CN105960261A - 用于定位和/或表征胃内设备的系统和方法 - Google Patents

用于定位和/或表征胃内设备的系统和方法 Download PDF

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N.R.德拉克
S.纳尔逊
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Abstract

提供了用于治疗肥胖的设备和方法。更具体地，提供了胃内设备和制造、展开、膨胀、定位、追踪、监视、紧缩和检索该胃内设备的方法。

Description

用于定位和/或表征胃内设备的系统和方法
通过引用对相关申请的并入
在申请数据表或对其的任何校正中标识的任何和所有优先权据此通过在37 CFR1.57之下的引用而并入。本申请要求在2013年12月4日提交的美国临时申请号61/911,958以及2014年10月9日提交的美国临时申请号61/062,081的优先权。上述申请的每一个通过引用以其整体并入本文，并且据此将每一个明确做成本说明书的一部分。
技术领域
提供了用于治疗肥胖的设备和方法。更具体地，提供了胃内设备和制造、展开（deploy）、膨胀、定位、追踪、监视、紧缩和检索胃内设备的方法。
背景技术
肥胖是发达国家中的主要健康问题。肥胖使你处于患高血压、糖尿病和许多其他严重的健康问题的较大风险。在美国，超重或肥胖的并发症估计影响近三分之一美国成年人，其中具有超过$800亿的每年医疗成本并包括间接成本（诸如工资损失），超过$1200亿的总的每年经济成本。除了罕见的病理情况之外，体重增加直接与吃得过多相关。
用于减少体重的无创方法包括增加代谢活动以燃烧热量和/或减少热量摄取，这通过修改行为或具有药理学干预来减少进食的欲望。其他方法包括减少胃的体积的外科手术，绑扎以限制人造口（stoma）的尺寸，以及通过占用胃内空间来减少进食欲望的胃内设备。
胃内体积占用设备在吃了仅少量的食物之后为患者提供饱足感。因此，当人被饱腹感所满足时热量摄取减少。目前可用的体积占用设备具有许多不足之处。例如，需要复杂的胃过程来插入一些设备。
其内容通过引用以其整体并入本文中的美国专利号4,133,315公开了一种用于减少肥胖的装置，包括可膨胀的、弹性袋和管组合。袋可以通过吞咽而插入患者的胃中。袋的远侧的附管端留在患者的口腔中。第二管蜿蜒通过鼻腔并进入到患者口腔中。位于患者口腔中的管端被连接通过患者的鼻子到袋以形成用于流体连通的连续管。替代地，袋可以通过胃过程而被植入。在患者进食之前，袋通过管被膨胀至期望程度，使得对食物的欲望减小。在患者进食后，袋被紧缩。管遍及治疗过程延伸出患者的鼻子或腹腔。
其内容通过引用以其整体并入本文中的美国专利号5,259,399、5,234,454和6,454,785公开了必须手术植入的用于体重控制的胃内体积占用设备。
其内容通过引用以其整体并入本文中的美国专利号4,416,267、4,485,805、4,607,618、4,694,827、4,723,547、4,739,758和4,899,747以及欧洲专利号246,999涉及可以内窥镜地插入的用于体重控制的胃内、体积占用设备。在这些中，其内容通过引用以其整体并入本文中的美国专利号4,416,267、4,694,827、4,739,758和4,899,747涉及一种球囊，其表面以一定方式定轮廓以实现期望的端部。在其内容通过引用以其整体并入本文中的美国专利号4,416,267和4,694,827中，球囊是环面形，其中喇叭形中央开口促进固体和液体通过胃腔。其内容通过引用以其整体并入本文中的美国专利号4,694,827的球囊具有多个表面光滑的凸形突起。突起减少接触胃壁的表面积量，从而减少了由于与胃粘膜过度接触而产生的不利影响。突起还限定球囊和胃壁之间的固体和液体可以通过其的通道。其内容通过引用以其整体并入本文中的美国专利号4,739,758的球囊在其周边上具有气泡，所述气泡防止它紧靠着贲门或幽门就位。
其内容通过引用以其整体并入本文中的美国专利号4,899,747和4,694,827的球囊通过推放被紧缩的球囊和可释放地附接的管向下胃管来插入。其内容通过引用以其整体并入本文中的美国专利号4,723,547公开了一种特别适配的插入导管以用于定位其球囊。在其内容通过引用以其整体并入本文中的美国专利号4,739,758中，漏斗管实现球囊的插入。在其内容通过引用以其整体并入本文中的美国专利号4,485,805中，球囊被插入到指套中，其通过串到向下插入患者的咽喉的常规胃管的端部而附接。欧洲专利号246,999的球囊使用具有整体钳的胃镜来插入。
在其内容通过引用以其整体并入本文中的美国专利号4,416,267、4,485,805、4,694,827、4,739,758和4,899,747以及欧洲专利号246,999中，球囊利用来自从患者的口腔向下延伸的管的流体而膨胀。在这些专利中，球囊也设有自密封孔（其内容通过引用以其整体并入本文中的美国专利号4,694,827）、注射部位（其内容通过引用以其整体并入本文中的美国专利号4,416,267和4,899,747）、自密封填充阀（其内容通过引用以其整体并入本文中的美国专利号4,485,805）、自闭阀（其内容通过引用以其整体并入本文中的欧洲专利号246,999）或鸭嘴阀（其内容通过引用以其整体并入本文中的美国专利号4,739,758）。其内容通过引用以其整体并入本文中的美国专利号4,723,547使用延长的厚插塞并且球囊通过插入通过插塞附接到空气源的针而填充。
其内容通过引用以其整体并入本文中的美国专利号4,607,618描述了由连结的半刚性骨架构件形成以形成可折叠中空结构的可折叠器具。该器具不是可膨胀的。其使用具有顶杆以释放可折叠器具的特别适配的探针而内窥镜地插入到胃中。一旦被释放，则器具将返回到其更大的松弛尺寸和形状。
其内容通过引用以其整体并入本文中的美国专利号5,129,915涉及一种旨在被吞咽并且在温度的作用下自动膨胀的胃内球囊。讨论了胃内球囊可以通过温度的变化而膨胀的三种方式。包括固体酸和无毒碳酸盐或碳酸氢盐的组合物通过包覆在体温下熔融的巧克力、可可膏体或者可可油而与湿气离。可替代地，包覆有在体温下熔融的无毒植物或动物脂肪并且被置于水的存在中的碱性碳酸氢盐和柠檬酸可以产生相同的结果。最后，固体酸和无毒碳酸盐或碳酸氢盐通过低强度的合成材料的隔离袋而从水隔离，其将足以紧接在吞咽水泡前打破。打破隔离袋使得酸、碳酸盐或碳酸氢盐和水混合，并且球囊立即开始扩大。膨胀的热触发的缺点在于，它不承受在安全的自膨胀胃内球囊中是期望的和必需的膨胀的定时的再现性和控制的程度。
在吞咽后，食物和口服药物通常在一分钟内到达患者的胃。食物留在胃中平均从1至3小时。然而，停留时间是高度可变的，并且依赖于这样的因素，如患者的空腹或进食状态。因此，胃内球囊的膨胀的适当定时是各种实施例的胃内设备的成功展开方面的因素。定时被选择成避免在食道中过早膨胀，这会导致食道阻塞或迟来的膨胀，其会导致肠阻塞。
用于验证胃内设备在胃中的方法是有用的在于，它们不依赖于胃内设备的施用后的仅仅定时。位置的验证可以利用放射照相来完成。在患者吞咽了封装的球囊之后，放射照相可以完成以确保该球囊在吞咽之后在胃中，其中封装的球囊通过放射不透明（radio-opaque）标记而可视化。放射照相技术包括X射线或荧光透视技术，其使用放射提供球囊的实时图像。然而，如果长时间或以高剂量施用则放射可能对身体有害。虽然荧光透视通常使用低剂量的放射，但是重复使用可能创建对患者的伤害的风险。此外，存在对患者的过高剂量的意外施用的风险。
基于电磁的系统和方法提供例如放射照相之上的优点。电磁一般是指对应于电流的磁场。电流可以在导电材料中通过磁场的存在而感应。磁场也可以通过流过导电材料的电流的存在而感应。电磁学已在许多不同的上下文中使用，并且其在胃内设备定位和表征上下文中使用时呈现优点。
基于电压的系统和方法还提供例如放射照相之上的优点。当一个点的电位与另一个点的电位不同时创建电压。电压已在许多不同的上下文中使用，并且其在胃内设备定位和表征上下文中使用时呈现优点。
其内容通过引用以其整体并入本文中的美国专利号8,858,432公开了包含信号生成电路的可摄取的标记。可摄取事件标记系统包括可摄取事件标记（IEM）和个人信号接收器。IEM包括标识符，诸如生理学上可接受的载体，其在与诸如消化道内部目标部位之类的身体的目标内部生理部位接触时激活。个人信号接收器被配置成与生理位置相关联，例如，在身体内或在身体上，并且接收信号IEM。在使用期间，IEM广播由个人信号接收器所接收的信号。
其内容通过引用以其整体并入本文中的美国专利号8,836,513描述了具有指示其已被消耗的可摄取产品的系统。该系统包括导电元件、电子组建、以及以异种材料形式的部分功率源。在与导电流体接触时，电压电位被创建并且电源被完成，这激活该系统。电子组件控制异种材料之间的电导，以产生唯一电流签名。该系统可以与食物相关联，并且向接收器传达关于食物材料的摄取的数据。
其内容通过引用以其整体并入本文中的美国专利号8,847,766描述了一种用于药剂的物理输送的系统。该系统包括发送导电信号的标识符和由异种材料形成的自耗电极。电极被配置成在第一和第二电极接触体液时生成电压以激励标识符并且将导电信号发送到身体。
基于超声的系统和方法还提供例如放射学之上的优点。超声是具有比人听觉范围的上限高的频率的振荡声压力波。超声因此不基于物理性质方面的差异而与“正常”（可听）声分离，除了如下的事实，人类无法听到它。虽然该限制因人而异，但在健康的年轻的成年人中约为20kHz兹（20,000赫兹）。超声设备利用从20kHz兹到几千兆赫兹的频率进行操作。
可以使用超声设备来检测对象和测量距离。超声成像（超声检查）在兽医和人类医学二者中使用。在产品和结构的无损测试中，超声被用于检测不可见的缺陷。在工业上，超声被用于清洗和用于混合，并且以加速化学过程。诸如蝙蝠和海豚之类的动物使用超声来定位猎物和障碍。
超声学是超声的应用。超声可以用于医学成像、检测、测量和清洗。在较高的功率电平处，超声对于改变物质的化学性质是有用的。
医学超声检查（超声波检查法）是用于可视化肌肉、肌腱和许多内部器官以利用实时断层图像捕获它们的尺寸、结构和任何病理病变的基于超声的诊断医学成像技术。超声已经被放射科医师和超声医师用来对人体进行成像至少50年，并已成为广泛使用的诊断工具。该技术相对便宜和轻便，特别是当与诸如磁谐振成像（MRI）和计算机断层扫描（CT）的其他技术相比较时。超声也用于在日常和紧急产前护理中可视化胎儿。在怀孕期间使用的这样的诊断应用被称为产科超声。如目前在医学领域中所应用的，适当执行的超声不会对患者造成已知的风险。超声不使用电离辐射，并且用于成像的功率电平太低而不会在组织中引起不良加热或压力影响。
超声也越来越多地用在创伤和急救情况下，其中急诊超声成为多数EMT响应组的常用。此外，超声被用在其中需要会诊的远程诊断情况下，诸如空间或移动运动队诊断中的科学实验。超声也在检测骨盆异常中是有用的，并且可以涉及称为腹部（腹）超声、女性中的阴道（经阴道或阴道内）超声、以及还有男性中的直肠（经直肠）超声的技术。
超声已在许多不同的上下文中使用，并且其在胃内设备定位和表征上下文中使用时呈现优点。
采用医学成像来诊断大量疾病。最古老的方法（染料X射线技术）在短检查时间内输送高分辨率图像；然而，它具有使患者暴露于X射线的缺点。超声成像是不使用放射来工作的图像采集的方法。利用所述超声成像，超声信号经由超声换能器被发送到被检查的对象并且对应的控制设备接收所反射的超声信号，并处理所接收的信号以用于成像目的。
其内容通过引用以其整体并入本文中的美国专利号8,535,230描述了在机器人臂上包括超声换能器以在对象移动时追踪它的超声设备。然而，这样的系统与追踪身体内的设备不兼容。
其内容通过引用以其整体并入本文中的美国专利号8,105,247描述了使用超声换能器来测量胃带设备的尺寸。然而，该系统被意图用于静止的胃带设备并且不可直接应用于定位和表征平移、旋转和转化（transforming）的胃内设备。
发明内容
仍然需要一种在体内定位和表征避免暴露于辐射和的胃内球囊设备的方法和设备。
公开了一种自由漂浮或系留（tethered）胃内体积占用设备或多个设备，其随时间在预定范围内维持体积和/或内部压力，或其经受随时间的体积和/或内部压力方面的预定调整。通过维持预定的体积和/或内部压力，导致结构完整性方面的破坏的设备上的应力可以最小化，这防止过早和/或不受控制的紧缩或其他设备故障。通过经受随时间的体积和/或内部压力方面的预定调整，可以获得包含在关于设备的治疗过程之上的胃尺寸方面的改变的预选择的体积简档。设备可以是自膨胀（也被称为自动膨胀）或可膨胀（也称为经由系绳手动膨胀）。
提供了体积占用设备和用于制造、展开、膨胀、追踪、定位、紧缩和检索这样的设备的方法。优选实施例的方法和设备可以被用于治疗超重和肥胖个体。采用优选实施例的设备的方法不需要利用侵入性过程，而是设备可以简单地由患者吞咽，其中具有或没有附加的导管。一旦在患者的胃中，则设备被充入预选流体至预选的体积，例如，气体、液体、蒸气或它们的混合物。因此，使用一种流体（诸如“气体”，例如，初始填膨胀体）来描述本文中的各种实施例并不排除也使用其他流体。另外，诸如初始填充流体的“流体”还包括在诸如气体或液体的流体内包含、在其内混合、在其内承载或以其他方式在其中夹带的固体、液体、蒸气、或气相中的材料或多种材料。流体可以包括一种物质或者不同物质的混合物，并且可以是或包括盐溶液、生理学上可接受的流体或物质等，如本文进一步所述。设备的壁针对其特定流体（例如气体）扩散性而预选。一旦在体内环境中，则设备内的（多种）气体扩散出通过设备的壁并且气体从体内环境扩散到设备中。通过预选初始用来膨胀设备的设备壁和（多种）气体，考虑到气体从体内环境中到设备的扩散性，设备的体积和/或内部压力可以维持在预定范围内或者可以遵循体积和/或压力改变的预选简档。在预定时间段之后，设备可以使用内窥镜工具来移除或将在体积方面减小或紧缩以便通过患者的消化道的其余部分。
膨胀可以通过使用可移动导管来实现，其在由患者吞咽后初始保持与设备的流体接触。可替代地，膨胀可以通过自膨胀过程来实现，例如，一旦设备到达胃则在设备中生成气体，通过在吞咽之后包含在设备内的气体生成组件的反应或者通过利用可移动导管将气体生成过程中的一个或多个组件引入到设备中。
设备的体积占用子组件可以通过柔性、不可渗透、生物相容性的材料的注射、吹塑或滚塑来形成，所述材料诸如例如聚氨酯、尼龙或聚对苯二甲酸乙二醇酯。可以被用于控制体积占用子组件的渗透性/不渗透性的材料包括但不限于氧化硅（SiOx）、金或任何贵金属、莎纶、保形涂料等，当期望降低渗透性时。为了增强设备的壁的不可渗透特性（如果期望的话）体积占用子组件可以进一步包覆有一种或多种气体阻隔化合物或由Mylar聚酯膜包衣（coating）或kelvalite、银或铝形成为金属化表面，以提供不可渗透阻隔。
在进一步的实施例中，设备采用了其中设备被封装使得设备可以被吞咽而对患者产生最小不舒适的输送状态。在输送状态下，设备可以被封装成胶囊。可替代地，设备可以包覆可操作以限制设备并促进吞咽的材料。各种技术也可以用于缓解设备的吞咽，包括例如润湿、温度处理、润滑、以及利用诸如麻醉剂之类的药物处理。
设备包含追踪或可视化组件或多个组件，其使得医师能够使用电磁、磁、电流、pH、和/或声学（例如超声）方法来确定设备在患者的体内的位置和/或定向和/或状态。追踪或可视化组件可以是球囊或其或其中的组件，或添加到或附加到球囊或其或其中的组件的附加组件，或具有指示该球囊的放置的性质的附加组件。
在一些实施例中，追踪子组件可以包含发射电磁能量的材料。设备可以使用响应于设备的电磁性质的互补电磁能传感器来追踪并定位。这样的技术也可以用于在设备保持在患者的体内时获得某设备特定信息和规格，包括但不限于当其行进在体内时的设备位置、定向、尺寸或状态。身体外的电磁响应传感器可以检测和处理与由内部设备所中继的电磁能量相关的信息，所述能量可以被反射离开胃内设备或胃内设备中或上的材料或对象、由其创建、或以其他方式从其传播。然后，该信息可以被解释以在仍然在体内时标识设备的位置、定向、尺寸和其他属性。电磁系统提供追踪、定位和表征胃内设备的简单、非侵入性和危害较小的方法。
在一些实施例中，追踪子组件可以包含响应于超声或其他声能的材料。设备可以使用响应于设备的声学性质的互补的超声能量传感器来追踪和定位。这样的技术也可以用于在设备保持在患者的体内时获得某设备特定信息和规格，包括但不限于当其行进在体内时的设备的位置、定向、尺寸或状态。身体外的声学响应传感器可以检测和处理与由内部设备所中继的声能相关的信息，所述能量可以被反射离开胃内设备或胃内设备中或上的材料或对象、由其创建、或以其他方式从其传播。然后，该信息可以被解释以在仍然在体内时标识设备的位置、定向、尺寸和其他属性。超声系统提供追踪、定位和表征胃内设备的简单、非侵入性和危害较小的方法。
在一些实施例中，电磁系统或其部分可以与声学系统或其部分组合。系统或其部分的组合可以被实现以进一步增强在体内定位和/或表征胃内设备。
这样的技术也可以用于在设备保持在患者的体内时获得某设备特定信息和规格，包括但不限于当其行进在体内时的设备位置、定向、尺寸或状态。磁响应传感器（例如，身体外的传感器）可以检测并中继与内部设备的磁场相关的信息。然后，该信息可以被解释以在仍然在体内时标识设备的位置、定向、尺寸和其他属性。磁场检测系统提供追踪、定位和表征胃内设备的简单、非侵入性和危害较小的方法。
在第一方面中，提供了一种用于定位身体内的胃内设备的电磁系统，该系统包括：配置成生成电磁场的电磁场发生器；配置成与系统耦合并进一步配置成当在体内胃环境中暴露于电磁场时产生电流的可吞咽电磁传感器；以及配置用于当胃内设备在体内胃环境中时将初始填充流体引入到体积占用胃内设备中的阀系统，该阀系统包括配置成可释放地与胃内设备耦合的可吞咽导管。
