provided by the detector system 100.

満足のいく動作のために、フルオロスコープ160と検出器システム100との間で適切なアラインメントを有することが好ましい。X線不透過性マーカーを患者の胸部に置き、X線不透過性マーカーを検出器システム100の角と整列させることにより、このアラインメントまたは「登録」を達成してもよい。フルオロスコープシステム160がスナップショット画像を生成する場合、検出器システム100の角は、X線不透過性マーカーのおかげでライブ画像モニター168上に示される。検出器システム100を用いる画像オーバーレイの利点は、患者がフルオロスコープシステム160からのX線に一瞬だけ曝露されるということである。その後、スナップショット画像は、スナップショット画像の上に重ね合わせた検出器システム100からの画像と共に表示される。このプロセスは、フルオロスコープシステム160に関して記載されてきたが、当業者であれば、システムがX線、磁気共鳴画像化(MRI)、ポジトロン放出断層撮影(PET)などを用いる任意の画像誘導手術プロセスに適用可能であることを理解できる。   It is preferable to have a proper alignment between the fluoroscope 160 and the detector system 100 for satisfactory operation. This alignment or “registration” may be accomplished by placing a radiopaque marker on the patient's chest and aligning the radiopaque marker with a corner of the detector system 100. When the fluoroscope system 160 produces a snapshot image, the corners of the detector system 100 are shown on the live image monitor 168 thanks to radiopaque markers. An advantage of image overlay using the detector system 100 is that the patient is exposed to X-rays from the fluoroscope system 160 for a moment. The snapshot image is then displayed with the image from detector system 100 superimposed on the snapshot image. Although this process has been described with respect to the fluoroscope system 160, those skilled in the art will recognize any image guided surgical process where the system uses x-ray, magnetic resonance imaging (MRI), positron emission tomography (PET), etc. Can be applied to

地球の磁場もまた、磁気センサー108〜114によって検出される。しかしながら、地球の磁場が筐体102にわたって一定であると仮定すると、磁気センサー108〜114からの読取への地球の磁場の寄与は同じである。磁気センサー108〜114のいずれか2つの間の示差的信号を生成することにより、地球の磁場の効果を効率的に相殺してもよい。しかしながら、上記で考察された通り、装備、病院のベッドの柵、金属建造物エレメントなどの金属性エレメントにより引き起こされる地球の磁場における摂動または不均等性が存在してもよい。そのような干渉エレメントの予測できない性質のため、検出器システム100の適切な動作には較正が必要である。検出器システム100を、図15Aに示される較正プロセッサー158を用いて地球の磁場における局部的摂動を相殺するために容易に較正することができる。較正プロセッサー158は、好ましくは、メモリー148中に記憶され、CPU 146により実行されるコンピューター命令によって実装されることに留意すべきである。しかしながら、明確にするために、図15Aの機能ブロック図は、それが独立した機能を実施するため、独立したブロックとしての較正プロセッサー158を例示する。あるいは、較正プロセッサー158を、デジタル信号プロセッサー(示さず)などの、他の従来のコンピューター部品によって実装することができる。   The earth's magnetic field is also detected by magnetic sensors 108-114. However, assuming that the earth's magnetic field is constant across the housing 102, the contribution of the earth's magnetic field to reading from the magnetic sensors 108-114 is the same. By generating a differential signal between any two of the magnetic sensors 108-114, the effects of the earth's magnetic field may be effectively canceled out. However, as discussed above, there may be perturbations or inhomogeneities in the earth's magnetic field caused by metallic elements such as equipment, hospital bed rails, and metal building elements. Due to the unpredictable nature of such interfering elements, proper operation of the detector system 100 requires calibration. The detector system 100 can be readily calibrated to offset local perturbations in the Earth's magnetic field using the calibration processor 158 shown in FIG. 15A. It should be noted that calibration processor 158 is preferably implemented by computer instructions stored in memory 148 and executed by CPU 146. However, for clarity, the functional block diagram of FIG. 15A illustrates the calibration processor 158 as an independent block because it performs an independent function. Alternatively, the calibration processor 158 can be implemented by other conventional computer components, such as a digital signal processor (not shown).

初回の較正は、磁石120が患者に導入される前に実施される。したがって、初回の較正は、磁石120により生成される磁場の存在の外部で行われる。測定は、検出器システム100を用いて実施される。理想的な条件下で、地球の磁場における局部的摂動がない場合、磁気センサー108〜114により生成される信号は同じである。すなわち、x方向に向いたそれぞれの感知エレメントは同一の読取値を有するが、y方向に向いたそれぞれの感知エレメントは同一の読取値を有し、z方向に向いたそれぞれのエレメントは同一の読取値を有する。しかしながら、通常の動作条件下では、地球の磁場における局部的摂動が存在する。これらの状況下で、磁気センサー108〜114のそれぞれのセンサーエレメントにより生成される信号は全て、地球の磁場の検出に基づくいくらか異なる値を有する。磁気センサー108〜114のいずれか2つの読取値を示差的に組み合わせてもよく、理論的には、地球の磁場を相殺する。しかしながら、地球の磁場における局部的摂動のため、読取値と関連するオフセット値が存在してもよい。   The initial calibration is performed before the magnet 120 is introduced to the patient. Thus, the initial calibration is performed outside the presence of the magnetic field generated by the magnet 120. Measurements are performed using the detector system 100. Under ideal conditions, in the absence of local perturbations in the Earth's magnetic field, the signals generated by the magnetic sensors 108-114 are the same. That is, each sensing element oriented in the x direction has the same reading, but each sensing element oriented in the y direction has the same reading, and each element oriented in the z direction has the same reading. Has a value. However, under normal operating conditions there is a local perturbation in the Earth's magnetic field. Under these circumstances, the signals generated by the respective sensor elements of the magnetic sensors 108-114 all have somewhat different values based on the detection of the earth's magnetic field. Any two readings of the magnetic sensors 108-114 may be combined differentially, theoretically canceling out the earth's magnetic field. However, there may be an offset value associated with the reading due to local perturbations in the Earth's magnetic field.

較正プロセッサー158は、それぞれの磁気センサーと関連するオフセット値を決定し、測定サイクル中にオフセット値を相殺する。すなわち、それぞれの磁気センサー108〜114に関するオフセット値を、ADC 142により生成された読取値から差し引く(図15Aを参照されたい)。したがって、磁気センサー108〜114のいずれか2つの間の示差的読取値は、磁石120が導入される前はゼロである。その後、磁石120が導入されるにつれて、磁気センサー108〜114からの示差的読取値は、磁石120により生成された静的磁場のため、非ゼロ値を有する。検出器システム100が、図15Bに示されるように、固定的である場合、金属性装備、建造物エレメントなどの外部の物体により引き起こされる局部的摂動などの、地球の磁場の効果を相殺するためには、単一の較正プロセスで十分である。   The calibration processor 158 determines an offset value associated with each magnetic sensor and cancels the offset value during the measurement cycle. That is, the offset value for each magnetic sensor 108-114 is subtracted from the reading generated by the ADC 142 (see FIG. 15A). Thus, the differential reading between any two of the magnetic sensors 108-114 is zero before the magnet 120 is introduced. Thereafter, as the magnet 120 is introduced, the differential readings from the magnetic sensors 108-114 have non-zero values due to the static magnetic field generated by the magnet 120. If the detector system 100 is stationary, as shown in FIG. 15B, to offset the effects of the Earth's magnetic field, such as local perturbations caused by external objects such as metallic equipment, building elements, etc. For this, a single calibration process is sufficient.

しかしながら、ある特定の態様において、患者の表面上で検出器システム100を動かすのが望ましい。検出器システム100が患者上の新しい位置に移動するにつれて、局部的摂動の効果は最早完全に相殺されないため、地球の磁場における局部的摂動は検出器システム100の精度の低下を引き起こしてもよい。しかしながら、較正プロセッサー158は、磁石120の存在下であっても、検出器システム100の連続的自動再較正を可能にする。これは、図15Cに例示され、ここで、検出器システム100はデジタル化アーム180に固定的に取り付けられる。デジタル化アーム180は、3次元の動きを可能にする従来の部品である。デジタル化アーム180を、患者のベッドサイドに都合よく取り付けてもよい。好ましい態様において、検出器システム100をデジタル化アームに取り付け、デジタル化アームの3次元の動きが、検出器システム100の、それぞれ、x軸、y軸、およびz軸に対応するように向ける。ユーザーが検出器システム100を動かすにつれて、デジタル化アームは検出器システムの位置を正確に追跡し、位置を示すデータを生成する。検出器システム100はこの位置データを用いて、検出器システム100が移動するにつれて磁石120により引き起こされる測定磁場の変化を算出する。この様式で、磁石120の局部的効果を除去してもよく、得られる測定値は、検出器システム100の新しい位置での地球の磁場の局部的摂動を示す。   However, in certain aspects, it may be desirable to move the detector system 100 over the patient's surface. As the detector system 100 moves to a new position on the patient, the local perturbation in the earth's magnetic field may cause a decrease in the accuracy of the detector system 100 because the effects of local perturbations are no longer completely offset. However, the calibration processor 158 allows continuous automatic recalibration of the detector system 100 even in the presence of the magnet 120. This is illustrated in FIG. 15C where the detector system 100 is fixedly attached to the digitizing arm 180. The digitizing arm 180 is a conventional part that allows three-dimensional movement. The digitizing arm 180 may be conveniently attached to the patient's bedside. In a preferred embodiment, detector system 100 is attached to a digitizing arm and the three-dimensional movement of the digitizing arm is oriented to correspond to the x, y, and z axes, respectively, of detector system 100. As the user moves the detector system 100, the digitizing arm accurately tracks the position of the detector system and generates data indicative of the position. The detector system 100 uses this position data to calculate the change in the measured magnetic field caused by the magnet 120 as the detector system 100 moves. In this manner, local effects of the magnet 120 may be removed, and the resulting measurements indicate a local perturbation of the earth's magnetic field at the new location of the detector system 100.

自動再較正プロセスは、典型的には、患者の腕に挿入し、静脈系を介して心臓へ通してもよい末梢的に挿入される中心カテーテル(PICC)などの状況において特に有用である。従来の技術を用いて、外科医は、典型的には、患者の胸部の上に印を置いて、カテーテルを挿入する予想経路に印を付ける。位置感知技術を用いることなく、外科医はカテーテルを盲目的に挿入し、例えば、蛍光透視法を用いてその位置を検証しなければならない。しかしながら、検出器システム100により、外科医はPICCの位置を追跡することができる。   The automatic recalibration process is particularly useful in situations such as a peripherally inserted central catheter (PICC) that may typically be inserted into a patient's arm and passed through the venous system into the heart. Using conventional techniques, the surgeon typically places a mark on the patient's chest to mark the expected path of insertion of the catheter. Without using position sensing techniques, the surgeon must insert the catheter blindly and verify its position using, for example, fluoroscopy. However, the detector system 100 allows the surgeon to track the position of the PICC.

上記の例においては、検出器システム100を、PICCを最初に挿入する患者の腕の上に配置してもよい。初回の較正の後(磁石120の非存在下で)、検出器システム100は較正され、任意の局部的摂動を含む地球の磁場の効果を相殺する。磁石120が導入された場合、検出器システム100は、以前に記載された様式で磁石の位置αを検出し、表示する。外科医がPICC(磁石120を取り付けた)を挿入する時に、検出器システムを再配置することによって、PICCの進行を追跡することが望ましい。デジタル化アーム180を用いて、外科医は検出器システム100を新しい位置に再配置する。例えば、検出器システム100がy方向に6インチ、x方向に3インチ移動し、z方向には移動しなかったと仮定する。検出器システム100の新しい位置に基づいて、および上記の技術を用いて、推定プロセッサー152(図15Aを参照されたい)は、磁石120に起因して新しい位置での磁場を算出することができる。磁石120から生じる新しい位置での磁場への寄与を考慮して、磁石120の効果を差し引くことができる。磁石120からの磁場の非存在下では、残りの、または「残留」磁場は、地球の磁場の結果であると推定される。残留読取値を、初回の較正のために上記の様式で処理することによって、検出器システム100を再度ゼロにするか、または再較正して、新しい位置での、局部的摂動を含む、地球の磁場を相殺する。この再較正プロセスの後、磁石120の存在のみに起因する磁場の得られる測定値を用いて、測定サイクルを開始してもよい。   In the above example, the detector system 100 may be placed on the patient's arm where the PICC is first inserted. After initial calibration (in the absence of magnet 120), detector system 100 is calibrated to offset the effects of the Earth's magnetic field, including any local perturbations. When magnet 120 is introduced, detector system 100 detects and displays magnet position α in the manner previously described. It is desirable to track the progress of the PICC by repositioning the detector system as the surgeon inserts the PICC (with the magnet 120 attached). Using the digitizing arm 180, the surgeon repositions the detector system 100 to a new location. For example, assume that the detector system 100 has moved 6 inches in the y direction, 3 inches in the x direction, and has not moved in the z direction. Based on the new position of the detector system 100 and using the techniques described above, the estimation processor 152 (see FIG. 15A) can calculate the magnetic field at the new position due to the magnet 120. Considering the contribution to the magnetic field at the new location arising from the magnet 120, the effect of the magnet 120 can be subtracted. In the absence of a magnetic field from magnet 120, the remaining or "residual" magnetic field is presumed to be the result of the earth's magnetic field. By processing the residual reading in the manner described above for initial calibration, the detector system 100 can be zeroed or recalibrated to include the Earth's local perturbation at the new location. Cancel the magnetic field. After this recalibration process, a measurement cycle may be initiated using the resulting measurement of the magnetic field due solely to the presence of the magnet 120.

ユーザーは、任意の時点で検出器システム100を手動で再較正してもよい。しかしながら、上記の技術の利点は、検出器システム100を用いる時に、検出器システム100を連続ベースで自動的に再較正してもよいということである。デジタル化アーム180は、検出器システム100の位置の連続的読取を提供し、したがって、検出器システムの位置を正確に追跡することが可能となる。検出器システム100が動くにつれて、それは常に再較正され、地球の磁場を再相殺する。上記の例においては、病院のベッドの柵などの外部の影響が測定精度の低下を引き起こすことを気にせずに、PICCを心臓に挿入する時に、検出器システム100を自在に動かして、PICCの動きを追跡してもよい。再較正システムがデジタル化アーム180に関して上記されてきたが、他の位置感知システムを容易に用いてもよいことを理解できる。   The user may manually recalibrate the detector system 100 at any time. However, an advantage of the above technique is that when using the detector system 100, the detector system 100 may be automatically recalibrated on a continuous basis. The digitizing arm 180 provides a continuous reading of the position of the detector system 100, thus allowing accurate tracking of the position of the detector system. As the detector system 100 moves, it is always recalibrated to recancel the Earth's magnetic field. In the above example, the detector system 100 can be moved freely when the PICC is inserted into the heart without worrying that external influences such as a hospital bed fence cause a decrease in measurement accuracy. Movement may be tracked. Although a recalibration system has been described above with respect to digitizing arm 180, it can be appreciated that other position sensing systems may be readily used.

例えば、市販の追跡システムが、Ascension TechnologyおよびPolhemusにより製造されている。「Bird Tracker」として知られる、Ascension Technologyにより製造されるシステムは、6の自由度を測定し、5フィートの距離で1/2インチ以内の正確な測定値を提供し、5フィートの距離で1/2度以内の回転情報を提供するセンサーのアレイを含む。Bird Trackerにおいて用いられる感知エレメントを、筐体102に取り付け、筐体の位置を市販のシステムを用いて追跡してもよい。同様に、「3−D Tracker」として知られる、Polhemusのデバイスは、デジタル化アーム180を必要とすることなく同様の位置測定を提供する。   For example, commercially available tracking systems are manufactured by Ascension Technology and Polhemus. A system manufactured by Ascension Technology, known as “Bird Tracker”, measures 6 degrees of freedom and provides accurate measurements within 1/2 inch at 5 feet distance, and 1 at 5 feet distance. / Includes an array of sensors that provide rotation information within 2 degrees. A sensing element used in the Bird Tracker may be attached to the housing 102 and the position of the housing may be tracked using a commercially available system. Similarly, Polhemus' device, known as “3-D Tracker”, provides similar position measurements without the need for digitizing arm 180.

例えば、デジタル化アーム180を用いる位置追跡の別の適用により、外科医はディスプレイ上に示されるデジタル化された目印を提供することができる。カテーテルの挿入を補助するための一般的な外科的技術は、患者の表面上に、カテーテルにより取られる経路を近似する目印を置くことである。例えば、従来の技術を用いて、外科医は、電気ペースメーカーリード線の挿入を補助するための目印としてマーカーペンで患者の胸部上に一連のxを付けてもよい。ここに記載される原理を用いて、デジタル化アーム180を用いて、外科医により特定された目印を電子的に記録してもよい。この側面を、コンピューター入力タッチペン182または他の電子入力デバイスを、デジタル化アーム180に取り付けた場合の図17Aに例示する。コンピューター入力タッチペン182を、検出器システム100に取り付けるか、または例えば、検出器システムの中心に対応する位置でデジタル化アーム180に取り付けてもよい。磁石120を有するカテーテルの挿入の前に、外科医は、デジタル化アーム180およびコンピュータータッチペン182を用いて、一連のxにより図17Aに例示される目印を電子的に生成してもよい。コンピュータータッチペン182は、患者に電子的に「印を付ける」が、患者の上に実際の印を置く必要はない。上記の例においては、心臓ペースメーカーのリード線を挿入する場合、外科医は、ペースメーカーのリード線を挿入する経路に沿って首から心臓に向かって一連の電子目印を置いてもよい。それぞれの目印において、デジタル化アーム180は、外科医により印を付けられた位置を記録する。その後の操作において、磁石120を有するカテーテルを患者に挿入する時、デジタル化アーム180は外科医により予め印を付けられた目印に対する磁石120の位置を注記する。目印は、矢印で示される磁石120の位置と共に、図17Bに示される外部ディスプレイ184上に示される。外科医が磁石120を挿入するにつれて、磁石120が目印1から目印2から目印3などに沿って通過するように、外部ディスプレイ184上に進行が示される。この技術を用いて、外科医は、予想経路からの逸脱を容易に検出することができる。例えば、カテーテルおよび磁石120が異なる静脈に不注意に逸れた場合、外科医は、印を付けた経路からの逸脱を容易に注記し、迅速に問題を同定する。カテーテルおよび磁石120を引き出し、再挿入して、目印を付けた経路を追跡してもよい。   For example, another application of position tracking using the digitizing arm 180 may allow the surgeon to provide digitized landmarks that are shown on the display. A common surgical technique for assisting in catheter insertion is to place landmarks on the patient's surface that approximate the path taken by the catheter. For example, using conventional techniques, the surgeon may place a series of x on the patient's chest with a marker pen as a landmark to assist in the insertion of an electrical pacemaker lead. Using the principles described herein, the digitizing arm 180 may be used to electronically record landmarks identified by the surgeon. This aspect is illustrated in FIG. 17A with a computer input touch pen 182 or other electronic input device attached to the digitizing arm 180. A computer input touch pen 182 may be attached to the detector system 100 or attached to the digitizing arm 180 at a location corresponding, for example, to the center of the detector system. Prior to insertion of the catheter with magnet 120, the surgeon may electronically generate the landmarks illustrated in FIG. 17A with a series of x using digitizing arm 180 and computer touch pen 182. The computer touch pen 182 electronically “marks” the patient, but there is no need to place an actual mark on the patient. In the above example, when inserting a cardiac pacemaker lead, the surgeon may place a series of electronic landmarks from the neck toward the heart along the path of inserting the pacemaker lead. At each landmark, the digitizing arm 180 records the position marked by the surgeon. In subsequent operations, when a catheter having magnet 120 is inserted into the patient, digitizing arm 180 notes the position of magnet 120 relative to the landmark previously marked by the surgeon. The landmark is shown on the external display 184 shown in FIG. 17B, along with the position of the magnet 120 indicated by the arrow. As the surgeon inserts the magnet 120, progress is shown on the external display 184 such that the magnet 120 passes along landmark 1 to landmark 2 to landmark 3 and the like. Using this technique, the surgeon can easily detect deviations from the expected path. For example, if the catheter and magnet 120 inadvertently deviate to different veins, the surgeon easily notes deviations from the marked path and quickly identifies the problem. The catheter and magnet 120 may be withdrawn and reinserted to track the marked path.

検出器システム100の一般的動作を、図18Aのフローチャートに例示する。開始200で、磁石120(図14を参照されたい)を、患者に挿入した。工程201において、システムは初回の較正を受ける。例示的態様において、初回の較正は、磁石120が導入される前に実施される。したがって、システム100は、磁石120からの寄与の非存在下で、局部的摂動などの地球の磁場の効果を相殺する。あるいは、磁石120により引き起こされる磁場の効果が既知であり、自動再較正プロセスに関して上記の様式で相殺することができるように、磁石120を、筐体102に関して既知の位置に配置してもよい。すなわち、既知の位置にある磁石120により引き起こされる測定磁場への寄与を、地球の磁場によってのみ引き起こされる得られる残存値を有する測定された読取値から差し引くことができる。初回の較正の後、工程202において、検出器システム100は、磁気センサー108〜114からのセンサー値を測定する。工程204Aにおいて、推定プロセッサー152(図15Aを参照されたい)は、磁石120の位置αおよび配向の初期推定を算出する。初期推定は、工程208からのセンサー位置データおよび工程209からの磁石較正データを含む。工程208で算出されたセンサー位置データは、選択された原点に対するそれぞれの磁気センサー108〜114の位置に関するデータを提供する。例えば、1つの磁気センサー(例えば、磁気センサー108)を、他の磁気センサー(例えば、磁気センサー110〜114)の相対的位置を決定するための数的原点として任意に選択してもよい。共通の原点は、数的計算のための参照の枠組みを提供する。以前に考察されたように、磁気センサー108〜114は、共通の原点に対して整列され、それぞれの磁気センサーは同じx、y、およびz方向で磁場を測定する。当業者であれば理解できるように、任意の選択された原点を、検出器システム100と共に満足のいくように用いることができる。   The general operation of the detector system 100 is illustrated in the flowchart of FIG. 18A. At start 200, a magnet 120 (see FIG. 14) was inserted into the patient. In step 201, the system undergoes an initial calibration. In the exemplary embodiment, the initial calibration is performed before the magnet 120 is introduced. Thus, the system 100 cancels the effects of the earth's magnetic field, such as local perturbations, in the absence of contributions from the magnet 120. Alternatively, the magnet 120 may be placed in a known position with respect to the housing 102 so that the effect of the magnetic field caused by the magnet 120 is known and can be offset in the manner described above for the automatic recalibration process. That is, the contribution to the measured magnetic field caused by the magnet 120 at a known location can be subtracted from the measured reading with the resulting residual value caused only by the earth's magnetic field. After the initial calibration, in step 202, the detector system 100 measures sensor values from the magnetic sensors 108-114. In step 204A, the estimation processor 152 (see FIG. 15A) calculates an initial estimate of the position α and orientation of the magnet 120. The initial estimate includes sensor position data from step 208 and magnet calibration data from step 209. The sensor position data calculated in step 208 provides data regarding the position of each magnetic sensor 108-114 relative to the selected origin. For example, one magnetic sensor (eg, magnetic sensor 108) may be arbitrarily selected as a numerical origin for determining the relative positions of other magnetic sensors (eg, magnetic sensors 110-114). A common origin provides a reference framework for mathematical calculations. As previously discussed, the magnetic sensors 108-114 are aligned with respect to a common origin, and each magnetic sensor measures a magnetic field in the same x, y, and z directions. Any selected origin can be used satisfactorily with the detector system 100, as will be appreciated by those skilled in the art.

工程209において誘導される磁気較正データは、典型的には、磁石の製造業者により提供され、磁気双極子mの強度(図14を参照されたい)、ならびに磁石120のサイズおよび形状に関するデータを含む。測定されるセンサー値、センサー位置データ、および磁石較正データは、工程204Aにおいて推定プロセッサー152(図15Aを参照されたい)に入力値として提供される。   The magnetic calibration data derived in step 209 is typically provided by the magnet manufacturer and includes data regarding the strength of the magnetic dipole m (see FIG. 14) and the size and shape of the magnet 120. . The measured sensor value, sensor position data, and magnet calibration data are provided as input values to the estimation processor 152 (see FIG. 15A) in step 204A.

例示的態様において、位置αの初期推定は、工程202において誘導された測定されたセンサー値に基づいて、ニューラルネットワーク154(図15Aを参照されたい)により提供される。以前に考察されたように、ニューラルネットワーク154は、信頼できる初期推定を推測するために、磁気センサー108〜114からの最小値を必要としてもよい。ニューラルネットワーク154は、磁石の位置および配向の初期推定を提供する。   In the exemplary embodiment, an initial estimate of the position α is provided by the neural network 154 (see FIG. 15A) based on the measured sensor value derived in step 202. As previously discussed, the neural network 154 may require a minimum value from the magnetic sensors 108-114 to infer a reliable initial estimate. Neural network 154 provides an initial estimate of magnet position and orientation.

工程210において、推定プロセッサー152(図15Aを参照されたい)は、予測センサー値を算出する。上記のように、これには、3つの直交方向x、y、およびzのそれぞれにおける磁気センサー108〜114のそれぞれの組合せに関する測定値Δij(予測)が必要である。工程212において、推定プロセッサー152は、予測センサー値(すなわち、Δij(予測))と、測定センサー値(すなわち、Δij(測定))とを比較する。決定216において、推定プロセッサー152は、予測および測定センサー値が所望の許容度の範囲内で一致するかどうかを決定する。予測センサー値と測定センサー値が厳密に一致しない場合、決定216の結果はNOである。その事象においては、推定プロセッサー152は、工程218における磁石の位置αおよび配向の新しい推定を算出する。磁石120の新しい推定位置αの算出後、推定プロセッサー152は工程210に戻って、磁石の位置および配向の新しい推定を用いて予測センサー値の新しいセットを算出する。推定プロセッサー152は、磁石120の推定位置αおよび配向を調整し、厳密な一致が達成されるまで予測センサー値と測定センサー値とを比較するこの反復プロセスを継続する。予測センサー値と測定センサー値との厳密な一致が達成される場合、決定216の結果はYESである。その事象において、工程220Aにおいて、検出器システム100は、ディスプレイ106上に磁石の位置αおよび配向を表示する(図15A、図15B、および図16を参照されたい)。さらに、検出器システム100は、磁石120の位置αおよび配向が決定された信頼度を示す信頼値を表示してもよい。統計データに基づく信頼値の算出は、当業界で周知であり、ここに詳細に記載される必要はない。工程220Aにおける位置および配向データの表示後、検出器システム100は工程202に戻り、測定センサー値の新しいセットに対してプロセスを繰り返す。費用関数が大きすぎる場合、決定216において厳密な一致は達成されなくてもよい。そのような条件は、例えば、外来磁場の存在下で生じてもよい。実際には、厳密な一致は1〜2の範囲の費用関数を有するが、不正確な極小に関する最小費用関数は桁違いに大きいことが決定された。厳密な一致を達成することができない(すなわち、費用関数が大きすぎる)場合、検出器システム100は、新しい推定位置を用いて測定プロセスを新しく開始するか、または許容できないほど高い費用関数を示すエラーメッセージを生成することができる。 In step 210, the estimation processor 152 (see FIG. 15A) calculates a predicted sensor value. As mentioned above, this requires a measured value Δ ij (prediction) for each combination of magnetic sensors 108-114 in each of the three orthogonal directions x, y, and z. In step 212, the estimation processor 152 compares the predicted sensor value (ie, Δ ij (predicted)) with the measured sensor value (ie, Δ ij (measured)). In decision 216, the estimation processor 152 determines whether the predicted and measured sensor values match within a desired tolerance range. If the predicted sensor value does not exactly match the measured sensor value, the result of decision 216 is NO. In that event, the estimation processor 152 calculates a new estimate of the magnet position α and orientation in step 218. After calculating the new estimated position α of the magnet 120, the estimation processor 152 returns to step 210 to calculate a new set of predicted sensor values using the new estimate of the magnet position and orientation. The estimation processor 152 continues this iterative process of adjusting the estimated position α and orientation of the magnet 120 and comparing the predicted sensor value with the measured sensor value until an exact match is achieved. If an exact match between the predicted sensor value and the measured sensor value is achieved, the result of decision 216 is YES. In that event, in step 220A, detector system 100 displays the position α and orientation of the magnet on display 106 (see FIGS. 15A, 15B, and 16). Further, the detector system 100 may display a confidence value indicating the confidence that the position α and orientation of the magnet 120 has been determined. Calculation of confidence values based on statistical data is well known in the art and need not be described in detail here. After displaying the position and orientation data in step 220A, the detector system 100 returns to step 202 and repeats the process for the new set of measured sensor values. If the cost function is too large, an exact match may not be achieved in decision 216. Such a condition may occur, for example, in the presence of an external magnetic field. In practice, the exact match has a cost function in the range of 1-2, but it has been determined that the minimum cost function for inaccurate minima is orders of magnitude greater. If an exact match cannot be achieved (i.e., the cost function is too large), the detector system 100 will either start a new measurement process with a new estimated position or an error that indicates an unacceptably high cost function. A message can be generated.

図18Bのフローチャートは、自動再較正を検出器システム100内に実装した場合、較正プロセッサー158により実施される工程を例示する。この実装において、工程220Aの完了後、システム100は、図18Bに例示される工程224に任意に移動してもよく、ここで、較正プロセッサー158は、検出器システム100の現在の位置を示すデジタル化アーム180(図15Cを参照されたい)からの位置データを取得する。検出器システム100の新しい位置および磁石120の既知の位置αを考慮して、較正プロセッサー158は、磁石から生じる磁場を算出し、工程226における電流測定値から磁石の効果を差し引く。このプロセスの結果として、磁気センサー108〜114(図15Aを参照されたい)により測定される残りの残存値は、局部的摂動などの、地球の磁場の効果に起因するものである。   The flowchart of FIG. 18B illustrates the steps performed by the calibration processor 158 when automatic recalibration is implemented in the detector system 100. In this implementation, after completion of step 220A, the system 100 may optionally move to step 224 illustrated in FIG. 18B, where the calibration processor 158 is a digital that indicates the current position of the detector system 100. Position data is obtained from the digitizing arm 180 (see FIG. 15C). Considering the new position of the detector system 100 and the known position α of the magnet 120, the calibration processor 158 calculates the magnetic field resulting from the magnet and subtracts the magnet effect from the current measurement in step 226. As a result of this process, the remaining residual values measured by magnetic sensors 108-114 (see FIG. 15A) are due to the effects of the Earth's magnetic field, such as local perturbations.

工程228において、この残存値を用いて、検出器システム100を再度ゼロにして、新しい位置での地球の磁場の効果を相殺する。再較正プロセスの後、検出器システム100は図18Aに示される工程202に戻り、新しい位置で検出器システム100によるさらなる測定サイクルを実施し、新しい位置での動作のために再較正される。   In step 228, this residual value is used to zero the detector system 100 again to offset the effect of the Earth's magnetic field at the new location. After the recalibration process, the detector system 100 returns to step 202 shown in FIG. 18A to perform a further measurement cycle with the detector system 100 at the new location and recalibrate for operation at the new location.

図18Aのフローチャートに例示される自動再較正プロセスは、検出器システム100を自動的かつ連続的に再較正することに留意すべきである。しかしながら、代替的な態様において、較正プロセッサー158は、検出器システム100が所定量によって移動した場合にのみ再較正を実施する。これは、検出器システム100が移動しなかった場合の不必要な再較正を防止する。   It should be noted that the automatic recalibration process illustrated in the flowchart of FIG. 18A automatically and continuously recalibrates the detector system 100. However, in an alternative aspect, the calibration processor 158 performs recalibration only when the detector system 100 is moved by a predetermined amount. This prevents unnecessary recalibration if the detector system 100 does not move.

異なる対の磁気センサー108〜114により提供される磁気強度Bの差異を用いる反復推定プロセスは上記されている。あるいは、検出器システム100は、測定磁場勾配値Gを用いることができる。この態様において、式(2)を、Bの測定値を適合させるための反復プロセスに関して上記の様式で測定値に適合させてもよい。図18Aのフローチャートに関して、工程202は、磁気センサー108〜114の対に関する勾配値を提供する。例えば、磁気勾配測定値を、それぞれ、残りの磁気センサー108〜112のそれぞれにより測定された磁場に対して、磁気センサー114により測定された磁場Bを用いて算出することができる。工程204Aにおいて、推定プロセッサー152は、磁石の位置および配向の初期推定を決定し、工程210においては、式(2)を用いて予測センサー値を算出する。工程212において、測定センサー値を、上記の費用関数などの従来の技術を用いて予測センサー値と比較する。反復プロセスは、測定センサー値と予測センサー値が所定の許容度の範囲内で一致するまで継続する。   The iterative estimation process using the difference in magnetic intensity B provided by different pairs of magnetic sensors 108-114 has been described above. Alternatively, the detector system 100 can use the measured magnetic field gradient value G. In this aspect, equation (2) may be adapted to the measurement in the manner described above with respect to an iterative process for fitting the measurement of B. With reference to the flowchart of FIG. 18A, step 202 provides a slope value for the pair of magnetic sensors 108-114. For example, the magnetic gradient measurement value can be calculated using the magnetic field B measured by the magnetic sensor 114 with respect to the magnetic field measured by each of the remaining magnetic sensors 108 to 112, respectively. In step 204A, the estimation processor 152 determines an initial estimate of the magnet position and orientation, and in step 210 calculates a predicted sensor value using equation (2). In step 212, the measured sensor value is compared to the predicted sensor value using conventional techniques such as the cost function described above. The iterative process continues until the measured sensor value and the predicted sensor value match within a predetermined tolerance range.

さらに別の代替技術においては、検出器システム100は、測定データを用いて、式(2)を直接解く。直接解アプローチは、Gが正の固有値を有する対称行列であるという事実を用いる。行列Gの固有値および固有ベクトルを算出し、代数的に用いて、位置αおよびmについて直接解いてもよい。これは、mの方向ではなく、大きさが既知であると仮定してのことである。実際に、磁石較正データが製造業者により提供されるため、大きさmは既知である。この技術は、磁気双極子の配向を決定するためにさらなる磁気センサーを必要とすることに留意すべきである。数学的には、磁気双極子の配向は、+または−の記号で示される。磁場強度Bを測定することだけを必要とするさらなる磁気センサーを用いて、数学関数の記号を決定する。さらに、これらの様々な技術の組合せを、検出器システム100により用いて、磁石120の位置αを決定してもよい。   In yet another alternative technique, the detector system 100 directly solves equation (2) using the measured data. The direct solution approach uses the fact that G is a symmetric matrix with positive eigenvalues. The eigenvalues and eigenvectors of the matrix G may be calculated and used algebraically to solve directly for the positions α and m. This assumes that the magnitude is known, not the direction of m. In fact, the magnitude m is known because the magnet calibration data is provided by the manufacturer. It should be noted that this technique requires an additional magnetic sensor to determine the orientation of the magnetic dipole. Mathematically, the orientation of the magnetic dipole is indicated by a + or − symbol. The symbol of the mathematical function is determined using a further magnetic sensor that only needs to measure the magnetic field strength B. Further, a combination of these various techniques may be used by the detector system 100 to determine the position α of the magnet 120.

さらに別の代替手段において、Kalmanフィルターを、上記の式(1)および(2)と共に用いて、磁気センサー108〜114により形成される複数検出器アレイに関して磁気双極子mの位置を追跡してもよい。当業者には公知のように、Kalmanフィルターは、統計的信号処理および最適推定を用いる統計的予測フィルターである。Y.Bar−ShalomおよびR.E.Fortmann、Academic Press、Boston、1988による「Tracking And Data Association」などのいくつかの教科書は、Kalmanフィルターの理論および操作に関する詳細を提供する。上記の個々の技術に加えて、それぞれのセンサー型に関する費用関数の合計などの、これらの技術の組合せのいずれか、または全部を用いることができる。例えば、Δij(予測)とΔij(測定)との差異は、ある特定の許容の範囲内で一致する必要があってもよい。複数の数学的技術が、全ての差分値がその許容性を満たす解を同定することができない場合、ディスプレイ106を用いて操作者に誤差を合図することができる(図15Aを参照されたい)。それぞれのセンサー測定値の誤差の推測は、無関係であり、小さく、位置αの推定における不確実性を、例えば、Cramer−Rao限界を用いて算出することができる。したがって、測定技術間の冗長性の程度を、検出器システム100により有利に実装することができる。そのような冗長性は、生物医学的適用にとって非常に望ましい。 In yet another alternative, a Kalman filter may be used with equations (1) and (2) above to track the position of the magnetic dipole m with respect to the multiple detector array formed by the magnetic sensors 108-114. Good. As known to those skilled in the art, the Kalman filter is a statistical prediction filter that uses statistical signal processing and optimal estimation. Y. Bar-Shalom and R.A. E. Several textbooks, such as “Tracking And Data Association” by Fortmann, Academic Press, Boston, 1988, provide details on the theory and operation of Kalman filters. In addition to the individual techniques described above, any or all of these combinations of techniques can be used, such as the sum of cost functions for each sensor type. For example, the difference between Δ ij (prediction) and Δ ij (measurement) may need to match within a certain tolerance. If multiple mathematical techniques cannot identify a solution where all the difference values meet its tolerance, the display 106 can be used to signal the operator (see FIG. 15A). The estimation of the error of each sensor measurement is irrelevant and small, and the uncertainty in the estimation of the position α can be calculated, for example, using the Cramer-Rao limit. Thus, the degree of redundancy between measurement techniques can be advantageously implemented by the detector system 100. Such redundancy is highly desirable for biomedical applications.

図13は、磁気センサー108〜114の特定の構成のための検出器システム100の動作を例示する。しかしながら、上記の技術を、実質的に任意の固定されたセンサー構成に一般化してもよい。磁気双極子mの強度が既知であると仮定すれば、最小で1個の勾配センサーまたは8個の磁場センサーが、それぞれ、G(s)およびB(s)を測定するために必要である。磁気センサーを相対的に任意に構成させることができ、したがって、装置の設計および/または他の信号もしくはノイズに関する考慮に基づいて筐体102(図13を参照されたい)内の位置に容易に配置してもよい。   FIG. 13 illustrates the operation of detector system 100 for a particular configuration of magnetic sensors 108-114. However, the techniques described above may be generalized to virtually any fixed sensor configuration. Assuming that the intensity of the magnetic dipole m is known, a minimum of one gradient sensor or eight magnetic field sensors are required to measure G (s) and B (s), respectively. The magnetic sensor can be relatively arbitrarily configured and thus easily placed in position within the housing 102 (see FIG. 13) based on device design and / or other signal or noise considerations. May be.

磁気センサー108〜114を、既知の強度の地球の磁場を用いて構成してもよい。不均一な磁場の非存在下では(すなわち、任意の強力な磁気双極子から遠い)、全てのセンサー108〜114のXセンサーエレメントを同時に読み取ることができる。同様に、全てのYセンサーエレメントおよびZセンサーエレメントを、同時に読み取ることができる。任意の構成において、それぞれの直交方向(すなわち、Bx、By、およびBz)に関する磁場強度の平均読取値の2乗の和は一定であるべきである。一定の値の地球の磁場を用いて、従来の代数および最小2乗適合法を用いてそれぞれの磁気センサーのための適切な較正係数を決定することができる。 The magnetic sensors 108-114 may be configured using a known earth magnetic field. In the absence of an inhomogeneous magnetic field (ie, far from any strong magnetic dipole), the X sensor elements of all sensors 108-114 can be read simultaneously. Similarly, all Y and Z sensor elements can be read simultaneously. In any configuration, the sum of the squares of the average readings of the magnetic field strength for each orthogonal direction (ie, B x , B y , and B z ) should be constant. Using a constant value of the Earth's magnetic field, an appropriate calibration factor for each magnetic sensor can be determined using conventional algebraic and least squares fitting methods.

代替的な較正技術は、磁気センサー108〜114に対して1つ以上の位置に置かれる既知の強度の小さい磁石を用いる。測定は、それぞれの磁気センサーのための適切な較正係数を決定するために1つ以上の位置のそれぞれにおいて実施される。電磁気ケージ、Helmholtzケージなどの使用などの他の技術を用いて、磁気センサー108〜114を較正してもよい。   An alternative calibration technique uses a known low strength magnet that is placed in one or more positions relative to the magnetic sensors 108-114. Measurements are performed at each of one or more locations to determine an appropriate calibration factor for each magnetic sensor. Other techniques such as the use of electromagnetic cages, Helmholtz cages, etc. may be used to calibrate the magnetic sensors 108-114.

ディスプレイ106(図13を参照されたい)は、筐体102に対する磁石120の位置のグラフ表示を提供する。図19A〜19Dは、磁石120の位置αを指示するために検出器システム100によって用いられるいくつかの異なる技術を例示する(図14を参照されたい)。図19Aに例示される態様において、ディスプレイ106は、筐体102に対する磁石120の位置αを指示するためのサークル250ならびに一対の直交線252aおよび252bを用いる。直交線252aおよび252bは、磁石120が検出器システム100の下に中心がある場合を決定するのを補助するための視覚的指標を医療提供者に提供する。   Display 106 (see FIG. 13) provides a graphical representation of the position of magnet 120 relative to housing 102. 19A-19D illustrate several different techniques used by detector system 100 to indicate the position α of magnet 120 (see FIG. 14). In the aspect illustrated in FIG. 19A, the display 106 uses a circle 250 and a pair of orthogonal lines 252a and 252b to indicate the position α of the magnet 120 relative to the housing 102. The orthogonal lines 252a and 252b provide the health care provider with visual indicators to help determine when the magnet 120 is centered under the detector system 100.

図19Bに例示される代替的な態様において、直交線254aおよび254bなどの、固定指標254は、ディスプレイ106の中心上で照準線を形成する。サークル250、または他の指標を用いて、筐体102に対する磁石120の位置αの視覚的指示を提供する。サークル250は、磁石120が検出器システム100の直下に中心がある場合、ディスプレイ106の中心にある照準線に中心がある。   In an alternative embodiment illustrated in FIG. 19B, fixed indicators 254, such as orthogonal lines 254a and 254b, form a line of sight on the center of display 106. A circle 250, or other indicator, is used to provide a visual indication of the position α of the magnet 120 relative to the housing 102. Circle 250 is centered on the line of sight at the center of display 106 when magnet 120 is centered directly under detector system 100.

図19Cに示されるさらに別の態様において、ディスプレイ106は、磁石120の位置αの視覚的指示を提供するために、矢印260などの、異なる指標を提供する。また、矢印260を用いて、磁石120の配向を指示してもよい。   In yet another aspect shown in FIG. 19C, the display 106 provides different indicators, such as arrows 260, to provide a visual indication of the position α of the magnet 120. Further, the orientation of the magnet 120 may be instructed using the arrow 260.

患者の表面の下にある磁石120の深さを、様々な様式でディスプレイ106上に示すことができる。例えば、ディスプレイ106の部分106aは、図19Dに示されるものなどの、棒グラフを用いて磁石120の深さの視覚的指示を提供することができる。しかしながら、ディスプレイ106の深さ指標部分106aはまた、センチメートルなどの絶対単位、または相対単位で磁石120の深さの数値的読出しを提供することもできる。   The depth of the magnet 120 below the patient's surface can be shown on the display 106 in various ways. For example, the portion 106a of the display 106 can provide a visual indication of the depth of the magnet 120 using a bar graph, such as that shown in FIG. 19D. However, the depth indicator portion 106a of the display 106 can also provide a numerical readout of the depth of the magnet 120 in absolute units, such as centimeters, or in relative units.

内部ディスプレイ106および外部ディスプレイは2次元ディスプレイデバイスであるが、3次元物体の外見を作出するために影およびグラフ機能を用いて磁石120を表示することができる。ビデオゲームおよび他のコンピューターアプリケーションにおいて用いられる従来の表示技術をシステム100に対して容易に適用して、磁石120が、磁気双極子の位置および方向を示すために3次元の矢印のように、またはそれから伸びる矢印を用いて磁石の形状をシミュレートするためにドーナツ型に見えるようにしてもよい。そのような3次元グラフ表示のために用いられる技術は当業界で周知であり、より詳細に記載される必要はない。   The internal display 106 and the external display are two-dimensional display devices, but the magnet 120 can be displayed using shadow and graph functions to create the appearance of a three-dimensional object. Conventional display techniques used in video games and other computer applications can be easily applied to the system 100 so that the magnet 120 is a three-dimensional arrow to indicate the position and orientation of the magnetic dipole, or An arrow extending from it may then be used to make it look like a donut to simulate the shape of the magnet. The techniques used for such three-dimensional graph display are well known in the art and need not be described in more detail.

3次元グラフ画像として磁石120を表示することに加えて、システム100は、任意の視点から磁石を表示することができる。例えば、図17Bは、患者の上面から見た磁石の位置を例示し、したがって、X−Y平面で磁石の位置を例示する。しかしながら、いくつかの状況では、Y−Z平面などの異なる視点から磁石を見るのが望ましい。この視点により、ユーザーは磁石120が患者内で上下に動く(すなわち、Z軸上での動き)につれて、その動きを見ることができる。ユーザーが選択可能な表示視点が、ユーザーが任意の平面で胃内デバイスの動きを可視化することができなければならない画像誘導手術などの用途において特に有用である。例えば、心臓カテーテルを挿入する時に3つの次元全てにおいて方向の動きを見ることが重要である。任意の視点から磁石120の表示を可能にする公知の技術が存在する。例えば、MICROSOFT(登録商標)WINDOWS(登録商標)は、ユーザーがマウス、キーボードまたは他の入力デバイスを用いて表示視点を選択することができる機能を含む。   In addition to displaying the magnet 120 as a three-dimensional graph image, the system 100 can display the magnet from any viewpoint. For example, FIG. 17B illustrates the position of the magnet as viewed from the top of the patient, and thus illustrates the position of the magnet in the XY plane. However, in some situations it is desirable to view the magnet from a different viewpoint, such as the YZ plane. This viewpoint allows the user to see the movement of the magnet 120 as it moves up and down within the patient (ie, movement on the Z axis). A user selectable display viewpoint is particularly useful in applications such as image guided surgery where the user must be able to visualize the motion of the intragastric device in any plane. For example, it is important to see directional motion in all three dimensions when inserting a cardiac catheter. There are known techniques that allow the display of the magnet 120 from any viewpoint. For example, MICROSOFT (R) WINDOWS (R) includes a feature that allows a user to select a display viewpoint using a mouse, keyboard, or other input device.

したがって、検出器システム100は、3次元空間中の磁石120の位置αを決定し、深さ指示を含む磁石の位置、ならびに磁石双極子の配向の容易に読み取れる視覚的指示を提供する。筐体102は、磁気センサー108〜114が筐体102内に等距離に分布した長方形の筐体として例示されるが、医療提供者が把握するのが容易なため、長方形の形状が選択された。しかしながら、筐体102は任意の形状またはサイズを有してもよい。さらに、ディスプレイ106は、液晶ディスプレイとして例示されるが、ドットマトリックスディスプレイなどの、任意の都合のよい2次元ディスプレイであってもよい。したがって、この態様は、筐体102の特定のサイズもしくは形状またはディスプレイ102の特定の型によって限定されない。さらに、検出器システム100は、様々な異なる磁気センサーと共に満足のいくように動作することができる。したがって、システムは、検出器システム100において用いられる磁気センサーの特定の数または型によって限定されない。   Thus, the detector system 100 determines the position α of the magnet 120 in three-dimensional space and provides an easily readable visual indication of the magnet position, including the depth indication, as well as the orientation of the magnet dipole. The case 102 is exemplified as a rectangular case in which the magnetic sensors 108 to 114 are distributed at equal distances in the case 102, but the rectangular shape is selected because it is easy for a medical provider to grasp. . However, the housing 102 may have any shape or size. Further, the display 106 is illustrated as a liquid crystal display, but may be any convenient two-dimensional display, such as a dot matrix display. Thus, this aspect is not limited by the particular size or shape of the housing 102 or the particular type of display 102. Furthermore, the detector system 100 can operate satisfactorily with a variety of different magnetic sensors. Thus, the system is not limited by the particular number or type of magnetic sensors used in detector system 100.

単一の磁石の3次元の位置および角度的配向を検出するための様々な技術が上記されてきた。しかしながら、態様の原理を、複数の磁石の検出に拡張してもよい。システム100は、第1の末梢的に挿入される中心カテーテル(PICC)300が患者の一方の腕に挿入され、その末端部分と結合した磁石302を有する、図20に例示されるものなどの、2つの胃内デバイスの位置を検出することができる。第2のPICC 304は患者のもう一方の腕を通して挿入され、その末端部分と結合した磁石306を含む。当業者であれば、図20が、複数の磁石と一緒の複数のチューブの使用を例示するためだけに役立つことを認識できる。公知の胃内デバイスの任意の組合せを、ここに記載される技術を用いて配置することができる。したがって、態様は、医療用チューブ(例えば、カテーテル)またはデバイスの特定の型によって限定されない。   Various techniques for detecting the three-dimensional position and angular orientation of a single magnet have been described above. However, the principle of the aspect may be extended to detection of multiple magnets. The system 100 includes a first peripherally inserted central catheter (PICC) 300 that is inserted into one arm of a patient and has a magnet 302 coupled to a distal portion thereof, such as that illustrated in FIG. The position of the two intragastric devices can be detected. The second PICC 304 is inserted through the other arm of the patient and includes a magnet 306 coupled to its distal portion. One skilled in the art will recognize that FIG. 20 serves only to illustrate the use of multiple tubes with multiple magnets. Any combination of known intragastric devices can be placed using the techniques described herein. Thus, aspects are not limited by the particular type of medical tube (eg, catheter) or device.

以前に記載されたように、単一の磁石の位置および配向を、5つのパラメータにより3次元空間中で記載してもよい。同様に、磁石306の位置および配向も、同じ5つのパラメータにより特徴付けられるが、対応するパラメータは異なる値を有する可能性が高い。したがって、磁石302および306の位置および配向を、合計10の未知のパラメータにより特徴付けてもよい。さらに、x、y、およびz方向における地球の磁場の寄与は未知である。したがって、2つの磁石について検出器システム100により用いられるモデルは、13の未知のものを有し、13の独立した測定値を必要とする。図21に例示される、検出器システムの例示的態様において、それぞれ3つの直交的に向いた感知エレメントを有する位置S1〜S5に位置する、5つの磁気センサーは、15の磁気感知エレメントのセットを提供する。これは、磁石302および306の位置および配向を検出するのに十分なものである。 As previously described, the position and orientation of a single magnet may be described in three-dimensional space with five parameters. Similarly, the position and orientation of the magnet 306 is also characterized by the same five parameters, but the corresponding parameters are likely to have different values. Thus, the position and orientation of magnets 302 and 306 may be characterized by a total of 10 unknown parameters. Furthermore, the earth's magnetic field contribution in the x, y, and z directions is unknown. Thus, the model used by detector system 100 for two magnets has 13 unknowns and requires 13 independent measurements. In the exemplary embodiment of the detector system illustrated in FIG. 21, the five magnetic sensors located at positions S 1 to S 5 each having three orthogonally oriented sensing elements include 15 magnetic sensing elements. Provide set. This is sufficient to detect the position and orientation of magnets 302 and 306.

図21に例示されるように、磁石302は、位置α1に配置される。当業界では公知のように、磁石302は、ベクトルm1により表される磁気双極子を有する。同様に、磁石306は、位置α2に配置され、ベクトルm2により表される磁気双極子を有する。ベクトルm1およびm2は、それぞれ、磁石302および306の磁気双極子の強度および配向を表す。 As illustrated in FIG. 21, the magnet 302 is disposed at the position α 1 . As is known in the art, the magnet 302 has a magnetic dipole represented by the vector m 1 . Similarly, magnet 306 has a magnetic dipole located at position α 2 and represented by vector m 2 . Vectors m 1 and m 2 represent the strength and orientation of the magnetic dipoles of magnets 302 and 306, respectively.

位置S1〜S5に配置される磁気センサーは、磁石302と磁石306の両方により生成される合計磁場を検出する。したがって、位置S1〜S5のそれぞれの磁気センサーで感知されるベクトルは、磁気双極子m1およびm2のベクトルの組合せである。しかしながら、システム100は、磁気双極子m1およびm2の強度ならびに位置S1〜S5でのそれぞれのセンサーの位置および配向を知る。この情報、ならびに15の別々の測定値を考慮して、システムは磁石302および306の位置および配向を正確に検出することができる。上記の式を用いる測定技術を、2つの磁石に適用することができる。ここに記載されるプロセスは2つの磁石を配置させることができるが、その原理はより多くの磁石にさらに拡張することができる。上記の例において、13のパラメータは地球の磁場(3つのパラメータ)ならびに2つの磁石302および306(それぞれ5つのパラメータ)を特徴付ける。第3の磁石(示さず)を、上記で考察された同じ5つのパラメータにより特徴付けることができる。したがって、3つの磁石を特徴付けるためには18個の独立したセンサーが必要であり、4つの磁石を特徴付けるためには23個のセンサーが必要である、などである。 Magnetic sensors arranged at positions S 1 to S 5 detect the total magnetic field generated by both magnets 302 and 306. Thus, the vector sensed by each magnetic sensor at positions S 1 -S 5 is a combination of magnetic dipole m 1 and m 2 vectors. However, the system 100 knows the strength of the magnetic dipoles m 1 and m 2 and the position and orientation of the respective sensors at the positions S 1 to S 5 . Considering this information, as well as 15 separate measurements, the system can accurately detect the position and orientation of magnets 302 and 306. The measurement technique using the above equation can be applied to two magnets. Although the process described here can place two magnets, the principle can be further extended to more magnets. In the above example, 13 parameters characterize the Earth's magnetic field (3 parameters) and 2 magnets 302 and 306 (5 parameters each). A third magnet (not shown) can be characterized by the same five parameters discussed above. Thus, 18 independent sensors are needed to characterize the three magnets, 23 sensors are needed to characterize the four magnets, and so on.

また、磁石302および306の初期推定位置を、ニューラルネットワーク154(図15Aを参照されたい)またはここに記載される他の技術を用いて決定してもよい。以下により詳細に記載されるように、システム100は、磁気センサーのアレイを含んでもよい(図16を参照されたい)。この態様において、推定プロセッサー152は、所定の閾値を超える測定磁場強度値を有するセンサーのサブセットを選択することができる。磁石の初期位置は、読取値が所定の閾値を超える磁気センサーに由来する値に基づくものであってもよい。   The initial estimated positions of magnets 302 and 306 may also be determined using neural network 154 (see FIG. 15A) or other techniques described herein. As described in more detail below, the system 100 may include an array of magnetic sensors (see FIG. 16). In this aspect, the estimation processor 152 can select a subset of sensors having measured magnetic field strength values that exceed a predetermined threshold. The initial position of the magnet may be based on a value derived from a magnetic sensor whose reading exceeds a predetermined threshold.

さらに、システム100は、上記の反復プロセスを実施して、磁石302および306の位置および配向を決定してもよい。複数の磁石に関する誤差(または費用)関数を最小化するための最適化プロセスを、上述の説明に基づいて容易に確認することができる。簡潔にするために、その説明はここでは繰り返さない。   Further, the system 100 may perform the above iterative process to determine the position and orientation of the magnets 302 and 306. An optimization process for minimizing the error (or cost) function for multiple magnets can be readily ascertained based on the above description. For brevity, the description will not be repeated here.

単一の磁石が胃内デバイスと結合している場合、上記の様式で、磁石およびしたがって、胃内デバイスの位置および角度的配向を決定することができる。上記の技術は、磁石およびそれと結合した胃内デバイスの5の自由度を検出するのに十分である。しかしながら、当業者であれば、双極子磁石が磁化のその軸の周りで対称的であることを理解できる。したがって、胃内デバイスは、磁化の軸に沿って回転してもよく、磁石は同じ磁場を生成する。したがって、上記のシステムは、胃内デバイスの角度的回転を決定することはできない。   If a single magnet is associated with the intragastric device, the position and angular orientation of the magnet and thus the intragastric device can be determined in the manner described above. The above technique is sufficient to detect the five degrees of freedom of the magnet and its associated intragastric device. However, one skilled in the art can understand that a dipole magnet is symmetric about its axis of magnetization. Thus, the intragastric device may rotate along the axis of magnetization and the magnets generate the same magnetic field. Therefore, the above system cannot determine the angular rotation of the intragastric device.

別の態様において、磁石302および306は両方とも、単一の胃内デバイスと結合している。図22に例示されるように、磁石302および306は、磁化のその軸が互いに整列しないように向く。図22に例示される例においては、磁石302の磁化の軸は、磁石306の磁化の軸と直交する。磁気双極子m1およびm2の強度、ならびに磁化の軸の配向ならびに磁石306に対する磁石302の物理的位置に関する知識を考慮して、システム100はそれによって胃内デバイスの第6の自由度を検出することができる。これは回転変位ωとして図22に例示される。磁石302および306の位置および配向を決定するための技術は、上記のものと同一である。しかしながら、磁化の軸の固定された配向および磁石306に対する磁石302の物理的位置に関するさらなる知識を考慮して、胃内デバイスの回転変位10を検出することができる。例えば、胃内デバイスは、ディスプレイ106(図15Aを参照されたい)または外部ディスプレイ上に示される画像により誘導される内視鏡であってもよい。システム100は、磁石302および306と結合した胃内デバイスの6の自由度(x、y、z、θ、φ、およびω)を有利に算出することができる。 In another aspect, both magnets 302 and 306 are coupled to a single intragastric device. As illustrated in FIG. 22, magnets 302 and 306 are oriented so that their axes of magnetization are not aligned with each other. In the example illustrated in FIG. 22, the magnetization axis of the magnet 302 is orthogonal to the magnetization axis of the magnet 306. Given the knowledge of the strength of the magnetic dipoles m 1 and m 2 and the orientation of the axis of magnetization and the physical position of the magnet 302 relative to the magnet 306, the system 100 thereby detects the sixth degree of freedom of the intragastric device. can do. This is illustrated in FIG. 22 as the rotational displacement ω. The technique for determining the position and orientation of magnets 302 and 306 is the same as described above. However, in view of the fixed orientation of the axis of magnetization and further knowledge of the physical position of the magnet 302 relative to the magnet 306, the rotational displacement 10 of the intragastric device can be detected. For example, the intragastric device may be an endoscope guided by an image shown on a display 106 (see FIG. 15A) or an external display. The system 100 can advantageously calculate the six degrees of freedom (x, y, z, θ, φ, and ω) of the intragastric device coupled with the magnets 302 and 306.

以前に記載されたように、多数の磁気センサーを配置して、図16に例示されるようなセンサーアレイを形成させてもよい。筐体102は十分に大きいものであってもよい(例えば、9インチx12インチ)。この態様において、筐体102は患者の測定表面上の固定された位置に固定されたままであってもよい。磁石120(図14を参照されたい)または磁石302および306(図20を参照されたい)は筐体102の近くに配置されるため、1個以上のセンサーが磁場の存在を検出する。上記のように、磁石の位置および配向を正確に特徴付けるためには、十分な数の磁気センサーが磁場を検出し、データを提供しなければならない。上記のように、磁石の位置および配向を正確に特徴付けるためには、十分な数の磁気センサーが磁場を検出し、データを提供しなければならない。   As previously described, a number of magnetic sensors may be arranged to form a sensor array as illustrated in FIG. The housing 102 may be sufficiently large (eg, 9 inches × 12 inches). In this manner, the housing 102 may remain fixed in a fixed position on the patient's measurement surface. Since magnet 120 (see FIG. 14) or magnets 302 and 306 (see FIG. 20) are located near housing 102, one or more sensors detect the presence of a magnetic field. As noted above, a sufficient number of magnetic sensors must detect the magnetic field and provide data in order to accurately characterize the position and orientation of the magnet. As noted above, a sufficient number of magnetic sensors must detect the magnetic field and provide data in order to accurately characterize the position and orientation of the magnet.

図16は、位置S1〜S16で筐体内に均一に分布する16個の磁気センサーのアレイを例示する。以前に記載されたように、それぞれの磁気センサーは、x、y、およびzとして都合よく特徴付けられていてもよい、3つの直交する次元に配置された個々の磁気感知エレメントを含んでもよい。x、y、およびz軸に沿ったセンサーの配向は、磁気センサーを記述するための都合のよい手段を提供する。しかしながら、態様の原理は、位置S1〜S16での任意のセンサーの特定の配向を必要とせず、実際、センサーは位置S1〜S16に均一に分布される必要もない。しかしながら、システム100の適切な動作には、それぞれの磁気センサーおよび磁気感知エレメントの位置および配向が既知であることが必要である。 FIG. 16 illustrates an array of 16 magnetic sensors that are uniformly distributed in the housing at positions S 1 -S 16 . As previously described, each magnetic sensor may include individual magnetic sensing elements arranged in three orthogonal dimensions, which may be conveniently characterized as x, y, and z. The orientation of the sensor along the x, y, and z axes provides a convenient means for describing a magnetic sensor. However, the principle of the embodiment does not require a specific orientation of any sensor at positions S 1 -S 16 , and in fact the sensors need not be evenly distributed at positions S 1 -S 16 . However, proper operation of the system 100 requires that the position and orientation of each magnetic sensor and magnetic sensing element be known.

上記のように、小さい検出器アレイを患者に対して動かして、結合した磁石中の胃内デバイスの挿入を追跡してもよい。磁気センサーが移動するにつれて、地球の磁場の効果は変化してもよい。したがって、センサーが患者に対して動かされる時に、再較正が必要である。図16に例示される大きいアレイの利点は、筐体102を患者に対して動かす必要がないことである。したがって、地球の磁場の効果を、単一の時間について測定し、相殺することしか必要としない。   As described above, a small detector array may be moved relative to the patient to track the insertion of the intragastric device in the coupled magnet. As the magnetic sensor moves, the effect of the Earth's magnetic field may change. Therefore, recalibration is necessary when the sensor is moved relative to the patient. The advantage of the large array illustrated in FIG. 16 is that the housing 102 does not need to be moved relative to the patient. Thus, it is only necessary to measure and cancel out the effects of the Earth's magnetic field over a single time.

以前に記載されたように、磁石の初期位置を、最大値または所定の閾値より上の値を有する4個のセンサーから検出された磁場を用いる図16のセンサーアレイを用いて決定してもよい。例えば、磁石の初期位置が未知であると仮定すれば、位置S5、S6、S9およびS10の磁気センサーは全て、所定の閾値より上の検出値を有するか、または他の位置のセンサーにより検出されるものよりも高い値を有する。初期推定として、推定プロセッサー152(図15Aを参照されたい)は、磁石120(図14を参照されたい)が位置S5、S6、S9およびS10の磁気センサーから等距離の位置に位置すると推測してもよい。あるいは、これらの位置S5、S6、S9およびS10により定義される境界内の位置を、これらの位置のそれぞれのセンサーにより検出される値に基づいて重み付けしてもよい。例えば、位置S S6のセンサーは、位置S5、S6、S9およびS10のセンサーの最高値を有してもよい。したがって、推定プロセッサー152は、位置S5、S6、S9およびS10のそれぞれから等距離よりもむしろ位置S S6により近い磁石120に関する初期位置を算出してもよい。また、推定プロセッサー152は、他の重み関数を用いてもよい。 As previously described, the initial position of the magnet may be determined using the sensor array of FIG. 16 using magnetic fields detected from four sensors having maximum values or values above a predetermined threshold. . For example, assuming that the initial position of the magnet is unknown, the magnetic sensors at positions S 5 , S 6 , S 9 and S 10 all have detection values above a predetermined threshold or are at other positions. It has a higher value than that detected by the sensor. As an initial estimate, the estimation processor 152 (see FIG. 15A) causes the magnet 120 (see FIG. 14) to be positioned equidistant from the magnetic sensors at positions S 5 , S 6 , S 9 and S 10. Then you may guess. Alternatively, the positions within the boundaries defined by these positions S 5 , S 6 , S 9 and S 10 may be weighted based on the values detected by the respective sensors at these positions. For example, the sensor at position S S 6 may have the highest value of the sensors at positions S 5 , S 6 , S 9 and S 10 . Therefore, estimation processor 152, the position S 5, S 6, may calculate an initial position about the magnet 120 closer to the position S S 6 rather than equidistant from each of S 9 and S 10. In addition, the estimation processor 152 may use other weight functions.

さらに別の代替的な態様において、位置S5、S6、S9およびS10のセンサーにより検出される値を、ニューラルネットワーク154に提供し、上記の様式で処理してもよい。したがって、システム100は、磁石120の初期推定位置を決定するための様々な技術を提供する。上記の反復プロセスを通して、1つ以上の磁石の位置および配向を、システム100によって容易に検出および追跡することができる。 In yet another alternative aspect, the values detected by the sensors at positions S 5 , S 6 , S 9 and S 10 may be provided to neural network 154 and processed in the manner described above. Accordingly, the system 100 provides various techniques for determining the initial estimated position of the magnet 120. Through the above iterative process, the position and orientation of one or more magnets can be easily detected and tracked by the system 100.

実施例
デバイスへの部品の組み込み
図23は、胃内バルーンの封入容積中にペレット1110を組み込んだ1つの態様のバルーン1100を表す。ペレット1110は、ここで記載される電磁気センサー、磁気センサー、音響センサー、発電センサー、pHセンサーおよび/もしくは他のセンサーまたはマーカーであってもよい。ペレット1110は、固定されていないかまたは胃内バルーンの壁に取り付けられてもよい。図24は、胃内バルーンの反対側に取り付けられたボタン1210を組み込んだ1つの態様のバルーン1200を表す。ボタン1210は、ここで記載される電磁気、磁気、音響、発電、pH、および/もしくは他のボタン、センサーまたはマーカーであってもよい。図25Aは、隔壁プラグ1310、ヘッドユニット1312、リングストップ1314、チューブ隔壁1316、および止め輪1318を含むバルブシステム1300の断面を表す。止め輪は、電磁気、磁気、音響、発電、pH、および/もしくは他のセンサーまたはマーカーを含むことができる。図25Bは、図13Aの線1D〜1Dに沿った断面で表されたバルブシステムの上面図である。図25Cは、胃内バルーン1320の壁に組み込まれた図13Aおよび13Bのバルブシステムの上面図である。図26は、膨張していない形の図25A〜Cの胃内バルーンを含有するゲルキャップ1400を表す。膨張していないバルーンを含有するゲルキャップは、胃内バルーンのバルブシステムによって、磁化された部品、例えば針(表さず)を組み込んだプレスフィット接続構造1414を通して、2FRチューブ1410および4FRチューブ1412を含む二重カテーテルシステムと係合する。
[ Example ]
Incorporating Parts into the Device FIG. 23 depicts one embodiment of a balloon 1100 that incorporates a pellet 1110 in the enclosed volume of the intragastric balloon. The pellet 1110 may be an electromagnetic sensor, magnetic sensor, acoustic sensor, power generation sensor, pH sensor and / or other sensor or marker as described herein. The pellet 1110 may be unfixed or attached to the wall of the intragastric balloon. FIG. 24 depicts one embodiment of a balloon 1200 that incorporates a button 1210 attached to the opposite side of the intragastric balloon. Button 1210 may be electromagnetic, magnetic, acoustic, power generation, pH, and / or other buttons, sensors or markers described herein. FIG. 25A depicts a cross section of a valve system 1300 that includes a septum plug 1310, a head unit 1312, a ring stop 1314, a tube septum 1316, and a retaining ring 1318. The retaining ring can include electromagnetic, magnetic, acoustic, power generation, pH, and / or other sensors or markers. 25B is a top view of the valve system represented by a cross-section along line 1D-1D in FIG. 13A. FIG. 25C is a top view of the valve system of FIGS. 13A and 13B incorporated into the wall of the intragastric balloon 1320. FIG. FIG. 26 represents a gel cap 1400 containing the intragastric balloon of FIGS. 25A-C in an uninflated form. The gel cap containing the uninflated balloon is routed by the intragastric balloon valve system through the press-fit connection structure 1414 incorporating magnetized components, such as a needle (not shown). Engages with a dual catheter system including.

