小肠中，而且还可 以确定胶囊20在肠内的相对位置。在使用中，这些实施例和相关实施例允许药物100在小 肠中特定位置的释放。
[0108] 仍然参照图1B，作为对通过装置10 (例如，使用pH敏感性包衣和/或传感器）内 部激活药物递送的替代或补充，在一些实施例中，使用者可以从外部发送信号来使球囊30、 60和72中的一个或多个扩张，以将药物100递送到肠壁。所述信号可借助于本领域所公知 的RF、磁或其他无线信号发送装置来发送。在各个实施例中，外部激活可以通过使用可控隔 离阀50(例如，RF控制的微型电磁阀或其他机电控制阀（未示出））来实现。在其他实施 例中，可控隔离阀50可以对应于微型磁阀，诸如磁控微型簧片开关（未示出）。此类基于机 电阀或基于磁性的阀可以使用微机电系统和其他微制造方法来制成。在这些实施例和相关 实施例中，使用者可以如图1B的实施例中所示使用手持式通信装置13 (例如，诸如蜂窝电 话等手持式RF装置），以从装置10发送接收信号17。在此类实施例中，可吞服装置可以包 括发射器28,诸如RF收发器芯片或其他类似的通信装置/电路。手持式装置13不仅可以 包括信号发送装置，而且还可以包括用于在装置10处于小肠中或GI道中的其他位置时告 知使用者的装置。后一个实施例可以通过使用耦合至发射器28以在装置处于小肠中或其 他位置时发信号检测和发信号给使用者（例如，通过从传感器发送输入信号）的逻辑资源 29 (例如，处理器29)来实现。逻辑资源29可包括控制器29c(硬件或软件形式）以控制所 述过程的一个或多个方面。相同的手持式装置还可配置用于在球囊30 (以及球囊52和60) 已经扩张且已经递送选定的药物100时向使用者报警（例如，使用处理器29和发射器28)。 以这种方式，使用者被提供已经药物100已经递送的确认。这允许使用者服用其他适当的 药物/治疗药剂以及做出其他相关决定（例如，对于糖尿病患者而言，进食与否，以及应食 用哪些食物）。手持式装置还可配置用于向可吞服装置10发送信号以超控隔离阀50,并从 而阻止、延迟或加速药物100的递送。在使用中，此类实施例允许使用者基于其他症状和/ 或患者行动（例如，进食、决定去睡觉、锻炼等）而做出干预，以阻止、延迟或加速药物的递 送。使用者还可外部地在吞服胶囊之后的选定时间段使球囊30或可扩张构件30扩张。所 述时间段可相关于食物经过使用者的GI道移动至诸如小肠等肠道中的特定位置的典型通 行时间或通行时间的范围。
[0109] 现在参照图11A-图11B和图16,在各个实施例中，胶囊20可包括接缝22,所述接 缝22包含可生物降解材料，该材料可控地降解以产生可选尺寸和形状的胶囊片块23从而 有助于穿过GI道，如图11A和图11B的实施例中所示。如图16的实施例中所示，接缝22 还可包括孔隙或其他开口 22p，用于使流体进入接缝中以加速生物降解。如图16的实施例 中所示，用于加速接缝22的生物降解的其他手段可以包括对接缝预加应力和/或在接缝中 包括孔眼22f。
[0110] 现在参照图12A-图12C，在可吞服药物递送装置10的其他实施例中，所述装置10 可以包括一个或多个活塞筒组装件（PCA) 250,其用于将一个或多个针或其他组织穿透构件 (TPM) 40递送至肠壁中。因此，在这些实施例和相关实施例中，活塞筒组装件（PCA)包括递 送机构70。通常，活塞筒组装件（PCA) 250将会基本上定位在诸如球囊260的球囊内。然 而，它们可以部分地或者甚至完全地定位在球囊260或本文所述其他球囊外。在一些实施 例中，球囊260包括多个部。如图12A中所示，球囊260包括两个部分，第一部分包括第一 隔室265,而第二部分包括通过释放阀组装件290隔开的第二隔室266。一个部分含有诸如 碳酸氢钾等固体反应物810,而其他部分含有诸如柠檬酸等液体反应物811，该液体反应物 与所述固体反应物相反应以产生诸如C02等气体299。阀组装件290包括定位在可溶解夹 管阀292上的0形环270,所述可溶解夹管阀292夹住并保持球囊260的两个部分265与 266之间的密封。所述可溶解阀由麦芽糖或在与小肠中的流体接触时溶解的其他材料制成。 当发生溶解时，来自所述球囊的一个部分的流体与另一部分中的反应物相混合以生成气体 299以使球囊260膨胀。