在第一方面的实施例中，电磁传感器配置成与可吞咽导管耦合。
在第一方面的实施例中，电磁传感器配置成与可吞咽导管的远端耦合。
在第一方面的实施例中，电磁传感器配置成与胃内设备耦合。
在第一方面的实施例中，该系统还包括至少一个外部参考传感器，其配置成放置在身体外并且当暴露于磁场时产生电流。
在第一方面的实施例中，该系统还包括三个外部参考传感器，其配置成放置在身体外并且当暴露于磁场时产生电流。
在第一方面的实施例中，该系统还包括传感器接口单元，其配置成与电磁传感器和至少一个外部参考传感器电通信。
在第一方面的实施例中，该系统还包括系统控制单元，其配置成与传感器接口单元并与电磁场发生器电通信。
在第一方面的实施例中，该系统还包括计算机，其配置成与系统控制单元电通信并且显示指示电磁传感器在身体内的位置的标识符。
在第一方面的实施例中，该系统还包括至少一个外部参考传感器，其配置成放置在身体外并且当暴露于磁场时产生电流，其中计算机进一步配置成显示指示至少一个外部参考传感器的位置的至少一个第二标识符。
在第一方面的实施例中，计算机进一步配置成显示指示由电磁传感器在身体内所行进的路径的轨迹。
在第一方面的实施例中，该系统还包括胃内设备，其中胃内设备是球囊。
在第一方面的实施例中，该系统还包括初始填充流体，其中胃内设备包括聚合物壁，其配置成在体内胃环境的条件下具有大于10 cc/m2/天的对CO2的渗透性，使得至少部分地通过惰性气体在初始填充流体中的浓度来控制CO2通过聚合物壁从体内胃环境扩散到胃内设备的内腔中的量和速率。
在第一方面的实施例中，聚合物壁包括包含乙烯-乙烯醇层的CO2阻隔材料。
在第一方面的实施例中，聚合物壁包括包含尼龙层和聚乙烯层的两层CO2阻隔材料。
在第一方面的实施例中，聚合物壁包括包含尼龙层、聚偏二氯乙烯层和聚乙烯层的三层CO2阻隔材料。
在第一方面的实施例中，聚合物壁包括包含尼龙层、乙烯-乙烯醇层和聚乙烯层的三层CO2阻隔材料。
在第一方面的实施例中，初始填充流体主要包括气态N2。
在第一方面的实施例中，初始填充流体主要包括气态N2和气态CO2。
在第一方面的实施例中，初始填充流体主要包括气态N2和气态CO2，并且其中气态N2在初始填充流体中在浓度方面超过气态CO2。
在第一方面的实施例中，初始填充流体包括以液体形式、蒸气形式或气态形式中的一个或多个的SF6。
在第一方面的实施例中，初始填充流体包括气态N2和气态SF6。
在第一方面的实施例中，聚合物壁配置成在体内胃环境的条件下具有大于50 cc/m2/天的对CO2的渗透性。
在第二方面中，提供了一种用于电磁地定位患者的身体内的胃内设备的方法，该方法包括：利用位于患者身体外的电磁场发生器生成电磁场；经由吞咽将包括未膨胀胃球囊的胃内设备引入到患者的身体中，该胃内设备可释放地与导管耦合并与电磁传感器耦合，该电磁传感器配置成在存在由磁场发生器所生成的电磁场的情况下产生电流；感测由电磁场在电磁传感器中所感应的电流；以及基于感测在电磁传感器中所感应的电流来确认未膨胀胃球囊在患者内的位置。
在第二方面的实施例中，未膨胀胃球囊在患者内的位置是患者的胃。
在第二方面的实施例中，该方法还包括：通过导管将初始填充流体引入到未膨胀胃球囊的内腔中，胃内球囊包括聚合物壁，其配置成在体内胃环境的条件下具有大于10cc/m2/天的对CO2的渗透性；以及在至少30天的使用寿命内将膨胀后的胃内球囊暴露于体内胃内环境，其中至少部分地通过惰性气体在初始填充流体中的浓度来控制CO2通过聚合物壁从体内胃环境扩散到球囊的内腔中的量和速率。
在第二方面的实施例中，聚合物壁包括包含尼龙层、聚偏二氯乙烯层和聚乙烯层的三层CO2阻隔材料。
在第二方面的实施例中，聚合物壁包括包含尼龙层、乙烯-乙烯醇层和聚乙烯层的三层CO2阻隔材料。
在第二方面的实施例中，聚合物壁包括包含尼龙层和聚乙烯层的两层CO2阻隔材料。
在第二方面的实施例中，聚合物壁包括包含乙烯-乙烯醇层的CO2阻隔材料。
在第二方面的实施例中，初始填充流体主要包括气态N2。
在第二方面的实施例中，第一气体主要包括气态N2和气态CO2。
在第二方面的实施例中，第一气体主要包括气态N2和气态CO2，并且其中气态N2在第一气体中在浓度方面超过气态CO2。
在第二方面的实施例中，第一气体包括以液体形式、蒸气形式或气态形式中的一个或多个的SF6。
在第二方面的实施例中，第一气体包括气态N2和气态SF6。
在第二方面的实施例中，聚合物壁配置成在体内胃环境的条件下具有大于50 cc/m2/天的对CO2的渗透性。
在第二方面的实施例中，基于感测在电磁传感器中所感应的电流来确认未膨胀胃球囊在患者内的位置包括在计算机上显示指示电磁传感器的位置的标识符。
在第二方面的实施例中，该方法还包括：将至少一个外部参考传感器放置在患者的身体外，至少一个外部参考传感器配置成当暴露于电磁场时产生电流；以及感测由电磁场在至少一个外部参考传感器中所感应的电流。
在第二方面的实施例中，基于感测在电磁传感器中所感应的电流来确认未膨胀胃球囊在患者内的位置包括在计算机上显示指示至少一个外部参考传感器的位置的至少一个第二标识符。
在第二方面的实施例中，电磁传感器与导管耦合。
在第二方面的实施例中，电磁传感器与胃内设备耦合。
在第三方面，提供了一种用于定位身体内的胃内设备的磁系统，该系统包括：配置成感测磁场的磁场传感器；配置成与系统耦合并进一步配置成在体内胃环境中产生局部磁场的可吞咽磁标记；以及配置用于当胃内设备在体内胃环境中时将初始填充流体引入到体积占用胃内设备中的阀系统，该阀系统包括配置成可释放地与胃内设备耦合的可吞咽导管。
在第三方面的实施例中，磁标记配置成与可吞咽导管耦合。
在第三方面的实施例中，磁标记配置成与可吞咽导管的远端耦合。
在第三方面的实施例中，磁标记配置成与胃内设备耦合。
在第三方面的实施例中，该系统还包括至少一个外部参考传感器，其配置成放置在身体外并且感测局部磁场。
在第三方面的实施例中，该系统还包括传感器接口单元，其配置成与磁标记电通信。
在第三方面的实施例中，该系统还包括系统控制单元，其配置成与传感器接口单元并与磁场传感器电通信。
在第三方面的实施例中，该系统还包括计算机，其配置成与系统控制单元电通信并且显示指示磁标记在身体内的位置的标识符。
在第三方面的实施例中，计算机进一步配置成显示指示由磁标记在身体内所行进的路径的轨迹。
在第三方面的实施例中，该系统还包括胃内设备，其中胃内设备是球囊。
在第三方面的实施例中，该系统还包括初始填充流体，其中胃内设备包括聚合物壁，其配置成在体内胃环境的条件下具有大于10 cc/m2/天的对CO2的渗透性，使得至少部分地通过惰性气体在初始填充流体中的浓度来控制CO2通过聚合物壁从体内胃环境扩散到胃内设备的内腔中的量和速率。
在第三方面的实施例中，聚合物壁包括包含乙烯-乙烯醇层的CO2阻隔材料。
在第三方面的实施例中，聚合物壁包括包含尼龙层和聚乙烯层的两层CO2阻隔材料。
在第三方面的实施例中，聚合物壁包括包含尼龙层、聚偏二氯乙烯层和聚乙烯层的三层CO2阻隔材料。
在第三方面的实施例中，聚合物壁包括包含尼龙层、乙烯-乙烯醇层和聚乙烯层的三层CO2阻隔材料。
在第三方面的实施例中，初始填充流体主要包括气态N2。
在第三方面的实施例中，初始填充流体主要包括气态N2和气态CO2。
在第三方面的实施例中，初始填充流体主要包括气态N2和气态CO2，并且其中气态N2在初始填充流体中在浓度方面超过气态CO2。
在第三方面的实施例中，初始填充流体包括以液体形式、蒸气形式或气态形式中的一个或多个的SF6。
在第三方面的实施例中，初始填充流体包括气态N2和气态SF6。
在第三方面的实施例中，聚合物壁配置成在体内胃环境的条件下具有大于50 cc/m2/天的对CO2的渗透性。
在第四方面中，提供了一种用于磁定位患者的身体内的胃内设备的方法，该方法包括：经由吞咽将包括未膨胀胃球囊的胃内设备引入到患者的身体中，该胃内设备可释放地与导管耦合并与磁标记耦合，该磁标记配置成由磁场传感器感测；利用磁场传感器感测磁场；以及基于感测磁场来确认未膨胀胃球囊在患者内的位置。
在第四方面的实施例中，未膨胀胃球囊在患者内的位置是患者的胃。
在第四方面的实施例中，该方法还包括：通过导管将初始填充流体引入到未膨胀胃球囊的内腔中，胃内球囊包括聚合物壁，其配置成在体内胃环境的条件下具有大于10cc/m2/天的对CO2的渗透性；以及在至少30天的使用寿命内将膨胀后的胃内球囊暴露于体内胃内环境，其中至少部分地通过惰性气体在初始填充流体中的浓度来控制CO2通过聚合物壁从体内胃环境扩散到球囊的内腔中的量和速率。
在第四方面的实施例中，聚合物壁包括包含尼龙层、聚偏二氯乙烯层和聚乙烯层的三层CO2阻隔材料。
在第四方面的实施例中，聚合物壁包括包含尼龙层、乙烯-乙烯醇层和聚乙烯层的三层CO2阻隔材料。
在第四方面的实施例中，聚合物壁包括包含尼龙层和聚乙烯层的两层CO2阻隔材料。
在第四方面的实施例中，聚合物壁包括包含乙烯-乙烯醇层的CO2阻隔材料。
在第四方面的实施例中，初始填充流体主要包括气态N2。
在第四方面的实施例中，第一气体主要包括气态N2和气态CO2。
在第四方面的实施例中，初始填充流体主要包括气态N2和气态CO2，并且其中气态N2在第一气体中在浓度方面超过气态CO2。
在第四方面的实施例中，初始填充流体包括以液体形式、蒸气形式或气态形式中的一个或多个的SF6。
在第四方面的实施例中，初始填充流体包括气态N2和气态SF6。
在第四方面的实施例中，聚合物壁配置成在体内胃环境的条件下具有大于50 cc/m2/天的对CO2的渗透性。
在第四方面的实施例中，基于感测由磁标记所生成的磁场来确认未膨胀胃球囊在患者内的位置包括在计算机上显示指示磁标记的位置的标识符。
在第四方面的实施例中，磁标记与导管耦合。
在第四方面的实施例中，电磁传感器与胃内设备耦合。
在第五方面中，提供了一种用于定位身体内的胃内设备的伏打（voltaic）系统，该系统包括：配置成与系统耦合并进一步配置成在体内胃环境中产生电压的可吞咽伏打传感器；以及配置用于当胃内设备在体内胃环境中时将初始填充流体引入到体积占用胃内设备中的阀系统，该阀系统包括配置成可释放地与胃内设备耦合的可吞咽导管。
在第五方面的实施例中，伏打传感器配置成与可吞咽导管耦合。
在第五方面的实施例中，伏打传感器配置成与可吞咽导管的远端耦合。
在第五方面的实施例中，伏打传感器配置成与胃内设备耦合。
在第五方面的实施例中，该系统还包括至少一个接收器，其配置成放置在身体外并接收与由伏打传感器所产生的电压相关的信号。
在第五方面的实施例中，该系统还包括传感器接口单元，其配置成与伏打传感器电通信。
在第五方面的实施例中，该系统还包括系统控制单元，其配置成与传感器接口单元并与伏打传感器电通信。
在第五方面的实施例中，该系统还包括计算机，其配置成与系统控制单元电通信并且显示指示伏打传感器在身体内的位置的标识符。
在第五方面的实施例中，该系统还包括胃内设备，其中胃内设备是球囊。
在第五方面的实施例中，该系统还包括初始填充流体，其中胃内设备包括聚合物壁，其配置成在体内胃环境的条件下具有大于10 cc/m2/天的对CO2的渗透性，使得至少部分地通过惰性气体在初始填充流体中的浓度来控制CO2通过聚合物壁从体内胃环境扩散到胃内设备的内腔中的量和速率。
在第五方面的实施例中，聚合物壁包括包含乙烯-乙烯醇层的CO2阻隔材料。
在第五方面的实施例中，聚合物壁包括包含尼龙层和聚乙烯层的两层CO2阻隔材料。
在第五方面的实施例中，聚合物壁包括包含尼龙层、乙烯-乙烯醇层和聚乙烯层的三层CO2阻隔材料。
在第五方面的实施例中，聚合物壁包括包含尼龙层、聚偏二氯乙烯层和聚乙烯层的三层CO2阻隔材料。
在第五方面的实施例中，初始填充流体主要包括气态N2。
在第五方面的实施例中，初始填充流体主要包括气态N2和气态CO2。
在第五方面的实施例中，初始填充流体主要包括气态N2和气态CO2，并且其中气态N2在初始填充流体中在浓度方面超过气态CO2。
在第五方面的实施例中，初始填充流体包括以液体形式、蒸气形式或气态形式中的一个或多个的SF6。
在第五方面的实施例中，初始填充流体包括气态N2和气态SF6。
在第五方面的实施例中，聚合物壁配置成在体内胃环境的条件下具有大于50 cc/m2/天的对CO2的渗透性。
在第六方面中，提供了一种用于伏打地定位患者的身体内的胃内设备的方法，该方法包括：经由吞咽将包括未膨胀胃球囊的胃内设备引入到患者的身体中，该胃内设备可释放地与导管耦合并与伏打传感器耦合，该伏打传感器配置成在存在胃环境的情况下产生电压；响应于与胃环境的接触利用伏打传感器产生电压；以及基于感测所产生的电压来确认未膨胀胃球囊在患者内的位置。
在第六方面的实施例中，未膨胀胃球囊在患者内的位置是患者的胃。
在第六方面的实施例中，该方法还包括：通过导管将初始填充流体引入到未膨胀胃球囊的内腔中，胃内球囊包括聚合物壁，其配置成在体内胃环境的条件下具有大于10cc/m2/天的对CO2的渗透性；以及在至少30天的使用寿命内将膨胀后的胃内球囊暴露于体内胃内环境，其中至少部分地通过惰性气体在初始填充流体中的浓度来控制CO2通过聚合物壁从体内胃环境扩散到球囊的内腔中的量和速率。
在第六方面的实施例中，聚合物壁包括包含尼龙层、聚偏二氯乙烯层和聚乙烯层的三层CO2阻隔材料。
在第六方面的实施例中，聚合物壁包括包含尼龙层、乙烯-乙烯醇层和聚乙烯层的三层CO2阻隔材料。
在第六方面的实施例中，聚合物壁包括包含尼龙层和聚乙烯层的两层CO2阻隔材料。
在第六方面的实施例中，聚合物壁包括包含乙烯-乙烯醇层的CO2阻隔材料。
在第六方面的实施例中，初始填充流体主要包括气态N2和气态CO2。
在第六方面的实施例中，初始填充流体主要包括气态N2。
在第六方面的实施例中，第一气体主要包括气态N2和气态CO2，并且其中气态N2在第一气体中在浓度方面超过气态CO2。
在第六方面的实施例中，初始填充流体包括以液体形式、蒸气形式或气态形式中的一个或多个的SF6。
在第六方面的实施例中，初始填充流体包括气态N2和气态SF6。
在第六方面的实施例中，聚合物壁配置成在体内胃环境的条件下具有大于50 cc/m2/天的对CO2的渗透性。
在第六方面的实施例中，伏打传感器与导管耦合。
在第六方面的实施例中，伏打传感器与胃内设备耦合。
在第七方面中，提供了一种用于定位身体内的胃内设备的基于pH的系统，该系统包括：配置成与系统耦合并进一步配置成感测体内胃环境中的流体的pH水平的可吞咽pH传感器；以及配置用于当胃内设备在体内胃环境中时将初始填充流体引入到体积占用胃内设备中的阀系统，该阀系统包括配置成可释放地与胃内设备耦合的可吞咽导管。
在第七方面的实施例中，pH传感器配置成与可吞咽导管耦合。
在第七方面的实施例中，pH传感器配置成与可吞咽导管的远端耦合。
在第七方面的实施例中，pH传感器配置成与胃内设备耦合。
在第七方面的实施例中，该系统还包括至少一个接收器，其配置成放置在身体外并接收与由pH传感器所感测的pH水平相关的信号。
在第七方面的实施例中，该系统还包括传感器接口单元，其配置成与pH传感器电通信。
在第七方面的实施例中，该系统还包括系统控制单元，其配置成与传感器接口单元并与pH传感器电通信。
在第七方面的实施例中，该系统还包括计算机，其配置成与系统控制单元电通信并且显示指示pH传感器在身体内的位置的标识符。
在第七方面的实施例中，该系统还包括胃内设备，其中胃内设备是球囊。
在第七方面的实施例中，该系统还包括初始填充流体，其中胃内设备包括聚合物壁，其配置成在体内胃环境的条件下具有大于10 cc/m2/天的对CO2的渗透性，使得至少部分地通过惰性气体在初始填充流体中的浓度来控制CO2通过聚合物壁从体内胃环境扩散到胃内设备的内腔中的量和速率。
在第七方面的实施例中，聚合物壁包括包含乙烯-乙烯醇层的CO2阻隔材料。
在第七方面的实施例中，聚合物壁包括包含尼龙层和聚乙烯层的两层CO2阻隔材料。
在第七方面的实施例中，聚合物壁包括包含尼龙层、聚偏二氯乙烯层和聚乙烯层的三层CO2阻隔材料。
在第七方面的实施例中，聚合物壁包括包含尼龙层、乙烯-乙烯醇层和聚乙烯层的三层CO2阻隔材料。
在第七方面的实施例中，初始填充流体主要包括气态N2。
在第七方面的实施例中，初始填充流体主要包括气态N2和气态CO2。
在第七方面的实施例中，初始填充流体主要包括气态N2和气态CO2，并且其中气态N2在初始填充流体中在浓度方面超过气态CO2。
在第七方面的实施例中，初始填充流体包括以液体形式、蒸气形式或气态形式中的一个或多个的SF6。
在第七方面的实施例中，初始填充流体包括气态N2和气态SF6。
在第七方面的实施例中，聚合物壁配置成在体内胃环境的条件下具有大于50 cc/m2/天的对CO2的渗透性。
在第八方面中，提供了一种用于基于感测身体内的流体的pH水平来定位患者的身体内的胃内设备的方法，该方法包括：经由吞咽将包括未膨胀胃球囊的胃内设备引入到患者的身体中，该胃内设备可释放地与导管耦合并与pH传感器耦合，该pH传感器配置成感测身体内的胃环境中的流体的pH水平；响应于pH传感器与胃环境的接触而感测流体的pH水平；以及基于感测pH水平来确认未膨胀胃球囊在患者内的位置。
在第八方面的实施例中，未膨胀胃球囊在患者内的位置是患者的胃。
在第八方面的实施例中，该方法还包括：通过导管将初始填充流体引入到未膨胀胃球囊的内腔中，胃内球囊包括聚合物壁，其配置成在体内胃环境的条件下具有大于10cc/m2/天的对CO2的渗透性；以及在至少30天的使用寿命内将膨胀后的胃内球囊暴露于体内胃内环境，其中至少部分地通过惰性气体在初始填充流体中的浓度来控制CO2通过聚合物壁从体内胃环境扩散到球囊的内腔中的量和速率。
在第八方面的实施例中，聚合物壁包括包含尼龙层、聚偏二氯乙烯层和聚乙烯层的三层CO2阻隔材料。
在第八方面的实施例中，聚合物壁包括包含尼龙层、乙烯-乙烯醇层和聚乙烯层的三层CO2阻隔材料。
在第八方面的实施例中，聚合物壁包括包含尼龙层和聚乙烯层的两层CO2阻隔材料。
在第八方面的实施例中，聚合物壁包括包含乙烯-乙烯醇层的CO2阻隔材料。