音響トラッキングおよび可視化副部品
様々な態様は、上記のデバイスおよびシステムに音響トラッキングおよび可視化機能を実装することができる。ここで用いるように、「可視化」は広義に用いられ、ウルトラソニックおよび他の音響波データ、例えば波強度、波配向、波の一時的特性、センサーに及ぼす波の影響、ならびに目的のアイテムのトラッキング、配置、識別および特徴付けを促進するために用いることができる超音波または音響波の他の属性、ならびに目的のアイテムを特徴付ける超音波データに基づく、音声、視覚、触覚型または他の出力によることを含む、いくつかの方法で体内の目的のアイテムを配置するか、特徴付けるか、さもなければ識別することを指す。ここで用いるように、「音響」は、気体、液体または固体中の機械的な波を用いることを指し、振動、音、超音波および超低周波音などの技術の使用を含む。音響の態様は主に超音波との関連で記載されるが、他の音響技術、例えば上で指摘したものおよび明示的に指摘されていないもので態様を実行することもできるものと理解される。したがって、ここで記載される超音波技術は、他の音響型態様で実行することもできる。音響をベースとしたデバイスの非侵襲的性質のために、医師は、膨張の前または処置中にデバイスの位置および配向を決定または確認することを望むことができる。したがって、投与の全ての段階で胃内デバイスの位置、配向および/または状態を決定および確認するための、音響関連のデバイスおよび方法が開示される。そのような音響をベースとしたデバイスおよび技術には超音波関連の手段が含まれ、その例には、限定されるものではないが、超音波検査またはウルトラソニック映像、「高指向性」ドップラーシステム、ドップラー画像化システム、および血管内超音波診断技術に関連するシステムが含まれる。
Acoustic Tracking and Visualization Subcomponent Various aspects can implement acoustic tracking and visualization functionality in the devices and systems described above. As used herein, “visualization” is used broadly and refers to ultrasonic and other acoustic wave data, such as wave intensity, wave orientation, wave temporal properties, wave effects on sensors, and tracking of desired items. By audio, visual, tactile or other output based on ultrasound, acoustic and other attributes that can be used to facilitate placement, identification and characterization, and ultrasound data characterizing the item of interest Refers to placing, characterizing, or otherwise identifying the item of interest within the body in several ways. As used herein, “acoustic” refers to the use of mechanical waves in gases, liquids or solids and includes the use of techniques such as vibration, sound, ultrasound and very low frequency sound. While the acoustic aspects are described primarily in the context of ultrasound, it is understood that the aspects can also be implemented with other acoustic techniques, such as those noted above and not explicitly indicated. . Accordingly, the ultrasound techniques described herein can be implemented in other acoustical manners. Because of the non-invasive nature of acoustic-based devices, the physician may wish to determine or confirm the position and orientation of the device before inflation or during the procedure. Accordingly, acoustic related devices and methods are disclosed for determining and confirming the position, orientation and / or status of intragastric devices at all stages of administration. Such acoustic-based devices and technologies include ultrasound-related means, examples of which include, but are not limited to, ultrasound examinations or ultrasonic imaging, “highly directional” Doppler systems , Doppler imaging systems, and systems related to intravascular ultrasound diagnostic techniques.

超音波は、ヒト可聴範囲の上限を超える周波数を有する振動音圧力波である。したがって、超音波は物理的特性の差によって「正常な」(可聴)音から区別されるのではなく、ヒトがそれを聞くことができないという事実だけによって区別される。この限界はヒトによって異なるが、健康な若い成人ではおよそ20キロヘルツ(20,000ヘルツ)である。超音波デバイスは、20kHzから数ギガヘルツの周波数で作動する。   Ultrasound is a vibrating sound pressure wave having a frequency that exceeds the upper limit of the human audible range. Thus, ultrasound is not distinguished from “normal” (audible) sound by differences in physical properties, but only by the fact that humans cannot hear it. This limit varies from person to person, but is approximately 20 kilohertz (20,000 hertz) in healthy young adults. Ultrasonic devices operate at frequencies from 20 kHz to several gigahertz.

診断的音波検査(超音波検査)は、可能性がある病状または病変のために、腱、筋肉、関節、血管および内部器官を含む体内構造を可視化するために用いられる超音波をベースとした診断画像化技術である。超音波を用いて妊娠女性を検査する診療は、産科音波検査と呼ばれ、広く使われている。物理学では、「超音波」はヒトに聞こえるには高すぎる周波数の音波を指す。超音波トランスデューサー(プローブ)を用いて超音波パルスを組織に送ることによって、超音波映像(音波検査図)が作製される。音は組織の部分から反射、反響する。このエコーは記録され、オペレーターに画像として提示される。超音波を用いて組織および器官を画像化するために採用される技術は、態様の1つ以上の胃内デバイスの画像化のために応用することができる。   Diagnostic sonography (ultrasound) is an ultrasound-based diagnosis used to visualize body structures, including tendons, muscles, joints, blood vessels and internal organs, for possible medical conditions or lesions Imaging technology. The practice of examining pregnant women using ultrasound is called obstetric sonography and is widely used. In physics, “ultrasound” refers to sound waves with a frequency that is too high to be heard by humans. By sending ultrasonic pulses to the tissue using an ultrasonic transducer (probe), an ultrasonic image (sonic examination drawing) is created. Sound reflects and reverberates from tissue. This echo is recorded and presented as an image to the operator. The techniques employed to image tissues and organs using ultrasound can be applied for imaging one or more intragastric devices of the embodiment.

超音波を用いて、多くの異なるタイプの画像を形成することができる。最もよく知られているタイプはBモード画像であり、それは画像化されている組織の二次元断面図を表示する。他のタイプの画像は三次元領域を表示することができ、胃システム内の胃内デバイスの正確な配置を可能にする。ある特定の態様において、超音波の適用はデバイスを破裂させるために使用することもでき、その耐用寿命の終わりに収縮したデバイスを体から出すのを容易にする。   Many different types of images can be formed using ultrasound. The best known type is a B-mode image, which displays a two-dimensional cross-sectional view of the tissue being imaged. Other types of images can display a three-dimensional region, allowing for accurate placement of intragastric devices within the gastric system. In certain embodiments, the application of ultrasound can also be used to rupture the device, facilitating removal of the contracted device from the body at the end of its useful life.

医療用画像化の他の有名な方法と比較して、超音波検査はいくつかの利点を有する。それは画像をリアルタイムで(取得または処理遅れの後ではなく)提供し、それは持ち運びができ、病気の患者のベッドサイドに持ってくることができ、それは費用が実質的により低く、それは有害な電離放射線を用いない。これらの特長の各々は、胃内デバイスの配置またはトラッキングのために特に有利である。   Compared to other well-known methods of medical imaging, ultrasonic examination has several advantages. It provides images in real time (not after acquisition or processing delay), it can be carried and brought to the bedside of sick patients, it is substantially lower in cost and it is harmful ionizing radiation Is not used. Each of these features is particularly advantageous for placement or tracking of intragastric devices.

一般的な診断音波検査スキャナは2〜18メガヘルツの範囲の周波数で作動するが、生体鏡検査法では50〜100メガヘルツまでの周波数が用いられている。周波数の選択は、画像の空間分解能と画像化深度の間のトレードオフである。より低い周波数はより小さい分解能をもたらすが、体の中により深く画像化する。より高い周波数の音波はより小さい波長を有し、したがって、より小さい構造から反射または散乱させることが可能である。より高い周波数の音波はより大きな減衰係数を有し、したがって組織により容易に吸収され、体への音波の浸透深度を制限する。画像化の時点の胃内デバイスの状態によって、異なる周波数を採用することができる。例えば、特にデバイスが体表面の近くにあることが予想される喉の領域で画像化する時には、より小さい断面のために、圧縮形の膨張していない胃内デバイスは、より高い画像化波長(例えば、7〜18MHz)の使用から恩恵を受けることができるが、皮膚表面への距離がさらに遠く、より低い軸方向および側方分解能であるがより大きな浸透が観察される場合には、胃の中のより大きな膨らんだ形の胃内デバイスのためにはより低い画像化波長(例えば、1〜6MHz)が望ましいことがある。   Common diagnostic sonography scanners operate at frequencies in the range of 2-18 megahertz, while bioscopy uses frequencies up to 50-100 megahertz. The choice of frequency is a trade-off between the spatial resolution of the image and the imaging depth. Lower frequencies result in smaller resolution but image deeper in the body. Higher frequency sound waves have smaller wavelengths and can therefore be reflected or scattered from smaller structures. Higher frequency sound waves have a greater attenuation coefficient and are therefore readily absorbed by the tissue, limiting the depth of sound wave penetration into the body. Different frequencies can be employed depending on the state of the intragastric device at the time of imaging. For example, when imaging in the throat region where the device is expected to be close to the body surface, due to the smaller cross-section, the compressed, unexpanded intragastric device may have a higher imaging wavelength ( (E.g. 7-18 MHz), but if the distance to the skin surface is farther and lower axial and lateral resolution but greater penetration is observed, A lower imaging wavelength (e.g., 1-6 MHz) may be desirable for the larger bulged intragastric device.

超音波検査は、患者の上に直接的に置かれて動かされる、手持ち式のプローブ(トランスデューサーと呼ばれる)を用いることができる。音波検査は、体の軟部組織を画像化するのに有効である。表在性の構造、例えば筋肉、腱、精巣、乳房、甲状腺および副甲状腺ならびに新生児脳は、より優れた軸方向および側方の分解能を提供する、より高い周波数(7〜18MHz)で画像化される。より深部の構造、例えば肝臓および腎臓は、より低い軸方向および側方の分解能であるがより大きな浸透を有する、より低い周波数1〜6MHzで画像化される。   Ultrasound can use a hand-held probe (called a transducer) that is placed and moved directly on the patient. Sonography is effective in imaging the soft tissue of the body. Superficial structures such as muscles, tendons, testes, breasts, thyroid and parathyroid glands, and neonatal brain are imaged at higher frequencies (7-18 MHz), providing better axial and lateral resolution. The Deeper structures, such as the liver and kidneys, are imaged at lower frequencies of 1-6 MHz with lower axial and lateral resolution but greater penetration.

超音波の場合、音波は、いくつかの形をとることができるハウジングに入れられた、圧電性トランスデューサーまたは容量微加工トランスデューサーで一般的に生成される。超音波機械からの強力で短い電気パルスは、トランスデューサーリングを所望の周波数で作製する。周波数は、2MHz以下から18MHz以上の間のいずれかであってもよい。音は、トランスデューサーの形状、トランスデューサーの前のレンズ、または超音波スキャナ機からのコントロールパルスの複合セット(ビーム形成)のいずれかによって集束される。この集束は、トランスデューサーの表面からアーク状の音波を生成する。波は体内に移動し、所望の深度で集束する。   In the case of ultrasound, sound waves are typically generated with piezoelectric transducers or capacitive micromachined transducers housed in a housing that can take several forms. A strong short electrical pulse from the ultrasonic machine creates the transducer ring at the desired frequency. The frequency may be anywhere between 2 MHz or less and 18 MHz or more. The sound is focused either by the shape of the transducer, the lens in front of the transducer, or a complex set of control pulses (beamforming) from an ultrasonic scanner machine. This focusing produces arc-like sound waves from the transducer surface. The waves move into the body and focus at the desired depth.

音波検査機械が焦点の方向および深度を変更することを可能にするために、トランスデューサーは物理的レンズでそれらのビームを集束するか、またはフェーズドアレイ技術を用いる。ほとんど全ての圧電トランスデューサーは、セラミック製である。トランスデューサーの表面の材料は、音が体内に効率的に伝えられるのを可能にする(例えば、ゴム様コーティング、インピーダンス整合の形)。さらに、水性ゲルは、患者の皮膚とプローブの間に一般的に置かれる。態様の技術は、胃袋が空の患者、または液体および/もしくは固体の胃内容物で部分的に満たされた胃を有する患者への、胃デバイスの投与に適用することができる。   To allow the sonography machine to change the direction and depth of focus, the transducers focus their beams with a physical lens or use phased array technology. Almost all piezoelectric transducers are made of ceramic. The material on the surface of the transducer allows sound to be transmitted efficiently into the body (eg, rubber-like coating, impedance matching form). In addition, an aqueous gel is typically placed between the patient's skin and the probe. Aspect techniques can be applied to the administration of gastric devices to patients with empty stomachs or patients having a stomach partially filled with liquid and / or solid stomach contents.

音波は、異なる組織の間の層から、または圧縮された形のデバイスと周囲の組織の間の界面から、または膨らんだ形のデバイスと周囲の組織または胃液もしくは内容物の間の界面から、部分的に反射される。具体的には、音は、密度変化がある任意の場所で反射され、その結果、反射の一部はトランスデューサーに戻る。トランスデューサーへの音波の戻りは、逆の場合を除き、音波を送るためにそれがとったのと同じ過程をもたらす。リターン音波はトランスデューサーを振動させ、トランスデューサーは、それらがデジタル画像に加工、転換されるウルトラソニックスキャナに移動する電気パルスに振動を変換する。音波検査スキャナは、エコーが受信されるまで音が送信された時からどのくらいかかったか、またはエコーがどのくらい強力だったかを受信した各エコーから決定する。フェーズドアレイのために、その深度でそのエコーの鮮明な画像を可能にする焦点距離を決定することもできる。ウルトラソニック映像エネルギーは、特異的搬送周波数を有するパルスとして送達される。動く物体は反射によりこの周波数を変更し、その結果、動きの画像化を可能にする同時ドップラー音波検査を有することはエレクトロニクスだけの問題である。受け取った画像は、次にデジタル表示される。   Sound waves can be partly from layers between different tissues, or from the interface between the compressed form of the device and the surrounding tissue, or from the interface between the swollen form of the device and the surrounding tissue or gastric fluid or contents. Is reflected. Specifically, the sound is reflected anywhere where there is a density change, so that some of the reflection returns to the transducer. The return of the sound wave to the transducer results in the same process it took to send the sound wave, except in the reverse case. Return sound waves oscillate the transducers, which convert the vibrations into electrical pulses that travel to an ultrasonic scanner where they are processed and converted into digital images. The sonographic scanner determines from each received echo how long it took since the sound was transmitted until the echo was received or how powerful the echo was. For a phased array, the focal length that allows a clear image of the echo at that depth can also be determined. Ultrasonic image energy is delivered as pulses with a specific carrier frequency. Moving objects change this frequency by reflection, so having a simultaneous Doppler sonography that allows motion imaging is only an electronics issue. The received image is then digitally displayed.

超音波検査(音波検査)は、音のパルスを材料中に送るために複数の音響トランスデューサーを含有するプローブを用いる。圧縮されたかまたは膨張している胃内デバイスの場合のように、音波が異なる密度(音のインピーダンス)の材料に遭遇する度に音波の一部はプローブに反射され、エコーとして検出される。エコーがプローブに移動するのにかかる時間が測定され、エコーを引き起こす組織界面の深度を計算するために用いられる。音響インピーダンスの間の差がより大きいほど、エコーはより大きい。パルスが気体または固体に衝突する場合は、密度の差は非常に大きく、大部分の音響エネルギーが反射され、より深く見るのが不可能になる。この特徴は、膨らんだ胃内デバイスの画像化で有利である。   Ultrasound inspection (sonic inspection) uses a probe containing a plurality of acoustic transducers to send a pulse of sound into a material. As in the case of a compressed or inflated intragastric device, each time a sound wave encounters a material of a different density (sound impedance), a portion of the sound wave is reflected back to the probe and detected as an echo. The time it takes for the echo to travel to the probe is measured and used to calculate the depth of the tissue interface that causes the echo. The greater the difference between the acoustic impedances, the greater the echo. If the pulse strikes a gas or solid, the difference in density is very large and most of the acoustic energy is reflected, making it impossible to look deeper. This feature is advantageous for imaging of swollen intragastric devices.

画像化のために用いられる周波数は、一般に1〜18MHzの範囲である。より高い周波数は対応してより小さい波長を有し、より詳細な音波検査図を作製するために用いることができる。しかし、音波の減衰はより高い周波数で増加するので、より深い組織のより優れた浸透をもたらすために、より低い周波数(3〜5MHz)を用いる。   The frequency used for imaging is generally in the range of 1-18 MHz. Higher frequencies have correspondingly smaller wavelengths and can be used to create more detailed sonographs. However, since sound attenuation increases at higher frequencies, lower frequencies (3-5 MHz) are used to provide better penetration of deeper tissue.

音波検査で体の深くまで見ることは、非常に困難である。エコーが生成する度に一部の音響エネルギーが失われるが、そのほとんど(およそ)は吸音から失われる。音の速さは、それが異なる材料を通って移動する時に異なり、材料の音響インピーダンスに依存する。しかし、音波検査機器は、音の速度が1540m/sで一定であると仮定する。この仮定の結果は、不均一な組織を有する本物の体では、ビームは焦点が若干ぼけ、像分解能が低減されることである。しかし、様々な態様において、その異なる形(圧縮された、膨張している、膨張した、収縮している、収縮した)のデバイスのプロファイルは、より低い像分解能にもかかわらず一般に容易に確認される。   It is very difficult to see deep into the body with sonography. Some acoustic energy is lost each time an echo is generated, but most (approximately) of it is lost from sound absorption. The speed of sound is different when it travels through different materials and depends on the acoustic impedance of the material. However, the sonograph assumes that the speed of sound is constant at 1540 m / s. The result of this assumption is that in a real body with inhomogeneous tissue, the beam is slightly out of focus and image resolution is reduced. However, in various embodiments, the profile of the device in its different shape (compressed, inflated, inflated, deflated, deflated) is generally easily ascertained despite the lower image resolution. The

二次元(2D)像を生成するために、ウルトラソニックビームを掃引する。トランスデューサーは、回転させるかまたは揺り動かすことによって、機械的に掃引することができる。または、ビームを電子的に掃引するために、一次元のフェーズドアレイトランスデューサーを用いることができる。受信データは加工され、画像を構築するために用いられる。その場合、画像は体の断面の2D表示である。胃腸管内を通るデバイスの縦の通過を決定するために、2D画像は許容される。定置されると、胃の中のデバイスを三次元で画像化することが望ましいことがある。3D画像は、一連の隣接した2D画像を取得することによって生成することができる。心臓の画像化で一般的に用いられているように、3Dでビームを掃引することができる2Dフェーズドアレイトランスデューサーを採用してもよい。動きを画像化するために、ドップラー超音波検査が用いられる。異なる検出された速度は、解釈の容易さのために色で表される。あるいは、色は、受け取ったエコーの振幅を表すために用いることができる。そのような超音波検査は、有利には、食道を下降する時のデバイスを画像化するために採用することができる。   The ultrasonic beam is swept to generate a two-dimensional (2D) image. The transducer can be mechanically swept by rotating or rocking. Alternatively, a one-dimensional phased array transducer can be used to electronically sweep the beam. Received data is processed and used to construct an image. In that case, the image is a 2D representation of a cross section of the body. 2D images are acceptable to determine the longitudinal passage of the device through the gastrointestinal tract. Once in place, it may be desirable to image the device in the stomach in three dimensions. A 3D image can be generated by acquiring a series of adjacent 2D images. As commonly used in cardiac imaging, a 2D phased array transducer that can sweep the beam in 3D may be employed. Doppler sonography is used to image the motion. Different detected velocities are represented in color for ease of interpretation. Alternatively, the color can be used to represent the amplitude of the received echo. Such an ultrasound examination can advantageously be employed to image the device as it descends the esophagus.

医療画像化で用いられる超音波のいくつかのモードは、様々な態様で採用することができる。Aモード(振幅モード)は、最も単純なタイプの超音波である。単一のトランスデューサーは、深度の関数としてスクリーン上にプロットされるエコーで、体を通る線をスキャンする。Aモード超音波は、例えば、膨らんだ胃内デバイスを収縮させるのに用いるための、破壊的な波エネルギーの精密正確な集束も可能にする。Bモード(輝度モード)超音波では、トランスデューサーの線状アレイは、スクリーン上で二次元像として見ることができる体を通る平面を同時にスキャンする。このモードは、現在、2Dモードとしてより一般的に知られている。Cモード画像は、Bモード画像に規定の平面で形成される。Aモード線からの特定の深度からデータを選択するゲートが用いられる。次に、この固定深度で全領域をサンプリングするために、2D平面でトランスデューサーを動かす。トランスデューサーがらせん状に領域を横断する時、およそ10秒で100cm2の領域をスキャンすることができる。Mモード(モーションモード)超音波では、パルスは矢継ぎ早に放出される−その度に、AモードまたはBモード画像のいずれかがとられる。経時的には、これは、超音波でビデオを録画するのに類似している。胃内デバイスの境界がプローブに対して移動する反射を生成するので、これは胃内デバイスの速度を決定するために用いることができる。胃内デバイスなどの動く物体の測定、可視化において、ドップラーモードはドップラー効果を利用する。速度情報は、Bモード画像上の色分けされたオーバーレイとして提示することができる。ドップラー情報は体を通る線に沿って連続的にサンプリングすることができ、各時点で検出される全ての速度が提示される(タイムラインで)。パルス波(PW)ドップラーでは、ドップラー情報は小さいサンプル容量(2D画像で規定される)だけからサンプリングされ、タイムラインで提示される。二重モードは、2Dおよび(通常)PWドップラー情報の同時提示を指すために用いられる。カラードップラーは、三重モードと呼ぶことができる。パルス反転モードでは、反対のサインを有する2つの連続パルスが放出され、その後互いから引かれる。これは、いかなる線形応答部品も消滅し、非線形圧縮率を有する気体が目立つことを意味する。パルス反転は、深部浸透基本周波数が体内に放出され、倍音が検出される調和モードの場合のように、同様の方法で用いることもできる。このように、残響および収差によるノイズおよびアーチファクトは、大いに低減される。浸透深度は、向上する側方分解能で得ることができる。超音波の追加の拡張または追加の技術はバイプラナー超音波であり、そこでは、プローブは互いに直角をなす2つの2D面を有し、より効率的な限局化および検出を提供する。オムニプレーンプローブは、複像を得るために180°回転することができるものである。3D超音波では、物体の三次元画像を作製するために、多くの2D面が一緒にデジタル的に加えられる。   Several modes of ultrasound used in medical imaging can be employed in various ways. The A mode (amplitude mode) is the simplest type of ultrasonic wave. A single transducer scans a line through the body with echoes plotted on the screen as a function of depth. A-mode ultrasound also allows precise and precise focusing of destructive wave energy, for example, for use in deflating a swollen intragastric device. In B-mode (luminance mode) ultrasound, a linear array of transducers simultaneously scans a plane through the body that can be viewed as a two-dimensional image on the screen. This mode is now more commonly known as the 2D mode. The C-mode image is formed on a prescribed plane in the B-mode image. A gate is used that selects data from a specific depth from the A-mode line. The transducer is then moved in a 2D plane to sample the entire area at this fixed depth. As the transducer traverses the area in a spiral, a 100 cm 2 area can be scanned in approximately 10 seconds. In M-mode (motion mode) ultrasound, pulses are emitted in rapid succession-each time either an A-mode or B-mode image is taken. Over time, this is similar to recording a video with ultrasound. This can be used to determine the velocity of the intragastric device, as the boundary of the intragastric device produces a reflection that moves relative to the probe. The Doppler mode uses the Doppler effect in measuring and visualizing moving objects such as intragastric devices. The speed information can be presented as a color-coded overlay on the B-mode image. Doppler information can be sampled continuously along a line through the body, and all velocities detected at each time point are presented (in the timeline). In pulsed wave (PW) Doppler, Doppler information is sampled from only a small sample volume (defined by 2D images) and presented in the timeline. Dual mode is used to refer to simultaneous presentation of 2D and (usually) PW Doppler information. Color Doppler can be called triple mode. In pulse reversal mode, two successive pulses with opposite signs are emitted and then drawn from each other. This means that any linear response component will disappear and the gas with non-linear compressibility will be noticeable. Pulse inversion can also be used in a similar manner, as in the harmonic mode where the deep penetration fundamental frequency is released into the body and overtones are detected. In this way, noise and artifacts due to reverberation and aberrations are greatly reduced. The penetration depth can be obtained with improved lateral resolution. An additional extension or additional technique of ultrasound is biplanar ultrasound, where the probe has two 2D surfaces that are perpendicular to each other, providing more efficient localization and detection. The omniplane probe is capable of rotating 180 ° to obtain a double image. In 3D ultrasound, many 2D surfaces are added together digitally to create a three-dimensional image of the object.

造影剤増強超音波では、マイクロバブル造影剤が超音波を増強し、コントラストの増加をもたらす。同じように、有利には、胃内デバイスは、コントラストを増強するために、重質ガス、例えばパーフルオロカーボンまたは窒素で完全または部分的に満たすことができる。使用に適する重質ガスには、限定されるものではないが、窒素、アルゴン、SF6ならびにハロゲン化炭素、例えばC26、C38、C410、C48、C36、CF4およびCClF2−CF3が含まれる。 In contrast-enhanced ultrasound, the microbubble contrast agent enhances the ultrasound, resulting in increased contrast. Similarly, advantageously, the intragastric device can be completely or partially filled with a heavy gas, such as perfluorocarbon or nitrogen, to enhance contrast. Heavy gases suitable for use include, but are not limited to, nitrogen, argon, SF 6 and halogenated carbons such as C 2 F 6 , C 3 F 8 , C 4 F 10 , C 4 F 8 , C 3 F 6 , CF 4 and CClF 2 —CF 3 are included.

音波検査は、胃内デバイスなどの構造物がプローブの方へ動いているか、またはそれから離れつつあるかについて、および構造物の相対速度について評価するためにドップラー効果を採用する、ドップラー測定で増強することができる。特定の試料体積、例えば動脈内の流量または心臓弁の上の血流の噴流の周波数シフトを計算することによって、その速度および方向を決定し、可視化することができる。これは心血管研究(脈管系および心臓の音波検査)で特に有益であり、多くの領域、例えば門脈圧亢進における肝臓血管系での血液逆流の判定で必須である。ドップラー情報は、スペクトルドップラーを用いてグラフィカルに、またはカラードップラー(指向性ドップラー)もしくはパワードップラー(無指向性ドップラー)を用いて画像として表示される。このドップラーシフトは可聴範囲に入り、しばしばステレオスピーカーを用いて聞こえるように提供される。これは、合成的であるが非常に特徴のある脈動音を生成する。ほとんどの現代の音波検査機は、速度測定のためにパルスドップラーを用いる。パルス波機械は、一連のパルスを送信し、受信する。各パルスの周波数シフトは無視される。しかし、周波数シフトを得るためにパルスの相対位相変化が用いられる(周波数は相変化の速度であるので)。連続波に優るパルスドップラーの主な利点は、距離情報が得られ(送信および受信パルスの間の時間を音の速さの知識で距離に変換することができる)、ゲイン補正が適用されることである。パルスドップラーの欠点は、測定がエイリアシングを被ることがあるということである。用語「ドップラー超音波」または「ドップラー音波検査」は、速度を測定する異なる機構にもかかわらず、パルスのおよび連続的なドップラーシステムの両方に適用されることが受け入れられている。カラードップラーの表示のための基準はない。一般的な規則は、トランスデューサーに向かう流れを示すために赤色を用い、トランスデューサーから離れる流れには青色を用いること、または、標的からのエコー(散乱した)のより長い波を表す赤色シフトを表示することである。   Sonography is augmented with Doppler measurements that employ the Doppler effect to assess whether a structure such as an intragastric device is moving towards or away from the probe and the relative velocity of the structure. be able to. By calculating the frequency shift of a particular sample volume, such as the flow rate within an artery or the jet of blood flow over a heart valve, its velocity and direction can be determined and visualized. This is particularly beneficial in cardiovascular studies (vascular and cardiac sonography) and is essential in determining blood reflux in the liver vasculature in many areas, such as portal hypertension. Doppler information is displayed graphically using spectral Doppler, or as an image using color Doppler (directional Doppler) or power Doppler (omnidirectional Doppler). This Doppler shift is provided to be in the audible range and often heard using stereo speakers. This produces a synthetic but very characteristic pulsating sound. Most modern sonographs use a pulse Doppler for speed measurement. A pulse wave machine transmits and receives a series of pulses. The frequency shift of each pulse is ignored. However, the relative phase change of the pulse is used to obtain the frequency shift (since the frequency is the rate of phase change). The main advantage of pulse Doppler over continuous wave is that distance information is obtained (the time between transmitted and received pulses can be converted to distance with knowledge of the speed of sound) and gain correction is applied. It is. The disadvantage of pulse Doppler is that the measurement can suffer from aliasing. The term “Doppler ultrasound” or “Doppler sonography” is accepted to apply to both pulsed and continuous Doppler systems, despite the different mechanisms of measuring velocity. There is no standard for the display of color Doppler. The general rule is to use red to indicate the flow towards the transducer and blue for the flow away from the transducer, or a red shift that represents a longer wave of echoes (scattered) from the target. Is to display.

超音波検査は、in vivoで胃内デバイスを画像化することに対していくつかの利点を提供する。超音波検査は固体表面を非常に良好に画像化し、固体と流体充満空間の間の界面を正確に表すために特に有益であり、固体の圧縮された形ならびに膨張した形の両方、または収縮した形のデバイスの画像化さえも可能にする。この方法は、胃内デバイスの動きならびに位置を示すライブ画像の取得を可能にする。この方法は既知の長期の副作用がなく、患者に不快感を引き起こすことは稀である。装置は、広く入手でき、比較的にフレキシブルである。医師の診療室またはクリニックで検査を実施することができるように、小さく持ち運びが容易なスキャナが利用できる。この技術は、他の方法、例えばCAT画像化または磁気共鳴画像化と比較しても比較的安価である。空間分解能は、他のほとんどの画像化様式におけるよりも高周波超音波トランスデューサーで優れており、胃内デバイスの正確なトラッキングを可能にする。   Ultrasonography offers several advantages over imaging intragastric devices in vivo. Ultrasound inspection is particularly useful for imaging the solid surface very well and accurately representing the interface between the solid and the fluid-filled space, both in the compressed and expanded form of the solid, or contracted Even imaging of shaped devices is possible. This method allows the acquisition of live images showing the movement and position of the intragastric device. This method has no known long-term side effects and rarely causes discomfort to the patient. The device is widely available and relatively flexible. Small and easy to carry scanners are available so that examinations can be performed in a doctor's office or clinic. This technique is relatively inexpensive compared to other methods such as CAT imaging or magnetic resonance imaging. Spatial resolution is better with high frequency ultrasound transducers than in most other imaging modalities, allowing accurate tracking of intragastric devices.

超音波を用いて、特に肥満患者で、身体深くの組織構造を画像化するのが困難であることがあることが知られている。体型は、画像の品質に対して大きな影響を及ぼす。画像の品質および診断精度は肥満患者で制限され、上の皮下脂肪は音波ビームを減衰させ、より低い周波数のトランスデューサーが必要とされる(より低い分解能の)。しかし、固体の圧縮された形のデバイスは、満足な画像コントラストを提供する。特に窒素、SF6または他のハロゲン化炭素を含有する時には、膨張した形のデバイスはin vivo組織構造と異なって優れたコントラストを示し、病的肥満体においてさえ容易な画像化を可能にする。   It is known that it may be difficult to image tissue structures deep in the body using ultrasound, especially in obese patients. The body shape has a great influence on the quality of the image. Image quality and diagnostic accuracy are limited in obese patients, and the upper subcutaneous fat attenuates the sound beam, requiring lower frequency transducers (lower resolution). However, the solid compressed form of the device provides satisfactory image contrast. Especially when containing nitrogen, SF6 or other halogenated carbons, the expanded form of the device shows excellent contrast unlike in vivo tissue structures, allowing easy imaging even in morbidly obese bodies.

いくつかの態様において、超音波センサーは、非接触センサーを含む。ウルトラソニックレベルのまたはセンサーもしくは感知システムは、標的との接触を必要としない。医療産業では、これは、目的のマーカーまたはアイテムに混入するかさもなければ妨害することがあるインラインセンサーに優る利点である。いくつかの態様において、センサーはマイクである。   In some embodiments, the ultrasonic sensor includes a non-contact sensor. Ultrasonic levels or sensors or sensing systems do not require contact with the target. In the medical industry, this is an advantage over in-line sensors that may otherwise interfere with the target marker or item. In some embodiments, the sensor is a microphone.

いくつかの態様において、パルス波システムが用いられる。パルスウルトラソニック技術の原理は、伝送信号がウルトラソニックエネルギーの短いバーストからなるということである。各バーストの後、センサーエレクトロニクスは、目的の媒体をエネルギーが通過するのにかかる時間に対応する小さい時間ウィンドウの中で、リターン信号を探す。このウィンドウの間に受信した信号だけが、追加の信号処理の資格を与えられる。いくつかの態様において、連続波システムが用いられる。パルス化、連続的または他の波動システムでは、センサーは、リターン波信号を受信するマイクであってもよい。   In some embodiments, a pulse wave system is used. The principle of pulsed ultrasonic technology is that the transmitted signal consists of short bursts of ultrasonic energy. After each burst, the sensor electronics looks for a return signal in a small time window corresponding to the time it takes for the energy to pass through the target medium. Only signals received during this window are eligible for additional signal processing. In some embodiments, a continuous wave system is used. In a pulsed, continuous or other wave system, the sensor may be a microphone that receives the return wave signal.

いくつかの態様において、マーカーが超音波信号を送信することができる。例えば、超音波識別(USID)は、超音波デバイスに取り付けられたかまたは埋め込まれた、単純で安価なノード(バッジ/タグ)を用いて、胃内デバイスの位置をリアルタイムで自動的に追跡し、識別するために使用することができ、それらは次に、マイクなどの超音波センサーにそれらの位置を伝えるために超音波信号を送信する。   In some embodiments, the marker can transmit an ultrasound signal. For example, ultrasound identification (USID) automatically tracks the position of the intragastric device in real time using simple and inexpensive nodes (badges / tags) attached or embedded in the ultrasound device, Which can then be used to identify and then transmit ultrasonic signals to convey their position to an ultrasonic sensor such as a microphone.

超音波配置システムで、コンピューターシステムを実装することができる。コンピューターシステムは、超音波センサーからデータを受信し、特定のアルゴリズムに従って胃内デバイスの位置、配向および/または状態に関係する情報を計算するハードウェアおよびソフトウェアを含む。いくつかの態様において、ハードウェアは、中央処理装置、メモリー、アナログからデジタルへの変換器、アナログ回路、ディスプレイを含むことができる。いくつかの態様において、ソフトウェアは、ここで議論される技術に従う、較正、初期化、予測、推定、磁気センサーデータの測定、位置、配向、サイズ、構成などを含む様々な所望の出力の計算を含む、いくつかの工程を通して進行する。   A computer system can be implemented with an ultrasonic placement system. The computer system includes hardware and software that receives data from the ultrasound sensor and calculates information related to the position, orientation, and / or status of the intragastric device according to a specific algorithm. In some aspects, the hardware may include a central processing unit, memory, analog to digital converter, analog circuitry, display. In some embodiments, the software performs various desired output calculations, including calibration, initialization, prediction, estimation, measurement of magnetic sensor data, position, orientation, size, configuration, etc., according to the techniques discussed herein. It goes through several steps, including:

胃内デバイスの位置、配向および/または状態に関するプロセッサーの出力は、いくつかの様式でユーザーに伝えることができる。いくつかの態様において、出力はディスプレイ上に視覚的に示される。   The output of the processor regarding the position, orientation and / or status of the intragastric device can be communicated to the user in several ways. In some embodiments, the output is shown visually on the display.

いくつかの態様において、胃内デバイスの位置、配向および/または状態に関係するプロセッサーの出力は、スピーカーを通してユーザーに聞こえるように伝えられる。   In some embodiments, the output of the processor related to the position, orientation and / or status of the intragastric device is communicated to the user through a speaker.

いくつかの態様において、胃内デバイスの位置、配向および/または状態に関係するプロセッサーの出力は、方法の組合せを通してユーザーに伝えられる。例えば、システムは、スピーカーを通して送られる可聴警報と一緒に視覚的グラフィック表示を採用することができる。   In some embodiments, processor output related to the position, orientation and / or status of the intragastric device is communicated to the user through a combination of methods. For example, the system can employ a visual graphic display along with an audible alert sent through a speaker.

いくつかの態様において、超音波配置システムは、使用前に較正される。出力信号が予想される範囲内にあることを検証するために、超音波マーカーおよびセンサーは予定された位置および配向に置かれる。いくつかの態様において、超音波マーカーがシミュレーターを通って移動する時に超音波配置システムを検査するために、超音波配置システムは、ヒト患者シミュレーターまたはダミーを用いて較正されるかさもなければ検証される。いくつかの態様において、超音波配置システムは、近くの音波干渉からの迷子の信号について検査される。   In some embodiments, the ultrasound placement system is calibrated prior to use. In order to verify that the output signal is within the expected range, the ultrasonic markers and sensors are placed in a predetermined position and orientation. In some embodiments, the ultrasound placement system is calibrated or otherwise validated with a human patient simulator or dummy to examine the ultrasound placement system as the ultrasound marker moves through the simulator. The In some embodiments, the ultrasound placement system is inspected for a stray signal from nearby acoustic interference.

様々な態様において、摂取された胃内デバイスを配置するかさもなければ特徴付けるために、超音波センサーは、1つ以上のマーカーと一緒に用いることができる。いくつかの態様において、既製の胃内デバイス、例えば嚥下可能な、膨らませることができるバルーンを、いかなる超音波マーカーによる変更もなしに用いることができる。そのデバイスで、音波をパルス化し、マイクでそれらのリターン信号を感知する超音波センサーを、体外で用いることができる。デバイスは、収縮状態で嚥下することができ、その後、胃の中に入ると膨張するかまたは膨張させられる。超音波センサーは、上述の技術に従って、デバイスをパルスさせ、リターン信号を受信することによって、デバイスを配置するかさもなければ特徴付けするために用いることができる。   In various embodiments, an ultrasonic sensor can be used with one or more markers to place or otherwise characterize an ingested intragastric device. In some embodiments, off-the-shelf intragastric devices, such as swallowable, inflatable balloons, can be used without modification with any ultrasound marker. Ultrasonic sensors that pulse sound waves with the device and sense their return signals with a microphone can be used outside the body. The device can be swallowed in a contracted state and then expanded or expanded upon entering the stomach. The ultrasonic sensor can be used to position or otherwise characterize the device by pulsing the device and receiving a return signal according to the techniques described above.

摂取されたデバイスは、超音波胃内配置システムを用いて配置することができる。いくつかの態様において、様々な位置でパルスさせ、リターン信号を分析することによって、センサーでデバイスを配置することができる。例えば、リターン波信号を、デバイスを飲み込む前の体の位置と相関させることによって、デバイスのない身体器官に対応するリターン信号を前もって決めることができる。これにより、デバイスなしの器官または体の超音波マップを作成できるであろう。次に、デバイスを飲み込んだ後に、および体の上でセンサーを動作させることによって、体の対応する位置について異なる信号が返されるならば、デバイスの位置はこのように特定される。これは、上述の技術に従って実行することができる。   Ingested devices can be placed using an ultrasonic intragastric placement system. In some embodiments, the device can be placed on the sensor by pulsing at various positions and analyzing the return signal. For example, by correlating the return wave signal with the position of the body before swallowing the device, a return signal corresponding to a body organ without the device can be determined in advance. This would create an ultrasound map of the organ or body without the device. Then, after swallowing the device and by operating the sensor on the body, the position of the device is thus determined if a different signal is returned for the corresponding position of the body. This can be performed according to the techniques described above.

摂取されたデバイスの配向は、超音波胃内配置システムを用いて確認することができる。いくつかの態様において、デバイスの様々な位置でパルスさせおよび感知し、リターン信号を分析することによって、センサーは胃内デバイスの配向を特定することができる。例えば、患者による摂取の前に、リターン波サインとデバイスの配向の間の既知の相関の既定のデータベースが存在するように、デバイスを様々な配向でパルスさせることができる。これは、収縮したか、膨張したかまたは他の状態のデバイスについて行うことができる。次に、摂取の後、上述の技術に従って、デバイスの配向を決定するために、デバイスをパルスさせ、リターン信号を既定のデータベースと比較することができる。   The orientation of the ingested device can be confirmed using an ultrasonic intragastric placement system. In some embodiments, by pulsing and sensing at various locations on the device and analyzing the return signal, the sensor can determine the orientation of the intragastric device. For example, the device can be pulsed in various orientations so that there is a predefined database of known correlations between the return wave signature and the orientation of the device prior to ingestion by the patient. This can be done for devices that are deflated, expanded or otherwise. Next, after ingestion, the device can be pulsed and the return signal compared to a predefined database to determine the orientation of the device according to the techniques described above.

さらに、上述の技術に従って超音波胃内配置システムを用いて、摂取されたデバイスの様々なサイズおよび構成を特徴付けることができる。例えば、バルーンの膨張または複数のバルーンの膨張もしくは構成を特徴付け、評価することができる。いくつかの態様において、デバイスの様々な位置でパルスさせおよび感知し、リターン信号を分析することによって、センサーは1つ以上のデバイスを特徴付けることができる。例えば、収縮したデバイスは、膨張したデバイスと異なるパルスサインを返すだろう。このような方法で、デバイスを、膨張しているか、収縮しているかまたは何らかの他の状態にあると特徴付けることができる。リターン信号サインが前もって決められ、デバイスの状態を評価するための目安の役目をするように、患者による摂取の前に、膨張したデバイスをさらに特徴付けることができるであろう。いくつかの態様において、収縮過程を特徴付けるために、超音波配置システムは収縮システムと共に用いることができる。   In addition, an ultrasonic intragastric placement system can be used in accordance with the techniques described above to characterize the various sizes and configurations of ingested devices. For example, balloon inflation or inflation or configuration of multiple balloons can be characterized and evaluated. In some aspects, the sensor can characterize one or more devices by pulsing and sensing at various locations on the device and analyzing the return signal. For example, a deflated device will return a different pulse signature than a dilated device. In this way, the device can be characterized as being inflated, deflated, or in some other state. The inflated device could be further characterized prior to ingestion by the patient so that a return signal signature is predetermined and serves as a guide for assessing the condition of the device. In some embodiments, the ultrasound placement system can be used with a contraction system to characterize the contraction process.

開示された超音波胃内配置システムおよび技術を用いて、投与の様々な方法のタイミングおよび他の属性を特徴付けることができる。デバイスが内視鏡技術を用いてかまたは経口的に投与されるかどうかにかかわらず、胃に進む時のデバイスの進行を超音波配置システムで追跡することができる。例えば、硬質ゼラチンまたは水または他の消耗品によりデバイスを飲み込むことの影響は、それが摂取される間の位置および配向を追跡することによって特徴付けることができる。いくつかの態様において、胃内デバイスを送達するために採用される内視鏡は、配置される胃内デバイスから予め選択された距離に超音波発信デバイスを組み込む。超音波発信は、胃内デバイスの近位膨張による発信超音波の変化により、膨張過程のモニタリングだけでなく、胃内バルーンの正確な配置を可能にする。   The disclosed ultrasonic intragastric placement systems and techniques can be used to characterize the timing and other attributes of various methods of administration. Regardless of whether the device is administered using endoscopic techniques or orally, the progress of the device as it travels to the stomach can be tracked with an ultrasound placement system. For example, the effects of swallowing the device with hard gelatin or water or other consumables can be characterized by tracking the position and orientation while it is ingested. In some embodiments, an endoscope employed to deliver an intragastric device incorporates an ultrasound transmission device at a preselected distance from the deployed intragastric device. Ultrasound transmission allows for precise placement of the intragastric balloon as well as monitoring the inflation process due to changes in the transmitted ultrasound due to proximal inflation of the intragastric device.

いくつかの態様において、超音波配置システムは、円形または楕円形の断面を有する胃内デバイスを特徴付けることができる。デバイス内に置かれる2つのウルトラソニックモジュールは、飛行時間型超音波技術を用いてシステムがデバイスのサイズおよび組成を測定することを可能にする。   In some embodiments, the ultrasound placement system can characterize an intragastric device having a circular or elliptical cross section. Two Ultrasonic modules placed in the device allow the system to measure the size and composition of the device using time-of-flight ultrasound technology.

音の速度を用いて、送信と受信の間の時間から距離を計算することができる。ウルトラソニックパルスの送信とエコーの受信の間の時間は、t=2d/Uまたはd=Ut/2、(53)によって与えられ、ここで、Uは目的の媒体中の音の速度であり、dはデバイスの直径である。送信が2つの直交方向で起こる場合は、胃内デバイスの2つの寸法を判定することができ、したがってデバイスの面積を計算することができる。デバイスが楕円であると仮定すると、長径(a)および短径(b)を用いた楕円の面積を求める式は、以下の通りである:   Using the speed of sound, the distance can be calculated from the time between transmission and reception. The time between sending an ultrasonic pulse and receiving an echo is given by t = 2d / U or d = Ut / 2, (53), where U is the speed of sound in the target medium, d is the diameter of the device. If transmission occurs in two orthogonal directions, the two dimensions of the intragastric device can be determined, and thus the area of the device can be calculated. Assuming that the device is an ellipse, the equation for determining the area of the ellipse using the major axis (a) and minor axis (b) is as follows:

膨張したデバイスの内部がクリアであるならば、クリアなエコー信号が得られ、デバイスの領域を判定するためにクリアな領域で超音波パルスの飛行時間が得られる。外来の、さもなければデバイス中の物体の存在を検出するために、2つの方法を用いることができる。第1に、直交方向の散乱ウルトラソニックパルスの振幅である直交性信号を、元のパルスのエコーリターンと比較する。第2に、元のパルスエコー中の偽リターンの量は、デバイスの分析される断面での固体対液体の物体の比を判定することさえできる。   If the inside of the expanded device is clear, a clear echo signal is obtained, and the time of flight of the ultrasonic pulse is obtained in the clear area to determine the area of the device. Two methods can be used to detect the presence of foreign or otherwise objects in the device. First, compare the orthogonality signal, which is the amplitude of the scattered ultrasonic pulse in the orthogonal direction, with the echo return of the original pulse. Second, the amount of false return in the original pulse echo can even determine the ratio of solid to liquid objects at the analyzed cross-section of the device.

胃内デバイスは、2つの直交性ウルトラソニック送信機/受信機(「トランシーバ」)モジュールを含むことができる。1つのトランシーバは前/後(a/p)ウルトラソニックモジュールであり、他のトランシーバは側方のウルトラソニックモジュールである。デバイスは、各トランシーバモジュールからの飛行時間を測定するマイクロプロセッサーをさらに含む。マイクロプロセッサーは、デバイスエコーと空のデバイス内部を区別することが可能である。マイクロプロセッサーは、送信のための信号を調製することも可能である。マイクロプロセッサーは、コンピューターと電気的に通信する。いくつかの態様において、コンピューターおよびマイクロプロセッサーは同じ部品に組み込まれる。少なくとも1つの態様において、コンピューターは、デバイスに関連した長半径、短半径および散乱を判定することが可能なルックアップ表であってもよい。   The intragastric device can include two orthogonal ultrasonic transmitter / receiver ("transceiver") modules. One transceiver is a front / rear (a / p) ultrasonic module and the other transceiver is a lateral ultrasonic module. The device further includes a microprocessor that measures the time of flight from each transceiver module. The microprocessor can distinguish between device echoes and empty device interiors. The microprocessor can also prepare the signal for transmission. The microprocessor communicates electrically with the computer. In some embodiments, the computer and the microprocessor are integrated into the same part. In at least one aspect, the computer may be a look-up table that can determine the major radius, minor radius, and scatter associated with the device.

胃内デバイスは、デバイスから体外の位置に信号を送信することが可能な送信機を含むこともできる。送信機が送信のためのアンテナを含むことができるか、またはバンド(示さず)内のアンテナが送信機と電気的に通信することができる。デバイスは、バッテリーを内蔵しているかまたは胃内デバイスエレクトロニクスに誘導的に給電することが可能な、モジュールを含むこともできる。送信された信号を受信するためのアンテナおよびアンテナと作動可能に通信する受信機は、患者の外部にあってもよい。送信機によって送信され、受信機によって受信される信号を解読し、処理することが可能なソフトウェアを有するコンピューターが含まれてもよい。コンピューターソフトウェアは、胃内デバイスの長さおよび幅を判定するために水平および縦のウルトラソニックパルスの飛行時間を測定すること、ならびに長さおよび幅を合わせて面積を求めることが可能である。縦の受信機への水平受信機の散乱および水平受信機への縦の受信機の散乱から、デバイス中のいかなる材料の存在も判定できることに留意すべきである。   The intragastric device can also include a transmitter that can transmit signals from the device to a location outside the body. The transmitter can include an antenna for transmission, or an antenna in a band (not shown) can be in electrical communication with the transmitter. The device can also include a module that contains a battery or can inductively power the intragastric device electronics. The antenna for receiving the transmitted signal and the receiver in operative communication with the antenna may be external to the patient. A computer having software capable of decrypting and processing signals transmitted by the transmitter and received by the receiver may be included. Computer software can measure the time of flight of horizontal and vertical ultrasonic pulses to determine the length and width of the intragastric device, and determine the area by combining the length and width. It should be noted that the presence of any material in the device can be determined from the scattering of the horizontal receiver to the vertical receiver and the scattering of the vertical receiver to the horizontal receiver.

様々な超音波マーカーおよびそれらの音響特性は、超音波センサーまたは検出器と一緒に超音波胃内デバイス配置システムに実装することができる。超音波マーカーは、超音波センサーまたは検出器が応答するいかなる物質、材料または物体も含む。述べた通り、ここで用いられる超音波「マーカー」は、したがって胃内デバイスそれ自体を含み、その結果、既製の未改変の胃内デバイスは、ここに開示される超音波配置システムに応答性であるかさもなければそれと一緒に用いることができる材料を既に含有していてもよい。   Various ultrasonic markers and their acoustic properties can be implemented in an ultrasonic intragastric device placement system together with an ultrasonic sensor or detector. An ultrasonic marker includes any substance, material or object to which an ultrasonic sensor or detector responds. As noted, the ultrasound “marker” used herein includes the intragastric device itself, so that an off-the-shelf unmodified intragastric device is responsive to the ultrasound placement system disclosed herein. It may already contain materials that may or may not be used with it.

いくつかの態様において、マーカーは、胃内デバイスに取り付けられたおよび/または埋め込まれたおよび/またはさもなければ接続されたノードである。そのようなノードは、例えば、適用される超音波エネルギーに応答性であるバッジまたはタグであってもよい。ノードは、その位置をマイクセンサーに通信するために、超音波信号を発信または送信することもできる。ノードは、様々な配置で胃内デバイスに組み込むことができる。   In some embodiments, the marker is a node attached and / or implanted and / or otherwise connected to the intragastric device. Such a node may be, for example, a badge or tag that is responsive to the applied ultrasonic energy. The node can also emit or transmit an ultrasonic signal to communicate its position to the microphone sensor. Nodes can be incorporated into intragastric devices in a variety of arrangements.

音響位置
次に図27および28を参照すると、超音波を用いて胃内デバイスを配置するかさもなければ特徴付けるためのシステムが、本発明の少なくとも1つの態様に従って例示される。図27のシステム10Bは、外部の同調回路およびデバイスの中または上に埋め込まれた受動コイルを用いて、デバイスの特徴、例えばサイズを測定するために用いられる。システム10Bは、胃内デバイス14の中に置かれた第1のコイル状伝導体12(または内部コイル)を含む(図28でさらに詳細に示す)。第1のコイル状伝導体12を表すために、語句「内部コイル」および「内挿コイル」もここで用いられる。システムは、調整可能な周波数発生器16、スペクトルアナライザー18および第2のコイル状伝導体20を含む、デバイスおよび患者の外部の回路をさらに含む。第2のコイル状伝導体20を表すために、語句「外部コイル」および「アウターコイル」もここで用いられる。周波数発振器は、例えば可変周波数発振器であってもよい。語句「周波数発振器」は、反復性の電気または電子信号を生成する、任意のタイプの電気または電子デバイスを表すために用いられる。例えば、周波数発振器は、反復する正弦波を発生することが可能な電子デバイスであってもよい。語句「スペクトルアナライザー」は、信号の周波数および振幅を測定することが可能な任意の電気または電子デバイスを表すために用いられる。
Acoustic Location Referring now to FIGS. 27 and 28, a system for otherwise characterizing an intragastric device using ultrasound is illustrated in accordance with at least one aspect of the present invention. The system 10B of FIG. 27 is used to measure device characteristics, such as size, using external tuning circuitry and passive coils embedded in or on the device. System 10B includes a first coiled conductor 12 (or internal coil) placed in intragastric device 14 (shown in more detail in FIG. 28). The phrases “internal coil” and “interpolated coil” are also used herein to describe the first coiled conductor 12. The system further includes circuitry external to the device and patient, including adjustable frequency generator 16, spectrum analyzer 18, and second coiled conductor 20. The phrases “external coil” and “outer coil” are also used herein to describe the second coiled conductor 20. The frequency oscillator may be a variable frequency oscillator, for example. The phrase “frequency oscillator” is used to describe any type of electrical or electronic device that produces repetitive electrical or electronic signals. For example, the frequency oscillator may be an electronic device capable of generating a repeating sine wave. The phrase “spectrum analyzer” is used to describe any electrical or electronic device capable of measuring the frequency and amplitude of a signal.

以下に詳細に記載されるように、患者が不在の時と患者が存在する時の両方で共鳴を可能にするために、システムは適当なキャパシタンス、インダクタンスおよび抵抗をさらに含む。例えば、図27に示すシステムは、共鳴を達成するために調整することができる可変コンデンサー22を含む。可変コンデンサーを提供するよりは、いくつかの態様において、コンデンサーは固定値のものであってもよく、可変インダクタが含まれてもよい。   As described in detail below, the system further includes appropriate capacitance, inductance, and resistance to allow resonance both when the patient is absent and when the patient is present. For example, the system shown in FIG. 27 includes a variable capacitor 22 that can be adjusted to achieve resonance. Rather than providing a variable capacitor, in some embodiments, the capacitor may be of a fixed value and may include a variable inductor.

システム10Bは、図28に示す内部コイル12の中で加熱を制御するためのデバイス24を含むこともできる。図28に見られるように、デバイス24、例えば抵抗器は、内部コイルと電気的に通信する。いくつかの態様において、二端子抵抗器に取り付けられた2つの電気リード線を胃内デバイスから延長させることができ、それによって測定をとることが可能になる。すなわち、抵抗器の第1の端子は第1の電気リード線の第1の末端と電気的に通信することができ、抵抗器の第2の端子は第2の電気リード線の第1の末端と電気的に通信することができる。第1および第2の電気リード線の第2の末端は、胃内デバイス14の外側の外部に延長することができる。   System 10B may also include a device 24 for controlling heating within the internal coil 12 shown in FIG. As seen in FIG. 28, the device 24, eg, a resistor, is in electrical communication with the internal coil. In some embodiments, two electrical leads attached to a two-terminal resistor can be extended from the intragastric device, thereby allowing measurements to be taken. That is, the first terminal of the resistor can be in electrical communication with the first end of the first electrical lead, and the second terminal of the resistor is the first end of the second electrical lead. Can be electrically communicated with. The second ends of the first and second electrical leads can extend outside the exterior of the intragastric device 14.

少なくとも1つの態様において、電気リード線は、図29に見られるように患者の体の上のアクセスポートを通してアクセス可能である。図29は、膨張可能な部分26、固体基板28および配置タブ30を有する、内部コイル12を有する胃内デバイス14を表す。見られるように、電気リード線32は、コイル中の電流の測定を可能にするために、注入ポート34から内部コイル12まで延長する。いくつかの態様において、外部回路が胃内デバイス14および同調回路にその内部コイルを含むように、これらのリード線を外部回路に導電的に接続することができる。   In at least one aspect, the electrical lead is accessible through an access port on the patient's body as seen in FIG. FIG. 29 represents an intragastric device 14 having an inner coil 12 having an inflatable portion 26, a solid substrate 28 and a placement tab 30. As can be seen, the electrical lead 32 extends from the injection port 34 to the internal coil 12 to allow measurement of current in the coil. In some embodiments, these leads can be conductively connected to the external circuit such that the external circuit includes its internal coil in the intragastric device 14 and the tuning circuit.

上記の態様において、胃内デバイス14中の電流は誘導の結果であるので、バッテリーまたは高周波(RF)モジュールが必要でないことに留意すべきである。   It should be noted that in the above aspect, no battery or radio frequency (RF) module is required because the current in the intragastric device 14 is the result of induction.

システムは、胃内デバイス14のサイズを判定するために、第1のコイル状伝導体中の電流および外部回路の共鳴周波数に基づいて計算を実行することが可能なソフトウェアを有する、図27に表すコンピューター35Bをさらに含むことができる。システムのオペレーションの導出、計算および理論を、下に示す。   The system is represented in FIG. 27 with software capable of performing calculations based on the current in the first coiled conductor and the resonant frequency of the external circuit to determine the size of the intragastric device 14. A computer 35B can further be included. The derivation, calculation and theory of system operation are shown below.

胃内デバイス14のサイズ、配向または他の特徴を計算するために、本発明の2つの態様は、誘導を利用する。考慮すべき、誘導を用いた第1の態様は、図30Aに図式的に示すように、内挿コイルおよび外部コイルがお互いに対して同心状および同軸状に置かれる場合である。そのような態様は、胃内デバイス14の中または上の内挿コイルが外部コイルと同心状であるように、外部コイルが患者の体の周囲に置かれる時に起こる。各ソレノイドの巻数Nは、ユニット長あたりの巻数(n)*ソレノイドの長さ(d)に同等である。したがって、図30Aの外部ソレノイドの巻数は、式N1=n1*d1によって与えられる。外部コイルは以下の電流で励起されると仮定される:
I=I0sinωt、(1)
ここで、ωは電流源の角周波数であり、I0は電流源の極大電流である。次に、比較的長いコイルの磁場Bは、以下の関係式によって与えられる:
B=μ・N10・sin(ω・t)/d1、(2)
ここで、N1はコイル中の巻数であり、d1はコイルの長さである。胃内デバイス14に内在するより大きな外部コイルからの磁束は、以下の通りである:
Φ=A2・B=A2・μ・N1・I0・sin(ω・t)/d1、(3)
ここで、μは内挿コイルの領域A2に含有される材料の磁気感受性であり、Bは磁場密度であり、N1はコイル中の巻数である。コイル1によってコイル2で生成される起電力(emf)は、以下の関係式によって与えられる:
E=−dΦ/dt=−A2・B=A2μ・N1・ω1・I0・(cosωt)/d1 (4)
胃内デバイス14全体で誘導される電圧は、以下の関係式によって与えられる:
T=N2・E=−A2・μ・N1・N2・ω1・I0・cos(ω・t)/d1 (5)
コイルの自己インダクタンス(L)は、以下の通り規定される:
L=N・Φ/i=N・A・μ・N/l=N2・A・μ/d1 (6)
次に、コイル中の自己誘導emfは、以下の通りである:
V=−LdI/dt=−ω・N2・A・μ・I0・cos(ω・t)/d1 (7)
2つのコイルの相互インダクタンス(M)は、以下の通り規定される:
21=N2・Φ211、(8)
ここで、コイル1の電流はコイル2で束を生成する。
To calculate the size, orientation or other characteristics of intragastric device 14, two aspects of the present invention utilize guidance. A first aspect using induction that should be considered is when the interpolated and external coils are placed concentrically and coaxially with respect to each other, as schematically shown in FIG. 30A. Such an aspect occurs when the external coil is placed around the patient's body such that the insertion coil in or on the intragastric device 14 is concentric with the external coil. The number of turns N of each solenoid is equal to the number of turns per unit length (n) * solenoid length (d). Accordingly, the number of turns of the external solenoid in FIG. 30A is given by the formula N 1 = n 1 * d 1 . The external coil is assumed to be excited with the following current:
I = I 0 sin ωt, (1)
Here, ω is the angular frequency of the current source, and I 0 is the maximum current of the current source. Next, the magnetic field B of the relatively long coil is given by the following relation:
B = μ · N 1 I 0 · sin (ω · t) / d 1 , (2)
Here, N 1 is the number of turns in the coil, and d 1 is the length of the coil. The magnetic flux from the larger external coil inherent in the intragastric device 14 is as follows:
Φ = A 2 · B = A 2 · μ · N 1 · I 0 · sin (ω · t) / d 1 , (3)
Here, μ is the magnetic sensitivity of the material contained in the area A 2 of the interpolated coil, B is the magnetic field density, and N 1 is the number of turns in the coil. The electromotive force (emf) generated in coil 2 by coil 1 is given by the following relation:
E = −dΦ / dt = −A 2 · B = A 2 μ · N 1 · ω 1 · I 0 · (cosωt) / d 1 (4)
The voltage induced across the intragastric device 14 is given by the following relationship:
E T = N 2 · E = −A 2 · μ · N 1 · N 2 · ω 1 · I 0 · cos (ω · t) / d 1 (5)
The self-inductance (L) of the coil is defined as follows:
L = N · Φ / i = N · A · μ · N / l = N 2 · A · μ / d 1 (6)
Next, the self-guided emf in the coil is as follows:
V = −LdI / dt = −ω · N 2 · A · μ · I 0 · cos (ω · t) / d 1 (7)
The mutual inductance (M) of the two coils is defined as follows:
M 21 = N 2 · Φ 21 i 1 , (8)
Here, the current of the coil 1 generates a bundle in the coil 2.

2・Φ21=N2・B1・π・R2 2、(9)
さらに、
2・Φ21=N2・N1・π・μ0・R2 2i1/2・R1、(10)
したがって、デバイスおよび外部コイルの相互インダクタンスは、以下によって与えることができる:
21=N2・N1・π・μ0・R21 2/2・R1 (11)
より大きなコイルで生成される磁場はより小さいコイルを通して本質的に一定であるが、より大きなものの中でより小さいコイルで誘導される場にはこれは該当しないことに留意すべきである。しかし、より小さいものの上のより大きなコイルの相互インダクタンスは、より大きなものの上のより小さいコイルのそれに等しい。
N 2 · Φ 21 = N 2 · B 1 · π · R 2 2, (9)
further,
N 2 · Φ 21 = N 2 · N 1 · π · μ 0 · R 2 2 · i1 / 2 · R 1 , (10)
Thus, the mutual inductance of the device and the external coil can be given by:
M 21 = N 2 · N 1 · π · μ 0 · R 21 2/2 · R 1 (11)
It should be noted that the magnetic field generated by the larger coil is essentially constant throughout the smaller coil, but this is not the case for the larger one induced by the smaller coil. However, the mutual inductance of the larger coil on the smaller one is equal to that of the smaller coil on the larger one.

導出の続きでは、回路の電圧は、レジスタンス(VR)、キャパシタンス(VC)およびインダクタンス(VL)からもたらされる電圧の合計であり、その結果
V=VR+VC+VL、(12)
または積分微分形での時間の関数として、
ν(t)=I1・R+L1・dI1/dt+1/C・∫I1dt、(13)
または以下の微分方程式(14)で完全に表される:
In the continuation of the derivation, the voltage of the circuit is the sum of the voltages resulting from resistance (VR), capacitance (VC) and inductance (VL), so that V = V R + V C + V L , (12)
Or as a function of time in integral differential form,
ν (t) = I 1 · R + L 1 · dI 1 / dt + 1 / C · ∫I 1 dt, (13)
Or completely represented by the following differential equation (14):

可変周波数発振器が   Variable frequency oscillator

の励起を外部コイルならびに関連する抵抗器およびコンデンサーに適用するならば、式(14)は以下の通り記述することができる: (14) can be described as follows if the following excitation is applied to the external coil and associated resistors and capacitors:

外部ループを含む同調(または共振)回路は、以下によって与えられる固有周波数を有する:   A tuned (or resonant) circuit that includes an outer loop has a natural frequency given by:

共振回路の品質係数、すなわちQは、以下によって与えられる:   The quality factor of the resonant circuit, ie Q, is given by:

周波数プロットの帯域幅(ω2−ω1)(すなわちスペクトルアナライザーで測定される最大半減応答時の幅)は、以下によって与えられる:   The bandwidth (ω2-ω1) of the frequency plot (ie, the width at half-maximal response as measured with a spectrum analyzer) is given by:

LAGBコイル中の誘導emfが既知であるならば、   If the induction emf in the LAGB coil is known,

LAGBが含まれない外部同調回路を考慮すると:   Considering an external tuning circuit that does not include LAGB:

であり、それは直列RLC回路のための一般式である。したがって、 It is a general formula for a series RLC circuit. Therefore,

比例する半電力周波数は、以下の関係式によって与えられる:   The proportional half power frequency is given by the following relation:

ここで、誘導性回路(これは、他の抵抗のない単一の導電ループである)が、胃内デバイス14またはマーカーを含む外部回路に含まれる。外部コイルが回路1であり、胃内デバイス14またはマーカーが回路2であるならば:   Here, an inductive circuit (which is a single conductive loop without other resistance) is included in the external circuit that includes the intragastric device 14 or marker. If the external coil is circuit 1 and the intragastric device 14 or marker is circuit 2:

であるが、デバイスに印加電圧があるので、およびデバイスのレジスタンスは小さいので、 However, because the device has an applied voltage and because the resistance of the device is small,

我々は外部コイル回路の電流パラメータだけを観察するので、LAGB中の電流は排除することができ、以下を残す:   Since we only observe the current parameters of the external coil circuit, the current in LAGB can be eliminated, leaving:

次に、式(27)に代入すると、以下の式を与える: Then, substituting into equation (27) gives the following equation:

式(30)の導関数をとると:   Taking the derivative of equation (30):

これは、 this is,

に等しく、これは Is equal to

に等しい。 be equivalent to.

以下に示すように、周波数の帯域幅がそうするように、外部コイルの共鳴周波数はLAGBの存在下で変化する:   As shown below, the resonant frequency of the external coil varies in the presence of LAGB, as does the frequency bandwidth.

