專利名稱：用于個體的體內(nèi)監(jiān)視的設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于生物學(xué)監(jiān)視的設(shè)備，更具體地涉及用于個體的體內(nèi)監(jiān)視的設(shè)備和方法。
背景技術(shù)：
近年來，包含感測器或相機(jī)的可吸收(ingestible)設(shè)備已被醫(yī)療行業(yè)用作監(jiān)視個體(individual)的消化道(例如，測量其性質(zhì)等)的方式。然而，先前的設(shè)備尚未被設(shè)置成可取回地植入個體。另外，由于可吸收設(shè)備的性質(zhì)，先前的設(shè)備已被構(gòu)建為不可重新配置(且不可重新植入)的膠囊。因此，需要將允許個體的體內(nèi)監(jiān)視的可取回設(shè)備。
發(fā)明概要根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的設(shè)備被配置成用于可取回地植入個體。該設(shè)備包括第一殼體，該第一殼體具有配置成照射第一殼體的外部環(huán)境的區(qū)域(即，“視場”)的光源。圖像捕捉設(shè)備被置于第一殼體內(nèi)，并且被放置成捕捉至少一部分視場的圖像。該設(shè)備包括第二殼體，該第二殼體被配置成可移除地連接到第一殼體并且具有感測器。該設(shè)備還具有附連到第一殼體、第二殼體、或者兩者的配件。感測器可電連接到圖像捕捉設(shè)備。感測器還可包括配置成檢測由感測器物質(zhì)發(fā)出的電磁能量的檢測器。感測器可以是能夠測量存在于植入部位的體液中的分析物濃度的分析物感測器。這種分析物感測器可包括溶膠-凝膠材料中的感測器物質(zhì)。感測器物質(zhì)將在與感興趣的分析物接觸時發(fā)射電磁能量，并且電磁激勵能量由感測器物質(zhì)接收?？墒褂枚喾N感測器物質(zhì)。多種感測器物質(zhì)可以是相同的感測器物質(zhì)、不同的感測器物質(zhì)、或者類似和不同的物質(zhì)的組合。例如，陣列可由多種感測器物質(zhì)構(gòu)成，每一感測器物質(zhì)被配置成對感興趣的不同分析物作出響應(yīng)。在根據(jù)本發(fā)明的感測器的另一實(shí)施例中，感測器包括鍵合到報(bào)道分子(reportermolecule)的抗體形式的感測器物質(zhì)?？贵w被配置成與感興趣的分析物進(jìn)行反應(yīng)。報(bào)道分子被配置成通過發(fā)射電磁能量(獨(dú)立地或者在存在激勵能量的情況下)對與分析物的反應(yīng)作出響應(yīng)。感測器可以是用于測量殼體的外部環(huán)境的物理參數(shù)的參數(shù)感測器。例如，物理參數(shù)可以是聲音、PH值、溫度、壓力等。該設(shè)備還可包括3軸加速計(jì)。在另一實(shí)施例中，感測器可以是3軸加速計(jì)。

該設(shè)備還可包括與外部設(shè)備通信的發(fā)射機(jī)、接收機(jī)、或者兩者(單獨(dú)地或者以收發(fā)機(jī)的形式)。該設(shè)備還可包括電子存儲設(shè)備，例如存儲器設(shè)備。本發(fā)明還可體現(xiàn)為監(jiān)視個體的方法。該監(jiān)視可將可取回設(shè)備用于個體的體內(nèi)監(jiān)視。該設(shè)備可類似于本文中所描述的設(shè)備。該方法包括以下步驟:將可取回設(shè)備植入個體；使用可取回設(shè)備來進(jìn)行個體的第一性質(zhì)的至少一次測量；以及使用可取回設(shè)備的配件從個體的植入部位取出可取回設(shè)備。該方法還可包括以下步驟:配置可取回設(shè)備以進(jìn)行個體的第二性質(zhì)的至少一次測量。將配置成測量第二性質(zhì)的可取回設(shè)備重新植入個體。而且，可取回設(shè)備用于進(jìn)行個體的第二性質(zhì)的至少一次測量。


為了更全面地理解本發(fā)明的性質(zhì)和目的，應(yīng)當(dāng)參考結(jié)合附圖進(jìn)行的以下詳細(xì)描述，其中:圖1是根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施例的設(shè)備的各系統(tǒng)的框圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施例的第一殼體的各系統(tǒng)的框圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施例的第二殼體的各系統(tǒng)的框圖；圖4A是沿著縱軸取得的根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施例的第一殼體的截面圖；圖4B是沿著縱軸取得的根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施例的第二殼體的截面圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施例的設(shè)備的`各部件的分解圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施例的感測器的截面圖；圖7A是根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施例的第二殼體的截面圖，該截面圖示出壓電式壓力感測器配置；圖7B是壓電式感測器部件的側(cè)視圖；圖7C是圖7B的壓電式感測器部件的俯視圖；圖8是根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施例的設(shè)備的系統(tǒng)板組件的俯視圖；圖9是圖8的系統(tǒng)板組件的仰視圖；圖10是沿著縱軸取得的根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施例的設(shè)備的截面圖；圖11是根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施例的充電/校準(zhǔn)臺(stand)以及設(shè)備的一個實(shí)施例的圖示；圖12是根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施例的設(shè)備的電力和數(shù)據(jù)接口的功能端視圖以及引腳的具體側(cè)視圖；圖13是描述根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施例的方法的流程圖；圖14示出根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施例的設(shè)備；以及圖15示出根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施例的具有感測器模塊的設(shè)備。
具體實(shí)施例方式圖14所示的根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施例的設(shè)備200被配置成用于可取回地植入個體。應(yīng)當(dāng)注意，術(shù)語“植入”或“插入”在本公開內(nèi)容中可互換地使用且應(yīng)當(dāng)被寬泛地解釋為將該設(shè)備放置在個體內(nèi)。植入個體允許設(shè)備200執(zhí)行個體的體內(nèi)監(jiān)視(例如，測量參數(shù)等)。在一個實(shí)施例中，設(shè)備200可被配置成植入個體的身體孔道(orifice)。另外，在個體是哺乳動物的情況下，設(shè)備200可被配置成植入嘴部、肛門、陰道等。取決于期望植入部位，設(shè)備200可不同地確定大小、成形、和/或以其他方式配置。例如，根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的設(shè)備200可以是膠囊形狀。該設(shè)備包括具有光源206的第一殼體202。光源13被配置成照射第一殼體202的外部環(huán)境的區(qū)域(即，“視場”)。光源206可以是發(fā)光二極管(“LED”)。光源206可位于第一殼體202內(nèi)，以使第一殼體202保護(hù)光源206不被可存在于植入部位中的任何體液弄臟(foul)。在這些實(shí)施例中，第一殼體202或者第一殼體202的至少一部分可以是透射的，以使來自光源206的光可穿過第一殼體202。光源206可被配置成照射在設(shè)備200的前端的視場(當(dāng)設(shè)備200被配置成具有端部，例如膠囊形狀等時)。替換地，光源206可被配置成照射在設(shè)備200的后端的視場或者在設(shè)備200的一側(cè)的視場。如適于設(shè)備200的用途，視場可以是寬的或者窄的。如適于設(shè)備200的用途，照射可具有任何亮度和色彩溫度。設(shè)備200可包括 置于第一殼體202內(nèi)的圖像捕捉設(shè)備208。圖像捕捉設(shè)備208可以是例如靜態(tài)相機(jī)、攝像機(jī)、或者能夠進(jìn)行靜態(tài)圖像捕捉和視頻捕捉的相機(jī)。例如，圖像設(shè)備208能夠捕捉三維圖像信息。例如，圖像捕捉設(shè)備208可包括彼此間隔開一固定距離的多個圖像感測器。以此方式，每一圖像感測器將從不同的角度捕捉場景的視圖，并且可合并這些透視圖像以提供三維圖像數(shù)據(jù)。圖像捕捉設(shè)備208可以是例如紅外相機(jī)和/或可見光相機(jī)。圖像捕捉設(shè)備208被放置成捕捉至少一部分視場的一幅圖像(或多幅圖像)。第一殼體202的至少一部分是透射的，以允許光穿過圖像捕捉設(shè)備208。例如，第一殼體202的至少一部分可以是清晰的(即，透明的)。在一個實(shí)施例中，第一殼體202的一部分可成形為用于圖像捕捉設(shè)備208的透鏡。透鏡可被配置成顯示放大視圖、廣角視圖等。在特定情況下，透鏡可使圖像捕捉設(shè)備的光學(xué)視圖變形，例如，透鏡可以是能夠?qū)捯晥龅箞D像失真的所謂的“魚眼”透鏡。第一殼體的一部分可被配置成用作濾光片，以濾除特定波長的光使其無法到達(dá)圖像捕捉設(shè)備208。設(shè)備200還可包括被配置成可移除地連接到第一殼體202的第二殼體204。例如，第二殼體204和第一殼體202可彼此螺紋連接、彼此夾合、或者以可移除的方式附連。這種可移除連接允許根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備200靈活地配置有附加模塊(在下文中進(jìn)一步描述)、和/或重新配置成包括在其中具有不同部件的不同的第一或第二殼體。設(shè)備200的第二殼體204還包括感測器210。感測器210可被配置成用于監(jiān)視(例如，測量等)個體的參數(shù)。在下文中進(jìn)一步描述感測器210的各個實(shí)施例。設(shè)備200還包括附連到第一殼體202、第二殼體204、或者兩者的配件212。配件212用于從植入部位取回設(shè)備200。配件212可以是用于使設(shè)備200與鉤子或類似工具勾連(snag)的孔道、用于緊固帶螺紋工具的螺紋孔道、用于抓握設(shè)備200、供用于取回設(shè)備200的工具使用的部位、或者有助于取回設(shè)備200的其他配置的細(xì)線(string)、桿子(rod)、或者任何附屬物。