在第八方面的实施例中，初始填充流体主要包括气态N2。
在第八方面的实施例中，初始填充流体主要包括气态N2和气态CO2。
在第八方面的实施例中，初始填充流体主要包括气态N2和气态CO2，并且其中气态N2在第一气体中在浓度方面超过气态CO2。
在第八方面的实施例中，初始填充流体包括以液体形式、蒸气形式或气态形式中的一个或多个的SF6。
在第八方面的实施例中，初始填充流体包括气态N2和气态SF6。
在第八方面的实施例中，聚合物壁配置成在体内胃环境的条件下具有大于50 cc/m2/天的对CO2的渗透性。
在第八方面的实施例中，pH传感器与导管耦合。
在第八方面的实施例中，pH传感器与胃内设备耦合。
在第九方面中，提供了一种用于定位身体内的胃内设备的声学系统，该系统包括：配置成生成声学信号的声学信号发生器；配置成与系统耦合并进一步配置成响应于所生成的声学信号而在体内胃环境中产生声学响应的可吞咽声学标记；以及配置用于当胃内设备在体内胃环境中时将初始填充流体引入到体积占用胃内设备中的阀系统，该阀系统包括配置成可释放地与胃内设备耦合的可吞咽导管。
在第九方面的实施例中，声学标记配置成与可吞咽导管耦合。
在第九方面的实施例中，声学标记配置成与可吞咽导管的远端耦合。
在第九方面的实施例中，声学标记配置成与胃内设备耦合。
在第九方面的实施例中，该系统还包括至少一个外部声学传感器，其配置成放置在身体外并感测声学标记的声学响应。
在第九方面的实施例中，该系统还包括传感器接口单元，其配置成与声学标记并与声学传感器电通信。
在第九方面的实施例中，该系统还包括系统控制单元，其配置成与传感器接口单元电通信。
在第九方面的实施例中，该系统还包括计算机，其配置成与系统控制单元和声学传感器电通信并且显示指示声学标记在身体内的位置的标识符。
在第九方面的实施例中，计算机进一步配置成显示指示由磁标记在身体内所行进的路径的轨迹。
在第九方面的实施例中，该系统还包括胃内设备，其中胃内设备是球囊。
在第九方面的实施例中，该系统还包括初始填充流体，其中胃内设备包括聚合物壁，其配置成在体内胃环境的条件下具有大于10 cc/m2/天的对CO2的渗透性，使得至少部分地通过惰性气体在初始填充流体中的浓度来控制CO2通过聚合物壁从体内胃环境扩散到胃内设备的内腔中的量和速率。
在第九方面的实施例中，聚合物壁包括包含乙烯-乙烯醇层的CO2阻隔材料。
在第九方面的实施例中，聚合物壁包括包含尼龙层和聚乙烯层的两层CO2阻隔材料。
在第九方面的实施例中，聚合物壁包括包含尼龙层、聚偏二氯乙烯层和聚乙烯层的三层CO2阻隔材料。
在第九方面的实施例中，聚合物壁包括包含尼龙层、乙烯-乙烯醇层和聚乙烯层的三层CO2阻隔材料。
在第九方面的实施例中，初始填充流体主要包括气态N2。
在第九方面的实施例中，初始填充流体主要包括气态N2和气态CO2。
在第九方面的实施例中，初始填充流体主要包括气态N2和气态CO2，并且其中气态N2在初始填充流体中在浓度方面超过气态CO2。
在第九方面的实施例中，初始填充流体包括以液体形式、蒸气形式或气态形式中的一个或多个的SF6。
在第九方面的实施例中，初始填充流体包括气态N2和气态SF6。
在第九方面的实施例中，聚合物壁配置成在体内胃环境的条件下具有大于50 cc/m2/天的对CO2的渗透性。
在第九方面的实施例中，声学信号是超声信号。
在第十方面中，提供了一种用于声学地定位患者的身体内的胃内设备的方法，该方法包括：经由吞咽将包括未膨胀胃球囊的胃内设备引入到患者的身体中，该胃内设备可释放地与导管耦合并与声学标记耦合，该声学标记配置成响应于声学信号而产生声学响应；生成声学信号；以及基于响应于声学信号而产生的声学响应来确认未膨胀胃球囊在患者内的位置。
在第十方面的实施例中，未膨胀胃球囊在患者内的位置是患者的胃。
在第十方面的实施例中，该方法还包括：通过导管将初始填充流体引入到未膨胀胃球囊的内腔中，胃内球囊包括聚合物壁，其配置成在体内胃环境的条件下具有大于10cc/m2/天的对CO2的渗透性；以及在至少30天的使用寿命内将膨胀后的胃内球囊暴露于体内胃内环境，其中至少部分地通过惰性气体在初始填充流体中的浓度来控制CO2通过聚合物壁从体内胃环境扩散到球囊的内腔中的量和速率。
在第十方面的实施例中，聚合物壁包括包含尼龙层、聚偏二氯乙烯层和聚乙烯层的三层CO2阻隔材料。
在第十方面的实施例中，聚合物壁包括包含尼龙层、乙烯-乙烯醇层和聚乙烯层的三层CO2阻隔材料。
在第十方面的实施例中，聚合物壁包括包含尼龙层和聚乙烯层的两层CO2阻隔材料。
在第十方面的实施例中，聚合物壁包括包含乙烯-乙烯醇层的CO2阻隔材料。
在第十方面的实施例中，初始填充流体主要包括气态N2。
在第十方面的实施例中，第一气体主要包括N2和CO2。
在第十方面的实施例中，初始填充流体主要包括气态N2和气态CO2，并且其中气态N2在第一气体中在浓度方面超过气态CO2。
在第十方面的实施例中，初始填充流体包括以液体形式、蒸气形式或气态形式中的一个或多个的SF6。
在第十方面的实施例中，初始填充流体包括气态N2和气态SF6。
在第十方面的实施例中，聚合物壁配置成在体内胃环境的条件下具有大于50 cc/m2/天的对CO2的渗透性。
在第十方面的实施例中，基于感测声学响应来确认未膨胀胃球囊在患者内的位置包括在计算机上显示指示声学标记的位置的标识符。
在第十方面的实施例中，声学标记与导管耦合。
在第十方面的实施例中，声学标记与胃内设备耦合。
在第十方面的实施例中，声学传感器是超声传感器并且声学标记是超声标记。
在第十一方面中，提供了一种基本上如说明书和/或附图中描述的系统。
在第十二方面中，提供了一种基本上如说明书和/或附图中描述的方法。
前述实施例中的任何一个可以与其他实施例或与其他方面和相关联的实施例组合。例如，第二方面的方法中的任何一个可以与第一方面的系统关联地采用，第四方面的方法中的任何一个可以与第三方面的系统关联地采用，第六方面的方法中的任何一个可以与第五方面的系统关联地采用，第八方面的方法中的任何一个可以与第七方面的系统关联地采用，第十方面的方法中的任何一个可以与第九方面的系统关联地采用等。类似地，各方面中的任何一个的实施例可以与各方面中的任何一个的一个或多个其他实施例组合地采用。此外，实施例中的任何一个或所有可以使用气体或液体相材料作为“流体”。因此，在任何实施例中的“气体”的叙述不意味着将其限制为仅气态的材料，而是还可以也包括液相材料，如本文中进一步详细描述的。
附图说明
图1描绘用于定位传感器的电磁追踪系统的实施例。
图2描绘具有用于定位胃内设备的传感器的电磁追踪系统的实施例。
图3A描绘用于使用传感器来定位人类患者的体内的胃内设备的电磁追踪系统的实施例。
图3B是示出用于参考的解剖帧（frame）的外部参考传感器的实施例的图3A的患者的后视图。
图4描绘使用传感器来定位人类患者的体内的胃内设备的支持件（support）上的电磁追踪系统的实施例。
图5描绘可以用于图2-4的系统的显示器的实施例。
图6描绘可以用于图2-4的系统的场发生器和对应的磁场包络的实施例。
图7描绘可以与图2-4的系统实现的系统控制单元上的控制面板的实施例。
图8描绘可以与图2-4的系统实现的传感器控制单元的实施例。
图9描绘可以用于图2-4的系统的具有集成传感器的导管的实施例。
图10A描绘可以用于图2-4的系统的导管和传感器的另一实施例。
图10B描绘可以利用图10A的导管实现的电磁传感器的实施例。
图10C描绘可以利用图10A的导管实现的电压传感器的实施例。
图11描绘可以作为解剖参考标记用于图2-4的系统的外部参考传感器的实施例。
图12描绘可以用于图2-4的系统的跨接电缆的实施例。
图13是图示磁传感器的一个可能布置的检测器的实施例的俯视平面图。
图14图示使用图3的磁传感器配置来生成磁场强度矢量以确定磁体的位置。
图15A是被配置成确定磁体的位置的系统的示例性实施例的功能框图。
图15B是图示结合常规的成像系统显示磁体的位置的图15A的系统的操作的功能框图。
图15C图示监视检测器系统的位置的图15A的系统的实施例。
图16图示设置在预限定区域内以形成传感器阵列的大量磁传感器。
图17A图示选择患者上的界标位置的图15C的系统的使用。
图17B图示磁体的位置和所选择的位置的显示。
图18A是由图15A的系统使用以确定磁体的位置的流程图。
图18B是图示图15A的系统的自动校准功能的流程图。
图19A图示由图13的检测器使用的视觉显示器的一个实施例。
图19B是用于图13的检测器的指示器的替代实施例。
图19C是用于图13的检测器的显示器的又另一替代实施例。
图19D是具有指示磁体离检测器的距离的深度指示器的图13的检测器的显示的又另一替代实施例。
图20图示固定到定位在人类患者的身体内的医疗管的端部的多个磁体的位置。
图21图示使用任意的磁传感器配置来生成磁场强度矢量以确定多个磁体的位置。
图22图示用以检测管的旋转角度的两个磁体在单个管上的定向。
图23描绘在胃内球囊的封闭体积中包含电磁、磁性或可磁化的球粒（pellet）的一个实施例的球囊。球粒可以是自由的或附接到胃内球囊的壁。
图24描绘包含附接到胃内球囊的相对侧的电磁、磁性或可磁化的按钮的一个实施例的球囊。
图25A描绘包括隔膜塞、头部单元、环停止件（stop）、管隔膜、以及电磁或磁化保持的环的阀系统的横截面。
图25B是在沿着图25A中的线1D-1D中的横截面中所描绘的阀系统的顶视图。
图25C是包含到胃内球囊的壁中的图25A和25B的阀系统的顶视图。
图26描绘以未膨胀形式包含图25A-C的胃内球囊的凝胶帽（gel cap）1400。包含未膨胀球囊的凝胶帽经由胃内球囊的阀系统接合到双导管系统，其经由包含电磁、磁性或磁化组件的压配合（press-fit）连接结构包括2FR管和4FR管。
图27-28描绘用于定位或以其他方式表征使用超声的胃内设备的系统的实施例。
图29描绘用于在图27-28的系统中使用的胃内设备的实施例，其中设备具有内部线圈，其具有可膨胀部分固体基质和放置标签。
图30A描绘示出相对于彼此同心且同轴地放置的内部线圈和外部线圈的使用感应的超声感测机制的实施例。
图30B描绘示出相对于彼此以同轴非同心布置放置的内部线圈和外部线圈的使用感应的超声感测机制的另一实施例。
图31A描绘可以使用图30A的同心、同轴感应感测机制的线圈支架的实施例。
图31B描绘可以使用图30B的非同心、同轴感应感测机制的线圈支架的实施例。
图32描绘用于表征胃内设备或其上的标记的超声方法的实施例。
图33A是使用胃磁化率幻像（phantom）的用于装备验证的系统的实施例的顶视图。
图33B是图33A的系统的侧视图。
图34是示出可调整外部线圈的移动的使用胃磁化率幻像的用于装备验证的系统的另一实施例的侧视图。
图35是示出利用图33-34的系统所测量的频率数据的显示的图形。
图36是示出用于使用图33-34的系统来确定胃腔的尺寸的方法的实施例的流程图。
图37描绘用于表征胃内设备的系统的实施例，系统具有放置在设备中的两个超声模块，其允许系统使用飞行时间超声技术来测量设备和/或标记的组成和尺寸。
图38是示出利用图1的系统所测量的数据的显示的图形。
图39描绘使用超声模块描绘飞行时间的脉冲定时图的实施例。
图40示出利用本发明的超声系统和感应系统所收集的数据的图形表示的实施例。
图41描绘可以在基于伏打的胃内定位系统中使用的标识符的实施例的示意表示。
图42提供可以用于基于伏打的胃内定位系统的伏打传感器的各种实施例的电子电路的某些实现的细节。
图43图示根据一个实施例的可摄取事件标记（IEM）集成电路（IC）的伏打设备配置的实施例。
图44是图示用于IEM IC的设计的实施例的示意图。
图45图示根据伏打传感器的一个实施例的用于“0010”的比特模式的传输序列的实施例。
图46图示根据伏打传感器的一个实施例的用于序列“10101”的20kHz传输的波形的实施例。
图47图示根据伏打传感器的一个实施例的序列“10101”的10kHz传输的波形的实施例。
图48是图示根据伏打传感器的一个实施例的IEM IC的实施例的操作的状态图。
图49图示其中两个单独的电极在伏打传感器中分别被用于电池和信号传输的IEM芯片配置的实施例。
图50图示根据伏打传感器的一个实施例的最小化电路闩锁效应的示例性芯片配置。
图51图示最小化IEM中的闩锁效应的IEM芯片的布局的实施例。
图52是可以用于伏打传感器的IEM的实施例的分解图。
图53是示出可以与伏打传感器合并的信号接收器的实施例的图。
图54是可以与伏打传感器合并的信号接收器的实施例的图。
图55A和55B提供根据伏打传感器的实施例的关于外部接收器的实施例的各方面的附加信息。
图56是附接到输送/膨胀导管的胃内球囊胶囊的实施例的侧视图，其中球囊在其中具有伏打传感器。
图57是具有涂有pH的阳极和阴极的胃内球囊系统的实施例的侧视图。
图58描绘可以与伏打传感器定位系统合并的系列电池的实施例。
图59描绘可以与伏打传感器定位系统合并的系列电池的另一实施例。
图60示出可以与伏打传感器定位系统合并的具有两个阴极和一个阳极的片上电池的平面或互相交叉电池的实施例。
图61示出可以与伏打传感器定位系统合并的片上电池的大型板式配置的实施例。
图62示出可以与伏打传感器定位系统合并的其中在阴极之上桥接三个阳极的片上电池的3-d配置的实施例。
图63是可以与伏打传感器定位系统合并的片上电池的3-d配置的透视图。
图64描绘可以与伏打传感器定位系统合并的片上电池的另一实施例。
图65描绘可以与伏打传感器定位系统合并的片上电池的另一实施例。
图66描绘可以与伏打传感器定位系统合并的使用晶片接合的片上电池的另一实施例。
图67图示具有事件标记的伏打定位系统的实施例用于患者。
图68图示具有阳极和阴极的伏打定位系统的实施例用于患者。
图69A描绘在用于患者期间展示的具有集成控制器和显示器以及单独的控制器单元选项的本公开的实施例。
图69B描绘具有在患者附近使用的无线外部控制器的本公开的实施例。
图69C描绘位于胃的横截面内的胃内设备上的本公开的pH传感器的实施例的侧视图。
图70A是具有可以与食道内的胃内设备合并的pH监视器的人的示意性侧视图。
图70B是用于图70A的pH监视器的电路的一个实施例的示意视图。
图70C是pH监视器电路的实施例的示意视图，其中电路还包括微处理器。
图71A是示出指示其元素的化学性质以用于pH水平检测的胃内管的实施例的近端部分的侧视图。
图71B是沿着图71A的截面线44-44所截取的图71A的胃内管的替代实施例的横截面视图；
图71C是第一示例性配置中的示出指示其介质的化学性质以用于pH水平检测的胃内管的另一实施例的近端部分的侧视图。
图71D是第二示例性配置中的示出指示其介质的化学性质以用于pH水平检测的胃内管的另一实施例的近端部分的侧视图。
图71E是沿着图71C的截面线47-47所截取的图71C的胃内管的替代实施例的横截面视图；
图71F是沿着图71D的截面线48-48所截取的图71D的胃内管的替代实施例的横截面视图；
图71G是第三示例性配置中的示出指示其介质的化学性质以用于pH水平检测的胃内管的另一实施例的近端部分的侧视图。
图71H是第四示例性配置中的示出指示其介质的化学性质以用于pH水平检测的胃内管的另一实施例的近端部分的侧视图。
图72示出具有与空间填充器一前一后连接的pH传感器的胃内设备的实施例。
图73A是可以与胃内设备合并以检测pH水平的胶囊设备的示意图示。
图73B是可以与胃内设备合并以用于测量pH的具有彼此连接的两个胶囊的系统的示意图示。
图74图示用于与胃内设备合并的具有两个硬胶囊状单元和连接胶囊单元的软柔性管的具有一个或多个pH传感器的胶囊系统的实施例。
图75是用于将pH传感器用于胃内设备来确定胃内设备的位置、定向、和/或状态的方法的实施例的流程图。该方法可以用于其他系统，包括电磁、磁、伏打、和超声系统。
图76是本公开的胃内定位系统的手提箱实施例的透视图。
图77是本公开的胃内定位系统的背包实施例的透视图。
图78提供针对作为填膨胀体的各种浓度的SF6和/或N2的随时间的各种胃内球囊中的压力的实验数据。线A是指具有包括聚乙烯层和尼龙（PE/尼龙）层的壁并填充有100％SF6的第一球囊。线B是指具有包括聚乙烯层和尼龙（PE/尼龙）层的壁并填充有100％SF6的第二球囊。线C是指具有包括聚乙烯层和尼龙（PE/尼龙）层的壁并填充有75％SF6/25％N2的球囊。线D是指具有包括聚乙烯层和尼龙（PE/尼龙）层的壁并填充有50％SF6/50％N2的球囊。线E是指具有包括聚乙烯层和尼龙（PE/尼龙）层的壁并填充有25％SF6/75％N2的球囊。线F是指具有包括聚乙烯层和尼龙（PE/尼龙）层的壁并填充有18-20％的SF6/78-80％N2的球囊。线G是指具有包括乙烯-乙烯醇（EVOH）层的壁并填充有100％的N2的球囊。线H是指具有包括3.5密耳聚乙烯层和尼龙（PE/尼龙）层的壁并填充有100％的N2的球囊。
具体实施方式
以下的描述和示例详细地说明了本发明的优选实施例。本领域的技术人员将认识到，存在本发明的许多变型和修改，其由本发明的范围所包含。因此，优选实施例的描述不应被视为限制本发明的范围。
如本文所使用的术语“可降解”是广义的术语，并且要被赋予其对于本领域普通技术人员普通和通常的含义（并且不要被限于特定的或专用的含义），并且非限制地指通过其球囊的结构完整性受到损害（例如，通过化学、机械或其他方式（例如，光、辐射、热等）使得发生紧缩的过程。降解过程可以包括侵蚀、溶解、分离、消化、分解、分层、粉碎和其他这样的过程。在摄取之后的预定时间之后或预定的时间窗内的降解是特别优选的。
如本文所使用的术语“CO2阻隔层材料”是广义的术语，并且要被赋予其对于本领域普通技术人员普通和通常的含义（并且不要被限于特定的或专用的含义），并且非限制地指具有在模拟的体内条件（100％湿度和37℃体温）之下的对CO2渗透性为10cc/m2/天或更少的材料。如本文所使用的，如本文所使用的术语“体内条件”指的是实际的体内条件（诸如体内胃内条件）和模拟的体内条件二者。材料对CO2的渗透性可以取决于其所测定的条件而变化。