分離状態およびLAGBと同心状の時の外部コイルの共鳴周波数の平方を比較すると、以下の比が得られる:   Comparing the square of the resonant frequency of the external coil when separated and concentric with LAGB gives the following ratio:

ここで、ωno_lap_bandは回路にラップバンドまたは胃内デバイス14コイルのない固有周波数であり、ωlap_bandは回路にラップバンドまたは胃内デバイス14コイルを有する固有周波数である。式(36)は、LAGBに対する外部コイルの配向が、共鳴周波数がLAGBの存在下でより小さいようなものであると仮定する。帯域幅の比は、以下によって与えられる: Here, ω no_lap_band is a natural frequency without lap band or intragastric device 14 coil in the circuit, and ω lap_band is a natural frequency having lap band or intragastric device 14 coil in the circuit. Equation (36) assumes that the orientation of the external coil relative to LAGB is such that the resonant frequency is smaller in the presence of LAGB. The bandwidth ratio is given by:

1、L2およびMの値は、コイルの幾何構造に依存する。上記のように、第1の態様は、図4Aの場合のように、内挿コイルおよび外部コイルが同心状および同軸状に置かれる構成を目的とする。そのような態様において、 The values of L 1 , L 2 and M depend on the coil geometry. As described above, the first mode is aimed at a configuration in which the insertion coil and the external coil are placed concentrically and coaxially as in the case of FIG. 4A. In such embodiments,

であり、ここで、R1およびR2は2つのコイルの半径であり、d1およびd2は2つのコイルの長さであり、A1およびA2はコイルで囲まれるそれぞれの面積である。 Where R 1 and R 2 are the radii of the two coils, d 1 and d 2 are the lengths of the two coils, and A 1 and A 2 are the respective areas enclosed by the coils. .

M、L1、L2のための式(38)〜(40)に基づくと、   Based on equations (38)-(40) for M, L1, L2,

式(36)に代入すると、以下がもたらされる:   Substituting into equation (36) results in:

内挿コイルの面積A2を解くと、以下がもたらされる:   Solving the area A2 of the interpolating coil results in the following:

考慮すべき、誘導を用いた第2の態様は、図30Bに図式的に示すように、内挿コイル12および外部コイル20がお互いに対して同軸状非同心状の配置で置かれる場合である。コイルの間に、21に示すインピーダンスZがある。そのような態様は、外部コイルが患者の体の周りではなく、下または上に置かれる時に起こる。   A second aspect using induction that should be considered is when the interpolated coil 12 and the external coil 20 are placed in a coaxial non-concentric arrangement relative to each other, as shown schematically in FIG. 30B. . There is an impedance Z shown at 21 between the coils. Such an aspect occurs when the external coil is placed below or above the patient's body rather than around.

前に明記したように、L1、L2およびMの値はコイルの幾何構造に依存する。第2の態様、すなわち2つの同軸非同心状コイルの幾何構造では、L1、L2およびMは、以下の通りである:   As specified earlier, the values of L1, L2 and M depend on the coil geometry. In the second aspect, ie the geometry of the two coaxial non-concentric coils, L1, L2 and M are as follows:

M、L1、L2のための式(44)〜(46)に基づくと、   Based on equations (44)-(46) for M, L1, L2,

式(36)に代入すると、以下がもたらされる:   Substituting into equation (36) results in:

内挿コイルの面積A2を解くと、以下がもたらされる:   Solving the area A2 of the interpolating coil results in the following:

式(43)の同心同軸態様および式(49)の非同心同軸態様の面積は、以下の式で要約することができ:   The area of the concentric coaxial aspect of Equation (43) and the non-concentric coaxial aspect of Equation (49) can be summarized by the following equation:

ここで、kはコイルの幾何構造に依存する。したがって、面積は、1つの絶対値からスペクトルアナライザーで測定される最大共鳴周波数の平方の比を引いたものに比例する。 Here, k depends on the coil geometry. Thus, the area is proportional to one absolute value minus the ratio of the squares of the maximum resonance frequencies measured with the spectrum analyzer.

したがって、胃内デバイス14またはマーカーの面積と磁気感受性の積を求めるために、共鳴周波数ピークの変化および帯域幅の変化の両方を用いることができる。誘導方法の両方の態様において、適切な相対位置を保証するために分離からの最大共鳴周波数変動を与えるために、外部コイルは、デバイスコイルに対して高さおよび配向を調整することができる。デバイスまたはマーカーでの高磁気感受性流体の使用は、胃組織を含むのではなく、デバイスまたはマーカーの面積だけが測定されることを確実とする。   Thus, both the change in resonance frequency peak and the change in bandwidth can be used to determine the product of the area and magnetic sensitivity of the intragastric device 14 or marker. In both aspects of the guidance method, the external coil can be adjusted in height and orientation relative to the device coil to provide maximum resonance frequency variation from separation to ensure proper relative position. The use of a highly magnetically sensitive fluid in the device or marker ensures that only the area of the device or marker is measured, rather than including stomach tissue.

前に明記したように、システムは、胃内デバイス14またはマーカーの面積を計算するためのコンピューターを含むことができる。上の式(43)および(49)に示すように、上述のものに基づいて、当業者は内挿コイルの面積を計算するソフトウェアを記述する方法を容易に理解するだろう。   As previously specified, the system can include a computer for calculating the area of the intragastric device 14 or marker. Based on the above, as shown in equations (43) and (49) above, those skilled in the art will readily understand how to write software to calculate the area of the interpolated coil.

最大共鳴周波数を生成するために外部コイルを調整するために、本発明のいくつかの態様は、外部コイルを固定するコイルホルダーを含む。ここで図31Aを参照すると、同心同軸状誘導態様のためのコイルホルダーの一態様が示される。コイルホルダーは、外部コイルを内部コイルと配向するために用いられる。上記の計算は2つのコイルの間の配向に基づくので、コイルホルダーの使用は、外部コイルを固定することによってシステムのセットアップを単純化することができる。図31Aに見られるように、コイルホルダー36は単に垂直の取り付け台37に可動的に係合するアームであってもよい。コイルホルダー36は、上昇および下降させることができることが重要である。コイルホルダー36を、例えばコイルホルダー上のポイント38を中心にして傾斜させることができることも重要である。この方法で、外部コイル20は、患者内の内部コイル12の周りに同心状および同軸状に置くことができる。コイルホルダーの多数の他の可能な態様がある。   In order to adjust the external coil to generate the maximum resonant frequency, some aspects of the invention include a coil holder that secures the external coil. Referring now to FIG. 31A, one embodiment of a coil holder for a concentric coaxial guide embodiment is shown. The coil holder is used to orient the external coil with the internal coil. Since the above calculation is based on the orientation between the two coils, the use of a coil holder can simplify the setup of the system by securing the external coil. As seen in FIG. 31A, the coil holder 36 may simply be an arm that movably engages a vertical mount 37. It is important that the coil holder 36 can be raised and lowered. It is also important that the coil holder 36 can be tilted, for example about a point 38 on the coil holder. In this way, the outer coil 20 can be placed concentrically and coaxially around the inner coil 12 in the patient. There are many other possible aspects of the coil holder.

ここで図31Bを参照すると、コイルホルダーの別の態様が示される。具体的には、図31Bは、非同心、同軸状誘導態様のためのコイルホルダーを表す。図31Bに見られるように、コイルホルダー36は、単に椅子39の座部の下に置かれた小さいテーブル様デバイスであってもよい。コイルホルダー36を前の通り傾斜させることができ、それによって外部コイル20を整列させる患者内の内部コイルと整列させることができることが重要である。そのような態様において、患者は椅子39に腰かけ、共鳴周波数が達成されるまで、椅子の下のコイルホルダー36を配向する。コイルホルダーの多数の他の可能な態様がある。いくつかの態様において、コイルは、患者の下ではなく上に置くことができる(表さず)。   Referring now to FIG. 31B, another aspect of the coil holder is shown. Specifically, FIG. 31B represents a coil holder for a non-concentric, coaxial guiding aspect. As seen in FIG. 31B, the coil holder 36 may simply be a small table-like device placed under the seat of the chair 39. It is important that the coil holder 36 can be tilted as before, thereby aligning with the internal coil in the patient aligning the external coil 20. In such an embodiment, the patient sits on the chair 39 and orients the coil holder 36 under the chair until the resonant frequency is achieved. There are many other possible aspects of the coil holder. In some embodiments, the coil can be placed on top of the patient rather than below (not shown).

ここで図32を参照すると、本発明の少なくとも1つの態様に従う、胃内デバイスまたはその上のマーカーを特徴付ける方法40が示される。方法40は、胃内デバイスまたはその上のマーカーを特徴付けるためのシステムを提供する工程42を含む。そのようなシステムの態様は、上に記載される。この方法は、患者の不在下でデバイスまたはマーカーの外部の回路を第1の共鳴周波数に同調させる工程44をさらに含む。これは、マーカー中のコイルの影響なしで開業医が回路を同調させ、測定することを可能にする。測定される第1の共鳴周波数は、この方法の工程46で記録される。この方法は、外部コイルを患者の近くに置く工程48をさらに含む。上記の通り、外部コイルは、2つの方法で患者の近くに置くことができる:同心状および同軸状に、ならびに非同心状および同軸状に。コイルは、デバイスもしくはマーカーの近似レベルで患者周囲に、または患者の下に置かれる。この方法は、患者が飲み込むためのマーカーを提供する工程50をさらに含む。   Referring now to FIG. 32, a method 40 for characterizing an intragastric device or a marker thereon is shown in accordance with at least one aspect of the present invention. The method 40 includes providing 42 a system for characterizing the intragastric device or a marker thereon. Such system aspects are described above. The method further includes a step 44 of tuning a circuit external to the device or marker to the first resonance frequency in the absence of the patient. This allows the practitioner to tune and measure the circuit without the influence of the coil in the marker. The first resonant frequency to be measured is recorded at step 46 of the method. The method further includes the step 48 of placing the external coil near the patient. As described above, the external coil can be placed near the patient in two ways: concentric and coaxial, and non-concentric and coaxial. The coil is placed around or under the patient at an approximate level of the device or marker. The method further includes a step 50 of providing a marker for the patient to swallow.

デバイスの測定される特徴、例えば面積は、患者がマーカーを飲み込んだ後に共鳴周波数に起こる急騰に基づく。マーカーは、無毒の常磁性材料、例えば磁気共鳴画像化(MRI)造影剤の溶液を混ぜた水であってもよい。いくつかの態様において、マーカーは単に水であってもよい。多くの場合、本方法は、MRI造影剤を摂取することなく、または非常に薄い濃度でも、デバイスまたはマーカーサイズまたは他の特徴を検出するのに十分感受性である。この方法は、患者の存在下でデバイスまたはマーカーの外部の回路を第2の共鳴周波数に同調させる工程52をさらに含む。この方法のいくつかの態様において、外部コイルは、外部回路の共鳴周波数の最大変化を得るように動かすことができる。例えば、外部コイルは、内部コイルと整列するように、上下、左右に動かすこと、および傾斜させることができる。最後に、この方法は、第1の共鳴周波数と第2の共鳴周波数の間の差に基づいて、マーカーまたはデバイスのサイズ、配向または他の特徴を計算する工程54を含む。外部同調回路の共鳴周波数の変化から、デバイスまたはマーカーの面積が計算され、MRI造影剤の磁気感受性を知る。   The measured characteristics of the device, such as the area, are based on the surge that occurs at the resonance frequency after the patient swallows the marker. The marker may be a non-toxic paramagnetic material, such as water mixed with a solution of magnetic resonance imaging (MRI) contrast agent. In some embodiments, the marker may simply be water. In many cases, the method is sensitive enough to detect device or marker size or other features without ingesting MRI contrast agents or even at very low concentrations. The method further includes the step 52 of tuning a circuit external to the device or marker to the second resonant frequency in the presence of the patient. In some aspects of the method, the external coil can be moved to obtain a maximum change in the resonant frequency of the external circuit. For example, the outer coil can be moved up and down, left and right, and tilted to align with the inner coil. Finally, the method includes calculating 54 the size, orientation or other characteristics of the marker or device based on the difference between the first resonance frequency and the second resonance frequency. From the change in resonance frequency of the external tuning circuit, the area of the device or marker is calculated to know the magnetic sensitivity of the MRI contrast agent.

ここで図33A〜36、胃磁気感受性ファントムを用いる装置検証のセットアップおよび方法を参照する。図33Aは、装置検証のためのファントムの基本的セットアップの上面図を表す。セットアップは、縦軸63(図33Bに示す)、内腔64、組織66および3つの検査腹腔鏡で調節可能な胃マーカー68、例えば胃バンドを有する臑動ポンプ60を含む。所望の精度によって、より多くのマーカー68を用いることができることに留意すべきである。   Reference is now made to FIGS. 33A-36, a setup and method for device verification using a gastric magnetically sensitive phantom. FIG. 33A represents a top view of a basic phantom setup for device verification. The setup includes a peristaltic pump 60 having a longitudinal axis 63 (shown in FIG. 33B), lumen 64, tissue 66 and three examination laparoscopic adjustable gastric markers 68, eg, a gastric band. It should be noted that more markers 68 can be used depending on the accuracy desired.

臑動ポンプは磁気造影剤で充填され、ポンプはヒト嚥下速度と一貫した速度に設定される。図33Aに示す態様の側面図である図33Bに示すように、検査腹腔鏡で調節可能な胃マーカーは、ポンプ60の周りの3つの位置、P1、P2およびP3に置く。第1、第2および第3のマーカーは、ポンプの縦軸63に沿ってお互いからオフセットされる。   The peristaltic pump is filled with magnetic contrast agent and the pump is set at a speed consistent with human swallowing speed. As shown in FIG. 33B, which is a side view of the embodiment shown in FIG. 33A, gastroscopic markers adjustable with the examination laparoscope are placed in three positions around the pump 60, P1, P2 and P3. The first, second and third markers are offset from each other along the longitudinal axis 63 of the pump.

ここで図34を参照すると、調節可能な外部コイル70は、マーカー68の周りに置かれるように移動される。ポンプの周りに置かれるマーカー68の各々の共鳴周波数を測定する。磁気材料がファントムを通って受容器72に入り、およびポンプを通って再び戻る間に、共鳴周波数を測定する。共鳴周波数の値はピックアップコイル74で検出され、さらなる計算のために外部のエレクトロニクス76に送信される。共鳴周波数の最大偏差は、スペクトルアナライザーから判定される。   Referring now to FIG. 34, the adjustable external coil 70 is moved to be placed around the marker 68. The resonant frequency of each of the markers 68 placed around the pump is measured. The resonant frequency is measured while the magnetic material enters the receiver 72 through the phantom and back through the pump. The value of the resonance frequency is detected by the pickup coil 74 and transmitted to the external electronics 76 for further calculation. The maximum deviation of the resonance frequency is determined from a spectrum analyzer.

上記の技術は、胃内デバイスまたは体内の周囲の解剖学的構造の像を与えない。しかし、図35に示すように、収集されるデータをグラフィカルに表示することができる。図35に見られるように、周波数の変化は、幾何学的特徴、例えば位置P1、P2およびP3にそれぞれ置かれたマーカーの面積A1、A2およびA3とグラフィカルに相関させることができる。このように、開業医は、検証手順の間に測定された値に対してA1、A2およびA3の公知の優れた値を比較することによって、外部コイルが適切に動作していると確信することができる。   The above techniques do not give an image of the intragastric device or the surrounding anatomy in the body. However, the collected data can be displayed graphically as shown in FIG. As seen in FIG. 35, the change in frequency can be graphically correlated with geometric features such as marker areas A1, A2 and A3 placed at positions P1, P2 and P3, respectively. Thus, the practitioner may be confident that the external coil is operating properly by comparing the known good values of A1, A2 and A3 against the values measured during the verification procedure. it can.

前に記載した外部周波数発振装置は、適当な高周波励起を用いて胃内腔全体をスキャンするように改変することができ、それによって、痕跡流感知磁気共鳴画像化装置を模倣することに留意すべきである。そのような装置は、適当な周波数ドメインソフトウェアを用いて画像を提供するだろう。   Note that the previously described external frequency oscillator can be modified to scan the entire gastric lumen using appropriate high frequency excitation, thereby mimicking a trace flow sensing magnetic resonance imaging device. Should. Such a device would provide images using suitable frequency domain software.

胃磁気感受性ファントムを用いて胃内腔のサイズを判定する方法を、図36に示す。この方法は、水または磁気共鳴画像化造影剤を含有する水溶液で臑動ポンプを充填する工程82を含む。この方法は、臑動ポンプの周りに、前に記載した第1、第2および第3のマーカーまたはデバイスを内部コイルと配置する工程84をさらに含む。第1、第2および第3のマーカーは、ポンプの縦軸に沿ってお互いからオフセットされる。この方法は、ヒト嚥下速度とほぼ同じ速度にポンプを設定する工程86をさらに含む。この方法は、ポンプを通して造影剤を送る工程88をさらに含む。この方法は、図34の外部コイル70を第1、第2および第3のマーカーの周りに順に置き、造影剤をポンプを通して送る間にスペクトルアナライザーから第1、第2および第3のマーカーの各々の共鳴周波数の最大偏差を判定する工程90をさらに含む。この方法は、それらの共鳴周波数に基づいて第1、第2および第3のマーカーの各々の面積を計算する工程92をさらに含む。   FIG. 36 shows a method of determining the size of the gastric lumen using the gastric magnetic sensitivity phantom. The method includes a step 82 of filling the peristaltic pump with water or an aqueous solution containing a magnetic resonance imaging contrast agent. The method further includes the step 84 of placing the previously described first, second and third markers or devices with the internal coil around the peristaltic pump. The first, second and third markers are offset from each other along the longitudinal axis of the pump. The method further includes a step 86 of setting the pump to approximately the same speed as the human swallowing speed. The method further includes the step 88 of delivering contrast agent through the pump. This method places the external coil 70 of FIG. 34 around the first, second and third markers in turn and each of the first, second and third markers from the spectrum analyzer while delivering contrast agent through the pump. A step 90 of determining a maximum deviation of the resonance frequencies of The method further includes calculating 92 the area of each of the first, second and third markers based on their resonant frequencies.

図36に記載される方法の工程は、示す順序で実施する必要がなく、このように、この方法は特定の順序に制限されるべきでないことに留意すべきである。むしろ、当業者は、例えば水溶液で充填する前にポンプを一定の速度に設定するならば、この方法は等しく良好に作動することを認める。   It should be noted that the method steps described in FIG. 36 need not be performed in the order shown, and thus the method should not be limited to a particular order. Rather, those skilled in the art will recognize that this method works equally well if, for example, the pump is set to a constant speed before filling with an aqueous solution.

ここで図37〜40を参照すると、胃内デバイスを特徴付ける、例えばデバイスのサイズを測定するためのシステムが、本発明の少なくとも1つの態様に従って例示される。図37は、図29に類似する。しかし、図37に表す態様は、内部コイルの代わりに、システムに飛行時間型超音波技術を用いてマーカーおよび/またはデバイスのサイズおよび組成を測定させる、デバイスの中に置かれた2つのウルトラソニックモジュールを有する。   With reference now to FIGS. 37-40, a system for characterizing an intragastric device, eg, for measuring the size of the device, is illustrated in accordance with at least one aspect of the present invention. FIG. 37 is similar to FIG. However, the embodiment depicted in FIG. 37 has two ultrasonics placed in the device that cause the system to measure the size and composition of the marker and / or device using time-of-flight ultrasound technology instead of an internal coil. Has a module.

ウルトラソニックパルスの送信とエコーの受信の間の時間は、以下によって与えられ:   The time between sending an Ultrasonic pulse and receiving an echo is given by:

ここで、Uは媒体、一般的に水の中の音の速度であり、dは目的のデバイスまたはマーカーの直径である。 Where U is the speed of sound in the medium, typically water, and d is the diameter of the target device or marker.

音の速度が既知であるならば、送信と受信の間の時間から寸法を計算することができる。送信が2つの直交方向で起こる場合は、マーカーの2つの寸法を判定することができ、したがってマーカーの面積を計算することができる。内腔が楕円であると仮定すると、長軸(a)および短軸(b)を用いた楕円の面積を求める式は、以下の通りである:   If the speed of sound is known, the dimensions can be calculated from the time between transmission and reception. If transmission occurs in two orthogonal directions, the two dimensions of the marker can be determined, and thus the area of the marker can be calculated. Assuming that the lumen is an ellipse, the equation for determining the area of the ellipse using the major axis (a) and minor axis (b) is as follows:

患者に水を飲むように指示し、こうして胃領域を洗い流すことによって、マーカーを胃組織と区別することができる。マーカーがクリアであるならば、クリアなエコー信号が得られ、マーカー領域を判定するためにクリアな領域で超音波パルスの飛行時間が得られる。   By instructing the patient to drink water and thus flushing the stomach area, the marker can be distinguished from stomach tissue. If the marker is clear, a clear echo signal is obtained and the time of flight of the ultrasonic pulse is obtained in the clear area to determine the marker area.

持続的な固体物体の存在を検出するために、2つの方法が用いられる。第1に、直交方向の散乱ウルトラソニックパルスの振幅である直交性信号を、元のパルスのエコーリターンと比較する。第2に、元のパルスエコー中の偽リターンの量は、マーカーによって囲まれる領域の断面での固体対液体の物体の比を判定することさえできる。   Two methods are used to detect the presence of persistent solid objects. First, compare the orthogonality signal, which is the amplitude of the scattered ultrasonic pulse in the orthogonal direction, with the echo return of the original pulse. Second, the amount of false return in the original pulse echo can even determine the solid to liquid object ratio at the cross section of the region surrounded by the marker.

ここで図37を参照すると、胃内デバイス14は、2つの直交性ウルトラソニック送信機/受信機(「トランシーバ」)モジュール100A、102Aを含む。トランシーバ100Aは前/後(a/p)ウルトラソニックモジュールであり、トランシーバ102Aは側方のウルトラソニックモジュールである。   Referring now to FIG. 37, intragastric device 14 includes two orthogonal ultrasonic transmitter / receiver (“transceiver”) modules 100A, 102A. Transceiver 100A is a front / rear (a / p) ultrasonic module and transceiver 102A is a lateral ultrasonic module.

デバイス14は、各トランシーバモジュールからの飛行時間を測定するマイクロプロセッサー104Aをさらに含む。マイクロプロセッサーは、組織エコーと空のマーカーを区別することが可能である。マイクロプロセッサーは、送信のための信号を調製することも可能である。マイクロプロセッサーは、コンピューター105と電気的に通信する。いくつかの態様において、コンピューターおよびマイクロプロセッサーは同じ部品に組み込まれる。少なくとも1つの態様において、コンピューターは、内腔に関連した長半径、短半径および散乱を判定することが可能なルックアップ表であってもよい。   Device 14 further includes a microprocessor 104A that measures the time of flight from each transceiver module. The microprocessor can distinguish between tissue echoes and empty markers. The microprocessor can also prepare the signal for transmission. The microprocessor is in electrical communication with computer 105. In some embodiments, the computer and the microprocessor are integrated into the same part. In at least one aspect, the computer may be a look-up table that can determine the major radius, minor radius, and scatter associated with the lumen.

胃内デバイス14は、マーカーから体外の位置に信号を送信することが可能な送信機106Aも含む。送信機106Aが送信のためのアンテナを含むことができるか、またはバンド(示さず)内のアンテナが送信機と電気的に通信することができる。デバイス14は、バッテリーを内蔵しているかまたは腹腔鏡により調整できる胃バンドエレクトロニクスに誘導的に給電することが可能なモジュール108Aも含む。   The intragastric device 14 also includes a transmitter 106A that can transmit signals from the marker to a location outside the body. Transmitter 106A can include an antenna for transmission, or an antenna in a band (not shown) can be in electrical communication with the transmitter. The device 14 also includes a module 108A that can inductively power gastric band electronics that incorporates a battery or can be adjusted by a laparoscope.

送信された信号を受信するためのアンテナ110Aおよびアンテナと作動可能に通信する受信機112は、患者の外部にある。前のように、送信機106Aによって送信され、受信機112によって受信される信号を解読し、処理することが可能なソフトウェアを有するコンピューター35Bが含まれてもよい。コンピューターソフトウェアは、デバイス14および/またはマーカーの長さおよび幅を判定するために水平および縦のウルトラソニックパルスの飛行時間を測定すること、ならびに長さおよび幅を合わせて面積を求めることが可能である。縦の受信機への水平受信機の散乱および水平受信機への縦の受信機の散乱から、目的の領域中の物体を判定できることに留意すべきである。   An antenna 110A for receiving the transmitted signal and a receiver 112 in operative communication with the antenna are external to the patient. As before, a computer 35B having software capable of decoding and processing signals transmitted by transmitter 106A and received by receiver 112 may be included. The computer software can measure the time of flight of horizontal and vertical ultrasonic pulses to determine the length and width of the device 14 and / or marker, and can determine the area by combining the length and width. is there. It should be noted that the object in the region of interest can be determined from the scattering of the horizontal receiver to the vertical receiver and the scattering of the vertical receiver to the horizontal receiver.

ウルトラソニックシステムは、図33A〜34に関して上に記載されるものに類似の方法で較正することができる。上記の技術は、デバイス14またはマーカーまたは内部の解剖学的構造の像を与えない。しかし、図38に示すように、収集されるデータはグラフィカルに表示することができる。図38に見られるように、側方および水平の飛行時間は、位置P1、P2およびP3にそれぞれ置かれたマーカーまたはデバイス14の面積A1、A2およびA3とグラフィカルに相関させることができる。   The ultrasonic system can be calibrated in a manner similar to that described above with respect to FIGS. The above technique does not give an image of the device 14 or marker or internal anatomy. However, as shown in FIG. 38, the collected data can be displayed graphically. As can be seen in FIG. 38, the lateral and horizontal time of flight can be graphically correlated with the areas A1, A2 and A3 of the markers or devices 14 placed at positions P1, P2 and P3, respectively.

いくつかの態様において、デバイス14またはマーカーは内側および外側を有し、ここで、内側は外側より胃内腔に近く、図37の場合のように、2つのウルトラソニックモジュールはデバイスの外側に置かれる。   In some embodiments, the device 14 or marker has an inner side and an outer side, where the inner side is closer to the gastric lumen than the outer side, and the two ultrasonic modules are placed on the outer side of the device, as in FIG. It is burned.

図39は、ウルトラソニックモジュールを用いる飛行時間を表すパルスタイミング図を表す。ここでは、デバイス14またはマーカーが内腔の周りの胃バンドであると仮定する。図39に見られるように、胃バンド膀胱を通過する時間、胃組織を通過する時間および胃内腔を通過する時間に基づいて、飛行時間を判定することができる。   FIG. 39 represents a pulse timing diagram representing the time of flight using the Ultrasonic module. Here, it is assumed that the device 14 or marker is a gastric band around the lumen. As seen in FIG. 39, the time of flight can be determined based on the time through the gastric band bladder, the time through the stomach tissue and the time through the gastric lumen.

図40は、ウルトラソニック態様120Aと誘導態様130Aの両方の収集データのグラフ表示である。ウルトラソニック態様120Aは、内腔中のいかなる固体塊122も検出することができる。誘導態様130Aでは、誘導態様からの面積132、ならびに調整可能な胃バンドタブ円周からの面積134から誘導領域からの面積を引いたものが表される。   FIG. 40 is a graphical representation of the collected data for both the Ultrasonic aspect 120A and the guidance aspect 130A. Ultrasonic embodiment 120A can detect any solid mass 122 in the lumen. In the guiding feature 130A, the area 132 from the guiding feature and the area 134 from the adjustable gastric band tab circumference minus the area from the guiding region are represented.

いくつかの態様において、超音波マーカーは、液体、固体またはその組合せである。胃内デバイスの中または上のサックに、様々な材料を含有することができる。音響サインが容易に特定されるように、液体の特性を調整することができる。   In some embodiments, the ultrasound marker is a liquid, a solid or a combination thereof. Various materials can be contained in the sac in or on the intragastric device. The properties of the liquid can be adjusted so that the acoustic signature is easily identified.

上記の技術は、超音波マーカーと用いることができ、容積占有副部品がその収縮状態にある時に、マーカーが特徴的な超音波の可視化またはサインを有するように、および容積占有副部品が膨張している時に、マーカーが別の特徴的な超音波の可視化またはサインを有するように、容積占有副部品が折られるかまたは畳まれた状態にある時は容積占有副部品に適用することができる。あるいは、超音波マーカーは、デバイスの様々な副部品、例えばバルブ、ヘッドまたは重量の確認および配置を促進するように、容積占有副部品に適用するかまたは組み込むことができる。超音波マーカーは、容積占有副部品の表面または容積占有副部品を形成する材料の層の間に、印刷するかまたは塗ることができる。あるいは、容積占有副部品の特定および/または配置を支援する超音波マーカーとして、音響応答性コーティングを用いることができる。あるいは、容積占有副部品の全部または一部を覆うエラストマースリーブに、超音波マーカーを適用することができる。   The above technique can be used with an ultrasound marker so that when the volume occupancy subcomponent is in its contracted state, the marker has a characteristic ultrasound visualization or sign and the volume occupancy subcomponent expands. Can be applied to the volume occupancy subpart when the volume occupancy subpart is folded or folded so that the marker has another characteristic ultrasound visualization or sign. Alternatively, the ultrasonic marker can be applied to or incorporated into the volume occupancy sub-parts to facilitate identification and placement of various sub-parts of the device, such as valves, heads or weights. The ultrasonic marker can be printed or painted between the surface of the volume occupancy subcomponent or the layer of material forming the volume occupancy subcomponent. Alternatively, an acoustically responsive coating can be used as an ultrasonic marker to assist in the identification and / or placement of volumetric subcomponents. Alternatively, the ultrasonic marker can be applied to an elastomer sleeve that covers all or part of the volume-occupying sub-part.

別の態様において、容積占有副部品は、容積占有副部品の膨張の結果機械的に変化する副部品を組み込み、その機械的変化は超音波可視化装置を用いて判定することができる。例えば、超音波可視化マーカーを含む容積占有副部品の機械的部分は、容積占有副部品の圧の増加の結果伸長することができる。   In another aspect, the volume occupancy subcomponent incorporates a subcomponent that changes mechanically as a result of expansion of the volume occupancy subcomponent, and the mechanical change can be determined using an ultrasound visualization device. For example, a mechanical portion of a volume occupancy subcomponent that includes an ultrasound visualization marker can stretch as a result of an increase in pressure of the volume occupancy subcomponent.

あるいは、超音波マーカーは、容積占有副部品が構築される材料の層の間に位置するメッシュ、例えば金属メッシュを用いて形成することができる。容積占有副部品が膨張し、配備された状態にある時、埋め込まれた超音波マーカーによって形成される1つ以上のパターンが出現する。   Alternatively, the ultrasonic marker can be formed using a mesh, for example a metal mesh, located between the layers of material from which the volume occupancy subcomponent is constructed. When the volume occupancy sub-part is inflated and in a deployed state, one or more patterns formed by the embedded ultrasonic marker appear.

一部の態様では、超音波センサーは、非接触センサーを含む。ウルトラソニックレベルのまたはセンサーもしくは感知システムは、標的との接触を必要としない。医療産業では、これは、目的のマーカーまたはアイテムに混入するかさもなければ妨害することがあるインラインセンサーに優る利点である。一部の態様では、センサーはマイクである。   In some aspects, the ultrasonic sensor includes a non-contact sensor. Ultrasonic levels or sensors or sensing systems do not require contact with the target. In the medical industry, this is an advantage over in-line sensors that may otherwise interfere with the target marker or item. In some aspects, the sensor is a microphone.

一部の態様では、パルス波システムが用いられる。パルスウルトラソニック技術の原理は、伝送信号がウルトラソニックエネルギーの短いバーストからなるということである。各バーストの後、センサーエレクトロニクスは、目的の媒体をエネルギーが通過するのにかかる時間に対応する小さい時間ウィンドウの中で、リターン信号を探す。このウィンドウの間に受信した信号だけが、追加の信号処理の資格を与えられる。一部の態様では、連続波システムが用いられる。パルス化、連続的または他の波動システムでは、センサーは、リターン波信号を受信するマイクであってもよい。   In some aspects, a pulsed wave system is used. The principle of pulsed ultrasonic technology is that the transmitted signal consists of short bursts of ultrasonic energy. After each burst, the sensor electronics looks for a return signal in a small time window corresponding to the time it takes for the energy to pass through the target medium. Only signals received during this window are eligible for additional signal processing. In some aspects, a continuous wave system is used. In a pulsed, continuous or other wave system, the sensor may be a microphone that receives the return wave signal.

一部の態様では、マーカーが超音波信号を送信することができる。例えば、超音波識別(USID)は、超音波デバイスに取り付けられたかまたは埋め込まれた、単純で安価なノード(バッジ/タグ)を用いて、胃内デバイスの位置をリアルタイムで自動的に追跡し、識別するために使用することができ、それらは次に、マイクなどの超音波センサーにそれらの位置を伝えるために超音波信号を送信する。   In some aspects, the marker can transmit an ultrasound signal. For example, ultrasound identification (USID) automatically tracks the position of the intragastric device in real time using simple and inexpensive nodes (badges / tags) attached or embedded in the ultrasound device, Which can then be used to identify and then transmit ultrasonic signals to convey their position to an ultrasonic sensor such as a microphone.

超音波配置システムで、コンピューターシステムを実装することができる。コンピューターシステムは、超音波センサーからデータを受信し、特定のアルゴリズムに従って胃内デバイスの位置、配向および/または状態に関係する情報を計算するハードウェアおよびソフトウェアを含む。一部の態様では、ハードウェアは、中央処理装置、メモリー、アナログからデジタルへの変換器、アナログ回路、ディスプレイを含むことができる。一部の態様では、ソフトウェアは、ここで議論される技術に従う、較正、初期化、予測、推定、磁気センサーデータの測定、位置、配向、サイズ、構成などを含む様々な所望の出力の計算を含む、いくつかの工程を通して進行する。   A computer system can be implemented with an ultrasonic placement system. The computer system includes hardware and software that receives data from the ultrasound sensor and calculates information related to the position, orientation, and / or status of the intragastric device according to a specific algorithm. In some aspects, the hardware can include a central processing unit, a memory, an analog to digital converter, an analog circuit, and a display. In some aspects, the software performs various desired output calculations including calibration, initialization, prediction, estimation, measurement of magnetic sensor data, position, orientation, size, configuration, etc., according to the techniques discussed herein. It goes through several steps, including:

胃内デバイスの位置、配向および/または状態に関するプロセッサーの出力は、いくつかの様式でユーザーに伝えることができる。一部の態様では、出力はディスプレイ上に視覚的に示される。   The output of the processor regarding the position, orientation and / or status of the intragastric device can be communicated to the user in several ways. In some aspects, the output is shown visually on the display.

一部の態様では、胃内デバイスの位置、配向および/または状態に関係するプロセッサーの出力は、スピーカーを通してユーザーに聞こえるように伝えられる。   In some aspects, the output of the processor related to the position, orientation and / or condition of the intragastric device is communicated to the user through a speaker.

一部の態様では、胃内デバイスの位置、配向および/または状態に関係するプロセッサーの出力は、方法の組合せを通してユーザーに伝えられる。例えば、システムは、スピーカーを通して送られる可聴警報と一緒に視覚的グラフィック表示を採用することができる。   In some aspects, processor output related to the position, orientation, and / or status of the intragastric device is communicated to the user through a combination of methods. For example, the system can employ a visual graphic display along with an audible alert sent through a speaker.

一部の態様では、超音波配置システムは、使用前に較正される。出力信号が予想される範囲内にあることを検証するために、超音波マーカーおよびセンサーは予定された位置および配向に置かれる。一部の態様では、超音波マーカーがシミュレーターを通って移動する時に超音波配置システムを検査するために、超音波配置システムは、ヒト患者シミュレーターまたはダミーを用いて較正されるかさもなければ検証される。一部の態様では、超音波配置システムは、近くの音波干渉からの迷子の信号について検査される。   In some aspects, the ultrasound placement system is calibrated prior to use. In order to verify that the output signal is within the expected range, the ultrasonic markers and sensors are placed in a predetermined position and orientation. In some aspects, the ultrasound placement system is calibrated or otherwise verified using a human patient simulator or dummy to inspect the ultrasound placement system as the ultrasound marker moves through the simulator. The In some aspects, the ultrasound placement system is inspected for stray signals from nearby acoustic interference.

様々な態様では、摂取された胃内デバイスを配置するかさもなければ特徴付けるために、超音波センサーは、1つ以上のマーカーと一緒に用いることができる。一部の態様では、既製の胃内デバイス、例えば嚥下可能な、膨らませることができるバルーンを、いかなる超音波マーカーによる変更もなしに用いることができる。そのデバイスで、音波をパルス化し、マイクでそれらのリターン信号を感知する超音波センサーを、体外で用いることができる。デバイスは、収縮状態で嚥下することができ、その後、胃の中に入ると膨張する。超音波センサーは、上述の技術に従って、デバイスをパルスさせ、リターン信号を受信することによって、デバイスを配置するかさもなければ特徴付けするために用いることができる。   In various aspects, an ultrasonic sensor can be used with one or more markers to place or otherwise characterize an ingested intragastric device. In some aspects, off-the-shelf intragastric devices, such as swallowable, inflatable balloons, can be used without modification with any ultrasound marker. Ultrasonic sensors that pulse sound waves with the device and sense their return signals with a microphone can be used outside the body. The device can be swallowed in a contracted state and then expands upon entering the stomach. The ultrasonic sensor can be used to position or otherwise characterize the device by pulsing the device and receiving a return signal according to the techniques described above.

摂取されたデバイスは、超音波胃内配置システムを用いて配置することができる。一部の態様では、様々な位置でパルスさせ、リターン信号を分析することによって、センサーでデバイスを配置することができる。例えば、リターン波信号を、デバイスを飲み込む前の体の位置と相関させることによって、デバイスのない身体器官に対応するリターン信号を前もって決めることができる。これにより、デバイスなしの器官または体の超音波マップを作成できるであろう。次に、デバイスを飲み込んだ後に、および体の上でセンサーを動作させることによって、体の対応する位置について異なる信号が返されるならば、デバイスの位置はこのように特定される。これは、上述の技術に従って実行することができる。   Ingested devices can be placed using an ultrasonic intragastric placement system. In some aspects, the device can be placed on the sensor by pulsing at various locations and analyzing the return signal. For example, by correlating the return wave signal with the position of the body before swallowing the device, a return signal corresponding to a body organ without the device can be determined in advance. This would create an ultrasound map of the organ or body without the device. Then, after swallowing the device and by operating the sensor on the body, the position of the device is thus determined if a different signal is returned for the corresponding position of the body. This can be performed according to the techniques described above.

摂取されたデバイスの配向は、超音波胃内配置システムを用いて確認することができる。一部の態様では、デバイスの様々な位置でパルスさせおよび感知し、リターン信号を分析することによって、センサーは胃内デバイスの配向を特定することができる。例えば、患者による摂取の前に、リターン波サインとデバイスの配向の間の既知の相関の既定のデータベースが存在するように、デバイスを様々な配向でパルスさせることができる。これは、収縮したか、膨張したかまたは他の状態のデバイスについて行うことができる。次に、摂取の後、上述の技術に従って、デバイスの配向を決定するために、デバイスをパルスさせ、リターン信号を既定のデータベースと比較することができる。   The orientation of the ingested device can be confirmed using an ultrasonic intragastric placement system. In some aspects, the sensor can determine the orientation of the intragastric device by pulsing and sensing at various locations on the device and analyzing the return signal. For example, the device can be pulsed in various orientations so that there is a predefined database of known correlations between the return wave signature and the orientation of the device prior to ingestion by the patient. This can be done for devices that are deflated, expanded or otherwise. Next, after ingestion, the device can be pulsed and the return signal compared to a predefined database to determine the orientation of the device according to the techniques described above.

さらに、上述の技術に従って超音波胃内配置システムを用いて、摂取されたデバイスの様々なサイズおよび構成を特徴付けることができる。例えば、バルーンの膨張または複数のバルーンの膨張もしくは構成を特徴付け、評価することができる。一部の態様では、デバイスの様々な位置でパルスさせおよび感知し、リターン信号を分析することによって、センサーは1つ以上のデバイスを特徴付けることができる。例えば、収縮したデバイスは、膨張したデバイスと異なるパルスサインを返すだろう。このような様式で、デバイスを、膨張しているか、収縮しているかまたは何らかの他の状態にあると特徴付けることができる。リターン信号サインが前もって決められ、デバイスの状態を評価するための目安の役目をするように、患者による摂取の前に、膨張したデバイスをさらに特徴付けることができるであろう。一部の態様では、収縮過程を特徴付けるために、超音波配置システムは収縮システムと共に用いることができる。   In addition, an ultrasonic intragastric placement system can be used in accordance with the techniques described above to characterize the various sizes and configurations of ingested devices. For example, balloon inflation or inflation or configuration of multiple balloons can be characterized and evaluated. In some aspects, the sensor can characterize one or more devices by pulsing and sensing at various locations on the device and analyzing the return signal. For example, a deflated device will return a different pulse signature than a dilated device. In this manner, the device can be characterized as being inflated, deflated, or in some other state. The inflated device could be further characterized prior to ingestion by the patient so that a return signal signature is predetermined and serves as a guide for assessing the condition of the device. In some aspects, the ultrasound placement system can be used with a contraction system to characterize the contraction process.

開示された超音波胃内配置システムおよび技術を用いて、投与の様々な方法のタイミングおよび他の属性を特徴付けることができる。デバイスが内視鏡技術を用いてかまたは経口的に投与されるかどうかにかかわらず、胃に進む時のデバイスの進行を超音波配置システムで追跡することができる。例えば、硬質ゼラチンまたは水または他の消耗品によりデバイスを飲み込むことの影響は、それが摂取される間の位置および配向を追跡することによって特徴付けることができる。   The disclosed ultrasonic intragastric placement systems and techniques can be used to characterize the timing and other attributes of various methods of administration. Regardless of whether the device is administered using endoscopic techniques or orally, the progress of the device as it travels to the stomach can be tracked with an ultrasound placement system. For example, the effects of swallowing the device with hard gelatin or water or other consumables can be characterized by tracking the position and orientation while it is ingested.

一部の態様では、超音波配置システムは、円形または楕円形の断面を有する胃内デバイスを特徴付けることができる。デバイス内に置かれる2つのウルトラソニックモジュールは、飛行時間型超音波技術を用いてシステムがデバイスのサイズおよび組成を測定することを可能にする。   In some aspects, the ultrasound placement system can characterize an intragastric device having a circular or elliptical cross section. Two Ultrasonic modules placed in the device allow the system to measure the size and composition of the device using time-of-flight ultrasound technology.

音の速度を用いて、送信と受信の間の時間から距離を計算することができる。ウルトラソニックパルスの送信とエコーの受信の間の時間は、t=2d/Uまたはd=Ut/2、(53)によって与えられ、ここで、Uは目的の媒体中の音の速度であり、dはデバイスの直径である。送信が2つの直交方向で起こる場合は、胃内デバイスの2つの寸法を判定することができ、したがってデバイスの面積を計算することができる。デバイスが楕円であると仮定すると、長径(a)および短径(b)を用いた楕円の面積を求める式は、以下の通りである:
A=π・a・b=(π・U2・t1・t2)/16
膨張したデバイスの内部がクリアであるならば、クリアなエコー信号が得られ、デバイスの領域を判定するためにクリアな領域で超音波パルスの飛行時間が得られる。外来の、さもなければデバイス中の物体の存在を検出するために、2つの方法を用いることができる。第1に、直交方向の散乱ウルトラソニックパルスの振幅である直交性信号を、元のパルスのエコーリターンと比較する。第2に、元のパルスエコー中の偽リターンの量は、デバイスの分析される断面での固体対液体の物体の比を判定することさえできる。
Using the speed of sound, the distance can be calculated from the time between transmission and reception. The time between sending an ultrasonic pulse and receiving an echo is given by t = 2d / U or d = Ut / 2, (53), where U is the speed of sound in the target medium, d is the diameter of the device. If transmission occurs in two orthogonal directions, the two dimensions of the intragastric device can be determined, and thus the area of the device can be calculated. Assuming that the device is an ellipse, the equation for determining the area of the ellipse using the major axis (a) and minor axis (b) is as follows:
A = π · a · b = (π · U 2 · t 1 · t 2 ) / 16
If the inside of the expanded device is clear, a clear echo signal is obtained, and the time of flight of the ultrasonic pulse is obtained in the clear area to determine the area of the device. Two methods can be used to detect the presence of foreign or otherwise objects in the device. First, compare the orthogonality signal, which is the amplitude of the scattered ultrasonic pulse in the orthogonal direction, with the echo return of the original pulse. Second, the amount of false return in the original pulse echo can even determine the ratio of solid to liquid objects at the analyzed cross-section of the device.

胃内デバイスは、2つの直交性ウルトラソニック送信機/受信機(「トランシーバ」)モジュールを含むことができる。1つのトランシーバは前/後(a/p)ウルトラソニックモジュールであり、他のトランシーバは側方のウルトラソニックモジュールである。デバイスは、各トランシーバモジュールからの飛行時間を測定するマイクロプロセッサーをさらに含む。マイクロプロセッサーは、デバイスエコーと空のデバイス内部を区別することが可能である。マイクロプロセッサーは、送信のための信号を調製することも可能である。マイクロプロセッサーは、コンピューターと電気的に通信する。一部の態様では、コンピューターおよびマイクロプロセッサーは同じ部品に組み込まれる。少なくとも1つの態様では、コンピューターは、デバイスに関連した長半径、短半径および散乱を判定することが可能なルックアップ表であってもよい。   The intragastric device can include two orthogonal ultrasonic transmitter / receiver ("transceiver") modules. One transceiver is a front / rear (a / p) ultrasonic module and the other transceiver is a lateral ultrasonic module. The device further includes a microprocessor that measures the time of flight from each transceiver module. The microprocessor can distinguish between device echoes and empty device interiors. The microprocessor can also prepare the signal for transmission. The microprocessor communicates electrically with the computer. In some embodiments, the computer and the microprocessor are integrated into the same part. In at least one aspect, the computer may be a look-up table that can determine the major radius, minor radius, and scatter associated with the device.

胃内デバイスは、デバイスから体外の位置に信号を送信することが可能な送信機を含むこともできる。送信機が送信のためのアンテナを含むことができるか、またはバンド(示さず)内のアンテナが送信機と電気的に通信することができる。デバイスは、バッテリーを内蔵しているかまたは胃内デバイスエレクトロニクスに誘導的に給電することが可能な、モジュールを含むこともできる。送信された信号を受信するためのアンテナおよびアンテナと作動可能に通信する受信機は、患者の外部にあってもよい。送信機によって送信され、受信機によって受信される信号を解読し、処理することが可能なソフトウェアを有するコンピューターが含まれてもよい。コンピューターソフトウェアは、胃内デバイスの長さおよび幅を判定するために水平および縦のウルトラソニックパルスの飛行時間を測定すること、ならびに長さおよび幅を合わせて面積を求めることが可能である。縦の受信機への水平受信機の散乱および水平受信機への縦の受信機の散乱から、デバイス中のいかなる材料の存在も判定できることに留意すべきである。   The intragastric device can also include a transmitter that can transmit signals from the device to a location outside the body. The transmitter can include an antenna for transmission, or an antenna in a band (not shown) can be in electrical communication with the transmitter. The device can also include a module that contains a battery or can inductively power the intragastric device electronics. The antenna for receiving the transmitted signal and the receiver in operative communication with the antenna may be external to the patient. A computer having software capable of decrypting and processing signals transmitted by the transmitter and received by the receiver may be included. Computer software can measure the time of flight of horizontal and vertical ultrasonic pulses to determine the length and width of the intragastric device, and determine the area by combining the length and width. It should be noted that the presence of any material in the device can be determined from the scattering of the horizontal receiver to the vertical receiver and the scattering of the vertical receiver to the horizontal receiver.

いくつかの態様において、ウルトラソニックシステムは較正することができる。収集されるデータはグラフィカルな方法で表示することができ、側方および水平の飛行時間は胃内デバイスの様々な領域とグラフィカルに相関付けられる。   In some embodiments, the ultrasonic system can be calibrated. The collected data can be displayed in a graphical manner, with lateral and horizontal flight times being graphically correlated with various regions of the intragastric device.

いくつかの態様において、胃内デバイスは内側および外側を有し、ここで、内側は外側より胃内デバイス内部に近く、2つのウルトラソニックモジュールは胃内デバイスの外側に置かれる。飛行時間は、胃内デバイスを通過する時間に基づいて判定することができる。   In some embodiments, the intragastric device has an inside and an outside, where the inside is closer to the interior of the intragastric device than the outside, and the two ultrasonic modules are placed outside the intragastric device. The time of flight can be determined based on the time to pass through the intragastric device.

発電トラッキングおよび可視化副部品
上記のデバイスおよびシステムに、トラッキングおよび可視化機能を組み込むことができる。ここで用いるように、「可視化」は、電圧センサーまたはマーカーが遭遇する胃環境に応答して電圧を生成するためのセンサーまたはマーカーを提供することによることを含む、いくつかの方法で体内の目的のアイテムを特定することを指すために広く用いられる。本デバイスの非侵襲的性質のために、医師は、膨張の前、処置中または収縮後にデバイスの位置および配向を決定または確認することを望むことができる。したがって、投与の全ての段階で胃内デバイスの位置、配向および/または状態の決定および確認を可能にするように構成された、発電感知部品を組み込む胃内デバイスが提供される。
Power Generation Tracking and Visualization Subcomponent Tracking and visualization functions can be incorporated into the devices and systems described above. As used herein, “visualization” is intended in the body in several ways, including by providing a sensor or marker for generating a voltage in response to the gastric environment encountered by the voltage sensor or marker. Widely used to refer to identifying items. Due to the non-invasive nature of the device, the physician may wish to determine or confirm the position and orientation of the device before inflation, during treatment or after deflation. Accordingly, an intragastric device is provided that incorporates a power generation sensing component configured to allow determination and confirmation of the position, orientation and / or status of the intragastric device at all stages of administration.

いくつかの態様において、発電トラッキングおよび可視化副部品は、ここに記載される他の態様に実装することができる。例えば、上記のように、図10Cは、図10Aのカテーテルと一緒に実装することができる発電センサーの態様を表す。これは単に1つの例だけであり、他の態様も発電センサーを実装することができる。図10Cのセンサーまたはここに記載される他のシステムに、またはそれで実装することができる特定の発電センサー態様が下に記載される。   In some aspects, the power generation tracking and visualization subcomponent can be implemented in other aspects described herein. For example, as described above, FIG. 10C represents an embodiment of a power generation sensor that can be implemented with the catheter of FIG. 10A. This is just one example, and other aspects can implement a power generation sensor. Specific power generation sensor aspects that can be implemented in or on the sensor of FIG. 10C or other systems described herein are described below.

いくつかの態様において、摂取可能な事象マーカー(すなわち、IEM)および/またはパーソナル信号受信機が、胃内デバイスに実装される。IEMの態様は識別子を含み、それは生理的に許容される担体に存在してもしなくてもよい。識別子は、体の標的内部生理的部位(例えば、標的化学的環境、標的物理的環境などを含む特異的標的環境)、例えば胃を含む消化管内部標的部位との接触の結果活性化されることを特徴とする。パーソナル信号受信機は、例えば体の内部またはその上の生理的位置に関連するように、およびIEMから信号を受信するように構成される。使用時、IEMは、パーソナル信号受信機によって受信され、センサーの位置の指標となることができる信号を一斉送信するかさもなければ伝える。例えば、生成される信号は、胃に配置される発電センサーの指標となることができる。所望の場合、信号受信機は1つ以上の後のオペレーション、例えば第3の外部デバイスに信号を中継すること、信号を記録すること、記録した信号を追加のデータポイントで処理することなどを実施する。   In some aspects, an ingestible event marker (ie, IEM) and / or a personal signal receiver is implemented in the intragastric device. An aspect of the IEM includes an identifier that may or may not be present on a physiologically acceptable carrier. The identifier is activated as a result of contact with a target internal physiological site of the body (eg, a specific target environment including a target chemical environment, a target physical environment, etc.), eg, a gastrointestinal internal target site including the stomach It is characterized by. The personal signal receiver is configured to receive signals from, for example, an IEM as related to a physiological location within or on the body. In use, the IEM broadcasts or otherwise conveys a signal that can be received by the personal signal receiver and used as an indication of the position of the sensor. For example, the generated signal can be an indicator of a power generation sensor placed in the stomach. If desired, the signal receiver performs one or more subsequent operations, such as relaying the signal to a third external device, recording the signal, processing the recorded signal with additional data points, etc. To do.

態様は、それと安定して関連する識別子を有する摂取可能な事象マーカー組成物を含む。IEM組成物の識別子は、識別子と標的生理的部位との接触の後に検出可能な信号を発生する(すなわち、発信する)ものである。本組成物の識別子は、標的生理的位置、例えば胃との接触の結果それらが活性化される(すなわち、オンにされる)限り、特定の態様および組成物の意図された適用に従い異なることができる。このように、識別子は、それが標的体(すなわち、生理的)部位と接触する時に信号を発信する識別子であってもよい。識別子は、活性化の後、例えば標的部位との接触の結果、検出可能な信号を提供することが可能な任意の部品またはデバイスであってもよい。ある特定の態様において、例えば上で要約されるように、組成物が生理的標的部位と接触すると、識別子は信号を発信する。   Embodiments include an ingestible event marker composition having an identifier that is stably associated therewith. The identifier of the IEM composition is one that generates (ie, emits) a detectable signal after contact between the identifier and the target physiological site. The identifier of the composition may vary according to the particular embodiment and the intended application of the composition, as long as they are activated (ie, turned on) as a result of contact with the target physiological location, eg, the stomach. it can. Thus, the identifier may be an identifier that emits a signal when it contacts a target body (ie, physiological) site. The identifier may be any component or device capable of providing a detectable signal after activation, for example as a result of contact with the target site. In certain embodiments, for example as summarized above, the identifier emits a signal when the composition contacts the physiological target site.

態様に従い、標的生理的部位または位置は異なってもよく、そこで目的の代表的標的生理的部位には、限定されるものではないが、以下のものが含まれる:胃腸管、例えば口、食道、胃、小腸、大腸などの中の位置。ある特定の態様において、識別子は、標的部位の特定の組成に関係なく、標的部位での流体との接触の結果活性化されるように構成される。いくつかの態様において、識別子は、例えば胃内デバイスの位置を確認するために、目的の標的部位または領域、例えば胃と接触した後にだけ活性化されるように構成される。   Depending on the embodiment, the target physiological site or location may vary, where representative target physiological sites of interest include, but are not limited to: the gastrointestinal tract, eg, mouth, esophagus, Location in the stomach, small intestine, large intestine, etc. In certain embodiments, the identifier is configured to be activated as a result of contact with the fluid at the target site, regardless of the specific composition of the target site. In some embodiments, the identifier is configured to be activated only after contact with a target site or region of interest, eg, the stomach, eg, to confirm the location of the intragastric device.

識別子から得られる信号は、一般的な信号、例えば組成物が標的部位に接触したことを単に特定するだけである信号、または特異な信号、例えば、バッチ中の一群もしくは複数の異なるマーカーからの特定の摂取可能な事象マーカーが標的生理的部位に接触したことを何らかの方法で特異的に特定する信号であってもよい。さらに他の態様において、識別子は、その特定の識別子を特異的に特定する信号を発信する。したがって、ある特定の態様において、識別子は、1つのクラスの識別子と他のタイプの識別子を区別する特異な信号を発信する。ある特定の態様において、識別子は、その識別子と他の識別子を区別する特異な信号を発信する。ある特定の態様において、識別子は、それまでに生成された任意の他の識別子によって発信される信号から特異である、すなわち識別可能である信号を発信し、そこで、そのような信号は、普遍的に特異な信号(例えば、いかなる他の個体のいかなる他のフィンガープリントから異なり、したがって普遍レベルで個体を特異的に特定するヒトフィンガープリントに類似している)として見ることができる。一態様において、信号は所与の事象に関する情報を直接的に伝達することができるか、または、データベース、すなわち識別コードを組成物と関連付けるデータベースから事象に関する情報を読み出すために用いることができる、識別コードを提供することができる。   The signal obtained from the identifier can be a general signal, such as a signal that simply identifies that the composition has contacted the target site, or a unique signal, such as identification from a group or groups of different markers in a batch It may be a signal that specifically identifies in some way that the ingestible event marker has contacted the target physiological site. In yet another aspect, the identifier emits a signal that specifically identifies that particular identifier. Thus, in certain aspects, the identifier emits a unique signal that distinguishes one class of identifier from another type of identifier. In certain aspects, the identifier emits a unique signal that distinguishes it from other identifiers. In certain aspects, the identifier emits a signal that is unique, i.e. identifiable, from a signal emitted by any other identifier generated so far, where such signal is universal Specific signals (eg, different from any other fingerprint of any other individual, and thus similar to a human fingerprint that specifically identifies an individual at a universal level). In one aspect, the signal can convey information about a given event directly, or can be used to retrieve information about an event from a database, ie, a database that associates an identification code with a composition. Code can be provided.

識別子は、以下を非限定的に含む様々な異なるタイプの信号を生成することができる:発電、RF信号、磁気信号、導電(近接場)信号、音響信号など。識別子の送信時間は異なることができ、ある特定の態様において、送信時間は、約1分〜約10分を含む、約0.1μ秒〜約48時間以上、例えば約0.1μ秒〜約24時間以上、例えば約0.1μ秒〜約4時間以上、例えば約1秒〜約4時間の範囲内であってもよい。所与の態様に従い、識別子は信号を一度送信することができるか、または信号を2回以上送信することができ、信号は冗長信号と見ることができる。   The identifier can generate a variety of different types of signals including, but not limited to: power generation, RF signals, magnetic signals, conductive (near field) signals, acoustic signals, etc. The identifier transmission time can vary, and in certain embodiments, the transmission time includes from about 1 microsecond to about 48 hours or more, such as from about 0.1 microsecond to about 24, including from about 1 minute to about 10 minutes. It may be in the range of time or longer, such as from about 0.1 microseconds to about 4 hours or longer, such as from about 1 second to about 4 hours. According to a given aspect, the identifier can transmit the signal once, or it can transmit the signal more than once, and the signal can be viewed as a redundant signal.

ある特定の態様において、識別子は、例えばそれ自体で、または嚥下可能なカテーテルもしくはバルーンなどの、組成物の生理的に許容される担体部品との組合せにより、経口摂取可能である大きさにされる。このように、ある特定の態様において、識別子エレメントは、約0.05〜約2mm以上、例えば約0.05mm〜約1mm、例えば約0.1mm〜約0.2mmの範囲内の幅;約0.05〜約2mm以上、例えば約0.05mm〜約1mm、例えば約0.1mm〜約0.2mmの範囲内の長さ、および約0.05〜約2mm以上、例えば約0.1mm〜約1mm、例えば約0.1mm〜約0.2mmを含む約0.05mm〜約0.3mmの範囲内の高さを有する大きさにされる。ある特定の態様において、識別子は、0.2mm3以下を含む1mm3以下、例えば0.1mm3以下である。識別子エレメントは、様々な異なる構成、例えば、限定されるものではないが:チップ構成、シリンダー構成、球状構成、ディスク構成などをとることができ、意図する適用、製造の方法などに基づいて特定の構成を選択することができる。 In certain embodiments, the identifier is sized to be orally ingestible by itself or in combination with a physiologically acceptable carrier part of the composition, such as a swallowable catheter or balloon. . Thus, in certain embodiments, the identifier element has a width in the range of about 0.05 to about 2 mm or more, such as about 0.05 mm to about 1 mm, such as about 0.1 mm to about 0.2 mm; .05 to about 2 mm or more, for example about 0.05 mm to about 1 mm, for example a length in the range of about 0.1 mm to about 0.2 mm, and about 0.05 to about 2 mm or more, for example about 0.1 mm to about It is sized to have a height in the range of about 0.05 mm to about 0.3 mm, including 1 mm, for example about 0.1 mm to about 0.2 mm. In certain embodiments, the identifier is less 1 mm 3 containing 0.2 mm 3 or less, for example, at 0.1 mm 3 or less. The identifier element can take a variety of different configurations, such as, but not limited to: a tip configuration, a cylinder configuration, a spherical configuration, a disc configuration, etc., and is specific based on the intended application, method of manufacture, etc. A configuration can be selected.

ある特定の態様において、識別子は、製造後にプログラム可能なものであってもよい。例えば、識別子によって生成される信号は、識別子が生成される後に決定することができ、そこで、識別子は、現場でプログラム可能、マスプログラム可能、フューズプログラム可能、および再プログラム可能なものでさえあってもよい。コードされていない識別子が先ず生成され、組成物への組み込みに続いてその組成物のための識別信号を発信するように次にコードされる場合、そのような態様は興味が持たれる。任意の都合のよいプログラミング技術を採用することができる。ある特定の態様において、採用したプログラミング技術は、RFID技術である。対象識別子で採用することができる目的のRFIDスマートタグ技術には、限定されるものではないが、米国特許第7,035,877号;第7,035,818号;第7,032,822号;第7,031,946号、ならびに公開出願第20050131281号などに記載のものが含まれ、その開示は参照によりここに完全に組み込まれる。RFIDまたは他のスマートタグ技術で、識別子が組成物に組み込まれた後でさえ、製造業者/販売会社は特異なIDコードを所与の識別子と関連付けることができる。ある特定の態様において、使用前に組成物の取扱いに関与する各個体または実体は、例えば、その開示は参照によりここに全体が組み込まれる米国特許第7,031,946号に記載されているように、例えば、識別子によって発信される信号に関するプログラミングの形で、識別子に情報を導入することができる。   In certain aspects, the identifier may be programmable after manufacture. For example, the signal generated by the identifier can be determined after the identifier is generated, where the identifier can be field programmable, mass programmable, fuse programmable, and even reprogrammable. Also good. Such an aspect is of interest if an uncoded identifier is first generated and then encoded to generate an identification signal for the composition following incorporation into the composition. Any convenient programming technique can be employed. In certain aspects, the programming technology employed is RFID technology. RFID smart tag technologies for purposes that can be employed with subject identifiers include, but are not limited to, US Pat. Nos. 7,035,877; 7,035,818; 7,032,822. 7,031,946, as well as published application 20050131281, the disclosure of which is fully incorporated herein by reference. With RFID or other smart tag technology, the manufacturer / sales company can associate a unique ID code with a given identifier even after the identifier is incorporated into the composition. In certain embodiments, each individual or entity involved in handling the composition prior to use, for example, as described in US Pat. No. 7,031,946, the disclosure of which is hereby incorporated by reference in its entirety. In addition, information can be introduced into the identifier, for example in the form of programming relating to the signal emitted by the identifier.

ある特定の態様の識別子はメモリーエレメントを含み、メモリーエレメントはその容量に関して異なってもよい。ある特定の態様において、メモリーエレメントは、約1ビット〜約128ビットを含む、約1ビット〜1ギガバイト以上、例えば1ビット〜1メガバイトの範囲内の容量を有する。採用される特定の容量は、適用に従って、例えば信号が一般的な信号またはコード信号であるかによって異なってもよく、そこで、信号は、一部の追加情報、例えば識別子に関連した活性薬剤の名称などの注釈をつけられてもよくつけられなくてもよい。   Certain aspects of the identifier include a memory element, and the memory element may differ with respect to its capacity. In certain embodiments, the memory element has a capacity in the range of about 1 bit to 1 gigabyte or more, such as 1 bit to 1 megabyte, including about 1 bit to about 128 bits. The particular capacity employed may vary according to the application, for example depending on whether the signal is a general signal or a code signal, where the signal may contain some additional information, eg the name of the active agent associated with the identifier Such annotations may or may not be added.

いくつかの態様の識別子部品は、以下を有する:(a)活性化部品;および(b)信号発生部品、信号発生部品は、例えば上記のように活性化部品によって活性化されて識別信号を生成する。   Some aspects of the identifier component include: (a) an activation component; and (b) a signal generation component, the signal generation component is activated by the activation component, eg, as described above, to generate an identification signal To do.

活性化部品は、組成物と胃などの目的の標的生理的部位との接触に続いて識別子の信号発生エレメントを活性化して、例えば発信によってまたはインタロゲーションにより信号を提供する部品である。識別子の活性化はいくつかの異なる方法で達成することができ、そのようなアプローチには、限定されるものではないが、バッテリー完成、バッテリー接続などが含まれる。   An activation component is a component that activates the signal-generating element of the identifier following contact of the composition with a target target physiological site, such as the stomach, to provide a signal, for example, by transmission or by interrogation. Identifier activation can be accomplished in a number of different ways, and such approaches include, but are not limited to, battery completion, battery connection, and the like.

バッテリー完成フォーマットに基づく活性化エレメントの態様は、完成させた時にカソード、アノードおよび電解質を含むバッテリーを採用し、電解質は、少なくとも一部、標的生理的部位に存在する流体で構成される(例えば、胃が標的生理的部位である場合は、胃に存在する胃液)。例えば、胃液活性化IEMが摂取される時、それは、例えば嚥下可能なカテーテルおよび/または胃内デバイスとともに食道を通って移動し、胃内に進行することができる。IEMの上に提供されるカソードおよびアノードは、完全なバッテリーを構成しない。しかし、カソードおよびアノードを胃液に曝露させた時、胃液はバッテリーの電解液成分として働き、バッテリーを完成する。したがって、IEMが標的部位に接触するに従って、識別子を活性化する電源が提供される。その後、データ信号が送信される。   An embodiment of an activation element based on a battery completion format employs a battery that, when completed, includes a cathode, an anode, and an electrolyte, the electrolyte being composed at least in part of a fluid present at a target physiological site (e.g., If the stomach is the target physiological site, gastric juice present in the stomach). For example, when gastric juice-activated IEM is ingested, it can travel through the esophagus with, for example, a swallowable catheter and / or an intragastric device and travel into the stomach. The cathode and anode provided on the IEM do not constitute a complete battery. However, when the cathode and anode are exposed to gastric juice, the gastric juice serves as the battery electrolyte component, completing the battery. Thus, a power source is provided that activates the identifier as the IEM contacts the target site. Thereafter, a data signal is transmitted.

ある特定の態様において、採用されるバッテリーは、バッテリーの2つの電極(例えば、アノードおよびカソード)を構成する2つの異なる電気化学材料を含むものである。電極材が露出し、体液、例えば胃酸または他のタイプの流体と接触する時、2つの電極材に起こるそれぞれの酸化還元反応の結果として、電位差(すなわち、電圧)が電極の間で生成する。電解質中の2つの異なる材料は、異なる電位にある。例として、銅および亜鉛は、細胞に入れられると異なる電位を有する。同様に、金およびマグネシウムは、異なる電位を有する。   In certain embodiments, the battery employed is one that includes two different electrochemical materials that make up the two electrodes (eg, anode and cathode) of the battery. When the electrode material is exposed and in contact with bodily fluids such as gastric acid or other types of fluids, a potential difference (ie, voltage) is generated between the electrodes as a result of the respective redox reactions that occur on the two electrode materials. Two different materials in the electrolyte are at different potentials. As an example, copper and zinc have different potentials when placed in a cell. Similarly, gold and magnesium have different potentials.

アノードのための材料には、限定されるものではないが、金属、例えばマグネシウム、亜鉛、ナトリウム、リチウム、鉄およびそれらの合金が含まれる。カソードのための材料には、限定されるものではないが、塩、例えば、ヨウ化物、塩化物、臭化物、硫酸塩、ギ酸塩を含む(他のアニオンも可能)銅塩;またはFe3+塩、例えばオルトリン酸塩、ピロリン酸塩(他のアニオンも可能);または白金、金もしくは他の触媒表面の酸素もしくは水素が含まれる。層間化合物を使用することもできる。アノードについては、材料にはLi、K、Ca、Na、Mgによるグラファイトが含まれ、カソードについては、材料には酸化バナジウムおよび酸化マンガンが含まれる。   Materials for the anode include, but are not limited to, metals such as magnesium, zinc, sodium, lithium, iron and alloys thereof. Materials for the cathode include, but are not limited to, salts such as copper salts including iodides, chlorides, bromides, sulfates, formates (other anions are possible); or Fe3 + salts such as Orthophosphate, pyrophosphate (other anions are also possible); or platinum, gold or other catalyst surface oxygen or hydrogen. Intercalation compounds can also be used. For the anode, the material includes graphite with Li, K, Ca, Na, Mg, and for the cathode, the material includes vanadium oxide and manganese oxide.