[0111] 通常，PCA250定位在球囊260的含有固体反应物的部分/隔室（第二隔室266) 中并且相应地设定尺寸。在一个或多个尺寸的实施例中，所述球囊可以具有约12至16_之 间的垂直高度，在优选实施例中为14mm，而球囊260的内径可以在18至22mm的范围内，在 优选实施例中为20mm。还设想到其他尺寸。在各个实施例中，整个PCA250或其部分由诸 如麦芽糖或甲基纤维素等可溶解材料制成。其还可以由ABS或其他在GI道内是惰性的聚 合物制成。在特定实施例中，活塞的外侧顶部由硅酮制成，所述硅酮安装在诸如可以由ABS 制成的基座结构等内部结构上。
[0112] 如图12A中所示，当未膨胀时，PCA250 (水平地）定位在球囊260内的侧面（相 对于球囊的纵轴）上，但当球囊260膨胀时，PCA250自身重新定向至如图12B中所示的 垂直位置。所述重新定向可以在球囊260 -旦膨胀时凭借构造/形状改变、以及借助于将 PCA250附接至球囊壁261的粘接或其他接合部269来实现，所述球囊壁261可被配置用于 对PCA250施加力以使其偏置成垂直取向（即，当PCA250处于垂直位置时形成所述接合 部，并且继而将所述PCA放置成水平位置）。接合部269可以包括本领域已知的各种弹性材 料，包括硅酮。所述PCA包括定位在筒251 (又称活塞筒）内的活塞252和活塞杆253。针 或TPM40位于针管腔230内的活塞杆253上，所述针管腔230与活塞筒是连续的。所述针 管腔还可以包括覆盖物231 (本文中是针管腔覆盖物），覆盖物231可包括箱或聚合物膜。 可以选择活塞与活塞杆之间的直径比，以产生来自表面积减小的期望的压强集中效应（例 如，2:1、3:1等）。0形环271定位在活塞252与活塞筒251之间，以保持活塞252与活塞筒 251的壁之间的密封。另外，压敏释放器235定位在筒251内，以在球囊260内积累到期望 压强（亦称为压强阈值）（例如，5psi至20psi，更优选地为8至lOpsi)之前使活塞252保 持原位。释放器235可以对应于耳片、闩扣或0形环。在使用中，该释放器用于保证在球囊 内有足够的压强来将针40驱动到小肠壁（IW)中的期望深度。
[0113] 如上文所述，当隔开球囊260的两个部分（265和266)的阀溶解并且球囊开始膨 胀时，PCA250自身从水平取向重新定向至垂直取向。继而，当球囊260中的压强超过释放 耳片的释放压强时，活塞杆抵着针（或其他TPM)推进，以迫使针40从针管腔230挤出并进 入小肠壁中。一旦所述针穿过所述针管腔进入肠壁，球囊260继而经由现在敞开的针管腔 缩小。在针展开之后，PCA250要么溶解，要么无害地通过GI道。
[0114] 在一个或多个实施例中，如图12C中所示，递送机构70可以包括可被配置用于递 送多个针40 (或其他TPM)的PCA阵列350 (多针PCA)。在这些实施例和相关实施例中，PCA 可以包括公共膨胀歧管357,该公共膨胀歧管357在一端经由中央内腔358耦合至多个针管 腔330,并且在另一端耦合至球囊359。多针PCA350的各个实施例可被配置用于递送2至 6个或者更多个针。每个针可以容纳相同或不同的药物或其他治疗药剂。