如本文所使用的术语“可吞咽”是广义的术语，并且要被赋予其对于本领域普通技术人员普通和通常的含义（并且不要被限于特定的或专用的含义），并且非限制地指由患者的球囊的摄取使得外部胶囊及其成分经由正常蠕动运动被输送到胃。虽然优选实施例的系统是可吞咽，但是它们也通过吞咽之外的方法由摄取配置。系统的吞咽性至少部分地通过用于自膨胀系统和导管的外部容器尺寸和用于手动膨胀系统的外部容器尺寸而导出。对于自膨胀系统，外部胶囊足以包含内部容器和它的成分、在给药前注射的激活剂的量、球囊尺寸和球囊材料厚度。该系统优选具有小于平均正常食道直径的尺寸。
本文所描述的是用于与磁、电磁和/或超声定位、追踪、和/或以其他方式感测设备或设备的状态的口服可摄取设备的系统。在优选的实施例中，设备能够穿过消化道。设备可以是有用的，例如，作为胃内体积占用设备。设备克服了在当前胃内体积占用设备中发现的上述问题和缺点中的一个或多个。虽然在某些实施例中，描述了特定设备，但是要理解的是材料和方法也可以应用于其他设备。
为了更清楚地描述优选实施例的主题，相同子组件的不同实施例将在单个相关标题的副标题下描述。该组织不打算限制不同子组件的实施例可以根据本发明进行组合的方式。用于在当前公开的磁性、电磁和超声系统中使用的各种子组件可以在它们相应的分段或在任何其他分段中讨论，包括讨论各种追踪和可视化子组件的任何一个或多个分段。
可吞咽胃内球囊系统
一种根据所选择的优选实施例的可吞咽、自膨胀或可膨胀胃内球囊系统包括以下组件：用于将流体添加到球囊的内腔或到内部容器的自密封阀系统（“阀系统”）、在紧缩和压实状态下的球囊（“球囊”）、以及包含球囊的外部胶囊、容器或包衣（“外部容器”）。对于自膨胀球囊，包含一个或多个CO2生成组件的内部胶囊或其他容器（“内部容器”）存在于球囊的内腔内。该系统还可以包括用于促进球囊输送到口腔和/或通过食道的各种组件（“输送组件”）。
对于可膨胀球囊，提供膨胀流体源、导管和管道（“膨胀组件”）以用于在胃中摄取或放置后膨胀球囊。在自膨胀球囊配置中，阀优选地通过粘合剂或其他方式（例如，焊接）附接到球囊的内表面，并设置有接种间隔件（inoculation spacer），以防止由针或用于将液体激活剂经由自密封阀注射到球囊的内腔中的其他装置刺穿内部容器和球囊的壁。在可膨胀球囊配置中提供了提供管道到球囊的可释放附接的阀。优选地，在可膨胀配置中附接到球囊（例如，在其内表面）的自密封阀系统是“通用”的或兼容于可吞咽导管或医师协助导管。阀系统用于允许使用微型导管的球囊膨胀，其包括针组件并且还提供用于在完成膨胀之后分离导管的机构。
外部容器优选包括压实状态（例如，折叠和卷起）下的球囊，优选具有足够的空间以允许在自膨胀球囊配置中将激活剂液体注射到球囊中，其中液体激活剂发起分离、侵蚀、降解、和/或分解内部容器，并且在与包含在内部容器内的膨胀剂接触时生成CO2，其随后使外部容器由于CO2气体压力而分离、侵蚀、降解和/或分解。在可膨胀球囊配置中，外部容器只需要包含压实状态下的球囊。
优选实施例的可吞咽胃内球囊系统的所选择组件可以以未组装形式包括具有辐射不透迷（radioopacity）环的硅树脂头部、修整的30 D硅树脂隔膜、尼龙6接种间隔件、压实球囊、内部容器（如果自膨胀的话）、以及外部容器作为系统的组成。完全组装的外部容器可以包括与隔膜对齐的用于刺穿以注射液体激活剂（如果自膨胀的话）的通气孔或用于管道的连接（如果可膨胀的话）的端口。如以下进一步讨论的，特别优选系统的组件具有本文中所描述的属性；然而，在某些实施例中，可以采用利用具有其他属性和/或值的组件的系统。
根据优选实施例的设备旨在用于由患者的摄取和展开而不需要依靠侵入性方法。因此，期望的是，优选实施例的设备是可操作的，以符合其可以以最小的不适由患者吞咽的压实输送状态。一旦在胃中，则期望设备采取基本上较大的展开状态。为了实现从输送状态转变到展开状态，设备经受膨胀。
内部容器
为了在自膨胀配置中发起膨胀，膨胀子组件可能要求外部输入诸如激活剂。激活剂优选使用具有具有从25至32的计量直径的针的注射器来注射。针长度在长度方面优选从约0.25英寸（0.6cm）到1英寸（2.54cm），以便创建允许在30秒内输送膨胀剂的全部体积的流速，但以不会物理上损坏内部容器由此导致过早CO2生成和膨胀的方式/流送/流动。激活剂优选为纯水，或在20℃下包含高至50％浓度的无水柠檬酸的溶液，或其在变化溶液温度下基于无水柠檬酸溶解度的等价物。优选地，系统被配置成具有当以压实形式在从约0.3ml至约4.5ml的外部容器中时的球囊的中心腔中的可占用空的空间，使得激活剂的对应体积可以注射到空的空间中。
在一个实施例中，在折叠之前，具有膨胀剂以用于CO2生成的自由浮动的内部容器优选垂直地与密封阀系统对齐，使得隔膜/接种间隔件直接放置在胶囊的尖端之上。球囊包含内部容器。自密封阀系统粘合附着到球囊的壁的内部，并且球囊的反转配置通过经由以补丁密封的孔的反转来提供。球囊壁的顶部近似¼被折叠在内部胶囊之上，并且胶囊所在的褶类似于形成在制造纸飞机的第二步骤中的褶而折起，然后向左或向右折叠起来。球体的底部近似¾然后使用不超过2折痕折起并且折叠在胶囊之上。然后，左半部折叠在胶囊的右半部之上或反之亦然使得翼部接触。然后，材料卷起直到其创建紧实的卷。然后，设备被放置在外部容器内。
在自膨胀配置中，球囊被折叠以便形成绕内部胶囊的口袋，以确保通过自密封阀系统注射的液体包含在整个球囊表面面积的小于10％的区域中。不必要在可膨胀配置中提供口袋，因为没有设置内部胶囊。球囊被折叠成使得总折叠的数量最小化，从而最小化对外部材料的可能损害或对阻隔性能的危害。总折叠的数量优选小于10个折叠。当在所有可能时卷起球囊材料使得最小化对于在外部容器中装配球囊所需要的折痕的数量。这努力完成也为了防止内腔材料损害。自密封阀也优选构造为偏离球囊的中心，以便最小化层放在彼此上的折叠的数量。
在自膨胀配置中，形成球囊的壁的材料被处理和折叠以通过使注射到球囊中的引发剂定位成使得其被保持为内部容器内的反应物的附近来最大化反应效率。球囊被折叠成使得一旦反应发起并且外部容器分离，则球囊以创建最大可能表面面积的方式打开，这禁止球囊容易地穿过幽门括约肌。膨胀剂和激活剂中的反应物的比率被选择为使得球囊的内腔内的任何残余液体的pH是酸性的，具有小于6的pH，使得允许胃酸进入的任何球囊泄漏或凹口不会造成额外的CO2的生成并导致无意的再膨胀。
在自膨胀配置中，膨胀剂被压缩、形成或以其他方式保持在提供用于CO2生成的反应物的良好的表面面积可用性的形状中，同时最小化足以保持内部容器的空间和/或体积。优选地，内部容器具有从约0.748英寸（1.9cm）至1.06英寸（2.7cm）的长度（最长尺度）和从约0.239英寸（0.9cm）至约0.376英寸（1cm）的直径或宽度。内部容器的体积优选为从0.41ml至约1.37ml。内部容器优选采用标准的推入配合明胶胶囊的形式，但明胶带可以代替推入配合胶囊而使用。优选依赖于容器以用于包含膨胀剂；然而，附加的密封或其他封装可以用来控制膨胀的定时。明胶特别优选用作内部容器；然而其他材料也可以适于使用，例如，纤维素。为了最小化系统的内部体积，通常优选仅包括单个内部容器；然而，在某些实施例中，可以有利地采用两个或更多内部容器。自膨胀的定时基于正常食道通过时间以及大的食物颗粒的胃排空的正常时间来选择，使得球囊不膨胀至可能阻止食道通路或过早地穿过幽门括约肌的尺寸。定时也通过压缩球囊使得激活剂基本上定位在球囊中挨着内部胶囊来控制，从而创建高效的CO2自膨胀法。球囊膨胀通过液体激活剂引起内部容器的降解而发起，使得内部容器中的膨胀剂接触液体激活剂，由此发起气体生成反应。
用于自膨胀球囊的内部容器被包含在球囊的内腔内并包含用于球囊自膨胀的CO2发生器。CO2发生器包括容纳在容器内的膨胀剂混合物。优选地，所使用的总膨胀剂的从约10％至约80％包括粉状柠檬酸，其中其余部分包括粉状碳酸氢钠。足够的膨胀剂被提供以使得在完成CO2发生反应后，球囊以上述的名义膨胀压力实现膨胀。优选地，总共采用从约0.28至4克膨胀剂混合物，这取决于要膨胀的球囊尺寸；优选地使用多至1.15克的碳酸氢钠，其中其余部分是粉状的柠檬酸，以生成标称压力处的300cm3的CO2。
外部容器
球囊优选地在紧缩和折叠状态下提供在胶囊或其他保持、包含或包衣结构（“外部容器”）中。外部容器优选采用标准的推入配合胶囊的形式，其中依赖于推入配合以用于包含紧缩/折叠的球囊；然而，可以有利地在某些实施例中采用明胶包装。明胶特别优选用作外部容器；然而，其他材料也可以适于使用，例如，纤维素、胶原蛋白等。优选地，外部容器具有从约0.95英寸（2.4cm）至2.5英寸（6.3cm）的长度（最长尺度）和从约0.35英寸（0.9cm）至约0.9英寸（2.4cm）的直径或宽度。内部容器的体积优选为从约1.2ml至约8.25ml。在自膨胀配置中，外部容器优选地在每一端上优选地配置有一个或多个孔、狭缝、通道或其他出口，其充当通风孔，使得由于膨胀剂暴露于在处理期间存在的冷凝或其他周围湿气而创建的任何气体不会导致在激活剂的接种之后的30秒之前过早分离或降解内部容器，这可能对反应效率具有不期望的影响。在可膨胀配置中，这样的出口也可以加快外部容器的分解以使球囊准备膨胀。外部胶囊降解（例如，分离、溶解、或以其他方式打开）的过程通过由球囊的膨胀（自膨胀或经由导管的膨胀）所造成的压力建立来加快。外部胶囊可以在水中浸渍短暂的时间以软化材料，但不在吞咽之前释放球囊，以最小化在吞咽和球囊紧缩之间的时间经过。在可膨胀配置中，外部容器设有孔，以容纳膨胀管针组件，其中导管针壳体的直径与外部容器孔的直径机械相容，使得针可以插入到自密封阀中同时在其中保持所容纳的球囊，以促进推送或吞咽球囊组件。在优选的实施例中，外部容器是胶囊。胶囊的远侧一半可以张开以防止由胶囊的前缘造成的球囊材料的磨损，因为压实球囊被插入到胶囊中。胶囊还可以包括利用凝胶带保持在一起并包包含折叠球囊的两个部分，其允许胶囊的较快分离，使得膨胀可以发生得更迅速。外部胶囊由于与摄入流体摄取（例如，饮水量）的接触而降解（例如，分离、溶解、或以其他方式打开），并且优选地在5分钟或更短时间内降解，更优选地在2分钟或更短时间内降解，以免引起对患者的不适同时球囊/导管管就位。
在优选的实施例中，设备被装配到标准尺寸明胶胶囊中。胶囊可以由具有已知的降解速率的材料形成，使得设备将不会在进入胃之前从胶囊释放或以其他方式展开。例如，胶囊材料可以包括一种或多种多糖和/或一种或多种多元醇。
可替代地，在其输送状态下的设备可以包覆在使设备封闭在其输送状态下同时也促进吞咽的物质中。包衣可以通过可以在周围或正压下进行的浸渍、溅射、气相沉积、或喷射工艺来应用。
在某些优选的实施例中，封装或包覆的设备被润滑或以其他方式处理以便促进吞咽。例如，封装或包覆的设备可以在由患者吞咽之前被弄湿、加热、或冷却。可替代地，封装或包覆的设备可以浸渍在将用于润滑设备通过食道的粘性物质中。可能的包衣的示例可以是具有润滑和/或亲水性质的任何物质，并包括甘油、聚乙烯吡咯烷酮（PVP）、凡士林、芦荟、基于硅的材料（例如Dow 360）和四氟乙烯（TFE）。该包衣还可以通过溅射、气相沉积或喷射工艺来应用。
在附加的实施例中，包衣或胶囊利用一种或多种局部麻醉剂或止痛剂来浸渍或者处理以使吞咽容易。这样的麻醉剂可以包括氨基酸酰胺族中的麻醉剂（诸如阿替卡因、利多卡因和美索卡因）以及氨基酯族中的麻醉剂（诸如苯佐卡因、普鲁卡因和丁卡因）。这样的止痛剂可以包括止痛喷雾（chloraseptic）。
在某些实施例中，胶囊可以在某一端加重以便使其在给药时适当定向（因为它向下行进食道）和/或当它在胃中时。加重成分可以包括聚合物材料或膨胀反应物。
可吞咽、自膨胀胃内球囊设有可靠地控制自膨胀的定时使得避免在吞咽期间当在食道中时的过早膨胀以及确保一旦在胃中的充分膨胀以防止穿过幽门括约肌的机构的。针对大的食物颗粒的正常食道通过时间已被记录为4-8秒，并且大的食物颗粒通过幽门的胃排空在至少15-20分钟内不发生。外部容器优选地被配置成分离、溶解、降解、侵蚀、和/或以其他方式允许紧缩/折叠的球囊在与液体激活剂的接种之后不少于60秒但不多于15分钟开始展开。内部容器优选地化学、机械或其组合地配置成延迟初始CO2生成化学反应，使得在与液体激活剂的接种之后早于30秒开始膨胀球囊的足够的CO2是不可用的，但容许生成足够的CO2，使得球囊的可占用体积的至少10％在30分钟内填充，球囊的可占用体积的至少60％在12小时内填充，并且球囊的可占用体积的至少90％在24小时内填充。该定时允许激活剂由保健专业人士注射到外部容器中，将设备传递给患者，并且通过由患者的正常蠕动方式进行吞咽。该定时还通过将球囊膨胀至充分的尺寸以使得球囊的胃排空不会使容易的来禁止未膨胀球囊可能传递到十二指肠，因为直径多于7mm的物体不容易通过。
输送组件
在某些实施例中，对于设备的施用者可能有利的是，使用输送工具以用于将设备输送至口腔或促进其以最优定向通过食道。输送工具可以使得设备施用者能够利用一种或多种膨胀剂或膨胀气体注射设备作为对患者施用设备的一部分。在优选的实施例中，这样的注射可以以被用来将设备从输送工具释放到口腔或食道中的施用者的（多个）相同机械动作来实现。例如，输送工具可以包括活塞、包含流体的储存器、以及注射针。施用者推动活塞，其顺序或近似同时地迫使注射针头到设备中，并且由此将包含在储存器中的液体注射到设备中。向活塞的力的随后施加将设备从输送工具推出并到患者内的期望位置中。此外，输送工具还可以包括管理到患者的口腔或食道中的麻醉剂或润滑剂以使设备的吞咽性容易的子组件。
球囊
优选实施例的体积占用子组件（“球囊”）通常由形成限定外表面和内部空腔的壁的柔性材料形成。各种上述子组件可以包含到体积占用子组件的壁或内部空腔中。体积占用子组件可以根据患者的内部尺度和期望结果而在尺寸和形状方面变化。体积占用子组件可以被设计为半顺应式（semi-compliant），从而允许体积占用子组件利用压力和/或温度的增加而伸展或膨胀。可替代地，在一些实施例中，对体积的增加提供很小阻力的顺应式壁可能是期望的。
在某些实施例中，球形体积占用子组件是优选的。可替代地，体积占用子组件可以被构造为环形，其中在它的中间具有孔，并且可以以其在胃中定向成覆盖幽门括约肌的所有或部分的这样的方式被加重和定形，类似于止回阀。然后，体积占用子组件的中间中的孔可以用作用于使胃的内容进入小肠的主通道，从而限制离开胃的食物的通过，并通过减少胃排空而引起饱腹感。体积占用子组件可以根据期望胃排空减少的程度以不同尺寸的环形孔来制造。体积占用子组件的输送、膨胀和紧缩可以通过上述方法中的任何一种来完成。
有利的是，体积占用子组件壁在强度方面是高的并且是薄的，以便当其行进在患者的食道时最小化设备的压实体积。在某些实施例中，体积占用子组件壁材料利用对体积占用子组件赋予高模量值的双轴定向来制造。
在一个实施例中，体积占用子组件由聚合物物质构成，诸如聚氨酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘、聚氯乙烯（PVC）、尼龙6、尼龙12、或聚醚嵌段酰胺（PEBA）。体积占用子组件可以包覆有修改（增加、减少、或随时间改变）气体阻隔特性的一层或多层物质，诸如热塑性物质。
优选的是，气体阻隔材料具有对二氧化碳或可用于膨胀体积占用子组件的其他流体的低渗透性。阻隔层应具有到基材的良好粘合。优选的阻隔包覆材料包括生物相容的聚（羟氨基醚）、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚偏二氯乙烯（PVDC）、莎纶、乙烯-乙烯醇共聚物、聚乙酸乙烯酯、氧化硅（SiOx）、丙烯腈共聚物或对苯二甲酸和间苯二甲酸与乙二醇和至少一种二醇的共聚物。可替代的气体阻隔材料可以包括聚胺-聚环氧化物。这些材料通常被获得为溶剂或水基热固性组合物，并且通常喷涂到预成型物上，然后被加热固化以形成最终阻隔包衣。可以作为包衣施加到体积占用子组件的替代的气体阻隔材料包括金属，诸如银或铝。可用于改善对体积占用子组件的气密性的其他材料包括但不限于金或任何贵金属、涂有莎纶的PET、保形包衣等，如例如在表1a-b中所列出的。
在某些优选的实施例中，体积占用子组件是注射、吹塑或旋转模塑的。紧接在这样的模塑之后或者在固化的时段之后，可以应用气体阻隔包衣，如果还未应用在复合壁内的话。
在另一实施例中，胃内体积占用子组件使用Mylar聚酯膜将银、铝或kelvalite涂为金属化表面以改善体积占用子组件的气密性来形成。
在体积占用子组件的壁由多层材料构成的情况下，可能有必要使用某些物质或方法来使这样的多个层连接、附接或保持在一起。这样的物质可以包括溶剂或醚系粘合剂。这样的多个层也可以是热粘结在一起。一旦这样的层附接在一起而形成（例如）材料片以制成体积占用子组件，则也可能有必要将附加的处理步骤应用于这样的材料，以允许它密封在一起（例如，通过某一程度的热和压力的施加），以便制成体积占用子组件。因此，可能有利的是，在体积占用子组件中作为附加层包括密封的某些材料。例如，由PET和SiOx层的组合物（其对体积占用子组件赋予良好的机械和气体抗渗特性）构成的体积占用子组件可以通过在这样的体积占用子组件中包括可密封的聚乙烯层来密封。
根据优选实施例的另一实施例，体积占用子组件和紧缩组件的功能被部分或整体地组合。例如，体积占用子组件可以由在期望的时间段之上在胃内降解的物质所形成。一旦降解过程在体积占用子组件的壁中形成凹口，则体积占用子组件紧缩，继续降解并穿过消化道的剩余部分。
优选地，采用自动化过程，其采取完全构造的体积占用子组件，抽空内部空腔之内的所有空气并将体积占用子组件折叠或压缩成所期望的输送状态。例如，空气从体积占用子的抽空可以通过真空或机械压力（例如轧制体积占用子组件）来致动。在某些实施例中，期望的是最小化当在输送状态下时在体积占用子组件中所产生的折痕的数量。