ある特定の高エネルギーアノード材料、例えばLi、Naおよび他のアルカリ金属は、水または酸素の存在下でそれらの純粋な形では不安定である。しかし、安定するならば、これらは水性環境で用いることができる。この安定化の1つの例は、Polyplus Corporation(Berkeley、CA)によって開発されたいわゆる「保護化リチウムアノード」であり、そこでは、それを急速酸化から保護し、水性環境または周囲の空気中でのその使用を可能にするために、ポリマーフィルムがリチウム金属の表面に溶着される。(Polyplusは、これに関する係属中のIPを有する)。(.dagger..dagger.)溶存酸素も、カソードの役割をすることができる。この場合、体液中の溶存酸素は、適する触媒表面、例えばPtまたは金でOH−に還元されるだろう。他の触媒も、可能である。水素還元反応での溶存水素も興味深い。   Certain high energy anode materials such as Li, Na and other alkali metals are unstable in their pure form in the presence of water or oxygen. However, if stable, they can be used in an aqueous environment. One example of this stabilization is the so-called “protected lithium anode” developed by Polyplus Corporation (Berkeley, Calif.), Where it is protected from rapid oxidation and in an aqueous environment or ambient air. In order to allow its use, a polymer film is deposited on the surface of the lithium metal. (Polyplus has a pending IP for this). (.Dagger..dagger.) Dissolved oxygen can also act as a cathode. In this case, dissolved oxygen in the body fluid will be reduced to OH- with a suitable catalyst surface, such as Pt or gold. Other catalysts are possible. The dissolved hydrogen in the hydrogen reduction reaction is also interesting.

ある特定の態様において、例えばバッテリーの電圧出力を増強するために、金属の片方または両方とも非金属でドーピングされてもよい。ある特定の態様において、ドーピング剤として用いることができる非金属には、限定されるものではないが、硫黄、ヨウ素などが含まれる。   In certain embodiments, one or both of the metals may be doped with a non-metal, for example to enhance the voltage output of the battery. In certain embodiments, non-metals that can be used as doping agents include, but are not limited to, sulfur, iodine, and the like.

ある特定の態様において、電極材は、カソードとしてヨウ化銅(CuI)または塩化第一銅であり、アノードとしてマグネシウム(Mg)金属またはマグネシウム合金である。本発明の態様は、人体に有害でない電極材を用いる。これらの態様のあるものでは、バッテリー電源は、イオン性溶液、例えば胃液、血液または他の体液および一部の組織での電気化学反応を活用する電源として見ることができる。   In certain embodiments, the electrode material is copper iodide (CuI) or cuprous chloride as the cathode and magnesium (Mg) metal or magnesium alloy as the anode. An aspect of the present invention uses an electrode material that is not harmful to the human body. In some of these embodiments, the battery power source can be viewed as a power source that exploits electrochemical reactions in ionic solutions such as gastric fluid, blood or other body fluids and some tissues.

図41は、本発明の態様による識別子30Mの線図を提供する。第1および第2の電極材32Mおよび33Mは、イオン性溶液39M(例えば、胃液)中にある。この構成は、電子回路40Mに加えられるような、低電圧(V−)および高電圧(V+)を発生する。その電子回路40Mの2つの出力は、電極41Mおよび42Mであり、これらは信号送信電極である。代わりの態様において、信号発生エレメント30Mは、単極を含む。代わりの態様において、通信のためのコイルを提供することができる。ある特定の態様において、電流が移動する経路を規定するチップより大きな構造、例えば膜が提供される。   FIG. 41 provides a diagram of an identifier 30M according to an aspect of the present invention. The first and second electrode materials 32M and 33M are in an ionic solution 39M (for example, gastric juice). This configuration generates a low voltage (V−) and a high voltage (V +) as applied to the electronic circuit 40M. The two outputs of the electronic circuit 40M are electrodes 41M and 42M, which are signal transmission electrodes. In an alternative embodiment, the signal generating element 30M includes a single pole. In an alternative aspect, a coil for communication can be provided. In certain aspects, a larger structure is provided, such as a membrane, than the chip that defines the path of current travel.

図41に関して、電極32Mおよび33Mは、識別子30Mが作動する環境に適当な任意の2つの材料でできていてもよい。活性材料は、異なる電気化学ポテンシャルを有する材料の任意の対である。例えば、イオン性溶液39Mが胃酸を含むいくつかの態様において、電極32Mおよび33Mは、それらが早期に腐食しないように貴金属(例えば、金、銀、白金、パラジウムなど)でできていてもよい。あるいは、電極は、適用できるイオン性溶液中での耐久時間が、識別子30Mにその意図された機能を発揮させるのに十分長い、アルミニウムまたは任意の他の導電材料で製作されてもよい。適する材料は金属に制限されず、ある特定の態様において、対の材料は金属および非金属、例えば金属(Mgなど)と塩(CuIなど)で構成される対から選択される。活性電極材に関して、適度に異なる電気化学ポテンシャル(電圧)および低い界面抵抗を有する物質−金属、塩または層間化合物−の任意の組合せが適する。   With reference to FIG. 41, electrodes 32M and 33M may be made of any two materials suitable for the environment in which identifier 30M operates. An active material is any pair of materials having different electrochemical potentials. For example, in some embodiments where the ionic solution 39M includes gastric acid, the electrodes 32M and 33M may be made of a noble metal (eg, gold, silver, platinum, palladium, etc.) so that they do not corrode prematurely. Alternatively, the electrodes may be made of aluminum or any other conductive material that has a durable time in an applicable ionic solution that is long enough to allow the identifier 30M to perform its intended function. Suitable materials are not limited to metals, and in certain embodiments, the pair of materials is selected from a pair consisting of a metal and a non-metal, such as a metal (such as Mg) and a salt (such as CuI). With respect to the active electrode material, any combination of materials with moderately different electrochemical potentials (voltages) and low interface resistances—metals, salts or intercalation compounds—is suitable.

ある特定の態様において、IEMは直列バッテリー構造を含むことを特徴とし、ここで、これらの直列バッテリー構造は、直列の異なるバッテリー構造の電極エレメント間の短絡を、排除とまではいかないが実質的に低減するように構成することができる。本発明のバッテリーは直列バッテリーであるので、バッテリーは2つ以上の単独バッテリー構造またはユニットを含み、そこでは、本発明の所与の直列バッテリーに存在することができるバッテリー構造の数は、バッテリーの所与の適用のために所望により2つ以上、3つ以上、4つ以上、5つ以上などであってもよい。各単独バッテリー構造は、少なくとも1つのアノードおよび少なくとも1つのカソードを含み、アノードおよびカソードは固体支持体の表面に存在し、アノードおよびカソードの各々のための支持体は同じであっても異なってもよい。   In certain aspects, the IEM is characterized in that it includes a series battery structure, wherein these series battery structures substantially eliminate, but do not eliminate, short circuits between electrode elements of different battery structures in series. It can be configured to reduce. Since the battery of the present invention is a series battery, the battery includes two or more single battery structures or units, where the number of battery structures that can be present in a given series battery of the present invention is There may be two or more, three or more, four or more, five or more, etc. as desired for a given application. Each single battery structure includes at least one anode and at least one cathode, where the anode and cathode are on the surface of a solid support, and the support for each of the anode and cathode is the same or different. Good.

直列バッテリーの側面には、所与の直列のバッテリーの2つ以上の間の短絡を、排除とまではいかないが実質的に低減する構成が含まれる。短絡のこの排除は、直列の2つ以上のバッテリーで占有される小さい領域にもかかわらず、例えばバッテリーユニットが固体支持体の表面に存在する場合にもかかわらず提供される。対象直列バッテリーの態様には、直列バッテリーの2つの異なるバッテリー構造の電極間の抵抗が、所与のバッテリー構造内の電極間の抵抗よりかなり大きい構成が含まれる。ある特定の態様において、単一バッテリー構造内の電極(すなわち、アノードおよびカソード)と比較した2つの異なるバッテリー構造の電極間のイオン性抵抗の比は、約10倍以上を含む約1.5倍以上、例えば約5倍以上である。   The side of the series battery includes a configuration that substantially reduces, if not eliminates, a short circuit between two or more of a given series battery. This elimination of a short circuit is provided despite a small area occupied by two or more batteries in series, for example even when the battery unit is present on the surface of a solid support. Embodiments of the subject series battery include configurations where the resistance between the electrodes of two different battery structures in the series battery is significantly greater than the resistance between the electrodes in a given battery structure. In certain embodiments, the ratio of ionic resistance between the electrodes of two different battery structures compared to the electrodes (ie, anode and cathode) in a single battery structure is about 1.5 times, including about 10 times or more. For example, it is about 5 times or more.

特定の直列バッテリー構成によっては、様々な異なるアプローチを用いて、バッテリー間の短絡を排除とまではいかないが低減することができる。採用することができるある特定のアプローチは下にさらに詳しくレビューされるが、下のアプローチは、目的の特定のバッテリー構成によっては組み合わせて用いることができるかまたはできない。   Depending on the particular series battery configuration, a variety of different approaches can be used to reduce, if not eliminate, shorts between batteries. Certain approaches that can be employed are reviewed in more detail below, but the approaches below may or may not be used in combination depending on the particular battery configuration of interest.

ある特定の態様において、2つ以上のバッテリー構造が直列で提供され、そこで、各バッテリー構造は、チャンバー内に、例えば同じ内壁または異なる内壁の上に置かれるアノードおよびカソードを有するチャンバーを含む。チャンバーは、異なることができ、ある特定の態様において、約10-10〜約10-8Lを含む約10-12〜約10-5L、例えば約10-11〜約10-7Lの範囲内である容量を有する。ある特定の態様において、例えば、その開示は参照により全体がここに組み込まれる、PCT出願番号PCT/US07/82563に記載されているように、チャンバーは乾燥導電媒体の量を含むことができる。 In certain embodiments, two or more battery structures are provided in series, where each battery structure includes a chamber having an anode and a cathode placed in a chamber, eg, on the same inner wall or different inner walls. The chambers can vary and in certain embodiments range from about 10 −12 to about 10 −5 L, including from about 10 −10 to about 10 −8 L, such as from about 10 −11 to about 10 −7 L. Have a capacity that is within. In certain aspects, for example, the chamber can contain an amount of dry conductive media, as described in PCT Application No. PCT / US07 / 82563, the disclosure of which is hereby incorporated by reference in its entirety.

ある特定の態様において、所与のチャンバーは、少なくとも1つの流体入口および少なくとも1つの流体出口ポートを含み、したがって、バッテリーが存在する組成物が目的の標的部位に到達する時に液体、例えば胃液がチャンバーに入ることができ、液体の侵入の後に気体がチャンバーから出ることができる。流体の侵入および出口ポートの寸法は異なってもよいが、ある特定の態様において、ポートは、約0.01μm〜約2mm、例えば約5μm〜約500μmの範囲内の直径を有する。   In certain embodiments, a given chamber includes at least one fluid inlet and at least one fluid outlet port so that when the composition in which the battery is present reaches the target site of interest, a liquid, such as gastric juice, is contained in the chamber. Gas can enter the chamber after liquid intrusion. Although the dimensions of the fluid entry and exit ports may vary, in certain embodiments, the ports have a diameter in the range of about 0.01 μm to about 2 mm, such as about 5 μm to about 500 μm.

チャンバーへの流体の効率的な侵入およびそれからの気体の脱出を可能にするために、所与のチャンバーのポートは他のチャンバーのポートに対して配置され、また、直列バッテリーの2つ以上の異なるチャンバーの間の短絡があるとしても実質的にはないようにも配置される。このように、ポートの位置は、バッテリー構造自体および直列バッテリーの他のバッテリー構造とのその物理的関係の両方を考慮して選択される。構成が、例えば上記のように所望の抵抗比を提供する限り、流体ポートの任意の構成を選択することができる。   In order to allow efficient ingress of fluid into the chamber and escape of gas therefrom, the port of a given chamber is located relative to the ports of other chambers and also two or more different in series batteries It is also arranged so that there is virtually no short circuit between the chambers. Thus, the location of the port is selected taking into account both the battery structure itself and its physical relationship with other battery structures in the series battery. Any configuration of fluid ports can be selected as long as the configuration provides the desired resistance ratio, eg, as described above.

図58は、一態様による直列バッテリーの俯瞰図を提供する。図58では、直列バッテリー150は、固体支持体153の表面152Xに存在する2つの異なるバッテリー構造151Aおよび151Bで構成される。バッテリー構造151Aはカソード154Aおよびアノード155Aを含み、構造151Bはカソード154Bおよびアノード155Bを含む。図示されるように、各バッテリー構造のカソードおよびアノードは、境界156Aおよび156Bによって限定されるチャンバー内に存在する。流体のチャンバー侵入および脱出を可能にするポート157Aおよび158Aが、構造151Aの壁156Aに存在する。構造151Aのポート157Aおよび158Aは、構造151Aおよび151Bの電極間の短絡の可能性が完全ではないが実質的に排除されるように、構造151Bのポート157Bおよび158Bに対して配置される。図28に示す構成では、ポート157Aおよび158Aは境界156Aの反対側の壁に配置され、ポート157Bおよび158Bは境界156Bの反対側の壁に配置される。さらに、ポート157Aおよび158Aは、境界エレメント156B中のポート157Bおよび158Bの配置に関してそれらの境界エレメント156Aの反対側の壁に存在する。   FIG. 58 provides an overhead view of a series battery according to one aspect. In FIG. 58, the series battery 150 is composed of two different battery structures 151A and 151B present on the surface 152X of the solid support 153. Battery structure 151A includes cathode 154A and anode 155A, and structure 151B includes cathode 154B and anode 155B. As shown, the cathode and anode of each battery structure is in a chamber defined by boundaries 156A and 156B. Ports 157A and 158A that allow fluid to enter and exit the chamber are present in the wall 156A of structure 151A. Ports 157A and 158A of structure 151A are positioned relative to ports 157B and 158B of structure 151B so that the possibility of a short circuit between the electrodes of structures 151A and 151B is substantially but not completely eliminated. In the configuration shown in FIG. 28, ports 157A and 158A are located on the opposite wall of boundary 156A, and ports 157B and 158B are located on the opposite wall of boundary 156B. Further, ports 157A and 158A are on the opposite wall of the boundary elements 156A with respect to the placement of ports 157B and 158B in the boundary elements 156B.

図59は、一態様による直列バッテリーの俯瞰図を提供する。図59では、直列バッテリー160Aは、固体支持体163の表面162に存在する2つの異なるバッテリー構造161Aおよび161Bで構成される。バッテリー構造161Aはカソード164Aおよびアノード165Aを含み、構造161Bはカソード164Bおよびアノード165Bを含む。バッテリー構造が隣と互いに積み重なっているので、図59に図示する構造は図58に示すものと異なる。図示されるように、各バッテリー構造のカソードおよびアノードは、境界166Aおよび166Bによって限定されるチャンバー内に存在する。流体のチャンバー侵入および脱出を可能にするポート167Aおよび168Aが、構造161Aの壁166Aに存在する。構造161Aのポート167Aおよび168Aは、構造161Aおよび161Bの電極間の短絡の可能性が完全ではないが実質的に排除されるように、構造161Bのポート167Bおよび168Bに対して配置される。   FIG. 59 provides an overhead view of a series battery according to one aspect. In FIG. 59, the series battery 160A is composed of two different battery structures 161A and 161B present on the surface 162 of the solid support 163. The battery structure 161A includes a cathode 164A and an anode 165A, and the structure 161B includes a cathode 164B and an anode 165B. The structure shown in FIG. 59 is different from that shown in FIG. 58 because the battery structures are stacked on top of each other. As shown, the cathode and anode of each battery structure is in a chamber defined by boundaries 166A and 166B. Ports 167A and 168A that allow fluid to enter and exit the chamber are present in the wall 166A of structure 161A. Ports 167A and 168A of structure 161A are positioned relative to ports 167B and 168B of structure 161B so that the possibility of a short circuit between the electrodes of structures 161A and 161B is substantially but not completely eliminated.

所望の抵抗比を提供するように流体ポートを配置することに加えて、またはその代わりに、流体ポートはバッテリー構造間で所望の抵抗を提供するように改変することができる。例えば、ポートは選択的半透膜を含むことができる。任意の都合のよい半透膜を採用することができる。半透膜は、ePTFE、Dacron.RTM.、ポリウレタン、シリコーンゴム、ポリ(ラクチド−co−グリコリド)(PLGA)、ポリ(カプロラクトン)(PCL)、ポリ(エチレングリコール)(PEG)、コラーゲン、ポリプロピレン、酢酸セルロース、ポリ(ビニリデンフルオリド)(PVDF)、ナフィオンまたは他の生体適合材料を含むことができる。膜の孔径は、特定の構成によっては異なってもよく、ある特定の態様において、膜は、孔径(約250d以下を含む約1000d以下、例えば約500d以下、例えば約100d以下、例えば約50d以下のMWカットオフ)を有する。ある特定の態様において、膜は水のみ浸透性である膜であり、したがって水と、標的部位のあるとしてもわずかな他の流体構成成分が膜を通って識別子の乾燥導電媒体前駆体に到達する。   In addition to or instead of arranging the fluid ports to provide the desired resistance ratio, the fluid ports can be modified to provide the desired resistance between the battery structures. For example, the port can include a selective semipermeable membrane. Any convenient semipermeable membrane can be employed. Semipermeable membranes are ePTFE, Dacron. RTM. , Polyurethane, silicone rubber, poly (lactide-co-glycolide) (PLGA), poly (caprolactone) (PCL), poly (ethylene glycol) (PEG), collagen, polypropylene, cellulose acetate, poly (vinylidene fluoride) (PVDF) ), Nafion or other biocompatible materials. The pore size of the membrane may vary depending on the particular configuration, and in certain embodiments, the membrane has a pore size (less than about 1000d, including no more than about 250d, such as no more than about 500d, eg no more than about 100d, eg no more than about 50d. MW cutoff). In certain embodiments, the membrane is a water only permeable membrane so that water and few other fluid components, if any, at the target site pass through the membrane to the dry conductive media precursor of the identifier. .

ある特定の態様において、固体支持体153、163は回路の支持体エレメントである。回路の支持体エレメントは任意の都合のよい構成をとることができ、ある特定の態様において、集積回路(IC)チップである。電極エレメントが配置される表面は、所望により、上面、底面または他の表面、例えば側面であってもよく、ある特定の態様において、電極エレメントが少なくとも部分的に存在する表面はICチップの上面である。   In certain embodiments, the solid supports 153, 163 are circuit support elements. The support element of the circuit can take any convenient configuration, and in one particular embodiment is an integrated circuit (IC) chip. The surface on which the electrode element is disposed may be a top surface, bottom surface or other surface, such as a side surface, as desired, and in certain embodiments, the surface on which the electrode element is at least partially present is the top surface of the IC chip. is there.

ある特定の態様において、直列バッテリーは、スモールフォームファクタを有する。バッテリーは、0.02mm3以下を含む0.1mm3以下を含む、約20mm3以下、例えば約10mm3以下、例えば1.0mm3以下であってもよい。ある特定の態様において、バッテリーエレメントは、約0.5mm〜約2mmを含む、約0.01mm〜約100mm、例えば約0.1mm〜約20mmの範囲内の幅;約0.5〜約2mmを含む、約0.01mm〜約100mm、例えば約0.1mm〜約20mmの範囲内の長さ、約0.1〜約0.5mmを含む、約0.01mm〜約10mm、例えば約0.05mm〜約2mmの範囲内の高さを有する大きさにされる。 In certain embodiments, the series battery has a small form factor. Battery includes a 0.1 mm 3 or less, including a 0.02 mm 3 or less, about 20 mm 3 or less, such as about 10 mm 3 or less, or may be for example 1.0 mm 3 or less. In certain embodiments, the battery element has a width in the range of about 0.01 mm to about 100 mm, such as about 0.1 mm to about 20 mm, including about 0.5 mm to about 2 mm; About 0.01 mm to about 100 mm, for example about 0.1 mm to about 20 mm, including about 0.1 mm to about 0.5 mm, about 0.01 mm to about 10 mm, for example about 0.05 mm Sized to have a height in the range of ~ 2 mm.

直列バッテリー態様には、その開示は参照によりここに完全に組み込まれる、米国仮出願番号第60/889,871号でさらに記載されるものが含まれる。識別子エレメントの信号発生部品は、例えば下でより詳細に記載されるように、活性化部品による活性化により、例えば受信機が受信することができる検出可能な信号を発信する構造である。ある特定の態様の信号発生部品は、活性化部品による活性化の結果、検出可能な信号を生成することおよび/または変換された一斉送信電力を変調することが可能な任意の都合のよい部品またはエレメントであってもよい。目的の検出可能な信号には、限定されるものではないが、導電信号、音響信号などが含まれる。信号発生器から発信される信号は、一般的または特異な信号であってもよく、目的の信号の代表的なタイプには、限定されるものではないが、周波数シフトコード信号;振幅変調信号;周波数変調信号などが含まれる。   Series battery embodiments include those further described in US Provisional Application No. 60 / 889,871, the disclosure of which is hereby fully incorporated by reference. The signal generating component of the identifier element is a structure that emits a detectable signal that can be received, for example, by a receiver upon activation by the activation component, for example, as described in more detail below. Certain aspects of the signal generation component may be any convenient component capable of generating a detectable signal and / or modulating the converted broadcast power as a result of activation by the activation component, or It may be an element. Target detectable signals include, but are not limited to, conductive signals, acoustic signals, and the like. The signal emitted from the signal generator may be a general or specific signal, and is not limited to a typical type of signal of interest, but is limited to a frequency shift code signal; an amplitude modulation signal; A frequency modulation signal is included.

ある特定の態様において、信号発生エレメントは、信号を生成または発生する回路を含む。選択される回路のタイプは、識別子の電源によって供給される駆動電力に少なくとも一部依存することがある。例えば、駆動電力が1.2ボルト以上である場合、標準のCMOS回路を採用することができる。駆動電力が約0.7〜約1.2Vの範囲内である他の態様において、閾下回路設計を採用することができる。約0.7V以下の駆動電力の場合は、ゼロ閾値トランジスター設計を採用することができる。いくつかの態様において、ここでさらに詳細に論じられるように、電源は、発電センサーと胃環境との接触によって生成される電圧であってもよい。   In certain aspects, the signal generating element includes circuitry that generates or generates a signal. The type of circuit selected may depend at least in part on the drive power supplied by the identifier power supply. For example, when the driving power is 1.2 volts or more, a standard CMOS circuit can be adopted. In other embodiments where the drive power is in the range of about 0.7 to about 1.2V, a subthreshold circuit design can be employed. For drive power below about 0.7V, a zero threshold transistor design can be employed. In some embodiments, as discussed in further detail herein, the power source may be a voltage generated by contact between the power generation sensor and the stomach environment.

ある特定の態様において、信号発生部品は、活性化部品による活性化に応答してデジタルクロック信号を発生することができる、電圧制御発振器(VCO)を含む。VCOは、アドレスを割り当てられ、制御電圧でVCOを制御することができる、デジタル回路で制御することができる。このデジタル制御回路は、活性化部品および発振器を含むチップに埋め込むことができる。アドレスをコードするために振幅変調または位相偏移変調を用いて、識別信号が送信される。   In certain aspects, the signal generation component includes a voltage controlled oscillator (VCO) that can generate a digital clock signal in response to activation by the activation component. The VCO can be controlled by a digital circuit that is assigned an address and can control the VCO with a control voltage. This digital control circuit can be embedded in a chip including an activation component and an oscillator. An identification signal is transmitted using amplitude modulation or phase shift keying to encode the address.

信号発生部品は、発生した信号を、患者の内部または外部にあってもよい離れた受信機に送信するのに役立つ、異なる送信機部品を含むことができる。存在する時、送信機部品は、例えば発生し、発信される信号のタイプによって、いくつかの異なる構成をとることができる。ある特定の態様において、送信機部品は、1つ以上の電極で構成される。ある特定の態様において、送信機部品は、例えばアンテナ(複数可)の形の1つ以上のワイヤで構成される。ある特定の態様において、送信機部品は、1つ以上のコイルで構成される。このように、信号送信機は、様々な異なる送信機、例えば、電極、アンテナ(例えば、ワイヤの形の)コイルなどを含むことができる。ある特定の態様において、信号は、1つまたは2つの電極で、または1つまたは2つのワイヤで送信される(2電極送信機は双極子であり;1電極送信機は単極子を形成する)。ある特定の態様において、送信機は、電力の1つのダイオード電圧降下を必要とするだけである。いくつかの態様において、信号を送信するために、送信機ユニットは電気双極子または電気単極子アンテナを用いる。ある特定の態様において、識別子は、体自体が導電媒体として採用される、導電近接場モードの通信を採用する。そのような態様において、信号は、磁気信号または高周波(RF)信号ではない。   The signal generating component can include different transmitter components that are useful for transmitting the generated signal to a remote receiver that may be internal or external to the patient. When present, the transmitter components can take a number of different configurations depending on, for example, the type of signal being generated and transmitted. In certain aspects, the transmitter component is comprised of one or more electrodes. In certain aspects, the transmitter component is comprised of one or more wires, for example in the form of antenna (s). In certain aspects, the transmitter component is comprised of one or more coils. As such, the signal transmitter can include a variety of different transmitters, such as electrodes, antenna (eg, in the form of wires) coils, and the like. In certain embodiments, the signal is transmitted on one or two electrodes or on one or two wires (a two-electrode transmitter is a dipole; a one-electrode transmitter forms a monopole) . In certain aspects, the transmitter only requires one diode voltage drop of power. In some aspects, the transmitter unit uses an electric dipole or electric monopole antenna to transmit the signal. In certain aspects, the identifier employs conductive near-field mode communication, where the body itself is employed as the conductive medium. In such an aspect, the signal is not a magnetic signal or a radio frequency (RF) signal.

図42は、いくつかの態様による識別子で採用することができる電子回路の1つの実装形態の詳細を示す。左側に、2つのバッテリー電極、第1の金属32Mおよび第2の金属33Mがある。これらの金属は、電解質と接触する時、この場合概略図で示される発振器61Mへ電力を提供するバッテリーを形成する。金属32Mは、発振器61Mに低電圧(接地)を提供する。金属33Mは、発振器61Mに高電圧(高V)を提供する。発振器61Mが動作可能になるに従って、それはクロック信号62Mおよび逆クロック信号63Mを発生するが、それらは互いに正反対である。これらの2つのクロック信号はカウンター64Mに入り、それは、クロックサイクルの数を単に数え、いくつかのレジスタにカウント数を保存する。ここで示される例では、8ビットカウンターが採用される。したがって、カウンター64Mの出力は「00000000」の値から開始し、第1のクロックサイクルで「00000001」に変化し、「11111111」まで続く。カウンター64Mの8ビット出力は、アドレスマルチプレクサ(mux)65Mの入力に接続される。一態様において、mux65Mはアドレスインタプリタを内蔵し、それは回路内で結線することができ、発振器61Mを制御するための制御電圧を発生する。Mux65Mは直列ビット列でアドレスを再生するためにカウンター64Mの出力を用い、それは信号送信駆動回路にさらに送られる。Mux65Mは、信号送信の負荷サイクルを制御するために用いることもできる。一態様において、mux65Mは、カウンター64Mによって生成されるクロックカウントを用いて、わずか1/16の機会に信号送信をオンにする。そのような低い負荷サイクルは電力を保存し、それらの信号を詰まらせることなく他のデバイスが送信することも可能にする。所与のチップのアドレスは、8ビット、16ビットまたは32ビットであってもよい。   FIG. 42 shows details of one implementation of an electronic circuit that can be employed with an identifier according to some aspects. On the left side are two battery electrodes, a first metal 32M and a second metal 33M. These metals form a battery that, when in contact with the electrolyte, provides power to the oscillator 61M, which in this case is shown schematically. The metal 32M provides a low voltage (ground) to the oscillator 61M. The metal 33M provides a high voltage (high V) to the oscillator 61M. As oscillator 61M becomes operational, it generates clock signal 62M and reverse clock signal 63M, which are diametrically opposed to each other. These two clock signals enter the counter 64M, which simply counts the number of clock cycles and stores the count number in several registers. In the example shown here, an 8-bit counter is employed. Therefore, the output of the counter 64M starts from a value of “00000000”, changes to “00000001” in the first clock cycle, and continues to “11111111”. The 8-bit output of the counter 64M is connected to the input of an address multiplexer (mux) 65M. In one aspect, the mux 65M contains an address interpreter that can be wired in the circuit to generate a control voltage for controlling the oscillator 61M. The Mux 65M uses the output of the counter 64M to recover the address with a serial bit string, which is further sent to the signal transmission drive circuit. The Mux65M can also be used to control the signal transmission duty cycle. In one aspect, the mux 65M turns on signal transmission on the occasion of only 1/16 with the clock count generated by the counter 64M. Such a low duty cycle saves power and also allows other devices to transmit without clogging their signals. The address of a given chip may be 8 bits, 16 bits or 32 bits.

一態様により、mux65Mは制御電圧を生成し、それはアドレスを連続的にコードし、発振器61Mの出力周波数を変更するために用いられる。例により、制御電圧が低い時、すなわち、シリアルアドレスビットが0の時、1メガヘルツの信号が発振器で発生する。制御電圧が高い時、すなわち、アドレスビットが1の時、2メガヘルツの信号が発振器で発生する。あるいは、これは、10メガヘルツおよび20メガヘルツであってもよく、または、デバイスが位相の変調に制限される位相偏移変調アプローチでもよい。mux65Mの目的は、発振器の周波数または発振の増幅信号のAC代替態様を制御することである。   According to one aspect, mux 65M generates a control voltage that is used to continuously code addresses and change the output frequency of oscillator 61M. By way of example, when the control voltage is low, that is, when the serial address bit is 0, a 1 megahertz signal is generated by the oscillator. When the control voltage is high, that is, when the address bit is 1, a signal of 2 MHz is generated by the oscillator. Alternatively, this may be 10 megahertz and 20 megahertz, or a phase shift keying approach where the device is limited to phase modulation. The purpose of the mux65M is to control the AC frequency of the oscillator frequency or the oscillation amplification signal.

mux65Mの出力は電極ドライブ66Mに接続され、それは、差動電位を溶液に課すように電極を駆動すること、磁気信号を発生させるために振動電流をコイルに通すこと、または溶液にもしくはそれから、電荷を加えるか引き抜くように単一の電極を駆動することができる。   The output of the mux 65M is connected to an electrode drive 66M, which drives the electrodes to impose a differential potential on the solution, passes an oscillating current through the coil to generate a magnetic signal, or charges to or from the solution. A single electrode can be driven to add or withdraw.

この様式で、デバイスは、mux65Mに保存されたアドレスを構成する0および1のシーケンスを一斉送信する。そのアドレスは繰り返し一斉送信され、金属32Mまたは金属33Mが消費されて溶液中に溶解し、バッテリーが最早作動しない時まで、一斉送信を続けるだろう。   In this manner, the device broadcasts a sequence of 0s and 1s that make up the address stored in mux 65M. The address will be broadcast repeatedly, and the broadcast will continue until the metal 32M or metal 33M is consumed and dissolved in the solution and the battery is no longer operating.

信号発生部品のための他の構成も、当然ながら可能である。目的の他の構成には、限定されるものではないが、それぞれの開示はここに参照により組み込まれる、PCT出願番号PCT/US2006/016370および2006年7月11日に出願の仮出願番号60/807,060に記載されるものが含まれる。   Other configurations for signal generating components are of course possible. Other configurations of interest include, but are not limited to, PCT application number PCT / US2006 / 016370 and provisional application number 60/11 filed July 11, 2006, the disclosures of each of which are incorporated herein by reference. 807,060 are included.

ある特定の態様において、活性化部品は、電力保存エレメントを含む。例えば、バッテリーからの遅いエネルギー生成が電力保存エレメント、例えばコンデンサーで保存されるなどする、負荷サイクル構成を採用することができ、それは信号発生部品に利用されるパワーバーストを次に提供する。ある特定の態様において、活性化部品は、信号発生エレメントへの電力の送達をモジュレートする、例えば遅らせる時限素子を含むので、例えば、実質的に同じ時間に投与される異なる組成物、例えば異なるIEMからの信号は異なる時間に生成され、したがって識別可能である。   In certain embodiments, the activation component includes a power storage element. For example, a duty cycle configuration may be employed, where slow energy generation from the battery is stored with a power storage element, such as a capacitor, which in turn provides the power burst utilized by the signal generating component. In certain embodiments, the activation component includes a timed element that modulates, eg, delays, the delivery of power to the signal generating element, eg, different compositions administered at substantially the same time, eg, different IEMs. Are generated at different times and are therefore identifiable.

ある特定の態様において、摂取可能な事象マーカーの識別子の部品または機能ブロックは、集積回路の上に存在し、集積回路はいくつかの異なる機能ブロック、すなわちモジュールを含む。例えば、所与の識別子の中では、機能ブロック、例えば電源、送信機などの少なくとも一部、例えば全部を含む2つ以上が、受信機内の単一の集積回路に存在することができる。単一の集積回路とは、異なる機能ブロックの全てを含む単一の回路構造を意味する。このように、集積回路は、半導体材料の薄い基板の表面で製造された小型化電子回路(半導体素子ならびに受動素子を含むことができる)である、モノリシック集積回路(IC、マイクロ回路、マイクロチップ、ケイ素チップ、コンピューターチップまたはチップとしても知られる)である。本発明のある特定の態様の集積回路は、基板または回路ボードに結合している個々の半導体素子ならびに受動素子で構築された小型化電子回路である、ハイブリッド集積回路であってもよい。   In certain aspects, the ingestible event marker identifier component or functional block resides on an integrated circuit, which includes several different functional blocks, or modules. For example, within a given identifier, two or more, including at least some, eg, all, functional blocks, eg, power supplies, transmitters, etc., may be present on a single integrated circuit in the receiver. A single integrated circuit means a single circuit structure that includes all of the different functional blocks. Thus, an integrated circuit is a monolithic integrated circuit (IC, microcircuit, microchip, which is a miniaturized electronic circuit (which can include semiconductor elements as well as passive elements) manufactured on the surface of a thin substrate of semiconductor material. Also known as silicon chip, computer chip or chip). One particular aspect of the integrated circuit of the present invention may be a hybrid integrated circuit, which is a miniaturized electronic circuit constructed with individual semiconductor elements and passive elements coupled to a substrate or circuit board.

本発明の態様は、マーカーが患者の体液と接触した後にそれ自体を自動的に活性化し、局所発生電力に基づいて所定の信号を送信し、ある特定の時間の後それ自体を不活性化する集積回路(IC)を含む、低出力、小型の摂取可能なマーカーを提供する。これらの態様において、上記の通り、発電電池を形成するために、IEMは患者の体液、例えば胃酸を用いる。さらに、IEMは、発電電池を形成する閉回路のインピーダンスを変更する特別な回路を用い、それによって、患者の組織および体液を通って流れる電流の振幅および波形を変調させることによって外部信号を形成する。下でより詳細に記載されるように、そのような回路構成は、回路を低電圧で動作させ、その間に患者の体と接触している受信機が検出するのに十分に強力な信号を発生することを可能にする。   Aspects of the invention automatically activate itself after the marker contacts the patient's body fluid, send a predetermined signal based on locally generated power, and deactivate itself after a certain time A low power, small ingestible marker is provided that includes an integrated circuit (IC). In these embodiments, as described above, the IEM uses a patient's bodily fluid, such as gastric acid, to form a power cell. In addition, the IEM uses a special circuit that changes the impedance of the closed circuit that forms the power generation cell, thereby forming an external signal by modulating the amplitude and waveform of the current flowing through the patient's tissue and fluid. . As described in more detail below, such a circuit configuration causes the circuit to operate at a low voltage while generating a sufficiently strong signal for detection by a receiver in contact with the patient's body. Make it possible to do.

IEMのICは、IC回路と同じ基板の上で製造することができる集積化発電電池と一緒にパッケージすることができる。このウエハーレベルでの組み込みはチップをかなり低減し、製造工程を単純化する。その結果、各IEMの費用をかなり下げることができる。一態様において、アノードおよびカソード電極材は基板の各側で製作され、それによってIC論理は2つの電極間にある。一態様において、論理回路は、アノードまたはカソード電極と垂直に重なる領域を最小にするように選択される位置にある。   An IEM IC can be packaged with an integrated power cell that can be fabricated on the same substrate as the IC circuit. This wafer level integration significantly reduces the chip and simplifies the manufacturing process. As a result, the cost of each IEM can be significantly reduced. In one aspect, the anode and cathode electrode material is fabricated on each side of the substrate so that the IC logic is between the two electrodes. In one aspect, the logic circuit is in a position selected to minimize the area that overlaps the anode or cathode electrode vertically.

図43は、一態様によるIEM ICの例示的なデバイス構成を図示する。一態様において、ICチップの基板204Aは発電電池のアノード(S1)に接続され、それは基板204Aの後部にコーティングされたマグネシウム(Mg)の層206Aであってもよい。基板204Aの反対側には、カソード(S2)材料の層202Aがあり、それは、この例では塩化銅(CuCl)である。電極202Aおよび206Aならびに電解質液としての役目をする体液は、発電電池を形成する。基板204Aの上で製作されるIEM IC回路は、発電電池のためにリターン回路を形成する「外部」回路である。本質的に、IEM ICはこの「外部」回路のインピーダンスを変更し、それによって体液中を流れる電流の総量を変更する。体液と接触する、例えば下でより詳細に記載されるパーソナル健康受信機の上の受信回路は、この電流変化を検出し、コードされたメッセージを受信することができる。   FIG. 43 illustrates an exemplary device configuration of an IEM IC according to one aspect. In one embodiment, the IC chip substrate 204A is connected to the anode (S1) of the power generation cell, which may be a magnesium (Mg) layer 206A coated on the back of the substrate 204A. On the opposite side of the substrate 204A is a layer of cathode (S2) material 202A, which in this example is copper chloride (CuCl). Electrodes 202A and 206A and the body fluid that serves as the electrolyte form a power generation battery. The IEM IC circuit fabricated on the substrate 204A is an “external” circuit that forms a return circuit for the power generation battery. In essence, the IEM IC changes the impedance of this “external” circuit, thereby changing the total amount of current flowing through the body fluid. A receiving circuit in contact with bodily fluids, for example on a personal health receiver described in more detail below, can detect this current change and receive the encoded message.

発電電池の2つの電極S1およびS2は、ICのための送信電極の役割もする点に留意されたい。この構成は、ICチップの複雑性をかなり低減する。さらに、流体−金属界面は高いインピーダンスをしばしば示すので、発電電池電極と異なる電極の別個の対を用いることは、回路に追加の高いインピーダンスを導入し、それによって送信効率を低減し、電力消費を増加させる可能性がある。したがって、送信のために発電電池電極を用いることは、IC回路の電力効率も向上させる。   It should be noted that the two electrodes S1 and S2 of the power generation battery also serve as transmission electrodes for the IC. This configuration significantly reduces the complexity of the IC chip. In addition, since the fluid-metal interface often exhibits high impedance, using a separate pair of electrodes different from the battery electrode introduces additional high impedance into the circuit, thereby reducing transmission efficiency and reducing power consumption. There is a possibility to increase. Therefore, using the power battery electrode for transmission also improves the power efficiency of the IC circuit.

電源をオンにすると、IEMのICは、特異な識別コードを送信する摂取可能な送信機として機能する。このICは、例えば上記のような薬学的に許容されるビヒクルの中にパッケージすることができる。IEMが嚥下され、胃内にある時、集積化発電電池またはバッテリーは、メインチップをパワーアップし、その後一斉送信かさもなければ電気的通信を開始するために、バッテリー電解質として胃酸を用いる。さらに、いくつかの丸剤を摂取し、同時に送信することができる。オペレーションの間、特異な識別コードが、例えばBPSK変調を用いて一斉送信される。この一斉送信は、受信機、例えばセンサーインタフェースユニットが受信し、復調することができる。受信機は、デコードすること、およびタイムスタンプで識別コードを保存することができる。   When powered on, the IEM IC functions as an ingestible transmitter that transmits a unique identification code. This IC can be packaged, for example, in a pharmaceutically acceptable vehicle as described above. When the IEM is swallowed and in the stomach, the integrated power generation battery or battery uses gastric acid as the battery electrolyte to power up the main chip and then initiate a broadcast or otherwise electrical communication. In addition, several pills can be ingested and transmitted simultaneously. During operation, a unique identification code is broadcast, for example using BPSK modulation. This broadcast can be received and demodulated by a receiver, eg, a sensor interface unit. The receiver can decode and store the identification code with a time stamp.

一態様において、IEM ICは、インピーダンス検出回路を含む。この回路は、アノードとカソード電極の間のインピーダンスを検出するように構成される。電極が電解質液、例えば胃酸中に浸かっていない時、電極間のインピーダンスは高く、ICは活性化されない。電極が電解質液と接触し、インピーダンス検出回路がインピーダンスの低下を検出する時、ICは活性化される。   In one aspect, the IEM IC includes an impedance detection circuit. The circuit is configured to detect an impedance between the anode and the cathode electrode. When the electrodes are not immersed in an electrolyte solution, such as stomach acid, the impedance between the electrodes is high and the IC is not activated. The IC is activated when the electrode contacts the electrolyte and the impedance detection circuit detects a drop in impedance.

いくつかの態様は、発電センサーが低電圧で動作することを可能にする。一般に、ICは0.8〜2Vの電力供給で動作することができる。一態様において、ICは、およそ1.0〜1.6Vの電力供給で動作するように構成される。さらに、発電電池は、200〜10Kオームの内部インピーダンスを示す。一態様において、発電電池は、およそ500〜5Kオームの内部インピーダンスを示す。ICは超安定した搬送クロック周波数も提供し、それによってエラー抵抗性通信を促進する。   Some aspects allow the power generation sensor to operate at a low voltage. In general, an IC can operate with a power supply of 0.8-2V. In one aspect, the IC is configured to operate with a power supply of approximately 1.0-1.6V. Furthermore, the power generation battery exhibits an internal impedance of 200 to 10 K ohms. In one aspect, the power cell exhibits an internal impedance of approximately 500-5 K ohms. The IC also provides a super stable carrier clock frequency, thereby facilitating error resistant communication.

一態様において、ICは回路の3つの部分を含む。第1の部分は、電力供給としてバッテリーを用いるインピーダンス検出回路である。第2の部分は、メッセージを一斉送信する主回路である。バッテリーが10Kオーム未満のインピーダンスを検出する前に、インピーダンス検出回路は実質的に0電力消費で主回路を保持することができる。インピーダンスがおよそ10Kオームに低下する時、主回路は活性化され、インピーダンス検出回路はそれ自体をバッテリーから分離することができる。第3の部分は、危険状態が起こる時に患者の安全性を保護するように設計されたウォッチドッグ回路である。   In one aspect, the IC includes three parts of the circuit. The first part is an impedance detection circuit that uses a battery as a power supply. The second part is a main circuit that broadcasts messages. The impedance detection circuit can hold the main circuit with substantially zero power consumption before the battery detects an impedance of less than 10K ohms. When the impedance drops to approximately 10K ohms, the main circuit is activated and the impedance detection circuit can isolate itself from the battery. The third part is a watchdog circuit designed to protect patient safety when a dangerous situation occurs.

図44は、本発明の一態様によるIEM ICの設計を図示する例示的な概要図を提供する。一般に、IEMチップは、バッテリー部分302AおよびIC回路304Aを有する。バッテリー部分302Aは発電電池電極を含み、それは、電解質液と一緒になると発電電池を形成する。2つのバッテリー電極は、IC回路の高圧レール(VCC)および接地にそれぞれ接続される。IC回路304Aは、送信スイッチトランジスター306A、再充電トランジスター308A、再充電保護ダイオード310A、再充電コンデンサー316A、局部発振器314Aおよび制御論理回路312Aを含む。局部発振器314Aは1つ以上の搬送周波数を生成し、それは、送信スイッチトランジスター306Aをオン/オフするために送信コマンド(「一斉送信」と表示)を発するために、制御ロジック312Aによって用いられる。例えば、発振器316Aは、20kHzの信号を生成することができ、それに基づいて制御論理回路312Aはバイナリ位相偏移変調(BPSK)コードメッセージを生成することができる。制御論理回路312Aは、これらのメッセージを送信するために次にトランジスター306Aをオンオフする。   FIG. 44 provides an exemplary schematic diagram illustrating the design of an IEM IC according to one aspect of the present invention. Generally, an IEM chip has a battery portion 302A and an IC circuit 304A. The battery portion 302A includes a power cell electrode, which when combined with the electrolyte solution forms a power cell. The two battery electrodes are respectively connected to the high voltage rail (VCC) and ground of the IC circuit. IC circuit 304A includes transmission switch transistor 306A, recharge transistor 308A, recharge protection diode 310A, recharge capacitor 316A, local oscillator 314A, and control logic 312A. The local oscillator 314A generates one or more carrier frequencies that are used by the control logic 312A to issue a transmit command (labeled “broadcast”) to turn the transmit switch transistor 306A on and off. For example, oscillator 316A can generate a 20 kHz signal based on which control logic 312A can generate a binary phase shift keying (BPSK) code message. Control logic 312A then turns transistor 306A on and off to transmit these messages.

トランジスター312Aがオンにされる時、低インピーダンスの外部のリターン回路が2つの発電電池電極の間に提供される。その結果として、患者の体を通って流れる電流も増加する。トランジスター312Aがオフにされる時、2つの発電電池電極間の外部リターン回路は高いインピーダンスを示す。対応して、患者の体を通って流れる電流はかなりより低い。一斉送信時間と沈黙時間の間の体電流にかなりの差があるように、回路の残り、例えば発振器314Aおよび制御論理回路312Aの電流引込みは十分に低い点に留意されたい。   When transistor 312A is turned on, a low impedance external return circuit is provided between the two battery cell electrodes. As a result, the current flowing through the patient's body also increases. When transistor 312A is turned off, the external return circuit between the two power cell electrodes exhibits a high impedance. Correspondingly, the current flowing through the patient's body is much lower. Note that the current draw of the rest of the circuit, eg, oscillator 314A and control logic 312A, is sufficiently low so that there is a significant difference in body current between broadcast time and silence time.

トランジスター306Aがオンにされる時、2つの発電電池電極は効果的に短絡する。その結果、電極によって提供される電圧は、トランジスター306Aがオフにされる時よりかなりより低い。制御論理回路312Aが適切に動作し続けることを確実とするために、再充電コンデンサー316Aは、制御論理回路312Aへ必要な電圧(VCC)を供給する。ICチップが沈黙時間にある時、すなわちトランジスター306Aがオフのままである時、再充電コンデンサー316Aは再充電されることに留意する。バッテリー電極間の電圧の低下を引き起こすトランジスター306Aがオンの時、ダイオード310Aはコンデンサー316Aに保存される電荷がバッテリー電極に逆流することを阻止する。一態様において、ダイオード310Aは、迅速なスイッチ時間を確かなものにするショットキーダイオードである。   When the transistor 306A is turned on, the two power cell electrodes are effectively shorted. As a result, the voltage provided by the electrode is much lower than when transistor 306A is turned off. To ensure that control logic 312A continues to operate properly, recharge capacitor 316A provides the necessary voltage (VCC) to control logic 312A. Note that recharge capacitor 316A is recharged when the IC chip is in silence, ie, transistor 306A remains off. When the transistor 306A causing the voltage drop between the battery electrodes is on, the diode 310A prevents the charge stored in the capacitor 316A from flowing back to the battery electrode. In one aspect, diode 310A is a Schottky diode that ensures rapid switch time.

送信時間の間に、発振器314Aおよび/または制御論理回路312Aは、コンデンサー316Aに保存された電荷を消耗させ、特定の閾値未満にVCCを低下させる可能性がある。例えば、再充電コンデンサー316Aにより供給される電圧は、発電電池によって供給される電圧より下に低下することがある。これらの2つの電圧の間の差は、ショットキーダイオード310Aをオンにするのに十分大きくないことがある。この場合、制御論理回路312Aは、コンデンサー316Aにバッテリー電圧を接続させてコンデンサー316Aを再充電する、再充電スイッチングトランジスター308Aをオンにするために、再充電信号を発することができる。   During the transmission time, oscillator 314A and / or control logic 312A may drain the charge stored in capacitor 316A and reduce VCC below a certain threshold. For example, the voltage supplied by recharge capacitor 316A may drop below the voltage supplied by the power generation battery. The difference between these two voltages may not be large enough to turn on Schottky diode 310A. In this case, the control logic 312A can issue a recharge signal to turn on the recharge switching transistor 308A, which connects the battery voltage to the capacitor 316A to recharge the capacitor 316A.

一態様において、IEM ICと受信機の間の通信はシンプレックスである。すなわち、IEM ICは、いかなる信号も受信せずに、信号を送信するだけである。通信は、患者の体組織および体液を通したIC電極と受信機回路の間の直接結合を通して実行される。送信は、2つの周波数、例えば1つは10kHzで、他は20kHzで実行される。他の周波数および周波数値も可能である。一般に、本発明のシステムで、異なるデータパケットフォーマットを用いることができる。一態様において、送信データパケットは長さ40ビットであり、そのうち16ビットは同期/プリアンブルパターンとして用いられる。残りの24ビットは、IEMの識別子をコードするペイロードを運ぶ。一態様において、送信がより頑強になるように、ペイロードはフォワードエラー補正(FEC)コードを含むこともできる。一態様において、データビットは搬送クロックの16サイクルを占有する。ビットは、BPSKコードされる。他のコードスキームも可能である。さらなる態様において、16ビット同期/プリアンブルパターンは、同期のための12ビットおよびプリアンブルとして4ビットを含む。   In one aspect, the communication between the IEM IC and the receiver is simplex. That is, the IEM IC only sends a signal without receiving any signal. Communication is performed through direct coupling between the IC electrode and the receiver circuit through the patient's body tissue and fluid. Transmission is performed at two frequencies, for example one at 10 kHz and the other at 20 kHz. Other frequencies and frequency values are possible. In general, different data packet formats can be used in the system of the present invention. In one aspect, the transmitted data packet is 40 bits long, of which 16 bits are used as a synchronization / preamble pattern. The remaining 24 bits carry a payload encoding the IEM identifier. In one aspect, the payload can also include a forward error correction (FEC) code so that transmission is more robust. In one aspect, the data bits occupy 16 cycles of the carrier clock. The bits are BPSK coded. Other code schemes are possible. In a further aspect, the 16-bit sync / preamble pattern includes 12 bits for synchronization and 4 bits as the preamble.

図45は、本発明の一態様に従う「0010」のビットパターンのための例示的伝送シーケンスを図示する。各ビットは、16クロックサイクルによって表される。バッテリー構成によっては、発振器への十分な電力を維持するために駆動トランジスター306Aの負荷サイクルを制限するのが望ましいことがある。一態様において、駆動トランジスター306Aの「オン」状態は、実質的に25μs以下に維持される。したがって、クロックサイクルが50μsである20kHz送信の間は、駆動装置は25μs間オンであり、25μs間オフである。10kHz送信の間は、駆動装置は25μs間オンであり、75μs間オフである。論理的「0」伝送は、データクロックサイクルの立ち上がりエッジから開始し、16クロックサイクルの間持続する。対応して、論理的「1」伝送は、データクロックサイクルの立ち下がりエッジから開始し、同じく16サイクルの間持続する。他の負荷サイクル構成およびコードスキームも可能である点に留意されたい。   FIG. 45 illustrates an exemplary transmission sequence for a “0010” bit pattern in accordance with an aspect of the present invention. Each bit is represented by 16 clock cycles. Depending on the battery configuration, it may be desirable to limit the duty cycle of the drive transistor 306A in order to maintain sufficient power to the oscillator. In one aspect, the “on” state of the drive transistor 306A is maintained substantially below 25 μs. Thus, during a 20 kHz transmission with a clock cycle of 50 μs, the driver is on for 25 μs and off for 25 μs. During 10 kHz transmission, the drive is on for 25 μs and off for 75 μs. A logical “0” transmission starts from the rising edge of the data clock cycle and lasts for 16 clock cycles. Correspondingly, a logical “1” transmission starts from the falling edge of the data clock cycle and also lasts for 16 cycles. Note that other duty cycle configurations and code schemes are possible.

図46は、本発明の一態様に従うシーケンス「10101」の20kHzの伝送のための例示的波形を提示する。例示のために、各論理的ビットは16サイクルの代わりに3クロックサイクルを占有する点に留意されたい。図47は、本発明の一態様に従うシーケンス「10101」の10kHzの伝送のための例示的波形を提示する。各論理的ビットは、3クロックサイクルに同じく短縮されている点に留意されたい。   FIG. 46 presents exemplary waveforms for a 20 kHz transmission of sequence “10101” in accordance with an aspect of the present invention. Note that for purposes of illustration, each logical bit occupies 3 clock cycles instead of 16 cycles. FIG. 47 presents exemplary waveforms for a 10 kHz transmission of sequence “10101” in accordance with an aspect of the present invention. Note that each logical bit is also shortened to 3 clock cycles.

ある特定の態様において、IEMのオペレーションは、以下の4つの期間に分けることができる:記憶、保持期間、一斉送信期間およびパワーダウン。記憶期間の間、ICはオフにされ、5mA未満を一般に消費する。保持期間の間、ICはオンにされる。しかし、一斉送信は、発振器クロック信号が安定するために無効にされる。一態様において、一斉送信期間の間、パケットは256回送信される。各送信の間、送信駆動装置トランジスターはパケットを送信する動作をし、その後しばらくの間オフにされる。送信機駆動装置トランジスターがオフの時、IEM ICの残りはオンのままである。一態様において、一斉送信全期間の間の平均負荷サイクルは、およそ3.9%に維持される。平均負荷サイクルの他の値も可能である。パワーダウン期間の間、IEM ICは丁重にパワーダウンされる。一斉送信は、完全にオフにされる。   In certain aspects, IEM operations can be divided into four periods: storage, retention period, broadcast period, and power down. During the storage period, the IC is turned off and typically consumes less than 5 mA. During the holding period, the IC is turned on. However, broadcast is disabled because the oscillator clock signal is stable. In one aspect, the packet is transmitted 256 times during the broadcast period. During each transmission, the transmission driver transistor operates to transmit a packet and is then turned off for a while. When the transmitter driver transistor is off, the rest of the IEM IC remains on. In one aspect, the average duty cycle during the entire broadcast period is maintained at approximately 3.9%. Other values for the average duty cycle are possible. During the power down period, the IEM IC is politely powered down. Broadcast is completely turned off.

図48は、一態様によるICのオペレーションを図示する例示的な状態図を提供する。オペレーションの間、システムは記憶期間702に先ず入り、その時、インピーダンス検出回路は2つのバッテリー電極の間のインピーダンスを検出する動作をする。その間、ICはパワーゲートオフである。インピーダンス検出回路が低いインピーダンス、例えばおよそ10キロオームのインピーダンスを検出した後、回路はパワーゲートオフ状態からIEM ICを解放する。対応して、システムは保持期間704に入る。保持期間704の間、チップの一斉送信機能は、クロック信号が安定するためにおよそ10秒の間無効にされる。次に、システムは一斉送信期間706に入る。この期間中、データパケットは1サイクルに2回、1回は10kHz、1回は20kHzで一斉送信され、サイクルパターンは、32msオン(10kHz)−768msオフ−64msオン(20kHz)−1536msオフである。各サイクルはおよそ2.4秒であり、システムはおよそ10分で256サイクルを終える。各周波数で、チップの送信負荷サイクルは、およそ3.9%に維持される点に留意されたい。残りの96.1%の時間の間、再充電コンデンサーは再充電される。その後、システムはパワーダウン状態708に入り、その時発振器は停止され、チップはパワーゲートダウンされる。何らかの理由で10分の一斉送信期間の終了前にチップが連続的に一斉送信し続けるならば、システムはチップの電力供給をリセットし、一斉送信プロセスが再び開始される点に留意されたい。そのような状況は、例えば、発振器およびその発生クロックが適切に機能することができないほど低くなるまで胃の伝導率が急降下する時に起こることがある。   FIG. 48 provides an exemplary state diagram illustrating the operation of an IC according to one aspect. During operation, the system first enters the storage period 702, at which time the impedance detection circuit operates to detect the impedance between the two battery electrodes. Meanwhile, the IC is power gate off. After the impedance detection circuit detects a low impedance, for example, an impedance of approximately 10 kilohms, the circuit releases the IEM IC from the power gate off state. Correspondingly, the system enters a retention period 704. During the hold period 704, the chip broadcast function is disabled for approximately 10 seconds for the clock signal to stabilize. Next, the system enters a broadcast period 706. During this period, data packets are broadcast twice per cycle, once at 10 kHz, once at 20 kHz, and the cycle pattern is 32 ms on (10 kHz) -768 ms off-64 ms on (20 kHz) -1536 ms off. . Each cycle is approximately 2.4 seconds and the system finishes 256 cycles in approximately 10 minutes. Note that at each frequency, the transmit duty cycle of the chip is maintained at approximately 3.9%. For the remaining 96.1% time, the recharge capacitor is recharged. The system then enters a power down state 708, at which time the oscillator is stopped and the chip is power gated down. Note that if for some reason the chip continues to broadcast before the end of the 10 minute broadcast period, the system resets the chip's power supply and the broadcast process begins again. Such a situation may occur, for example, when the stomach conductivity falls sharply until the oscillator and its generated clock are so low that they cannot function properly.

いくつかの態様において、ICのためのオペレーションパラメータは、以下であってもよい:動作温度は、摂氏20〜45度であってもよく;記憶温度は、摂氏0〜60度であってもよく;記憶湿度は、20%〜90%の相対湿度であってもよく;人体伝導率/pH値は、0.01/4〜1000/11S・m-1/pHであってもよい。 In some aspects, the operating parameters for the IC may be the following: the operating temperature may be 20-45 degrees Celsius; the storage temperature may be 0-60 degrees Celsius The storage humidity may be 20% to 90% relative humidity; the human body conductivity / pH value may be 0.01 / 4 to 1000/11 S · m −1 / pH.

いくつかの態様において、IEM回路は、以下のDCパラメータを有することができる:インピーダンス検出回路以外のメインチップ(「Vcc」)および出力駆動装置のための電力供給は、1.0〜1.8ボルト、一般的に約1.6ボルトであってもよく;再充電(「I(s2)」)の間のチップのためのDC電流は、8〜12uA、一般的に約1.6uAであってもよく;バッテリー電圧(「V(s2)」)は、1.0〜1.8ボルト、一般的に1.6ボルトであってもよく;出力駆動装置のON抵抗(「Zon」)(「Vbattery」の機能)は、7〜55オーム、一般的に11オームであってもよく;出力駆動装置のOFF抵抗(「Zoff」)は、約75K〜500kオーム、一般的に100Kオームであってもよく;完全に濡れている時のバッテリー電圧(「Vbattery」)は、約1.0〜1.8ボルト、一般的に約1.6ボルトであってもよく;チップが適切に機能するための溶液の伝導率(「Rbattery」)は、約500〜5Kオーム、一般的に約1K〜3Kオームであってもよい。   In some aspects, the IEM circuit may have the following DC parameters: power supply for the main chip ("Vcc") and output driver other than the impedance detection circuit is 1.0-1.8. Volts, typically about 1.6 volts; DC current for the chip during recharging (“I (s2)”) was 8-12 uA, typically about 1.6 uA. The battery voltage ("V (s2)") may be 1.0-1.8 volts, typically 1.6 volts; the ON resistance of the output driver ("Zon") ( The “Vbattery” function) may be 7-55 ohms, typically 11 ohms; the output driver's OFF resistance (“Zoff”) is about 75K-500k ohms, typically 100K ohms. Yes; completely The battery voltage ("Vbattery") when being applied may be about 1.0-1.8 volts, typically about 1.6 volts; the conductivity of the solution for the chip to function properly ("Rbattery") may be about 500-5K ohms, generally about 1K-3K ohms.

いくつかの態様において、IEM回路は、以下のACパラメータを有することができる(実際のチップ設計のために、目標値は、温度、電力供給電圧およびトランジスターの閾値電圧範囲の+/−5%〜+/−10%を有することができることに留意されたい):発振器の周波数(「f_osc」)は、256〜384kHz、一般的に約320kHzであってもよく;低い一斉送信周波数(「f1_broadcast」)は、約8〜12kHz、一般的に約10kHzであってもよく;高い一斉送信周波数(「f2_broadcast」)は、約16〜24kHz、一般的に約20kHzであってもよく;パワーオンでチップが一斉送信することを可能にする前の保持時間(「T_brdcsten」)は、約8〜12秒、一般的に約10秒であってもよく;一斉送信のための時間(「T_brdcstoff」)は、約8〜12分、一般的に約10分であってもよい。   In some aspects, the IEM circuit may have the following AC parameters (for actual chip design, the target values are +/− 5% to the temperature, power supply voltage, and transistor threshold voltage ranges Note that it may have +/− 10%): The oscillator frequency (“f_osc”) may be 256-384 kHz, typically about 320 kHz; low broadcast frequency (“f1_broadcast”) May be about 8-12 kHz, typically about 10 kHz; the high broadcast frequency (“f2_broadcast”) may be about 16-24 kHz, typically about 20 kHz; The hold time (“T_brdcsten”) before enabling broadcast is about 8-12 seconds, typically about It may be zero seconds; time for the broadcast ( "T_brdcstoff") is about 8 to 12 minutes, may be generally about 10 minutes.

IEMチップの物理的サイズは、0.1mm2〜10mm2の間であってもよい。特別なIC構成のために、本発明の態様は、ほとんどのタイプの丸剤に含ませるのに十分に小さいIEMチップを提供することができる。例えば、IEM ICチップは、2×2mm2未満のサイズを有することができる。一態様において、ICチップは1×1mm2以下であってもよい。一態様において、チップは1mm×1mmである。チップの基板の底側はS1電極の役目をし、S2は基板の上側に製作されるパッドである。パッドのサイズは、2500μm2〜0.25mm2の間にあってもよい。一態様において、パッドは、およそ85μm×85μmである。 The physical size of the IEM chip may be between 0.1 mm 2 to 10 mm 2. Because of the special IC configuration, embodiments of the present invention can provide an IEM chip that is small enough to be included in most types of pills. For example, an IEM IC chip can have a size of less than 2 × 2 mm 2 . In one aspect, the IC chip may be 1 × 1 mm 2 or less. In one aspect, the tip is 1 mm x 1 mm. The bottom side of the chip substrate serves as the S1 electrode, and S2 is a pad fabricated on the upper side of the substrate. The pad size may be between 2500 μm 2 and 0.25 mm 2 . In one aspect, the pad is approximately 85 μm × 85 μm.

前の記載はバッテリーおよび信号伝送のために同じ電極を用いるチップ構成を開示するが、ある特定の態様において、発電および信号伝送のために別々の電極が採用される。   While the previous description discloses a chip configuration that uses the same electrode for battery and signal transmission, in certain embodiments, separate electrodes are employed for power generation and signal transmission.

図49は、発電センサーでバッテリーおよび信号伝送それぞれのために2つの別個の電極が用いられる1つの例示的IEMチップ構成を図示する。接地電極802は、基板800の底側に製作される。基板800の上側には、バッテリー電極804および送信電極806がある。回路領域808も、基板800の上に製作される。オペレーションの間、電極802および804で形成されるバッテリーは、領域808中の回路に電力供給を提供する。回路は送信電極806および802を駆動し、患者の体内で電流変化を生成する。送信電極806から接地電極802に流れる電流は、回路領域808の下を流れることができ、回路素子中の電位変化を引き起こすことができる。そのような電位変化は、回路領域808の中のトランジスターで望ましくないラッチアップを引き起こすことがある。   FIG. 49 illustrates one exemplary IEM chip configuration in which two separate electrodes are used for battery and signal transmission, respectively, in the power generation sensor. The ground electrode 802 is manufactured on the bottom side of the substrate 800. Above the substrate 800 is a battery electrode 804 and a transmission electrode 806. A circuit region 808 is also fabricated on the substrate 800. During operation, the battery formed by electrodes 802 and 804 provides power to the circuitry in region 808. The circuit drives the transmit electrodes 806 and 802 to generate a current change in the patient's body. The current flowing from the transmission electrode 806 to the ground electrode 802 can flow under the circuit region 808 and can cause a potential change in the circuit element. Such a potential change may cause unwanted latch-up on the transistors in circuit area 808.

そのようなラッチアップを回避する1つのアプローチは、回路の下での電位を変えるだろう最小限の側方電流の流れがあるように、送信電極領域と回路領域を分離することである。例えば、基板接触は、回路領域から電流の流れを変更することができる領域に配置することができる。   One approach to avoiding such latch-up is to separate the transmit electrode area from the circuit area so that there is minimal side current flow that will change the potential under the circuit. For example, the substrate contact can be placed in an area where the current flow can be changed from the circuit area.

図50は、本発明の一態様に従って回路ラッチアップを最小にする例示的なチップ構成を図示する。図50に示すように、基板の四隅に基板接触領域を置くことが可能である。その結果、基板方向に流れる電極電流は、中央にある回路領域から離れた四隅に変更される。同様に、併合電極チップ構成のために、特別なレイアウト設計を用いることができる。   FIG. 50 illustrates an exemplary chip configuration that minimizes circuit latch-up in accordance with an aspect of the present invention. As shown in FIG. 50, it is possible to place substrate contact areas at the four corners of the substrate. As a result, the electrode current flowing in the direction of the substrate is changed to four corners away from the circuit area at the center. Similarly, special layout designs can be used for merged electrode chip configurations.

図51は、IEMチップでラッチアップを最小にする例示的なレイアウトを図示する。図51に示すように、基板1000の底の上に、Mg電極1002がある。基板1000の上側に、CuCl電極1006がある。電極1002および1006は、バッテリー電極および送信電極の両方の役割をする。CuCl電極1006の下に、いくつかの送信駆動装置回路領域1004があり、それらはレイアウトの末梢に配置される。制御論理回路領域1008は、チップの中心に配置される。このように、送信駆動装置からMg電極1002方向に流れる電流は、制御論理回路領域1008から離れるように変更され、それによってトランジスターでのいかなるラッチアップも回避する。   FIG. 51 illustrates an exemplary layout that minimizes latch-up with an IEM chip. As shown in FIG. 51, the Mg electrode 1002 is on the bottom of the substrate 1000. Above the substrate 1000 is a CuCl electrode 1006. The electrodes 1002 and 1006 serve as both battery electrodes and transmission electrodes. Below the CuCl electrode 1006 are a number of transmit driver circuit areas 1004 that are located at the periphery of the layout. The control logic circuit area 1008 is arranged at the center of the chip. In this way, the current flowing from the transmission drive in the direction of the Mg electrode 1002 is changed away from the control logic area 1008, thereby avoiding any latch-up at the transistor.