在根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備200的一個實(shí)施例中，感測器210電連接到圖像捕捉設(shè)備208。以此方式，感測器能夠生成用于控制圖像捕捉設(shè)備208的操作的信號。根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的感測器可以是能夠測量存在于植入部位的體液中的分析物濃度的分析物感測器。例如，分析物感測器能夠測量相對較小的分子(例如，葡萄糖等)或者相對較大的分子(例如，蛋白-血紅蛋白等)。在下文中進(jìn)一步描述這些分析物感測器的能力、功能和結(jié)構(gòu)。分析物感測器的一個實(shí)施例被配置成獲取體液中的分析物濃度的至少一個測量結(jié)果。分析物感測器可被配置成獲取多個測量結(jié)果。分析物感測器可被配置成進(jìn)行連續(xù)測量。在圖6所示的分析物感測器的一個實(shí)施例44中，分析物感測器37包括溶膠-凝膠材料中的感測器物質(zhì)50。溶膠-凝膠材料包括從溶膠-凝膠工藝獲得的材料。感測器物質(zhì)50被配置成可逆地與感興趣的分析物進(jìn)行反應(yīng)。取決于分析物感測器37的分析物和配置，感測器物質(zhì)50能夠以小于或等于約I秒的速率對分析物進(jìn)行采樣。分子越大，采樣速率可越高，或者分子越小，采樣速率可越小。此外，分析物感測器本身可被設(shè)置在殼體內(nèi)或者殼體外部。當(dāng)感測器物質(zhì)50與感興趣的分析物接觸且電磁激勵能量由感測器物質(zhì)50接收時，該感測器物質(zhì)將發(fā)射電磁能量。另外，感測器物質(zhì)50可暴露于光能量形式的電磁激勵能量。這種感測器物質(zhì)50還被配置成對感興趣的特定分析物(例如，葡萄糖等)起反應(yīng)。當(dāng)這種感測器物質(zhì)50暴露于感興趣的分析物和激勵能量時，感測器物質(zhì)50將發(fā)射能量，例如感測器物質(zhì)50可發(fā)熒光?？墒褂闷渌问降碾姶偶钅芰?例如，紅外線、紫外線等)。感測器物質(zhì)50可被配置成以不同的方式和不同的形式發(fā)射能量。例如，感測器物質(zhì)50可被配置成發(fā)射經(jīng)調(diào)制的光能量、或者特定波長的能量等?？墒褂枚喾N感測器物質(zhì)。例如，陣列可由多種感測器物質(zhì)構(gòu)成，每一感測器物質(zhì)被配置成對感興趣的不同分析物作出響應(yīng)。以此方式，可同時測量多個化學(xué)參數(shù)(例如，多種分析物的濃度)?！じ鶕?jù)本發(fā)明一個實(shí)施例的設(shè)備200的感測器物質(zhì)50被配置成與體液接觸。在一個實(shí)施例中，感測器物質(zhì)50可位于第二殼體204的外邊界內(nèi)。在這一實(shí)施例中，第二殼體204的各個部分可包括一個或多個孔52，體液可穿過該一個或多個孔52移動以與感測器物質(zhì)50接觸。諸如但不限于隔膜45或網(wǎng)眼的覆蓋材料可覆蓋孔52，并且允許體液穿過。在另一實(shí)施例中，感測器物質(zhì)50位于第二殼體上，以使感測器物質(zhì)50暴露于體液而對應(yīng)體液的固體顆粒不進(jìn)入設(shè)備200。在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，分析物感測器44被配置成生成用于控制設(shè)備200的信號。另外，分析物感測器44可被配置成生成到圖像捕捉設(shè)備208的信號，從而圖像捕捉設(shè)備208將捕捉圖像。在另一示例中，分析物感測器44可被配置成檢測血紅蛋白并觸發(fā)圖像捕捉設(shè)備208以捕捉多幅圖像。這一實(shí)施例對檢測可能正在出血的個體的各部分并對其進(jìn)行攝影是有用的。其它感測器配置也是可能的且在本發(fā)明的范圍內(nèi)。本發(fā)明的設(shè)備200的各個實(shí)施例的分析物感測器44還可被配置成連續(xù)地測量體液中的分析物濃度。在一個實(shí)施例中，分析物感測器44被配置成可逆的。如本文中所使用的術(shù)語“可逆的”或“可逆性”是指分析物感測器44隨著樣本內(nèi)的樣本濃度的增減以連續(xù)的方式檢測分析物在樣本內(nèi)的存在性以及以無偏差(unbiased)的方式這樣做的能力。通過檢測指示分析物濃度的信號來標(biāo)識分析物的存在。可通過缺乏可檢測信號或者未顯著地不同于背景信號的信號來標(biāo)識分析物的不存在。在重新暴露于分析物之后，可再次記錄該信號。在信號測量時的一時間點(diǎn)，感測器的直接(i_ediate)環(huán)境中的分析物濃度隨時間的任何變化導(dǎo)致容易與樣本中的分析物濃度相關(guān)的來自感測器的信號。該信號還是在該特定時間點(diǎn)的分析物濃度的準(zhǔn)確且精密的測量結(jié)果。感測器和分析物之間的反應(yīng)的可逆性允許以連續(xù)的方式檢測分析物，并且需要溫度或壓力不變、或者其他手段(例如，pH值擺動、增溶劑(chaotoope)、變性劑等)來使分析物與感測器脫離/分離。已成功地使用用于在幾個月的時間段內(nèi)可逆且連續(xù)地檢測分析物的本方法。例如，在至少30天的時間段內(nèi)以最小偏差(相對標(biāo)準(zhǔn)偏差< 5%)連續(xù)地檢測到來自化學(xué)感測器的信號30。分析物感測器44的可逆性可通過物理或化學(xué)手段來執(zhí)行。另外，在多次測量之間，可采用光纖刷來清洗分析物感測器的活性表面。在另一示例中，分析物感測器44可被配置成在分析物流過感測器時檢測分析物。在根據(jù)本發(fā)明的感測器的另一實(shí)施例中，感測器包括鍵合到光學(xué)活性(例如，熒光等)的報(bào)道分子的抗體形式的感測器物質(zhì)?？贵w被配置成與感興趣的分析物進(jìn)行反應(yīng)。報(bào)道分子被配置成通過發(fā)射電磁能量(獨(dú)立地或者在存在激勵能量的情況下)對與分析物的反應(yīng)作出響應(yīng)。分析物可由感測器捕捉以供分析(例如，ELISA測定等)。感測器還可包括配置成檢測由感測器物質(zhì)50發(fā)射的電磁能量的檢測器17 (參見例如圖4B)。例如，在具有熒光或者其他熒光報(bào)道能力(例如，上述基于溶膠-凝膠的方法和基于抗體的方法等)的感測器中，檢測器17可用于感測通過這種動作發(fā)射的能量。在一個實(shí)施例中，檢測器17是監(jiān)視所發(fā)射的能量的CMOS檢測器。在另一實(shí)施例中，檢測器17是CMOS檢測器陣列。將CMOS檢測器配置成對特定波長的光起反應(yīng)在現(xiàn)有技術(shù)中是公知的。在一個實(shí)施例中，檢測器17是光電二極管。設(shè)備200還可包括與用于基于檢測到的電磁能量而測量分析物濃度的檢測器17電通信的控制器34?？刂破?4可將檢測到的電磁能量與已知值進(jìn)行比較，或者可基于已知電磁響應(yīng)專用的算法來計(jì)算分析物濃度。感測器物質(zhì)50可能需要電磁激勵能量以在存在分析物時作出響應(yīng)。在一個實(shí)施例中，通過第一殼體的光源13將電磁激勵能量提供給感測器物質(zhì)50。如果采用附加光源，則這些光源還可提供所需的電磁激勵能量。感測器物質(zhì)50可接收通過環(huán)境照射的能量，或者該能量可被定向?yàn)槔缤ㄟ^光纖電纜的光通道。在另一實(shí)施例中，分析物感測器37還包括配置成將電磁激勵能量提供給感測器物質(zhì)50的電磁激勵能量源13。例如，能量源13可以是配置成發(fā)射特定波長或波長范圍的光的驅(qū)動LED。驅(qū)動LED還可產(chǎn)生經(jīng)調(diào)制的信號以有助于計(jì)算分析物濃度。感測器210可以是用于測量殼體的外部環(huán)境的物理參數(shù)的參數(shù)感測器。例如，物理參數(shù)可以是聲音、PH值、溫度、壓力、運(yùn)動(3軸加速計(jì))等。參數(shù)感測器可包括二極管、電容壓力感測器、以及話筒?？烧{(diào)適如在現(xiàn)有技術(shù)中已知的其他參數(shù)感測器以供在該設(shè)備中使用。參數(shù)感測器可包括配置成測量壓力的壓電材料。圖4A和4B所示的根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的設(shè)備還可包括設(shè)置在第一殼體I中的第一殼體感測器38。第一殼體感測器38可具有任何類型，諸如以上所述的那些類型。圖15所示的根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的設(shè)備300可包括一個或多個感測器模塊316。每一感測器模塊316被配置成可移除地連接在第一殼體302和第二殼體304之間。每一感測器模塊316具有設(shè)置在其中的至少一個感測器318。以此方式，根據(jù)本發(fā)明的多個實(shí)施例的設(shè)備300可被配置有一個或多個感測器模塊316，這些感測器模塊316具有根據(jù)個體需求而選擇的相同或不同的感測器318。隨著個體需求變化或被更好地理解，設(shè)備300還可被取回、重新配 置和重新植入。例如，可植入設(shè)備以(經(jīng)由感測器)檢測溫度且通過圖片進(jìn)行監(jiān)視。如果溫度上升到確定閾值以上，則可取回和重新配置該設(shè)備以使其具有能夠檢測感染的感測器模塊。例如，感測器模塊的感測器可具有分析物感測器。然后，可將重新配置的設(shè)備重新植入個體。在一個實(shí)施例中，該設(shè)備還可包括3軸加速計(jì)32。在另一實(shí)施例中，感測器可以是3軸加速計(jì)32。作為示例，這可記錄患者動作，諸如在懷孕期間可指示早產(chǎn)的痙攣(cramping)或者用于輔助治療糖尿病的日常能量監(jiān)視。設(shè)備101還可包括發(fā)射機(jī)、接收機(jī)、或者兩者(單獨(dú)地或者以收發(fā)機(jī)的形式)。發(fā)射機(jī)和/或接收機(jī)可與圖像捕捉設(shè)備、感測器、或者兩者電通信。在一個實(shí)施例中，使用配置成將所收集的數(shù)據(jù)發(fā)射到外部設(shè)備的收發(fā)機(jī)。例如，收發(fā)機(jī)可將來自感測器、圖像捕捉設(shè)備、或者兩者的數(shù)據(jù)發(fā)射到由操作人員監(jiān)視的控制臺。收發(fā)機(jī)還可接受用于控制該設(shè)備的系統(tǒng)的命令。應(yīng)當(dāng)注意，術(shù)語“收發(fā)機(jī)”以及“發(fā)射機(jī)和/或接收機(jī)”在本公開中可互換地使用，并且作為配置成發(fā)射和/或接收信息的至少任何設(shè)備應(yīng)當(dāng)給予最廣義的解釋。在一個示例中，收發(fā)機(jī)可將數(shù)據(jù)發(fā)送到操作人員的控制臺，其中操作人員可檢測其中圖像應(yīng)當(dāng)由圖像捕捉設(shè)備捕捉的狀況。其他功能將從在設(shè)備中包括收發(fā)機(jī)得到。設(shè)備200還可包括電子存儲設(shè)備214，例如存儲器設(shè)備。電子存儲設(shè)備214可存儲來自感測器210和/或圖像捕捉設(shè)備208的數(shù)據(jù)，以供稍后檢索這些數(shù)據(jù)。本發(fā)明還可體現(xiàn)為監(jiān)視個體的方法100。