体积占用子组件的紧缩和/或膨胀可以通过体积占用子组件的壁内的一个或多个注射部位来实现。例如，两个自密封注射部位可以包含在体积占用子组件的相对侧处。体积占用子组件可以被定位在固定装置内，其采用两个小计量针来从体积占用子组件抽空空气。
在一个实施例中，自密封注射部位可以进一步用于将膨胀子组件的化学元素插入到体积占用子组件的内部。在化学元素注射到体积占用子组件中后，相同的针可以用于执行体积占用子组件的抽空。
可以期望的是，体积占用子组件在例如负真空压力下或在正外部压力下被包装成输送状态。
体积占用子组件壁材料也可以被设计成一旦它们最初刺穿或撕裂则相对容易地从这样的刺穿或撕裂的点撕裂。这样的性质可以例如是有利的，如果体积占用子组件的紧缩通过撕裂或刺穿体积占用子组件壁而发起的话，因为这样的初始撕裂或刺穿然后可以在范围方面增加，从而加速和/或最大化紧缩过程。
体积占用子组件也可以由促进其在其紧缩之后通过身体出来的润滑物质所包覆。可能的包衣的示例可以是具有润滑和/或亲水性质的任何物质，并且包括甘油、聚乙烯吡咯烷酮（PVP）、凡士林、芦荟、基于硅的材料（例如Dow 360）和四氟乙烯（TFE）。包衣可以通过浸渍、溅射、气相沉积或喷射工艺来应用，所述工艺可以在环境或正压力处进行。
球囊复合壁材料可以具有与其内容通过引用以其整体并入本文中的美国专利公开号2010-0100116-A1类似的构造和组成。材料能够包含流体，优选地以压缩或非压缩气体的形式，诸如例如N2、Ar、O2、CO2或其（多个）混合物，或者模拟胃空间浓度的大气空气（由N2、O2、Ar、CO2、Ne、CH4、He、Kr、H2、和Xe的混合物构成）。在某些实施例中，球囊能够保持流体（气体）并在长达6个月内维持可接受体积，优选地在膨胀后至少1至3个月内。特别优选的填膨胀体包括可以被压缩以用于输送的非极性、大分子气体。
在放置在外部容器中之前，球囊被紧缩和折叠。在紧缩状态下的反转配置中，球囊是平的，其中反转接缝围绕球囊的周界延伸。自密封阀系统被固定到内腔的内壁靠近紧缩球囊的中心，其中内部容器位于自密封阀系统的附近。然后折叠球囊的壁。作为球囊设计的一部分，自密封阀系统以如下的方式制造，使得其放置成“离开中心”，以最小化对于在外部容器中适应球囊所需的其自身上的折叠的数量（例如，两倍或三倍上）。例如，自密封阀系统可以有利地置于离球囊的中心½r±¼r，其中r是沿着从球囊的中心延伸通过隔膜的线的球囊的半径。
在优选的实施例中，自膨胀球囊被完全密封周围360度。在自膨胀配置中，利用由针注射器对膨胀剂的注射，优选地不存在到中心腔的外部开口或孔。在可膨胀配置中，阀结构（凸出、凹陷或与球囊的表面齐平）被提供用于将膨胀流体提供到中心腔。球囊可以具有“非反转”、“反转”或“重叠”配置。在“非反转”配置中，接缝或焊接点和止口（如果有的话）在膨胀的球囊之外。在“重叠”配置中，层被重叠，可选地具有一个或多个折叠，并经由焊接点、接缝、粘合剂等彼此固定，从而产生平滑的外表面。在“反转”配置中，球囊具有在膨胀球囊内的与接缝、焊接点、粘合剂珠等的光滑外表面。为了创建具有反转配置的球囊，例如，没有外部止口（在球囊的边缘和焊接点、接缝、或将侧结合在一起的其他特征之间没有壁材料）的球囊，两个球囊半部以某种方式（例如，基于所使用的球囊材料使用粘合剂或热等粘合）等结合在一起。球囊半部之一包含开口以允许球囊在粘合两个半部之后拉动通过其自身并且使球囊的接缝在内部。所创建的开口优选为圆形，但可以是任何类似的形状，并且开口的直径优选不超过3.8cm；然而，在某些实施例中，较大的直径既可以是可接受的。材料的补丁被粘合（粘合地、热焊接等，基于所使用的材料）以覆盖原始球囊半开口。随后打补丁的因此创建的反转孔是足够小的，使得在膨胀期间所运用的力不会损害被用于将流体维持在球囊中的材料。
在最终组装中用于膨胀球囊的优选形状是椭圆形，优选地为球状体或扁球体，其中标称半径为从1英寸（2.5cm）至3英寸（7.6cm），标称高度为从0.25英寸（0.6cm）至3英寸（7.6cm），体积为从90cm3到350cm3（在37℃处并且在内部标称压力和/或完全膨胀处），内部标称压力（在37℃处）为0psi（0Pa）至15psi（103421Pa），并且重量为小于15g。自膨胀球囊被配置用于利用CO2自膨胀并且被配置成当驻留在胃中时保持原始标称体积的多于75％至少25天，优选地至少90天。可膨胀球囊被配置用于利用气体的适当混合物膨胀，以便输送在预选择的时间段（包括体积增加时段、体积减小时段、或稳定状态体积时段中的一个或多个）之上的预选择的体积简档。
在其中在设备的使用寿命之上的稳定体积是优选的某些实施例中，球囊被配置成维持其原始的标称体积的至少90％到110％的体积。在其他实施例中，可以期望的是，球囊在其使用寿命之上在体积方面增加和/或减少（例如，以线性方式、以逐步方式、或以另一非线性方式）。在其他实施例中，球囊维持其原始标称体积的75％至125％的体积，或75％至150％。
胃内设备可以是单个自由浮动或系栓的设备。在一些实施例中，可以期望的是，提供多个设备（2、3、4、5、6、或更多），自由浮动或系栓至彼此，例如，以与葡萄群类似的配置。单独设备可以同时利用连接到所有的设备的一个膨胀系统膨胀，或每一个设备可以设置有单独的膨胀系统。
阀系统
在优选实施例中，提供了包含容纳在金属同心圆柱体内的自密封隔膜的自密封阀系统。在可膨胀配置中，自密封阀系统优选地粘合到球囊材料的下侧，使得阀的仅一部分稍微突出球囊表面之外以确保光滑的表面。用于可膨胀配置的阀系统可以利用被设计用于自膨胀配置的相同的自密封隔膜。隔膜优选由具有20 Shore A到60 Shore D的硬度的材料构成。隔膜被插入或以其他方式加工成保持结构的同心金属的较小圆柱体，其优选地在形状方面是圆柱形的。较大圆柱体内的较小圆柱体控制与隔膜的导管针套筒/针组件的对齐，提供硬阻隔使得导管针不会刺破球囊材料（针停止机构），并提供压缩使得阀/隔膜在膨胀和随后针收回后重新密封。
同心阀系统还可以也提供植入期间的无线电不透明性，并且优选是钛、金、不锈钢、MP35N（非磁性、镍-钴-铬-钼合金）等。也可以使用非金属聚合物材料，例如丙烯酸、环氧、聚碳酸酯、尼龙、聚乙烯、PEEK、ABS或PVC或被制造为在x射线之下可见的任何热塑性弹性体或热塑性聚氨酯（例如，利用钡嵌入）。
隔膜优选为圆锥形，使得压缩力被最大化以用于膨胀后的自密封。自密封隔膜允许从球囊抽空空气以用于处理/压缩和插入到外部容器中，并允许由膨胀剂注射器针（自膨胀配置）或膨胀导管针（可膨胀配置）刺穿，并且然后膨胀剂注射器针的随后收回或膨胀导管的分离和导管针的收回，从而在膨胀过程和针收回/导管分离期间显著限制球囊泄漏到球囊之外。隔膜使用机械配合机构被插入到阀中，以提供压缩。附加的环可以被放置在内圆柱体的远端以提供附加的压缩，以确保隔膜材料是足够密集以重新密封其本身。环优选在性质方面是金属的，但也可以是非金属的聚合物材料，诸如丙烯酸、环氧树脂或热塑性弹性体或热塑性聚氨酯。环材料优选地为与圆柱体相同的材料，钛，但也可以是金、不锈钢、MP35N等。
在可膨胀配置中，同心阀壳体的较大的、外圆柱体包含比内圆柱体稍硬硬度材料（50 Shore A或更高），但还优选地为硅树脂。使用较硬硬度材料的目的是为了确保在连接到针套筒以膨胀时密封。位于同心阀的外环中的硅树脂从内表面粘合到球囊。填充整个外圆柱体，并且提供比内圆柱体的直径稍大并延伸至球囊的外表面的该相同材料的小圆形唇部（lip）。唇部与钟形针套筒兼容，并提供密封，以增强阀到导管的连接以承受所施加的膨胀压力，并且也增加导管的张力。该硅树脂唇部优选不突出过球囊表面多于2mm，以确保球囊表面保持相对平滑并且不会引起粘膜溃疡或磨损。其被设计成提供针对导管针套筒的压缩李以用于膨胀和分离，由此当连接到膨胀导管的针套筒时，膨胀过程期间的连接力可以承受高达35 PSI。然后在分离期间使用多于40 PSI少于200 PSI的静水压力来破坏连接力而破坏密封。优选由与同心阀相同材料制成的两个附加的保持环被包括在阀系统中，以进一步增强金属和阀硅树脂之间的密封，并提供附加的机械支持以确保合适的机械配合，并且旨在中断从硬（金属）阀系统的硅树脂材料的滑移（引起拉伸力的增加）。
用于可膨胀配置的阀结构使用机械配合机构来提供可自密封的阀的功能以用于通过导管的膨胀和随后的导管分离；然而，引物（primer）和/或粘合剂可以用于提供在维持组装中的附加支持。配置可以通过修改金属组件的表面来修改，从而使它们更粘或更滑以提供所期望的机械/干涉配合。阀和导管之间的干涉配合可以被修改以改变用于膨胀和/或分离的压力要求。附加组装件可以包括成型的金属部分或硅树脂中的同心系统，使得可以省略在导管膨胀和分离期间对于维持组装件所需的机械配合、拉伸强度和力的附加支持环。
可膨胀配置中的总阀直径被设计成适应微型导管系统，其在直径方面不超过8French（2.7mm，0.105英寸）。总直径不超过1英寸（2.54cm），并且优选小于0.5英寸（1.27cm），以促进吞咽。可以添加附加阀，如果期望的话；然而，通常优选采用单个阀以便使紧缩/折叠的球囊的体积（并且因此外部容器尺度）维持得尽可能小。阀系统优选地附接到球囊的内表面，使得需要大于9 lbs（40 N）的剪切力来使阀系统离开原位（dislodge）。
在自膨胀配置中，阀系统可以在不使用开口、孔、或球囊的壁中的其他导管的情况下附接到球囊（例如，在其内表面）。阀系统可以利用具有20 Shore A至60 Shore D的硬度的隔膜。阀可以被插入或以其他方式加工成具有较高的硬度（例如，40 Shore D至70 ShoreD或更大）的保持结构。保持结构可以由硅树脂、橡胶、软塑料或任何合适的非金属聚合物材料制造，诸如丙烯酸、环氧树脂、热塑性弹性体或热塑性聚氨酯。优选地，诸如环的结构可以被嵌入在保持结构中，所述诸如环的结构可以是金属或非金属的但为不透射线的（例如，钡）并且在X射线之下可见或者是磁性或可磁化的，并且通过磁场的感测可检测。不同硬度的两种结构（一个具有大直径的较软（隔膜）可以被插入到紧身、更刚性硬度结构中）的机械配合机构在一次打开孔中创建压缩力以使得能够实现CO2保留并减少CO2气体泄漏的敏感性。辐射不透明的金属环还有助于在隔膜上创建压缩力。自密封隔膜允许从球囊抽空空气以用于处理/压实并在外部容器中插入，并还允许膨胀剂被注射到外部容器中以用于膨胀发起。可以提供附加的隔膜，如果期望的话；然而，通常优选采用单个隔膜以便使紧缩/折叠的球囊（并且因此的外部胶囊）维持得尽可能小。阀系统优选地附接到球囊的内表面，使得需要大于9 lbs（40 N）的剪切力来使阀系统离开原位。可以采用自密封阀系统的硅树脂头部和不透明环，如可以采用楔形隔膜。
在自膨胀配置中，优选地包含接种间隔件以将针引导到自密封阀中以用于将液体激活剂注射到球囊的内腔中，并且防止针在其他处穿透紧缩/折叠的球囊的壁，使得不能维持球囊的内腔内的压力。接种间隔件也促进防止液体激活剂渗入内部容器或折叠球囊材料，由此使激活剂以适当的方式集中，以根据上述的标准来合适地混合反应物以用于CO2生成。接种间隔件通常采用管或圆柱体的形式。接种间隔件优选地利用粘合剂或其他固定方式附接到内部容器和/或自密封阀系统；然而，在某些实施例中，接种间隔件可以是“自由浮动的”并通过对球囊的壁的折叠或滚动而维持在位置中。接种间隔件可以包括可以在外部容器的分离、侵蚀、降解、消化和/或溶解后通过的任何合适的材料；然而，优选的材料包括具有40或更多的最低 Shore D硬度的非金属材料、任何金属材料、或它们的组合。杯形针停止件（接种间隔件）可以在优选实施例中采用。
膨胀组装件
在某些优选的实施例中，体积占用子组件使用管道而被填充有流体，所述管道随后分离并拉出体积占用子组件。体积占用子组件的一端具有连接到当未卷绕时可以从口腔至胃跨越食道的整个长度的足够长度的管道的端口。管道连接到具有一旦体积占用子组件被膨胀则可以从体积占用子组件撕开并进行自密封的可自密封的阀或隔膜的体积占用子组件。医师或其他健康护理专业人士在患者吞咽设备时固定管道的一端。一旦设备驻留在胃内，则医师使用管道来将流体传送到体积占用子组件中并且由此对它进行膨胀，诸如空气、氮气、SF6、其他（多种）气体、蒸气、盐溶液、纯水、在体内温度处分别形成蒸气或气体的外部环境条件（例如，室温）下的液体或蒸气（例如，SF6）等。流体也可以是或包括多种其他流体或非流体材料，包括生理上可接受的流体，诸如水状流体，例如水、具有一种或多种添加剂（例如电解质、营养素、香料、着色剂、氯化钠、葡萄糖等）的水、盐溶液等。在体积占用子组件被完全膨胀后，管道被释放并且可以从患者内拉出。
管道可以以许多方式被释放。例如，管道可以通过在管道上施加轻柔的力或拖拽而分离。可替代地，管道可以通过致动远程释放（诸如磁或电子释放）而分离。另外，管道可以通过自动排出机构而从体积占用子组件释放。这样的排出机构可以通过膨胀后的体积占用子组件的内部压力而致动。例如，排出机构可以对特定压力是敏感的，超出所述压力其将打开以便释放任何多余的压力并同时释放管道。本实施例提供通过管道与安全阀的组合释放而提供了期望的特征，其用于避免患者的胃中的体积占用子组件的膨胀之上的意外。
该自动释放实施例还提供了可以更密切地监视和控制设备膨胀步骤的益处。当前的技术虑及自膨胀胃内体积占用子组件，其通常在利用诸如柠檬酸之类的激活剂的注射之后四分钟时间帧内开始膨胀。以该方法，在某些情况下，体积占用子组件在驻留在胃内（例如，在食道中）、或者在患有胃倾倒综合征或快速胃排空的患者中之前开始膨胀，体积占用子组件可以在膨胀发生的时间之前在小肠中结束。因此，在某些实施例中，可以期望的是，一旦确定体积占用子组件驻留在正确的位置中，则按命令对体积占用子组件进行膨胀。
在某些实施例中，也可能有利的是，体积占用子组件逐渐或随时间以若干步骤进行膨胀，或者体积占用子组件在预选择的范围内维持体积和/或内部压力。例如，如果气体在所期望的紧缩时间之前逸出体积占用子组件，则可以有益的是，设备重新膨胀以便使其保留在其膨胀状态中。
可以在某些实施例中采用由微型导管手动膨胀的胃内球囊系统。系统优选地保持“可吞咽”。用于输送的球囊处于压实状态中并附接到柔性的、微型导管，优选地在直径方面不大于4 French（1.35mm）。导管被设计成使得导管的一部分可以捆绑或缠绕在其自身上以用于与封装球囊一起输送，从而允许患者吞咽导管和球囊二者以用于输送到胃。球囊可以包含用于导管的附接和球囊的膨胀（一旦其到达胃腔）的可自密封阀系统。导管的近端可以刚好留在患者的口腔之外，从而许可连接到可以容纳优选膨胀流体（气体或液体）的膨胀流体容器。在膨胀后，导管可以从球囊阀分离并拉回通过口腔。该方法允许胃内球囊维持其吞咽性，但允许由流体源或流体源的混合物经由导管的膨胀。可替代地，可以采用更刚性的、可推的系统，其中球囊阀与可吞咽的、柔性导管或可推的、刚性导管组装件兼容。
本文所描述的膨胀导管（可吞咽或施用者协助可按压）被配置成口服地输送球囊设备而不具有任何附加工具。管理过程不要求清醒镇静或其他类似的镇静过程或要求内窥镜检查工具以用于输送。然而，设备的其他版本可以与内窥镜检查工具结合用于可视化或可以适配成使得球囊设备也可以鼻饲地输送。
在操作中，膨胀导管的近端连接到阀或连接器，其允许连接到膨胀源或断开源，这优选地为Y臂连接器或膨胀阀。连接器材料可以包括聚碳酸酯等，并且可以连接到单个或多腔导管管道。膨胀导管的远端连接到已经被压实并容纳在明胶胶囊内或使用明胶带压实的球囊的通用球囊阀。导管管道在直径方面优选为1 French（0.33mm）到6 French（2mm）。导管优选为足够长以延伸出经过口腔（连接到膨胀连接器或阀）并且横穿食道向下到胃的至少中间——约50-60cm。测量记号可以添加到管道或导管以帮助标识管道的端部位于何处。用于膨胀的定时可以通过使管道包含基于两个解剖源之间的不同pH来确定食道（pH 5-7）和胃（pH 1-4）之间的位置差的pH传感器而发起，或者可以从相对于较不约束的空间（即胃）的包含（即食道）中的预期压力来导出或验证。管道还可以包含针对身体温度具有可谐调的传输的镍钛合金，从而考虑用于吞咽的定时。管道也可以连接到单个导管上的一系列封装或压实的球囊。每一个可以单独地膨胀和释放。所释放的球囊的数目可以针对患者的需要和期望的重量减轻是可谐调的。在某些实施例中，胃内球囊或导管位于身体中或在身体中被追踪，这是通过感测设备二者或任一的可磁化组件的磁场，如以下详细讨论的。
在某些实施例中，在远端处具有球囊（利用空气膨胀）的导管被用来暂时且牢固地使球囊保持就位。小的紧缩球囊导管可以被定位成通过胃球囊的头部（例如，“球囊内的球囊”），并且然后在输送期间利用空气膨胀以牢固地使胶囊和球囊保持就位，并防止球囊从导管的自发分离。该球囊导管可以包含双通道，其也可以允许更大的胃球囊被膨胀（通过气体或液体）。一旦胃球囊已经令人满意地被膨胀，则小空气球囊导管可以紧缩，并被拉出阀（允许阀自密封），并离开身体，从而使膨胀的胃球囊在胃中。
在其他实施例中，导管可以被包覆以增强吞咽性或被浸渍或利用一种或多种局部麻醉剂或止痛剂处理以使吞咽容易。这样的麻醉剂可以包括氨基酸酰胺族中的麻醉剂（诸如阿替卡因、利多卡因和美索卡因）、以及氨基酯族中的麻醉剂（诸如苯佐卡因、普鲁卡因和丁卡因）。这样的止痛剂可以包括止痛喷雾。
双腔导管
在优选的实施例中，提供了一种可吞咽双腔导管。双腔导管具有两个腔，其中完整组装件的直径不大于5 French（1.67mm），优选地不大于4 French（1.35mm）。内腔优选地不超过3French（1mm）并用作膨胀管，并且外腔优选地不超过5 French（1.67mm）并用作断开管；内腔和外腔分别在直径方面不超过2 French（0.66mm）和4 French（1.35mm）。导管组装件在近端处连接到针组装件（如在以下更详细描述的），并且在远端处连接到双端口膨胀连接器。导管组装件采用的管道对于吞咽性是柔性的，是抗扭结的，可以承受体温，是耐酸的，并且是生物相容的，因为管道横穿消化道进入胃腔中。管道材料优选地是柔软且柔性的，并且具有适度的拉伸强度和大量的箍强度以处理所施加的压力。腔优选为圆形且同轴并自由浮动，以便提供柔性。双腔组装件还优选地不需要粘合剂或胶。可替代腔配置可以包括两个D-腔或D-腔和圆形腔的组合，并且可以用在最后的导管组装件的更硬的配置中。用于管道的优选材料包括耐热聚乙烯管道（诸如PEBAX®）或耐热聚氨酯管道（诸如PellethaneTM、PEEK或尼龙）。管道也可以用生物可吸收材料（诸如聚乳酸（PLA）、聚-L-天冬氨酸（PLAA）、聚乳酸/乙醇酸（PLG）、聚己内酯（PCL）、DL-丙交酯-co-ε-己内酯（DL-PLCL）等）制造，其中，管道可以在膨胀和分离之后被释放并如正常那样吞咽。