図52は、発電センサーで用いることができるIEMの態様の分解図である。図52では、IEM1200は、例えば300μmの厚さを有する二酸化ケイ素基板1201を含む。底面の上に、例えば8μmの厚さを有するマグネシウムの電極層1202がある。Mg電極層1202と基板1201の底面の間に、例えば1000オングストロームの厚さを有するチタン層1203が配置される。基板1201の上面に、例えば6μmの厚さがある電極層(CuCl)1204が配置される。上部の電極層1204と基板1201の間に、例えば1000オングストロームの厚さを有するチタン層1205、および例えば5μmの厚さを有する金の層1206が配置される。   FIG. 52 is an exploded view of an embodiment of an IEM that can be used with a power generation sensor. In FIG. 52, the IEM 1200 includes a silicon dioxide substrate 1201 having a thickness of, for example, 300 μm. On the bottom surface is a magnesium electrode layer 1202 having a thickness of, for example, 8 μm. A titanium layer 1203 having a thickness of 1000 angstroms, for example, is disposed between the Mg electrode layer 1202 and the bottom surface of the substrate 1201. An electrode layer (CuCl) 1204 having a thickness of, for example, 6 μm is disposed on the upper surface of the substrate 1201. Between the upper electrode layer 1204 and the substrate 1201, a titanium layer 1205 having a thickness of 1000 Å, for example, and a gold layer 1206 having a thickness of 5 μm, for example, are disposed.

上の信号発生および発信プロトコールは、実質的に同じ時間に、例えば標的部位および/または環境との接触に続いて起こる活性化および送信に関して記載されているが、ある特定の態様において、IEMの活性化および信号送信は、別々の事象であってもよく、すなわち、多少の時間分離した異なる時間に起こることができる。例えば、IEMは、摂取前に活性化を可能にする伝導媒体を含むことができる。ある特定の態様において、IEMは、消化前に外部で活性化することができるように、流体、電解質スポンジまたは他の伝導媒体に封入される。これらの態様において、受信機は、信号が目的の標的部位から送信される時だけ、送信信号を検出するように構成される。例えば、システムは、体組織との接触の後にだけ送信が起こり、適切な事象マーキングを保証するように構成することができる。例えば、活性化は、IEMの処理で起こることができる。処理または接触で破壊する圧感受性膜を採用することができ、そこでは、破壊は電解質材料がバッテリーエレメントの接続を可能にするようにさせる。あるいは、胃内でのゲルカプセルの分解は、保存電解質を放出し、IEMを活性化することもできる。スポンジ(IEMの近くに水を保持する伝導材料で構成される)内にIEMを封入することは、少量の液体の存在下で活性化を起こさせる。この構成は、伝導流体の不在下で劣る送信能力を打ち消す。   The above signal generation and transmission protocols are described at substantially the same time, eg, activation and transmission that occurs following contact with the target site and / or environment, but in certain embodiments, the activity of the IEM Conversion and signaling may be separate events, i.e. may occur at different times separated by some time. For example, the IEM can include a conductive medium that allows activation prior to ingestion. In certain embodiments, the IEM is encapsulated in a fluid, electrolyte sponge or other conductive medium so that it can be activated externally prior to digestion. In these aspects, the receiver is configured to detect the transmitted signal only when the signal is transmitted from the target site of interest. For example, the system can be configured such that transmission occurs only after contact with body tissue to ensure proper event marking. For example, activation can occur with IEM processing. A pressure sensitive membrane that breaks upon treatment or contact may be employed, where the break causes the electrolyte material to allow connection of the battery element. Alternatively, degradation of the gel capsule in the stomach can release the stored electrolyte and activate the IEM. Encapsulating the IEM in a sponge (composed of a conductive material that holds water close to the IEM) causes activation in the presence of a small amount of liquid. This configuration counteracts the poor transmission capability in the absence of conductive fluid.

他のレイアウト設計も可能である点に留意されたい。さらに、送信電流が制御回路に干渉できないように、伝導性基板から論理制御回路領域を絶縁するために、ケイ素−オーバー−インシュレータ(SOI)製作技術を用いることができる。   Note that other layout designs are possible. In addition, silicon-over-insulator (SOI) fabrication techniques can be used to insulate the logic control circuit area from the conductive substrate so that the transmission current cannot interfere with the control circuit.

ある特定の態様において、識別子組成物は、対象への投与により破壊される。このように、ある特定の態様において、組成物は、例えば摂取、注射などによる体への送達に続いて、物理的に破壊される、例えば、溶解、分解、侵食などを受ける。これらの態様の組成物は、摂取され、完全ではないが実質的にインタクトのまま胃腸管輸送を生き残るように構成されるデバイスから区別される。   In certain embodiments, the identifier composition is destroyed upon administration to the subject. Thus, in certain embodiments, the composition undergoes physical disruption, eg, dissolution, degradation, erosion, etc., following delivery to the body, eg, by ingestion, injection, etc. The compositions of these embodiments are distinguished from devices that are ingested and configured to survive gastrointestinal tract transport while remaining intact but substantially intact.

ある特定の態様において、識別子は、画像化システム、例えばカメラまたは他の可視化もしくは画像化エレメント、またはその構成要素、例えばCCD素子、照射素子などを含まない。ある特定の態様において、識別子は、標的生理的部位との接触を検出する活性化因子の外に、例えば生理的パラメータを感知するための感知素子を含まない。ある特定の態様において、識別子は推進エレメントを含まない。ある特定の態様において、識別子は、サンプリングエレメント、例えば流体回収エレメントを含まない。ある特定の態様において、識別子は、作動可能な活性薬剤送達エレメント、例えば送達エレメントに活性薬剤を放出させる信号を受信するまで、活性薬剤を組成物と保持するエレメントを含まない。   In certain embodiments, the identifier does not include an imaging system, such as a camera or other visualization or imaging element, or a component thereof, such as a CCD element, illumination element, or the like. In certain embodiments, the identifier does not include a sensing element for sensing physiological parameters, for example, in addition to an activator that detects contact with a target physiological site. In certain aspects, the identifier does not include a propulsion element. In certain embodiments, the identifier does not include a sampling element, such as a fluid recovery element. In certain embodiments, the identifier does not include an activatable active agent delivery element, eg, an element that retains the active agent with the composition until a signal is received that causes the delivery element to release the active agent.

識別子は、任意の都合のよい処理技術を用いて製作することができる。ある特定の態様において、表面電極を有する電源を製作するために、プレーナー処理プロトコールが採用され、そこでは、表面電極は、回路支持エレメントの同じ表面に少なくとも部分的に少なくともアノードおよびカソードを含む。ある特定の態様において、バッテリー源を生成するためのウエハー接着プロトコールで、プレーナー処理プロトコールが採用される。プレーナー処理技術、例えば表面マイクロマシニングおよびバルクマイクロマシニング技術を含むマイクロエレクトロメカニカルシステム(MEMS)製作技術を、採用することができる。構造物を製作するある特定の態様で採用することができる蒸着技術には、限定されるものではないが、以下のものが含まれる:電着(例えば、電気鍍金)、カソードアーク蒸着、プラズマ溶射、スパッターリング、eビーム蒸着、物理的蒸着、化学蒸着、プラズマ加速化学蒸着など。材料除去技術には、限定されるものではないが、以下のものが含まれる:反応性イオンエッチング、異方性化学的エッチング、等方性化学的エッチング、例えば化学的機械研磨法、レーザー除去、電子放電加工(EDM)などによる平坦化技術。リソグラフィープロトコールも興味が持たれる。ある特定の態様において、基板に逐次的に適用される様々な異なる材料除去および蒸着プロトコールを用いて、構造物が構築され、および/または当初平面な基板の表面(複数可)から除去される、プレーナー処理プロトコールの使用に興味が持たれる。興味のある例示的な製作方法は、PCT出願番号PCT/US2006/016370においてより詳細に記載され、その開示は参照によりここに全体が組み込まれる。   The identifier can be produced using any convenient processing technique. In certain embodiments, a planar processing protocol is employed to fabricate a power supply having surface electrodes, where the surface electrodes include at least partially at least an anode and a cathode on the same surface of the circuit support element. In certain embodiments, a planar processing protocol is employed in a wafer bonding protocol for generating a battery source. Planar processing techniques, such as micro-electromechanical system (MEMS) fabrication techniques including surface micromachining and bulk micromachining techniques can be employed. Deposition techniques that can be employed in certain aspects of fabricating the structure include, but are not limited to, the following: electrodeposition (eg, electroplating), cathodic arc deposition, plasma spraying. , Sputtering, e-beam evaporation, physical vapor deposition, chemical vapor deposition, plasma accelerated chemical vapor deposition, etc. Material removal techniques include but are not limited to: reactive ion etching, anisotropic chemical etching, isotropic chemical etching, such as chemical mechanical polishing, laser removal, Planarization technology such as electron discharge machining (EDM). Lithography protocols are also of interest. In certain embodiments, the structure is constructed and / or removed from the originally planar substrate surface (s) using a variety of different material removal and deposition protocols applied sequentially to the substrate. Interested in using the planar treatment protocol. An exemplary fabrication method of interest is described in more detail in PCT application number PCT / US2006 / 016370, the disclosure of which is hereby incorporated by reference in its entirety.

ある特定の製作プロトコールでは、犠牲層が用いられる。例えば、ギャップまたは空間が所望である、ある特定の三次元態様、例えば下でさらに詳しく記載される態様において、製作の間に犠牲層を採用することができ、その場合、そのような層はバッテリーの使用の前に全部または一部が除去される。興味がある犠牲層材料には、限定されるものではないが、それらを安定処理にするために硬く焼かれてもよいホトレジストが含まれる。上側電極の蒸着が完了すると、ホトレジスト犠牲層は、任意の都合のよいプロトコールを用いて、例えばアセトンで除去することができる。犠牲層として用いることができる他の材料には、限定されるものではないが、窒化ケイ素、二酸化ケイ素、ヘンゾシクロブテンまたはタングステンが含まれる。犠牲層を除去する他の方法には、限定されるものではないが、気相除去、乾燥エッチング除去および過酸化水素が含まれる。   In certain production protocols, a sacrificial layer is used. For example, in certain three-dimensional aspects where gaps or spaces are desired, such as those described in more detail below, a sacrificial layer can be employed during fabrication, in which case such a layer is a battery. All or part is removed before use. Sacrificial layer materials of interest include, but are not limited to, photoresists that may be hard baked to make them stable. Once the deposition of the upper electrode is complete, the photoresist sacrificial layer can be removed using any convenient protocol, for example with acetone. Other materials that can be used as the sacrificial layer include, but are not limited to, silicon nitride, silicon dioxide, henzocyclobutene or tungsten. Other methods of removing the sacrificial layer include, but are not limited to, vapor phase removal, dry etch removal, and hydrogen peroxide.

いくつかの態様において、回路支持体エレメントの同じ表面に少なくとも部分的に存在するアノードおよびカソードを含むバッテリーを製作するために、プレーナー処理、例えばMEMS製作プロトコールが採用される。「回路支持体エレメントの同じ表面に少なくとも部分的に存在する」とは、カソードの少なくとも一部およびアノードの少なくとも一部が、回路支持体エレメントの同じ表面に存在することを意味し、その場合、両方の電極が回路支持体エレメントの表面に全体が存在してもよく、1つの電極は表面に完全に存在し、他の電極は表面に部分的にだけ存在してもよく、例えば、その場合、他の電極は、第1の電極が配置される表面と異なる表面に存在する部分を含み、および、両方の電極が同じ表面に部分的に存在し、次に異なる表面に部分的に存在する。植込み型オンチップバッテリーは、様々な方法でチップの上に蒸着することができる。回路の支持体エレメントは任意の都合のよい構成をとることができ、ある特定の態様において、集積回路(IC)チップである。電極エレメントが配置される表面は、所望により、上面、底面または他の表面、例えば側面であってもよく、ある特定の態様において、電極エレメントが少なくとも部分的に存在する表面はICチップの上面である。   In some embodiments, a planar process, such as a MEMS fabrication protocol, is employed to fabricate a battery that includes an anode and a cathode that are at least partially present on the same surface of the circuit support element. “At least partially present on the same surface of the circuit support element” means that at least a portion of the cathode and at least a portion of the anode are present on the same surface of the circuit support element, Both electrodes may be present entirely on the surface of the circuit support element, one electrode may be completely present on the surface and the other electrode may be only partially present on the surface, for example in that case The other electrode includes a portion that is present on a different surface than the surface on which the first electrode is disposed, and both electrodes are partially present on the same surface and then partially present on different surfaces . The implantable on-chip battery can be deposited on the chip in various ways. The support element of the circuit can take any convenient configuration, and in one particular embodiment is an integrated circuit (IC) chip. The surface on which the electrode element is disposed may be a top surface, bottom surface or other surface, such as a side surface, as desired, and in certain embodiments, the surface on which the electrode element is at least partially present is the top surface of the IC chip. is there.

MEMS製作技術を用いて、いくつかの態様のバッテリーは、例えば上でレビューされるように、非常に小さいサイズで製造することができる。バッテリーの電極は、例えば約0.001〜約1000μm、例えば約0.5〜約10μmの範囲の様々な厚さで蒸着させることができる。ギャップが電極間に存在する場合、ギャップは、約0.001〜約1000μm、例えば約1〜約10μmの範囲の幅を有することができる。   Using MEMS fabrication techniques, some aspects of the battery can be manufactured in very small sizes, eg, as reviewed above. The battery electrodes can be deposited in various thicknesses, for example, ranging from about 0.001 to about 1000 μm, for example, from about 0.5 to about 10 μm. If a gap exists between the electrodes, the gap can have a width in the range of about 0.001 to about 1000 μm, such as about 1 to about 10 μm.

一態様において、2つのカソードは、2つのカソードを分離するアノードとともにチップの表面に蒸着される。誘電層が電極と回路チップの間に蒸着され、回路接点はチップ表面を透過する。この構成は複数のバッテリーを直列に入れることを可能にし、このことは、標的部位との接触によるバッテリーの活性化により回路チップへより大きな電圧を加えることを可能にする。図60は、プレーナーの嵌合したバッテリーレイアウトを示す。誘電材料9は、回路接点7を含有する回路チップ5の上に蒸着される。アノード3は、第1のカソード1を第2のカソード2から分離する。この構成を採用する態様は、バッテリーが直列である(例えば、上記のように)態様を含み、これは、標的生理的部位との接触により回路が使用することができるより高い電圧を提供する。ある特定の態様において、電極がかなり緊密に置かれるので、この構成は低いバッテリーインピーダンスも提供する。この態様は、カソードおよびアノードエレメントの両方がチップの同じ表面に完全に存在することを特徴とする。   In one embodiment, two cathodes are deposited on the surface of the chip with an anode separating the two cathodes. A dielectric layer is deposited between the electrode and the circuit chip, and circuit contacts are transmitted through the chip surface. This configuration allows multiple batteries to be placed in series, which allows a larger voltage to be applied to the circuit chip by activating the battery by contact with the target site. FIG. 60 shows the planar battery layout. A dielectric material 9 is deposited on the circuit chip 5 containing the circuit contacts 7. The anode 3 separates the first cathode 1 from the second cathode 2. Embodiments employing this configuration include embodiments where the batteries are in series (eg, as described above), which provides a higher voltage that the circuit can use by contact with the target physiological site. In certain embodiments, this configuration also provides a low battery impedance because the electrodes are placed fairly tightly. This embodiment is characterized in that both the cathode and anode elements are completely present on the same surface of the tip.

いくつかの態様において、アノードおよびカソードエレメントの少なくとも1つは、他の電極と同じ表面に部分的に存在するが、チップの別の表面、例えば側、底などにも部分的に存在する。例えば、アノードは、回路チップの表面の1つの側の小部分の上に存在し、その側を包み込んで回路チップの底を覆うことができる。カソードは回路チップの上面の残りに存在し、カソードとアノードの間に小さいギャップが提供される。一態様において、大きなカソードプレートが回路チップの上面の大半を覆い、アノードが回路チップの底面を覆い、上面まで側を包み込む。両方の電極、例えばプレートは、チップ上面の誘電層を通る回路接点を通して回路チップに接続することができる。   In some embodiments, at least one of the anode and cathode elements is partially present on the same surface as the other electrodes, but is also partially present on another surface of the tip, such as the side, bottom, etc. For example, the anode can be on a small portion on one side of the surface of the circuit chip and wrap around that side to cover the bottom of the circuit chip. The cathode is present on the rest of the top surface of the circuit chip, providing a small gap between the cathode and anode. In one embodiment, a large cathode plate covers most of the top surface of the circuit chip and an anode covers the bottom surface of the circuit chip and wraps the side up to the top surface. Both electrodes, eg plates, can be connected to the circuit chip through circuit contacts through a dielectric layer on the top surface of the chip.

図61は、回路チップ5を覆う誘電材料9を示す。カソード1は、誘電材料9の上面の大半に蒸着される。アノード3は、上面の残りならびに回路チップ5の側面および底面に蒸着され、上部のカソード1とアノード3の間の分離を保つ。ある特定の態様において、分離は、約0.001〜約1000μm、例えば約0.1〜約100μmの範囲内、例えば約2.0μmである。ある特定の態様において、チップ5の底面にアノード3を蒸着するために、製作の間に回路チップ5を反転してもよい。アノード3およびカソード1のための回路接点7は、回路チップ5の上面に提供され、誘電体9を通って下方に進む。この構成は回路チップ5の上および底ならびに側の1つを利用するので、非常に大きな電極領域を提供する。   FIG. 61 shows the dielectric material 9 covering the circuit chip 5. The cathode 1 is deposited on most of the top surface of the dielectric material 9. The anode 3 is deposited on the rest of the top surface and on the side and bottom surfaces of the circuit chip 5 to keep the separation between the upper cathode 1 and the anode 3. In certain embodiments, the separation is in the range of about 0.001 to about 1000 μm, such as about 0.1 to about 100 μm, such as about 2.0 μm. In certain embodiments, the circuit chip 5 may be inverted during fabrication to deposit the anode 3 on the bottom surface of the chip 5. Circuit contacts 7 for the anode 3 and the cathode 1 are provided on the upper surface of the circuit chip 5 and travel down through the dielectric 9. This configuration utilizes one of the top and bottom and sides of the circuit chip 5 and thus provides a very large electrode area.

別の態様において、カソードは回路チップの上面に配置され、例えば回路チップの上面の誘電体の上に蒸着された層として存在する。製作の間、カソード層の上に次に犠牲層が蒸着される。犠牲層の上に次に別の層が蒸着される。犠牲層を次に除去し、標的部位流体、例えば電解質胃液がアノードおよびカソードと接触するための領域を提供するギャップを残すことができる。この態様を用いて、アノードの上に別の犠牲層を蒸着した後に、追加の電極層をお互いの上に積み重ねることができる。その際に、例えば縦の直列構成が所望の場合、植込み型のオンチップバッテリーを直列に入れることができる。   In another aspect, the cathode is disposed on the top surface of the circuit chip and is present as a layer deposited, for example, on a dielectric on the top surface of the circuit chip. During fabrication, a sacrificial layer is then deposited on the cathode layer. Another layer is then deposited on the sacrificial layer. The sacrificial layer can then be removed, leaving a gap that provides a region for the target site fluid, eg, electrolyte gastric fluid, to contact the anode and cathode. Using this embodiment, additional electrode layers can be stacked on top of each other after depositing another sacrificial layer on the anode. In that case, for example, if a vertical series configuration is desired, an implantable on-chip battery can be placed in series.

図62は、回路チップ5の上に配置された誘電層9を示す。カソード1は、誘電層9の上に、回路接点7まで通しで蒸着される。犠牲層(図示せず)がカソード1の上に蒸着されて、アノード3の蒸着のための基礎を提供する。犠牲層が蒸着されると、その表面をエッチングしてより粗い表面を提供することができる。したがって、アノード3が犠牲層の上に蒸着される時、アノード3の底は粗い表面に一致する。犠牲層は、粗く、多孔質に蒸着するカソードアークを用いて蒸着させることもできよう。チップ回路5に複数の電圧を提供するために、複数のアノード3を複数のサイズで蒸着することができる。アノード3が蒸着されると、犠牲層を除去してギャップを作製することができ、その場合、ある特定の態様において、ギャップは、約1〜約10μmを含む約0.001〜約1000μm、例えば約0.1〜約100μmの範囲内である。ある特定の態様において、アノード3とカソード1の間のギャップは、所望のインピーダンスおよび異なる電流をバッテリーに提供するように選択される。アノード3の領域は、所望により回路チップ5に異なる電圧を提供するように製造することもできる。したがって、チップスペースを最小限使用して、同じチップのために複数の電圧を複数のインピーダンスおよび電流と提供するようにアノード3を製造することができる。   FIG. 62 shows the dielectric layer 9 disposed on the circuit chip 5. The cathode 1 is deposited on the dielectric layer 9 through the circuit contacts 7. A sacrificial layer (not shown) is deposited on the cathode 1 to provide a basis for the deposition of the anode 3. Once the sacrificial layer is deposited, its surface can be etched to provide a rougher surface. Thus, when the anode 3 is deposited on the sacrificial layer, the bottom of the anode 3 coincides with a rough surface. The sacrificial layer could be deposited using a cathodic arc that is coarse and porous. In order to provide multiple voltages to the chip circuit 5, multiple anodes 3 can be deposited in multiple sizes. Once the anode 3 is deposited, the sacrificial layer can be removed to create a gap, in which case, in certain embodiments, the gap includes from about 0.001 to about 1000 μm, including from about 1 to about 10 μm, such as It is in the range of about 0.1 to about 100 μm. In certain embodiments, the gap between anode 3 and cathode 1 is selected to provide the desired impedance and different currents to the battery. The region of the anode 3 can also be manufactured to provide different voltages to the circuit chip 5 as desired. Thus, the anode 3 can be manufactured to provide multiple voltages and multiple impedances and currents for the same chip with minimal use of chip space.

いくつかの態様において、カソード層はチップ表面の誘電体の上に蒸着され、カソードの異なる領域の上に複数のアノードが蒸着される。製作の間、アノードをカソードから分離するために犠牲層が蒸着され、除去の結果、共通カソードとカソードの上に配置される2つ以上のアノードの間にギャップを生成する。図63に示すように、アノード3は、回路チップ5の外部領域に固着させてもよい。ノード3のための回路接点を置くことができるのは、そのポイント4である。2つのアノード3だけがカソード1の上に蒸着されるという点で、図63は図62と異なる。2つのアノード3は異なるサイズでもあり、したがって異なる表面積を提供する。アノード3は、適用の必要条件を満たすように製造することができる。複数の電圧が望まれるならば、アノード3は異なる材料で製造されてもよい。複数の電流が望まれるならば、アノード3は複数のサイズで製造されてもよい。複数のインピーダンスが望まれるならば、アノード3は、アノード3とカソード1の間の異なる大きさのギャップで蒸着されてもよい。   In some embodiments, the cathode layer is deposited on the dielectric on the chip surface, and multiple anodes are deposited on different areas of the cathode. During fabrication, a sacrificial layer is deposited to separate the anode from the cathode, and removal results in a gap between the common cathode and two or more anodes disposed over the cathode. As shown in FIG. 63, the anode 3 may be fixed to the external region of the circuit chip 5. It is at point 4 that the circuit contact for node 3 can be placed. FIG. 63 differs from FIG. 62 in that only two anodes 3 are deposited on the cathode 1. The two anodes 3 are also of different sizes and thus provide different surface areas. The anode 3 can be manufactured to meet the application requirements. If multiple voltages are desired, the anode 3 may be made of different materials. If multiple currents are desired, the anode 3 may be manufactured in multiple sizes. If multiple impedances are desired, the anode 3 may be deposited with different sized gaps between the anode 3 and the cathode 1.

いくつかの態様において、2つのアノードプレートは回路チップの表面に存在し、カソード回路接点は表面の中央に蒸着される。次に、カソードは、アノードの上を覆うように回路接点に取り付けられ、それによってカソードとアノードの間にギャップを形成する。図64は、回路チップ5の上の空間を利用する植込み型オンチップコンデンサーの別の態様を示す。絶縁層171は、回路チップ5の表面に形成される。カソード1のための回路接点はチップの中心に形成され、アノード3はいずれかの側に形成され、回路接点とアノード3の間にギャップを残す。製作の間、アノード3の上に次に犠牲層が蒸着されて、カソード1のための基礎が形成される。カソード1が蒸着されると、犠牲層は除去されて液体が侵入する空間を提供する。   In some embodiments, the two anode plates are present on the surface of the circuit chip and the cathode circuit contact is deposited in the center of the surface. The cathode is then attached to a circuit contact over the anode, thereby forming a gap between the cathode and the anode. FIG. 64 shows another aspect of the implantable on-chip capacitor that utilizes the space above the circuit chip 5. The insulating layer 171 is formed on the surface of the circuit chip 5. The circuit contact for the cathode 1 is formed in the center of the chip and the anode 3 is formed on either side, leaving a gap between the circuit contact and the anode 3. During fabrication, a sacrificial layer is then deposited on the anode 3 to form the basis for the cathode 1. When the cathode 1 is deposited, the sacrificial layer is removed to provide a space for liquid to enter.

いくつかの態様において、カソードは回路チップの表面に存在し、アノードはカソードの上および少なくとも部分的に周囲にオープンチャンバーを提供するのに十分なように配置される。アノードとカソードの間に電流経路を生成するチャンバーに電解質液が流れるのを可能にする開口部が提供される。例えばチャンバーの中に空気が閉じ込められないことを確実とするために、所望により複数の開口部が提供されてもよい。図65では、アノード3はカソード1を囲み、電解質液が侵入するチャンバー173を形成する。絶縁層11は、カソード1を回路チップ5から分離する。標的部位との接触の結果、電解質液は開口部175を通ってチャンバー173に侵入する。空気が中に閉じ込められないことを確実とするために、開口部175はチャンバー173の反対の角に設置してもよい。ある特定の場合には、図65の構成が望ましいことがある。胃内に豊富な量の電解質液が存在しない場合のために、例えば図65に示すように、植込み型オンチップバッテリーを、それが接触する流体を電極周囲に封じ込めるように製作してもよい。そうすることによってバッテリーの連続的反応が確実になろうが、それが開放していたならば、流体は反応領域に侵入し、そこから出ることができ、バッテリーを停止させることがある。   In some embodiments, the cathode is on the surface of the circuit chip and the anode is positioned to be sufficient to provide an open chamber above and at least partially around the cathode. An opening is provided that allows the electrolyte solution to flow into a chamber that creates a current path between the anode and the cathode. Multiple openings may be provided as desired, for example to ensure that no air is trapped in the chamber. In FIG. 65, the anode 3 surrounds the cathode 1 and forms a chamber 173 into which the electrolyte solution enters. The insulating layer 11 separates the cathode 1 from the circuit chip 5. As a result of contact with the target site, the electrolyte solution enters the chamber 173 through the opening 175. In order to ensure that no air is trapped in, the opening 175 may be placed at the opposite corner of the chamber 173. In certain cases, the configuration of FIG. 65 may be desirable. For the case where there is no abundant amount of electrolyte in the stomach, an implantable on-chip battery may be fabricated to contain the fluid it contacts around the electrodes, as shown, for example, in FIG. Doing so will ensure a continuous reaction of the battery, but if it is open, fluid can enter and exit the reaction area and can cause the battery to shut down.

例えば図65に示すように所与のバッテリーユニットがチャンバーを含む場合、所望により、チャンバーへの流体の流入および流出をモジュレートする表面被覆を採用してもよい。ある特定の態様において、チャンバーの一部の表面、例えばチャンバーの内面は、所望の流動特性を提供するように改変されてもよい。例えば、チャンバーおよび流体ポートの1つ以上の表面の表面エネルギーを、チャンバーへの流動の増大を提供するように改変することができる。例えば、チャンバーの1つ以上の表面の表面エネルギーは、表面がより親水性になるように増加させることができる。様々な異なる表面エネルギー改変プロトコールを採用することができ、その場合、選択される特定のプロトコールは、障壁の特定の組成および所望の表面エネルギー特性に依存することができる。例えば、所与の表面の表面エネルギーを増加させようとするならば、表面をプラズマ処理にかけ、表面エネルギー改変、例えば、それぞれの開示は全ての目的のためにここに完全に組み込まれる、米国特許第5,948,227号および第6,042,710号などに記載される表面改変ポリマー溶液と接触させてもよい。ある特定の態様において、例えば、その開示は参照により全体がここに組み込まれる、PCT出願番号PCT/US07/82563に記載されているように、電解質液をチャンバー内に誘引、保持するために親水性物質を採用してもよい。   For example, if a given battery unit includes a chamber, as shown in FIG. 65, a surface coating that modulates the inflow and outflow of fluid into the chamber may be employed if desired. In certain embodiments, some surfaces of the chamber, such as the inner surface of the chamber, may be modified to provide the desired flow characteristics. For example, the surface energy of one or more surfaces of the chamber and fluid port can be modified to provide increased flow to the chamber. For example, the surface energy of one or more surfaces of the chamber can be increased so that the surface becomes more hydrophilic. A variety of different surface energy modification protocols can be employed, in which case the particular protocol chosen can depend on the particular composition of the barrier and the desired surface energy characteristics. For example, if the surface energy of a given surface is to be increased, the surface is subjected to plasma treatment and surface energy modification, e.g., each disclosure is hereby fully incorporated herein for all purposes. You may make it contact with the surface modification polymer solution described in 5,948,227 and 6,042,710 etc. In certain embodiments, for example, the disclosure is hydrophilic to attract and retain electrolyte solution in the chamber, as described in PCT Application No. PCT / US07 / 82563, which is hereby incorporated by reference in its entirety. Substances may be employed.

ある特定の態様において、バッテリーの1つ以上の表面、例えばチャンバーの内面は、表面での気泡形成および位置をモジュレートするように改変される。例えば、バッテリーの活性化は、気泡生成、例えば水素ガス気泡生成をもたらすことがある。活性化の間に例えば活性カソードの上で生成した気泡が、カソードから別の位置に、例えばカソードから離れた位置、チャンバー外部の位置などに引き抜かれるように、表面改変を採用することができる。   In certain embodiments, one or more surfaces of the battery, such as the inner surface of the chamber, are modified to modulate bubble formation and location on the surface. For example, battery activation may result in bubble generation, eg, hydrogen gas bubble generation. Surface modifications can be employed such that, for example, bubbles generated on the active cathode during activation are pulled away from the cathode to another location, such as a location away from the cathode, a location outside the chamber, and the like.

上記の態様は、少なくとも1つのアノードおよび少なくとも1つのカソードが回路支持体エレメントの同じ表面に存在する、プレーナー処理プロトコールで生産されたバッテリーの例である。上記の共通の特徴を有する他の態様を生産することができるので、上記の記載は決して限定するものでない。   The above embodiment is an example of a battery produced with a planar processing protocol where at least one anode and at least one cathode are present on the same surface of the circuit support element. The above description is in no way limiting, as other embodiments having the common features described above can be produced.

いくつかの態様において、バッテリー源を生成するためのウエハー接着プロトコールで、プレーナー処理プロトコールが採用される。そのような態様のあるものでは、回路チップに誘電体を蒸着することができる。誘電体の上に、次にカソード層を蒸着することができる。アノードは、別々の支持体ウエハーの上に蒸着することができる。アノードは、回路チップの底に次に接着することができ、そのポイントで、支持体ウエハーは、アノード表面を電解質液と接触させるためにエッチングすることができる。このように、植込み型オンチップバッテリーの作製で用いることができる別の製作技術は、ウエハー接着である。   In some embodiments, a planar processing protocol is employed in a wafer bonding protocol for generating a battery source. In some such embodiments, a dielectric can be deposited on the circuit chip. A cathode layer can then be deposited over the dielectric. The anode can be deposited on a separate support wafer. The anode can then be bonded to the bottom of the circuit chip, at which point the support wafer can be etched to bring the anode surface into contact with the electrolyte solution. Thus, another fabrication technique that can be used in the fabrication of implantable on-chip batteries is wafer bonding.

植込み型オンチップバッテリーは、例えば図66の態様におけるように、2つのウエハーを用いて製造することができる。回路チップ5は、誘電体9の上に蒸着されるカソード1のための基礎を提供する。これは、第1のウエハーアセンブリ179を構成する。第2のウエハーアセンブリ178は、支持体ウエハー177およびアノード3で構成される。アノード3は、支持体ウエハー177の表面に蒸着される。アノード3は回路チップ5に次に接着され、バルク支持体ウエハー177はエッチングされてアノード3の領域を露出させる。エッチングで除去される支持体ウエハー177の量は、アノード3のために要求される面積に依存する。より多くの回路が要求される場合、支持体ウエハー177に置くことができるので、この製作方法は植込み型オンチップバッテリーに有益である可能性がある。   The implantable on-chip battery can be manufactured using two wafers as in the embodiment of FIG. 66, for example. The circuit chip 5 provides the basis for the cathode 1 deposited on the dielectric 9. This constitutes the first wafer assembly 179. The second wafer assembly 178 is composed of a support wafer 177 and the anode 3. The anode 3 is deposited on the surface of the support wafer 177. The anode 3 is then bonded to the circuit chip 5 and the bulk support wafer 177 is etched to expose the area of the anode 3. The amount of support wafer 177 removed by etching depends on the area required for the anode 3. This fabrication method may be beneficial for implantable on-chip batteries, as more circuitry is required and can be placed on the support wafer 177.

上述のこれらの態様および他は、カソードをアノードと切り替えるように変更すること、およびその逆も可能であり、本発明のさらに追加の開示構成を提供する。プレーナー処理で製作された目的の追加の態様には、米国仮出願第60/889,868号に記載されるものが含まれ、その開示は参照によりここに全体が組み込まれる。   These aspects and others described above can be modified to switch the cathode to the anode, and vice versa, and provide additional disclosed configurations of the present invention. Additional aspects of the purpose produced by the planar process include those described in US Provisional Application No. 60 / 889,868, the disclosure of which is hereby incorporated by reference in its entirety.

上記の識別子構成要素に加えて、摂取可能な事象マーカーは、識別子の摂取を助ける、および/またはそれが目的の標的部位に到達するまで識別子を保護する、生理的に許容される担体構成要素、例えば組成物またはビヒクルに存在する(すなわち、それと合わせる)ことができる。「生理的に許容される担体構成要素」は、固体または流体(例えば、液体)であってもよい、摂取可能な組成物を意味する。そのようなマーカーは、ここに記載される方法のいずれかで、例えば、カテーテルを胃内デバイスと接続する中間デバイスまたは他と一緒の胃内デバイス、例えばバルーンと一緒のカテーテルへの組み込みによって、胃内配置システムに組み込むことができる。マーカーは、例えば位置が確認された後に、胃内配置システムの任意の構造物から解放されるように構成することができる。そのようなマーカーは、マーカーの通過、廃棄などを支援する、生理的に許容される担体構成要素に実装することができる。   In addition to the identifier component described above, the ingestible event marker is a physiologically acceptable carrier component that aids in the intake of the identifier and / or protects the identifier until it reaches the target site of interest, For example, it can be present in (ie, combined with) the composition or vehicle. “Physiologically acceptable carrier component” means an ingestible composition that may be a solid or a fluid (eg, a liquid). Such a marker can be removed by any of the methods described herein, for example by incorporation into an intermediate device connecting the catheter with the intragastric device or other intragastric device, such as a catheter with a balloon. It can be incorporated into an internal placement system. The marker can be configured to be released from any structure of the intragastric placement system, for example after location is confirmed. Such markers can be implemented on physiologically acceptable carrier components that assist in the passage, disposal, etc. of the markers.

一般的な担体および賦形剤、例えばコーンスターチまたはゼラチン、ラクトース、ブドウ糖、スクロース、微晶質セルロース、カオリン、マンニトール、リン酸二カルシウム、塩化ナトリウムおよびアルギン酸が関心を引く。本発明の製剤で一般的に用いられる崩壊薬には、クロスカルメロース、微晶質セルロース、コーンスターチ、グリコール酸デンプンナトリウムおよびアルギン酸が含まれる。   Common carriers and excipients such as corn starch or gelatin, lactose, glucose, sucrose, microcrystalline cellulose, kaolin, mannitol, dicalcium phosphate, sodium chloride and alginate are of interest. Disintegrants commonly used in the formulations of the present invention include croscarmellose, microcrystalline cellulose, corn starch, sodium starch glycolate and alginic acid.

液状組成物は、適する液状担体(複数可)、例えば、エタノール、グリセリン、ソルビトール、非水性溶媒、例えばポリエチレングリコール、油または水の中の化合物または薬学的に許容される塩の懸濁液または溶液を、懸濁剤、保存剤、界面活性剤、湿潤剤、香料または着色剤と一緒に含むことができる。あるいは、液状製剤は再構成可能な粉末から調製することができる。例えば、活性化合物、懸濁剤、スクロースおよび甘味料を含有する粉末を水で再構成して懸濁液を形成することができ、有効成分、スクロースおよび甘味料を含有する粉末からシロップを調製することができる。   Liquid compositions are suspensions or solutions of a compound or pharmaceutically acceptable salt in a suitable liquid carrier (s), such as ethanol, glycerin, sorbitol, non-aqueous solvents such as polyethylene glycol, oil or water. In combination with suspending, preserving, surfactant, wetting, flavoring or coloring agents. Alternatively, liquid formulations can be prepared from reconstitutable powders. For example, a powder containing the active compound, suspension, sucrose and sweetener can be reconstituted with water to form a suspension, and a syrup is prepared from the powder containing the active ingredient, sucrose and sweetener be able to.

錠剤または丸剤の形の組成物は、固体組成物を調製するために通常用いられる任意の適する薬用担体(複数可)を用いて調製することができる。そのような担体の例には、ステアリン酸マグネシウム、デンプン、ラクトース、スクロース、微晶質セルロースおよび結合剤、例えばポリビニルピロリドンが含まれる。錠剤は、カラーフィルム被覆または担体(複数可)の一部分として含まれる着色剤とともに提供することもできる。さらに、活性化合物は、親水性または疎水性のマトリックスを含む錠剤として、制御放出剤形に製剤化することができる。   A composition in the form of a tablet or pill can be prepared using any suitable pharmaceutical carrier (s) conventionally used to prepare solid compositions. Examples of such carriers include magnesium stearate, starch, lactose, sucrose, microcrystalline cellulose and binders such as polyvinylpyrrolidone. Tablets may also be provided with a colorant included as part of the color film coating or carrier (s). In addition, the active compound can be formulated in controlled release dosage forms as tablets containing a hydrophilic or hydrophobic matrix.

「制御放出」、「徐放性」および類似の用語は、適用または注射の直後に分散させられるのではなく、活性薬剤がある期間にわたって確認可能および制御可能な速度で送達ビヒクルから放出される時に起こる、活性薬剤送達のモードを表すために用いられる。制御放出または徐放は、数時間、数日または数カ月に拡張されてもよく、多数の因子の関数として変動することができる。本発明の医薬組成物のために、放出速度は、選択される賦形剤のタイプおよび組成物中の賦形剤の濃度に依存する。放出速度の別の決定因子は、ポリオルトエステルのユニットの間およびその中の結合の加水分解速度である。次に加水分解速度は、ポリオルトエステルの組成およびポリオルトエステル中の加水分解性結合の数によって制御することができる。本医薬組成物からの活性薬剤の放出の速度を決定する他の因子には、粒径、媒体(マトリックスの内部または外部の)の酸度ならびにマトリックス中の活性薬剤の物理的および化学的特性が含まれる。   “Controlled release”, “sustained release” and similar terms are used when the active agent is released from the delivery vehicle at a identifiable and controllable rate over a period of time, rather than being dispersed immediately after application or injection. Used to describe the mode of active drug delivery that occurs. Controlled or sustained release may be extended to hours, days or months and can vary as a function of a number of factors. For the pharmaceutical compositions of the present invention, the release rate depends on the type of excipient selected and the concentration of excipient in the composition. Another determinant of the release rate is the rate of hydrolysis of the bonds between and within the units of the polyorthoester. The hydrolysis rate can then be controlled by the composition of the polyorthoester and the number of hydrolyzable bonds in the polyorthoester. Other factors that determine the rate of release of the active agent from the pharmaceutical composition include particle size, acidity of the medium (inside or outside of the matrix) and the physical and chemical properties of the active agent in the matrix. It is.

カプセルの形の組成物は、ルーチンのカプセル化手順を用いて、例えば硬質ゼラチンカプセルへの活性化合物および賦形剤の組み込みによって調製することができる。あるいは、活性化合物および高分子量ポリエチレングリコールの半固体のマトリックスを調製し、硬質ゼラチンカプセルに充填することができるか、または、ポリエチレングリコール中の活性化合物の溶液、または食用油、例えば流動パラフィンもしくはヤシ油の中の懸濁液を調製してソフトゼラチンカプセルに充填することができる。   A composition in the form of a capsule can be prepared using routine encapsulation procedures, for example by incorporation of the active compound and excipients into a hard gelatin capsule. Alternatively, a semi-solid matrix of the active compound and high molecular weight polyethylene glycol can be prepared and filled into hard gelatin capsules, or a solution of the active compound in polyethylene glycol, or an edible oil such as liquid paraffin or coconut oil Can be prepared and filled into soft gelatin capsules.

含まれてもよい錠剤結合剤は、アラビアゴム、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロースナトリウム、ポリビニルピロリドン(ポビドン)、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、スクロース、デンプンおよびエチルセルロースである。用いることができる滑沢剤には、ステアリン酸マグネシウムまたは他の金属ステアリン酸塩、ステアリン酸、シリコーン油、タルク、ワックス、油およびコロイド状シリカが含まれる。   Tablet binders that may be included are gum arabic, methylcellulose, sodium carboxymethylcellulose, polyvinylpyrrolidone (povidone), hydroxypropylmethylcellulose, sucrose, starch and ethylcellulose. Lubricants that can be used include magnesium stearate or other metal stearates, stearic acid, silicone oil, talc, waxes, oils and colloidal silica.

着香剤、例えばハッカ、ウィンターグリーン油、チェリーフレーバなどを用いることもできる。さらに、剤形の外観をより魅力的にするため、または製品の識別を助けるために着色剤を加えることが望ましいことがある。これらは、ここで記載されるような、胃内バルーンが収縮したことをユーザーに合図するためにいくつかの態様で用いられる着香剤に類似していることがある。   Flavoring agents such as peppermint, winter green oil, cherry flavor and the like can also be used. In addition, it may be desirable to add a colorant to make the dosage form more attractive in appearance or to help identify the product. These may be similar to the flavoring agents used in some embodiments to signal the user that the intragastric balloon has been deflated, as described herein.

本発明の製剤での使用に適する他の構成要素は、Remington’s Pharmaceutical Sciences、Mace Publishing Company、Philadelphia、Pa.、第17版(1985)に見出すことができる。   Other components suitable for use in the formulations of the present invention include Remington's Pharmaceutical Sciences, Mace Publishing Company, Philadelphia, Pa. , 17th edition (1985).

配置システムは、IEMの識別子から信号を受信するように、すなわち、IEMの摂取後にIEMと標的生理的部位との接触を受けてIEMによって発信される信号を受信するように構成される、信号受信機を含むことができる。信号受信機は、例えば下でレビューされるように、信号発生エレメントによって発生される信号の性質によってかなり異なってもよい。このように、信号受信機は、上に示すように、様々な異なるタイプの信号、例えば、限定されるものではないが:RF信号、磁気信号、伝導性(近接場)信号、音響信号などを受信するように構成することができる。   The positioning system is configured to receive a signal from an identifier of the IEM, i.e., to receive a signal emitted by the IEM upon contact with the IEM and the target physiological site after ingestion of the IEM. Machine can be included. The signal receiver may vary considerably depending on the nature of the signal generated by the signal generating element, for example as reviewed below. Thus, the signal receiver, as shown above, can produce a variety of different types of signals, such as, but not limited to: RF signals, magnetic signals, conductive (near field) signals, acoustic signals, etc. It can be configured to receive.

ある特定の態様において、2つの構成要素が通信媒体として患者の体を利用するように、受信機は別の部品、例えばIEMの識別子から導電的に信号を受信するように構成される。このように、IEMの識別子と受信機の間で伝達される信号は、体を通して移動し、伝導媒体として体を必要とする。識別子から発信される信号は、体組織を通して伝導される電気的交流(a.c.)電圧信号の形で、対象の体の皮膚および他の体組織を通して送信することおよびそれから受信することができる。その結果、センサーデータは対象の皮膚および他の体組織を通して直接的に交換されるので、そのような態様は、自律センサーユニットからシステムの中央送受信ユニットおよび他の部品にセンサーデータを送信するために、いかなる追加のケーブルもしくは配線接続も、または無線リンク接続さえも必要としない。この通信プロトコールは、受信機を対象の体の任意の所望の位置に適合するように配置することができ、それによって、受信機は、信号送信を達成するために必要な電気導体に自動的に接続され、すなわち、信号送信は、対象の皮膚および他の体組織によって提供される電気導体を通して実行されるという利点を有する。受信機が感知素子(下を参照されたい)を含む場合、体全体に分配され、この身体導電媒体プロトコールによって互いに通信する複数の受信機/センサー素子を有することができる。そのような体をベースとしたデータ伝送は、そのために必要な伝送電力が極めて小さいという利点をさらに有する。これは他のデバイスの電気的動作への干渉の発生を回避し、さらに、機密医療データの予想外の傍受または盗聴および監視を阻止するのも助ける。結果としての非常に低い電力消費は、特に電力供給が限られた適用において、長期モニタリングの目標を達成するためにさらに有利である。   In certain aspects, the receiver is configured to conductively receive signals from another component, eg, an identifier of an IEM, so that the two components utilize the patient's body as a communication medium. Thus, the signal transmitted between the IEM identifier and the receiver travels through the body and requires the body as a conducting medium. The signal originating from the identifier can be transmitted and received through the skin of the subject's body and other body tissues in the form of an electrical alternating current (ac) voltage signal conducted through the body tissue. . As a result, sensor data is exchanged directly through the subject's skin and other body tissues, so such aspects are used to transmit sensor data from the autonomous sensor unit to the central transceiver unit and other components of the system. No additional cable or wiring connection or even wireless link connection is required. This communication protocol allows the receiver to be positioned to fit any desired location on the subject's body, so that the receiver automatically adjusts to the electrical conductors necessary to achieve signal transmission. Connected, ie, signal transmission has the advantage that it is performed through electrical conductors provided by the subject's skin and other body tissues. If the receiver includes a sensing element (see below), it can have multiple receiver / sensor elements distributed throughout the body and communicating with each other via this body conductive media protocol. Such body-based data transmission further has the advantage that the transmission power required for it is very small. This avoids the occurrence of interference with the electrical operation of other devices, and also helps prevent unexpected interception or eavesdropping and monitoring of sensitive medical data. The resulting very low power consumption is further advantageous to achieve long-term monitoring goals, particularly in applications where power supply is limited.

信号受信機は、IEMの識別エレメントから信号を受信するように構成される。このように、信号受信機は、それがIEMの識別子から発信される信号を認識することができるように構成される。ある特定の態様において、信号検出構成要素は、識別子から発信される信号の検出を受けて活性化されるものである。ある特定の態様において、信号受信機は、医薬情報科学によって可能になった複数の、例えば2つ以上、5つ以上、10個以上などの組成物を同時に検出することが可能である(すなわち、そのように構成されている)。   The signal receiver is configured to receive a signal from the identification element of the IEM. In this way, the signal receiver is configured so that it can recognize the signal originating from the identifier of the IEM. In certain aspects, the signal detection component is activated upon detection of a signal originating from the identifier. In certain aspects, the signal receiver is capable of simultaneously detecting multiple, eg, 2 or more, 5 or more, 10 or more, etc. compositions enabled by pharmaceutical informatics (ie, Configured as such).

信号受信機は様々な異なるタイプの信号受信エレメントを含むことができ、そこで、受信エレメントの性質は、信号発生エレメントによって生成される信号の性質によって必然的に異なる。ある特定の態様において、信号受信機は、信号発生エレメントによって発信される信号を検出するための、1つ以上の電極(例えば、複数の、例えば2つ以上、3つ以上、4つ以上の対の電極などを含む、2つ以上の電極、3つ以上の電極)を含むことができる。ある特定の態様において、受信機デバイスには、ある距離、例えば電極が差動電圧を検出することを可能にする距離に分散させられる2つの電極が提供される。この距離は異なることができ、ある特定の態様において、約0.1〜約5cm、例えば約0.5〜約2.5cmの範囲内、例えば約1cmである。ある特定の態様において、第1の電極は導電性身体エレメント、例えば血液と接触しており、第2の電極は前記導電性身体エレメントに対して電気絶縁性の身体エレメント、例えば脂肪組織(脂肪)と接触している。代わりの態様において、単極を利用する受信機が採用される。ある特定の態様において、信号検出構成要素は、信号発生エレメントによって発信される信号を検出するための1つ以上のコイルを含むことができる。ある特定の態様において、信号検出部品は、信号発生エレメントによって発信される信号を検出するための音響検出エレメントを含む。ある特定の態様において、例えば信号の検出確率を増加させるために、複数対の電極(例えば、上でレビューされるように)が提供される。   A signal receiver can include a variety of different types of signal receiving elements, where the nature of the receiving element necessarily depends on the nature of the signal generated by the signal generating element. In certain aspects, the signal receiver includes one or more electrodes (eg, multiple, eg, two or more, three or more, four or more pairs) for detecting a signal emitted by the signal generating element. Two or more electrodes, including three or more electrodes). In certain aspects, the receiver device is provided with two electrodes that are distributed at a distance, eg, a distance that allows the electrodes to detect a differential voltage. This distance can vary and in certain embodiments is in the range of about 0.1 to about 5 cm, such as about 0.5 to about 2.5 cm, such as about 1 cm. In certain embodiments, the first electrode is in contact with a conductive body element, such as blood, and the second electrode is a body element that is electrically insulating with respect to the conductive body element, such as adipose tissue (fat). In contact with. In an alternative embodiment, a receiver utilizing a single pole is employed. In certain aspects, the signal detection component can include one or more coils for detecting a signal emitted by the signal generating element. In certain aspects, the signal detection component includes an acoustic detection element for detecting a signal emitted by the signal generating element. In certain aspects, multiple pairs of electrodes (eg, as reviewed above) are provided, eg, to increase the detection probability of the signal.

目的の信号受信機には、外部のおよび植込み型の信号受信機が含まれる。外部の態様において、信号受信機はex vivoにあり、それは、受信機が使用中に体の外部に存在することを意味する。受信機が移植される場合は、信号受信機はin vivoにある。信号受信機は、少なくともそれがIEMから発信された信号を受信する間、例えばin vivoまたはex vivoで体と安定して関連するように構成される。   Target signal receivers include external and implantable signal receivers. In the external aspect, the signal receiver is ex vivo, which means that the receiver is outside the body during use. If the receiver is implanted, the signal receiver is in vivo. The signal receiver is configured to be stably associated with the body, for example in vivo or ex vivo, at least while it receives a signal transmitted from the IEM.

最も広い意味では、本発明の受信機は、それらが動作するように構成される患者に対して移動式であっても固定されてもよい。信号受信機の移動式態様には、生物対象の動作に実質的に影響を与えない方法で生物対象と安定して関連するようにサイズ設定されるものが含まれる。このような態様のように、信号受信機は、対象、例えばヒト対象で採用される時に、対象に動く能力のいかなる差も経験させない寸法を有する。これらの態様において、受信機は、そのサイズが物理的に動く対象の能力を損なわないような大きさにされる。   In the broadest sense, the receivers of the present invention may be mobile or fixed with respect to the patient in which they are configured to operate. Mobile aspects of the signal receiver include those that are sized to stably associate with the biological object in a manner that does not substantially affect the operation of the biological object. As such, the signal receiver has dimensions that do not allow the subject to experience any difference in ability to move when employed in a subject, eg, a human subject. In these aspects, the receiver is sized such that its size does not impair the ability of the object to physically move.

ある特定の態様において、信号受信機は、非常に小さいサイズを有するように構成することができる。信号受信機が小さいサイズを有する場合は、ある特定の態様において、信号受信機は、約1cm3以下を含む約5cm3以下、例えば約3cm3以下の空間容量を占有する。ある特定の態様において、信号受信機の所望の機能は、1つの充電式バッテリーで達成される。 In certain aspects, the signal receiver can be configured to have a very small size. If the signal receiver has a small size, there in certain embodiments, the signal receiver is about 5 cm 3 or less, including about 1 cm 3 or less, occupies example about 3 cm 3 less void volume. In certain aspects, the desired function of the signal receiver is achieved with one rechargeable battery.

摂取可能な事象マーカーの識別子から信号を受信することに加えて、信号受信機は、1つ以上の異なる生理的パラメータを感知する能力をさらに含むことができる。生理的パラメータを感知する能力とは、生理的パラメータまたはバイオマーカー、例えば、限定されるものではないが、流体の化学的組成を感知する能力を意味する。   In addition to receiving a signal from an ingestible event marker identifier, the signal receiver may further include the ability to sense one or more different physiological parameters. By the ability to sense physiological parameters is meant the ability to sense physiological parameters or biomarkers, such as, but not limited to, the chemical composition of a fluid.

ある特定の態様において、信号受信機は、信号受信および感知の二重の機能を提供する2つ以上の電極のセットを含む。例えば、信号を受信することに加えて、電極は追加の感知機能の役目をすることもできる。   In certain aspects, the signal receiver includes a set of two or more electrodes that provide a dual function of signal reception and sensing. For example, in addition to receiving a signal, the electrode can also serve an additional sensing function.

ある特定の態様において、自律センサーユニットとして見ることができる信号受信機が含まれる。これらの態様のあるものでは、センサーユニットは、対象の皮膚または体表面に配置されるように調整されるセンサーおよび一対の送信/受信電極を含む。受信機は、対象の体の上に配置されるように調整される中央送受信ユニットおよび携帯用データ記録ユニットをさらに含むことができる。自律センサーユニットは、マーカーの位置を示すことができるセンサーデータ、すなわち、医学および/または物理的データ、例えば脈拍数、血中酸素含量、血糖含有量、他の血液組成データ、血圧データ、心電図データ、脳波図データ、呼吸数データ、発汗データ、体温データ、活動、動作、電極インピーダンスなどの1つ以上を対象の体から取得するように調整される。さらに、部品は、内部デバイス、例えばIEMの識別子から信号を受信する能力を含む。各自律センサーユニットの送信/受信電極は、対象の体に獲得したセンサーデータを送信するように調整されるので、これらのセンサーデータは対象の皮膚および/または他の体組織を通して中央送受信ユニット、例えば電磁気配置システムに関して上に記載されたセンサーインタフェースユニットに送信される。他の信号、例えばモニタリング信号およびポーリング信号は、対象の体組織を通して中央送受信ユニットからセンサーユニットに送信することができ、その場合、これらの信号はそれぞれのセンサーユニットの送信/受信電極によって拾われる。   In certain aspects, a signal receiver that can be viewed as an autonomous sensor unit is included. In some of these aspects, the sensor unit includes a sensor and a pair of transmit / receive electrodes that are adjusted to be placed on the subject's skin or body surface. The receiver may further include a central transceiver unit and a portable data recording unit that are adjusted to be placed on the subject's body. The autonomous sensor unit is capable of indicating the position of the marker, i.e. medical and / or physical data, e.g. pulse rate, blood oxygen content, blood sugar content, other blood composition data, blood pressure data, electrocardiogram data And one or more of electroencephalogram data, respiratory rate data, sweating data, body temperature data, activity, movement, electrode impedance, etc. are adjusted to be acquired from the subject's body. In addition, the component includes the ability to receive signals from an identifier of an internal device, such as an IEM. Since the transmit / receive electrodes of each autonomous sensor unit are coordinated to transmit acquired sensor data to the subject's body, these sensor data are transmitted through the subject's skin and / or other body tissue to a central transmit / receive unit, eg Sent to the sensor interface unit described above with respect to the electromagnetic placement system. Other signals, such as monitoring signals and polling signals, can be transmitted from the central transceiver unit to the sensor unit through the body tissue of interest, in which case these signals are picked up by the transmit / receive electrodes of the respective sensor unit.

信号受信機に存在することができる追加のエレメントには、限定されるものではないが、以下が含まれる:例えば摂取可能な事象マーカーから発信される信号をデコードするための信号復調器;例えば信号受信機から外部の位置に信号を送るための信号送信機;例えば受信信号、生理的パラメータデータ、医療記録データなどに関するデータを保存するためのデータ記憶素子;例えば特定の時間を事象、例えば信号受領と関連付けるためのクロック素子;前置増幅器;例えば信号受信機の異なる機能の1つ以上を調和させるためのマイクロプロセッサー。   Additional elements that can be present in the signal receiver include, but are not limited to: a signal demodulator for decoding a signal emanating from an ingestible event marker; for example a signal A signal transmitter for sending signals from the receiver to an external location; for example, a data storage element for storing data relating to received signals, physiological parameter data, medical record data, etc .; A clock element for associating with; a preamplifier; for example, a microprocessor for coordinating one or more of the different functions of the signal receiver.

信号受信機の植込み型バージョンの側面は、生物学的に適合するエンクロージャ、2つ以上の感知電極、一次電池または充電式バッテリー、またはコイルへの一斉送信によって誘導的に電力供給されるものであってもよい電源を有する。信号受信機は、送信された信号をデコードする復調器、事象を記録する何らかの記憶装置、クロックおよび体の外に送信する方法を含む回路を有することもできる。クロックおよび送信機能は、ある特定の態様において、省略されてもよい。送信機は、局所のデータ記憶装置から外部のデータ記憶装置に情報を伝達するRFリンクまたは伝導リンクであってもよい。   An aspect of an implantable version of a signal receiver is that it is inductively powered by a biologically compatible enclosure, two or more sensing electrodes, a primary or rechargeable battery, or a broadcast to a coil. You may have a power supply. The signal receiver may also have circuitry including a demodulator that decodes the transmitted signal, some storage that records the event, a clock, and a method of transmitting out of the body. The clock and transmission function may be omitted in certain aspects. The transmitter may be an RF link or a conductive link that conveys information from a local data storage device to an external data storage device.

存在する場合、復調器構成要素は、医薬情報科学で可能になった医薬組成物の識別子から発信される信号を復調するように構成された、任意の都合のよい復調器であってもよい。ある特定の態様において、復調器は、かなりのノイズの存在下でさえ、非常に低い電力を消費する小規模チップを用いて、低レベルの信号の正確な信号解読を可能にするin vivo送信デコーダーである。一態様において、in vivo送信デコーダーは、2相位相変調(BPSK)を用いて変調された信号をデコードするように設計されている。信号は、Costasループを用いて次に復調させることができる。Costasループ出力に記号回復技術を適用することによって、二進コードが回復される。いくつかの態様において、in vivo送信デコーダーは、自動利得制御(AGC)ブロックを含むことができる。AGCブロックは、入力信号の最も強力な周波数構成要素および信号電力を決定することができる。信号の最も強力な周波数は、アルゴリズムの他の部分でフィルターおよび電圧制御発振器を調整するために用いることができる。これは、受信機が入力信号周波数の変動および入力信号周波数のドリフトに活発に適応するのを助けることができる。信号電力を測定することによって、AGCブロックは、信号電力を所定値に標準化するのに必要な利得を次に計算して適用することができる。Costasループで信号電力を読み出すことによって、この利得をさらに調整することができる。一態様において、in vivo送信デコーダーは、存在するノイズの量などの状態に適応するために入力信号のサンプリング速度を能動的に調整することができる。例えば、信号雑音比(SNR)が十分である場合は、サンプリング速度を低い値に維持することができる。解読プロセスの間にSNRが設定閾値未満に減少するならば、サンプリング速度を増加させることができる。この様式で、回復された信号の精度を損なうことなく、サンプリング速度をできるだけ低くに保つことができる。サンプリング速度をできるだけ低く能動的に調整することによって、アルゴリズムは電力を節約する。そのようなin vivo送信デコーダーのさらなる側面は、「In−Vivo Transmission Decoder」という名称の米国仮出願番号60/866,581で提供され、この出願の開示は参照により完全にここに組み込まれる。   When present, the demodulator component may be any convenient demodulator configured to demodulate a signal originating from an identifier of a pharmaceutical composition enabled by pharmaceutical informatics. In certain aspects, the demodulator is an in vivo transmit decoder that enables accurate signal decoding of low level signals using a small chip that consumes very low power, even in the presence of significant noise. It is. In one aspect, the in vivo transmit decoder is designed to decode signals modulated using two-phase phase modulation (BPSK). The signal can then be demodulated using a Costas loop. By applying a symbol recovery technique to the Costas loop output, the binary code is recovered. In some aspects, the in vivo transmit decoder may include an automatic gain control (AGC) block. The AGC block can determine the most powerful frequency component and signal power of the input signal. The strongest frequency of the signal can be used to tune the filter and voltage controlled oscillator in other parts of the algorithm. This can help the receiver to actively adapt to input signal frequency variations and input signal frequency drift. By measuring the signal power, the AGC block can then calculate and apply the gain required to normalize the signal power to a predetermined value. This gain can be further adjusted by reading the signal power in the Costas loop. In one aspect, the in vivo transmit decoder can actively adjust the sampling rate of the input signal to accommodate conditions such as the amount of noise present. For example, if the signal to noise ratio (SNR) is sufficient, the sampling rate can be maintained at a low value. If the SNR decreases below the set threshold during the decryption process, the sampling rate can be increased. In this manner, the sampling rate can be kept as low as possible without compromising the accuracy of the recovered signal. By actively adjusting the sampling rate as low as possible, the algorithm saves power. A further aspect of such an in vivo transmit decoder is provided in US Provisional Application No. 60 / 866,581 entitled “In-Vivo Transmission Decoder”, the disclosure of which is fully incorporated herein by reference.

ある特定の態様において、本受信機の構成要素または機能ブロックは集積回路の上に存在し、集積回路はいくつかの異なる機能ブロック、すなわちモジュールを含む。所与の受信機の中では、機能ブロックの少なくとも一部、例えば全部を含む2つ以上が、受信機内の単一の集積回路に存在することができる。単一の集積回路とは、異なる機能ブロックの全てを含む単一の回路構造を意味する。このように、集積回路は、半導体材料の薄い基板の表面で製造された小型化電子回路(半導体素子ならびに受動素子を含むことができる)である、モノリシック集積回路(IC、マイクロ回路、マイクロチップ、ケイ素チップ、コンピューターチップまたはチップとしても知られる)である。本発明のある特定の態様の集積回路は、基板または回路ボードに結合している個々の半導体素子ならびに受動素子で構築された小型化電子回路である、ハイブリッド集積回路であってもよい。   In certain aspects, the receiver components or functional blocks reside on an integrated circuit, and the integrated circuit includes a number of different functional blocks or modules. Within a given receiver, two or more, including at least some, eg, all, of the functional blocks can reside on a single integrated circuit within the receiver. A single integrated circuit means a single circuit structure that includes all of the different functional blocks. Thus, an integrated circuit is a monolithic integrated circuit (IC, microcircuit, microchip, which is a miniaturized electronic circuit (which can include semiconductor elements as well as passive elements) manufactured on the surface of a thin substrate of semiconductor material. Also known as silicon chip, computer chip or chip). One particular aspect of the integrated circuit of the present invention may be a hybrid integrated circuit, which is a miniaturized electronic circuit constructed with individual semiconductor elements and passive elements coupled to a substrate or circuit board.

図53は、本発明の態様による、機能ブロック図の概略図を提供する。図53で、受信機10Cはそれぞれ第1および第2の電極11Cおよび12Cを含み、それらは距離Xによって分離され、識別子によって発生される信号を受信するアンテナの役割をする。この距離Xは異なることができ、ある特定の態様において、約0.5〜約5cm、例えば約0.5〜約1.5cmの範囲内、例えば約1cmである。増幅器13Cは、電極をまたぐ差別的信号を検出する。検出された信号は、復調器14Cに次に入る。復調されたデータを記憶するメモリー15Cも示す。事象を日時記録するそのメモリーに書き込むクロック16C。伝送回路(Tx)(16)は、メモリーから外部受信機にデータを伝達する(示さず)。全てのマイクロエレクトロニクスに電力を供給する電源17Cもある。表す態様において、これらのブロックの全ての間で機能を調整する、マイクロプロセッサー18Cも存在する。最後に、周辺部に巻かれたコイル19Cは、RF伝送を提供する。上に要約されるように、図53の態様で示される異なる機能ブロックの全ては、同じ集積回路の上にあってもよい。   FIG. 53 provides a schematic diagram of a functional block diagram in accordance with aspects of the present invention. In FIG. 53, the receiver 10C includes first and second electrodes 11C and 12C, respectively, which are separated by a distance X and serve as an antenna for receiving a signal generated by an identifier. This distance X can vary, and in certain embodiments is in the range of about 0.5 to about 5 cm, such as about 0.5 to about 1.5 cm, such as about 1 cm. Amplifier 13C detects the differential signal across the electrodes. The detected signal enters the demodulator 14C next. A memory 15C for storing demodulated data is also shown. Clock 16C that writes events to its memory that records the date and time. The transmission circuit (Tx) (16) transmits data from the memory to the external receiver (not shown). There is also a power supply 17C that supplies power to all microelectronics. In the depicted embodiment, there is also a microprocessor 18C that coordinates functions between all of these blocks. Finally, a coil 19C wound around the periphery provides RF transmission. As summarized above, all of the different functional blocks shown in the embodiment of FIG. 53 may be on the same integrated circuit.

別の態様が、図54で表される。図54では、受信機20Cの主部分は、上に掲載される機能の全ておよび電極21Cを含む。ワイヤ23Cの末端にある電極22Cも、示される。この構成は、有効な受信機の役割をするためにe0とe1の間の十分な距離を提供しながらも、受信機20Cの全体サイズを最小にする。 Another embodiment is represented in FIG. In FIG. 54, the main part of the receiver 20C includes all of the functions listed above and the electrode 21C. An electrode 22C at the end of wire 23C is also shown. This configuration minimizes the overall size of the receiver 20C while providing sufficient distance between e 0 and e 1 to act as an effective receiver.

いくつかの態様において、信号受信機は外部であってもよい。信号受信機が外部である場合は、それらは任意の都合のよい様式で構成されてもよい。所望により、外部の構成は、植込み型態様に関して上に記載されるエレメントのいずれも含むことができる。このように、外部受信機は、図53に表され、上に記載される回路を含むことができる。したがって、所望により、上記のエレメント、例えば信号受信機、送信機、メモリー、プロセッサー、復調器などが、本発明の外部受信機に存在してもよい。例えば、本発明の外部受信機に存在することができる回路の機能図を、図55Aおよび55Bに示す。   In some aspects, the signal receiver may be external. If the signal receivers are external, they may be configured in any convenient manner. If desired, the external configuration can include any of the elements described above with respect to the implantable embodiment. Thus, the external receiver can include the circuitry depicted in FIG. 53 and described above. Thus, if desired, the above elements, such as signal receivers, transmitters, memories, processors, demodulators, etc. may be present in the external receiver of the present invention. For example, functional diagrams of circuits that can be present in the external receiver of the present invention are shown in FIGS. 55A and 55B.