該監(jiān)視可將如上所述的可取回植入的設(shè)備用于個體的體內(nèi)監(jiān)視。方法100包括提供可取回設(shè)備(103)。該設(shè)備可具有本文中所描述的其中該設(shè)備包括具有用于照射視場的光源的第一殼體的任何實(shí)施例。該設(shè)備的第一殼體還具有放置成捕捉至少一部分視場的圖像的圖像捕捉設(shè)備。該設(shè)備還包括具有感測器的第二殼體。第二殼體被配置成可移除地連接到第一殼體。該設(shè)備還包括用于取回該設(shè)備的配件。方法100包括將可取回設(shè)備植入個體(106)的步驟。如上所述，可植入(插入)身體孔道，例如(哺乳動物的)嘴部、直腸、陰道等?？扇』卦O(shè)備用于進(jìn)行個體的第一性質(zhì)的至少一次測量(109)。例如，·該設(shè)備的感測器可以是分析物感測器，并且分析物感測器可用于測量個體的體液中的分析物濃度。在另一示例中，感測器可以是用于測量諸如但不限于溫度、壓力、聲音、或PH值的物理參數(shù)的參數(shù)感測器。感測器可對個體的性質(zhì)進(jìn)行連續(xù)測量。可取回設(shè)備的配件用于從個體的植入部位取出可取回設(shè)備(112)。方法100可包括使用圖像捕捉設(shè)備來捕捉個體的一部分的至少一幅圖像(115)的步驟。個體的該部分接近于可取回設(shè)備。另外，在可取回設(shè)備插入個體的陰道的情況下，圖像捕捉設(shè)備可用于捕捉個體的宮頸的圖像(包括靜態(tài)、視頻、3D等)。感測器和圖像捕捉設(shè)備可電連接，并且方法100可包括使用基于至少一次測量結(jié)果而生成的觸發(fā)信號來控制圖像捕捉設(shè)備的操作(118)的步驟。例如，在其中可取回設(shè)備插入個體的陰道的以上示例中，感測器能夠測量運(yùn)動或壓力(例如，在分娩期間由收縮引起的)并生成到圖像捕捉設(shè)備的信號以捕捉宮頸的圖像。以此方式，醫(yī)療專家可監(jiān)視在分娩期間個體的宮頸的擴(kuò)張。可取回設(shè)備可具有發(fā)射機(jī)和/或接收機(jī)。發(fā)射機(jī)可被配置成發(fā)射從感測器和/或圖像捕捉設(shè)備接收到的信號(121)。例如，可將感測器測量到的值發(fā)射到外部設(shè)備，以供操作人員監(jiān)視。類似地，在另一示例中，圖像捕捉設(shè)備捕捉到的圖像可通過發(fā)射機(jī)發(fā)射到外部設(shè)備。接收機(jī)可被配置成接收來自外部設(shè)備(例如，遠(yuǎn)程發(fā)射機(jī)等)的信號。以此方式，使用外部設(shè)備的操作人員可觸發(fā)圖像捕捉設(shè)備來捕捉圖像和/或觸發(fā)感測器以進(jìn)行至少一次測量。方法100還可包括配置可取回設(shè)備以進(jìn)行個體的第二性質(zhì)的至少一次測量(124)的步驟。例如，第二殼體(以及感測器)可與第一殼體斷開，并且第二殼體可調(diào)換成具有不同感測器的替換第二殼體(并且重新連接到第一殼體)。在另一示例中，第二殼體可與第一殼體以及調(diào)換成替換感測器的第二殼體內(nèi)的感測器斷開。在另一示例中，各自具有至少一個感測器的一個或多個感測器模塊可連接在第一殼體和第二殼體之間。以此方式，可取回設(shè)備可以各種方式中的任一方式重新配置，從而進(jìn)行第二性質(zhì)(或若干性質(zhì))的測量。將配置成用于測量第二性質(zhì)的可取回設(shè)備重新植入個體(127)。而且，可取回設(shè)備用于進(jìn)行個體的第二性質(zhì)的至少一次測量(130)。在下文中提供上述設(shè)備和方法的附加示例性實(shí)施例。供陰道使用的膠囊可小到足以容易地插入，在連續(xù)使用的幾天中起作用，并且在生物學(xué)上是惰性的。傳輸信號強(qiáng)到足以被遠(yuǎn)程接收機(jī)接收，并且接收機(jī)可小到足以由個體攜帶。在一個實(shí)施例中，遠(yuǎn)程接收機(jī)是具有存儲和通信特征的移動電話或手持計(jì)算機(jī)設(shè)備。每一膠囊可使用256個可用數(shù)字傳輸通道之一來傳送或接收數(shù)據(jù)，從而減少來自附近的其他發(fā)射源(或者其他膠囊)的干擾。結(jié)合膠囊接收機(jī)和外部膠囊接收機(jī)操作的膠囊發(fā)射機(jī)可結(jié)合自適應(yīng)發(fā)射機(jī)功率電平控制算法?？勺詣拥卣{(diào)整發(fā)射功率以產(chǎn)生最低的數(shù)據(jù)誤差率。該方法通過將發(fā)射功率電平限制到產(chǎn)生低誤差率發(fā)射所需的最低值來減少膠囊的耗電。本發(fā)明寬泛地提供了實(shí)際上通過陰道插入的膠囊，該膠囊被安排成在個體內(nèi)感測一個或多個化學(xué)和/或生理學(xué)參數(shù)，并且將這些參數(shù)發(fā)射到體外接收機(jī)。在使用中，膠囊和接收機(jī)執(zhí)行用于連續(xù)地確定哺乳動物的陰道內(nèi)的化學(xué)品濃度和生理測量結(jié)果的方法。這些測量結(jié)果允許在懷孕期間遠(yuǎn)程可視地監(jiān)視宮頸開口。在陰道解剖結(jié)構(gòu)處于視頻監(jiān)視的時間期間，存在通過連續(xù)地感測哺乳動物的陰道腔的液體中的化合物和蛋白(參見美國專利6，241，948和6，589，438)而 獲得的附加優(yōu)點(diǎn)。該突出部分是關(guān)于這些技術(shù)組合的好的要素。膠囊的先前實(shí)施例不能提供關(guān)于患者的身體動作的數(shù)據(jù)，也不能量化在懷孕后期發(fā)生的收縮的幅度、持續(xù)時間和頻率。通過結(jié)合覆蓋60%的膠囊外殼周邊的兩個基于壓電箔片(foiI)的壓縮力(壓力)感測器且將三軸加速計(jì)結(jié)合到膠囊內(nèi)，可收集關(guān)于患者身體動作和收縮的數(shù)據(jù)。膠囊可監(jiān)視母親和胎兒的心率。膠囊還包含用于監(jiān)視患者的陰道溫度且輔助化學(xué)和物理感測器的校準(zhǔn)以確保高精度測量的高分辨率、快速響應(yīng)的溫度感測器。陰道溫度有助于監(jiān)視感染或者哺乳動物的荷爾蒙周期以評估生殖力。方法的一個實(shí)施例包括以下步驟:插入和佩戴陰道膠囊，該陰道膠囊具有針對化學(xué)和物理特性的一個或多個感測器；從膠囊發(fā)射信號；接收所發(fā)射的信號；確定哺乳動物的陰道液體中的物質(zhì)的實(shí)時濃度；以及確定陰道腔和宮頸開口的實(shí)時物理性質(zhì)作為一個或多個所接收信號的函數(shù)。接收到的數(shù)字?jǐn)z影信號還指示對一個或多個所感測參數(shù)進(jìn)行化學(xué)和物理測量時的視覺狀態(tài)。膠囊可包含提供外部或內(nèi)部(預(yù)編程)按需采樣功能的接收機(jī)，這些功能可根據(jù)感測參數(shù)的預(yù)設(shè)閾值發(fā)起或者由實(shí)時地檢查從膠囊發(fā)射的信號的臨床醫(yī)生發(fā)起。另外，可將膠囊捕捉到的數(shù)據(jù)發(fā)射到用于監(jiān)視膠囊的個人計(jì)算機(jī)(PC)或者患者佩戴的設(shè)備，諸如包含收發(fā)機(jī)和顯示器的腕表或者具有Bluetooth 應(yīng)用的智能電話。膠囊可由小的一次型電池或者二次(可再充電)型電池供電。本發(fā)明結(jié)合用于任一類型的電池化學(xué)性(chemistry)、校準(zhǔn)和再充電系統(tǒng)的激活系統(tǒng)，該電池化學(xué)性、校準(zhǔn)和再充電系統(tǒng)提供可在同一個體中使用一個月或更長時間的設(shè)備。將選擇用于陰道藥丸外殼的材料以允許在同一患者體內(nèi)的多次使用之間使用FDA認(rèn)可的清洗劑。該設(shè)備的一個實(shí)施例可能不包括化合物感測系統(tǒng)及其相關(guān)聯(lián)的檢測器。本實(shí)施例可產(chǎn)生能夠測量患者動作、來自母親和胎兒的心率、陰道收縮、以及宮頸擴(kuò)張的視覺觀察的設(shè)備。對于本實(shí)施例，按需采樣功能可由如加速計(jì)、心率、溫度和壓力感測器感測到的收縮的開始發(fā)起。該設(shè)備的一個實(shí)施例不會包括化學(xué)感測系統(tǒng)及其相關(guān)聯(lián)的檢測器。本實(shí)施例可包括相機(jī)、加速計(jì)、以及聲音和壓電式壓力檢測器。本實(shí)施例可產(chǎn)生能夠測量患者動作、母親和胎兒的心率、收縮的頻率和持續(xù)時間、并且提供宮頸擴(kuò)張的攝影圖像的設(shè)備。對于本實(shí)施例，按需采樣功能可由如加速計(jì)和溫度感測器感測到的收縮的開始發(fā)起。在一個實(shí)施例中，化學(xué)性感測器設(shè)備包括有電池和發(fā)射機(jī)-接收機(jī)，且用于監(jiān)視有需要的糖尿病患者體內(nèi)的陰道液體中的葡萄糖濃度。圖1、2和3示出主要電子部件及其電互連作為本發(fā)明的若干實(shí)施例的一般化功能框圖。在這些附圖中未示出支持每一主要功能塊的分立部件。圖1示出用于產(chǎn)生體現(xiàn)本發(fā)明的單一設(shè)備的各部件。圖2示出使用適于低成本的一次性設(shè)備的部件且監(jiān)視懷孕婦女的陰道和宮頸狀態(tài)的本發(fā)明的一個實(shí)施例，該一次性設(shè)備還支持遠(yuǎn)程醫(yī)護(hù)人員檢查。圖3示出具有模塊化化學(xué)感測系統(tǒng)、由此擴(kuò)展圖2所示的實(shí)施例的功能的一個實(shí)施例中的各部件。在本發(fā)明中使用的電子部件可包括圖像捕捉設(shè)備14。例如，圖像捕捉設(shè)備14可以是小(2mm X2mm)的CMOS、有視頻能力的彩色相機(jī)。相機(jī)可具有良好的低感光性。相機(jī)可被安裝在該設(shè)備的前(第一插入)端。相機(jī)動作可以是事件驅(qū)動的，以降低耗電，并且確保為了找到感興趣的區(qū)域不必觀察大量圖像數(shù)據(jù)。圖像可被顯示在蜂窩電話屏幕或監(jiān)視設(shè)備上，從而允許患者或者治療患者的醫(yī)護(hù)人員調(diào)整膠囊定位?？蓮姆涓C電話發(fā)射圖像以供進(jìn)一步處理。監(jiān)視數(shù)據(jù)輸出的臨床醫(yī)生可激活相機(jī)。另外，如果感測到的數(shù)據(jù)參數(shù)超過預(yù)編程閾值，則膠囊的內(nèi)部程序可激活相機(jī)。CMOS相機(jī)能夠在靜態(tài)幀和連續(xù)視頻的模式中操作。
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靜態(tài)幀(單一圖像)操作的示例可包括加速計(jì)何時示出可指示患者進(jìn)入分娩的收縮和動作的密集頻率。該事件或者一系列事件可激活該設(shè)備的相機(jī)功能以確定宮頸開口的狀態(tài)。連續(xù)視頻模式可證明對于觀察收縮動作、監(jiān)視宮頸開口的大小、檢查來自宮頸的異常排泄、或者直接觀察諸如由感染引起的出血或排泄之類的狀況是有用的。在一個實(shí)施例中，圖像和加速計(jì)可獨(dú)立地跟蹤數(shù)據(jù)，例如在加速計(jì)側(cè)監(jiān)視身體動作，同時在圖像側(cè)監(jiān)視宮頸或陰道腔功能。本實(shí)施例被設(shè)計(jì)成佩戴短時間段并捕捉實(shí)時圖像。在大多數(shù)而非所有實(shí)施例中，插入該設(shè)備以使相機(jī)向前?？赏ㄟ^使用可移除的端帽將復(fù)原配件放置在該設(shè)備的相對端。還應(yīng)當(dāng)注意，可移除端帽63可以是陰道膠囊的一次性實(shí)驗(yàn)室模塊部件的附連點(diǎn)。該模塊可對許多狀況進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析。實(shí)驗(yàn)室模塊的一種配置是限定可激活相機(jī)模塊以捕捉圖像的狀況。一個示例包括:借助于生物標(biāo)記檢測感染、出血或癌癥；以及隨后發(fā)出在可通過檢查視頻信號或靜態(tài)幀攝影的視覺檢查來確定出血源、感染源或癌癥源的情況下對宮頸開口成像的命令?？蓪碜詧D像捕捉設(shè)備14的圖像和視頻傳遞到緩沖存儲器(未示出)以供存儲，直至外部監(jiān)視設(shè)備請求數(shù)據(jù)傳送。