在导管组装件的远端处，内腔或膨胀管附接到用于刺穿球囊的自密封阀的针组装件，其优选地位于容纳在作为外部容器的明胶胶囊内的球囊的顶点之一处。外腔连接到针套筒并提供导管组装件和球囊之间的连接力，其提供拉伸强度以承受球囊膨胀压力（例如，高至10 psi或更高的压力）而同时使组装件维持在一起。针套筒被配置成机械地与球囊阀组装件耦合。针优选地由金属制成，优选为不锈钢等，具有25计量（0.455mm）的最大尺寸，优选地不小于30计量（0.255mm）以用于膨胀定时目的。针套筒优选为诸如尼龙等之类的软材料，或者也可以是聚碳酸酯、聚乙烯、PEEK、ABS或PVC。针套筒覆盖针的长度（以其整体），使得从针保护身体，并且针只能刺穿球囊隔膜。优选地，针套管与针长度齐平或延伸出稍微多于针长度。针在吞咽之前插入到球囊隔膜中并在耦合到球囊阀的硅树脂区域时维持约0.33lb（0.15kg）的保持力。针套筒优选地稍微为钟形或包含圆形浮凸（relief）或唇部，使得当插入到阀的硅树脂区域时，创建锁和钥匙机构以增加组装件的拉伸强度并增强针对膨胀的密封。
在近端处，导管组装件连接到优选由聚碳酸酯制成的Y-适配器组装件。y-适配器被“上锁（key）”，使得膨胀气体和连接流体适当地连接到导管组装件并沿着正确的腔向下行进。
在膨胀之前，断开腔的启动可以使用液体来采用。例如，外腔首先在球囊膨胀之前用2cc的水、盐水、DI水等冲洗。此后，膨胀源容器附接到通向内腔的连接器。膨胀源容器在理想气体定律和压力衰减模型的前提下工作。对于给定的压缩气体配方，设备被设计为均衡成使得与球囊的结果最终压力相比较高的开始压力被用来膨胀球囊。开始压力和体积取决于所选择的气体配方，以及导管的长度和开始温度（通常为室温）和结束温度（通常为体温）。
在膨胀后，球囊使用液压而与导管组装件分离。充满水、DI水、或优选为盐水的注射器附接到Y组装件的阴端。注射器包含2cc的液体，当注射器活塞被推入时，足够的液压被施加使得针从球囊阀排出。
单腔导管
为了进一步减小的膨胀导管的直径，从而增加吞咽性舒适度，可以采用直径不超过2French（0.66mm）的单腔导管。
针/针套筒组装件在设计上与本文所述的双腔导管类似。然而，利用单腔系统，导管腔的远端连接到仅针套筒并且内部没有第二导管。作为代替，附接到针座的单个线程同轴地运行导管的长度以有助于用于分离的拉伸强度和整体柔性。
针套筒稍微为钟形或包含圆形浮凸或唇部，使得当插入到阀的硅树脂区域时，创建锁和钥匙机构以增加组装件的拉伸强度并增强针对膨胀的密封，并且由于这是单腔组装件，所以唇部增加对于从阀移除针所需的力，因此，这在膨胀过程期间不会偶然发生。
导管的近端连接到三路阀，并使用排斥的方法用于对球囊的膨胀和分离。导管的远端包含针套筒，其由尼龙或其他类似源制成。针是金属的，并且优选为不锈钢。
导管组装件采用的管道对于吞咽是柔性的，是抗扭结的，可以承受体温，是耐酸的，并且是生物相容的，因为管道横穿消化道进入胃腔中。管道材料优选地是柔软且柔性的，优选为同轴的，并且耐颈缩或弯曲或扭结。对于单腔系统，导管管道优选由PEBAX®制成，但也可以包括生物可吸收材料，诸如PLA、PLAA、PLG、PCL、DL-PLCL等，其中管道可以在膨胀和分离之后被释放，并且如正常那样吞咽。附接到针的导管管道内的金属丝（wire）优选是尼龙单丝，但也可以使用Kevlar或镍钛合金丝或其他合适的材料。
为了膨胀球囊，导管的远端附接到球囊胶囊，其中针突出通过可自密封阀。容器被吞咽并且膨胀导管的一部分留在口腔之外。膨胀源容器连接到近侧的三路阀，其中通过排除其他端口来选择用于膨胀气体的端口。膨胀流体（优选为压缩氮气或气体的混合物）沿着单导管腔向下行进，由此，膨胀气体选择具有最小阻力的路径，或者更具体地通过针腔并进入球囊中。球囊优选在少于3分钟内膨胀。
为了从球囊阀分离和收回针，2 cc或其他合适体积的水或其他液体以高压注射到导管中。由于水具有高表面张力和粘度，所以它封闭针路径并且压力被转移到外部的针套筒，从而破坏针套筒和球囊阀之间的配合。
如果期望在球囊内放置物质，诸如水或酸或任何可替代的液体，则其可以通过使用较低的压力来注射液体而进行。
微型硬体膨胀导管
在某些实施例中，可以采用硬体（stiff-bodied）膨胀导管，其可以口服地或经鼻地放置。该系统可以在直径方面为1 French（0.33mm）至10 French（3.3mm），优选为8 French（2.7mm）。较大的直径通常是优选的以增强可推性，其中壁厚也贡献于可推性和抗扭结性。管道的长度可以是约50-60cm。如上所讨论的，测量标记可以添加到管道，以标识管道的端部位于何处，或者可以采用导管上的pH或压力传感器来检测球囊的位置。
用于膨胀/分离的系统类似于以上描述的双腔系统，但具有较大的针套筒，以容纳较大的直径管道。可以在腔中使用的材料包括例如对于外腔的膨体聚四氟乙烯（EPTFE）以及对于内腔的聚醚醚酮（PEEK）。也为了增强可推性，应变消除设备可以被添加到远端和近端。特别优选地在远端处具有应变消除，例如，1到8英寸，优选为6英寸，以确保导管绕过喉并且跟着进入食道中。近端也可以具有应变消除，例如，以确保Y臂的配合。用于应变消除的优选材料是聚烯烃。用于膨胀/分离的方法与用于双腔配置的是相同的方法，其中外腔连接到针套筒并且内腔连接到针。作为过程的一部分，患者可以吞咽水或其他合适的液体，以便扩张食道组织以使设备向下顺利通过。患者也可以在咽喉后部被施用麻醉剂以使该区域麻木并减少咽反射。
管道也可以连接到单个导管上的一系列封装或压实的球囊，使得可以施用高达1000 cc或更多的总体积，如所需要的。每一个都可以被膨胀并单独地释放。所释放的球囊的数目可以针对患者的需要和期望的重量减轻是可谐调的。
此外，导管可以用于施用胃球囊，其类似于在血管成形地称为“过度的线”或快速交换导管中使用的球囊导管。在其中患者尝试吞咽导管但未能如此的情况下，硬导管（或医师协助导管）可以滑动通过柔性导管并且球囊可以以与医师协助导管相同的方式被下推。不同的材料可以被用来提供变化的柔性度，或者可以使用利用跨长度不同直径制造以改变硬度程度的一种材料。
可吞咽自膨胀球囊构造方法和可吞咽膨胀管道构造方法均移除了需要内窥镜检查来放置球囊以使球囊施用过程较不入侵性。这还允许在患者中放置的总体积是“可滴定的”或可调整的。当球囊被放置30天时，患者可以报告他们随时间而失去他们在不进食的情况下感到饱腹。为了补充，另一球囊可以在无镇静和内窥镜检查的情况下容易地放置。当非可紧缩的球囊要以内窥镜检查的方式移除时，期望的是，用不同的颜色对球囊复合壁进行颜色编码，使得医师具有用于在球囊的使用寿命结束时移除球囊而保持在患者的胃中具有剩余使用寿命的球囊的视觉标记。
此外，球囊壁可以从自密封阀被标记约180°，使得当球囊以内窥镜检查方式刺破时，它更有效地折叠在自身上，以便促进移除薄壁结构而不会引起食道穿孔和/或由球囊（由于其形状、硬度和/或壁材料的厚度）的其他损坏。
膨胀流体容器
采用膨胀流体容器来控制置于球囊的内部的流体的量或体积。这可以采用例如聚氯乙烯、不锈钢、或其他合适材料的罐（canister）的形式。容器还可以采用注射器形式。所采用的材料能够包含流体，优选地采用气体形式，例如压缩或非压缩的N2、Ar、O2、CO2、或其（多个）混合物，或压缩或非压缩的大气空气（N2、O2、Ar、CO2、Ne、CH4、He、Kr、H2、和Xe的混合物）。球囊复合壁材料和相应的扩散梯度和气体渗透特性被用来选择用于胃内球囊的膨胀的流体，以便为膨胀的球囊提供随时间的期望的体积分布。膨胀流体容器材料被选择成在流体被连接到膨胀导管的阀或y臂连接器之前确保没有或最小的流体扩散或泄漏。膨胀流体容器优选包括压力计和连接器。其也可以包含向保健专业人士通知膨胀是否成功或者球囊是否应由于系统中的错误而被分离的智能芯片。
为了维持球囊的“可吞咽性”并确保患者在过程中的舒适度，优选的是最小化导管放置在口腔/食道中的时间量。膨胀的定时可以被选择以便最小化就位时间。外部容器导管组装件一旦被吞咽则花费约4-8秒到达胃。一旦在胃中，则膨胀源容器可以附接到导管系统的阀或端口。膨胀定时可以通过选择导管的长度、导管管道的直径、开始温度和开始压力来控制。使用氮的理想气体定律和波义耳定律（P1V1 = P2V2），可以导出开始体积/压力的量，其中在膨胀源容器内控制温度以匹配身体的温度。期望具有小于5分钟的吞咽后膨胀时间，并且优选为2-3分钟，在球囊分离和导管收回之前。用来导出球囊的膨胀（优选在小于3分钟内）的输入包括膨胀容器体积、膨胀流体的类型（优选为压缩气体或压缩气体混合物）、开始压力、导管长度和直径、以及球囊的所期望的最终体积和压力。因此，假定使用相同的压缩气体配方，由于在直径方面的差异，所以2 French导管系统需要更高的开始压力来在相同时间帧内达到相同的目标球囊体积和压力。一般，理解的是，以相同的流速/体积利用更高的压力开始可以减少膨胀时间。
膨胀源容器基于压力衰减系统向最终用户提供反馈。在存在预期的开始压力和预期的结束压力以指示球囊是否被适当地膨胀的情况下，不需要内窥镜可视化。预期压力输出的每一个场景可以具有其周围的其自身的容差，以减少假阳性的可能性，并且膨胀流体容器可以基于这些容差提供关于球囊膨胀和分离的状态的反馈。这基于理想气体定律导出，其中存在基于球囊的固定体积的预期结束压力。如果压力保持得高并且不衰减（如所预期的），则这可以指示系统中的故障（例如，球囊容器不溶解，球囊在食道中扩大，因为例如存在管道中的扭结或导管系统中的其他故障）。例如，对于仅使用氮气作为膨胀流体的成功衰减，开始压力为22 PSI以将球囊膨胀至250cc，并且对于基于尼龙的材料1.7 psi（0.120kg/cm2）。为了指示成功的球囊膨胀，数学芯片可以被添加到膨胀源容器，其提供视觉、听觉、或触觉通知中的至少一个，或以其他方式基于压力曲线和一组预定的压力容差和膨胀的预期定时向保健专业人士或施用者发送膨胀是否成功或者在系统中是否存在错误的通知。
用于通过读取计量输出来检测球囊可能经历的任何程度约束的另一方法（例如，胶囊溶解但球囊在食道或十二指肠中，或球囊在胃中并且胶囊没有溶解）是采用具有至少两个储存器的膨胀罐（一大一小），以及至少两个计量仪器，其具有允许向第二储存器中或向球囊自身中的气体释放的选择的一个或多个阀。利用两个储存器，较大的储存器可以包含填充球囊所需的流体的总量。流体的少量可以首先从较大的储存器释放到较小的储存器中，以确定球囊的位置及其对于完全膨胀的准备。如果较小的储存器中的流体的少量被释放到球囊导管中并且较小的储存器的计量仪器上的反馈指示压力高，则这指示球囊仍然包含在胶囊中，并且它未准备被膨胀。当计量仪器读回中等压力水平（例如，1-4psi）时，这指示球囊处于受约束的空间中，诸如食道或十二指肠，并且不应当被膨胀。当如在计量仪器上所读取的球囊导管的反馈是约1psi时，则这指示球囊在胃中并且准备被膨胀。如果反馈在0psi处，则这指示球囊阀导管系统中的泄漏以及应当取回设备。一旦在胃内空间中检测到球囊，则较大的容器被打开，并且球囊被膨胀到其期望的压力。
可替代地，球囊可以基于开始压力通过使用弹簧机构、球囊内球囊机构、或其他压力源来填充。这些机构可以潜在地导致更可预测的/一致的压力衰减曲线，并再次可以具有附随的、预定容差以用于反馈回给最终用户。
复合壁
选择用于球囊的复合壁的材料可以被优化以维持原始膨胀气体而没有显著扩散，或者一旦球囊被置于胃中则也可以允许位于胃环境中的气体（例如，CO2、O2、氩、N2）扩散通过球囊的壁以部分或全部膨胀。流体（液体或气体）也可以使用本文所述的（多个）膨胀导管而被添加到球囊内以改变球囊复合壁的扩散方向并且当它到达基于内部和外部环境的静态平衡时。
由氮气、CO2气体、单个流体（气体）或气体的混合物膨胀的胃球囊采用复合壁，其提供阻隔性质（液体滞留）、对胃环境或球囊的中央腔内的环境中的pH和湿气条件赋予阻力的性质、以及对胃动力、体内球囊壁的磨损、和制造和折叠球囊期间的损坏进行抵抗的结构性质。在球囊的材料中采用的某些材料能够承受设计成分解异物（例如，食物颗粒）的敌对胃环境。胃环境所包括的一些变量如下：从1.5-5的胃液pH；约37℃的温度；90-100％的相对湿度；胃空间气体内容的入口；和基于胃的进食状态的以可变频率和周期时间的从0-4psi的恒定胃动力外部压力。由胃运动所施加的外部压力也可以引起球囊的表面上的擦伤。球囊腔内可以包含来自用于自动紧缩的定时的球囊中注射的溶液的湿气，或者由于外部潮湿环境跨隔膜传递的任何湿气。除了这些环境压力之外，壁材料满足生物相容性要求被构造成使得壁（阻隔材料）的总厚度薄到足以压实并在没有显著损坏或倒伏的情况下置于可吞咽尺寸容器（“外部容器”）内。外部容器足够小以超过食道（其具有约2.5cm的直径）。壁或阻隔材料也可是热可形成和可密封的以用于球囊构造并且维持粘合强度，其可以包含由初始膨胀压力所生成的高达10psi的内部气体压力以及由于气体分子从胃腔进入直到系统的气体环境达到静态平衡的压力。被评估以确定用于在球囊的复合壁中使用的适合性的膜性质包括pH抗性、水蒸度、气体阻隔性、机械强度/耐磨性、耐温性、成形性、挠裂（Gelbo）抗性、表面能（可湿性）合规性、以及热粘合潜力。
复合壁中的各层可以对球囊赋予一种或多种期望的性质（例如CO2保持、抗湿气、抗酸环境、用于处理的可湿性和结构强度）。在表1a-b中提供了可以组合成多层预制系统（“复合壁”）的聚合物树脂和包衣的列表。这些膜可以被粘结在一起，一起挤压，或经由连接层或其组合粘合，以获得用于复合壁的期望性质组合，如以下所讨论。表1a-b中标识为膜包衣的材料被提供为包衣，其施加到衬底聚合物膜，例如PET、尼龙、或其他结构层。
流体保持层
在优选的实施例中，采用使用多层的混合聚合物树脂来通过在预期使用的持续时间内保持膨胀流体以保持膨胀的球囊的形状和体积。广泛用于食物包装和塑料瓶装工业的某些阻隔薄膜可以有利地出于此目的而用在球囊的复合壁中。优选地，阻隔材料具有对二氧化碳（或其他气体、液体、或可替代地或另外用于膨胀体积占用子组件的流体）的低的渗透性。这些阻隔层优选具有到基材的良好粘合。优选的阻隔包衣材料和膜包括聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、线型低密度聚乙烯（LLDPE）、乙烯-乙烯醇（EVOH）、聚酰胺（诸如尼龙（PA）和尼龙-6（PA-6））、聚酰亚胺（PI）、液晶聚合物（LCP）、高密度聚乙烯（HDPE）、聚丙烯（PP）、生物相容的聚（羟氨基醚）、聚萘二甲酸乙二醇酯，聚偏二氯乙烯（PVDC）、莎纶、乙烯-乙烯醇共聚物、聚乙酸乙烯酯、氧化硅（SiOx）、二氧化硅（SiO2）、氧化铝（氧化铝）、聚乙烯醇（PVOH）、奈米高分子（例如，纳米粘土）、聚酰亚胺热固膜、EVALCA EVAL EF-XL、Hostaphan GN、Hostaphan RHBY、RHB MI、Techbarrier HX（SiOx-包覆PET）、三价银（Triad Silver）（银金属化PET）、Oxyshield 2454、Bicor 84 AOH，丙烯腈共聚物、以及对苯二甲酸和间苯二甲酸与乙二醇和至少一种二醇的共聚物。可替代气体阻隔材料包括聚胺-聚环氧化物。这些材料通常被提供为基于溶剂或基于水的热固性组合物，并且通常喷涂到预型体上，然后被加热固化以形成最终阻隔包衣。可以作为包衣应用到体积占用子组件的可替代气体阻隔材料包括金属，诸如银或铝。可以用于改善体积占用子组件的气体不渗透性的其他材料包括但不限于金或任何贵金属、涂有莎纶的PET、和保形包衣。
在封装行业中用于延迟膨胀流体的扩散的一种方法是加厚材料。加厚材料通常不是优选的，因为总的复合壁厚度优选不超过0.004英寸（0.010cm）以使球囊可折叠成用于由患者吞咽所期望的输送容器尺寸。
能够在球囊的可使用寿命的过程之上承受胃环境的多层聚合物膜包括粘合到尼龙12膜的线性低密度聚乙烯（LLDPE）。可替代地，具有阻隔性质的附加膜层（诸如PVDC）可以被添加到复合壁。
提供气体阻隔性质的层优选作为内层位于复合壁中，因为它们与被认为是“结构”的树脂（诸如尼龙等）相比较不机械健壮（robust）。
结构层
诸如聚氨酯、尼龙、或聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）之类的层可以添加到复合壁以用于结构目的，并且优选地放置为最外（接近胃环境或接近球囊的中央腔）层，条件是这样的层的pH抗性可以承受胃或球囊的中心腔的酸环境。可以另外或可替代地包括其他层，包括但不限于在以下“层化学”小节所述的那些。
层化学
聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）
聚对苯二甲酸乙二醇酯是聚酯族的热塑性聚合物树脂。聚对苯二甲酸乙二醇酯可以存在作为无定形（透明）或作为半结晶材料。半结晶材料可以取决于其晶体结构和球晶尺寸而出现透明（球晶<500nm）或不透明和白色（高达一些μm的尺寸的球晶）。其单体（双-β-羟基对苯二甲酸（hydroxyterephthalate））可以通过对苯二甲酸和乙二醇与作为副产物的水之间的酯化反应来合成，或通过乙二醇和对苯二甲酸二甲酯与作为副产物的甲醇之间的酯交换反应来合成。聚合通过单体与作为副产物的乙二醇（乙二醇在生产中直接循环）的缩聚反应（紧接在酯化/酯交换后进行）。PET产品的一些商标名称是达可纶、迪奥纶、Tergal、涤纶和特雷维拉纤维、Cleartuf、Eastman PET和Polyclear瓶树脂、Hostaphan、Melinex和Mylar薄膜、以及Arnite、Ertalyte、Impet、Rynite和Valox注塑树脂。