図55Aは、一態様による受信機70Cの機能ブロック図を提供し、そこで受信機は外部インタフェースブロック71Cを含み、外部インタフェースブロックは、無線通信エレメント(例えば、アンテナ)、シリアルポート、伝導性インタフェースなどを含むことができる。信号受信機回路ブロック72Cも存在する。受信機電極機能ブロック73Cも存在する。図55Bは、本発明の態様による受信機に見出される回路74Cの図を提供する。回路74Cは、外部インタフェース75C、メモリー76C、デジタル信号プロセッサー(DSP)77Cおよびリアルタイムクロック(RTC)78Cを含む。アナログデジタル変換器(ADC)79C、前置増幅器80C、任意の参照(同相相殺回路)81Cおよび電極82Cも示す。   FIG. 55A provides a functional block diagram of a receiver 70C according to one aspect, where the receiver includes an external interface block 71C, which includes a wireless communication element (eg, antenna), serial port, conductive interface, etc. Can be included. There is also a signal receiver circuit block 72C. There is also a receiver electrode functional block 73C. FIG. 55B provides a diagram of a circuit 74C found in a receiver according to an aspect of the present invention. The circuit 74C includes an external interface 75C, a memory 76C, a digital signal processor (DSP) 77C, and a real time clock (RTC) 78C. Also shown is an analog-to-digital converter (ADC) 79C, a preamplifier 80C, an optional reference (in-phase cancellation circuit) 81C and an electrode 82C.

ある特定の外部態様において、受信機は、患者と一時的にだけ、すなわち一過性に、例えば摂取可能な事象マーカーが実際に摂取される間だけ接触するかまたは関連するように構成することができる。例えば、受信機は、2つのフィンガー電極またはハンドグリップを有する外部デバイスとして構成されてもよい。IEMの摂取を受けて、患者または医療提供者は電極に触れるかまたはハンドグリップを完全につかんで、受信機と伝導回路を生成する。IEMからの信号の発信の後に、例えばIEMが胃と接触する時に、IEMの識別子によって発信される信号は受信機によって拾われる。この時点で、受信機は、患者または医療提供者に対して、例えば可聴または視覚的な信号の形で、IEMからの信号を受信したことの表示を提供することができる。上に示したように、ある特定の外部態様において、受信機は、患者と一時的にだけ、すなわち一過性に、例えば胃内デバイス、摂取可能なマーカーなどが実際に摂取される間だけ接触するかまたは関連するように構成される。   In certain external aspects, the receiver may be configured to contact or associate with the patient only temporarily, i.e., transiently, e.g., while an ingestible event marker is actually ingested. it can. For example, the receiver may be configured as an external device having two finger electrodes or handgrips. Upon receipt of the IEM, the patient or health care provider touches the electrode or fully grasps the handgrip to create a receiver and conduction circuit. After transmission of the signal from the IEM, for example when the IEM contacts the stomach, the signal transmitted by the IEM identifier is picked up by the receiver. At this point, the receiver can provide an indication to the patient or healthcare provider that the signal from the IEM has been received, for example in the form of an audible or visual signal. As indicated above, in certain external aspects, the receiver may contact the patient only temporarily, i.e., transiently, for example, during intragastric devices, ingestible markers, etc. To be configured or related.

いくつかの態様において、マーカーは、所望の結果をもたらすことが可能な任意の都合のよい手段を用いて対象によって摂取されてもよく、そこで、投与経路は、例えば上でレビューされるように、組成物の特定のフォーマットに少なくとも一部依存し、例えば胃内デバイスおよび/または嚥下可能なカテーテルと一緒にIEM組成物を嚥下することによって、摂取可能な事象マーカーを摂取することを含む。特定の用途によっては、この方法は、事象マーカーを単独で、または物体の別の組成物、例えば胃内デバイスとともに摂取することを含むことができる。例えば上でレビューしたように、摂取可能な事象マーカーが標的生理的部位に到達すると、IEMの識別子は検出可能な信号を発する。信号受信機は、受信データ(例えば、摂取可能な事象マーカーから発信された信号の形の)を様々な方法で扱うことができる。いくつかの態様において、信号受信機は、外部デバイスに(例えば、カテーテルを通して伸長するワイヤを用いて、従来のRF通信を用いて、または他)、例えば直ちにまたは多少の時間の後に単にデータを再送信し、その場合、データは受信機の記憶素子に記憶される。したがって、ある特定の態様において、信号受信機は、外部デバイスへの以降の再送信のために、または以降のデータの処理(例えば、一部のパラメータの経時的変化の検出)で用いるために受信データを記憶する。例えば、移植されたコレクターは、例えばデータ検索デバイス、例えば当技術分野で公知であるワンドを用いて開業医が交信することができる従来のRF回路(例えば、405MHzの医療デバイスバンドで動作する)を含むことができる。他の態様において、信号受信機は、何らかの行動、例えばその制御下のエフェクターを動作させること、可視的または可聴アラームを活性化すること、制御信号を体の他の場所に配置されるエフェクターに伝送することなどの行動をとるかどうか決定するために、受信データを処理する。信号受信機は、受信データを用いてこれらのおよび/または他のオペレーションの任意の組合せを実行することができる。   In some embodiments, the marker may be taken by the subject using any convenient means capable of producing the desired result, where the route of administration is, for example, as reviewed above, Depending at least in part on the particular format of the composition, including ingesting an ingestible event marker, for example, by swallowing the IEM composition with an intragastric device and / or a swallowable catheter. Depending on the particular application, the method can include ingesting the event marker alone or with another composition of matter, such as an intragastric device. For example, as reviewed above, when an ingestible event marker reaches the target physiological site, the IEM identifier emits a detectable signal. The signal receiver can handle the received data (eg, in the form of a signal emitted from an ingestible event marker) in various ways. In some aspects, the signal receiver may simply re-send the data to an external device (eg, using a wire that extends through the catheter, using conventional RF communications, or otherwise), eg, immediately or after some time. Transmit, in which case the data is stored in a storage element of the receiver. Thus, in certain aspects, the signal receiver receives for subsequent retransmission to an external device or for use in subsequent processing of data (eg, detecting changes in some parameters over time). Store the data. For example, an implanted collector includes conventional RF circuitry (eg, operating in a 405 MHz medical device band) that can be communicated by a practitioner using, for example, a data retrieval device, eg, a wand known in the art. be able to. In other aspects, the signal receiver transmits some action, such as operating an effector under its control, activating a visual or audible alarm, transmitting a control signal to an effector located elsewhere in the body The received data is processed to determine whether to take action such as The signal receiver can perform any combination of these and / or other operations with the received data.

図56は、バルーンがその中に発電センサー5630を有する、送達/膨張カテーテル5620に取り付けられたバルーンカプセル5610を有する胃内システム5600の態様の側面図である。カプセル5610およびカテーテル5620は、ここに記載される態様のいずれであってもよい。センサー5630は、ここに記載される摂取可能な事象マーカーの態様のいずれであってもよい。カテーテル5620との接続の反対側のカプセル5610の末端に配置される、センサー5630を示す。しかし、これは単に1つの例であり、センサー630は、カプセル5610の内部または外部の任意の適する位置にあってもよい。   FIG. 56 is a side view of an embodiment of an intragastric system 5600 having a balloon capsule 5610 attached to a delivery / inflation catheter 5620, with the balloon having a power generation sensor 5630 therein. Capsule 5610 and catheter 5620 may be any of the aspects described herein. Sensor 5630 may be any of the aspects of ingestible event markers described herein. A sensor 5630 is shown positioned at the end of the capsule 5610 opposite the connection with the catheter 5620. However, this is just one example and the sensor 630 may be in any suitable location inside or outside the capsule 5610.

図57は、バルーン5710ならびに特異的pHコーティング5760を有するアノード5750およびカソード5740付きのカテーテル5720を含む、胃内バルーンシステム5700の態様の側面図である。pHコーティング5760は、胃環境、例えば胃液へのアノードおよびカソードの曝露を制御するように選択することができる。カテーテル5720は、システムによって受信される電気信号、例えば電圧を伝達するためのワイヤ5720を有することができる。ワイヤ5720は、例えば、ここに記載されるようにセンサーインタフェースユニットに電気的に接続することができる。   FIG. 57 is a side view of an embodiment of an intragastric balloon system 5700 that includes a balloon 5710 and a catheter 5720 with an anode 5750 and a cathode 5740 having a specific pH coating 5760. The pH coating 5760 can be selected to control the exposure of the anode and cathode to the gastric environment, eg, gastric fluid. Catheter 5720 can have a wire 5720 for transmitting an electrical signal, eg, a voltage, received by the system. The wire 5720 can be electrically connected to the sensor interface unit, for example, as described herein.

図67は、事象マーカーを有する発電配置システム6700の態様の患者での使用を図示する。システム6700は、患者の胃の中の胃液に曝露させられるバルーンカプセル6710を含む。カプセル6710は、ここに記載される方法のいずれで摂取されてもよい。カプセル6710は、バルーンカテーテル6720に接続される。いくつかの態様において、カテーテル6720は摂取可能な事象マーカーに接続される。いくつかの態様において、カプセル6710はマーカーに接続される。いくつかの態様において、図56のバルーンシステム5600は、図67に示すシステム6700で実行することができる。図67にさらに示すように、システム6700は、患者の体外にあってもよい信号受信機6730をさらに含むことができる。いくつかの態様において、受信機6730は患者の胃の近くに配置される。システム6700は、受信機6730と交信するモバイルデバイス6740、例えばスマートフォンまたはタブレットを含むこともできる。   FIG. 67 illustrates the use in a patient of an embodiment of a power generation deployment system 6700 with event markers. System 6700 includes a balloon capsule 6710 that is exposed to gastric juice in the patient's stomach. Capsule 6710 may be taken by any of the methods described herein. Capsule 6710 is connected to balloon catheter 6720. In some embodiments, the catheter 6720 is connected to an ingestible event marker. In some embodiments, the capsule 6710 is connected to a marker. In some aspects, the balloon system 5600 of FIG. 56 can be implemented with the system 6700 shown in FIG. As further shown in FIG. 67, the system 6700 can further include a signal receiver 6730 that can be external to the patient. In some embodiments, the receiver 6730 is placed near the patient's stomach. System 6700 can also include a mobile device 6740 that communicates with a receiver 6730, such as a smartphone or tablet.

図68は、アノードおよびカソードを有する発電配置システム6800の態様の患者での使用を図示する。システム6800は、患者の胃の中の胃液に曝露させられるバルーンカプセル6810を含むことができる。カプセル6810は、ここに記載される方法のいずれで摂取されてもよい。カプセル6810は、バルーンカテーテル6820の中のワイヤで電気的に接続される。いくつかの態様において、カテーテル6820はバルーン6810の近くのその遠位末端にアノードおよびカソードを含む。ここに記載されるように、アノードおよびカソードが胃液と接触すると、アノードおよびカソードは胃の中の配置を確認するための電圧信号を提供することができる。システム6800は、カソードおよびアノードと電気的に通信する電圧リード線6830を含むこともできる。電圧リード線は、電圧を測定する信号受信機6840にアノードおよびカソードを接続することができる。受信機6840は、電圧レベルが所定の閾値、例えば胃の胃環境を示す電圧レベルに到達した時を、システム6800のユーザーに報告することができる。   FIG. 68 illustrates use of a power generation deployment system 6800 embodiment having an anode and a cathode in a patient. System 6800 can include a balloon capsule 6810 that is exposed to gastric fluid in the patient's stomach. Capsule 6810 may be taken by any of the methods described herein. Capsule 6810 is electrically connected by a wire in balloon catheter 6820. In some embodiments, the catheter 6820 includes an anode and a cathode at its distal end near the balloon 6810. As described herein, when the anode and cathode are in contact with gastric juice, the anode and cathode can provide a voltage signal to confirm placement in the stomach. System 6800 can also include a voltage lead 6830 in electrical communication with the cathode and anode. A voltage lead can connect the anode and cathode to a signal receiver 6840 that measures the voltage. The receiver 6840 can report to a user of the system 6800 when the voltage level reaches a predetermined threshold, eg, a voltage level indicative of the stomach environment of the stomach.

pHをベースとしたトラッキングおよび可視化副部品
上記のデバイスおよびシステムに、トラッキングおよび可視化機能を組み込むことができる。ここで用いるように、「可視化」は広義に用いられ、体内の目的のアイテムを、胃内デバイスまたはその一部が遭遇するpHレベルを測定することを含む、いくつかの方法で識別することを指す。本デバイスの非侵襲的性質のために、医師は、膨張の前、処置中または収縮後にデバイスの位置および配向を決定または確認することを望むことができる。したがって、投与の全ての段階で胃内デバイスの位置、配向および/または状態の決定および確認を可能にするように構成された、pH感知構成要素を組み込む胃内デバイスが提供される。
Tracking and visualization subcomponent based on pH Tracking and visualization functionality can be incorporated into the devices and systems described above. As used herein, “visualization” is used broadly to identify an item of interest in the body in several ways, including measuring the pH level encountered by an intragastric device or part thereof. Point to. Due to the non-invasive nature of the device, the physician may wish to determine or confirm the position and orientation of the device before inflation, during treatment or after deflation. Accordingly, an intragastric device is provided that incorporates a pH sensing component configured to allow determination and confirmation of the position, orientation and / or status of the intragastric device at all stages of administration.

胃内デバイスが遭遇する消化管に沿ってpHレベルを示すために、様々なpH測定システムを用いることができる。図69Aは、患者で使用中のものを示す、外部コントローラ86を有する患者内部の胃内デバイス10A(図69Bに示す)、ならびに別個のディスプレイ装置87のオプションの態様を表す。示すように、外部コントローラ86は、デバイスと一体化することができる。図69Aは、コントローラ86がより大きいかまたはより精巧な表示のために別個のディスプレイ装置87に接続することができる態様も示す。   Various pH measurement systems can be used to indicate pH levels along the gastrointestinal tract encountered by intragastric devices. FIG. 69A represents an optional embodiment of a patient internal gastric device 10A (shown in FIG. 69B) with an external controller 86, as well as a separate display device 87, showing what is in use by the patient. As shown, the external controller 86 can be integrated with the device. FIG. 69A also illustrates how the controller 86 can be connected to a separate display device 87 for a larger or more elaborate display.

図69Bは、胃内デバイス10Aとワイヤレス外部ディスプレイ88の態様を表す。示すように、ワイヤレス通信が利用される場合は、外部ディスプレイ88を胃内デバイス10Aまたはその付属品と一緒に用いることができた。データをモニターする間、医師は、それが理想的な位置および配向などの範囲内にあることを確実とするために、胃内デバイスの配向、位置などを変更することができた。デバイス10Aは、デバイスが理想的な位置、配向などにあるかどうか判定するアルゴリズムでデータを収集し、分析する能力を有することができた。   FIG. 69B illustrates aspects of intragastric device 10A and wireless external display 88. FIG. As shown, the external display 88 could be used with the intragastric device 10A or its accessory when wireless communication was utilized. While monitoring the data, the physician was able to change the orientation, position, etc. of the intragastric device to ensure that it was within a range, such as the ideal position and orientation. Device 10A could have the ability to collect and analyze data with an algorithm that determines whether the device is in the ideal position, orientation, etc.

いくつかの態様において、胃内デバイスおよび/またはそのアクセサリーは、胃内デバイスで、または食道、胃および/または腸を含む消化管の内部の1つ以上のパラメータ、例えばpHをモニターするための手順で用いるための、1つ以上のセンサーを含む。図69Cは、胃の断面内の、胃内デバイス16B、例えばバルーンの上に配置される胃内システム20BのpHセンサー28Bの態様の側面図を表す。いくつかの態様において、センサー28Bは、微細分解能、低いヒステレシスでpHを正確にモニターするように調整され、組織接触のために調整されるだろう。センサーは非常に小さい表面接触領域を有すること、またはより広い表面接触領域を有することができる。   In some embodiments, the intragastric device and / or accessory thereof is a procedure for monitoring one or more parameters, such as pH, in the intragastric device or within the gastrointestinal tract including the esophagus, stomach and / or intestine. One or more sensors for use in FIG. 69C depicts a side view of an embodiment of the pH sensor 28B of the intragastric device 20B positioned over the intragastric device 16B, eg, a balloon, within the stomach cross section. In some embodiments, sensor 28B will be tuned for accurate monitoring of pH with fine resolution, low hysteresis and will be tuned for tissue contact. The sensor can have a very small surface contact area or a wider surface contact area.

システム20Bは、胃内デバイス16Bとは別個の機器を含むことができ、食道の下への配置のためのシャフト、およびおそらく操作のためのアームで構築することができる。システムは、胃内デバイス16Bに取り付けられるかまたは接触し、デバイスの設置後に除去することができるアクセサリーをさらに含むことができる。   System 20B can include equipment separate from intragastric device 16B and can be constructed with a shaft for placement under the esophagus and possibly an arm for manipulation. The system can further include accessories that can be attached to or contact the intragastric device 16B and removed after placement of the device.

いくつかの態様において、センサー28Bは、必要に応じて配置、性能、調整または他のデータをモニターするために、胃内デバイス16Bの配置の間のガイドとして用いられる。センサー28Bは、胃内デバイスを設置するか、または様々な体重減少機構によって体重減少を誘導する肥満の外科的処置を実施する時に用いられる。センサーは、胃内デバイスが適切な位置に置かれることを確実とするために用いることができる。体重減少機構は、図69Cで示すような空間占有デバイス、例えば膨張可能な胃内バルーン、またはここに記載される他の類似のデバイスを含むことができ、そこで、例えば体重減少のために適切な充填体積の達成を確かなものにするために、センサーを用いることができる。センサー28Bを備えた胃内デバイス16Bは、配置をカスタマイズするためおよび/または向上した長期性能のために患者に適合させるために、配置または調整データを集めることもできる。   In some embodiments, sensor 28B is used as a guide during placement of intragastric device 16B to monitor placement, performance, adjustments or other data as needed. Sensor 28B is used when placing an intragastric device or performing an obese surgical procedure that induces weight loss by various weight loss mechanisms. The sensor can be used to ensure that the intragastric device is in place. The weight loss mechanism can include a space occupancy device such as that shown in FIG. 69C, such as an inflatable intragastric balloon, or other similar device described herein, for example suitable for weight loss. Sensors can be used to ensure achievement of fill volume. Intragastric device 16B with sensor 28B can also collect placement or adjustment data to customize placement and / or to adapt to the patient for improved long-term performance.

有線またはワイヤレスのセンサー28Bが用いられるかどうかにかかわらず、外部ディスプレイは、胃内デバイス16Bを囲んでいる周囲pHレベルに関するデータを集めて記録する能力を有してもよい。いくつかの態様において、外部ディスプレイは、図69A〜Bに示すコントローラ86、外部ディスプレイ87および/またはワイヤレス外部ディスプレイ88の上にあってもよい。外部ディスプレイは、さらなる診断能力のために、収集されたデータの分析を実施する能力を有することもできる。外部ディスプレイは、データを集めてそれを様々な表現で表示する能力を有することができる。それは、生データ、平均を表示することができるか、または、データを分析し、全身状態を適当であるか不適当であると診断することができる。例えば、不適当な状態は赤色光で表示することができ、適当な状態は緑色光で表示できる。同様に、外部ディスプレイは明るい棒グラフで示すことができ、そこで、より適当な状態はより多くのバーで示され、より適当でない状態はより少ないバーで示される。有線のセンサーが用いられる場合は、パラメータデータを読み出すために、外部ディスプレイ87(図69A)をシステム20Bに接続して一体化してもよい。ワイヤレスセンサーが用いられる場合は、ワイヤレス外部ディスプレイ88(図69B)をシステム20Bにワイヤレスで接続してもよい。   Regardless of whether a wired or wireless sensor 28B is used, the external display may have the ability to collect and record data regarding ambient pH levels surrounding the intragastric device 16B. In some aspects, the external display may be above the controller 86, external display 87, and / or wireless external display 88 shown in FIGS. 69A-B. The external display may also have the ability to perform an analysis of the collected data for further diagnostic capabilities. An external display can have the ability to collect data and display it in various representations. It can display raw data, averages, or analyze the data and diagnose the general condition as appropriate or inappropriate. For example, an inappropriate state can be displayed with red light and an appropriate state can be displayed with green light. Similarly, the external display can be shown as a bright bar graph, where more appropriate states are indicated by more bars and less appropriate states are indicated by fewer bars. When a wired sensor is used, an external display 87 (FIG. 69A) may be connected to and integrated with the system 20B in order to read parameter data. If a wireless sensor is used, a wireless external display 88 (FIG. 69B) may be wirelessly connected to system 20B.

いくつかの態様において、胃内デバイス16Bまたはその一部は、薄い柔軟なシートまたはエレメントの上に配置されるかそれに組み込まれるセンサー28Bのアレイを含有してもよい。このエレメントは、帯状、円盤、フラスト円錐、球、これらまたは他のいずれかの一部を含む様々な形状をとってもよい。センサー28Bのアレイが用いられる場合、ディスプレイはセンサーアレイ全体のpHマッピングの2Dまたは3Dカラープロットまたは図示を示すことができる。デバイス16Bのコンディションの状態を表すために、様々な視覚表示を用いてもよい。   In some embodiments, intragastric device 16B or a portion thereof may contain an array of sensors 28B disposed on or incorporated into a thin flexible sheet or element. The element may take various shapes including strips, disks, frusto cones, spheres, or any other part of them. If an array of sensors 28B is used, the display can show a 2D or 3D color plot or illustration of the pH mapping of the entire sensor array. Various visual displays may be used to represent the condition of device 16B.

いくつかの態様において、複数のセンサーアレイを単一のアーム24または複数のアーム24の上に配置してもよい。目的の領域を覆うために、単一のアーム24は、ループ、曲がったワイヤ、らせん状、円柱、円錐またはこれらの複数、または他の形状および複数の形をとってもよい。1つ以上のアーム24は、体への導入の間のデバイス16Bの理想的な配置のための操作を可能にするために、関節をなしてもよい。いくつかの態様において、胃カメラの作業チャネルに適合させるために、センサー28Bを狭い断面の機器に組み込むことができる。あるいは、それは関節動作式アームなどの追加機能のためにより大きなサイズ処理を必要とすることがあるが、胃カメラの隣の食道に適合するのに十分に小さく、体外での適切な操作のために十分に長くてもよい。膨張または関節動作の特徴がある場合は、デバイス16Bまたはアクセサリーは、食道の下への配置を容易にするために長く狭いプロファイルに崩れる十分な能力を有することができる。デバイス16Bは、平滑で、組織刺激の可能性を低減するような輪郭にすることもできる。   In some embodiments, multiple sensor arrays may be disposed on a single arm 24 or multiple arms 24. To cover the area of interest, a single arm 24 may take a loop, a bent wire, a spiral, a cylinder, a cone, or a plurality of these, or other shapes and forms. One or more arms 24 may be articulated to allow manipulation for ideal placement of device 16B during introduction into the body. In some embodiments, sensor 28B can be incorporated into a device with a narrow cross-section to adapt to the working channel of the gastrocamera. Alternatively, it may require larger sizing for additional functions such as articulating arms, but small enough to fit into the esophagus next to the gastrocamera for proper manipulation outside the body It may be long enough. If there are dilation or articulation features, the device 16B or accessory may have sufficient ability to collapse into a long narrow profile to facilitate placement under the esophagus. Device 16B can also be contoured to be smooth and reduce the potential for tissue stimulation.

センサー28Bは患者との間接的に接触してもよく、例えばサイズ処理バルーンの外部またはチューブの外部にあってもよく、その場合、消化管はバルーンまたはチューブに接触する。センサー28Bまたはデバイス16Bは、再使用可能または使い捨て式でもよい。デバイス16Bの配置、調整または処置が完了した後、センサー28Bまたはデバイス16Bを置くために用いる機器、例えばカテーテルは除去されてもよい。   Sensor 28B may be in indirect contact with the patient, eg, outside the sizing balloon or outside the tube, in which case the gastrointestinal tract contacts the balloon or tube. Sensor 28B or device 16B may be reusable or disposable. After the placement, adjustment or treatment of device 16B is complete, the equipment used to place sensor 28B or device 16B, such as a catheter, may be removed.

デバイス16Bを置くために用いる機器またはアクセサリーは、多くの異なる材料または材料の組合せで作製されてもよい。機器については、材料は、単一または反復使用のための胃との一時的接触のために耐酸性だろう。デバイス16Bの上に残ることを意図するデバイスアクセサリーについては、アクセサリーはより耐酸性の特性を必要とすることがある。デバイス16Bのエレメントは、ニチノール、形状記憶・プラスチック、形状記憶ゲル、ステンレス鋼、超合金、チタン、シリコーン、エラストマー、テフロン(登録商標)、ポリウレタン、ポリノルボレン、スチレンブタジエンコポリマー、架橋ポリエチレン、架橋ポリシクロオクテン、ポリエーテル、ポリアクリレート、ポリアミド、ポリシロキサン、ポリエーテルアミド、ポリエーテルエステルおよびウレタンブタジエンコポリマー、他の重合体、または上の組合せ、または他の適する材料、またはここの他の場所に記載される材料で作製されてもよい。   The equipment or accessories used to place device 16B may be made of many different materials or combinations of materials. For devices, the material will be acid resistant for temporary contact with the stomach for single or repeated use. For device accessories that are intended to remain on device 16B, the accessories may require more acid resistant properties. The elements of device 16B are Nitinol, shape memory / plastic, shape memory gel, stainless steel, superalloy, titanium, silicone, elastomer, Teflon (registered trademark), polyurethane, polynorvolene, styrene butadiene copolymer, crosslinked polyethylene, crosslinked polycyclooctene. , Polyethers, polyacrylates, polyamides, polysiloxanes, polyetheramides, polyetheresters and urethane butadiene copolymers, other polymers, or combinations above, or other suitable materials, or elsewhere here It may be made of a material.

いくつかの態様において、システム20Bはワイヤレスまたは有線のセンサー28Bを有してもよい。有線のセンサー28Bが機器20で用いられる場合は、データ伝送用のワイヤはシャフト22Bの中に含まれてもよく、データは、モニタリングのためにはセンサー28Bから直接的にディスプレイに、例えば図69Aのコントローラ86の小さいディスプレイもしくはより大きなディスプレイ装置87に、または分析のためにはマイクロプロセッサーに、次にディスプレイに送られてもよい。マイクロプロセッサーまたは外部ディスプレイは、システム20Bに直接的に組み込まれてもよく、または、システム20Bは別のより大きな外部ディスプレイ87(図69Aに示す)に接続されてもよい。   In some aspects, the system 20B may have a wireless or wired sensor 28B. If a wired sensor 28B is used in the device 20, a data transmission wire may be included in the shaft 22B and the data is directly from the sensor 28B to the display for monitoring, eg, FIG. 69A. The controller 86 may be sent to a small display or larger display device 87, or to a microprocessor for analysis, and then to a display. The microprocessor or external display may be integrated directly into system 20B, or system 20B may be connected to another larger external display 87 (shown in FIG. 69A).

ワイヤレスセンサー28Bがシステム20Bで用いられる場合は、センサー28Bからの遠隔測定を通して遠隔操作で信号を送受信するために、外部ディスプレイ、例えば図69Bに示すワイヤレス外部ディスプレイ88を用いることができる。外部ディスプレイ88は、モニタリングのためにデータを表示することができるか、または分析のためのマイクロプロセッサーを含有し、その後データを表示してもよい。   When wireless sensor 28B is used in system 20B, an external display, such as wireless external display 88 shown in FIG. 69B, can be used to send and receive signals remotely through telemetry from sensor 28B. The external display 88 may display data for monitoring or may contain a microprocessor for analysis and then display the data.

一態様において、コントローラ86の小さいディスプレイであれ、より大きな有線ディスプレイ87であれ、またはワイヤレスディスプレイ88であれ、別個の外部ディスプレイ装置と通信するために、ワイヤレスまたは有線のセンサー28Bをシステム20Bで使用することができる。外部ディスプレイ装置からセンサー28Bを制御することが、望ましいことがある。外部ディスプレイ装置は、データ収集を開始するようにそれに問い合わせるために、センサー28Bにコマンドを送ることができる。外部ディスプレイ装置は、データを送信するように別個のまたは同時のコマンドを送ることもできる。センサー28Bは外部ディスプレイ装置からコマンドを受け取り、次にデータを収集および/または送信するために送信または応答することができる。十分なデータを受信した時は、データの収集および/または送信を停止するようにセンサー28Bに伝えるために、コマンドを外部ディスプレイ装置からセンサー28Bに送ることができる。   In one aspect, wireless or wired sensor 28B is used in system 20B to communicate with a separate external display device, whether it is a small display of controller 86, a larger wired display 87, or a wireless display 88. be able to. It may be desirable to control sensor 28B from an external display device. The external display device can send a command to sensor 28B to query it to begin data collection. The external display device can also send separate or simultaneous commands to send data. Sensor 28B can receive commands from an external display device and then transmit or respond to collect and / or transmit data. When sufficient data is received, a command can be sent from an external display device to sensor 28B to tell sensor 28B to stop collecting and / or transmitting data.

さらに、外部の受信機および送信機とのデータまたは他の情報の通信を可能にするために、システム20Bのセンサー28Bおよびメモリーモジュールを送信機、受信機または両方に通信で接続することができる。送信機は、センサーから受信した信号、またはメモリーモジュールに記憶された信号データを送ることができる。   In addition, the sensor 28B and memory module of system 20B can be communicatively connected to the transmitter, receiver, or both to allow communication of data or other information with external receivers and transmitters. The transmitter can send a signal received from the sensor or signal data stored in the memory module.

いくつかの態様において、センサー28Bは、胃内デバイス16Bの設置を支援することができる。デバイス16Bを食道の下に置き、次に充填チューブを通して食塩水、空気もしくは他の流体で、またはここに記載される方法で適当な体積まで充填することができる。このシステム20Bで、pHレベルを測定するために、センサー28Bはバルーン16と周囲の解剖学的構造の間に置かれてもよい。各患者の経時的適合性をカスタマイズするために、デバイス16Bで流体を充填または除去することによって後にデバイス16Bを調整するために、システム20Bを用いてもよい。一部の場合には、体重減少を増加させるためにデバイス16Bの充填体積を増加させることが必要なことがある。例えば設置時にバルーンが過充填された場合は、不耐性を低減するためにデバイス16Bから流体を除去することが必要なこともある。デバイス16Bは胃の中で移動および回転自由であるので、それは配向をモニターすることもできる。   In some aspects, sensor 28B can assist in placement of intragastric device 16B. Device 16B can be placed under the esophagus and then filled with saline, air or other fluid through the filling tube, or filled to the appropriate volume as described herein. In this system 20B, sensor 28B may be placed between balloon 16 and the surrounding anatomy to measure the pH level. System 20B may be used to later adjust device 16B by filling or removing fluid with device 16B to customize the suitability of each patient over time. In some cases, it may be necessary to increase the fill volume of device 16B to increase weight loss. For example, if the balloon is overfilled during installation, it may be necessary to remove fluid from device 16B to reduce intolerance. Since device 16B is free to move and rotate in the stomach, it can also monitor orientation.

センサー28Bは、性能、配置、患者状態を、または調整可能な胃内デバイス16Bのために調整を実施する必要があるかどうかについて、またはデバイス16Bを置き換えるかもしくはサイズ変更する必要があるかどうかについて理解するために、重要な患者データを集めるために用いてもよい。感知されたpHは、デバイスが理想的な状態にないかどうか検出すること、および外部ディスプレイ86にこの情報を表示することができる。   The sensor 28B determines performance, placement, patient status, or whether adjustments need to be made for the adjustable intragastric device 16B, or whether the device 16B needs to be replaced or resized. It may be used to collect important patient data for understanding. The sensed pH can detect whether the device is not in an ideal state and can display this information on the external display 86.

適当なアルゴリズム(複数可)は理想的なパラメータ条件(複数可)を決定および/または制御することができ、またはそのような条件(複数可)はパラメータ範囲に基づいてもよい。例えば、データは、センサー28Bから一定時間収集されてもよい。外部コントローラ86またはディスプレイ87、88のマイクロプロセッサーは、経時的平均、最小値、最大値、標準偏差または標準偏差の経時的変動、または他の適する分析を次に計算してもよい。分析に基づいて、マイクロプロセッサーは、胃内デバイス16Bが理想的な位置または調整状態にあるかどうか判定することができる。   The appropriate algorithm (s) can determine and / or control the ideal parameter condition (s), or such condition (s) may be based on the parameter range. For example, data may be collected from sensor 28B for a fixed time. The external controller 86 or the microprocessor of the display 87, 88 may then calculate an average over time, minimum value, maximum value, standard deviation or time variation of standard deviation, or other suitable analysis. Based on the analysis, the microprocessor can determine whether the intragastric device 16B is in an ideal position or adjustment.

図70Aは、食道内の胃内デバイスに組み込むことができるpHモニター18Bを有するヒトの概略側面図である。図70Aは、pHなどの生理的パラメータデータを、食道30E内に配置されるモニター18Bによってヒト40Pの体外に配置される高周波受信機または無線受信機32Bへどのように伝達することができるかについて図示する。図70Aに図示されているように、データを複数の位置から得ることができるように、複数のモニター18Bを胃内デバイス(図70Aには示さず)と合体させることができる。さらに、モニター18Bは、ここで議論される任意のpHセンサー、例えば図69A〜69Cに関するセンサー28Bであってもよい。   FIG. 70A is a schematic side view of a human having a pH monitor 18B that can be incorporated into an intragastric device in the esophagus. FIG. 70A shows how physiological parameter data such as pH can be transmitted to a high frequency receiver or a radio receiver 32B placed outside the human 40P by a monitor 18B placed in the esophagus 30E. Illustrated. As shown in FIG. 70A, multiple monitors 18B can be combined with an intragastric device (not shown in FIG. 70A) so that data can be obtained from multiple locations. Further, monitor 18B may be any pH sensor discussed herein, for example sensor 28B with respect to FIGS. 69A-69C.

ある特定の態様において、このデータ伝送は、無線遠隔測定を通してリアルタイムで達成される。無線受信機32Bは、モニター18Bによる測定から12秒以内に生理的パラメータデータを受信する。このデータの受信の後、無線受信機32B装置は、当業者に周知の技術を用いて、データを記録、操作、解釈および/または表示することができる。ある特定の態様において、患者は、pH分析の間、受信機32およびレコーダーを、例えばベルト、ブレスレット、腕もしくは脚のバンドまたはネックレスに装着することができる。   In certain aspects, this data transmission is accomplished in real time through wireless telemetry. The wireless receiver 32B receives the physiological parameter data within 12 seconds from the measurement by the monitor 18B. After receipt of this data, the wireless receiver 32B device can record, manipulate, interpret and / or display the data using techniques well known to those skilled in the art. In certain embodiments, the patient may wear the receiver 32 and recorder, for example, on a belt, bracelet, arm or leg band or necklace during pH analysis.

ある特定の態様において、モニター18Bは、リアルタイムでデータを送信するのではなく、それが収集される時に、生理的パラメータデータ、例えばpHレベルを記録および圧縮することができる。評価期間の後、またはその中の間欠期に、濃縮されたデータのパルスをダウンロードするために外部トランシーバを用いることができる。当業者によって理解されるように、データ伝送は、所定の間隔で、または外部トランシーバもしくは他の活性化デバイスからモニター18Bに送られた活性化信号によって開始されてもよい。この方法で、患者の家で、または医師の診療室もしくは他の臨床サイトで、卓上トランシーバを利用することができる。   In certain aspects, monitor 18B can record and compress physiological parameter data, such as pH levels, as it is collected, rather than transmitting data in real time. An external transceiver can be used to download a pulse of enriched data after the evaluation period or during an intermittent period therein. As will be appreciated by those skilled in the art, data transmission may be initiated at predetermined intervals or by an activation signal sent to monitor 18B from an external transceiver or other activation device. In this way, a tabletop transceiver can be utilized at a patient's home or in a doctor's office or other clinical site.

他の態様において、モニター18Bは、メモリーチップおよびマイクロプロセッサーを用いて、収集する時に生理的パラメータデータを記録、圧縮および記憶することができる。ヒト40Pはモニター18Bを彼または彼女の大便に排出することができ、モニター18Bを回収することができる。その後、モニター18Bに記憶されたデータを外部のデータ検索デバイスにダウンロードすることができ、それは患者の体外に配置されるコンピューターまたは他の分析機器であってもよい。このダウンロードは、当業者に周知の磁場または高周波技術を用いて、活性化信号に応答したIRまたはRF送信によって達成することができる。   In other embodiments, monitor 18B can use memory chips and microprocessors to record, compress and store physiological parameter data as it is collected. Human 40P can drain monitor 18B into his or her stool and monitor 18B can be recovered. The data stored on the monitor 18B can then be downloaded to an external data retrieval device, which may be a computer or other analytical instrument placed outside the patient's body. This download can be accomplished by IR or RF transmission in response to the activation signal using magnetic field or radio frequency techniques well known to those skilled in the art.

図70Bは、pHモニター18Bのための電気回路の一態様の概略図である。図70Bは、生理的パラメータ、例えばpHレベルのモニター18Bのための単純化された回路を図示する。このモニター18Bは「プローブ」または「丸剤」と呼ぶこともでき、ここに記載される胃内デバイスと合体させることができる。図70Bに図示される特定の態様において、pHが感知される生理的パラメータであり、それは、pHセンサーおよび好ましくは参照センサーも含むトランスデューサー110Cで検出される。本発明では、モニタリングトランスデューサーは、生理的パラメータを感知して、信号を提供する任意のトランスデューサーであってもよく、信号の電気特性の1つ、例えば電流または電圧は、測定される生理的パラメータに比例する。   FIG. 70B is a schematic diagram of one embodiment of an electrical circuit for the pH monitor 18B. FIG. 70B illustrates a simplified circuit for a monitor 18B of physiological parameters, eg, pH level. This monitor 18B can also be referred to as a “probe” or “pill” and can be combined with the intragastric device described herein. In the particular embodiment illustrated in FIG. 70B, pH is a physiological parameter that is sensed, which is detected with a transducer 110C that also includes a pH sensor and preferably a reference sensor. In the present invention, the monitoring transducer may be any transducer that senses a physiological parameter and provides a signal, and one of the electrical properties of the signal, such as current or voltage, is measured Proportional to parameter.

pHセンサーがここで記載されるが、様々な他の生理的パラメータ、例えば圧または温度のいずれかのセンサーを検出し、モニターすることができることを、当業者は理解する。時には、pH読取値を調整もしくは較正して、それらをより正確にするために、または患者の状態の分析に役に立つ追加のデータを供給するために、温度および/または圧がpHと一緒に感知および変換される。さらに、本発明を用いて、体液に存在するイオンまたは他の溶質の濃度を検出、分析することができる。例えば、イオン、例えばナトリウム、カリウム、カルシウム、マグネシウム、塩素、重炭酸またはリン酸を測定することができる。体液中のその濃度が重要であり、本発明によって測定することができる他の溶質には、とりわけ、グルコース、ビリルビン(総、抱合型または非抱合型)、クレアチニン、血液尿素窒素、尿窒素、レニンおよびアンジオテンシンが含まれる。前のパラメータの2つ以上の任意の組合せを、トランスデューサー110Cで感知することができる。トランスデューサーによって感知され、変換される任意の生理的パラメータのために、参照センサーは必要とされても必要とされなくてもよい。   Although a pH sensor is described herein, those skilled in the art will appreciate that a variety of other physiological parameters, such as either pressure or temperature sensors, can be detected and monitored. Sometimes temperature and / or pressure are sensed and adjusted with pH to adjust or calibrate pH readings to make them more accurate or to provide additional data useful for patient condition analysis. Converted. Furthermore, the present invention can be used to detect and analyze the concentration of ions or other solutes present in body fluids. For example, ions such as sodium, potassium, calcium, magnesium, chlorine, bicarbonate or phosphoric acid can be measured. Other solutes whose concentration in body fluids is important and can be measured by the present invention include glucose, bilirubin (total, conjugated or unconjugated), creatinine, blood urea nitrogen, urine nitrogen, renin, among others And angiotensin. Any combination of two or more of the previous parameters can be sensed with transducer 110C. A reference sensor may or may not be required for any physiological parameter sensed and converted by the transducer.

図70Bは、高周波送信機回路112Cおよび電源114Cも図示する。高周波送信機回路112Cは、アンテナ(またはアンテナコイル)を含むことができ、アンテナは少なくとも一部がモニター18Bの外部であってもよい。あるいは、存在する場合、アンテナはモニター18Bの中に完全に自己内蔵型であってもよい。RF送信に代わるものとして、モニターされるパラメータを示す信号は、患者の組織を通してプローブ上の電気接点から伝導性の皮膚電極または患者と接触する他の伝導体に伝搬させることができる。   FIG. 70B also illustrates a high frequency transmitter circuit 112C and a power source 114C. The high-frequency transmitter circuit 112C can include an antenna (or antenna coil), and the antenna may be at least partially outside the monitor 18B. Alternatively, if present, the antenna may be completely self contained within the monitor 18B. As an alternative to RF transmission, a signal indicative of the parameter being monitored can be propagated through the patient's tissue from an electrical contact on the probe to a conductive skin electrode or other conductor in contact with the patient.

モニター18Bの中に配置される時、電源114Cは、少なくとも一時的に電荷を保存することが可能なバッテリーまたはコンデンサーまたは任意の他のデバイスであってもよい。バッテリーを電源とする態様において、バッテリーを他の回路部品から切り離し、それによって寄生性電流ドレーンを制限することによって、バッテリー寿命を延長することができる。これは、様々な方法で、例えばモニター18Bに磁気活性化スイッチを含めることによって達成することができる。このスイッチは、必要に応じてバッテリーを接続するか切り離すために用いることができる。モニター18Bを隣接する永久磁石とパッケージすることによって、スイッチを開放し、それによってバッテリーを切り離し、したがってデバイスの有効期間を延長することができる。パッケージング(および隣接する永久磁石)からモニター18Bを除去することは、スイッチを閉じ、バッテリーを接続させてモニター18Bに電力を供給させる。   When placed in the monitor 18B, the power source 114C may be a battery or capacitor or any other device capable of storing charge at least temporarily. In battery powered embodiments, battery life can be extended by disconnecting the battery from other circuit components, thereby limiting the parasitic current drain. This can be accomplished in various ways, for example by including a magnetic activation switch in the monitor 18B. This switch can be used to connect or disconnect the battery as required. By packaging the monitor 18B with an adjacent permanent magnet, the switch can be opened, thereby disconnecting the battery and thus extending the lifetime of the device. Removing the monitor 18B from the packaging (and the adjacent permanent magnet) closes the switch and connects the battery to power the monitor 18B.

いくつかの態様において、モニター18Bへの電源は、モニター18Bの外部であってもよい。例えば、モニター18Bは、当業者に周知である受動RF遠隔測定法技術、例えばRF結合で起こるように、外部の電磁気高周波(RF)源から電力を誘導することができる。モニター18Bは、モニター18Bからのデータの読取装置の役割をすることもできる、「問合せ機」としても知られる外部トランシーバ32によって送信される時間変動RF波によってエネルギーを与えられてもよい。モニター18Bの中に配置されるアンテナコイルを通ってRF場が通過する時、コイル全体でAC電圧が誘導される。この電圧は、モニター18Bに電力を供給するために整流される。モニター18Bに記憶される生理的パラメータデータは、「後方散乱」としばしば呼ばれるプロセスで問合せ機32(図70A)に逆送信される。後方散乱信号を検出することによって、モニター18Bに記憶されるデータは完全に伝達することができる。   In some embodiments, the power source to monitor 18B may be external to monitor 18B. For example, the monitor 18B can derive power from an external electromagnetic radio frequency (RF) source, such as occurs with passive RF telemetry techniques well known to those skilled in the art, eg, RF coupling. The monitor 18B may be energized by a time-varying RF wave transmitted by an external transceiver 32, also known as an "interrogator", which can also act as a reader for data from the monitor 18B. As the RF field passes through an antenna coil located in the monitor 18B, an AC voltage is induced across the coil. This voltage is rectified to supply power to the monitor 18B. The physiological parameter data stored on the monitor 18B is transmitted back to the interrogator 32 (FIG. 70A) in a process often referred to as “backscatter”. By detecting the backscatter signal, the data stored in the monitor 18B can be completely transmitted.

モニター18Bのための他の可能な電源には、光、体熱および、体液で発生させることができ、様々な材料でできている電極で検出することができる電圧の電位差が含まれる。生体遠隔測定目的のためのそのような電源の利用は、R.Stuart Mackay:Bio−Medical Telemetry、Sensing and Transmitting Biological Information from Animals and Man、2d ed.、IEEE Press、New York、1993に詳しく記載され、「Electronics:Power Sources」という名称のそのセクションは、これにより参照によりここに完全に本明細書に組み込まれる。   Other possible power sources for monitor 18B include light, body heat, and potential differences in voltage that can be generated with body fluids and detected with electrodes made of various materials. The use of such a power source for biotelemetry purposes is described in R.A. Stuart Mackay: Bio-Medical Telemetry, Sensing and Transmitting Biological Information from Animals and Man, 2d ed. , IEEE Press, New York, 1993, and that section entitled “Electronics: Power Sources” is hereby fully incorporated herein by reference.

図70Cは、回路がマイクロプロセッサー116も含むpHモニター回路の態様の概略図である。いくつかの態様において、マイクロプロセッサー116は、当業者に明らかになる機能の中でも、データの一時的な保存または記憶、トランスデューサーからの入力信号の受信およびアナログとデジタル信号の間の変換を含む1つ以上の機能を実行することができる。トランスデューサー110C、高周波送信機112Cおよび電源114Cも存在する。モニターの他の態様において、電気信号を発生、増幅、改変または清澄化するのを助けることができる多くの他の回路構成要素が用いられてもよい。そのような構成要素には、中でも、緩衝器、増幅器、信号相殺制御装置、信号増加制御装置、低パスフィルター、出力電圧固定およびAD変換器が含まれる。その全ては本発明で用いることができる携帯型pHモニタリングデバイスの多数の可能な回路特性は、Millerらによる米国特許第4,748,562号に詳しく記載されており、その開示は参照によりここに完全に組み込まれる。   FIG. 70C is a schematic diagram of an embodiment of a pH monitor circuit where the circuit also includes a microprocessor 116. In some embodiments, the microprocessor 116 includes temporary storage or storage of data, reception of input signals from transducers, and conversion between analog and digital signals, among other functions that will be apparent to those skilled in the art. More than one function can be performed. There is also a transducer 110C, a high frequency transmitter 112C and a power source 114C. In other aspects of the monitor, many other circuit components that can help generate, amplify, modify or clarify the electrical signal may be used. Such components include, among other things, buffers, amplifiers, signal cancellation controllers, signal increase controllers, low pass filters, output voltage clamps and AD converters. Many of the possible circuit characteristics of portable pH monitoring devices, all of which can be used in the present invention, are described in detail in US Pat. No. 4,748,562 by Miller et al., The disclosure of which is hereby incorporated by reference. Fully integrated.

ある特定の態様において、モニター18Bは、変換された生理的パラメータデータを記録するデジタルレコーダーまたはメモリーチップ(図示せず)をさらに含む。このレコーダーまたはメモリーチップは、経時的に蓄積されたこのデータの一時的な記憶を可能にする。   In certain embodiments, the monitor 18B further includes a digital recorder or memory chip (not shown) that records the converted physiological parameter data. This recorder or memory chip allows temporary storage of this data accumulated over time.

図71A〜71Hには、pHレベルを検出するために化学特性指示媒体を用いる胃内システムおよび装置の様々な態様の様々な図を示す。いくつかの態様において、胃内デバイスは、検出インジケータおよびハウジングを含むことができる。検出インジケータは、流体の特徴、例えば酸度に基づいて流体との接触により第1の視覚的指標から第2の視覚的指標に変化するように構成することができる。ハウジングは、流体を受け取り、流体と検出インジケータの間の接触を提供するように構成される内部チャンバーを含むことができる。ハウジングは、内腔を通して流体を患者から受け取るために、患者に挿入される内腔に取り外し可能に係合するようにさらに構成されてもよい。いくつかの態様において、取り外し可能なハウジングの第1の開口部は、患者に挿入される内腔の近位端に係合される。流体試料が取り外し可能なハウジングに接続する検出インジケータと接触するように、内腔の遠位末端から内腔を通る、および第1の開口部を通って取り外し可能なハウジングへの流体試料の移動を引き起こすことができる。流体試料の特徴を判定するために、次に、取り外し可能なハウジングに接続する参照インジケータとの検出インジケータの目視比較を実施することができる。取り外し可能なハウジングの第1の開口部は、内腔の近位端から除去されてもよい。   71A-71H show various views of various aspects of intragastric systems and devices that use chemical property indicating media to detect pH levels. In some embodiments, the intragastric device can include a detection indicator and a housing. The detection indicator can be configured to change from a first visual indicator to a second visual indicator upon contact with the fluid based on fluid characteristics, such as acidity. The housing can include an internal chamber configured to receive the fluid and provide contact between the fluid and the detection indicator. The housing may be further configured to removably engage a lumen inserted into the patient for receiving fluid from the patient through the lumen. In some aspects, the first opening of the removable housing is engaged to the proximal end of the lumen inserted into the patient. Movement of the fluid sample from the distal end of the lumen through the lumen and through the first opening to the removable housing such that the fluid sample contacts a detection indicator connected to the removable housing. Can cause. To determine the characteristics of the fluid sample, a visual comparison of the detection indicator with a reference indicator connected to the removable housing can then be performed. The first opening of the removable housing may be removed from the proximal end of the lumen.

いくつかの態様において、胃内チューブまたはガイドエレメントは、胃内チューブおよび/またはその上の胃内デバイスが患者の胃に適切に挿入されたことの検証を容易にするために、化学特性指示媒体を組み込むことができる。患者の胃に存在する流体は、5.0未満の酸性pHを有する。胃内チューブの遠位末端を囲んでいる流体に指示媒体を曝露させることによって、指示媒体は、それらの流体のpHが5.0未満であることをユーザーが検証し、したがって、適切な位置、配向、状態などでの胃内チューブの正しい挿入を確認することを可能にする。指示媒体が胃内チューブに組み込まれる場合は、チューブの遠位末端を囲んでいる流体はチューブを通して吸引し、媒体と接触させることができ、その状態は次にユーザーが観察することができる。指示媒体がガイドエレメントに組み込まれる場合は、チューブの遠位末端を囲んでいる流体はユーザーによる追加の明白な動作なしで媒体と接触するが、媒体の状態を観察できるようにガイドエレメントをその後患者から引き抜かなければならない。胃pHの測定を得るために、インジケータを一般に用いることができる。   In some embodiments, the intragastric tube or guide element is a chemical property indicating medium to facilitate verification that the intragastric tube and / or the intragastric device thereon has been properly inserted into the patient's stomach. Can be incorporated. The fluid present in the patient's stomach has an acidic pH of less than 5.0. By exposing the indicator media to the fluid surrounding the distal end of the intragastric tube, the indicator media verifies that the pH of those fluids is less than 5.0, and therefore the appropriate location, It makes it possible to confirm the correct insertion of the intragastric tube in orientation, condition etc. If the indicating medium is incorporated into the intragastric tube, the fluid surrounding the distal end of the tube can be aspirated through the tube and contacted with the medium, which can then be observed by the user. If the indicating medium is incorporated into the guide element, the fluid surrounding the distal end of the tube will contact the medium without any additional obvious action by the user, but the guide element is then used to allow the condition of the medium to be observed. Must be pulled from. An indicator can generally be used to obtain a measurement of gastric pH.

図71Aには、化学特性指示媒体がその近位端部分114Dの近くに組み込まれる、胃内チューブ810の例示的態様の側面図を示す。図71Bは、図71Aの断面線44−44に沿ってとられた、例示的態様チューブ810の断面図である。   FIG. 71A shows a side view of an exemplary embodiment of an intragastric tube 810 in which a chemical property indicating medium is incorporated near its proximal end portion 114D. 71B is a cross-sectional view of exemplary embodiment tube 810 taken along section line 44-44 of FIG. 71A.

図71A〜71Bに示すように、胃内チューブ810は、少なくとも1つの内腔146Dを形成する内壁814を有する、一般にチューブ状の近位端部分114Dを含むことができる。チューブ810で複数の内腔が提供される場合は、内腔146Dはチューブの遠位末端の近くの流体の吸引で用いるように調整されるものであってもよい。胃内チューブ810は、化学特性指示媒体820を収容するための部分812を含むことができる。部分812は、胃内チューブの他の部分の直径と比較して拡大されてもよい。化学特性指示媒体820が捕捉される、チャネル822が好ましくは提供される。内腔146Dとチャネル822の間で流体の連絡を可能にするために、好ましくは、内腔146Dの腔線部とチャネル822の間でいくつかの開口部816が提供される。開口部816、チャネル822および媒体820は、好ましくは、流体が内腔146Dに存在する時、それがチャネル822を水浸しにし、媒体820を曝露させるように調整される。   As shown in FIGS. 71A-71B, the intragastric tube 810 can include a generally tubular proximal end portion 114D having an inner wall 814 that defines at least one lumen 146D. Where multiple lumens are provided in tube 810, lumen 146D may be tailored for use in aspirating fluid near the distal end of the tube. The intragastric tube 810 can include a portion 812 for receiving a chemical property indicating medium 820. Portion 812 may be enlarged compared to the diameter of other portions of the intragastric tube. A channel 822 is preferably provided in which the chemical property indicating medium 820 is captured. In order to allow fluid communication between the lumen 146D and the channel 822, several openings 816 are preferably provided between the lumen line of the lumen 146D and the channel 822. Opening 816, channel 822, and media 820 are preferably adjusted so that when fluid is present in lumen 146D, it immerses channel 822 and exposes media 820.

いくつかの態様において、媒体820は、例えば色相の変化、反射率などで発現することができる化学特性、例えばpHの視覚的指標を提供する。部分812は、媒体820を外部から見ることを可能にするために透明または半透明であってもよい。小さい媒体を容易に見ることを可能にするために、部分812の形状は拡大レンズとして作用することができる。媒体820を実装するために、pHインジケータなどで含浸されたかまたはそれを含む、リトマス、pH指示ストリップ、紙、布または任意の他の基材を限定されずに含む、任意の適当な化学特性指示媒体を用いることができる。部分812の位置およびサイズは、好ましくは、流体が内腔146Dを通して最初に吸引される時にインジケータストリップの状態が視覚的に明らかであるように選択されるので、患者の胃内の胃内チューブの正しい挿入を確認するためにユーザーがいかなる追加の工程もとる必要がない。   In some embodiments, the media 820 provides a visual indication of a chemical property, such as pH, that can be manifested, for example, in hue change, reflectance, and the like. Portion 812 may be transparent or translucent to allow media 820 to be viewed from the outside. The shape of portion 812 can act as a magnifying lens to allow easy viewing of small media. Any suitable chemical property indication, including but not limited to litmus, pH indicator strips, paper, cloth or any other substrate impregnated with, or including, a pH indicator, etc. to implement media 820 Media can be used. The location and size of portion 812 is preferably selected so that the condition of the indicator strip is visually apparent when fluid is first aspirated through lumen 146D, so that the gastric tube in the patient's stomach There is no need for the user to take any additional steps to confirm correct insertion.

図71Cには、化学特性指示媒体がその近位端部分114Dの近くに組み込まれる、胃内チューブ830の追加の例示的態様の側面図を示す。図71Dには、化学特性指示媒体がその近位端部分114Dの近くに組み込まれる、胃内チューブ840の追加の例示的態様の側面図を示す。図71Eは、その断面線47−47に沿ってとられた、態様830の断面図である。図71Fは、その断面線48−48に沿ってとられた、態様840の断面図である。   FIG. 71C shows a side view of an additional exemplary embodiment of an intragastric tube 830 in which a chemical property indicating medium is incorporated near its proximal end portion 114D. FIG. 71D shows a side view of an additional exemplary embodiment of an intragastric tube 840 in which a chemical property indicating medium is incorporated near its proximal end portion 114D. 71E is a cross-sectional view of embodiment 830 taken along section line 47-47 thereof. FIG. 71F is a cross-sectional view of aspect 840 taken along section line 48-48 thereof.

図71C〜71Fに示すように、いくつかの態様において、胃内チューブ830および840の各々は、少なくとも1つの内腔146Dを形成する内壁814を有する、一般にチューブ状の近位端部分114Dを含む。チューブ830または840で複数の内腔が提供される場合は、内腔146Dはチューブの遠位末端の近くの流体の吸引で用いるように調整されるものであってもよい。胃内チューブ830は、内壁814に沿って円周方向に間隔をあけて置かれた複数の指示エレメント832の形で、内壁814に適用される化学特性指示媒体を含むことができる。胃内チューブ840は、内壁814の円周を覆う指示エレメント842の形で、内壁814に適用される化学特性指示媒体を含むことができる。指示エレメント832および842のこれらの特定の構成は、例である。他の構成を用いてもよい。   As shown in FIGS. 71C-71F, in some embodiments, each of the intragastric tubes 830 and 840 includes a generally tubular proximal end portion 114D having an inner wall 814 that defines at least one lumen 146D. . Where multiple lumens are provided in tube 830 or 840, lumen 146D may be tailored for use in aspirating fluid near the distal end of the tube. The intragastric tube 830 can include a chemical property indicating medium applied to the inner wall 814 in the form of a plurality of indicating elements 832 spaced circumferentially along the inner wall 814. The intragastric tube 840 can include a chemical property indicating medium applied to the inner wall 814 in the form of an indicating element 842 that covers the circumference of the inner wall 814. These particular configurations of indicating elements 832 and 842 are examples. Other configurations may be used.

いくつかの態様において、指示エレメント832および842は、限定されるものではないが、コーティング、リトマス、pH指示ストリップ、紙、布などを含む、任意の適する化学特性指示媒体または物質を用いて形成することができる。例えば、媒体は、フェノールフタレインを含むコーティングまたはゼラチンとして形成されてもよい。媒体という用語は、指示化学物質または構成要素が基材、マトリックスまたは類似の担体の中または上で運ばれるか否かを問わず、任意の指示物質を指すことも意図される。他の指示媒体が用いられてもよい。媒体が紙ストリップなどの基材と一体化される場合は、赤外線またはウルトラソニック接着を含む適当な接着または固定技術を用いて、そのような基材を内壁814に適用することができる。指示エレメント832および842の位置およびサイズは、好ましくは、流体が内腔146Dを通して最初に吸引される時に指示エレメントの状態が視覚的に明らかであるように選択されるので、患者の胃内の胃内チューブの正しい挿入を確認するためにユーザーがいかなる追加の工程もとる必要がない。一部の適用では、指示媒体と接触する吸引された流体は、患者に再導入されてもよいか、さもなければ患者と接触してもよい。   In some embodiments, indicator elements 832 and 842 are formed using any suitable chemical property indicator medium or material including, but not limited to, coatings, litmus, pH indicator strips, paper, cloth, and the like. be able to. For example, the medium may be formed as a coating or gelatin containing phenolphthalein. The term medium is also intended to refer to any indicator material, whether or not the indicator chemical or component is carried in or on a substrate, matrix or similar carrier. Other indicating media may be used. Where the media is integrated with a substrate such as a paper strip, such a substrate can be applied to the inner wall 814 using any suitable bonding or securing technique including infrared or ultrasonic bonding. The location and size of the indicating elements 832 and 842 are preferably selected such that the state of the indicating element is visually apparent when fluid is first aspirated through the lumen 146D, so that the stomach in the patient's stomach There is no need for the user to take any additional steps to confirm correct insertion of the inner tube. For some applications, the aspirated fluid that contacts the indicating medium may be reintroduced to the patient or otherwise contact the patient.

いくつかの態様において、指示媒体自体の粒子または断片が胃内チューブを通して不注意に患者に導入されるかさもなければ患者と接触することから阻止するために、指示媒体は内壁814に取り付けられるかまたは付着している。いくつかの態様において、指示媒体は、好ましくは、いかなる潜在的毒作用も回避するように生体適合性について選択される。   In some embodiments, is the indicator medium attached to the inner wall 814 to prevent particles or fragments of the indicator medium itself from being inadvertently introduced into the patient through the intragastric tube or otherwise coming into contact with the patient? Or stick. In some embodiments, the indicator medium is preferably selected for biocompatibility so as to avoid any potential toxic effects.

図71Gには、化学特性指示媒体がその近位端部分114Dの近くに組み込まれる、胃内チューブ850の追加の例示的態様の側面図を示す。図71Gに示すように、複数の異なる指示エレメント、例えば852、854および856が提供され、各々は、異なる化学特性または化学特性の異なる値を視覚的におよび明確に指示するための媒体を有する。指示エレメント852、854および856は、例えば異なるpH閾値が感知されたことを指示するために外観を変えることができるか、または、胃内チューブの遠位末端の付近から吸引された流体中の特異的化学物質、タンパク質もしくは他の検出可能な構成成分の存在もしくは不在を指示するために外観を変えることができる。これは胃pHの測定を与えるだけでなく、胃内チューブおよび/またはデバイスの適切な設置、配向、状態などの検証となるだろう。指示エレメント852、854、856の各々の活性化外観は、視覚的に特徴的であってもよい。例えば、それらは識別可能に異なる色として出現し、それによって、どのインジケータが活性化されたかに関する曖昧性を最小にすることができる。指示エレメントはドットの形で示されるが、任意の適する形状が用いられてもよく、エレメントは任意の実際的なサイズおよび数で提供することができる。指示エレメント852、854および856を実装するために、任意の適する指示媒体、例えば図71C〜71Dの態様830および840に関連して記載されるものが用いられてもよい。   FIG. 71G shows a side view of an additional exemplary embodiment of an intragastric tube 850 in which a chemical property indicating medium is incorporated near its proximal end portion 114D. As shown in FIG. 71G, a plurality of different indicating elements, eg, 852, 854 and 856, are provided, each having a medium for visually and clearly indicating different chemical properties or different values of chemical properties. The indicating elements 852, 854 and 856 can change appearance, for example, to indicate that a different pH threshold has been sensed, or are specific in fluid aspirated from near the distal end of the gastric tube The appearance can be changed to indicate the presence or absence of a chemical, protein or other detectable component. This will not only provide a measure of gastric pH, but will also verify the proper placement, orientation, condition, etc. of the gastric tube and / or device. The activated appearance of each of the indicating elements 852, 854, 856 may be visually characteristic. For example, they can appear identifiably different colors, thereby minimizing ambiguity as to which indicator has been activated. The indicating element is shown in the form of a dot, but any suitable shape may be used, and the element can be provided in any practical size and number. Any suitable indicating medium may be used to implement the indicating elements 852, 854, and 856, such as those described in connection with aspects 830 and 840 of FIGS. 71C-71D.

図71Hには、化学特性指示媒体がその近位端部分114Dの近くに組み込まれる、胃内チューブ860の追加の例示的態様の側面図を示す。図71Hに示すように、複数の異なる指示エレメント、例えば862、864および866が提供され、各々は、異なる化学特性または化学特性の異なる値を視覚的におよび明確に指示するための媒体を有し、各々は、どのインジケータが活性化されるかに関して曖昧性がないように、異なる形状、サイズまたは他の特徴を有する。指示エレメント862、864および866は、例えば異なるpH閾値が感知されたことを指示するために外観を変えることができるか、または、胃内チューブの遠位末端の付近から吸引された流体中の特異的化学物質、タンパク質もしくは他の検出可能な構成成分の存在もしくは不在を指示するために外観を変えることができる。指示エレメントの形状、サイズまたは他の特徴は、指示される特性に対応するように選択することができる。いくつかの態様において、指示エレメント862、864および866は、流体pHがそれぞれ4.0、5.0および3.0の特異的pH閾値を超える時に外観を変えるように設計されてもよく、指示エレメントは、これらの閾値に対応する認識可能な文字、記号またはグリフとして形成されてもよい。指示エレメントの視覚的特殊性と感知される特性の間の対応を規定する他の特徴的形状および形、ならびに他のスキームが用いられてもよい。指示エレメント862、864、866の各々の活性化外観は、どのインジケータが活性化されるかに関して曖昧性をさらに最小にするために、それらの形状に加えて、例えばそれらが識別可能に異なる色として出現する方法で視覚的に特徴的であってもよい。指示エレメント862、864および866を実装するために、任意の適する指示媒体、例えばそれぞれ図71Cおよび71Dの態様830および840に関連して記載されるものが用いられてもよい。   FIG. 71H shows a side view of an additional exemplary embodiment of an intragastric tube 860 in which a chemical property indicating medium is incorporated near its proximal end portion 114D. As shown in FIG. 71H, a plurality of different indicating elements, eg 862, 864 and 866, are provided, each having a medium for visually and clearly indicating different chemical properties or different values of chemical properties. , Each having a different shape, size or other characteristic so that there is no ambiguity as to which indicator is activated. The indicating elements 862, 864, and 866 can change appearance, for example, to indicate that a different pH threshold has been sensed, or are specific in fluid aspirated from near the distal end of the intragastric tube The appearance can be changed to indicate the presence or absence of a chemical, protein or other detectable component. The shape, size or other characteristics of the indicating element can be selected to correspond to the indicated property. In some embodiments, the indicator elements 862, 864 and 866 may be designed to change appearance when the fluid pH exceeds a specific pH threshold of 4.0, 5.0 and 3.0, respectively. Elements may be formed as recognizable characters, symbols or glyphs corresponding to these thresholds. Other characteristic shapes and shapes that define the correspondence between the visual peculiarities of the indicating elements and the perceived characteristics, and other schemes may be used. The activated appearance of each of the indicating elements 862, 864, 866 is in addition to their shape, eg, as a distinctly different color, to further minimize ambiguity as to which indicator is activated. It may be visually distinctive in the way it appears. Any suitable indicating medium may be used to implement the indicating elements 862, 864, and 866, such as those described in connection with aspects 830 and 840 of FIGS. 71C and 71D, respectively.

図72は、デバイスおよびセンサーの移植および回収のための送達手段と一緒に、スペースフィラー22Aおよびセンサー22C、例えばpHセンサーを有する胃内デバイス19Bのさらなる態様を示す。いくつかの態様において、センサー22Cは、患者の胃のpHを感知するためのpHセンサーエレメントを含み、そこで、pHセンサーエレメントは感知したpHを患者の体外の受信機にワイヤレスで送信するための送信機をさらに含むことができる。胃内デバイス19Bの位置、配向、状態、性能などを評価するために、感知したpHまたは感知したpHの変化を分析することができる。図72は、センサー22Cに固定され、縦に並んでいるスペースフィラー22Aを有する胃内デバイス19Bの態様を表す。いくつかの態様において、スペースフィラー22Aは、センサー22Cに固定され、それと平行である。いくつかの態様において、胃内デバイス19Bのスペースフィラー22Aおよびセンサー22Cは、胃小袋内で縦に並ぶように構成される。   FIG. 72 shows a further embodiment of an intragastric device 19B having a space filler 22A and a sensor 22C, eg, a pH sensor, along with delivery means for device and sensor implantation and retrieval. In some embodiments, sensor 22C includes a pH sensor element for sensing the pH of the patient's stomach, where the pH sensor element is a transmission for wirelessly transmitting the sensed pH to a receiver outside the patient's body. A machine can further be included. To assess the position, orientation, condition, performance, etc. of intragastric device 19B, the sensed pH or changes in sensed pH can be analyzed. FIG. 72 shows an embodiment of an intragastric device 19B having space fillers 22A that are fixed to the sensor 22C and arranged vertically. In some embodiments, the space filler 22A is fixed to and parallel to the sensor 22C. In some embodiments, the space filler 22A and the sensor 22C of the intragastric device 19B are configured to be aligned vertically within the gastric pouch.