如果目標(biāo)是監(jiān)視諸如糖尿病患者體內(nèi)的葡萄糖之類的化學(xué)條件或者另一實(shí)施例中的在生殖力檢查或荷爾蒙補(bǔ)充療程中有益的陰道液體生物標(biāo)記、或者監(jiān)視諸如器官功能的生物標(biāo)記、新陳代謝功能、或者疾病檢查或診斷之類的化學(xué)條件，則實(shí)驗(yàn)室模塊可獨(dú)立于相機(jī)模塊運(yùn)行且通常可獨(dú)立地運(yùn)行。每一生物標(biāo)記可測量一次或者在膠囊模塊的電池壽命內(nèi)連續(xù)地測量。當(dāng)每一模塊可獨(dú)立于彼此地作用以執(zhí)行其功能時，一個實(shí)施例可包括相連接的第一殼體I和第二殼體2。組合部件可包括一次性實(shí)驗(yàn)室模塊的短持續(xù)時間特征，并且這些功能在對成像模塊的數(shù)據(jù)驅(qū)動指示下相互作用以在限定狀況(諸如待產(chǎn)或者開始感染)下拍攝圖片或影片。在一個實(shí)施例中，一個或多個光源13 (例如，發(fā)光二極管(LED))可以定向的方式排列以提供足夠的照度。LED可以是包括白色的任何顏色。對于單幀相機(jī)操作，LED可在高功率脈沖閃爍模式中操作，或者對于視頻記錄，LED可在脈沖串(burst)照度模式中操作。微處理器34、燈電路12、以及電源開關(guān)33可控制操作模式以及LED與相機(jī)的同步。燈電路12可在相機(jī)靜態(tài)幀模式中 提供高功率、短持續(xù)時間的脈沖以使光源13閃爍，或者在連續(xù)視頻模式中提供與用于相機(jī)操作的相機(jī)幀速率同步的連續(xù)的低功率、短持續(xù)時間的脈沖。相機(jī)LED同步、模式、圖像存儲和觸發(fā)可由微處理器34控制。在實(shí)驗(yàn)室模塊中，包含在液體中的分析物的化學(xué)感測可在一個實(shí)施例中由包括全部受微處理器34控制的LED驅(qū)動器31、感測器LED16、感測器單元37、以及感測陣列17的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。微處理器34可發(fā)起以預(yù)編程采樣率或者通過外部觸發(fā)器對樣本進(jìn)行的采樣。由于先前感測到的參數(shù)閾值交叉事件，還可修改采樣率?？梢悦恳徊蓸娱g隔激活LED驅(qū)動器31，由此點(diǎn)亮可向感測器單元37的輸入側(cè)提供光輻射且集中在該輸入側(cè)的多個感測器LED16。例如，可存在4至6個感測器LED16。在一個實(shí)施例中，感測器單元37填充有與合適的滲透(osmotically)活性大分子組合的生理鹽水(0.91%w/v的NaCl),從而在膠囊位于哺乳動物體內(nèi)時不影響該膠囊內(nèi)部的液體的凈損耗。膠囊還可包含一個或多個基于活性干凝膠、對分析物作出響應(yīng)的部位。可配制每一干凝膠部位，從而根據(jù)其光譜簽名(例如，電子吸收、偏振、熒光的光電發(fā)射、磷光或化學(xué)發(fā)光、和/或拉曼光譜等)的變化對特定分析物作出響應(yīng)。感測器單元37可具有包含在該單元內(nèi)的多個化學(xué)感測部位?？赏ㄟ^纏繞具有半透性(sem1-permeable)隔膜的單元的外周邊來實(shí)現(xiàn)干凝膠感測器部位和環(huán)境液體之間的液體傳遞。允許流體和溶解的化學(xué)物質(zhì)在膠囊中的液體和環(huán)境中的液體之間達(dá)到平衡。在隔著半透性隔膜達(dá)到平衡之后，感測器部位處的濃度將與環(huán)境液體的濃度相同。光譜濾光片可位于干凝膠感測復(fù)合物下方，從而減少不在期望光譜信號的頻帶中的電磁輻射從干凝膠感測部位的傳輸(吸收、發(fā)射、偏振、散射)。感測陣列17 (例如，高分辨率互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS))檢測器陣列可監(jiān)視來自多個干凝膠部位的光輻射并檢查活性部位。可將激活水平作為模擬值傳遞到微處理器34，該激活水平可被數(shù)字化、存儲、報(bào)道為相對于時間的濃度，并且可被進(jìn)一步處理以確定是否保證事件發(fā)起。在一個實(shí)施例中，第一殼體I包含用于測量患者運(yùn)動的幅度、頻率、加速度和方向的3軸加速計(jì)32。來自該設(shè)備的數(shù)據(jù)可提供關(guān)于患者日常身體活動的詳細(xì)信息。加速計(jì)數(shù)據(jù)還可結(jié)合來自第一殼體I中的膠囊壓力感測器的數(shù)據(jù)使用以分析和監(jiān)視在懷孕后期的幾個月中的收縮。加速計(jì)數(shù)據(jù)還可結(jié)合來自膠囊壓力感測器的數(shù)據(jù)使用以分析和監(jiān)視收縮。在此，值得注意的是收縮為最后一個月經(jīng)周期中的“痙攣”，并且對這些信號的分析可用于監(jiān)視針對緩解疼痛和不適給予治療的效果。數(shù)字化、對數(shù)字化數(shù)據(jù)的處理、數(shù)據(jù)存儲、以及加速計(jì)的測量間隔可由微處理器34控制。在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，可周期性地且按需改變實(shí)驗(yàn)室模塊，以提供對來自患者的化學(xué)和生物標(biāo)記數(shù)據(jù)的連續(xù)監(jiān)視。為了監(jiān)視作為在懷孕后期的幾個月中的待產(chǎn)指示的收縮，如圖2所示的本發(fā)明的一個實(shí)施例結(jié)合兩個壓電聚合物箔片式壓力感測器7、對這些感測器的輸出電壓提供濾波和降噪的兩個結(jié)場效應(yīng)(JFET)運(yùn)算放大器29、驅(qū)動這些放大器的高分辨率電壓基準(zhǔn)53、電源開關(guān)33、熱敏電阻38、以及縮放電路30來測量患者溫度，從而在計(jì)算由壓力以及其他感測器讀取的值時進(jìn)行補(bǔ)償。壓電感測器和熱敏電阻兩者可位于外表面附近的膠囊內(nèi)。膠囊殼可由半剛性塑料或低硬度計(jì)、FDA認(rèn)可的密封劑構(gòu)成。這些以及其他材料可將收縮力傳輸?shù)綁毫Ω袦y器。將熱敏電阻定位在藥丸的外殼表面附近減少了環(huán)境組織和感測器之間的熱滯后時間，由此實(shí)現(xiàn)對組織溫度變化的更快的感測器響應(yīng)。微處理器34可控制第一殼體I和第二殼體2的功能，這些功能包括數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)傳輸、命令接收、內(nèi)部相機(jī)控制和遠(yuǎn)程相機(jī)控制兩者、CMOS感測器陣列操作、加速計(jì)操作、壓力感測器采樣和溫度測量、以及感測器補(bǔ)償和校準(zhǔn)。電池節(jié)電還可由微處理器34通過供應(yīng)可在有效測量和傳輸時間段之間使用的各種低功率操作模式來控制。給每一功能模塊的電力可由微處理器34經(jīng)由電源開關(guān)33通過一旦每一系統(tǒng)完成任務(wù)就關(guān)閉該系統(tǒng)來控制。以此方式，使膠囊的平均耗電最小化。包含微處理器的集成電路還可包含全雙工軟件無線電收發(fā)機(jī)，該收發(fā)機(jī)順應(yīng)802.1la并且一旦微處理器數(shù)據(jù)存儲器變滿就能夠發(fā)射所收集的數(shù)據(jù)和視頻。微處理器還可從外部監(jiān)視設(shè)備(諸如蜂窩電話)接受用于控制膠囊的子系統(tǒng)的外部命令。在一個實(shí)施例中，提供天線36。該天線36可包括分?jǐn)?shù)波長陶瓷芯片型天線。天線性能和設(shè)計(jì)可被建模為包括鄰近的電池外殼來優(yōu)化RF性能的組件?？墒褂靡幌盗锌删幊碳拇嫫鱽韺?shí)現(xiàn)無線電，這些可編程寄存器允許對性能進(jìn)行軟件調(diào)諧并供應(yīng)256個傳輸/接收數(shù)字通道。在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，電池39由并聯(lián)連接放置的兩個可再充電紐扣電池構(gòu)成。例如，電池化學(xué)性可具有額定滿充電電壓為3.4至3.7伏特的鋰離子二次化學(xué)性。電池端子22和23可被集成到膠·囊的外殼，并且可使用非腐蝕金屬(諸如金)來制造。充電端子可位于膠囊組件的一側(cè)。在一個實(shí)施例中，為了激活膠囊，在使用之前通過用與膠囊的電池端子位置對準(zhǔn)的尖頭(pointed)充電端子刺破膠囊的順應(yīng)外殼對電池進(jìn)行充電。在本實(shí)施例中，膠囊電池端子被自愈硅酮橡膠化合物覆蓋，該化合物使膠囊在一旦完成充電就移除充電端子時維持外部密封。第二殼體2還可由一個或多個不可再充電的紐扣電池構(gòu)成的一次性電池39供電，或者可使用可再充電電池的化學(xué)性單元，如圖3所示。圖4、5和12示出用于本發(fā)明的模塊化方法特有的附加細(xì)節(jié)。圖4示出第一殼體I中的獨(dú)立感測模塊以及第二殼體2中的化學(xué)感測模塊兩者的一個實(shí)施例。如圖所示，具有模制夾具(grip) 64的獨(dú)立操作端帽63被裝配到膠囊。該蓋可擰到膠囊上，或者模制卡合(snap)配置可用于緊固蓋?？墒褂媚Ｖ茒A合特征64容易地移除蓋(以供電池替換或充電)?？墒褂帽〉摹癘”形環(huán)62來實(shí)現(xiàn)膠囊的密封。電源開關(guān)被結(jié)合到蓋以及電源和接口板65中。對于第一殼體I的獨(dú)立操作，可使用接口板65的中心和第一蝕刻的導(dǎo)電同心環(huán)來形成電源開關(guān)。蓋上的引腳(即，細(xì)節(jié)A)可短路兩個連接點(diǎn)以激活該模塊。在一個實(shí)施例中，該方法向每一環(huán)提供4個連接點(diǎn)，以消除對準(zhǔn)問題。圖12中的接口板集合65和69可包含在第二殼體2的化學(xué)感測單元模塊66和第一殼體I之間提供數(shù)據(jù)接口所需的那么多同軸環(huán)和引腳。第二殼體2可包含它自己的微處理器來處理和格式化感測到的數(shù)據(jù)。然后，將該信號傳送到第一殼體1，從而無線地傳輸?shù)浇邮赵O(shè)備。可使用剛?cè)嵝?rigid flex)PCB配置來制造這些模塊兩者以及復(fù)合膠囊。參見圖8和9。對于每一實(shí)施例，各部件的位置和數(shù)量將是不同的。圖5示出第一殼體I的一種組裝順序。該組裝方法可簡化組裝，由此降低成本和組裝誤差。該組裝方法還支持子組件過程中(in-process)測試，以增加可靠性且降低該設(shè)備的產(chǎn)物散落。