[0115] 如上文所述，一旦已经将针递送至组织中，则递送球囊260的缩小通过管腔发生， 而无需用于球囊缩小的附加装置。现在参照图12D，在替代实施例中，递送球囊260还可以 包括单独的排气阀组装件280,所述排气阀组装件280充当除了针管腔230之外的用于排气 的备份或第二装置。如图12D中所示，所述排气阀组装件包括定位在可溶解夹管阀281上 的0形环272,所述可溶解夹管阀281夹住递送球囊260的开放端。所述阀包括由如同释放 阀的麦芽糖或其他类似材料所制成的可溶解主体部以及诸如甲基纤维素等外包衣。与释放 阀组装件中的可溶解阀相比，外包衣283被配置成花费显著更长的时间来溶解，以使得所 述排气阀在所述释放阀被致动之后在10分钟或更长（优选地为20分钟）的时段内不会被 致动。这是为了保证排气阀在针已经被推进到肠壁中很久之后才被致动。
[0116] 现在参照图13A-图13B，在可吞服装置的一个或多个实施例中，递送球囊460可 以包括被配置用于控制借以将针推出球囊和推入肠壁的压强并且保证球囊借助于穿刺而 缩小的组装件。所述组装件可以包括下部463和上部464, 一个或多个TPM(本文亦称为药 物针）40附接至下部463, 一个或多个穿刺针（穿刺构件）450附接至上部464。所述上部 可以包括用于将药物针推出所述组装件并推入肠壁中的孔径430或开口。上部464和下部 463可以通过侧壁465连结。侧壁465可以是可收缩的，以允许部464和463靠近在一起。 侧壁465可以具有足够的刚度，以在球囊460未膨胀时保持上部464和下部463分开。然 而，侧壁465在球囊压强下会收缩。所述侧壁可以用弱粘合剂470弱联结至球囊460,以使 得所述侧壁适配所述球囊直到球囊460膨胀为止。当球囊460膨胀时，侧壁465从球囊460 分离。下部463也可以联结至所述球囊，但用更强的粘合剂469联结。如图13A中所示，整 个组装件定位在球囊与肠壁IW之间。
[0117] 当递送球囊460膨胀时，穿刺针450被配置用于穿透和刺穿递送组装件的下部463 和递送球囊460,以便使所述递送球囊破裂。优选地，药物针40具有充分长于穿刺针4501的 长度的长度401，以使得在穿刺针450与下部463和球囊460相接触之前，一个或多个药物 针40已经在其从组装件出去并且甚至进入肠壁的途中。根据一个或多个实施例，药物针比 穿刺针长25 %至300 %之间，在特定实施例中为50 %、75 %、100 %、150 %、200 %和250 %。
[0118] 根据一个或多个实施例，所述下部463由在达到期望压强（例如4至20psi，更优 选地为8至12psi)之前不允许穿刺针穿透的材料制成。这进而保持药物针在达到该期望 压强之前不被完全推出进入肠壁中。一旦穿刺针450穿透下部463,所述穿刺针450即允许 药物针40被完全推出，同时刺穿已膨胀的球囊460以确保缩小。这些实施例和相关实施例 提供了控制压强的益处，即在该压强下，药物针40保证球囊被缩小。
[0119] 图13B示出了球囊膨胀压强（BIP)702和穿刺针压强（PNP)701，所述压强用于随着 时间推移而推进穿刺针穿透球囊460和下部463。当穿刺针开始穿透下部463时，PNP升高 并达到峰值。一旦下部463和球囊460的穿透完成，PNP即下降至零。在药物针40完全插 入到肠壁中之后，球囊460内的气体能够从孔径430逸出，而随着球囊460缩小，BIP下降至 零。在各个实施例中，整个组装件可以由本领域已知的各种可生物降解或惰性的聚合物制 成。穿透下部463时的压强可以由下部463的厚度和材料中的一个或多个所控制。在各个 实施例中，下部463可以由聚合物膜制成，所述聚合物膜包括本领域已知的各种惰性（ABS) 和/或可生物降解的聚合物膜（例如，甲基纤维素）。