いくつかの態様において、2つ以上のスペースフィラー22Aがあってもよい。いくつかの態様において、センサー22Cは第2のスペースフィラーであってもよい。いくつかの態様において、2つ以上のスペースフィラーは互いに縦に並んでいる。いくつかの態様において、2つ以上のスペースフィラーは互いに平行である。いくつかの態様において、第2のスペースフィラーは、第1のスペースフィラー22Aの中に全体がまたは部分的に封入される。   In some embodiments, there may be more than one space filler 22A. In some embodiments, sensor 22C may be a second space filler. In some embodiments, two or more space fillers are aligned with each other. In some embodiments, the two or more space fillers are parallel to each other. In some embodiments, the second space filler is wholly or partially enclosed within the first space filler 22A.

いくつかの態様において、2つのスペースフィラーの片方または両方の少なくとも一部は生分解性材料でできており、片方または両方は、スペースフィラー(複数可)の周囲、中または近くの内容物の特性を測定するためのセンサー22Cを有し、そこで、特性はpHを含む。いくつかの態様において、2つを超えるスペースフィラー22Aおよび/またはセンサー22Cが、胃内デバイス19Bの中、上に組み込まれるかさもなければそれと一体化される。   In some embodiments, at least a portion of one or both of the two space fillers is made of a biodegradable material, and one or both are properties of the contents around, in or near the space filler (s) Has a sensor 22C for measuring, where the characteristics include pH. In some embodiments, more than two space fillers 22A and / or sensors 22C are incorporated into or otherwise integrated into the intragastric device 19B.

いくつかの態様において、胃内デバイス19Bのためのカテーテルシース25または送達デバイスは、食道24および噴門切痕を通って患者の胃40Zに入る。それが胃へ送達されると、スペースフィラー(複数可)22Aおよび/またはセンサー22Cは膨張させられる。図72に示すように、いくつかの態様において、胃内デバイス19Bは、第1のスペースフィラー22Aと第2のスペースフィラーまたはセンサー22Cの間に複数の接続メンバー36Zを含み、そこで、第1のスペースフィラー22Aは、密封入口を通して注入チュービング23に接続される。   In some embodiments, the catheter sheath 25 or delivery device for the intragastric device 19B enters the patient's stomach 40Z through the esophagus 24 and cardia notch. When it is delivered to the stomach, the space filler (s) 22A and / or sensor 22C is inflated. As shown in FIG. 72, in some embodiments, the intragastric device 19B includes a plurality of connecting members 36Z between the first space filler 22A and the second space filler or sensor 22C, where the first The space filler 22A is connected to the injection tubing 23 through a sealed inlet.

いくつかの態様において、pHレベルを感知するために、カプセル技術が胃内デバイスに組み込まれてもよい。図73Aは、pHレベルを感知するために胃内デバイスに組み込むことができるカプセルデバイスの態様の概略図である。図73Bは、互いに接続された2つのカプセルを有する、pHを測定するための胃内デバイスに組み込むことができるシステムの概略図である。   In some embodiments, capsule technology may be incorporated into the intragastric device to sense pH levels. FIG. 73A is a schematic illustration of an embodiment of a capsule device that can be incorporated into an intragastric device to sense pH levels. FIG. 73B is a schematic diagram of a system that can be incorporated into an intragastric device for measuring pH, having two capsules connected to each other.

図73Aでは、カプセルデバイスおよびその構成要素の態様が図示される。示されるように、カプセルデバイスは、カプセルデバイスを囲んでいる環境と直接接触を可能にするようにカプセルデバイスに配置される、pH電極8Bを含む。pH電極8Bは、参照電極9Bとさらに電気的接触している。さらに、カプセルデバイスは、pH測定データを記録および/または分析ユニットに送信するための送信機5Bと接続することができる手段を含む。   In FIG. 73A, aspects of the capsule device and its components are illustrated. As shown, the capsule device includes a pH electrode 8B disposed on the capsule device to allow direct contact with the environment surrounding the capsule device. The pH electrode 8B is further in electrical contact with the reference electrode 9B. Furthermore, the capsule device comprises means that can be connected to a transmitter 5B for transmitting pH measurement data to the recording and / or analysis unit.

いくつかの態様において、カプセルデバイスは、排出可能なウェルおよびピンを好ましくは含む固定手段10Bを含む。デバイスは、機械的、化学的またはカプセルをデバイスに取り付け、固定するための他の手段であってもよい、固定手段を通して胃内デバイスに固定することができる。   In some embodiments, the capsule device includes a securing means 10B that preferably includes a drainable well and a pin. The device can be secured to the intragastric device through a securing means, which may be mechanical, chemical or other means for attaching and securing the capsule to the device.

いくつかの態様において、カプセルデバイスは、画像化システムと一緒に用いられるpHセンサーを有することができる。pHレベルは、可能性のある位置、配向、場所などを指示することができ、画像化システムは位置などを確認するかまたはその検証を提供するために用いることができる。いくつかの態様において、カプセルデバイスは光学式ウィンドウ1Bおよび食道の内部から画像を得るための画像化システムを含むことができる。画像化システムは、照射源2B、例えば白色LED、画像を検出する画像化カメラ3B、および画像の焦点を画像化カメラ3Bに合わせる光学システム4Bを含むことができる。照射源2Bは、光学式ウィンドウ1Bを通して食道の内部を照らすことができる。カプセルデバイスは、画像カメラ3Bのビデオ信号を送信するための送信機5Bおよびアンテナ6B、ならびにカプセルデバイスの電気素子に電力を供給する電源7B、例えばバッテリーをさらに含む。   In some embodiments, the capsule device can have a pH sensor that is used with an imaging system. The pH level can indicate a possible position, orientation, location, etc., and the imaging system can be used to confirm or provide verification of the position, etc. In some aspects, the capsule device can include an optical window 1B and an imaging system for obtaining images from within the esophagus. The imaging system can include an illumination source 2B, such as a white LED, an imaging camera 3B that detects the image, and an optical system 4B that focuses the image on the imaging camera 3B. The irradiation source 2B can illuminate the inside of the esophagus through the optical window 1B. The capsule device further includes a transmitter 5B and an antenna 6B for transmitting the video signal of the image camera 3B, and a power source 7B, such as a battery, for supplying power to the electrical elements of the capsule device.

次に、本発明の態様による複数の接続されたカプセル11Bおよび12Bを概略的に図示する図73Bを参照する。複数のカプセルは、例えば、糸、チューブ、ケーブル、ワイヤまたは柔軟な細いシャフト13Bによって接続することができる。いくつかの態様により、2つ以上のカプセルを接続するために複数の接続線またはシャフトを用いることができる。接続線13Bは2つ以上のカプセルを物理的および/または電気的に接続することができ、2、3ミリメートルからセンチメートル以上まで任意の適する長さでよい。2つのカプセル間の柔軟な接続は、同じサイズまたは質量の単一の強固であるか部分的に柔軟なカプセルデバイスより、カプセルを食道中でより動きやすく、操作しやすくすることができる。いくつかの態様において、第1のカプセル11Bは、pH測定のために必要な構成要素、およびカプセルデバイスを胃内デバイスに、その中にまたはその上に固定するための構成要素を含むことができ、そこで、第2のカプセル12Bも、pH測定のために必要な構成要素、および/またはカプセルデバイスを胃内デバイスに、その中にまたはその上に固定するための構成要素を含むことができる。いくつかの態様において、各々がpH感知および/または固定のために用いることができる2つ以上のカプセルが用いられる。いくつかの態様において、第1のカプセル11Bは、pH測定のために必要な構成要素、およびカプセルデバイスを胃の壁表面に固定するための構成要素を含むことができ、そこで、第2のカプセル12Bは、胃および/または胃内デバイスを画像化するために必要な構成要素を含むことができる。   Reference is now made to FIG. 73B, which schematically illustrates a plurality of connected capsules 11B and 12B according to aspects of the present invention. The plurality of capsules can be connected by, for example, a thread, a tube, a cable, a wire, or a flexible thin shaft 13B. In some aspects, multiple connecting wires or shafts can be used to connect two or more capsules. The connecting line 13B can physically and / or electrically connect two or more capsules and can be any suitable length from a few millimeters to centimeters or more. A flexible connection between two capsules can make the capsule more mobile and maneuverable in the esophagus than a single rigid or partially flexible capsule device of the same size or mass. In some aspects, the first capsule 11B can include components necessary for pH measurement, and components for securing the capsule device to, in or on the intragastric device. Thus, the second capsule 12B can also include components necessary for pH measurement and / or components for securing the capsule device to, within or on the intragastric device. In some embodiments, two or more capsules are used, each of which can be used for pH sensing and / or fixation. In some embodiments, the first capsule 11B can include components necessary for pH measurement and components for securing the capsule device to the stomach wall surface, where the second capsule 12B can include the components necessary to image the stomach and / or intragastric device.

図74は、2つのハードカプセル様ユニット11E、11Fおよびカプセルユニットを接続するソフトフレキシブルチューブ12Dを有する、胃内デバイスへの組み込みのための、1つ以上のpHセンサー61Dを備えたカプセルシステム2Cの態様を図示する。カプセル型システム2Cは、異なる直径の2つのカプセル様ハードユニットとして第1のカプセル11Eおよび第2のカプセル11Fを、ならびにカプセルを接続し、2つのカプセル11E、11Fの直径未満の直径を有するソフトフレキシブルチューブ12Dを含み、2つのカプセル11E、11Fがチューブで接続される構造を有する。   FIG. 74 shows an embodiment of a capsule system 2C with one or more pH sensors 61D for incorporation into an intragastric device, having two hard capsule-like units 11E, 11F and a soft flexible tube 12D connecting the capsule units. Is illustrated. The capsule-type system 2C includes a first capsule 11E and a second capsule 11F as two capsule-like hard units having different diameters, and a soft flexible having a diameter smaller than the diameter of the two capsules 11E and 11F. It includes a tube 12D and has a structure in which two capsules 11E and 11F are connected by a tube.

カプセル型システム2Cは、1つ以上のセンサー61D、例えばpHセンサーが、例えば第1のカプセル11Eで提供される構造を有することができる。センサー61Dの感知ゾーンは外側に曝露させられ、カプセルの内部は水密状態に維持されるように、センサー61D(複数可)は、カプセルの外部メンバー、例えば透明カバー15Dに固定される。   The capsule-type system 2C can have a structure in which one or more sensors 61D, such as a pH sensor, are provided in the first capsule 11E, for example. Sensor 61D (s) is secured to an external member of the capsule, eg, transparent cover 15D, such that the sensing zone of sensor 61D is exposed to the outside and the interior of the capsule is maintained in a watertight state.

体液の化学パラメータ(例えば、pH値)などのデータは、感知ゾーンから得られる。得られるデータは、カプセルの中に配置されるメモリー(図には示さず)に一時的に蓄積され、その後、送信受信回路およびアンテナによって受信機に、例えば体外に配置される外部ユニットに送信される。   Data such as body fluid chemical parameters (eg, pH values) are obtained from the sensing zone. The resulting data is temporarily stored in a memory (not shown) located in the capsule, and then transmitted to the receiver, eg, an external unit located outside the body, by a transmit / receive circuit and antenna. The

いくつかの態様において、pHセンサー61Dは、画像化システムと一緒に用いることができる。例えば、第1のカプセル11Eでは、ハードカプセルフレームの円筒形末梢部分は、シールメンバーを通してドーム状硬質透明カバー15Dで水密されてもよい。撮像デバイスおよび照射デバイスは、第1のカプセルの中に収容することができる。いくつかの態様において、撮像デバイスを構成する対物レンズ16Dは、遮光レンズフレーム17Dに据え付けられ、ドーム状透明カバー15Dで覆われる内部空間の中央部の透明カバー15Dの反対側に配置されてもよい。撮像エレメント、例えばCMOS撮像デバイスは、対物レンズの画像形成位置に配置することができる。いくつかの態様において、白色LED19Dはレンズフレーム17D周囲の複数の場所に照射デバイスとして配置され、白色LED19Dによって放たれる光は透明カバー15Dを通過してその外側の空間を照らす。第2のカプセル11Fの外部に、弾性樹脂カバー28Dがあってもよい。いくつかの態様において、撮像デバイスは、pHセンサー61Dが特定のpHレベルを指示した後に、胃内デバイスの位置、配向、状態などを検証するために用いられてもよい。   In some embodiments, the pH sensor 61D can be used with an imaging system. For example, in the first capsule 11E, the cylindrical peripheral portion of the hard capsule frame may be watertight with the dome-shaped hard transparent cover 15D through the seal member. The imaging device and the irradiation device can be housed in the first capsule. In some embodiments, the objective lens 16D constituting the imaging device may be installed on the light-shielding lens frame 17D and disposed on the opposite side of the transparent cover 15D at the center of the internal space covered with the dome-shaped transparent cover 15D. . An imaging element, such as a CMOS imaging device, can be placed at the image forming position of the objective lens. In some embodiments, the white LEDs 19D are arranged as illumination devices at a plurality of locations around the lens frame 17D, and the light emitted by the white LEDs 19D passes through the transparent cover 15D and illuminates the outer space. There may be an elastic resin cover 28D outside the second capsule 11F. In some aspects, the imaging device may be used to verify the position, orientation, condition, etc. of the intragastric device after the pH sensor 61D indicates a particular pH level.

pHセンサーは、いくつかの方法で胃内配置システムに組み込むことができる。例えば、図23に示すように、バルーン1100はpHセンサーペレットであるペレット1110を組み込むことができる。ペレットは、固定されていないかまたは胃内バルーン1100の壁に取り付けられてもよい。別の例として、図24に示すように、一態様のバルーン1200は、胃内バルーン1200の反対側に取り付けられるpHセンサーボタンとして、ボタン1210を組み込むことができる。別の例として、図25Aの断面に示すように、バルブシステム1300は、pHセンサーを含む止め輪1318を含むことができる。図25Bは、図25Aの線1D−1Dに沿った断面で表された、pHセンサーを含むことができるバルブシステム1300の上面図である。図25Cは、pHセンサーを含むことができる胃内バルーン1320の壁に組み込まれた、図25Aおよび25Bのバルブシステムの上面図である。別例として、図26は、pHセンサーを含むことができる、膨張していない形の図25A〜Cの胃内バルーンを含有するゲルキャップ1400を表す。膨張していないバルーンを含有するゲルキャップは、胃内バルーンのバルブシステムによって、pHセンサー、例えば針(表さず)を組み込むことができるプレスフィット接続構造1414を通して、2FRチューブ1410および4FRチューブ1412を含む二重カテーテルシステムと係合する。   The pH sensor can be incorporated into the gastric placement system in several ways. For example, as shown in FIG. 23, the balloon 1100 can incorporate pellets 1110 that are pH sensor pellets. The pellet may be unfixed or attached to the wall of the intragastric balloon 1100. As another example, as shown in FIG. 24, one embodiment of the balloon 1200 can incorporate a button 1210 as a pH sensor button attached to the opposite side of the intragastric balloon 1200. As another example, as shown in the cross section of FIG. 25A, the valve system 1300 can include a retaining ring 1318 that includes a pH sensor. FIG. 25B is a top view of a valve system 1300 that can include a pH sensor, represented in cross section along line 1D-1D in FIG. 25A. FIG. 25C is a top view of the valve system of FIGS. 25A and 25B incorporated into the wall of an intragastric balloon 1320 that may include a pH sensor. As another example, FIG. 26 depicts a gel cap 1400 containing the intragastric balloon of FIGS. 25A-C in an uninflated form that can include a pH sensor. The gel cap containing the uninflated balloon can be routed through a press-fit connection structure 1414 that can incorporate a pH sensor, eg, a needle (not shown), by the valve system of the intragastric balloon. Engages with a dual catheter system including.

前の例、および/またはデバイスの任意の他の態様は、様々な方法で用いることができる。図75は、胃内デバイスを配置するためにおよび/または特徴付けるためにpH検出を用いるための方法1100の態様のフローチャートである。方法1100は、pHセンサーを有する胃内デバイスシステムが提供されるブロック1110を含むことができる。pHセンサーを有する胃内デバイスシステムは、例えば図1A〜10に関してここで記載される例または態様のいずれであってもよい。方法1100は、胃内デバイスが患者に挿入されるブロック1120をさらに含むことができる。胃内デバイスは、ここで記載される方法のいずれかで、例えばバルーンを嚥下すること、カテーテルをバルーンと挿入することなどによって、患者に挿入することができる。   The previous example and / or any other aspect of the device can be used in various ways. FIG. 75 is a flowchart of an embodiment of a method 1100 for using pH detection to deploy and / or characterize an intragastric device. The method 1100 can include a block 1110 in which an intragastric device system having a pH sensor is provided. The intragastric device system having a pH sensor may be any of the examples or embodiments described herein, for example with respect to FIGS. The method 1100 can further include a block 1120 where an intragastric device is inserted into the patient. The intragastric device can be inserted into the patient by any of the methods described herein, for example, by swallowing a balloon, inserting a catheter with the balloon, and the like.

方法1100は、周囲pHレベルを感知するブロック1130をさらに含むことができる。周囲pHレベルは、デバイスが遭遇する消化管中の周囲流体のpHレベルであってもよい。例えば、デバイスが管の各部を通って移動する度に、食道および/または胃のpHレベルを感知することができる。この方法は、pHレベルに関するデータがコンピューターに送信されるブロック1140をさらに含むことができる。コンピューターは、データを含む信号を受信する任意のデバイス、例えば受信機を含むものとする。いくつかの態様において、データは受信機にワイヤレスで送信される。いくつかの態様において、データは、有線のセンサーから接続されたコンピューターまたは受信機に電線によって送信される。pHデータを送信するために、ここで議論される例および/または態様のいずれもブロック1140で用いることもできる。   The method 1100 may further include a block 1130 that senses ambient pH levels. The ambient pH level may be the pH level of the ambient fluid in the digestive tract that the device encounters. For example, the pH level of the esophagus and / or stomach can be sensed as the device moves through each section of the tube. The method can further include a block 1140 in which data regarding the pH level is transmitted to the computer. A computer shall include any device that receives a signal containing data, such as a receiver. In some aspects, the data is transmitted wirelessly to the receiver. In some embodiments, data is transmitted by wire from a wired sensor to a connected computer or receiver. Any of the examples and / or aspects discussed herein may be used at block 1140 to transmit pH data.

方法1100は、pHデータを分析するブロック1150をさらに含むことができる。pHデータは、ここで議論される方法のいずれかで、例えばディスプレイでの視覚的読取によって、数値的分析および/または他によって分析することができる。いくつかの態様において、pHデータはコンピューターで分析される。いくつかの態様において、pHデータは、医師または技術者によって分析される。   The method 1100 may further include a block 1150 that analyzes the pH data. The pH data can be analyzed numerically and / or otherwise in any of the ways discussed herein, for example, by visual reading on a display. In some embodiments, the pH data is analyzed with a computer. In some embodiments, pH data is analyzed by a physician or technician.

最後に、方法1100は、胃内デバイスの位置、配向、状態などがpHデータに基づいて決定されるブロック1160をさらに含むことができる。いくつかの態様において、pHデータの分析は、デバイスの可能性がある位置、配向、状態などを指示する。例えば、より低いpHレベルはデバイスが胃の中にあることを指示することができ、より高いpHレベルはデバイスが食道にあることを指示することができる。そのような情報は、例えばバルーンを膨張させるべきかどうか決定する時に有益になろう。   Finally, the method 1100 can further include a block 1160 where the position, orientation, status, etc. of the intragastric device is determined based on the pH data. In some embodiments, the analysis of the pH data indicates a possible position, orientation, state, etc. of the device. For example, a lower pH level can indicate that the device is in the stomach and a higher pH level can indicate that the device is in the esophagus. Such information may be useful, for example, when determining whether a balloon should be inflated.

市販システム
いくつかの態様において、pH感知を提供するために、市販システムを本開示に組み込むことができる。そのような市販システムの1つは、Given ImagingによるBRAVO(登録商標)pHモニタリングシステムである。BRAVO(登録商標)pHモニタリングシステムは、96時間までpHデータを送信する小さなpHカプセルを利用する、無カテーテル移動式pH検査である。このシステムは、臨床医が逆流性食道炎(GERD)を診断するのを支援するための胃還流のpHの測定およびモニタリングに有益であるが、このシステムは、体内の胃内デバイスの位置、配向、状態などを検証するために、本開示の態様に組み込むこともできる。
Commercial Systems In some aspects, commercial systems can be incorporated into the present disclosure to provide pH sensing. One such commercial system is the BRAVO® pH monitoring system by Given Imaging. The BRAVO® pH monitoring system is a catheter-free mobile pH test that utilizes small pH capsules that transmit pH data for up to 96 hours. While this system is useful for measuring and monitoring the pH of gastric reflux to assist clinicians in diagnosing reflux esophagitis (GERD), this system is useful for the location, orientation of intragastric devices in the body. It can also be incorporated into aspects of the present disclosure to verify status and the like.

いくつかの態様において、pH感知のための2つの主要構成要素を用いるシステムが実施される。第1の主要構成要素は、胃内デバイスの中、上に組み込まれるかさもなければそれと一体化され、データを受信機に送信する、ゲルキャップとほぼ同じサイズの小さいpHカプセルである。第2の主要構成要素は、カプセルからpHデータを受信するポケットベルサイズの受信機である。受信機からのデータは、赤外技術を用いてpH分析ソフトウェアにアップロードすることができる。カプセルは、いくつかの方法で胃内システムに組み込むことができる。さらに、複数のカプセルを様々な位置で胃内デバイスに組み込むことができる。いくつかの態様において、カプセルは胃内デバイスの反対側に、例えば上/底、前/後および左/右に置かれる。各センサーからの個々の読取値は、位置、状態などに加えてデバイスの配向の指示を提供することができる
いくつかの態様に組み込むことができる別の市販システムは、Los Angeles、CaliforniaのSierra Scientific InstrumentsからのVersaFlex(商標)システムである。システムは、胃内腔に挿入され、pH記録デバイス、例えばSierra Scientific Instruments、Los Angeles、CaliforniaからのDigitrapperに接続されるプローブ、例えばpHセンサーを有する。プローブは、患者のために最大の快適さを確かなものにするために小さく、柔軟である。プローブは、単一または二重のチャネル構成で入手できる。チュービングは、センサーチップで一般的に見出される大きな「瘤」を排除する平滑表面を有する、直径1.5mm(4Fr)のチュービングであってもよい。患者のより大きな安心感のために体温で軟化するより容易な挿管のために、それらは最適な剛性をさらに有することができる。二重のチャネル構成は、5cm間隔の2つのセンサーを特徴とする。pHプローブはいかなる手順の前に浸され、較正されなければならないので、pH緩衝液と使い捨て式チューブを含有し、手順前作業を合理化するために都合のよい溶液を提供する較正キットが提供される。較正キットは、例えばpH7およびpH4の緩衝液ならびにリンスのための脱イオン水を含むことができる。
In some embodiments, a system is implemented that uses two major components for pH sensing. The first major component is a small pH capsule of approximately the same size as the gel cap that is integrated into or otherwise integrated into the intragastric device and transmits data to the receiver. The second major component is a pager sized receiver that receives pH data from the capsule. Data from the receiver can be uploaded to pH analysis software using infrared technology. The capsule can be incorporated into the intragastric system in several ways. In addition, multiple capsules can be incorporated into the intragastric device at various locations. In some embodiments, the capsule is placed on the opposite side of the intragastric device, eg, top / bottom, front / back and left / right. Individual readings from each sensor can provide an indication of device orientation in addition to position, status, etc. Another commercial system that can be incorporated into some embodiments is Sierra Scientific, Los Angeles, California. VersaFlex ™ system from Instruments. The system has a probe, such as a pH sensor, inserted into the gastric lumen and connected to a pH recording device, such as a Digitrapper from Sierra Scientific Instruments, Los Angeles, California. The probe is small and flexible to ensure maximum comfort for the patient. Probes are available in single or dual channel configurations. The tubing may be a 1.5 mm (4 Fr) diameter tubing with a smooth surface that eliminates the large “lumps” commonly found in sensor chips. For easier intubation that softens at body temperature for greater patient comfort, they can further have optimal stiffness. The dual channel configuration features two sensors spaced 5 cm apart. Since the pH probe must be soaked and calibrated before any procedure, a calibration kit is provided that contains a pH buffer and a disposable tube and provides a convenient solution to streamline pre-procedural work. . The calibration kit can include, for example, pH 7 and pH 4 buffers and deionized water for rinsing.

図76は、本開示の胃内配置システムのためのスーツケースキット3800の態様の透視図である。キット3800は、ここで議論されるトラッキングシステムのいずれか、例えばシステム1501または1601を含むことができる。キット3800は、様々なシステムを運搬するための組立式の携帯型アセンブリを提供する。キット3800は、ケース3810を含む。ケース3810は、容易な運搬のためのハンドルを有する標準のスーツケースに類似してもよい。ケース3810は、上部3815および底部3820を含む。上部3815が回転して開き、閉まるように、上部3815は底部3820に回転可能に取り付けられる。上部3815は、システムの他の特徴と電気的に接続することができるディスプレイ3825を含む。   FIG. 76 is a perspective view of an embodiment of a suitcase kit 3800 for the intragastric placement system of the present disclosure. Kit 3800 can include any of the tracking systems discussed herein, eg, system 1501 or 1601. Kit 3800 provides a self-contained portable assembly for carrying various systems. Kit 3800 includes a case 3810. Case 3810 may resemble a standard suitcase with a handle for easy transport. Case 3810 includes an upper portion 3815 and a bottom portion 3820. The top 3815 is rotatably attached to the bottom 3820 so that the top 3815 rotates and opens and closes. The top 3815 includes a display 3825 that can be electrically connected to other features of the system.

底部3820は、その中の空洞3830を規定することができる。空洞3820は、様々なシステムの様々な構成要素を保管するためのスペースを含むことができる。例えば、システム1501または1601の構成要素は、空洞3820に保管することができる。上部3815を閉じることによって、空洞3830の内容を窃盗またはエレメントから保護することができる。底部3820は、垂直支持体3835および水平支持体3840のセットをさらに含むことができる。支持体3835と3840は、互いに対して回転し、底部3820に収容することを可能にするように連結することができる。示されるように、支持体3835、3840はケース3810が高くなるように伸ばされる。支持体3835、3840は、回転を可能にするピンまたはブッシュであってもよい接合部3842で回転可能に連結することができる。   The bottom 3820 can define a cavity 3830 therein. The cavity 3820 can include space for storing various components of various systems. For example, components of system 1501 or 1601 can be stored in cavity 3820. By closing the top 3815, the contents of the cavity 3830 can be protected from theft or elements. The bottom 3820 can further include a set of vertical supports 3835 and horizontal supports 3840. Supports 3835 and 3840 can be coupled to rotate relative to each other and allow reception in the bottom 3820. As shown, supports 3835, 3840 are stretched so that case 3810 is raised. Supports 3835, 3840 can be rotatably connected at joint 3842, which can be a pin or bushing that allows rotation.

図77は、本開示の胃内配置システムのためのバックパックキット3900の態様の透視図である。キット3900は、ここで議論されるトラッキングシステムのいずれか、例えばシステム1501または1601を含むことができる。示されるように、キット390はケース3910を含む。ケース3910は様々なシステムの様々な構成要素を保管することができ、異なるキット3900へのおよびそれからのそれらの構成要素の容易な移動を可能にすることができる。ケース3910は、ストラップ3915によって支持体メンバー3908に保持されているのが示される。ストラップ3915は、ケース3910をメンバー3908に固定することを可能にすることができる。ストラップ3915には、一般的なバックパックのようにケース3910を運ぶことを求めることもできる。   FIG. 77 is a perspective view of an embodiment of a backpack kit 3900 for the gastric placement system of the present disclosure. Kit 3900 can include any of the tracking systems discussed herein, eg, system 1501 or 1601. As shown, kit 390 includes a case 3910. Case 3910 can store various components of various systems and can allow easy transfer of those components to and from different kits 3900. Case 3910 is shown held on support member 3908 by strap 3915. The strap 3915 can allow the case 3910 to be secured to the member 3908. The strap 3915 may be required to carry the case 3910 like a general backpack.

支持体メンバー3908は、支持体表面3920に連結される。表面3920は、システムで処置を実施する間の、アイテムを置くための高いプラットフォームを提供する。表面3920は、ディスプレイ3925を支える。ディスプレイ3925は、様々なセンサーの位置を指示する識別子を示すために用いることができる。表面3920は、折り畳み可能な先端部分3930も含む。先端部分3930は、下の位置にあるのが示される。それは、表面3920により多くの領域を提供するために、上へ回転することもできる。表面3920および先端部分3920は、フレーム3935の上に支えられる。フレーム3935は、患者記録などのアイテム、または使い捨て式カテーテルなどのシステムの構成要素を保管するためのコンパートメントを含むことができる。いくつかの態様において、フレーム3935は、アイテムを保管するための引き出しを含む。フレーム3935は、ホイール3942で転がることによってキット3900が容易に移動することを可能にするホイール3942を有する取り付け台3940で支えられる。   Support member 3908 is coupled to support surface 3920. Surface 3920 provides a high platform for placing items while performing a procedure in the system. Surface 3920 supports display 3925. Display 3925 can be used to show identifiers that indicate the location of various sensors. Surface 3920 also includes a foldable tip portion 3930. The tip portion 3930 is shown in a down position. It can also rotate up to provide more area on the surface 3920. Surface 3920 and tip portion 3920 are supported on frame 3935. The frame 3935 can include a compartment for storing items such as patient records or system components such as disposable catheters. In some aspects, the frame 3935 includes a drawer for storing items. The frame 3935 is supported by a mount 3940 having a wheel 3944 that allows the kit 3900 to move easily by rolling on the wheel 3842.

フィルム透過性
37℃でのCO2拡散によって測定される気体の透過性、および様々な態様の胃内デバイスの壁または他の構成要素のための材料としての使用適合性について、様々な異なる複合フィルムを試験した。表3のデータに示すように、様々な複合壁構造の透過性をCO2拡散速度へのそれらの抵抗によって評価、判定し、そこでは、透過性試験結果がより小さいほど、気体拡散へのより高い障壁をフィルムが提供する。記すように、フィルムの透過性およびフィルムが気体拡散に提供する障壁の程度は、最も透過性の気体の1つである37℃のCO2を用いて導いた。これは、25℃で評価した時に、一般にCO2が膜を越える拡散が酸素より3〜5倍速く、窒素が酸素透過速度より0.2〜0.4倍速い他の気体拡散速度への代用物として用いることができる。表3が示す通り、フィルムの透過性はフィルムの配向(層は先ずCO2気体に曝露させられる)および相対湿度の影響も受ける。低い相対湿度(0%、充填後のバルーン内部の条件を代表する)および高い相対湿度(100%、in vivoの条件を代表する)の条件下で壁を試験した。ある特定の態様において、<10cc/m2/日の透過性を有する複合壁が一般に好まれる。しかし、CO2などのin vivoの気体による膨張および再膨張の所望の効果によっては、in vivoの条件で>10cc/m2/日のより高い透過性が望ましいことがある。例えば、表のフィルムの各々は、様々な選択される態様で使用するのに適合することができるので、生じるバルーン壁は、>10cc/m2/日さえも超えるCO2透過性、例えば、>50cc/m2/日、>100cc/m2/日、>200cc/m2/日、>300cc/m2/日、>400cc/m2/日、>500cc/m2/日、>750cc/m2/日、>1000cc/m2/日、>1500cc/m2/日、>2000cc/m2/日、>2500cc/m2/日、>3000cc/m2/日、>3500cc/m2/日、または>4000cc/m2/日の透過性さえも有する。選択された態様において、約1、2、3、4、5、6、7、8、9または10cc/m2/日から約15、20、25、30、35、40、45、50、60、70、80、90、100、110、120、130、140または150cc/m2/日の透過性を有するのが一般に好ましい。表3およびここの他の場所で、様々なフィルムが掲載されている。フィルムが2つ以上の層を含む時、任意選択で介在する層または材料を有する、別の層に隣接する1つの材料の層を示すために、「/」が用いられる。例えば、「A/B/C」は、介在する層または材料(例えば、結合層、接着剤、表面調製物、表面処理など)の有り無しで、Bの層に隣接したAの層、および層Aに隣接した側の反対の層Bの側のCの層に隣接したBの層を含むフィルムを指す。表3の第1のエントリーに関しては、「PE/EVOH/PE」は、エチレンビニルアルコールの層に隣接したポリエチレンの第1の層、およびポリエチレンの第1の層に隣接した側の反対のエチレンビニルアルコールの側のポリエチレンの第2の層に隣接したエチレンビニルアルコールの層を含むフィルムを指す。
表3
Film Permeability Various different composite films for gas permeability measured by CO 2 diffusion at 37 ° C. and suitability for use as materials for walls or other components of various embodiments of gastric devices Was tested. As shown in Table 3 data, evaluate the permeability of the various composite wall structure by their resistance to CO 2 diffusion rate, determined, where the higher the permeability test results smaller, more of the gas diffusion The film provides a high barrier. As noted, the permeability of the film and the degree of barrier that the film provides for gas diffusion was derived using 37 ° C. CO 2 , one of the most permeable gases. This is when evaluated at 25 ° C., generally CO 2 is rather 3-5 times faster diffusion than the oxygen across the membrane, substitute nitrogen for oxygen transmission rate than 0.2-0.4 times faster other gas diffusion rate It can be used as a product. As Table 3 shows, film permeability is also affected by film orientation (layers are first exposed to CO 2 gas) and relative humidity. The walls were tested under conditions of low relative humidity (0%, representative of conditions inside the balloon after filling) and high relative humidity (100%, representative of in vivo conditions). In certain embodiments, composite walls having a permeability of <10 cc / m 2 / day are generally preferred. However, higher permeabilities> 10 cc / m 2 / day may be desirable under in vivo conditions, depending on the desired effects of expansion and re-expansion with in vivo gases such as CO 2 . For example, each of the table films can be adapted for use in various selected embodiments, so that the resulting balloon wall has a CO 2 permeability that exceeds> 10 cc / m 2 / day, eg,> 50 cc / m 2 / day,> 100 cc / m 2 / day,> 200 cc / m 2 / day,> 300 cc / m 2 / day,> 400 cc / m 2 / day,> 500 cc / m 2 / day,> 750 cc / m 2 / day,> 1000 cc / m 2 / day,> 1500 cc / m 2 / day,> 2000 cc / m 2 / day,> 2500 cc / m 2 / day,> 3000 cc / m 2 / day,> 3500 cc / m 2 / Day, or even> 4000 cc / m 2 / day permeability. In selected embodiments, between about 1,2,3,4,5,6,7,8,9, or 10 cc / m 2 / day to about 15,20,25,30,35,40,45,50,60 70, 80, 90, 100, 110, 120, 130, 140 or 150 cc / m 2 / day are generally preferred. Various films are listed in Table 3 and elsewhere. When a film includes more than one layer, “/” is used to indicate a layer of one material adjacent to another layer, optionally with an intervening layer or material. For example, “A / B / C” refers to the layer of A adjacent to the layer of B, with or without intervening layers or materials (eg, tie layers, adhesives, surface preparations, surface treatments, etc.) A film comprising a layer of B adjacent to a layer of C on the side of the opposite layer B on the side adjacent to A. For the first entry in Table 3, “PE / EVOH / PE” means the first layer of polyethylene adjacent to the layer of ethylene vinyl alcohol, and the opposite ethylene vinyl on the side adjacent to the first layer of polyethylene. Refers to a film comprising a layer of ethylene vinyl alcohol adjacent to a second layer of polyethylene on the alcohol side.
Table 3

動物研究
2つの異なる複合壁を試験した:高い障壁材料特性を有する材料(ナイロン12/PvDC/ナイロン12/LLDPE+LDPE)および低い障壁特性の材料(多層ナイロン12/LLDPE+LDPE)。バルーン初期充填材として75%N2および25%CO2の混合物を用いて、一連の実験を実施した。表4のデータに示すように、バルーンの各々は、試験期間中ずっと圧を維持したが、容量は実質的に増加した。試験した複合壁は金属キャニスターでないことを考慮すると(材料の延伸により容量および圧が変動する)、最初の気体充填からバルーン内の全気体分子の数にかなりの変化があった。内部バルーン環境はCO2および窒素で開始したので、バルーンが曝露させられた環境(N2およびCO2のヘッドスペース)のために追加のCO2が侵入した可能性が最も高いが、空気中の既存の他の気体ならびに水蒸気もバルーン壁の中で拡散した可能性も最も高い。
表4。
Animal studies Two different composite walls were tested: material with high barrier material properties (nylon 12 / PvDC / nylon 12 / LLDPE + LDPE) and material with low barrier properties (multilayer nylon 12 / LLDPE + LDPE). A series of experiments was performed using a mixture of 75% N 2 and 25% CO 2 as the initial balloon filler. As shown in the data in Table 4, each of the balloons maintained pressure throughout the test period, but the volume increased substantially. Considering that the composite walls tested were not metal canisters (volume and pressure fluctuated due to material stretching), there was a significant change in the number of total gas molecules in the balloon from the initial gas filling. Since the internal balloon environment was initiated with CO 2 and nitrogen, additional CO 2 was most likely invaded due to the environment to which the balloon was exposed (N 2 and CO 2 headspace), but in the air Other existing gases as well as water vapor are most likely diffused in the balloon wall.
Table 4.

容量増加は、非障壁壁でよりも障壁材料複合壁で高かった。外植後のバルーン中の気体の分析(表5aおよび5b)は、初期膨張時にバルーン中に既に存在した窒素および二酸化炭素に加えて、酸素、水素およびアルゴンの増加を示した。優れた障壁複合壁(表5a)および劣った障壁複合壁(表5b)の両方によるバルーンは、in vivoで30日後に両方とも全体の容量が増加し、その間圧は維持された。優れた障壁材料(#2、表5a)を含有した複合壁によるバルーンの外植結果は、障壁材料(#3、表5b)のない壁より二酸化炭素のわずかに高い増加を示した。その不活性のために窒素がバルーンの中にまたは外に拡散した可能性が低いだけでなく、窒素ガスの拡散勾配がない(または取るに足らない)ほど、外部の胃環境が窒素の内部濃度と一致した可能性が最も高い。
表5a。
The capacity increase was higher for the barrier material composite wall than for the non-barrier wall. Analysis of the gas in the balloon after explantation (Tables 5a and 5b) showed an increase in oxygen, hydrogen and argon in addition to the nitrogen and carbon dioxide already present in the balloon upon initial inflation. Balloons with both superior barrier composite walls (Table 5a) and inferior barrier composite walls (Table 5b) both increased in overall volume after 30 days in vivo while maintaining the pressure. Balloon explant results with composite walls containing excellent barrier material (# 2, Table 5a) showed a slightly higher increase in carbon dioxide than walls without barrier material (# 3, Table 5b). Not only is it less likely that nitrogen has diffused into or out of the balloon due to its inertness, but there is no (or insignificant) nitrogen gas diffusion gradient, so the external stomach environment has an internal concentration of nitrogen. Is most likely to match.
Table 5a.

表5b。 Table 5b.

データは、デバイスの耐用寿命にわたって容量増加を最小にすることが望ましい時、非障壁複合壁材料が障壁壁よりも望ましい可能性を示す。この観察は、胃内バルーン壁の障壁特性を最大にすることによってバルーン中の気体の初期充填を維持することを追求する従来の見識に逆行する。   The data shows that non-barrier composite wall materials may be preferred over barrier walls when it is desirable to minimize the increase in capacity over the useful life of the device. This observation goes against conventional insights that seek to maintain the initial filling of gas in the balloon by maximizing the barrier properties of the intragastric balloon wall.

擬似胃環境
非障壁フィルム複合壁で構築されたバルーン(多層ナイロン12/LLDPE+LDPE)を、擬似胃環境で試験した(可変N2/CO2ヘッドスペースによる40℃のNaClおよびペプシンを含む1.2pH HCl溶液を含有するタンク;タンク内で50%のピークCO2および0%のトラフCO2で試料を採取した)。純粋なN2またはN2(75%)とCO2(25%)の混合物でバルーンを最初に充填し、圧、容量および気体増加を経時的にモニターした。純粋な窒素で充填したバルーンは、N2/CO2混合物で充填したバルーンと比較して、CO2の有意により高い増加を示した。容量増加(CO2ガスの増加で現れる)が望まれる場合は、非障壁フィルムと共に初期充填ガスとして純粋な窒素が望ましい。実験のデータは、表6に提供する。
表6。
Balloons constructed with simulated gastric environment non-barrier film composite walls (multilayer nylon 12 / LLDPE + LDPE) were tested in simulated gastric environment (1.2 pH HCl with NaCl and pepsin at 40 ° C. with variable N 2 / CO 2 headspace. A tank containing the solution; samples were taken in the tank with 50% peak CO 2 and 0% trough CO 2 ). The balloon was initially filled with pure N 2 or a mixture of N 2 (75%) and CO 2 (25%), and pressure, volume and gas increase were monitored over time. Balloons filled with pure nitrogen showed a significantly higher increase in CO 2 compared to balloons filled with N 2 / CO 2 mixture. If increased capacity (appearing with increased CO 2 gas) is desired, pure nitrogen is desirable as the initial fill gas along with the non-barrier film. Experimental data is provided in Table 6.
Table 6.

様々な複合壁、障壁材料ナイロン12/PvDC/ナイロン12/LLDPE+LDPE)および非障壁材料(多層ナイロン12/LLDPE+LDPE)で構築されたバルーンを、擬似胃環境で試験した(可変N2/CO2ヘッドスペース(75%/25%〜100%/0%)による40℃のNaClおよびペプシンを含む1.2pH HCl溶液を含有するタンク)。バルーンは、N2(75%)とCO2(25%)の混合物で最初に充填した。CO2障壁材料で製作されたバルーンは、試験期間にわたって圧および容量を維持したが、CO2非障壁材料で製作されたバルーンは、同じ期間で実質的な圧増加を示し、容量増加はより小さかった。結果を、表7に示す。
表7。
Balloons constructed with various composite walls, barrier material nylon 12 / PvDC / nylon 12 / LLDPE + LDPE) and non-barrier material (multilayer nylon 12 / LLDPE + LDPE) were tested in a simulated gastric environment (variable N 2 / CO 2 headspace (Tank containing 1.2 pH HCl solution containing NaCl and pepsin at 40 ° C. according to (75% / 25% to 100% / 0%)). The balloon was initially filled with a mixture of N 2 (75%) and CO 2 (25%). Balloons made of CO 2 barrier material maintained pressure and volume over the test period, while balloons made of CO 2 non-barrier material showed a substantial pressure increase over the same period, with the volume increase being smaller. It was. The results are shown in Table 7.
Table 7.

高いCO2障壁特性を有する複合壁(実験1、2および3)(ナイロン12/PvDC/ナイロン12/LLDPE+LDPE)および多層ナイロン12/LLDPE+LDPEからなる高いCO2透過性を有する壁(実験4、5および6)で構築されたバルーンを、擬似胃環境に曝露させた。擬似胃環境は、40℃のNaClおよびペプシンを含む1.2pH HCl溶液を含有するタンクを含んだ。タンク内のヘッドスペースは、75%N2/25%CO2ヘッドスペースを含む気体混合物から、100%N2/0%CO2を含むものに循環させた。バルーンは、N2とCO2の様々な混合物で最初に充填し、容量をモニターした。容量変化に関するデータは、表8に提供される。より高いCO2透過性を有する壁を用いて構築されたバルーンは、高いCO2障壁特性を有するものと比較して容量が実質的に増加した。より高いCO2透過性を有する壁を用いて構築されたバルーンの場合は、初期充填ガスとしてより高いN2対CO2の比を有するものは、より低いN2対CO2の比を有するものより容量増加は小さかった。データは、より高いCO2透過性を有する壁で製作されたバルーンへのCO2の透過が胃環境で速やかに起こること、および移植の初期の膨張を支援するためにこのプロセスを採用できることを実証する。
表8。
Composite walls with high CO 2 barrier properties (experiments 1, 2 and 3) (nylon 12 / PvDC / nylon 12 / LLDPE + LDPE) and walls with high CO 2 permeability consisting of multilayer nylon 12 / LLDPE + LDPE (experiments 4, 5 and The balloon constructed in 6) was exposed to a simulated gastric environment. The simulated gastric environment included a tank containing a 1.2 pH HCl solution containing NaCl and pepsin at 40 ° C. The head space in the tank was circulated from a gas mixture containing 75% N 2 /25% CO 2 head space to one containing 100% N 2 /0% CO 2 . The balloon was initially filled with various mixtures of N 2 and CO 2 and the volume was monitored. Data regarding the capacity change is provided in Table 8. Balloons constructed with walls with higher CO 2 permeability have substantially increased capacity compared to those with high CO 2 barrier properties. For balloons constructed with walls with higher CO 2 permeability, those having a higher N 2 to CO 2 ratio as the initial fill gas have a lower N 2 to CO 2 ratio The capacity increase was smaller. Data demonstrate the ability adopt this process to assist the penetration of CO 2 into the balloon fabricated by a wall having a higher CO 2 permeability occurs rapidly in the stomach environment, and the initial expansion of the implant To do.
Table 8.

ヒト胃環境
臨床試験で10人の患者において、非障壁フィルム複合壁で構築されたバルーンをin vivoで30日間試験した。バルーン壁は、多層ナイロン12/LLDPE+LDPEを含んだ。患者1人につき1つのバルーンを投与した。バルーンをおよそ245ccまで混合ガスで充填し、バルーンの平均開始圧は気圧より上の1.01psiであった。初期充填ガスは、95%窒素および5%CO2であった。30日間の最後に、バルーンは充満して締まったままであったが、最終圧および容量を視覚的に/内視鏡で認識できなかった。回収された10個のバルーンのうち、10個のバルーンからは内部気体試料が得られ、8個は意味のあるデータを提供した。表9は、バルーンから回収されたデータを提供する。最終気体試料は胃環境を反映するものであり、平均は以下の通りである:82.4%N2、10.6%O2、5.9%CO2および0.84%Ar。したがって、内部バルーン環境は、平均胃環境気体濃度のそれを反映する。実験のデータは、表9に提供される。
表9。
Balloons constructed with non-barrier film composite walls were tested in vivo for 30 days in 10 patients in a human gastric environmental clinical trial. The balloon wall included multilayer nylon 12 / LLDPE + LDPE. One balloon was administered per patient. The balloon was filled with gas mixture to approximately 245 cc and the average starting pressure of the balloon was 1.01 psi above atmospheric pressure. The initial fill gas was 95% nitrogen and 5% CO 2. At the end of 30 days, the balloon remained full and tight, but the final pressure and volume could not be visually / endoscopically recognized. Of the 10 balloons collected, 10 balloons yielded internal gas samples and 8 provided meaningful data. Table 9 provides data collected from the balloon. The final gas sample reflects the gastric environment and the average is as follows: 82.4% N 2 , 10.6% O 2 , 5.9% CO 2 and 0.84% Ar. Thus, the internal balloon environment reflects that of the average gastric environment gas concentration. Experimental data is provided in Table 9.
Table 9.

デバイスの開始圧および容量を維持することが望ましいある特定の態様において、これは、移植時の内部バルーン環境(すなわち、充填ガス)を胃環境と緊密に一致させることによって達成することができる。そのような態様において、バルーンは、およそ80〜85%窒素、8〜12%酸素および4〜8%二酸化炭素を含む初期気体充填ガスで膨張させることができる。アルゴンおよび他のin vivo気体の濃度は全容量/圧にとって取るに足らないと考えることができ、便宜上省略することができるか、または所望により含めることができる。in vivoでのバルーンの膨張を助長するために、酸素および/または二酸化炭素の開始濃度を低減することができる。   In certain embodiments where it is desirable to maintain the starting pressure and volume of the device, this can be accomplished by closely matching the internal balloon environment (ie, fill gas) at the time of implantation with the gastric environment. In such embodiments, the balloon can be inflated with an initial gas fill gas comprising approximately 80-85% nitrogen, 8-12% oxygen, and 4-8% carbon dioxide. The concentrations of argon and other in vivo gases can be considered insignificant for the total volume / pressure and can be omitted for convenience or included as desired. In order to facilitate balloon inflation in vivo, the starting concentration of oxygen and / or carbon dioxide can be reduced.

異なる初期充填ガスについて様々なバルーン内の圧を経時的に判定するために、実験を実行した。図43に関して、初期充填ガスには以下のものが含まれた(容量%):100%SF6;100%N2;50%N2と組み合わせた50%SF6;75%N2と組み合わせた25%SF6;および78〜80%N2と組み合わせた18〜20%SF6。試験した1つのタイプのバルーンは、3.5ミルポリエチレンの層およびナイロンの層を含む複合ポリマー壁を含んでいた。試験した別のタイプのバルーンは、複合ポリマー壁にエチレンビニルアルコール層を含んでいた。図43に提示されるデータが示すように、充填ガスとして100%N2を含むバルーンは、試験の最初のおよそ2〜4週間にわたって圧のわずかな上昇を示し、続いて圧の経時的低下を示した。エチレンビニルアルコール層を含むバルーンは、圧を初期充填圧と同等かまたは超えるレベルにおよそ4カ月間維持することができたが、ポリエチレン/ナイロン壁を含むバルーンは、そのような圧をおよそ1カ月間維持することができた。100%SF6を含むバルーンは、最初のおよそ2〜3カ月間にわたって圧の実質的な上昇を示し、その時、圧は試験期間中横ばい状態の傾向があった。SF6にN2を加えることによって、平準化が起こる時の圧は低下した。およそ18〜20%のSF6と残りのN2の混合物は、およそ1カ月間にわたって圧の穏やかな上昇を示し、続いておよそ4カ月の期間にわたって実質的に水平な圧の維持を示した。 Experiments were performed to determine the pressure in various balloons over time for different initial fill gases. With respect to Figure 43, the initial filling gas include: (volume%): 100% SF 6; in combination with 75% N 2; to 100% N 2; 50% in combination with 50% N 2 SF 6 25% SF 6; and 78-80% N 2 in combination with 18-20% SF 6. One type of balloon tested included a composite polymer wall comprising a 3.5 mil polyethylene layer and a nylon layer. Another type of balloon tested included an ethylene vinyl alcohol layer on the composite polymer wall. As the data presented in FIG. 43 shows, balloons containing 100% N 2 as the fill gas show a slight increase in pressure over the first approximately 2-4 weeks of the test, followed by a decrease in pressure over time. Indicated. Balloons containing an ethylene vinyl alcohol layer were able to maintain the pressure at a level equal to or exceeding the initial fill pressure for approximately 4 months, whereas balloons containing polyethylene / nylon walls maintained such pressure for approximately 1 month. Could be maintained for a while. Balloons containing 100% SF 6 showed a substantial increase in pressure over the first approximately 2-3 months, when the pressure tended to remain flat during the test period. By adding N 2 to SF 6 , the pressure at which leveling occurred was reduced. Approximately 18-20% of the SF 6 and remaining N 2 mixture showed a mild increase in pressure over a period of approximately 1 month followed by a maintenance of a substantially horizontal pressure over a period of approximately 4 months.

本発明は、具体的な態様を参照して上に記載された。しかし、上記以外の態様が、本発明の範囲内で等しく可能である。上記のものと異なる方法工程が、本発明の範囲内で提供されてもよい。本発明の異なる特徴および工程は、記載のもの以外の組合せで組み合わされてもよい。本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲によって限定されるだけである。   The invention has been described above with reference to specific embodiments. However, other embodiments are equally possible within the scope of the present invention. Different method steps than those described above may be provided within the scope of the present invention. Different features and processes of the invention may be combined in combinations other than those described. The scope of the present invention is only limited by the appended claims.

ここで引用される全ての参考文献は、参照によりここに完全に組み込まれる。参照により組み込まれる刊行物および特許または特許出願が本明細書に含まれる開示に矛盾する限り、本明細書はそのような矛盾する材料に取って代わるおよび/または優先するものとする。   All references cited herein are hereby fully incorporated by reference. To the extent that publications and patents or patent applications incorporated by reference contradict the disclosure contained herein, this specification shall supersede and / or supersede such conflicting materials.

ここに参照により組み込まれる刊行物および特許または特許出願が本明細書に含まれる開示に矛盾する限り、本明細書はそのような矛盾する材料に取って代わるおよび/または優先するものとする。   To the extent the publications and patents or patent applications incorporated herein by reference contradict the disclosure contained herein, the specification will supersede and / or supersede such conflicting materials.

特記されない限り、全ての用語(技術用語および科学用語を含む)は、当業者にとって普通および通常のそれらの意味を与えられるものとし、ここでそのように明示的に規定されない限り特別なまたはカスタマイズされた意味に限定されるべきでない。   Unless otherwise noted, all terms (including technical and scientific terms) are given their ordinary and ordinary meaning to those of ordinary skill in the art and are specifically or customized unless expressly so specified herein. Should not be limited to the meaning.

明示的に明記されない限り、本出願およびその変異形で用いられる用語および表現は、限定に対してオープンエンドと解釈するべきである。上述の例として、用語「含む」は、「限定されずに含む」を意味するものと解釈するべきである。ここで用いられる用語「含む(comprising)」は、「含む(including)」、「含有する」または「特徴とする」と同義であり、包括的またはオープンエンドであり、追加の列挙されていない要素または方法工程を排除するものではない。用語「例」は、議論中のアイテムの例示的な事例を提供するために用いられ、その網羅的なまたは限定するリストでない。「公知の」、「正常な」、「標準の」および類似の意味の用語などの形容詞は、記載されるアイテムを所与の時間または所与の時間現在で入手できるアイテムに限定するものと解釈するべきでなく、代わりに、現在または将来の任意の時間に入手できるかまたは公知である、公知、正常または標準の技術を包含すると解釈するべきであり、用語「好ましくは」、「好ましい」、「所望の」または「望ましい」および類似の意味の単語の使用は、ある特定の特徴が本発明の構造または機能に決定的、必須であるかまたは重要でさえあることを意味するものと理解するべきでなく、代わりに、本発明の特定の態様で利用できるか利用できない代わりのまたは追加の機能を強調することを単に意図するだけであると理解するべきである。同様に、明示的に特記されていない限り、接続詞「および」で連結される一群のアイテムは、それらのアイテムの各々がその群に存在することを要求するものと解釈するべきでなく、「および/または」と解釈するべきである。同様に、明示的に特記されていない限り、接続詞「または」で連結される一群のアイテムは、その群の中での相互排他性を要求するものと解釈するべきでなく、「および/または」と解釈するべきである。さらに、本出願で用いるように、冠詞「a」および「an」は、その冠詞の文法上の目的語の1つ以上(すなわち、少なくとも1つ)を指すものと解釈するべきである。例として、「要素」は1つの要素または複数の要素を意味する。   Unless expressly stated otherwise, terms and expressions used in this application and variants thereof should be construed as open-ended for limitation. As an example above, the term “including” should be construed to mean “including but not limited to”. As used herein, the term “comprising” is synonymous with “including”, “containing” or “characterizing” and is inclusive or open-ended, with additional non-enumerated elements It does not exclude process steps. The term “example” is used to provide an illustrative example of an item under discussion and is not an exhaustive or limiting list thereof. Adjectives such as “known”, “normal”, “standard” and similar terms are interpreted to limit the items described to items available at a given time or at a given time. Should instead be construed as encompassing known, normal or standard techniques that are available or known at any time, now or in the future, and include the terms “preferably”, “preferred”, The use of the words "desired" or "desirable" and similar meanings is understood to mean that a particular feature is critical, essential or even important to the structure or function of the invention It should be understood that, instead, it is merely intended to highlight alternative or additional features that may or may not be available in certain aspects of the invention. Similarly, unless expressly specified otherwise, a group of items concatenated with the conjunction “and” should not be construed as requiring that each of those items be in the group; / Or ". Similarly, unless expressly specified otherwise, a group of items concatenated with the conjunction “or” should not be construed as requiring mutual exclusivity within the group, as “and / or” Should be interpreted. Further, as used in this application, the articles “a” and “an” should be construed to refer to one or more (ie, at least one) of the grammatical objects of the article. By way of example, “an element” means one element or more than one element.

一部の場合における広げる単語および語句、例えば「1つ以上」、「少なくとも」、「限定されるものではないが」または他の同様の語句の存在は、そのような広げる語句が不在であることがある場合に、より狭い場合が意図されるかまたは要求されることを意味するものと解釈されてはならない。   The presence of broadening words and phrases in some cases, such as “one or more”, “at least”, “but not limited to” or other similar phrases, is the absence of such broadening phrases Should not be construed to imply that a narrower case is intended or required.

本明細書で用いられる成分量、反応条件その他を表す全ての数字は、全ての場合に用語「約」によって修飾されるものと理解するべきである。したがって、特に明記しない限り、ここで示される数値パラメータは、得ようと欲する所望の特性によって異なってもよい近似値である。最低限でも、および均等の原則の適用を、本出願への優先権を請求するいかなる出願のいかなる特許請求の範囲にも限定しようとするものではないが、各数値パラメータは有効桁数および通常の丸めアプローチを考慮して解釈するべきである。値の範囲が提供される場合は、範囲の上下限、および上下限の間の各中間値は、態様の範囲内に包含されると理解される。   It should be understood that all numbers representing component amounts, reaction conditions, etc. as used herein are modified in all cases by the term “about”. Thus, unless specified otherwise, the numerical parameters shown herein are approximations that may vary depending on the desired characteristics that one desires to obtain. While at a minimum, the application of the principle of equality is not intended to limit the scope of any claims of any application claiming priority to this application, Interpretation should take into account the rounding approach. Where a range of values is provided, it is understood that the upper and lower limits of the range and each intermediate value between the upper and lower limits are encompassed within the scope of the embodiments.