圖6是可在第一殼體1、第二殼體2、或者這些殼體的組合中使用的化學(xué)感測單元37的詳細(xì)繪圖?？稍诠S預(yù)先制造和校準(zhǔn)感測單元37。在諸如圖3中的模塊化感測系統(tǒng)的示例中，感測單元模塊可由患者擰到或者卡合到第一殼體I上，并且該動作還可激活兩個殼體的電源開關(guān)以進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析和數(shù)據(jù)報(bào)道。感測單元37可由具有兩個內(nèi)唇緣42和47的注塑成型的圓形外殼43構(gòu)成。在一個實(shí)施例中，前唇緣42具有較大的開口直徑，而后唇緣47具有較小的開口直徑。例如，前唇緣開口可以是12mm，而后唇緣開口可以是9.6mm。這些特征被設(shè)計(jì)成提供清晰可見的窗口 41和49的附連點(diǎn)和密封點(diǎn)。較大的前唇緣開口 42提供了用于經(jīng)由通過唇緣42產(chǎn)生的開口使用該單元后面的較小直徑的窗口 49從該設(shè)備前面組裝單元窗口的一種簡單方法。例如，前窗口 41的直徑可以是15mm，而后窗口 49的直徑可以是11mm。在另一示例中，兩個窗口可以是1.5mm厚的清晰可見的鑄塑窗口，以提供>90%的寬帶透光率。前窗口和后窗口 41和49在剛撓結(jié)合組件的圖4中的感測單元和基板9之間形成液密密封。外殼56的長度可以是唇緣延伸超過窗口 41和49以形成包含感測器LED16和感測器陣列17的剛撓結(jié)合組件基板的對準(zhǔn)特征。該特征被示為標(biāo)注51和48。該單元的后窗口可面向感測器陣列17，并且可具有沉積或附連的濾光片46。感測器物質(zhì)50還可被印刷到該窗口的內(nèi)表面。感測單元外殼43還可具有模制到提供液體通路的殼周邊中的細(xì)長槽52。該單元可填充有0.9%w/v的NaCl、生理鹽水、以及一定量的高分子量葡聚糖或合適的替換物以維持滲透壓力。細(xì)長槽52可用半透性隔膜45覆蓋，該半透性隔膜45允許液體對該單元的流動/交換。第一殼體I或第二殼體2可結(jié)合壓電聚合物壓力感測系統(tǒng)來測量在懷孕后期的幾個月中發(fā)生的收縮的幅度、持續(xù)時間和頻率。該感測系統(tǒng)的細(xì)節(jié)在圖7中示出。這些感測器還可提供對患者呼吸的聲音感測以及來自母親和胎兒兩者的心率測量。替換地，還可結(jié)合小話筒68來提供該功能。在一個實(shí)施例中，兩個半柔性感測器7位于自該設(shè)備的外表面8起的約2_處，并且覆蓋約60%的藥丸周邊，如在圖7中的側(cè)視圖所指示的。該設(shè)備的外套可順應(yīng)變形，這意味著它將隨著每一收縮變形。例如，這可通過形成使用柔性的FDA認(rèn)可的低硬度計(jì)密封劑的殼或者半剛性塑料殼來實(shí)現(xiàn)。感測器7可由兩個壓電膜箔片構(gòu)成，這些壓電膜箔片由偏振含氟聚合物、聚偏二氟乙烯(PVDF)構(gòu)成。PVDF箔片可被聚合物膜絕緣體5分隔開?？赏ㄟ^向每一箔片的外表面 施加銅箔片4來實(shí)現(xiàn)與每一 PVDF箔片的電連接。雙線柔性電路尾部3可被焊接到每一銅箔片4的中心。使用一條聚酰亞胺膜絕緣體99來緊固和覆蓋這些連接中的每一連接。可使用放置在組件的外邊緣上的柔性彈性粘合劑6將夾層(sandwich)組件保持在一起。收縮力使外表面8變形，該收縮力隨后向每一壓力感測器施加應(yīng)變。由于壓電效果，響應(yīng)于該應(yīng)變產(chǎn)生小電壓?？赏ㄟ^低噪聲、JFET運(yùn)算放大器29對該信號進(jìn)行處理和濾波?？赏ㄟ^微處理器34對經(jīng)處理的信號進(jìn)行數(shù)字化和進(jìn)一步處理。可使用熱敏電阻38來提供對這些感測器的溫度補(bǔ)償，該熱敏電阻38可位于例如從外表面8起的2mm(或者與感測器7類似的距離)處。熱敏電阻38還可對LED驅(qū)動器31、感測單元37、以及加速計(jì)32提供溫度補(bǔ)償，并且提供對鄰近環(huán)境的溫度測量。圖8和9示出支持本發(fā)明的多個實(shí)施例的電氣部件的另一組裝方法。該組件包括一系列剛性基板9，芯片級形式的部件附連到基板頂側(cè)和底側(cè)兩者。該方法產(chǎn)生對制造進(jìn)行優(yōu)化的剛撓結(jié)合組件。例如，基板可由組合厚度約為0.35mm的三層FR4印刷電路材料構(gòu)成。基板9具有支持電路連接的必要導(dǎo)電通路以及集成電路和分立部件的附連覆蓋面積。這些基板可使用柔性、絕緣、細(xì)間距的扁平電纜組件15來互連，這些電纜組件嵌入基板，從而形成穿過基板中間層直到頂層和底層以及部件的連接。這種配置提供了當(dāng)如圖4和5所示處于平坦形式時可使用自動組裝技術(shù)填充有部件、但是可折疊成用于模制成膠囊形狀或者插入預(yù)先模制的外殼的形式的組件。剛撓結(jié)合組件的頂側(cè)在圖8中示出。圖像捕捉設(shè)備14、光源13、以及燈電路12位于第一(左側(cè))基板9的頂側(cè)。第二基板的頂側(cè)可提供感測器單元LED16的安裝焊盤。感測器陣列17駐留在第三基板的頂側(cè)。感測器單元37可被安裝在這兩個基板之間的區(qū)域中，其中端子21形成負(fù)電池連接而端子25形成正電池連接。可使用位于電池和基板9之間的柔性引線來連接端子25?？赏ㄟ^在鎳·上將金鍍覆到銅柔性端接焊盤來形成外部電池端子22和23。支持每一主要系統(tǒng)功能的每一必需分立部件的位置將通過優(yōu)化印刷布線來確定。每一基板9可包含表面安裝技術(shù)封裝形式的部件。多條接地跡線19和正電池跡線18可用于減少噪聲和電源系統(tǒng)阻抗以支持高電流脈沖加載。收發(fā)機(jī)輸入/輸出之間的連接可使用第三基板的頂部與其中可安裝有芯片天線36的第四基板的底部之間的經(jīng)屏蔽的條形線20來實(shí)現(xiàn)。圖9示出組件的底側(cè)的示例性部件布局。第一基板9 (左邊)可包含用于處理壓電式壓力感測器的輸出和熱敏電阻38的輸出的JFET運(yùn)算放大器29。感測器電壓基準(zhǔn)和電源開關(guān)電路53還可位于該基板上。支持該電路的分立部件28還可位于該基板表面上。壓電感測器7和熱敏電阻38的柔性尾部連接10、11可被設(shè)置在該基板上。第二底側(cè)基板可提供三軸加速計(jì)32、感測器LED的驅(qū)動電路31和電源開關(guān)33的安裝焊盤。第三基板9可包含微處理器34以及具有RF匹配部件的芯片級封裝中的收發(fā)機(jī)集成電路。第三基板和第四基板之間的柔性尾部連接包含條形天線跡線20、電源、以及接地連接。天線36可附連到第四基板，且外部正電池充電連接23還可源自該基板。連片35還可附連到該基板。該連片包含與微處理器34的接口的連接。該接口可用于最初的設(shè)備和無線電編程以及生產(chǎn)期間的過程中測試。在測試完成之后，可從基板9移除該連片。第五基板可為附加部件提供空間，這些部件可包括用于感測到的數(shù)據(jù)和視頻的數(shù)據(jù)存儲的基于閃存的存儲器。使用該板上存儲器可通過降低數(shù)據(jù)傳輸?shù)念l率來增加電池壽命，并且將提供在操作期間收集的所有數(shù)據(jù)的備份記錄。例如，如果將使用二部件室溫介質(zhì)粘性材料來封裝組件，則可使用具有用于使基板正確地對準(zhǔn)的特征的模具來實(shí)現(xiàn)剛撓結(jié)合組件的折疊。替換地，可使用還可具有對準(zhǔn)特征且允許插入塑料殼的最終配置中的基板、感測單元和電池的粘合固定的固定裝置。電池39和感測單元37的位置在圖10中清楚地示出。圖像捕捉設(shè)備14可需要短聚焦長度的透鏡。一旦折疊，基板9之間的柔性互連電纜15可交替地落在組件的前側(cè)和后偵U?？墒褂镁哂秀~電池端子的聚酰亞胺膜40來實(shí)現(xiàn)電池39的負(fù)端子之間的并聯(lián)連接?？墒褂萌嵝晕膊?7來實(shí)現(xiàn)正電池端子和第五基板的頂部之間的連接?？赏ㄟ^使用基板之間的柔性尾部15的系統(tǒng)來攜載負(fù)電池連接?？蓪D11中的對準(zhǔn)特征53添加到封裝模具以提供用于使膠囊在充電/激活支架內(nèi)正確地對準(zhǔn)的方法。例如，這些特征可由模制到設(shè)計(jì)成與充電/激活支架膠囊保持組件內(nèi)的類似幾何柱配合的組件中的淺井組成。這將確保外部電池端子22和23將與充電/激活支架內(nèi)的尖頭端子的正確極性正確地配合。如果膠囊未正確地插入充電/激活支架，則膠囊將在支架中過高以致于不允許尖頭端子穿透膠囊殼。在圖10中示出外殼輪廓56。在本實(shí)施例中，熱敏電阻38和壓電感測器7靠近外殼56定位ο為了便于容易地移除藥丸，可提供Dacron 環(huán)套27。該環(huán)套可固定到第一殼體I的端帽63以及第二殼體2的模塑端。當(dāng)兩個模塊擰在一起或卡合在一起時，在內(nèi)部使用小塑料板26將該環(huán)套緊固到第二殼體2的端帽或者膠囊體。圖11示出膠囊的充電/激活和校準(zhǔn)支架的一個實(shí)施例。充電/激活支架可包括塑料殼，該塑料殼包含設(shè)計(jì)成使膠囊保持激活校準(zhǔn)和充電的膠囊固定井54。可包括兩個柱式特征55并將其設(shè)計(jì)成通過與對準(zhǔn)井54配合來確保膠囊在支架中正確地對準(zhǔn)。可提供兩個尖頭的電池充電引腳55并將其設(shè)計(jì)成將膠囊的電池端子22和23上的自愈硅橡膠蓋刺破。充電/激活和校準(zhǔn)支架可包括設(shè)計(jì)成在操作期間監(jiān)視和控制膠囊的無線電收發(fā)機(jī)。支架可包括USB或PC接口以及USB供電電池充電電路。USB接口可支持在操作期間PC上的數(shù)據(jù)顯示、在移除藥丸之后的數(shù)據(jù)下載、以及在使用之前對藥丸的編程。設(shè)計(jì)成使膠囊在充電和校準(zhǔn)期間保持在適當(dāng)位置處的鉸接蓋可用于在這些操作期間緊固藥丸，該特征未在圖11中示出。在操作期間，還可使用患者佩戴的設(shè)備(諸如包含收發(fā)機(jī)和數(shù)據(jù)顯示器的腕表、或者具有用于數(shù)據(jù)接收的Bluetooth 應(yīng)用、與藥丸進(jìn)行通信、以及顯示所收集的數(shù)據(jù)的智能電話)來監(jiān)視所收集的數(shù)據(jù)和藥丸狀態(tài)。在監(jiān)視設(shè)備(例如，蜂窩電話、PC屏幕等)上顯示由圖像捕捉設(shè)備14捕捉的圖像和視頻。用戶可優(yōu)化圖片質(zhì)量，并且參與監(jiān)視其狀況且將該信息傳遞到醫(yī)護(hù)人員。本發(fā)明的一個實(shí)施例不會包括化學(xué)感測系統(tǒng)及其相關(guān)聯(lián)的檢測器。本實(shí)施例可產(chǎn)生能夠測量患者動作、來自母親和胎兒的心率、陰道收縮、以及宮頸擴(kuò)張的視覺觀察的設(shè)備。對于本實(shí)施例，按需采樣功能可由如加速計(jì)、心率、溫度和壓力感測器感測到的收縮的開始發(fā)起。該設(shè)備的另一實(shí)施例不會包括化學(xué)感測系統(tǒng)及其相關(guān)聯(lián)的檢測器。本實(shí)施例可包括相機(jī)、加速計(jì)、以及聲音和壓電式壓力檢測器。本實(shí)施例可產(chǎn)生能夠測量患者動作、母親和胎兒的心率、收縮的頻率和持續(xù)時間、并且提供宮頸擴(kuò)張的攝影圖像的設(shè)備。對于本實(shí)施例，按需采樣功能可由如加速計(jì)和溫度感測器感 測到的收縮的開始發(fā)起。本發(fā)明的各個實(shí)施例還包括但不限于以下示例及其組合:
示例1:一種在哺乳動物的陰道內(nèi)測量信號時使用的植入式陰道膠囊包括電源、無線電信號發(fā)射機(jī)/接收機(jī)、以及具有適于發(fā)射無線電信號的所述電源以及所述信號的源的啟用電路。集成無線電通信組件向設(shè)備提供經(jīng)由無線電傳輸接受外部命令的能力，對所有數(shù)據(jù)存儲、傳輸、收集方法、以及數(shù)據(jù)采樣率的所述外部控制，用于根據(jù)請求提供設(shè)備狀態(tài)或改變傳輸模式的所述外部控制。提供針對膠囊對事件的響應(yīng)進(jìn)行預(yù)編程的能力的內(nèi)部操作程序包括感測器采樣率調(diào)整以及基于感測到的數(shù)據(jù)閾值的CMOS感測器和數(shù)碼相機(jī)的操作。植入式陰道膠囊的所有功能部件被包裝在不可消化的外殼中，該外殼被配置成保持存在于所述陰道腔中，同時對所述信號進(jìn)行測量。示例2:示例I的植入式陰道膠囊，其中使用紐扣電池型一次化學(xué)性電池對該設(shè)備供電，并且使用包含在該設(shè)備的端帽內(nèi)的蝕刻開關(guān)裝置來實(shí)現(xiàn)設(shè)備激活。示例3:示例I的植入式陰道膠囊，其中該信號是陰道腔的解剖構(gòu)件或者內(nèi)部環(huán)境的相關(guān)聯(lián)構(gòu)件的圖像的數(shù)字化靜態(tài)幀或視頻序列，并且不限于在當(dāng)前和未來的數(shù)字成像技術(shù)的能力內(nèi)的附加成像，這些構(gòu)件包括但不限于液體、血液和血液成分、損傷、諸如惡性腫瘤(carcinoma)之類的異常解剖結(jié)構(gòu)、以及用于射線照相成像的引入造影物質(zhì)。示例4:示例I的植入式陰道膠囊，其中該信號是諸如溫度、聲音信號、壓力、以及三維空間中的運(yùn)動之類的物理測量結(jié)果。示例5:示例I的植入式陰道膠囊，其中該信號是來自該化學(xué)品專用的、且具有可由所述陰道膠囊的無線電部件存儲、處理和/或傳輸?shù)妮敵鲂盘柕臏y量感測器的化學(xué)測量結(jié)果。示例6:示例I的膠囊，其中所述電源包括具有使用自愈硅酮橡膠蓋密封的電池端子的一個或多個二次化學(xué)性紐扣形電池。示例7:示例I的膠囊，其中所述發(fā)射機(jī)在由所述電源啟動時發(fā)射可在膠囊殼外部檢測到的射頻(RF)信號。 示例8:示例I的膠囊，其中所述電源消耗由“智能軟件”控制，該軟件采用多種功率模式來延長電池壽命。示例9:示例I的膠囊，其中軟件監(jiān)視每一數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕邮諗?shù)據(jù)誤差率,并且這種信息被自適應(yīng)RF功率算法用來調(diào)整發(fā)射機(jī)射頻(RF)的發(fā)射功率輸出，由此通過減少所需的重傳數(shù)量來節(jié)約電池電力。示例10:示例I的膠囊，其中內(nèi)部非易失性存儲器用于存儲感測到的數(shù)據(jù)和攝影圖像。示例11:示例I的膠囊，其中所述接收機(jī)提供對包括脈沖串型傳輸?shù)纳漕l(RF)傳輸模式的直接控制以降低功耗。示例12:示例I的膠囊，其中所述接收機(jī)允許外部命令請求傳輸膠囊電池狀態(tài)、感測器和存儲器的狀態(tài)、控制板上CMOS相機(jī)的模式和操作、感測器的采樣率、并且控制這些感測器的光學(xué)驅(qū)動。示例13:示例I的膠囊，其中所述接收機(jī)/發(fā)射機(jī)能夠在256個RF數(shù)字通道上操作，這些數(shù)字通道提供監(jiān)視鄰近操作但無干擾的多個膠囊的能力。示例14:示例I的膠囊，該膠囊使用化學(xué)感測方法來檢測在其存在于陰道中的整個時間段內(nèi)的所述陰道的液體中的化學(xué)品。
示例15:示例14的膠囊，其中所述化學(xué)感測機(jī)制使用對分析物的光譜檢測。更具體地，本發(fā)明提供其中電磁輻射發(fā)生器提供用于化學(xué)感測器的基板，且其中在接觸分析物之后使化學(xué)感測器的光譜性質(zhì)改性的設(shè)備。示例16:示例14的膠囊，該膠囊提供用于多種分析物的選擇性和同時檢測以及連續(xù)量化的方法、以及通過結(jié)合半透性隔膜使非期望物質(zhì)與連續(xù)作用的感測器部位分離以使設(shè)備在動物的陰道中是有用的方法。示例17:示例14的膠囊，該膠囊具有用于與樣本中的特定分析物選擇性地反應(yīng)的一個或多個化學(xué)感測器。在缺少分析物的情況下，化學(xué)感測器顯示感測器的特定基線光譜性質(zhì)的特性。然而，當(dāng)分析物存在于樣本中時，化學(xué)感測器的光譜性質(zhì)被改性。分析物的檢測和量化基于經(jīng)改性的性質(zhì)和基線性質(zhì)的比較。示例18:示例14的膠囊，其中化學(xué)感測器包括在存在分析物的情況下使其光譜性質(zhì)改性的報(bào)道分子。可在報(bào)道分子與分析物反應(yīng)之后直接使該報(bào)道分子的性質(zhì)改性。替換地，報(bào)道分子可附著到對分析物具有特定親合力的模板材料，在此情況下，在模板材料與分析物反應(yīng)之后使報(bào)道分子的光學(xué)性質(zhì)改性。由此，術(shù)語“化學(xué)感測器之光譜性質(zhì)”或“化學(xué)感測器的光譜性質(zhì)”是指報(bào)道分子的光譜性質(zhì)，反之亦然。當(dāng)發(fā)射的電磁輻射在可見光譜(例如，約400nm至約800nm)內(nèi)時，這些性質(zhì)在本質(zhì)上可以是光學(xué)的。例如，化學(xué)感測器可以是選擇性地模板化和標(biāo)記的干凝膠(SSXXT)、具有集成發(fā)射部位的蛋白印跡干凝膠(PIXIES)、化學(xué)品的表面邊界抗體、或者具有附著報(bào)道的蛋白。報(bào)道分子可以是分子模板化干凝膠內(nèi)的一個或多個光電熒光報(bào)道分子，并且分析物親合力由干凝膠內(nèi)的模板部位提供。在另一實(shí)施例中，化學(xué)感測器是基于熒光釕的染料(三(4，7-二苯基-1，10-菲咯啉)釕(II) (tris(4, 7-diphenyl-l, 10-phenanthroline)ruthenium(II)),([Ru(dpp)3]2+)),并且報(bào)道分子([Ru(dpp)3]2+)直接提供與分析物相關(guān)的光致發(fā)光響應(yīng)。示例19:示例14的膠囊，由此可檢測到的多種類型的分析物包括液態(tài)和氣態(tài)材料兩者。這些分析物包括C02、O2、葡萄糖、肌酸酐、促乳激素、半胱氨酸蛋白酶抑制劑-A、人絨毛膜促性腺素(此6)、細(xì)胞因子(正^111^1、11^6、11^8、11^10和IL-12)、其他白介素、縮氨酸、碳水化合物、激素(諸如雌激素、孕酮、黃體酮、促黃體素(LH)或促黃體激素、促卵泡激素(FSH)以及其他生殖力生物標(biāo)記)、血紅蛋白`、蛋白、肽、殺蟲劑、藥物、除草劑、陰離子、陽離子、抗原、寡核苷酸、胎兒纖連蛋白、甲胎蛋白(AFP，α-胎蛋白，有時也稱為α-Ι-胎蛋白或α-胎球蛋白)、以及半抗原?？蓹z測到用作用于診斷宮頸、子宮或卵巢中的癌癥的生物標(biāo)記的蛋白，并將這些蛋白與診斷用的宮頸圖像一起使用或者不與其一起使用，并且這些蛋白可在本發(fā)明的范圍內(nèi)。此外，本發(fā)明可指示陰道腔的液體的PH值和鹽度。在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，化學(xué)感測器是可用的，并且可在本發(fā)明中用于檢測諸如多環(huán)芳烴、葡萄糖、酮、胺、酰胺、膽固醇、氨基酸、以及肽之類的有機(jī)分子的存在。此外，本發(fā)明可檢測到正常性和病原性兩者的細(xì)菌和病毒的存在。存在可檢測到的更多物質(zhì)，并且上述列表不應(yīng)被認(rèn)為是窮盡的，相反只是代表性的。示例20:示例14的膠囊，由此可檢測到來自化學(xué)感測器的與分析物相關(guān)的光譜簽名。一種配置利用檢測設(shè)備連同接收和解釋系統(tǒng)。接收和解釋系統(tǒng)具有接收由一個或多個化學(xué)感測器發(fā)射或出射的電磁輻射并將光學(xué)信號轉(zhuǎn)換成電信號的接收機(jī)。解釋器解釋接收到的電信號。在一個實(shí)施例中，光學(xué)信號接收機(jī)是基于互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)的陣列，其中在CMOS陣列上的接收表面之前具有濾光片。解釋器可包括控制器以及在其上運(yùn)行有軟件的計(jì)算機(jī)。在該示例中，接收表面連接到控制器。示例21:示例14的膠囊，其中一個或多個電磁輻射濾波器可被放置在基板和接收表面之間。濾波器選擇性地使從接收設(shè)備向接收表面移動的期望波長的電磁輻射通過，并且阻止非期望波長。可用于該示例的濾波器的一個示例是美國康涅狄格州斯坦福德市的RoscoIux制造的型號Fire#19。該特定濾波器使約515nm以上的電磁福射通過,并且強(qiáng)烈地衰減約480nm以下的電磁輻射。出于該目的，也可使用其他凝膠型薄膜濾波器或全息陷波濾波器(notch filter)。取決于發(fā)生器的波長以及與給定感測器相關(guān)聯(lián)的詳情，其他濾波器或?yàn)V波器組合是可能的。示例22:示例14的膠囊，其中要分析的樣本被連續(xù)地暴露給一個或多個化學(xué)感測器，并且接收機(jī)部件被放置在正確的位置以準(zhǔn)許接收和解釋系統(tǒng)接收來自所述化學(xué)感測器的輻射。示例23:示例14的膠囊，其中對在操作期間收集的電磁信號進(jìn)行數(shù)字化，從而在感測期間提供數(shù)字存儲器的輸入并且通過無線通信以多個時間間隔發(fā)送到接收設(shè)備。示例24:示例14的膠囊，使用基于SSTTX的表面感測器、基于PIXIES的表面感測器、或者基于抗體捕捉的表面感測器。來自這些類型的感測器的與分析物相關(guān)的光譜信號在定時間隔的恒定激勵或間歇激勵下在許多天內(nèi)是穩(wěn)定的。由此，化學(xué)感測器平臺穩(wěn)定到足以用于在延長的時間段內(nèi)檢測和量化陰道的液體中的分析物。示例25:示例14的膠囊，其中本示例提供其中化學(xué)感測器可被放置成與電磁輻射發(fā)生器接觸的檢測設(shè)備，該電磁輻射發(fā)生器可激勵這些感測器內(nèi)的熒光報(bào)道分子，從而使得該設(shè)備緊湊且適于 結(jié)合到示例4的膠囊中。此外，在到達(dá)化學(xué)感測器之前，不對在本發(fā)明中使用的電磁輻射進(jìn)行長距離的反射、濾波或傳輸。另外，可相對便宜地制造根據(jù)本示例的檢測設(shè)備，并且可容易地大量生產(chǎn)該檢測設(shè)備。示例26:示例25的膠囊，其中所述基于干凝膠的感測器平臺連續(xù)地檢測與濃度相關(guān)的陰道液體中的一個或多個干凝膠分子，并且其中通過這些感測器使與分析物相關(guān)的光譜信號的強(qiáng)度與陰道液體中的分析物濃度成比例。示例27:示例25的膠囊，其中可移除所包含的陰道液體樣本并將其提交給外部實(shí)驗(yàn)室以供化學(xué)或遺傳分析，從而便于醫(yī)學(xué)診斷或醫(yī)療判斷。示例28:示例25的膠囊，其中所述基于干凝膠的感測器平臺與其分析物分子相關(guān)聯(lián)并與該分析物分子可逆地分離，從而使連續(xù)信號仿真能夠與陰道液體中的所述分析物分子的變化濃度成比例。示例29:示例25的膠囊，其中所述分子分析位置是鍵合到其配置的特定分析物表面的任何其他復(fù)合物或分子，從而使光譜信號仿真能夠與哺乳動物的陰道液體中的所述分析物或所述分子的濃度相關(guān)。示例30: —種用于重復(fù)地檢測樣本中的至少一種分析物的濃度的膠囊設(shè)備，包括:在基板上直接形成有至少一個基于SSTTX的感測器、基于PIXIES的感測器、或者基于抗體捕捉的感測器的電磁輻射生成源，該基板進(jìn)而緊鄰電磁輻射生成源，從而含分析物的液體可變成與感測器接觸，其中在存在所述分析物的情況下使化學(xué)感測器的光譜性質(zhì)改性。示例31:示例30的設(shè)備，其中電磁輻射生成源是發(fā)光二極管。