PET包括单体对苯二甲酸乙二醇酯的聚合单元，其中具有重复的C10H8O4单元。PET可以是半刚性到刚性的，这取决于它的厚度，并且是非常轻量的。其制作良好的气体和公平湿气阻隔，以及对醇和溶剂的良好阻隔。其是坚固的和耐冲击的。其是具有高透明性的自然无色。
当生产为薄膜（双轴定向的PET膜，常常已知为它的商品名称之一“Mylar”）时，PET可以通过将金属薄膜蒸发到其上而镀铝，以减少其渗透性，并且使其反射和不透明（MPET）。这些性质在许多应用中是有用的，包括食物柔性封装。当填充有玻璃粒子或纤维时，它变得显著更硬和更耐用。该玻璃填充塑料（在半结晶配方中）以商品名Rynite、Arnite、Hostadur和Crastin出售。
PET的最重要特性之一是固有粘度。以分升每克（dl/g）测量的材料的固有粘度取决于其聚合物链的长度。链越长，材料越硬，并且因此固有粘度越高。特定批次树脂的平均链长可以在聚合期间控制。约：0.65dl/g-0.84dl/g的固有粘度优选用在复合壁中。
除了纯（均聚物）PET之外，由共聚作用改性的PET也是可用的。在某些情况下，共聚物的改性性质对于特定的应用更合期望。例如，环己烷二甲醇（CHDM）可以代替乙二醇被添加到聚合物主链。由于该构建块比它取代的乙二醇单元大得多（6个附加的碳原子），所以它不适合在乙二醇单元可以的与相邻链的方式中。这干扰结晶并降低了聚合物的熔融温度。这样的PET一般被称为PETG（Eastman化学和SK化学是仅有的两个制造商）。PETG是清晰无定形热塑性的，其可以被注射成型或片材挤压。其可以在处理期间被着色。另一种常见的改性物是间苯二甲酸，代替1，4-（对）链接对苯二酸酯单元中的一些。1，2-（邻-）或1，3-（间位）连接产生链中的角度，这也妨碍结晶度。这样的共聚物对于某些模塑应用是有利的，诸如热成型。另一方面，结晶在其中机械和尺寸稳定性是重要的其他应用中很重要。对于PET瓶，少量的CHDM或其他共聚单体的使用可能是有用的：如果仅使用少量共聚单体，则结晶被减慢，但不完全被阻止。作为结果，瓶子可经由拉伸吹塑成型（“SBM”）而获得，这是足够清晰且结晶的以成为对芳香和气体（诸如碳酸饮料中的CO2）的充分阻隔。
结晶在聚合物链关于其自身以重复、对称的模式折叠起来时发生。长聚合物链趋于在其自身上纠缠，这防止在所有但最小心控制的情况下的满结晶。60％结晶是针对商用产品的上限，除了聚酯纤维之外。
在其自然状态下的PET是结晶性树脂。清晰的产品可以通过快速冷却熔融的聚合物以形成无定形固体来制造。像玻璃一样，当在熔体冷却时不给它的分子足够的时间来有序地布置其自身时，形成无定形PET。在室温下，分子被冷冻就位，但如果足够的热能被放回到它们中，则它们开始再次移动，从而允许晶体成核和生长。该过程已知为固态结晶。
最喜欢的材料PET趋于在从无定形固体结晶时产生许多小的微晶而不是形成一个大的单个晶体。当光穿过微晶和它们之间的无定形区域之间的边界时，它趋于散射。该散射意味着在大多数情况下结晶PET是不透明的和白色的。光纤拉丝在产生几乎单晶产品的几个工业过程当中。
诸如CHDM或间苯二甲酸之类的共聚单体降低熔融温度，并降低PET的结晶度（当材料被用于瓶制造时，是特别重要的）。因此，树脂可以在较低的温度下和/或以较低的力可塑性地形成。这有助于防止降解，从而使成品的乙醛含量降低到可接受的（即，不引人注意）的水平。改善聚合物的稳定性的其他方式是通过使用稳定剂，主要是抗氧化剂，诸如亚磷酸盐。近来，也考虑使用纳米结构化学物质的材料的分子水平稳定化。
非强化PET具有以下性质：堆积密度0.800-0.931g/cc；密度1.10-1.20g/cc（在温度285-285℃下）；1.25-1.91g/cc；表观堆积密度0.000850g/cc；吸水率0.0500-0.800％；均衡状态下的吸湿率0.200-0.300％；饱和状态下的吸水率0.400-0.500％；粒子尺寸2500μm；水蒸气透过率0.490-6.00g/m2/天；透氧度5.10-23.0cc-mm/m2-24小时-atm；粘度测量0.550-0.980；粘度测试74.0-86.0cm3/g；厚度250-254μm；线性成型收缩率0.00100-0.0200cm/cm；线性成型收缩率，横向0.00200-0.0110cm/cm；硬度，Rockwell M 80.0-95.0；硬度，Rockwell R 105-120 105-120；球压痕硬度160-170MPa；拉伸强度，最终22.0-207MPa；薄膜拉伸屈服强度，MD 55.0-59.0MPa；薄膜拉伸屈服强度，TD 53.0-57.0MPa；薄膜断裂伸长率，MD 40.0-600％；薄膜断裂伸长率，TD 200-600％；薄膜屈服伸长率，MD 4.00-6.00％；薄膜屈服伸长率，TD 4.00-6.00％；拉伸强度，屈服47.0-90.0MPa；断裂伸长率1.50-600％；屈服伸长率3.50-30.0％；弹性模量1.83-14.0GPa；弯曲模量1.90-15.2 GPa；弯曲屈服强度55.0-240MPa；压缩屈服强度20.0-123MPa；悬臂梁式冲击，无凹口2.67J/cm-NB；悬臂梁式冲击，无凹口低温（ISO）160-181 kJ/m2；悬臂梁式冲击，有凹口，低温（ISO）3.10-4.20 kJ/m2；夏氏冲击，无凹口3.00 J/cm2-NB；夏氏冲击，有凹口，低温0.270-0.500J/cm2；夏氏冲击，有凹口，0.200-1.40 J/平m2；冲击测试0.800-8.20 J（在温度-40.0℃下）；摩擦系数0.190-0.250；撕裂强度，总15.0-120 N；埃尔门多夫撕裂强度，MD 3.14-4.00g/μm；埃尔门多夫撕裂强度，TD 3.24-5.20g/μm；落锤（Dart Drop）1.08-2.00g/μm；泰伯磨损，mg/1000周期；薄膜断裂拉伸强度，MD 13.8-60.0MPa；薄膜断裂拉伸强度，TD 39.0-48.0MPa；悬臂梁式冲击，有凹口（在-40°C下）0.270-0.630 J/cm；悬臂梁式冲击，有凹口0.139-100 J/cm；悬臂梁式冲击，有凹口（ISO）2.00-10.0 kJ/m2；电阻率5.00e+6-1.00e+16欧姆-cm；表面电阻1.00e+14-1.00e+16欧姆；介电常数2.40-3.90；介电强度15.7-60.0 kV/mm；耗散因数0.00100-0.0250；耐电弧性80.0-181秒；相比起痕指数175-600 V；熔化热56.0-65.0 J/g；CTE，线性25.0-92.0μm/m-℃；CTE，线性，横切流量48.0-80.0μm/m-℃；比热容1.10-1.20 J/g-℃；1.30-2.30 J/G-℃（在温度60.0-280℃下）；导热系数0.190-0.290W/m-K；熔点200-255℃；最高使用温度，空气100-225℃；在0.46MPa（66 psi）处的变形温度66.0-245℃；在1.8MPa（264 psi）下的变形温度60.0-240℃；维卡软化点74.0-85.0℃；最低使用温度，空气-20.0℃；玻璃化温度70.0-78.0℃；UL RTI，电75.0-175℃；雾度（haze）0.300-10.0％；光泽108-166％；传输率（Transmission），可见67.0-99.0％；加德纳色数-3.00-85.0；加工温度120-295℃；模具温度10.0-163℃；干燥温度70.0-160℃；干燥时间3.00-8.00小时；湿气含量0.0100-0.400％；注射压力：68.9-120MPa；背压8.00-18.0MPa。
聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜可从德国威斯巴登商标名Hostaphan®下的三菱聚酯薄膜获得。Hostaphan®GN是玻璃清晰双轴定向膜，由聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）制成，并且由其高透明性和表面光泽度和其低雾度伴随其优异的机械强度和尺寸稳定性所表征。Hostaphan®GN被一个或两个侧面化学处理以用于改善滑动和加工性以及用于改善包衣、打印油墨和金属层的粘合。Hostaphan®RHBY是由聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）制成的双轴定向薄膜，其具有被优化以在真空涂有铝、Al2O3或SiOx之后提供针对氧、水蒸气和其他气体以及芳香物质的之前达不到的阻隔性质的结构。
线性低密度聚乙烯（LLDPE）
线性低密度聚乙烯（LLDPE）是基本上线性的聚合物（聚乙烯），其具有大量的短支链，通常通过与长链烯烃的乙烯的共聚制成。线性低密度聚乙烯与常规低密度聚乙烯结构不同，因为不存在长链支化。LLDPE的线性由于LLDPE和LDPE的不同制造工艺而造成。一般，LLDPE在较低的温度和压力下由乙烯和这样的较高级α-烯烃（如丁烯、己烯或辛烯）的共聚作用而产生。共聚作用过程产生具有比常规LDPE窄的分子量分布并且结合线性结构显著不同的流变性质的LLDPE聚合物。
LLDPE的产生通过过渡金属催化剂发起，特别是齐格勒或飞利浦型催化剂。实际的聚合过程可以在任一溶液相或气相反应器中进行。通常，辛烯是溶液相中的共聚物，而丁烯和己烯在气相反应器中与乙烯共聚。在气相反应器中产生的LLDPE树脂采用粒状形式，并且可以被出售为颗粒或加工成球粒。与LDPE相比，LLDPE具有较高的拉伸强度和较高的冲击和刺穿抗性。其是非常柔性的，并且在应力下伸长。其可以用来制造较薄的薄膜，具有较好的耐环境应力开裂抗性。其具有针对化学品和紫外线辐射的良好抗性。其具有良好的电气性质。然而，其不如LDPE那样容易处理，具有较低的光泽度，和用于热密封的较窄的范围。
LDPE和LLDPE具有独特的理论或熔体流动性质。LLDPE由于其较窄的分子量分布和较短链支化而是较不剪切敏感的。在剪切过程（诸如挤压）期间，LLDPE保持更粘，因此与等价熔体指数的LDPE相比，更难处理。LLDPE的较低剪切灵敏度允许挤压期间的聚合物链的更快应力松弛，并且因此，物理性质易受到吹胀比的改变。在熔融延伸中，LLDPE在所有的应变率处具有较低的粘度。这意味着其将不以LDPE在拉长时所做的方式应变强化。当聚乙烯的变形率增大时，LDPE由于链纠缠而表现出粘度的急剧上升。该现象在LLDPE的情况下未观察到，因为在LLDPE中缺乏长链支化允许链在拉长时“滑动通过”彼此而不会变得纠缠。该特性对于膜应用是重要的，因为LLDPE薄膜可以容易地减少厚度（downgauge）而同时维持高强度和韧性。
薄膜级LLDPE的性质包括：密度0.902-0.960g/cc；湿气透过率0.240-0.470cc-mm/m2-24小时-atm；水蒸气透过率6.00-8.00g/m2/天；透氧度0.720-236cc-mm/m2-24小时-atm；透氧率3500-5000cc/m2/天；粘度37000-79000cP（在温度190-190℃下）；37000-79000cP（在剪切率300-5000 1/秒；37000-79000cP（在剪切率300-5000 1/秒）；厚度12.7-76.2微米；熔体流动0.200-40.0g/10分钟；基树脂熔体指数0.700-3.50g/10分钟；抗粘连水平3500-9000ppm；滑动水平0.000-1700 ppm；拉伸强度，最终9.80-26.2MPa；薄膜屈服拉伸强度，MD7.38-74.0MPa；薄膜屈服拉伸强度，TD 6.90-77.0MPa；薄膜断裂伸长率，MD 80.0-1460％；薄膜断裂伸长率，TD 460-1710％；薄膜屈服伸长率，MD 435-640％；薄膜屈服伸长率，TD670-890％；拉伸强度，屈服9.70-22.1MPa；断裂伸长率8.00-1000％；弹性模量0.0110-0.413 GPa；正割模量，MD 0.0103-0.717 GPa；正割模量，TD 0.0106-0.869 GPa；冲击48.0-65.0；冲击测试0.452-5.00 J；摩擦系数0.100-2.00；摩擦系数，静态0.170-1.00；埃尔门多夫撕裂强度MD 25.0-1080g 2；埃尔门多夫撕裂强度TD 180-1470g；埃尔门多夫撕裂强度，MD 0.0750-20.9g/微米；埃尔门多夫撕裂强度，TD 0.275-37.8g/微米；落锤1.57-42.5g/微米；落锤测试30.0-1350g；密封强度1800-2400g/25mm；薄膜断裂拉伸强度，MD 9.65-82.7MPa；薄膜断裂拉伸强度，TD 7.24-55.1MPa；热密封强度起始温度72.0-100℃；熔点120-128℃；结晶温度104-115℃；维卡软化点93.0-123℃；雾度0.700-80.0％；光泽3.00-140％；加工温度90.0-310℃；模开口0.0810-0.254cm；吹胀比（BUR）1.50-4.00。
乙烯-乙烯醇（EVOH）
乙烯-乙烯醇为乙烯和乙烯醇的形式共聚物。因为后者单体主要作为其互变异构体的乙醛而存在，所以共聚物由乙烯和醋酸乙烯酯聚合然后水解而制备。塑性树脂通常用在食物应用中，并且在用于汽车的塑料汽油罐中。其主要目的是提供阻隔性质，主要作为用于改善食物包装的保质期的氧阻隔和作为用于燃料罐的碳氢化合物阻隔。EVOH通常被共挤压或层压为纸板、箔、或其他塑料之间的薄层。EVOH共聚物由摩尔％乙烯含量所限定：较低乙烯含量等级具有更高的阻隔性；较高乙烯含量等级具有用于挤压的较低温度。
乙烯-乙烯醇共聚物（EVOH）是目前最常用的清晰高阻隔薄膜之一。其被应用为共挤压中的离散层。EVOH提供了优秀的氧气阻隔性（0.006-0.12cc-mil/100in2-天）。特定的EVOH薄膜提供的阻隔取决于许多因素：摩尔百分比-当乙烯摩尔百分比增加时，阻隔减小；结晶度-当结晶度增加时，阻隔性改善；厚度-如同所有的薄膜，当厚度增加时，阻隔增加；温度-当温度升高时，阻隔减小；湿度-在高湿度水平处，由EVOH提供的阻隔快速下降（EVOH界面处的湿度水平而不是环境湿度是关键的）。除了提供优秀的氧气阻隔性之外，EVOH也是极好的气味和芳香阻隔。其具有可热成型的附加优点，从而使其对于3D应用是流行的。
EVALCA EVAL® EF-XL乙烯-乙烯醇共聚物膜具有以下性质：水蒸气透过率0.600cc-mm/m²-24小时-atm 40℃，90％RH；透氧度0.00400cc-mm/m2-24小时-atm 20℃；65％RH（渗透性在较高的湿气含量处显著增加）；厚度15.2微米；薄膜断裂伸长率，MD 100％10％/分钟；ASTM D638薄膜断裂伸长率，TD 100％10％/分钟；ASTM D638正割模量，MD 3.50GPa；杨氏模量，ASTM D638，10％/分钟；正割模量，TD 3.50 GPa；杨氏模量，ASTM D638，10％/分钟；埃尔门多夫撕裂强度MD 260g； ASTM D638埃尔门多夫撕裂强度TD 330g；ASTMD638埃尔门多夫撕裂强度，MD 17.0g/微米；ASTM D638埃尔门多夫撕裂强度，TD21.7g/微米；ASTM D638薄膜断裂拉伸强度，MD 205 MPa10％/分钟；ASTM D638薄膜断裂拉伸强度，TD195 MPa10％/分钟；表面电阻2.70e+15欧姆；介电常数5.00；耗散因数0.220；比热容2.40J/g-℃；导热系数0.340W/m-K；熔点181℃，DSC；雾度0.500％ 65％RH；光泽95.0％ 65％RH。EVAL®乙烯-乙烯醇薄膜可从休斯敦 TX的Kuraray America, Inc.获得。
尼龙
尼龙是通常已知为聚酰胺的合成聚合物族的总称。尼龙是热塑性柔滑材料。存在使尼龙用于纤维应用的两种常见方法。在一种方法中，每一端上的具有酸（COOH）基团的分子与每一端上的包含胺（NH2）基团的分子进行反应。结果所得的尼龙基于分离两个酸基团和两个胺的碳原子数量来命名。这些被形成为中间分子量的单体，其然后被反应以形成长聚合物链。
固体尼龙用于机械部件，诸如机器螺钉、齿轮和先前在金属中铸造的其他低-至中-应力组件。工程等级尼龙通过挤压、浇铸和注射成型来处理。固体尼龙用在头发梳中。类型6/6尼龙101是最常见商业级的尼龙，并且尼龙6是最常见商业等级的模制尼龙。尼龙可用于增加结构和冲击强度和刚性的玻璃填充变体中，以及增加润滑的硫化钼填充变体中。
芳族聚酰胺是具有相当不同的链结构的另一种类型的聚酰胺，其在主链中包括芳族基团。这样的聚合物制作优秀的防弹纤维。
尼龙是通过二胺和二羧酸的等份反应形成的缩合共聚物，使得使肽键在类似于多肽生物聚合物的过程中形成各单体的两端。数值后缀指定由单体捐赠的碳的号码；二胺第一并且切割第二。最常见的变体是尼龙6-6，其是指这样的事实：二胺（六亚甲基二胺）和二酸（己二酸），每一个捐赠6个碳原子给聚合物链。正如其他常规的共聚物，象聚酯和聚氨酯，“重复单元”包括每种单体之一，以便它们在链中交替。由于在该共聚物的每一个单体在两端上具有相同反应基团，酰胺键的方向在每一个单体之间反转，不同于具有整体方向性的天然聚酰胺蛋白。在实验室中，尼龙6-6还可以使用己二酰氯代替己二酸制成。其很难得到完全正确的比例，并且偏差可导致小于期望的10，000道尔顿的分子量处的链终止。为了克服这个问题，结晶、固体“尼龙盐”可以在室温下形成，使用确切1：1比的酸和碱来中和彼此。加热至285℃，盐反应以形成尼龙聚合物。在20，000道尔顿以上，不可能将链纺成纱，因此，为了打击此，添加一些乙酸以在聚合物伸长期间与游离胺端基反应，以限制分子量。在实践中，特别是对于尼龙6，6，单体往往在水溶液中组合。用于制作溶液的水在受控条件下蒸发，并且“盐”的增加浓度被聚合到最终分子量。