[0120] 根据一个或多个实施例，药物针或其他组织穿透构件40可以由甲基纤维素聚合 物制成。此类甲基纤维素聚合物可以包括羟甲基纤维素、羧甲基纤维素及其各种聚合物。 与基于麦芽糖的药物针相比，使用此类甲基纤维素聚合物制造药物针（或其他组织穿透构 件）的优点包括在存储期间对湿度的敏感度很低或不敏感、壁厚减小、在相同药物负载时 针尺寸更小、以及在制造之后能够处理所述针，所述处理包括诸如研磨、削尖、砂磨等处理 和其他相关处理。在一个或多个实施例中，基于甲基纤维素的药物针的壁厚可以在〇. 05至 0· 15mm范围内，并且在特定实施例中壁厚为0· 1mm。另外在一个或多个实施例中，与相同 大小的基于麦芽糖的药物针相比，基于甲基纤维素的药物针可以多携带25%至150%的药 物。在外径为1. 5mm的药物针的具体实施例中，甲基纤维素针比基于麦芽糖的针可以多携 带100 %的药物。
[0121] 现在参照图15A-图15B和图16,在许多实施例中，还可配置和布置接缝22以便允 许胶囊20由于球囊30或其他可扩张构件30的膨胀而破碎成较小的片块。在特定的实施 例中，接缝22可相对于胶囊的径向周边21定向，包括具有径向图案22rp以便使胶囊沿其 周边破碎成两半或其他零碎片块。接缝22还可相对于胶囊横向入径201a纵向地定向，以 使胶囊破碎成纵向片块。
[0122] 作为对通过球囊膨胀（或其他可扩张构件30的扩张）而使胶囊20破碎的替代或 附加方法，胶囊20可如图22的实施例中所示，由在接缝22所形成的接合部22j(发挥粘接 接头的作用）连结的两个或更多个单独的可连结片23j(例如，径向半部）制造而成。备选 地，可连结片23j可以仅通过诸如扣合或压合等机械配合而连结起来。
[0123] 用于接缝22的合适材料可包括本文所述的一种或多种可生物降解材料，诸如 PGLA、羟基乙酸等。接缝22可以使用诸如模塑、热熔接合等聚合物领域中公知的各种连结 方法附接至胶囊20。另外，对于也由可生物降解材料制成的胶囊20的实施例，接缝22的更 快生物降解可以通过以下方式中的一个或多个来实现：i)由更快生物降解的材料制造接 缝；ii)对接缝预加应力；或者iii)将接缝穿孔。使用可生物降解接缝22在GI道中产生 可吞服装置的可控降解的概念还可应用于其他可吞服装置，诸如可吞服摄像机（或其他可 吞服成像装置），以帮助穿过GI道并减小此类装置卡在GI道中的可能性。因此，可生物降 解接缝22的实施例可适合于可吞服成像和其他可吞服装置。
[0124] 在其他实施例中，接缝22可由易于通过吸收超声能量（例如，高频超声（HIFU)) 而降解的材料构造而成和/或具有易于通过吸收超声能量而降解的结构，从而允许使用外 部施用的或通过内窥镜（或其他微创方法）施用的超声波将胶囊降解成较小的片块。
[0125] 本发明的另一方面提供用于使用可吞服药物递送装置10的一个或多个实施例将 药物和其他治疗药剂（形式为药物1〇〇)递送到GI道的壁中的方法。现在将讨论这样的方 法的示例性实施例。所述药物递送的实施例发生在小肠SI中。然而应该认识到，这是示例 性的，而本发明的实施例还可用于在包括胃和大肠在内的GI道中的多个位置处递送药物。 为了便于论述，本文有时会将可吞服药物递送装置10称为胶囊。如上所述，在各个实施例 中，装置10可作为套件14封装在密封包装12内，所述密封包装包括装置10和一组使用说 明15。如果患者使用手持式装置13,则可指示患者手动地或者通过位于说明15或包装12 上的条形码18 (或其他识别标记18)向装置13中输入数据。如果使用条形码，则患者将使 用装置13上的条形码读取器19来扫描条形码。在打开包装12、阅读说明15和输入任何 所需数据之后，患者吞服可吞服药物递送装置10的实施例。根据药物，患者可以协同进食 (在进食之前、期间或之后）或者诸如血糖测量等生理测量一起服用装置10。胶囊20的尺 寸设定为如图1E的实施例中所示，穿过患者的GI道，并且经过患者的胃S并通过蠕动动作 而进入小肠SI中。根据本发明的一个或多个实施例，一旦胶囊10处于小肠中，包衣20c' 和20c"即由小肠中的碱性pH(或者为小肠所特有的其他化学或物理条件）所降解，从而导 致球囊30、60和72的扩张或者将药物100递送到小肠SI的壁中。