示例32:示例30的設(shè)備還包括具有接收由感測器發(fā)射的電磁輻射的電磁輻射接收機(jī)且配置成解釋接收到的電磁輻射的接收和解釋系統(tǒng)。示例33:示例30的設(shè)備，其中接收機(jī)包括用于使電磁輻射選擇性地通過的濾波器。示例34:示例30的設(shè)備，其中制造化學(xué)感測機(jī)構(gòu)作為包含基于干凝膠的感測部位、波長濾波器、清晰的密封窗口、輻射源的對準(zhǔn)特征、以及檢測器的預(yù)先組裝的裝置。示例35:示例I的膠囊，其中示例34的化學(xué)感測單元填充有生理鹽水(0.9%)并用半透性隔膜覆蓋，該半透性隔膜允許在要感測的隔膜與使用平衡過程配置的化學(xué)感測部位之間進(jìn)行通信。示例36:示例I的膠囊，結(jié)合示例34的化學(xué)感測單元，其中將波長濾波器沉積在清晰可見的密封之一的表面，并且將基于干凝膠的感測部位直接印刷到該表面上。示例37:示例30的設(shè)備，其中接收機(jī)包括基于互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)的陣列電荷耦合設(shè)備。示例38:示例30的設(shè)備，其中接收機(jī)包括用于使電磁輻射集中到電荷耦合設(shè)備上的透鏡。示例39:示例30的設(shè)備，其中接收機(jī)包括透鏡上方的用于使電磁輻射集中到基于互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)的陣列設(shè)備上的不透明屏蔽件。示例40:示例30的設(shè)備，其中解釋器包括用于存儲從互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)陣列的輸出的數(shù)字化數(shù)據(jù)的存儲部件。示例41:示例30的·設(shè)備還包括用于保持化學(xué)感測器與電磁輻射生成源光學(xué)對準(zhǔn)的支持基板、一個或多個濾波器、以及接收機(jī)。示例42:示例41的設(shè)備，其中保持基板是在陰道的液體中不劣化的干凝膠或者其他材料(例如，玻璃、塑料等)。示例43:示例42的設(shè)備，其中保持材料由四甲基正硅烷(tetramethylorthosiIane)構(gòu)成。示例44:示例30的設(shè)備，其中一個或多個化學(xué)感測器由報(bào)道分子以及對分析物作出響應(yīng)的模板(例如，SSTTX或PIXIES等)構(gòu)成，該模板對分析物具有特定親合力。示例45:示例30的設(shè)備，其中報(bào)道分子選自由熒光團(tuán)、磷光團(tuán)、發(fā)色團(tuán)、和/或拉曼散射體構(gòu)成的組。示例46:示例I的膠囊，其中膠囊的內(nèi)部信號測量設(shè)備可檢測溫度、pH值、陰道液體粘度、三軸運(yùn)動、聲音信號的物理變化，與陰道壁和結(jié)構(gòu)的收縮和松弛相關(guān)聯(lián)的壓力變化，以及捕捉如用數(shù)碼相機(jī)和攝像機(jī)記錄的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的視覺圖像。示例47:示例46的處理系統(tǒng)，其中使用位于膠囊殼體的表面附近且覆蓋約60%的膠囊周邊的兩個壓電聚合物箔片式壓力感測器來檢測壓力測量結(jié)果。示例48:示例46的壓力測量系統(tǒng)，其中使用位于膠囊外殼的表面附近的溫度感測器來測量感測器的溫度補(bǔ)償以及陰道腔的溫度。示例49:示例I的膠囊，其中使用壓電式壓力感測器或者基于小MEMS的數(shù)字話筒來檢測聲音信號。當(dāng)前，該類型的話筒在占據(jù)小于0.7_的空間的形狀因數(shù)中是可用的，從而使其對于該應(yīng)用而言是理想的。所述聲音信號包括但不限于心率、呼吸周期、以及腸音。
示例50:示例46的膠囊，其中使用三軸加速計(jì)來確定對患者運(yùn)動和身體動作的測量和記錄。示例51:示例I的膠囊，其中膠囊包括包含無線電信號接收機(jī)的可遠(yuǎn)程致動的存儲池，該無線電信號接收機(jī)被配置成接收來自置于所述膠囊的所述外殼外部的遠(yuǎn)程發(fā)射機(jī)的信號。示例52:示例51的發(fā)射機(jī)，包含在形狀因數(shù)中，該收發(fā)機(jī)可作為腕表由患者佩戴或者結(jié)合為智能電話的Bluetooth 應(yīng)用。示例53:示例I的膠囊，其中所述外殼包括低硬度計(jì)塑料密封劑或薄聚碳酸酯殼。示例54:示例I的膠囊,該膠囊將在包含動物的環(huán)境的任何液體中在連續(xù)的基礎(chǔ)上提供化學(xué)感測。示例55:示例 I的膠囊，該膠囊將在外部溫度為-10至75攝氏度的任何環(huán)境中提供感測。示例56:示例I的膠囊，其中所述啟用電路包括可再充電電池以及用作開關(guān)的與外部電池充電系統(tǒng)的自愈連接。示例57:用于插入陰道腔的陰道膠囊包括不可消化的外殼、電源、具有啟用電路的無線電信號發(fā)射機(jī)/接收機(jī)，所述電源適于發(fā)射信號；該膠囊能夠檢測陰道PH值、壓力、溫度、動作、聲音信號、以及結(jié)構(gòu)(諸如哺乳動物的宮頸開口到子宮)的視覺狀況的變化。示例58:示例57的設(shè)備，其中對量化的DC電壓信號進(jìn)行數(shù)字化以提供計(jì)算機(jī)的輸入。示例59:示例57的設(shè)備，其中將多個感測器的時間復(fù)用輸出轉(zhuǎn)換成中間頻率信號，量化為DC電壓信號，并對其進(jìn)行數(shù)字化以提供計(jì)算機(jī)的輸入。示例60:示例57的設(shè)備，其中在動物身體外部接收數(shù)字化的所述發(fā)射信號，并將其提供給計(jì)算機(jī)。示例61:示例57的設(shè)備，其中所述數(shù)字化信息具有與所述腔中的所述膠囊的時間長度相關(guān)的數(shù)據(jù)。示例62:示例56的過程，其中所述計(jì)算機(jī)編程以根據(jù)預(yù)編程因素掃描和計(jì)算變化。示例63:示例57的過程，其中所述膠囊接收機(jī)/發(fā)射機(jī)可在操作期間接受改變感測到的參數(shù)采樣率、激活數(shù)碼相機(jī)、或者報(bào)道膠囊的系統(tǒng)的狀態(tài)的外部命令。示例64:—種用于在動物的陰道腔中連續(xù)地收集感測數(shù)據(jù)的過程，包括:提供插入式膠囊，該膠囊包含適于確定測量和存儲數(shù)據(jù)的微處理器；接收所述動物的身體外部的發(fā)射信號；對所述微處理器接收到的所述信號進(jìn)行數(shù)字化；將所述數(shù)字化信號存儲在計(jì)算機(jī)的可恢復(fù)的時序存儲器中。示例65:—種用于在動物的陰道腔中連續(xù)地收集感測數(shù)據(jù)的插入式膠囊包括不可消化的外殼、電源、啟用電路中的無線電消化發(fā)射機(jī)，其中所述電源適于在所述腔中發(fā)出的位置處發(fā)射無線電信號。示例66:示例64的膠囊，包括測量來自陰道液體的感測信號的測量設(shè)備，并且所述輸出被轉(zhuǎn)換成時間復(fù)用輸出。示例67:示例I的陰道膠囊，其中電子數(shù)據(jù)捕捉和處理配置結(jié)合用于監(jiān)視雌性哺乳動物懷孕的感測器。示例68:示例I的陰道膠囊，其中電子數(shù)據(jù)捕捉和處理配置結(jié)合針對葡萄糖的用于監(jiān)視雌性哺乳動物的糖尿病的感測器。示例69:示例I的陰道膠囊，其中電子數(shù)據(jù)捕捉和處理配置結(jié)合用于監(jiān)視生殖力、在自然避孕中使用、或者自然避孕的感測器。示例70:示例I的陰道膠囊，其中電子數(shù)據(jù)捕捉和處理配置結(jié)合用于對更年期前的雌性哺乳動物的荷爾蒙平衡進(jìn)行監(jiān)視和調(diào)整的感測器。示例71:示例I的陰道膠囊，其中電子數(shù)據(jù)捕捉和處理配置結(jié)合用于對更年期后的雌性哺乳動物的荷爾蒙平衡進(jìn)行監(jiān)視和調(diào)整的感測器。示例72:示例I的陰道膠囊，其中電子數(shù)據(jù)捕捉和處理配置結(jié)合用于監(jiān)視雌性哺乳動物體內(nèi)的陰道出血以及相關(guān)聯(lián)的狀況的感測器。示例73:示例I的陰道膠囊，其中電子數(shù)據(jù)捕捉和處理配置結(jié)合用于監(jiān)視哺乳動物的雌性生殖道的器官性性功能障礙(organic sexual dysfunction)的感測器。示例74:示例I的陰道膠囊，其中電子數(shù)據(jù)捕捉和處理配置結(jié)合用于監(jiān)視雌性哺乳動物體內(nèi)的陰道和子宮痙攣的感測器。示例75:示例I的陰道膠囊，其中電子數(shù)據(jù)捕捉和處理配置結(jié)合用于監(jiān)視對象心率和呼吸周期的感測器。示例76:示例I的陰道膠囊，其中電子數(shù)據(jù)捕捉和處理配置結(jié)合用于監(jiān)視哺乳動物的雌性生殖道的陰道炎癥或感染的感測器。示例77:示例I的陰道膠囊，具有除化學(xué)測量感測器以外的用于測量哺乳動物的雌性生殖道內(nèi)部的物理過程、并且結(jié)合視頻或數(shù)字圖像捕捉的功能部件。示例78:示例I的膠囊，具有包括化學(xué)測量感測器或者除此以外的用于測量哺乳動物的直腸孔內(nèi)部的物理過程、并且結(jié)合視頻或數(shù)字圖像捕捉的功能部件。示例79:示例I的膠囊，具有包括化學(xué)測量感測器或者除此以外的用于測量哺乳動物的口裂內(nèi)部的物理過程、并且結(jié)合視頻或數(shù)字圖像捕捉的功能部件。示例80:示例I的膠囊，其中在膠囊內(nèi)部使用的電氣部件被包含在與細(xì)間距扁平柔性布線互連的一系列剛性基板上。示例81:示例80的膠囊，其中剛撓結(jié)合組件被設(shè)計(jì)成折疊以提供所有部件的正確對準(zhǔn)以及插入保護(hù)外殼。示例82:示例80的膠囊，其中將折疊的組件插入模具，并且使用FDA認(rèn)可的二部件介質(zhì)粘性化合物來封裝外殼。示例83:示例80的膠囊，其中在膠囊使用之前，使用經(jīng)由USB端口與PC通信的多用途膠囊激活支架對膠囊的內(nèi)部電池進(jìn)行充電，校準(zhǔn)膠囊感測器，并且測試所有膠囊間功能且在正常操作期間用作膠囊的接收機(jī)。示例84:示例83的多用途膠囊激活支架，其中多用途膠囊激活支架用于對膠囊進(jìn)行編程。