さらに、上記のものは明快性および理解のために例示および例として多少詳細に記載されたが、特定の変更および改変を実施することができることは当業者に明らかである。したがって、記載および例は、本発明の範囲をここに記載される具体的な態様および例に限定するものと解釈するべきではなく、本発明の真の範囲および精神を伴う全ての改変および代替物もカバーするものと解釈するべきである。
以下に、出願当初の請求項を実施の態様として付記する。
[1] 体内に胃内デバイスを配置するための電磁システムであって、
電磁場を発生させるように構成される電磁場発生器;
前記システムと結合するように構成され、in vivoの胃内環境中で電磁場に曝露された場合に電流を生成するようにさらに構成される嚥下可能な電磁気センサー;および
胃内容積占有デバイスが前記in vivoの胃内環境にある場合、前記胃内デバイス中に初期充填流体を導入するように構成されるバルブシステムであって、前記胃内デバイスと解放可能に結合するように構成される嚥下可能なカテーテルを含む、前記バルブシステムを含む、前記システム。
[2] 前記電磁気センサーが前記嚥下可能なカテーテルと結合するように構成される、[1]に記載のシステム。
[3] 前記電磁気センサーが前記嚥下可能なカテーテルの遠位末端と結合するように構成される、[2]に記載のシステム。
[4] 前記電磁気センサーが前記胃内デバイスと結合するように構成される、[1]に記載のシステム。
[5] 体外に置かれ、磁場に曝露された場合に電流を生成するように構成される少なくとも1つの外部参照センサーをさらに含む、[1]〜[4]の何れか1項に記載のシステム。
[6] 体外に置かれ、磁場に曝露された場合に電流を生成するように構成される3つの外部参照センサーをさらに含む、[1]〜[5]の何れか1項に記載のシステム。
[7] 前記電磁気センサーおよび前記少なくとも1つの外部参照センサーと電気的に通信するように構成されるセンサーインタフェースユニットをさらに含む、[5]〜[6]の何れか1項に記載のシステム。
[8] 前記センサーインタフェースユニットおよび前記電磁場発生器と電気的に通信するように構成されるシステム制御ユニットをさらに含む、[7]に記載のシステム。
[9] 前記システム制御ユニットと電気的に通信し、体内の前記電磁気センサーの位置を示す識別子を表示するように構成されるコンピュータをさらに含む、[8]に記載のシステム。
[10] 体外に置かれ、磁場に曝露された場合に電流を生成するように構成される少なくとも1つの外部参照センサーをさらに含み、前記コンピュータが前記少なくとも1つの外部参照センサーの位置を示す少なくとも1つの第2の識別子を表示するようにさらに構成される、[8]に記載のシステム。
[11] 前記コンピュータが、体内の前記電磁気センサーにより伝播される経路を示す形跡を表示するようにさらに構成される、[9]〜[10]の何れか1項に記載のシステム。
[12] 前記胃内デバイスをさらに含み、前記胃内デバイスがバルーンである、[1]〜[11]の何れか1項に記載のシステム。
[13] 前記初期充填流体をさらに含み、前記胃内デバイスが、前記in vivoの胃内環境の条件下で、10cc/m 2 /日を超えるCO 2 に対する透過性を有するように構成されるポリマー壁を含み、その結果、前記ポリマー壁を介する前記in vivoの胃内環境から前記胃内デバイスの内腔へのCO 2 の拡散の速度および量が、少なくとも部分的には、前記初期充填流体中の不活性ガスの濃度により制御される、[12]に記載のシステム。
[14] 前記ポリマー壁が、エチレンビニルアルコール層を含むCO 2 障壁材料を含む、[13]に記載のシステム。
[15] 前記ポリマー壁が、ナイロン層およびポリエチレン層を含む2層のCO 2 障壁材料を含む、[13]に記載のシステム。
[16] 前記ポリマー壁が、ナイロン層、ポリ塩化ビニリデン層、およびポリエチレン層を含む3層のCO 2 障壁材料を含む、[13]に記載のシステム。
[17] 前記ポリマー壁が、ナイロン層、エチレンビニルアルコール層、およびポリエチレン層を含む3層のCO 2 障壁材料を含む、[13]に記載のシステム。
[18] 前記初期充填流体が気体N 2 から本質的になる、[13]〜[17]の何れか1項に記載のシステム。
[19] 前記初期充填流体が気体N 2 および気体CO 2 から本質的になる、[13]〜[17]の何れか1項に記載のシステム。
[20] 前記初期充填流体が気体N 2 および気体CO 2 から本質的になり、前記気体N 2 が前記初期充填流体中の前記気体CO 2 に対して濃度過剰である、[13]〜[17]の何れか1項に記載のシステム。
[21] 前記初期充填流体が液体形態、蒸気形態、または気体形態の1つ以上のSF 6 を含む、[13]〜[17]の何れか1項に記載のシステム。
[22] 前記初期充填流体が気体N 2 および気体SF 6 を含む、[13]〜[17]の何れか1項に記載のシステム。
[23] 前記ポリマー壁が、in vivoの胃内環境の条件下で、50cc/m 2 /日を超えるCO 2 に対する透過性を有するように構成される、[13]〜[22]の何れか1項に記載のシステム。
[24] 患者の体内に胃内デバイスを電磁気的に配置するための方法であって、
前記患者の体外に設置された電磁場発生器を用いて電磁場を発生させること;
カテーテルと解放可能に結合し、前記磁場発生器により発生した電磁場の存在下で電流を生成するように構成される電磁気センサーと結合している、膨張していない胃内バルーンを含む前記胃内デバイスを、嚥下により、前記患者の体内に導入すること;
電磁場により前記電磁気センサー中に誘導された電流を感知すること;および
前記電磁気センサー中に誘導された電流の感知に基づいて前記患者内部の前記膨張していない胃内バルーンの位置を確認することを含む、前記方法。
[25] 前記患者内部の前記膨張していない胃内バルーンの位置が前記患者の胃である、[24]に記載の方法。
[26] in vivoの胃内環境の条件下で、10cc/m 2 /日を超えるCO 2 の透過性を有するように構成されるポリマー壁を含む、前記膨張していない胃内バルーンの内腔に前記カテーテルを介して前記初期充填流体を導入すること;ならびに
少なくとも30日の耐用寿命にわたって、前記膨張した胃内バルーンを前記in vivoの胃内環境に曝露することをさらに含み、前記ポリマー壁を介する前記in vivoの胃内環境から前記バルーンの前記内腔へのCO 2 の拡散の速度および量が、少なくとも部分的には、前記初期充填流体中の不活性ガスの濃度により制御される、[24]〜[25]の何れか1項に記載の方法。
[27] 前記ポリマー壁がナイロン層、ポリ塩化ビニリデン層、およびポリエチレン層を含む3層のCO 2 障壁材料を含む、[26]に記載の方法。
[28] 前記ポリマー壁がナイロン層、エチレンビニルアルコール層、およびポリエチレン層を含む3層のCO 2 障壁材料を含む、[26]に記載の方法。
[29] 前記ポリマー壁がナイロン層およびポリエチレン層を含む2層のCO 2 障壁材料を含む、[26]に記載の方法。
[30] 前記ポリマー壁がエチレンビニルアルコール層を含むCO 2 障壁材料を含む、[26]に記載の方法。
[31] 前記初期充填流体が気体N 2 から本質的になる、[26]〜[30]の何れか1項に記載の方法。
[32] 前記初期充填流体が気体N 2 および気体CO 2 から本質的になる、[26]〜[31]の何れか1項に記載の方法。
[33] 前記初期充填流体が気体N 2 および気体CO 2 から本質的になり、前記気体N 2 が前記初期充填流体中の前記気体CO 2 に対して濃度過剰である、[26]〜[31]の何れか1項に記載の方法。
[34] 前記初期充填流体が液体形態、蒸気形態、または気体形態の1つ以上のSF 6 を含む、[26]〜[31]の何れか1項に記載の方法。
[35] 前記初期充填流体が気体N 2 および気体SF 6 を含む、[26]〜[31]の何れか1項に記載の方法。
[36] 前記ポリマー壁が、in vivoの胃内環境の条件下で、50cc/m 2 /日を超えるCO 2 に対する透過性を有するように構成される、[26]〜[31]の何れか1項に記載の方法。
[37] 前記電磁気センサー中に誘導された電流の感知に基づいて前記患者内部の前記膨張していない胃内バルーンの位置を確認することが、前記電磁気センサーの位置を示す識別子をコンピュータ上に表示させることを含む、[24]〜[36]の何れか1項に記載の方法。
[38] 電磁場に曝露された場合に電流を生成するように構成される少なくとも1つの外部参照センサーを、前記患者の体外に置くこと;および
電磁場により前記少なくとも1つの外部参照センサー中に誘導された電流を感知することをさらに含む、[24]〜[37]の何れか1項に記載の方法。
[39] 前記電磁気センサー中に誘導された電流の感知に基づいて前記患者内部の前記膨張していない胃内バルーンの位置を確認することが、前記少なくとも1つの外部参照センサーの位置を示す少なくとも1つの第2の識別子をコンピュータ上に表示させることを含む、[38]に記載の方法。
[40] 前記電磁気センサーが前記カテーテルと結合している、[24]〜[38]の何れか1項に記載の方法。
[41] 前記電磁気センサーが前記胃内デバイスと結合している、[24]〜[38]の何れか1項に記載の方法。
[42] 体内に胃内デバイスを配置するための磁気システムであって、
磁場を感知するように構成される磁場センサー;
前記システムと結合するように構成され、in vivoの胃内環境中で局部的磁場を生成するようにさらに構成される嚥下可能な磁気マーカー;および
前記胃内デバイスが前記in vivoの胃内環境にある場合、胃内容積占有デバイス中に初期充填流体を導入するように構成されるバルブシステムであって、前記胃内デバイスと解放可能に結合するように構成される嚥下可能なカテーテルを含む、前記バルブシステムを含む、前記システム。
[43] 前記磁気マーカーが前記嚥下可能なカテーテルと結合するように構成される、[42]に記載のシステム。
[44] 前記磁気マーカーが前記嚥下可能なカテーテルの遠位末端と結合するように構成される、[43]に記載のシステム。
[45] 前記磁気マーカーが前記胃内デバイスと結合するように構成される、[42]に記載のシステム。
[46] 体外に置かれ、局部的磁場を感知するように構成される少なくとも1つの外部参照センサーをさらに含む、[42]〜[45]の何れか1項に記載のシステム。
[47] 前記磁気マーカーと電気的に通信するように構成されるセンサーインタフェースユニットをさらに含む、[42]〜[45]の何れか1項に記載のシステム。
[48] 前記センサーインタフェースユニットおよび前記磁場センサーと電気的に通信するように構成されるシステム制御ユニットをさらに含む、[47]に記載のシステム。
[49] 前記システム制御ユニットと電気的に通信し、体内の前記磁気マーカーの位置を示す識別子を表示するように構成されるコンピュータをさらに含む、[48]に記載のシステム。
[50] 前記コンピュータが、体内の前記磁気マーカーにより伝播される経路を示す形跡を表示するようにさらに構成される、[49]に記載のシステム。
[51] 前記胃内デバイスをさらに含み、前記胃内デバイスがバルーンである、[42]〜[50]の何れか1項に記載のシステム。
[52] 前記初期充填流体をさらに含み、前記胃内デバイスが、前記in vivoの胃内環境の条件下で、10cc/m 2 /日を超えるCO 2 に対する透過性を有するように構成されるポリマー壁を含み、その結果、前記ポリマー壁を介する前記in vivoの胃内環境から前記胃内デバイスの内腔へのCO 2 の拡散の速度および量が、少なくとも部分的には、前記初期充填流体中の不活性ガスの濃度により制御される、[51]に記載のシステム。
[53] 前記ポリマー壁が、エチレンビニルアルコール層を含むCO 2 障壁材料を含む、[52]に記載のシステム。
[54] 前記ポリマー壁が、ナイロン層およびポリエチレン層を含む2層のCO 2 障壁材料を含む、[52]に記載のシステム。
[55] 前記ポリマー壁が、ナイロン層、ポリ塩化ビニリデン層、およびポリエチレン層を含む3層のCO 2 障壁材料を含む、[52]に記載のシステム。
[56] 前記ポリマー壁が、ナイロン層、エチレンビニルアルコール層、およびポリエチレン層を含む3層のCO 2 障壁材料を含む、[52]に記載のシステム。
[57] 前記初期充填流体が気体N 2 から本質的になる、[52]〜[56]の何れか1項に記載のシステム。
[58] 前記初期充填流体が気体N 2 および気体CO 2 から本質的になる、[52]〜[56]の何れか1項に記載のシステム。
[59] 前記初期充填流体が気体N 2 および気体CO 2 から本質的になり、前記気体N 2 が初期充填流体中の前記気体CO 2 に対して濃度過剰である、[52]〜[56]の何れか1項に記載のシステム。
[60] 初期充填流体が液体形態、蒸気形態、または気体形態の1つ以上のSF 6 を含む、[52]〜[56]の何れか1項に記載のシステム。
[61] 前記初期充填流体が気体N 2 および気体SF 6 を含む、[52]〜[56]の何れか1項に記載のシステム。
[62] 前記ポリマー壁が、in vivoの胃内環境の条件下で、50cc/m 2 /日を超えるCO 2 に対する透過性を有するように構成される、[52]〜[61]の何れか1項に記載のシステム。
[63] 患者の体内に胃内デバイスを磁気的に配置するための方法であって、
カテーテルと解放可能に結合し、磁場センサーにより感知されるように構成される磁気マーカーと結合している、膨張していない胃内バルーンを含む前記胃内デバイスを、嚥下により、前記患者の体内に導入すること;
前記磁場センサーを用いて磁場を感知すること;および
前記磁場の感知に基づいて前記患者内部の前記膨張していない胃内バルーンの位置を確認することを含む、前記方法。
[64] 前記患者内部の前記膨張していない胃内バルーンの位置が前記患者の胃である、[63]に記載の方法。
[65] in vivoの胃内環境の条件下で、10cc/m 2 /日を超えるCO 2 の透過性を有するように構成されるポリマー壁を含む、前記膨張していない胃内バルーンの内腔に前記カテーテルを介して前記初期充填流体を導入すること;ならびに
少なくとも30日の耐用寿命にわたって、前記膨張した胃内バルーンを前記in vivoの胃内環境に曝露することをさらに含み、前記ポリマー壁を介する前記in vivoの胃内環境から前記バルーンの前記内腔へのCO 2 の拡散の速度および量が、少なくとも部分的には、前記初期充填流体中の不活性ガスの濃度により制御される、[63]〜[64]の何れか1項に記載の方法。
[66] 前記ポリマー壁がナイロン層、ポリ塩化ビニリデン層、およびポリエチレン層を含む3層のCO 2 障壁材料を含む、[65]に記載の方法。
[67] 前記ポリマー壁がナイロン層、エチレンビニルアルコール層、およびポリエチレン層を含む3層のCO 2 障壁材料を含む、[65]に記載の方法。
[68] 前記ポリマー壁がナイロン層およびポリエチレン層を含む2層のCO 2 障壁材料を含む、[65]に記載の方法。
[69] 前記ポリマー壁がエチレンビニルアルコール層を含むCO 2 障壁材料を含む、[65]に記載の方法。
[70] 前記初期充填流体が気体N 2 から本質的になる、[65]〜[69]の何れか1項に記載の方法。
[71] 前記初期充填流体が気体N 2 および気体CO 2 から本質的になる、[65]〜[69]の何れか1項に記載の方法。
[72] 前記初期充填流体が気体N 2 および気体CO 2 から本質的になり、前記気体N 2 が前記初期充填流体中の前記気体CO 2 に対して濃度過剰である、[65]〜[69]の何れか1項に記載の方法。
[73] 前記初期充填流体が液体形態、蒸気形態、または気体形態の1つ以上のSF 6 を含む、[65]〜[69]の何れか1項に記載の方法。
[74] 前記初期充填流体が気体N 2 および気体SF 6 を含む、[65]〜[69]の何れか1項に記載の方法。
[75] 前記ポリマー壁が、in vivoの胃内環境の条件下で、50cc/m 2 /日を超えるCO 2 に対する透過性を有するように構成される、[65]〜[69]の何れか1項に記載の方法。
[76] 前記磁気マーカーにより発生した磁場の感知に基づいて前記患者内部の前記膨張していない胃内バルーンの位置を確認することが、前記磁気マーカーの位置を示す識別子をコンピュータ上に表示させることを含む、[63]〜[75]の何れか1項に記載の方法。
[77] 前記磁気マーカーが前記カテーテルと結合している、[63]〜[75]の何れか1項に記載の方法。
[78] 前記電磁気センサーが前記胃内デバイスと結合している、[63]〜[75]の何れか1項に記載の方法。
[79] 体内に胃内デバイスを配置するための発電システムであって、
前記システムと結合するように構成され、in vivoの胃内環境中で電圧を生成するようにさらに構成される嚥下可能な発電センサー;および
前記胃内デバイスが前記in vivoの胃内環境にある場合、胃内容積占有デバイス中に初期充填流体を導入するように構成されるバルブシステムであって、前記胃内デバイスと解放可能に結合するように構成される嚥下可能なカテーテルを含む、前記バルブシステムを含む、前記システム。
[80] 前記発電センサーが前記嚥下可能なカテーテルと結合するように構成される、[79]に記載のシステム。
[81] 前記発電センサーが前記嚥下可能なカテーテルの遠位末端と結合するように構成される、[80]に記載のシステム。
[82] 前記発電センサーが前記胃内デバイスと結合するように構成される、[79]に記載のシステム。
[83] 体外に置かれ、前記発電センサーにより生成される電圧と関連するシグナルを受け取るように構成される少なくとも1つの受信器をさらに含む、[79]〜[82]の何れか1項に記載のシステム。
[84] 前記発電センサーと電気的に通信するように構成されるセンサーインタフェースユニットをさらに含む、[79]〜[83]の何れか1項に記載のシステム。
[85] 前記センサーインタフェースユニットおよび前記発電センサーと電気的に通信するように構成されるシステム制御ユニットをさらに含む、[84]に記載のシステム。
[86] 前記システム制御ユニットと電気的に通信し、体内の前記発電センサーの位置を示す識別子を表示するように構成されるコンピュータをさらに含む、[85]に記載のシステム。
[87] 前記胃内デバイスをさらに含み、前記胃内デバイスがバルーンである、[79]〜[86]の何れか1項に記載のシステム。
[88] 前記初期充填流体をさらに含み、前記胃内デバイスが、前記in vivoの胃内環境の条件下で、10cc/m 2 /日を超えるCO 2 に対する透過性を有するように構成されるポリマー壁を含み、その結果、前記ポリマー壁を介する前記in vivoの胃内環境から前記胃内デバイスの内腔へのCO 2 の拡散の速度および量が、少なくとも部分的には、前記初期充填流体中の不活性ガスの濃度により制御される、[87]に記載のシステム。
[89] 前記ポリマー壁が、エチレンビニルアルコール層を含むCO 2 障壁材料を含む、[88]に記載のシステム。
[90] 前記ポリマー壁が、ナイロン層およびポリエチレン層を含む2層のCO 2 障壁材料を含む、[88]に記載のシステム。
[91] 前記ポリマー壁が、ナイロン層、エチレンビニルアルコール層、およびポリエチレン層を含む3層のCO 2 障壁材料を含む、[88]に記載のシステム。
[92] 前記ポリマー壁が、ナイロン層、ポリ塩化ビニリデン層、およびポリエチレン層を含む3層のCO 2 障壁材料を含む、[88]に記載のシステム。
[93] 前記初期充填流体が気体N 2 から本質的になる、[88]〜[92]の何れか1項に記載のシステム。
[94] 前記初期充填流体が気体N 2 および気体CO 2 から本質的になる、[88]〜[92]の何れか1項に記載のシステム。
[95] 前記初期充填流体が気体N 2 および気体CO 2 から本質的になり、前記気体N 2 が前記初期充填流体中の前記気体CO 2 に対して濃度過剰である、[88]〜[92]の何れか1項に記載のシステム。
[96] 前記初期充填流体が液体形態、蒸気形態、または気体形態の1つ以上のSF 6 を含む、[88]〜[92]の何れか1項に記載のシステム。
[97] 前記初期充填流体が気体N 2 および気体SF 6 を含む、[88]〜[92]の何れか1項に記載のシステム。
[98] 前記ポリマー壁が、in vivoの胃内環境の条件下で、50cc/m 2 /日を超えるCO 2 に対する透過性を有するように構成される、[88]〜[97]の何れか1項に記載のシステム。
[99] 患者の体内に胃内デバイスを発電的に配置するための方法であって、
カテーテルと解放可能に結合し、胃内環境の存在下で電圧を生成するように構成される発電センサーと結合している、膨張していない胃内バルーンを含む前記胃内デバイスを、嚥下により、前記患者の体内に導入すること;
前記胃内環境との接触に応答する前記発電センサーを用いて電圧を生成すること;および
前記生成された電圧の感知に基づいて前記患者内部の前記膨張していない胃内バルーンの位置を確認することを含む、前記方法。
[100] 前記患者内部の前記膨張していない胃内バルーンの位置が前記患者の胃である、[99]に記載の方法。
[101] in vivoの胃内環境の条件下で、10cc/m 2 /日を超えるCO 2 の透過性を有するように構成されるポリマー壁を含む、前記膨張していない胃内バルーンの内腔に前記カテーテルを介して前記初期充填流体を導入すること;ならびに
少なくとも30日の耐用寿命にわたって、前記膨張した胃内バルーンを前記in vivoの胃内環境に曝露することをさらに含み、前記ポリマー壁を介する前記in vivoの胃内環境から前記バルーンの前記内腔へのCO 2 の拡散の速度および量が、少なくとも部分的には、前記初期充填流体中の不活性ガスの濃度により制御される、[99]〜[100]の何れか1項に記載の方法。
[102] 前記ポリマー壁がナイロン層、ポリ塩化ビニリデン層、およびポリエチレン層を含む3層のCO 2 障壁材料を含む、[101]に記載の方法。
[103] 前記ポリマー壁がナイロン層、エチレンビニルアルコール層、およびポリエチレン層を含む3層のCO 2 障壁材料を含む、[101]に記載の方法。
[104] 前記ポリマー壁がナイロン層およびポリエチレン層を含む2層のCO 2 障壁材料を含む、[101]に記載の方法。
[105] 前記ポリマー壁がエチレンビニルアルコール層を含むCO 2 障壁材料を含む、[101]に記載の方法。
[106] 前記初期充填流体が気体N 2 から本質的になる、[101]〜[105]の何れか1項に記載の方法。
[107] 前記初期充填流体が気体N 2 および気体CO 2 から本質的になる、[101]〜[105]の何れか1項に記載の方法。
[108] 前記初期充填流体が気体N 2 および気体CO 2 から本質的になり、前記気体N 2 が前記初期液中の前記気体CO 2 に対して濃度過剰である、[101]〜[105]の何れか1項に記載の方法。
[109] 前記初期充填流体が液体形態、蒸気形態、または気体形態の1つ以上のSF 6 を含む、[101]〜[105]の何れか1項に記載の方法。
[110] 前記初期充填流体が気体N 2 および気体SF 6 を含む、[101]〜[105]の何れか1項に記載の方法。
[111] 前記ポリマー壁が、in vivoの胃内環境の条件下で、50cc/m 2 /日を超えるCO 2 に対する透過性を有するように構成される、[101]〜[110]の何れか1項に記載の方法。
[112] 前記発電センサーが前記カテーテルと結合している、[99]〜[111]の何れか1項に記載の方法。
[113] 前記発電センサーが前記胃内デバイスと結合している、[99]〜[111]の何れか1項に記載の方法。
[114] 体内に胃内デバイスを配置するためのpHに基づくシステムであって、
前記システムと結合するように構成され、in vivoの胃内環境中の流体のpHレベルを感知するようにさらに構成される嚥下可能なpHセンサー;および
前記胃内デバイスが前記in vivoの胃内環境にある場合、胃内容積占有デバイス中に初期充填流体を導入するように構成されるバルブシステムであって、前記胃内デバイスと解放可能に結合するように構成される嚥下可能なカテーテルを含む、前記バルブシステムを含む、前記システム。
[115] 前記pHセンサーが前記嚥下可能なカテーテルと結合するように構成される、[114]に記載のシステム。
[116] 前記pHセンサーが前記嚥下可能なカテーテルの遠位末端と結合するように構成される、[115]に記載のシステム。
[117] 前記pHセンサーが前記胃内デバイスと結合するように構成される、[114]に記載のシステム。
[118] 体外に置かれ、前記pHセンサーにより感知されるpHレベルと関連するシグナルを受け取るように構成される少なくとも1つの受信器をさらに含む、[114]〜[117]の何れか1項に記載のシステム。
[119] 前記pHセンサーと電気的に通信するように構成されるセンサーインタフェースユニットをさらに含む、[114]〜[118]の何れか1項に記載のシステム。
[120] 前記センサーインタフェースユニットおよび前記pHセンサーと電気的に通信するように構成されるシステム制御ユニットをさらに含む、[119]に記載のシステム。
[121] 前記システム制御ユニットと電気的に通信し、体内の前記pHセンサーの位置を示す識別子を表示するように構成されるコンピュータをさらに含む、[120]に記載のシステム。
[122] 前記胃内デバイスをさらに含み、前記胃内デバイスがバルーンである、[114]〜[121]の何れか1項に記載のシステム。
[123] 前記初期充填流体をさらに含み、v胃内デバイスが、前記in vivoの胃内環境の条件下で、10cc/m 2 /日を超えるCO 2 に対する透過性を有するように構成されるポリマー壁を含み、その結果、前記ポリマー壁を介する前記in vivoの胃内環境から前記胃内デバイスの内腔へのCO 2 の拡散の速度および量が、少なくとも部分的には、前記初期充填流体中の不活性ガスの濃度により制御される、[122]に記載のシステム。
[124] 前記ポリマー壁が、エチレンビニルアルコール層を含むCO 2 障壁材料を含む、[123]に記載のシステム。
[125] 前記ポリマー壁が、ナイロン層およびポリエチレン層を含む2層のCO 2 障壁材料を含む、[123]に記載のシステム。
[126] 前記ポリマー壁が、ナイロン層、ポリ塩化ビニリデン層、およびポリエチレン層を含む3層のCO 2 障壁材料を含む、[123]に記載のシステム。
[127] 前記ポリマー壁が、ナイロン層、エチレンビニルアルコール層、およびポリエチレン層を含む3層のCO 2 障壁材料を含む、[123]に記載のシステム。
[128] 前記初期充填流体が気体N 2 から本質的になる、[123]〜[127]の何れか1項に記載のシステム。
[129] 前記初期充填流体が気体N 2 および気体CO 2 から本質的になる、[123]〜[127]の何れか1項に記載のシステム。
[130] 前記初期充填流体が気体N 2 および気体CO 2 から本質的になり、前記気体N 2 が初期充填流体中の前記気体CO 2 に対して濃度過剰である、[123]〜[127]の何れか1項に記載のシステム。
[131] 前記初期充填流体が液体形態、蒸気形態、または気体形態の1つ以上のSF 6 を含む、[123]〜[127]の何れか1項に記載のシステム。
[132] 前記初期充填流体が気体N 2 および気体SF 6 を含む、[123]〜[127]の何れか1項に記載のシステム。
[133] 前記ポリマー壁が、in vivoの胃内環境の条件下で、50cc/m 2 /日を超えるCO 2 に対する透過性を有するように構成される、[123]〜[132]の何れか1項に記載のシステム。
[134] 体内の流体のpHレベルの感知に基づいて患者の体内に胃内デバイスを配置するための方法であって、
カテーテルと解放可能に結合し、体内の胃内環境中の前記流体のpHレベルを感知するように構成されるpHセンサーと結合している、膨張していない胃内バルーンを含む前記胃内デバイスを、嚥下により、前記患者の体内に導入すること;
前記胃内環境との前記pHセンサーの接触に応答する前記流体のpHレベルを感知すること;および
前記pHレベルの感知に基づいて前記患者内部の前記膨張していない胃内バルーンの位置を確認することを含む、前記方法。
[135] 前記患者内部の前記膨張していない胃内バルーンの位置が前記患者の胃である、[134]に記載の方法。
[136] n vivoの胃内環境の条件下で、10cc/m 2 /日を超えるCO 2 の透過性を有するように構成されるポリマー壁を含む、前記膨張していない胃内バルーンの内腔に前記カテーテルを介して初期充填流体を導入すること;ならびに
少なくとも30日の耐用寿命にわたって、前記膨張した胃内バルーンを前記in vivoの胃内環境に曝露することをさらに含み、前記ポリマー壁を介する前記in vivoの胃内環境から前記バルーンの前記内腔へのCO 2 の拡散の速度および量が、少なくとも部分的には、前記初期充填流体中の不活性ガスの濃度により制御される、[134]〜[135]の何れか1項に記載の方法。
[137] 前記ポリマー壁がナイロン層、ポリ塩化ビニリデン層、およびポリエチレン層を含む3層のCO 2 障壁材料を含む、[136]に記載の方法。
[138] 前記ポリマー壁がナイロン層、エチレンビニルアルコール層、およびポリエチレン層を含む3層のCO 2 障壁材料を含む、[136]に記載の方法。
[139] 前記ポリマー壁がナイロン層およびポリエチレン層を含む2層のCO 2 障壁材料を含む、[136]に記載の方法。
[140] 前記ポリマー壁がエチレンビニルアルコール層を含むCO 2 障壁材料を含む、[136]に記載の方法。
[141] 前記初期充填流体が気体N 2 から本質的になる、[136]〜[140]の何れか1項に記載の方法。
[142] 前記初期充填流体が気体N 2 および気体CO 2 から本質的になる、[136]〜[140]の何れか1項に記載の方法。
[143] 前記初期充填流体が気体N 2 および気体CO 2 から本質的になり、前記気体N 2 が前記初期充填流体中の前記気体CO 2 に対して濃度過剰である、[136]〜[140]の何れか1項に記載の方法。
[144] 前記初期充填流体が液体形態、蒸気形態、または気体形態の1つ以上のSF 6 を含む、[136]〜[140]の何れか1項に記載の方法。
[145] 初期充填流体が気体N 2 および気体SF 6 を含む、[136]〜[140]の何れか1項に記載の方法。
[146] 前記ポリマー壁が、in vivoの胃内環境の条件下で、50cc/m 2 /日を超えるCO 2 に対する透過性を有するように構成される、[136]〜[140]の何れか1項に記載の方法。
[147] 前記pHセンサーが前記カテーテルと結合している、[136]〜[146]の何れか1項に記載の方法。
[148] 前記pHセンサーが前記胃内デバイスと結合している、[136]〜[146]の何れか1項に記載の方法。
[149] 体内に胃内デバイスを配置するための音響システムであって、
音響シグナルを発生するように構成される音響シグナル発生器;
前記システムと結合するように構成され、前記発生した音響シグナルに応答してin
vivoの胃内環境中で音響応答を生成するようにさらに構成される嚥下可能な音響マーカー;および
前記胃内デバイスが前記in vivoの胃内環境にある場合、胃内容積占有デバイス中に初期充填流体を導入するように構成されるバルブシステムであって、前記胃内デバイスと解放可能に結合するように構成される嚥下可能なカテーテルを含む、前記バルブシステムを含む、前記システム。
[150] 前記音響マーカーが前記嚥下可能なカテーテルと結合するように構成される、[149]に記載のシステム。
[151] 前記音響マーカーが前記嚥下可能なカテーテルの遠位末端と結合するように構成される、[150]に記載のシステム。
[152] 前記音響マーカーが前記胃内デバイスと結合するように構成される、[149]に記載のシステム。
[153] 体外に置かれ、前記音響マーカーの前記音響応答を感知するように構成される少なくとも1つの外部音響センサーをさらに含む、[149]〜[152]の何れか1項に記載のシステム。
[154] 前記音響マーカーおよび前記音響センサーと電気的に通信するように構成されるセンサーインタフェースユニットをさらに含む、[153]に記載のシステム。
[155] 前記センサーインタフェースユニットと電気的に通信するように構成されるシステム制御ユニットをさらに含む、[154]に記載のシステム。
[156] 前記システム制御ユニットおよび前記音響センサーと電気的に通信し、体内の前記音響マーカーの位置を示す識別子を表示するように構成されるコンピュータをさらに含む、[155]に記載のシステム。
[157] 前記コンピュータが、体内の前記磁気マーカーにより伝播される経路を示す形跡を表示するようにさらに構成される、[156]に記載のシステム。
[158] 前記胃内デバイスをさらに含み、前記胃内デバイスがバルーンである、[149]〜[157]の何れか1項に記載のシステム。
[159] 前記初期充填流体をさらに含み、前記胃内デバイスが、前記in vivoの胃内環境の条件下で、10cc/m 2 /日を超えるCO 2 に対する透過性を有するように構成されるポリマー壁を含み、その結果、前記ポリマー壁を介する前記in vivoの胃内環境から前記胃内デバイスの内腔へのCO 2 の拡散の速度および量が、少なくとも部分的には、前記初期充填流体中の不活性ガスの濃度により制御される、[158]に記載のシステム。
[160] 前記ポリマー壁が、エチレンビニルアルコール層を含むCO 2 障壁材料を含む、[159]に記載のシステム。
[161] 前記ポリマー壁が、ナイロン層およびポリエチレン層を含む2層のCO 2 障壁材料を含む、[159]に記載のシステム。
[162] 前記ポリマー壁が、ナイロン層、ポリ塩化ビニリデン層、およびポリエチレン層を含む3層のCO 2 障壁材料を含む、[159]に記載のシステム。
[163] 前記ポリマー壁が、ナイロン層、エチレンビニルアルコール層、およびポリエチレン層を含む3層のCO 2 障壁材料を含む、[159]に記載のシステム。
[164] 前記初期充填流体が気体N 2 から本質的になる、[159]〜[163]の何れか1項に記載のシステム。
[165] 前記初期充填流体が気体N 2 および気体CO 2 から本質的になる、[159]〜[163]の何れか1項に記載のシステム。
[166] 前記初期充填流体が気体N 2 および気体CO 2 から本質的になり、前記気体N 2 が初期充填流体中の前記気体CO 2 に対して濃度過剰である、[159]〜[163]の何れか1項に記載のシステム。
[167] 前記初期充填流体が液体形態、蒸気形態、または気体形態の1つ以上のSF 6 を含む、[159]〜[160]の何れか1項に記載のシステム。
[168] 前記初期充填流体が気体N 2 および気体SF 6 を含む、[159]〜[163]の何れか1項に記載のシステム。
[169] 前記ポリマー壁が、in vivoの胃内環境の条件下で、50cc/m 2 /日を超えるCO 2 に対する透過性を有するように構成される、[159]〜[168]の何れか1項に記載のシステム。
[170] 前記音響シグナルが超音波シグナルである、[149]〜[169]の何れか1項に記載のシステム。
[171] 患者の体内に胃内デバイスを音響的に配置するための方法であって、
胃内デバイスがカテーテルと解放可能に結合し、音響シグナルに応答して音響応答を生成するように構成される音響マーカーと結合している、膨張していない胃内バルーンを含む前記胃内デバイスを、嚥下により、前記患者の体内に導入すること;
音響シグナルを発生させること;および
前記音響シグナルに応答して生成される音響応答に基づいて前記患者内部の前記膨張していない胃内バルーンの位置を確認することを含む、前記方法。
[172] 前記患者内部の前記膨張していない胃内バルーンの位置が前記患者の胃である、[171]に記載の方法。
[173] in vivoの胃内環境の条件下で、10cc/m 2 /日を超えるCO 2 の透過性を有するように構成されるポリマー壁を含む、前記膨張していない胃内バルーンの内腔に前記カテーテルを介して前記初期充填流体を導入すること;ならびに
少なくとも30日の耐用寿命にわたって、前記膨張した胃内バルーンを前記in vivoの胃内環境に曝露することをさらに含み、前記ポリマー壁を介する前記in vivoの胃内環境から前記バルーンの前記内腔へのCO 2 の拡散の速度および量が、少なくとも部分的には、前記初期充填流体中の不活性ガスの濃度により制御される、[171]〜[172]の何れか1項に記載の方法。
[174] 前記ポリマー壁がナイロン層、ポリ塩化ビニリデン層、およびポリエチレン層を含む3層のCO 2 障壁材料を含む、[73]に記載の方法。
[175] 前記ポリマー壁がナイロン層、エチレンビニルアルコール層、およびポリエチレン層を含む3層のCO 2 障壁材料を含む、[173]に記載の方法。
[176] 前記ポリマー壁がナイロン層およびポリエチレン層を含む2層のCO 2 障壁材料を含む、[173]に記載の方法。
[177] 前記ポリマー壁がエチレンビニルアルコール層を含むCO 2 障壁材料を含む、[173]に記載の方法。
[178] 前記初期充填流体が気体N 2 から本質的になる、[173]〜[177]の何れか1項に記載の方法。
[179] 前記初期充填流体が気体N 2 および気体CO 2 から本質的になる、[173]〜[177]の何れか1項に記載の方法。
[180] 前記初期充填流体が気体N 2 および気体CO 2 から本質的になり、前記気体N 2 が初期充填流体中の前記気体CO 2 に対して濃度過剰である、[173]〜[177]の何れか1項に記載の方法。
[181] 前記初期充填流体が液体形態、蒸気形態、または気体形態の1つ以上のSF 6 を含む、[173]〜[177]の何れか1項に記載の方法。
[182] 前記初期充填流体が気体N 2 および気体SF 6 を含む、[173]〜[177]の何れか1項に記載の方法。
[183] 前記ポリマー壁が、in vivoの胃内環境の条件下で、50cc/m 2 /日を超えるCO 2 に対する透過性を有するように構成される、[173]〜[177]の何れか1項に記載の方法。
[184] 前記音響応答の感知に基づいて前記患者内部の前記膨張していない胃内バルーンの位置を確認することが、前記音響マーカーの位置を示す識別子をコンピュータ上に表示させることを含む、[173]〜[178]の何れか1項に記載の方法。
[185] 前記音響マーカーが前記カテーテルと結合している、[173]〜[174]の何れか1項に記載の方法。
[186] 前記音響マーカーが前記胃内デバイスと結合している、[173]〜[184]の何れか1項に記載の方法。
[187] 前記音響センサーが超音波センサーであり、前記音響マーカーが超音波マーカーである、[173]〜[186]の何れか1項に記載の方法。
[188] 明細書および/または図面に実質的に記載されているシステム。
[189] 明細書および/または図面に実質的に記載されている方法。
  Furthermore, while the foregoing has been described in some detail by way of illustration and example for purposes of clarity and understanding, it will be apparent to those skilled in the art that certain changes and modifications may be practiced. Accordingly, the description and examples should not be construed to limit the scope of the invention to the specific embodiments and examples described herein, but all modifications and alternatives with the true scope and spirit of the invention. Should also be interpreted as covering.
Below, the claims at the beginning of the application are appended as embodiments.
[1] An electromagnetic system for placing an intragastric device in the body,
An electromagnetic field generator configured to generate an electromagnetic field;
A swallowable electromagnetic sensor configured to couple with the system and further configured to generate a current when exposed to an electromagnetic field in an in vivo gastric environment; and
A valve system configured to introduce an initial fill fluid into the intragastric device when the intragastric volume occupying device is in the in vivo intragastric environment, releasably coupled to the intragastric device The system comprising the valve system, comprising a swallowable catheter configured.
[2] The system of [1], wherein the electromagnetic sensor is configured to couple with the swallowable catheter.
[3] The system of [2], wherein the electromagnetic sensor is configured to couple with a distal end of the swallowable catheter.
[4] The system of [1], wherein the electromagnetic sensor is configured to couple with the intragastric device.
[5] The system according to any one of [1] to [4], further comprising at least one external reference sensor configured to generate an electric current when placed outside the body and exposed to a magnetic field. .
[6] The system according to any one of [1] to [5], further including three external reference sensors that are placed outside the body and configured to generate a current when exposed to a magnetic field.
[7] The system of any one of [5]-[6], further comprising a sensor interface unit configured to electrically communicate with the electromagnetic sensor and the at least one external reference sensor.
[8] The system of [7], further comprising a system control unit configured to be in electrical communication with the sensor interface unit and the electromagnetic field generator.
[9] The system of [8], further comprising a computer in electrical communication with the system control unit and configured to display an identifier indicating the location of the electromagnetic sensor in the body.
[10] At least one external reference sensor placed outside the body and configured to generate an electric current when exposed to a magnetic field, wherein the computer indicates a position of the at least one external reference sensor The system of [8], further configured to display two second identifiers.
[11] The system according to any one of [9] to [10], wherein the computer is further configured to display a trace indicating a path propagated by the electromagnetic sensor in the body.
[12] The system according to any one of [1] to [11], further including the intragastric device, wherein the intragastric device is a balloon.
[13] The gastric device further comprises the initial filling fluid, wherein the intragastric device is 10 cc / m under conditions of the in vivo gastric environment. 2 / CO more than a day 2 A polymer wall configured to be permeable to CO, so that the CO from the in vivo gastric environment through the polymer wall to the lumen of the gastric device 2 The system of [12], wherein the rate and amount of diffusion is controlled at least in part by the concentration of inert gas in the initial fill fluid.
[14] CO in which the polymer wall includes an ethylene vinyl alcohol layer 2 The system of [13], comprising a barrier material.
[15] The two-layer CO in which the polymer wall includes a nylon layer and a polyethylene layer 2 The system of [13], comprising a barrier material.
[16] The three-layer CO in which the polymer wall includes a nylon layer, a polyvinylidene chloride layer, and a polyethylene layer 2 The system of [13], comprising a barrier material.
[17] The three-layer CO in which the polymer wall includes a nylon layer, an ethylene vinyl alcohol layer, and a polyethylene layer 2 The system of [13], comprising a barrier material.
[18] The initial filling fluid is gas N 2 The system according to any one of [13] to [17], consisting essentially of:
[19] The initial filling fluid is gas N 2 And gaseous CO 2 The system according to any one of [13] to [17], consisting essentially of:
[20] The initial filling fluid is gas N 2 And gaseous CO 2 Consisting essentially of the gas N 2 Gas CO in the initial fill fluid 2 The system according to any one of [13] to [17], wherein the concentration is excessive with respect to.
[21] One or more SFs in which the initial filling fluid is in liquid, vapor, or gaseous form 6 The system according to any one of [13] to [17], including:
[22] The initial filling fluid is gas N 2 And gas SF 6 The system according to any one of [13] to [17], including:
[23] The polymer wall is 50 cc / m under conditions of an in vivo gastric environment. 2 / CO more than a day 2 The system according to any one of [13] to [22], wherein the system is configured to be permeable to each other.
[24] A method for electromagnetically placing an intragastric device in a patient's body, comprising:
Generating an electromagnetic field using an electromagnetic field generator installed outside the patient's body;
The intragastric device comprising an uninflated intragastric balloon releasably coupled to a catheter and coupled to an electromagnetic sensor configured to generate an electric current in the presence of an electromagnetic field generated by the magnetic field generator Is introduced into the patient's body by swallowing;
Sensing the current induced in the electromagnetic sensor by an electromagnetic field; and
Determining the position of the non-inflated intragastric balloon within the patient based on sensing current induced in the electromagnetic sensor.
[25] The method according to [24], wherein the position of the uninflated intragastric balloon inside the patient is the patient's stomach.
[26] 10 cc / m under conditions of in vivo stomach environment 2 / CO more than a day 2 Introducing the initial filling fluid through the catheter into a lumen of the non-inflated intragastric balloon, comprising a polymer wall configured to have a permeability of;
Further exposing the inflated intragastric balloon to the in vivo intragastric environment for a useful life of at least 30 days, and from the in vivo intragastric environment through the polymer wall to the lumen of the balloon. CO 2 The method of any one of [24]-[25], wherein the rate and amount of diffusion of is controlled at least in part by the concentration of inert gas in the initial fill fluid.
[27] The three-layer CO in which the polymer wall includes a nylon layer, a polyvinylidene chloride layer, and a polyethylene layer 2 The method of [26], comprising a barrier material.
[28] The three-layer CO in which the polymer wall includes a nylon layer, an ethylene vinyl alcohol layer, and a polyethylene layer 2 The method of [26], comprising a barrier material.
[29] Two layers of CO in which the polymer wall includes a nylon layer and a polyethylene layer 2 The method of [26], comprising a barrier material.
[30] CO in which the polymer wall includes an ethylene vinyl alcohol layer 2 The method of [26], comprising a barrier material.
[31] The initial filling fluid is gas N 2 The method according to any one of [26] to [30], consisting essentially of:
[32] The initial filling fluid is gas N 2 And gaseous CO 2 The method according to any one of [26] to [31], consisting essentially of:
[33] The initial filling fluid is gas N 2 And gaseous CO 2 Consisting essentially of the gas N 2 Gas CO in the initial fill fluid 2 The method according to any one of [26] to [31], wherein the concentration is excessive with respect to.
[34] One or more SFs in which the initial filling fluid is in liquid, vapor, or gaseous form 6 The method according to any one of [26] to [31], comprising:
[35] The initial filling fluid is gas N 2 And gas SF 6 The method according to any one of [26] to [31], comprising:
[36] The polymer wall is 50 cc / m under conditions of an in vivo gastric environment. 2 / CO more than a day 2 The method according to any one of [26] to [31], wherein the method is configured to be permeable to the liquid.
[37] Confirming the position of the non-expanded intragastric balloon inside the patient based on sensing of the current induced in the electromagnetic sensor displays an identifier indicating the position of the electromagnetic sensor on a computer The method according to any one of [24] to [36], comprising the step of:
[38] placing at least one external reference sensor configured to generate an electric current when exposed to an electromagnetic field outside the patient's body; and
38. The method of any one of [24]-[37], further comprising sensing current induced in the at least one external reference sensor by an electromagnetic field.
[39] Locating the position of the non-inflated intragastric balloon within the patient based on sensing current induced in the electromagnetic sensor indicates at least one position of the at least one external reference sensor. The method of [38], comprising displaying two second identifiers on a computer.
[40] The method according to any one of [24] to [38], wherein the electromagnetic sensor is coupled to the catheter.
[41] The method according to any one of [24] to [38], wherein the electromagnetic sensor is coupled to the intragastric device.
[42] A magnetic system for placing an intragastric device in the body,
A magnetic field sensor configured to sense a magnetic field;
A swallowable magnetic marker configured to couple with the system and further configured to generate a local magnetic field in an in vivo intragastric environment; and
A valve system configured to introduce an initial fill fluid into an intragastric volume occupying device when the intragastric device is in the in vivo intragastric environment, releasably coupled to the intragastric device The system comprising the valve system, comprising a swallowable catheter configured.
[43] The system of [42], wherein the magnetic marker is configured to couple with the swallowable catheter.
[44] The system of [43], wherein the magnetic marker is configured to couple with a distal end of the swallowable catheter.
[45] The system of [42], wherein the magnetic marker is configured to couple with the intragastric device.
[46] The system of any one of [42]-[45], further comprising at least one external reference sensor placed outside the body and configured to sense a local magnetic field.
[47] The system of any one of [42]-[45], further comprising a sensor interface unit configured to be in electrical communication with the magnetic marker.
[48] The system of [47], further comprising a system control unit configured to be in electrical communication with the sensor interface unit and the magnetic field sensor.
[49] The system of [48], further comprising a computer in electrical communication with the system control unit and configured to display an identifier indicating the position of the magnetic marker in the body.
[50] The system of [49], wherein the computer is further configured to display an indication of a path propagated by the magnetic marker in the body.
[51] The system according to any one of [42] to [50], further including the intragastric device, wherein the intragastric device is a balloon.
[52] Further comprising the initial filling fluid, wherein the intragastric device is 10 cc / m under conditions of the in vivo intragastric environment. 2 / CO more than a day 2 A polymer wall configured to be permeable to CO, so that the CO from the in vivo gastric environment through the polymer wall to the lumen of the gastric device 2 The system of [51], wherein the rate and amount of diffusion of is controlled at least in part by the concentration of inert gas in the initial fill fluid.
[53] CO in which the polymer wall includes an ethylene vinyl alcohol layer 2 The system of [52], comprising a barrier material.
[54] The two polymer layers wherein the polymer wall comprises a nylon layer and a polyethylene layer 2 The system of [52], comprising a barrier material.
[55] The three-layer CO in which the polymer wall includes a nylon layer, a polyvinylidene chloride layer, and a polyethylene layer. 2 The system of [52], comprising a barrier material.
[56] The three-layer CO in which the polymer wall includes a nylon layer, an ethylene vinyl alcohol layer, and a polyethylene layer 2 The system of [52], comprising a barrier material.
[57] The initial filling fluid is gas N 2 The system according to any one of [52] to [56], consisting essentially of:
[58] The initial filling fluid is gas N 2 And gaseous CO 2 The system according to any one of [52] to [56], consisting essentially of:
[59] The initial filling fluid is gas N 2 And gaseous CO 2 Consisting essentially of the gas N 2 Gas CO in the initial filling fluid 2 The system according to any one of [52] to [56], wherein the concentration is excessive.
[60] one or more SFs in which the initial filling fluid is in liquid, vapor, or gaseous form 6 The system according to any one of [52] to [56], including:
[61] The initial filling fluid is gas N 2 And gas SF 6 The system according to any one of [52] to [56], including:
[62] The polymer wall is 50 cc / m under conditions of an in vivo gastric environment. 2 / CO more than a day 2 [52] The system according to any one of [52] to [61], which is configured to be permeable to each other.
[63] A method for magnetically placing an intragastric device in a patient's body, comprising:
The intragastric device, including an uninflated intragastric balloon, releasably coupled to a catheter and coupled to a magnetic marker configured to be sensed by a magnetic field sensor, is swallowed into the patient's body. Introducing;
Sensing a magnetic field using the magnetic field sensor; and
Determining the location of the uninflated intragastric balloon within the patient based on sensing the magnetic field.
[64] The method of [63], wherein the position of the uninflated intragastric balloon inside the patient is the patient's stomach.
[65] 10 cc / m under conditions of in vivo stomach environment 2 / CO more than a day 2 Introducing the initial filling fluid through the catheter into a lumen of the non-inflated intragastric balloon, comprising a polymer wall configured to have a permeability of;
Further exposing the inflated intragastric balloon to the in vivo intragastric environment for a useful life of at least 30 days, and from the in vivo intragastric environment through the polymer wall to the lumen of the balloon. CO 2 The method of any one of [63]-[64], wherein the rate and amount of diffusion of is controlled at least in part by the concentration of inert gas in the initial fill fluid.
[66] Three layers of CO wherein the polymer wall comprises a nylon layer, a polyvinylidene chloride layer, and a polyethylene layer. 2 The method of [65], comprising a barrier material.
[67] The three-layer CO in which the polymer wall includes a nylon layer, an ethylene vinyl alcohol layer, and a polyethylene layer 2 The method of [65], comprising a barrier material.
[68] Two layers of CO wherein the polymer wall comprises a nylon layer and a polyethylene layer 2 The method of [65], comprising a barrier material.
[69] CO wherein the polymer wall includes an ethylene vinyl alcohol layer 2 The method of [65], comprising a barrier material.
[70] The initial filling fluid is gas N 2 The method according to any one of [65] to [69], consisting essentially of:
[71] The initial filling fluid is gas N 2 And gaseous CO 2 The method according to any one of [65] to [69], consisting essentially of:
[72] The initial filling fluid is gas N 2 And gaseous CO 2 Consisting essentially of the gas N 2 Gas CO in the initial fill fluid 2 [65] The method according to any one of [65] to [69], wherein the concentration is excessive.
[73] one or more SFs in which the initial fill fluid is in liquid, vapor, or gaseous form 6 The method according to any one of [65] to [69], comprising:
[74] The initial filling fluid is gas N 2 And gas SF 6 The method according to any one of [65] to [69], comprising:
[75] The polymer wall is 50 cc / m under conditions of an in vivo gastric environment. 2 / CO more than a day 2 [65] The method according to any one of [65] to [69], wherein the method is configured to be permeable to the liquid.
[76] Confirming the position of the uninflated intragastric balloon inside the patient based on sensing of a magnetic field generated by the magnetic marker causes an identifier indicating the position of the magnetic marker to be displayed on a computer The method according to any one of [63] to [75], comprising:
[77] The method according to any one of [63] to [75], wherein the magnetic marker is coupled to the catheter.
[78] The method according to any one of [63] to [75], wherein the electromagnetic sensor is coupled to the intragastric device.
[79] A power generation system for placing an intragastric device in the body,
A swallowable power generation sensor configured to couple with the system and further configured to generate a voltage in an in vivo intragastric environment; and
A valve system configured to introduce an initial fill fluid into an intragastric volume occupying device when the intragastric device is in the in vivo intragastric environment, releasably coupled to the intragastric device The system comprising the valve system, comprising a swallowable catheter configured.
[80] The system of [79], wherein the power generation sensor is configured to couple with the swallowable catheter.
[81] The system of [80], wherein the power generation sensor is configured to couple with a distal end of the swallowable catheter.
[82] The system of [79], wherein the power generation sensor is configured to couple with the intragastric device.
[83] The method of any one of [79]-[82], further comprising at least one receiver placed outside the body and configured to receive a signal associated with a voltage generated by the power generation sensor. System.
[84] The system of any one of [79]-[83], further comprising a sensor interface unit configured to be in electrical communication with the power generation sensor.
[85] The system of [84], further comprising a system control unit configured to be in electrical communication with the sensor interface unit and the power generation sensor.
[86] The system of [85], further comprising a computer in electrical communication with the system control unit and configured to display an identifier indicating the position of the power generation sensor in the body.
[87] The system according to any one of [79] to [86], further including the intragastric device, wherein the intragastric device is a balloon.
[88] Further comprising the initial filling fluid, wherein the intragastric device is 10 cc / m under conditions of the in vivo intragastric environment. 2 / CO more than a day 2 A polymer wall configured to be permeable to CO, so that the CO from the in vivo gastric environment through the polymer wall to the lumen of the gastric device 2 The system of [87], wherein the rate and amount of diffusion is controlled, at least in part, by the concentration of inert gas in the initial fill fluid.
[89] CO wherein the polymer wall comprises an ethylene vinyl alcohol layer 2 The system of [88], comprising a barrier material.
[90] The two-layer CO in which the polymer wall includes a nylon layer and a polyethylene layer 2 The system of [88], comprising a barrier material.
[91] The three-layer CO in which the polymer wall includes a nylon layer, an ethylene vinyl alcohol layer, and a polyethylene layer 2 The system of [88], comprising a barrier material.
[92] The three-layer CO in which the polymer wall includes a nylon layer, a polyvinylidene chloride layer, and a polyethylene layer 2 The system of [88], comprising a barrier material.
[93] The initial filling fluid is gas N 2 The system according to any one of [88] to [92], consisting essentially of:
[94] The initial filling fluid is gas N 2 And gaseous CO 2 The system according to any one of [88] to [92], consisting essentially of:
[95] The initial filling fluid is gas N 2 And gaseous CO 2 Consisting essentially of the gas N 2 Gas CO in the initial fill fluid 2 [88] The system according to any one of [88] to [92], wherein the concentration is excessive.
[96] One or more SFs in which the initial fill fluid is in liquid, vapor, or gaseous form 6 The system according to any one of [88] to [92], including:
[97] The initial filling fluid is gas N 2 And gas SF 6 The system according to any one of [88] to [92], including:
[98] The polymer wall is 50 cc / m under conditions of an in vivo gastric environment. 2 / CO more than a day 2 [88] The system according to any one of [88] to [97], which is configured to be permeable to each other.
[99] A method for power generating placement of an intragastric device in a patient's body comprising:
Swallowing said intragastric device comprising an uninflated intragastric balloon, releasably coupled to a catheter and coupled to a power generation sensor configured to generate a voltage in the presence of the gastric environment, Introducing into the patient's body;
Generating a voltage using the power generation sensor responsive to contact with the gastric environment; and
Determining the location of the uninflated intragastric balloon within the patient based on sensing the generated voltage.
[100] The method of [99], wherein the position of the uninflated intragastric balloon inside the patient is the patient's stomach.
[101] 10 cc / m under conditions of in vivo stomach environment 2 / CO more than a day 2 Introducing the initial filling fluid through the catheter into a lumen of the non-inflated intragastric balloon, comprising a polymer wall configured to have a permeability of;
Further exposing the inflated intragastric balloon to the in vivo intragastric environment for a useful life of at least 30 days, and from the in vivo intragastric environment through the polymer wall to the lumen of the balloon. CO 2 The method of any one of [99] to [100], wherein the rate and amount of diffusion of is controlled at least in part by the concentration of inert gas in the initial fill fluid.
[102] Three layers of CO wherein the polymer wall comprises a nylon layer, a polyvinylidene chloride layer, and a polyethylene layer 2 The method of [101], comprising a barrier material.
[103] The three-layer CO in which the polymer wall includes a nylon layer, an ethylene vinyl alcohol layer, and a polyethylene layer 2 The method of [101], comprising a barrier material.
[104] Two layers of CO wherein the polymer wall comprises a nylon layer and a polyethylene layer 2 The method of [101], comprising a barrier material.
[105] CO in which the polymer wall includes an ethylene vinyl alcohol layer 2 The method of [101], comprising a barrier material.
[106] The initial filling fluid is gas N 2 The method according to any one of [101] to [105], consisting essentially of:
[107] The initial filling fluid is gas N 2 And gaseous CO 2 The method according to any one of [101] to [105], consisting essentially of:
[108] The initial filling fluid is gas N 2 And gaseous CO 2 Consisting essentially of the gas N 2 Is the gaseous CO in the initial liquid 2 [101] The method according to any one of [101] to [105], wherein the concentration is excessive.
[109] One or more SFs in which the initial fill fluid is in liquid, vapor, or gaseous form 6 The method according to any one of [101] to [105], comprising:
[110] The initial filling fluid is gas N 2 And gas SF 6 The method according to any one of [101] to [105], comprising:
[111] The polymer wall is 50 cc / m under conditions of an in vivo gastric environment. 2 / CO more than a day 2 [101] The method according to any one of [101] to [110], which is configured to be permeable to.
[112] The method according to any one of [99] to [111], wherein the power generation sensor is coupled to the catheter.
[113] The method according to any one of [99] to [111], wherein the power generation sensor is coupled to the intragastric device.
[114] A pH-based system for placing an intragastric device in the body comprising:
A swallowable pH sensor configured to be coupled to the system and further configured to sense a pH level of fluid in an in vivo gastric environment; and
A valve system configured to introduce an initial fill fluid into an intragastric volume occupying device when the intragastric device is in the in vivo intragastric environment, releasably coupled to the intragastric device The system comprising the valve system, comprising a swallowable catheter configured.
[115] The system of [114], wherein the pH sensor is configured to couple with the swallowable catheter.
[116] The system of [115], wherein the pH sensor is configured to couple with a distal end of the swallowable catheter.
[117] The system of [114], wherein the pH sensor is configured to couple with the intragastric device.
[118] The method of any one of [114]-[117], further comprising at least one receiver placed outside the body and configured to receive a signal associated with a pH level sensed by the pH sensor. The described system.
[119] The system of any one of [114]-[118], further comprising a sensor interface unit configured to be in electrical communication with the pH sensor.
[120] The system of [119], further comprising a system control unit configured to be in electrical communication with the sensor interface unit and the pH sensor.
[121] The system of [120], further comprising a computer in electrical communication with the system control unit and configured to display an identifier indicating the location of the pH sensor in the body.
[122] The system according to any one of [114] to [121], further including the intragastric device, wherein the intragastric device is a balloon.
[123] Further comprising the initial filling fluid, wherein the vgastric device is 10 cc / m under conditions of the in vivo gastric environment. 2 / CO more than a day 2 A polymer wall configured to be permeable to CO, so that the CO from the in vivo gastric environment through the polymer wall to the lumen of the gastric device 2 The system of [122], wherein the rate and amount of diffusion of is controlled at least in part by the concentration of inert gas in the initial fill fluid.
[124] CO wherein the polymer wall comprises an ethylene vinyl alcohol layer 2 The system of [123], comprising a barrier material.
[125] Two layers of CO in which the polymer wall comprises a nylon layer and a polyethylene layer 2 The system of [123], comprising a barrier material.
[126] The three-layer CO in which the polymer wall includes a nylon layer, a polyvinylidene chloride layer, and a polyethylene layer 2 The system of [123], comprising a barrier material.
[127] The three-layer CO in which the polymer wall includes a nylon layer, an ethylene vinyl alcohol layer, and a polyethylene layer 2 The system of [123], comprising a barrier material.
[128] The initial filling fluid is gas N 2 The system according to any one of [123] to [127], consisting essentially of:
[129] The initial filling fluid is gas N 2 And gaseous CO 2 The system according to any one of [123] to [127], consisting essentially of:
[130] The initial filling fluid is gas N 2 And gaseous CO 2 Consisting essentially of the gas N 2 Gas CO in the initial filling fluid 2 [123] The system according to any one of [123] to [127], wherein the concentration is excessive.
[131] One or more SFs in which the initial fill fluid is in liquid, vapor, or gaseous form 6 The system according to any one of [123] to [127], including:
[132] The initial filling fluid is gas N 2 And gas SF 6 The system according to any one of [123] to [127], including:
[133] The polymer wall is 50 cc / m under conditions of an in vivo gastric environment. 2 / CO more than a day 2 The system according to any one of [123] to [132], which is configured to be permeable to the liquid.
[134] A method for placing an intragastric device in a patient's body based on sensing the pH level of fluid in the body,
The intragastric device comprising an uninflated intragastric balloon releasably coupled to a catheter and coupled to a pH sensor configured to sense the pH level of the fluid in the intragastric environment within the body. Introducing into the patient's body by swallowing;
Sensing the pH level of the fluid in response to contact of the pH sensor with the gastric environment; and
Determining the location of the uninflated intragastric balloon within the patient based on sensing the pH level.
[135] The method of [134], wherein the position of the uninflated intragastric balloon within the patient is the patient's stomach.
[136] 10 cc / m under conditions of n vivo intragastric environment 2 / CO more than a day 2 Introducing an initial filling fluid through the catheter into the lumen of the uninflated intragastric balloon, comprising a polymer wall configured to have a permeability of;
Further exposing the inflated intragastric balloon to the in vivo intragastric environment for a useful life of at least 30 days, and from the in vivo intragastric environment through the polymer wall to the lumen of the balloon. CO 2 The method of any one of [134]-[135], wherein the rate and amount of diffusion of is controlled at least in part by the concentration of inert gas in the initial fill fluid.
[137] Three layers of CO wherein the polymer wall includes a nylon layer, a polyvinylidene chloride layer, and a polyethylene layer. 2 The method of [136], comprising a barrier material.
[138] The three-layer CO in which the polymer wall includes a nylon layer, an ethylene vinyl alcohol layer, and a polyethylene layer 2 The method of [136], comprising a barrier material.
[139] Two layers of CO wherein the polymer wall comprises a nylon layer and a polyethylene layer 2 The method of [136], comprising a barrier material.
[140] CO wherein the polymer wall includes an ethylene vinyl alcohol layer 2 The method of [136], comprising a barrier material.
[141] The initial filling fluid is gas N 2 The method according to any one of [136] to [140], consisting essentially of:
[142] The initial filling fluid is gas N 2 And gaseous CO 2 The method according to any one of [136] to [140], consisting essentially of:
[143] The initial filling fluid is gas N 2 And gaseous CO 2 Consisting essentially of the gas N 2 Gas CO in the initial fill fluid 2 [136] The method according to any one of [136] to [140], wherein the concentration is excessive.
[144] One or more SFs in which the initial fill fluid is in liquid, vapor, or gas form 6 The method according to any one of [136] to [140], comprising:
[145] Initial filling fluid is gas N 2 And gas SF 6 The method according to any one of [136] to [140], comprising:
[146] The polymer wall is 50 cc / m under conditions of an in vivo gastric environment. 2 / CO more than a day 2 [136] The method according to any one of [136] to [140], which is configured to be permeable to the liquid.
[147] The method according to any one of [136] to [146], wherein the pH sensor is coupled to the catheter.
[148] The method according to any one of [136] to [146], wherein the pH sensor is coupled to the intragastric device.
[149] An acoustic system for placing an intragastric device in the body comprising:
An acoustic signal generator configured to generate an acoustic signal;
Configured to couple with the system and in response to the generated acoustic signal
a swallowable acoustic marker further configured to generate an acoustic response in the in vivo gastric environment; and
A valve system configured to introduce an initial fill fluid into an intragastric volume occupying device when the intragastric device is in the in vivo intragastric environment, releasably coupled to the intragastric device The system comprising the valve system, comprising a swallowable catheter configured.
[150] The system of [149], wherein the acoustic marker is configured to couple with the swallowable catheter.
[151] The system of [150], wherein the acoustic marker is configured to couple with a distal end of the swallowable catheter.
[152] The system of [149], wherein the acoustic marker is configured to couple with the intragastric device.
[153] The system of any one of [149]-[152], further comprising at least one external acoustic sensor placed outside the body and configured to sense the acoustic response of the acoustic marker.
[154] The system of [153], further comprising a sensor interface unit configured to be in electrical communication with the acoustic marker and the acoustic sensor.
[155] The system of [154], further comprising a system control unit configured to be in electrical communication with the sensor interface unit.
[156] The system of [155], further comprising a computer in electrical communication with the system control unit and the acoustic sensor and configured to display an identifier indicative of a position of the acoustic marker in the body.
[157] The system of [156], wherein the computer is further configured to display an indication of a path propagated by the magnetic marker in the body.
[158] The system according to any one of [149] to [157], further including the intragastric device, wherein the intragastric device is a balloon.
[159] Further comprising the initial filling fluid, wherein the intragastric device is 10 cc / m under conditions of the in vivo intragastric environment. 2 / CO more than a day 2 A polymer wall configured to be permeable to CO, so that the CO from the in vivo gastric environment through the polymer wall to the lumen of the gastric device 2 158. The system of [158], wherein the rate and amount of diffusion is controlled at least in part by the concentration of inert gas in the initial fill fluid.
[160] CO where the polymer wall comprises an ethylene vinyl alcohol layer 2 The system of [159], comprising a barrier material.
[161] The two-layer CO in which the polymer wall includes a nylon layer and a polyethylene layer 2 The system of [159], comprising a barrier material.
[162] The three-layer CO in which the polymer wall includes a nylon layer, a polyvinylidene chloride layer, and a polyethylene layer 2 The system of [159], comprising a barrier material.
[163] The three-layer CO in which the polymer wall includes a nylon layer, an ethylene vinyl alcohol layer, and a polyethylene layer 2 The system of [159], comprising a barrier material.
[164] The initial filling fluid is gas N 2 The system according to any one of [159] to [163], consisting essentially of:
[165] The initial filling fluid is gas N 2 And gaseous CO 2 The system according to any one of [159] to [163], consisting essentially of:
[166] The initial filling fluid is gas N 2 And gaseous CO 2 Consisting essentially of the gas N 2 Gas CO in the initial filling fluid 2 [159] The system according to any one of [159] to [163], wherein the concentration is excessive.
[167] one or more SFs in which the initial fill fluid is in liquid, vapor, or gaseous form 6 The system according to any one of [159] to [160], including:
[168] The initial filling fluid is gas N 2 And gas SF 6 The system according to any one of [159] to [163].
[169] The polymer wall is 50 cc / m under conditions of an in vivo gastric environment. 2 / CO more than a day 2 [159] The system according to any one of [159] to [168], which is configured to be permeable to the liquid crystal.
[170] The system according to any one of [149] to [169], wherein the acoustic signal is an ultrasonic signal.
[171] A method for acoustically placing an intragastric device in a patient's body, comprising:
An intragastric device comprising an uninflated intragastric balloon, wherein the intragastric device is releasably coupled to a catheter and coupled to an acoustic marker configured to generate an acoustic response in response to the acoustic signal. Introducing into the patient's body by swallowing;
Generating an acoustic signal; and
Locating the uninflated intragastric balloon within the patient based on an acoustic response generated in response to the acoustic signal.
[172] The method of [171], wherein the position of the uninflated intragastric balloon inside the patient is the patient's stomach.
[173] 10 cc / m under conditions of in vivo stomach environment 2 / CO more than a day 2 Introducing the initial filling fluid through the catheter into a lumen of the non-inflated intragastric balloon, comprising a polymer wall configured to have a permeability of;
Further exposing the inflated intragastric balloon to the in vivo intragastric environment for a useful life of at least 30 days, and from the in vivo intragastric environment through the polymer wall to the lumen of the balloon. CO 2 The method of any one of [171]-[172], wherein the rate and amount of diffusion is controlled at least in part by the concentration of inert gas in the initial fill fluid.
[174] The three-layer CO in which the polymer wall includes a nylon layer, a polyvinylidene chloride layer, and a polyethylene layer 2 The method of [73], comprising a barrier material.
[175] The three-layer CO in which the polymer wall includes a nylon layer, an ethylene vinyl alcohol layer, and a polyethylene layer 2 The method of [173], comprising a barrier material.
[176] Two layers of CO wherein the polymer wall comprises a nylon layer and a polyethylene layer 2 The method of [173], comprising a barrier material.
[177] CO wherein the polymer wall comprises an ethylene vinyl alcohol layer 2 The method of [173], comprising a barrier material.
[178] The initial filling fluid is gas N 2 The method according to any one of [173] to [177], consisting essentially of:
[179] The initial filling fluid is gas N 2 And gaseous CO 2 The method according to any one of [173] to [177], consisting essentially of:
[180] The initial filling fluid is gas N 2 And gaseous CO 2 Consisting essentially of the gas N 2 Gas CO in the initial filling fluid 2 The method according to any one of [173] to [177], wherein the concentration is excessive with respect to.
[181] One or more SFs in which the initial fill fluid is in liquid, vapor, or gaseous form 6 The method according to any one of [173] to [177], comprising:
[182] The initial filling fluid is gas N 2 And gas SF 6 The method according to any one of [173] to [177], comprising:
[183] The polymer wall is 50 cc / m under conditions of an in vivo gastric environment. 2 / CO more than a day 2 The method according to any one of [173] to [177], wherein the method is configured to be permeable to the liquid.
[184] Locating the position of the uninflated intragastric balloon within the patient based on sensing the acoustic response includes displaying an identifier indicating the position of the acoustic marker on a computer. 173] to [178].
[185] The method according to any one of [173] to [174], wherein the acoustic marker is coupled to the catheter.
[186] The method according to any one of [173] to [184], wherein the acoustic marker is coupled to the intragastric device.
[187] The method according to any one of [173] to [186], wherein the acoustic sensor is an ultrasonic sensor and the acoustic marker is an ultrasonic marker.
[188] A system substantially as described in the specification and / or drawings.
[189] A method substantially as described in the specification and / or drawings.

Claims (10)

体内に膨張型胃内デバイスを配置するための電磁システムであって、
電磁場を発生させるように構成される電磁場発生器と、
嚥下可能な電磁気センサーを遠位末端に備える嚥下可能なカテーテルと、ここで、前記嚥下可能な電磁気センサーは、インビボ(in vivo)の胃内環境中で電磁場に曝露された場合に電流を生成するように構成されており、
嚥下可能なカプセル中の膨張型胃内デバイスであって、前記膨張型胃内デバイスが前記インビボ(in vivo)の胃内環境にある場合、前記膨張型胃内デバイス中に初期充填流体を導入するように構成されるバルブシステムを備えた前記膨張型胃内デバイスと、ここで、前記バルブシステムは前記嚥下可能なカテーテルに解放可能に結合しており、前記嚥下可能な電磁気センサーは前記嚥下可能なカテーテルが前記膨張型胃内デバイスの前記バルブシステムに結合されるとき、5又は6の自由度で特徴付けられるように適合しており、
体外に置かれ、磁場に曝露された場合に電流を生成するように構成される少なくとも1つの外部参照センサーと、
前記電磁気センサーおよび前記少なくとも1つの外部参照センサーと電気的に通信するように構成されるセンサーインタフェースユニットと、
前記センサーインタフェースユニットおよび前記電磁場発生器と電気的に通信するように構成されるシステム制御ユニットと、
を含む、電磁システム。
An electromagnetic system for placing an inflatable intragastric device in the body,
An electromagnetic field generator configured to generate an electromagnetic field;
And swallowable catheter comprising a swallowable electromagnetic sensor at the distal end, wherein said swallowable electromagnetic sensor generates a current when exposed to an electromagnetic field in the gastric environment in vivo (in vivo) Is configured as
A inflatable intragastric devices in swallowable capsule, when the inflatable intragastric device is in the gastric environment of the in vivo (in vivo), introducing the initial filling fluid into said inflatable intragastric device The inflatable intragastric device with a valve system configured such that the valve system is releasably coupled to the swallowable catheter and the swallowable electromagnetic sensor is the swallowable Adapted to be characterized with 5 or 6 degrees of freedom when a catheter is coupled to the valve system of the inflatable intragastric device;
At least one external reference sensor configured to generate an electric current when placed outside the body and exposed to a magnetic field;
A sensor interface unit configured to be in electrical communication with the electromagnetic sensor and the at least one external reference sensor;
A system control unit configured to be in electrical communication with the sensor interface unit and the electromagnetic field generator;
Including electromagnetic system.
体外に置かれ、磁場に曝露された場合に電流を生成するように構成される3つの外部参照センサーをさらに含む、請求項1に記載の電磁システム。 Placed outside the body, further comprising a three external reference sensors configured to generate a current when exposed to a magnetic field, the electromagnetic system of claim 1. 前記システム制御ユニットと電気的に通信し、体内の前記電磁気センサーの位置を示す識別子を表示するように構成されるコンピュータをさらに含む、請求項に記載の電磁システム。 Said system control unit and electrical communication, further comprising a computer configured to display an identifier indicating a position of the electromagnetic sensor in the body, the electromagnetic system of claim 1. 体外に置かれ、磁場に曝露された場合に電流を生成するように構成される少なくとも1つの外部参照センサーをさらに含み、前記コンピュータが前記少なくとも1つの外部参照センサーの位置を示す少なくとも1つの第2の識別子を表示するようにさらに構成される、請求項に記載の電磁システム。 And further comprising at least one external reference sensor configured to generate an electrical current when placed outside the body and exposed to a magnetic field, wherein the computer indicates a position of the at least one external reference sensor. The electromagnetic system of claim 3 , further configured to display the identifier. 前記コンピュータが、体内の前記電磁気センサーにより伝播される経路を示す形跡を表示するようにさらに構成される、請求項又はに記載の電磁システム。 The electromagnetic system according to claim 3 or 4 , wherein the computer is further configured to display a trace that indicates a path propagated by the electromagnetic sensor in the body. 前記初期充填流体をさらに含み、前記膨張型胃内デバイスが、前記in vivoの胃内環境の条件下で、10cc/m2/日を超えるCO2に対する透過性を有するように構成されるポリマー壁を含み、その結果、前記ポリマー壁を介する前記in vivoの胃内環境から前記膨張型胃内デバイスの内腔へのCO2の拡散の速度および量が、少なくとも部分的には、前記初期充填流体中の不活性ガスの濃度により制御される、請求項に記載の電磁システム。 A polymer wall further comprising the initial filling fluid, wherein the inflatable intragastric device is configured to be permeable to CO 2 greater than 10 cc / m 2 / day under conditions of the in vivo gastric environment. So that the rate and amount of diffusion of CO 2 from the in vivo gastric environment through the polymer wall into the lumen of the inflatable gastric device is at least partially determined by the initial filling fluid 6. The electromagnetic system according to claim 5 , which is controlled by the concentration of inert gas therein. 前記初期充填流体が気体N2および気体SF6を含む、請求項に記載の電磁システム。 The electromagnetic system of claim 6 , wherein the initial fill fluid comprises gas N 2 and gas SF 6 . 前記ポリマー壁が、in vivoの胃内環境の条件下で10〜50cc/m2/日のCO2に対する透過性を有するように構成される、請求項又はに記載の電磁システム。 Electromagnetic system described in the polymer wall is configured to have a permeability to CO 2 of 10~50cc / m 2 / day under the conditions of the gastric environment in vivo, according to claim 6 or 7. 前記嚥下可能なカテーテルは可撓性の小型カテーテルであり、直径が4French(1.35mm)以下である、請求項1ないし8のいずれか一項に記載の電磁システム。The electromagnetic system according to any one of claims 1 to 8, wherein the swallowable catheter is a flexible small catheter and has a diameter of 4 French (1.35 mm) or less. 前記嚥下可能なカテーテルは、前記嚥下可能なカプセルと共に送達するために自身を結束するか、又は包み込む、請求項1ないし9のいずれか一項に記載の電磁システム。10. An electromagnetic system according to any one of the preceding claims, wherein the swallowable catheter binds or wraps itself for delivery with the swallowable capsule.
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