[0126] 在药物递送之后，装置10继而通过包括大肠LI的肠道，并最终被排泄。对于具有 可撕裂胶囊的实施例，胶囊可立即通过球囊30的膨胀而破碎成较小的片块。对于具有可生 物降解接缝22或其他可生物降解部分的胶囊20的实施例，胶囊在肠道中降解成较小的片 块，以帮助通过肠道并从肠道排泄。在具有可生物降解的组织穿透针/构件40的特定实施 例中，如果针卡在肠壁中，则针会生物降解，从而将胶囊20从所述壁释放出来。
[0127] 对于包括传感器97的装置10的实施例，球囊30或其他可扩张构件30的扩张可以 通过由传感器向隔离阀50的可控实施例和/或耦合至隔离阀50的处理器29/控制器29c 发送信号来实现。对于包括外部致动能力的装置10的实施例，使用者可在吞服胶囊之后的 选定时间段外部地使球囊30 (以及球囊52和60)扩张。所述时间段可相关于食物经过使 用者的GI道移动至诸如小肠等GI道中的特定位置的典型通行时间（例如，30分钟）或通 行时间的范围（例如，10分钟至2小时）。
[0128] 上述方法的一个或多个实施例可以用于递送含有治疗有效量的多种药物和其他 治疗药剂101的制剂100以治疗多种疾病和状况。这些制剂包括许多原本因在胃里的化 学分解而需要注射的大分子肽和蛋白质，例如，生长激素、甲状旁腺素、胰岛素、干扰素和其 他类似的化合物。可通过本发明的实施例递送的合适的药物和其他治疗药剂包括各种化 疗剂（例如，干扰素）、抗生素、抗病毒药物、胰岛素及相关化合物、胰高血糖素样肽（例如， GLP-1、艾塞那肽）、甲状旁腺素、生长激素（例如，IFG及其他生长因子）、抗癫痫剂（例如， 呋塞米）、抗偏头痛药（舒马曲坦）、免疫抑制剂（例如，环孢菌素）以及抗寄生虫剂，诸如 各种抗疟疾剂。特定药物的剂量可针对患者的体重、年龄或其他参数来滴定。另外，用以实 现期望效果或治疗效果的药物101 (例如，用于血糖调节的胰岛素、用于抗癫痫的呋塞米） 可以少于当药物在通过常规口服递送（例如，在胃中消化并通过小肠的壁得到吸收的可吞 服丸剂）来递送的情况下所需的量。这是因为不存在由胃中的酸和其他消化液所造成的 药物降解，并且因为所有的而非仅一部分的药物都被递送到小肠（或者胃肠道中的其他内 腔，例如，大肠、胃等）的壁中。根据药物101，在制剂100中递送的剂量102可以在通过常 规口服递送手段递送的剂量的100%至5%的范围内来获得期望的治疗效果（例如，血糖调 节、癫痫调节等），并且还设想到甚至更低的量。具体的剂量减少可以基于特定的药物、要治 疗的状况以及患者的体重、年龄和状况来滴定。对于一些药物（具有公知的肠道中降解水 平），可以采用标准剂量减少（例如，10-20%)。更大量的剂量减少可以用于更容易发生降 解和吸收不良的药物。以这种方式，由装置10递送的一种或多种特定药物的潜在毒性和其 他副作用（例如，胃痉挛、肠易激、出血等）可因摄入剂量降低而减小。这由于患者在副作 用的严重性和发生率方面均有下降，转而提高了患者依从性。采用剂量减少的药物101的 实施例的附加益处包括减少患者对药物产生耐受性（需要更高剂量）的可能性，以及在抗 生素的情况中减少患者产生耐药细菌菌株的可能性。另外，针对经受胃旁路术和在其中移 除小肠的区段或有效地缩短其工作（例如，消化）长度的其他手术的患者，可以实现其他程 度的剂量减少。
[0129] 除了单一药物的递送之外，还可以使用可吞服药物递送装置10及其使用方法的 实施例来递送用于治疗多种状况或者用于治疗特定状况的多种药物（例如，用于治疗HIV AIDS的蛋白酶抑制剂）。在使用中，此类实施例允许患者不必针对一种或多种特定状况而 必须服用多种药物。另外，此类实施例提供一种用于帮助使一种方案的两种或更多种药物 大约同时被递送并吸