編程功能將包括設(shè)置用于事件觸發(fā)(諸如激活板上相機(jī))的感測數(shù)據(jù)閾值、設(shè)置用于膠囊收發(fā)機(jī)的發(fā)射和接收RF通道、設(shè)置感測器采樣率以及由滿足感測數(shù)據(jù)閾值引起的采樣率變化。示例85:示例 I的膠囊，其中使用具有連接到PC的USB拇指驅(qū)動器形式因數(shù)的收發(fā)機(jī)來提供用于接收膠囊數(shù)據(jù)以及控制膠囊相機(jī)、感測器采樣率和功率模式兩者的與膠囊的外部通信。示例86:示例I的膠囊，其中使用提供最大患者靈活性的患者佩戴的小的電池供電收發(fā)機(jī)和數(shù)據(jù)收集設(shè)備來提供用于接收膠囊數(shù)據(jù)以及控制膠囊相機(jī)、感測器采樣率和功率模式兩者的與膠囊的外部通信。在完成測試之后，可將所收集的數(shù)據(jù)下載到PC。示例87:示例I的膠囊，其中通過在“智能電話”或者其他手持個人通信設(shè)備上運(yùn)行的應(yīng)用來提供用于接收膠囊數(shù)據(jù)以及控制膠囊相機(jī)、感測器采樣率和功率模式兩者的與膠囊的外部通信。示例88:示例I的膠囊，其中所述啟用電路包括關(guān)于導(dǎo)電端子的聚合物密封，從而在使用和提供移除、清洗、再充電、以及重新插入患者周期之前對電池進(jìn)行充電/激活，而不損害設(shè)備完整性。示例89:示例I的膠囊，其中可通過簡單的程序用新模塊來替換圖3所示的模塊2的部件，從而對陰道膠囊組件創(chuàng)建一次性實(shí)驗(yàn)部件。示例I中的膠囊的另一實(shí)施例不包括化學(xué)感測系統(tǒng)和檢測器。示例90:示例89的膠囊，該膠囊基于針對成像、壓力、加速計(jì)、聲音、以及溫度感測器的預(yù)定義感測閾值來提供按需采樣功能。示例91:示例I中的膠囊的另一實(shí)施例不包括化學(xué)感測系統(tǒng)或壓電式壓力感測器。示例92:示例91的膠囊，該膠囊基于加速計(jì)以及溫度感測器的預(yù)定義感測閾值來提供按需采樣功能。雖然已參考一個或 多個特定實(shí)施例描述了本發(fā)明，但是應(yīng)當(dāng)理解可作出本發(fā)明的其他實(shí)施例而不背離本發(fā)明的精神和范圍。因此，本發(fā)明被認(rèn)為只受所附權(quán)利要求及其合理解釋的限制。
權(quán)利要求
1.一種用于個體的體內(nèi)監(jiān)視的可取回設(shè)備，所述可取回設(shè)備包括: 第一殼體，所述第一殼體具有用于照射視場的光源以及放置成捕捉至少一部分視場的圖像的圖像捕捉設(shè)備； 具有感測器的第二殼體，所述第二殼體被配置成可移除地連接到所述第一殼體；以及 附連到所述第一殼體和/或第二殼體以取回所述設(shè)備的配件。
2.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述感測器電連接到所述圖像捕捉設(shè)備，所述感測器被配置成生成用于控制所述圖像捕捉設(shè)備的操作的信號。
3.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述感測器是配置成獲取所述個體的體液中的分析物濃度的至少一個測量結(jié)果的分析物感測器，所述分析物感測器: a)包括溶膠-凝膠材料中的感測器物質(zhì)以使所述感測器物質(zhì)可逆地與感興趣的分析物進(jìn)行反應(yīng)，所述感測器物質(zhì)被配置成在感興趣的分析物與所述感測器物質(zhì)接觸時發(fā)射電磁能量并且由所述感測器物質(zhì)接收電磁激勵能量；以及 b)被配置成與所述體液接觸。
4.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述感測器是配置成獲取所述個體的體液中的分析物濃度的至少一個測量結(jié)果的分析物感測器，所述分析物感測器: a)包括鍵合到報(bào)道分子的抗體形式的感測器物質(zhì)以使所述抗體與感興趣的分析物進(jìn)行反應(yīng)，所述報(bào)道被配置 成在感興趣的分析物與所述抗體進(jìn)行反應(yīng)時發(fā)射電磁能量；以及 b)被配置成與所述體液接觸。
5.如權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其特征在于，所述分析物感測器被配置成連續(xù)地測量所述體液中的分析物濃度。
6.如權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其特征在于，所述分析物感測器還包括: 配置成檢測由所述感測器物質(zhì)發(fā)出的電磁能量的檢測器；以及 與用于基于檢測到的電磁能量而測量分析物濃度的檢測器電通信的控制器。
7.如權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其特征在于，所述分析物感測器還包括配置成向所述感測器物質(zhì)提供電磁激勵能量的電磁激勵能量源。
8.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述感測器是用于測量所述第二殼體的外部環(huán)境的物理參數(shù)的參數(shù)感測器。
9.如權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其特征在于，所述參數(shù)感測器包括壓電式壓力感測器。
10.如權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其特征在于，所述物理參數(shù)是聲音、pH值、溫度、或壓力。
11.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述第一殼體還包括用于測量所述第一殼體的外部環(huán)境的物理參數(shù)的第一殼體感測器。
12.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，還包括配置成可移除地連接在所述第一殼體和所述第二殼體之間的一個或多個感測器模塊，所述一個或多個感測器模塊中的每一感測器模塊具有至少一個附加感測器。
13.如權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其特征在于，所述一個或多個感測器模塊中的至少一個感測器模塊被配置成檢測多種分析物。
14.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，還包括用于與外部設(shè)備通信的發(fā)射機(jī)和/或接收機(jī)。
15.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，還包括與所述圖像捕捉設(shè)備電通信的接收機(jī)，并且所述圖像捕捉設(shè)備基于來自所述接收機(jī)的信號捕捉圖像。
16.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，還包括3軸加速計(jì)。
17.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，還包括電連接到所述感測器和/或所述圖像捕捉設(shè)備的電子存儲設(shè)備。
18.一種用于個體的體內(nèi)監(jiān)視的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟: 提供可取回設(shè)備，所述可取回設(shè)備包括: 第一殼體，所述第一殼體具有用于照射視場的光源以及放置成捕捉至少一部分視場的圖像的圖像捕捉設(shè)備； 具有感測器的第二殼體，所述第二殼體被配置成可移除地連接到所述第一殼體；以及 附連到所述第一殼體和/或第二殼體以取回所述設(shè)備的配件； 將所述可取回設(shè)備植入所述個體； 使用可取回設(shè)備來進(jìn)行所述個體的第一性質(zhì)的至少一次測量；以及 使用所述配件從所述個體取出所述可取回設(shè)備。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，還包括以下步驟:使用所述圖像捕捉設(shè)備來捕捉鄰近所述可取回設(shè)備的所述個體的一部分的至少一幅圖像。
20.如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，所述感測器和所述圖像捕捉設(shè)備電連接，并且還包括以下步驟:使用基于所述至少一個測量結(jié)果而生成的觸發(fā)信號來控制所述圖像捕捉設(shè)備的操作。
21.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述感測器是分析物感測器，并且所述至少一個測量結(jié)果包含所述個體的體液中的分析物濃度。
22.如權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于，連續(xù)地進(jìn)行分析物濃度的至少一次測量。
23.如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，所述感測器是參數(shù)感測器，并且所述至少一個測量結(jié)果包含所述設(shè)備的外部環(huán)境的物理參數(shù)。
24.如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，還包括以下步驟:通過發(fā)射機(jī)來發(fā)射所述至少一個測量結(jié)果。
25.如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，還包括以下步驟:在所述可取回設(shè)備處接收來自遠(yuǎn)程發(fā)射機(jī)的控制信號。
26.如權(quán)利要求18所述的方法，還包括以下步驟: 配置所述可取回設(shè)備以進(jìn)行所述個體的第二性質(zhì)的至少一次測量； 將所述可取回設(shè)備重新植入所述個體；以及 使用重新配置的可取回設(shè)備來進(jìn)行所述個體的第二性質(zhì)的至少一次測量。
27.如權(quán)利要求26所述的方法，其特征在于，所述可取回設(shè)備被配置成通過用替換感測器代替所述感測器來進(jìn)行所述個體的第二性質(zhì)的至少一次測量。
全文摘要
本發(fā)明可體現(xiàn)為能夠感測個體的一種或多種性質(zhì)(例如，化學(xué)或物理參數(shù)等)的可取回設(shè)備。在使用中，可取回設(shè)備可連續(xù)地確定陰道內(nèi)的化學(xué)品濃度?？扇』卦O(shè)備的一個實(shí)施例包括具有光源和圖像捕捉設(shè)備的第一殼體、可移除地連接到第一殼體且具有感測器的第二殼體、以及用于取回該設(shè)備的配件。感測器可以是被配置成獲取流體中的分析物濃度的至少一個測量結(jié)果的分析物感測器。分析物感測器包括溶膠-凝膠材料中的感測器物質(zhì)，因此感測器物質(zhì)可逆地與感興趣的分析物進(jìn)行反應(yīng)。另外，可將可取回設(shè)備配置成確定不同的物理參數(shù)，并且可重新植入該可取回設(shè)備。
文檔編號A61B1/04GK103249348SQ201180043111
公開日2013年8月14日 申請日期2011年7月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月12日
發(fā)明者J·J·申泰戈, F·V·布萊特, D·T·丹德烈亞 申請人:瑟拉賽恩傳感器股份有限公司