均聚物尼龙6或聚己内酰胺不是缩合聚合物，而是由开环聚合（通过氨基己酸聚合可替代地制造）所形成。己内酰胺内的肽键与每边的上的暴露的活性基团断裂，其被结合到两个新的键作为单体变成聚合物主链的一部分。在这种情况下，所有的酰胺键位于同一方向，但尼龙6的性质有时从这些尼龙6，6可区分——除了熔融温度（N6较低）以及如地毯和纺织品的产品中的一些纤维性质。也存在尼龙9。
从1，5-戊二胺与癸二酸制成的尼龙5，10具有优异的性能，但是制作更昂贵。与此命名惯例相一致，“尼龙6，12”（N-6，12）或“PA-6，12”是6C二胺和12C二酸的共聚物。同样对于N-5，10 N-6，11；N-二10，12等。其他尼龙包括共聚未基于上面列出的单体二羧酸/二胺产品。例如，某些芳族尼龙与加入像对苯二甲酸（芳纶）或间苯二甲酸（诺梅克斯）二酸的聚合，更常见与聚酯相关联。存在N-6，6-/N6共聚物；N6，6/N-6/N-12共聚物；等等。因为形成聚酰胺的方式，尼龙似乎被限于不分支的，直链。但“星状”支链尼龙可以通过二羧酸与具有三个或更多个氨基的多胺的缩合来制备。
在其熔融温度之上，如尼龙热塑性塑料的Tm是非晶态固体或粘性流体，在其中链近似随机线圈。在Tm以下，无定形区域与片晶的区域交替。非晶区有助于弹性并且结晶区域有助于强度和刚度。平面酰胺（-CO-NH-）基团是非常极性的，因此，在相邻的绳股之间，尼龙形成多个氢键。由于尼龙骨干是如此经常和对称的，特别是如果所有的酰胺键是在反式构型中，尼龙通常具有高的结晶度，并且做出优秀的纤维。结晶的量取决于细节形成，以及对种类尼龙。显然，它不能从熔体淬火为完全无定形固体。
尼龙6，6可以具有与它们相邻的肽键对齐的以确切6和4个碳原子的协调分离的多个平行绳股，因此，羰基氧和酰胺氢可以排队重复形成链间氢键，而不会中断。尼龙5，10可以协调5和8个碳原子的运行。因而平行（但不反平行）绳股可以参加扩展的、不间断的、多链的β-折叠片，强且韧的超分子结构类似于在天然丝心蛋白和羽毛β-角蛋白中发现的那些（蛋白仅具有氨基酸α-碳分离顺序-CO-NH-基团）。尼龙6将形成具有混合方向性的不间断H-键片，但β-片起皱有些不同。每一个烷烃链的三维配置取决于关于单个使用键合的碳原子的109.47°四面体键的旋转。
块尼龙趋于结晶较少，除了由于在形成期间的剪切应力而在表面附近。尼龙是清晰且无色的，或乳白色，但很容易染色。多股尼龙绳和绳索是滑的并趋于解开。端部可以利用热源（诸如火焰或电极）熔融和熔化以防止这一点。
在干燥时，聚酰胺是良好的电气绝缘体。然而，聚酰胺是吸湿性。水的吸收将改变一些材料的性质，诸如其电阻。尼龙比羊毛或棉花更不吸收。
尼龙可以用作复合材料中的基体材料，以增强如玻璃或碳纤维的纤维，并且具有比纯尼龙更高的密度。这样的热塑性复合材料（25％玻璃纤维）频繁使用在汽车组件中在发动机旁边，诸如进气歧管，其中，这样的材料的良好的耐热性使其成为针对金属的可行竞争者。
所有尼龙易于水解，特别由强酸，反应基本上如上所示的合成反应的逆过程。如此攻击的尼龙产品的分子量快速下降，并且裂缝在影响区处迅速形成。尼龙的下部构件（诸如尼龙6）被影响得比如尼龙12的更高构件多。更这意味着，尼龙部件不能用在与硫酸的接触中，例如诸如在铅酸电池中使用的电解质。在被模制时，尼龙必须干燥以防止在成型机筒中水解，因为水在高温下也可降解聚合物。
聚酰亚胺（PI）
聚酰亚胺是酰亚胺单体的聚合物。热固性聚酰亚胺是可商业获得为未固化树脂、型材、薄板、层压板和机器部件。热塑性聚酰亚胺非常经常被称为假热塑性。存在两种一般类型的聚酰亚胺。一种类型所谓的线性聚酰亚胺通过将酰亚胺组合成长链而制成。芳杂环聚酰亚胺是其他常见的种类。聚酰亚胺膜的示例包括Apical、Kapton、UPILEX、VTEC PI、Norton TH和Kaptrex。聚酰亚胺部件和形状包括VTEC PI、Meldin、Vespel，并且典型单体包括苯四甲酸二酐和4，4'-二氨基二苯醚。
热固性聚酰亚胺针对热稳定性、良好的耐化学性、优秀的机械性质、和特有的橙色/黄色是公知的。与石墨或玻璃纤维增强复合的聚酰亚胺具有高达50,000 psi的弯曲强度和3,000,000 psi的弯曲模量。热固性聚酰亚胺表现出非常低的徐变（creep）和高的拉伸强度。这些属性在连续使用期间维持为232℃温度并且针对短漂移，与482℃一样高。成型的聚酰亚胺部件和层压板具有非常良好的耐热性。用于这样的部件和层压板的正常的工作温度范围从低温到超过260℃的那些温度。聚酰亚胺还对火焰燃烧是固有抵抗的，并且通常不需要与阻燃剂混合。大多数携带VTM-0的UL评级。聚酰亚胺层压板具有400小时的在249℃下的弯曲强度半衰期。
典型的聚酰亚胺部件不受常用的溶剂和油所影响，包括烃、酯、醚、醇和氟利昂。他们还抵制弱酸但不推荐用于含有碱或无机酸的环境中。一些聚酰亚胺（如CP1和CORIN XLS）是溶剂可溶的，并表现出高光学清晰度。溶解度性质将其引向喷雾和低温固化应用。
聚酰亚胺材料是轻量的、柔性、耐热和耐化学品的。因此，它们在电子工业中被用于柔性电缆，如电磁线上的绝缘膜和用于医疗管道。例如，在膝上型计算机中，将主逻辑板连接到显示器（其在每次膝上型电脑被打开或关闭时必须弯曲）的电缆往往是聚酰亚胺衬底与铜导线。半导体产业使用聚酰亚胺作为高温粘合剂；其也被用作机械应力缓冲。一些聚酰亚胺可以像光致抗蚀剂那样使用；“正”和“负”类型的光致抗蚀剂类聚酰亚胺二者均存在于市场中。
热固性薄膜聚酰亚胺具有下列性质：密度1.40-1.67g/cc；吸水率1.40-3.00％；平衡态下的吸湿0.400-1.80％；饱和下的吸水率1.20-2.50％；水蒸气透过率2.40-17.5cc-mm/m2-24小时-atm；氧气透过率9.90cc-mm/m2-24小时-atm；厚度22.0-187微米；薄膜屈服拉伸强度，MD 49.0-255MPa；薄膜屈服拉伸强度，TD 100-160MPa；薄膜断裂伸长率，MD 10.0-85.0％；薄膜屈服伸长率，MD 40.0-50.0％；薄膜屈服伸长率，TD 45.0-55.0％；拉伸强度，屈服73.3-160MPa；屈服伸长率10.0-45.0％；泊松比0.340；正割模量2.28-5.20 GPa；正割模量，MD 1.76-9.12 GPa；冲击测试0.686-1.56 J；摩擦系数0.400-0.480；摩擦系数，静态0.630；撕裂强度测试7.20-430；剥离强度0.240kN/m；埃尔门多夫撕裂强度MD 8.20-270g；薄膜断裂拉伸强度，MD 98.1-736MPa；电阻率1.00e+10-2.30e+17欧姆-cm；1.00e+15-1.00e+16欧姆-cm（在温度200℃下）；表面电阻10000-1.00e+17欧姆；1.00e+15-1.00e+15欧姆（在温度200℃下）；介电常数2.70-4.00；介电强度48.0-272kV/mm（在温度 200℃下）；耗散因数0.00130-0.0100；CTE，线性12.0-20.0μm/m-℃；32.0-40.0μm/m-℃（在温度 100-300℃下）；比热容1.09-1.13J/g-℃；导热系数0.120-0.289W/m-K；最高使用温度，空气180-400℃；最低使用温度，空气-269℃；玻璃化温度360-500℃；氧指数37.0-66.0％；收缩0.0100-0.200％；折光率1.70。
液晶聚合物（LCP）
液体-晶体聚合物（LCP）是一类芳族聚酯聚合物。他们非常不活跃且是惰性的，并且对火灾有高度抵抗性。在聚合物中的液体结晶可以通过在溶剂中溶解聚合物（溶致液晶聚合物）或通过将聚合物在其玻璃或熔融转变点以上加热（热致液晶聚合物）而发生。液晶聚合物存在于熔融/液体或固体形式。在液体形式中，液晶聚合物具有液晶显示器（LCD）中的主要应用。以固体形式，溶致LCP的主要示例是被称为Kevlar的商业芳族聚酰胺。该芳族聚酰胺的化学结构包括由酰胺基链接的线性取代的芳环。以类似的方式，几个系列热致变LCP已由几家公司（例如，Vectra）商业生产。在20世纪80年代生产的大量LCP在熔融相中类似于由非聚合液晶显示展出秩序。从液晶相（或中间相）的LCP的加工引起纤维和注射材料具有高的机械性质，如从中间相的大分子定向导出的自增强性质的结果。如今，LCP可以在常规的设备上以高速并以模具细节的优秀复制而熔融加工。
部分结晶芳族聚酯的唯一的类基于对羟基苯甲酸和相关的单体，液晶聚合物能够形成高度有序结构的区域，而在液相中。然而，有序度比常规固体晶体稍差。通常，LCP具有在高温下的高机械强度、极端的耐化学性、固有的阻燃性和良好的耐候性。液晶聚合物有从烧结高温到注射成型化合物的多种形式。LCP可以焊接，虽然由焊接产生的线是在所得到的产物中的弱点。LCP具有热膨胀的高Z轴系数。
LCP格外惰性。它们在大多数化学品存在中的在升高的温度抵抗应力开裂，包括芳族或卤代烃、强酸、碱、酮和其他腐蚀性工业物质。在沸水中的水解稳定性是优秀的。劣化聚合物的环境是高温蒸气、浓硫酸、和沸腾苛性材料。由于其各种性质，LCP对于机电部件、食物容器、以及需要化学惰性和高强度的任何其他应用是有用的。
高密度聚乙烯（HDPE）
高密度聚乙烯（HDPE）或聚乙烯高密度（PEHD）由石油制成的聚乙烯热塑性塑料。HDPE具有小分支，赋予其更强的分子间力和拉伸强度，与低密度聚乙烯相比。它也更硬和更不透明，并能承受高一些的温度（120℃，时间很短，110℃连续地）。高密度聚乙烯不像聚丙烯不能承受通常需要的高压灭菌条件。缺乏支化是由催化剂的适当选择（例如，齐格勒-纳塔催化剂）和反应条件确保。HDPE包含化学元素碳和氢。通过吹塑生产的中空商品是HDPE最常见的应用。
聚丙烯（PP）
聚丙烯或聚丙烯（PP）是热塑性聚合物，由化学工业制造，并用在广泛的应用中，包括包装、纺织品（例如绳索、保暖内衣和地毯）、文具、塑料件和各种类型的可重复使用的容器、实验室设备、扬声器、汽车组件、和聚合物纸币。从单体丙烯制成的加成聚合物，它是坚固和对许多化学溶剂、碱和酸异常抵抗的。
多数商业聚丙烯是全同立构，并且具有低密度聚乙烯（LDPE）和高密度聚乙烯（HDPE）的之间的结晶度的中间级；其杨氏模量也是中间的。pp通常是坚韧而柔性的，尤其在与乙烯共聚时。这允许聚丙烯被用作工程塑料，与如ABS的材料竞争。聚丙烯是合理经济的，并且能够在未着色时被做成半透明的，但不如聚苯乙烯、丙烯酸或某些其他塑料那样容易做成透明的。它通常是不透明的和/或使用颜料着色。聚丙烯具有对疲劳的良好抗性。
聚丙烯具有由差示扫描量热法（DSC）确定的~160℃（320°F）的熔点。MFR（熔体流动速率）或MFI（熔体流动指数）是PP的分子量的量度。这有助于确定熔融原材料将如何容易在处理过程中流动。较高的MFR PP在注塑或吹塑成型生产过程中更容易填充塑料模具。当熔融流量增加时，然而，一些物理性能（如冲击强度）将减小。
存在三种一般类型的PP：均聚物、无规共聚物和嵌段共聚物。所使用的共聚单体一般是乙烯。加至PP均聚物的乙烯-丙烯橡胶或EPDM增加其低温冲击强度。加到PP均聚物的无规聚合乙烯单体降低了聚合物结晶度并使聚合物更透明。
聚丙烯易于从暴露于UV辐射而链降解，如存在于阳光下。对于外部应用，必须使用UV吸收添加剂。炭黑还提供免受紫外线攻击一些保护。聚合物也可以在高温下氧化，模制操作期间的常见问题。通常加入抗氧化剂，以防止聚合物降解。
各甲基相对于相邻单体上的甲基的相对定向对成品聚合物的形成结晶的能力有很强的影响，因为每一个甲基占用空间并限制骨干弯曲。
像多数其他乙烯聚合物，有用的聚丙烯不能通过自由基聚合制得，由于烯丙基氢在聚合过程中的高反应性（导致二聚化）。此外，可以由于这样的处理而导致的材料可以具有随机布置的甲基，所谓的无规立构PP。缺乏长程有序防止在这样的材料中的任何结晶度，得到无定形材料具有非常小的强度和适于利基端使用的专门的品质。
齐格勒-纳塔催化剂能够将进入的单体限制在特定的方向，仅将它们添加到聚合物链，如果他们面对正确的方向的话。大多数市售聚丙烯利用这样齐格勒-纳塔催化剂制成，其主要产生等规聚丙烯。利用在一侧上一致的甲基，这样的分子倾向于线圈成螺旋形状；这些螺旋然后彼此相邻排队，以形成向商业聚丙烯给出其许多期望性质的晶体。
已经制作更精确设计的Kaminsky催化剂，其提供控制的高得多的水平。基于金属茂分子，这些催化剂使用有机基团来控制所添加的单体，从而使催化剂的适当选择能产生全同立构、间同立构或无规立构聚丙烯，或者甚至是这些的组合。除了该定性控制，它们允许更好的定量控制，具有比以前的齐格勒-纳塔技术所需的立构规整度更大比例。它们还产生比传统的齐格勒-纳塔催化剂更窄的分子量分布，其可以进一步改善性质。
为了产生橡胶状聚丙烯，可制成催化剂，其产生全同立构聚丙烯，但利用由相对弱的键影响保持就位规整的有机基团。在催化剂制备能够结晶的短长度的聚合物后，将适当的频率的光用来打破这个弱键，并且除去催化剂的选择性，使得该链的剩余长度是无规立构的。结果是大多无定形材料具有嵌入在其中的小晶体。因为每一个链具有在晶体中的一端，但其长度的大部分在软的、无定形块中，结晶区服务于与硫化相同目的。
可以经由挤压并成型来实现聚丙烯的熔融加工。共同挤压方法包括生产熔喷和纺粘纤维，以形成用于未来的转换成广泛的有用的产品（如面罩、过滤器、尿布和擦拭物）的长辊。最常见的整形技术是注塑成型，其用于如杯子、餐具、小瓶、瓶盖、容器、家庭用品和汽车零组件（如电池）的部件。吹塑和注射拉伸吹塑成型的相关技术也被使用，其中包括挤压和成型二者。
用于PP的大量的最终用途应用常常是可能的，因为在其制造期间以特定分子性质和添加剂来调整等级的能力。例如，可以加入抗静电添加剂来帮助PP表面抗蚀灰尘和污垢。许多物理精加工技术也可以在PP上使用，如机械加工。表面处理可以应用于PP部件，以便促进打印油墨和涂料的粘合。
由于聚丙烯是耐疲劳的，所以大多数塑料活铰链（如翻盖式瓶上那些）由该材料制成。但是，重要的是要确保链分子穿过铰链定向以最大化强度。聚丙烯的非常薄的片材被用作某些高性能脉冲和低损耗RF电容器内的电介质。
高纯度管道系统使用聚丙烯来构建。意图用于在饮用水管道、循环加热和冷却、以及再生水应用中使用的更强、更刚性的管道系统也使用聚丙烯制造。该材料通常被选用出于其耐腐蚀性和化学浸出性，其对大多数形式的物理损害（包括冲击和冷冻弹性）是有恢复力的，以及它能够通过热熔而不是胶合来加入。
用于医学或实验室使用的许多塑料物品可以由聚丙烯制成，因为它可以承受高压釜中的热量。其耐热性也使得它能够被用作消费者级水壶的制造材料。由它制成的食物容器不会在洗碗机中熔融，并且在工业热灌装过程期间不会熔融。由于该原因，用于日常产品的大多数塑料桶是聚丙烯与铝箔（都是耐热材料）密封。在该产品冷却后，桶常常被给与由较不耐热材料制成的盖子，诸如LDPE或聚苯乙烯。这种容器提供模量中的差异的良好的唾手可得示例，因为相对于相同的厚度的PP，LDPE的橡胶状（更软、更柔性的）感觉是显而易见的。以各种形状和尺寸为消费者从各公司（如Rubbermaid和Sterilite）制成的坚固、半透明、可重复使用的塑料容器通常由聚丙烯制成，虽然盖通常由稍微更柔性的LDPE制成，因此，他们可以扣紧到容器以将其关闭。聚丙烯也可以被制作成一次性瓶来包含液体、粉末或类似的消费者产品，虽然HDPE和聚对苯二甲酸乙二醇酯通常也用于制造瓶。塑料桶、汽车电池、垃圾桶、冷却容器、餐具和大水罐通常由聚丙烯或HDPE制成，这两者通常在环境温度下有相当类似的外观、感觉和性能。
聚丙烯是在非织造布中使用的主要聚合物，其中超过50％用于其中它被处理以吸收水（亲水性的）而不是天然疏水（疏水的）的尿布或卫生产品。其他感兴趣的无纺布用途包括用于空气、气体和液体的过滤器，其中纤维可以形成层片或纤维网，其可打褶以形成在0.5至30微米范围内以各种效率过滤的芯或层。这样的应用可以在家里看到，如水过滤器或空调型过滤器。高表面积和天然疏水聚丙烯非织造布是漏油的理想吸收体，具有河流上的漏油附近的熟悉浮动屏障。
用于聚丙烯的常见应用是作为双轴定向聚丙烯（BOPP）。这些BOPP片用于制作各种材料，包括清晰的袋。当聚丙烯被双轴定向时，变得晶体清晰，并用作针对艺术和零售产品的优秀包装材料。
聚丙烯的最常见的医疗用途是在合成、不可吸收缝合Prolene（由Ethicon Inc制造）。
聚丙烯最常用于塑料成形品，其中它被注射到模具中而熔融，以相对低的成本和高的体积形成复杂的形状，示例包括瓶盖、瓶子和配件。
最近，已经以片材形式产生，并且这已被广泛用于生产固定夹、包装和储存箱。宽的颜色范围、耐久性和耐污垢使它适合作为纸和其他材料的保护罩。其由于这些特性而在Rubik的立方贴纸中使用。
膨胀的聚丙烯（EPP）是聚丙烯的泡沫形式。EPP由于其低刚度而具有非常好的冲击特性；这使得EPP在冲击之后恢复其形状。EPP广泛用于由爱好者使用的航模及其他无线电控制车辆中。这主要是由于其吸收冲击的能力，从而使之成为对针对初学者和业余爱好者的RC飞机的理想材料。
二氧化硅（SiO2）
化学化合物二氧化硅（也称为硅石）是具有SiO2的化学式的硅的氧化物。硅的氧化物，通常被称为“SiOx”，包括二氧化硅。二氧化硅最通常在自然界中作为沙或石英以及在硅藻的细胞壁中找到。它是多数类型的玻璃和如混凝土的物质的主要成分。硅是地壳中最丰富的矿物质。
除了无定形形式，SiO2具有许多不同的结晶形式。除了超石英和纤维状二氧化硅以外，所有的结晶形式涉及通过共用顶点在不同的布置中链接在一起的四面体SiO4单元。硅-氧键长在不同的晶体形式之间变化。在a石英中，Si-O-Si角为144°。在正常条件下的唯一稳定的形式是a石英，并且这是通常氧化钛结晶硅通常遇到的形式。
当硅暴露于氧气（或空气）时，形成二氧化硅。当硅在环境条件下暴露于空气时，所谓的“天然氧化物”的非常薄的层（约1nm或10Å）被形成在表面上。较高的温度和替代环境被用于在硅上生长二氧化硅的良好控制的层，例如在600和1200℃之间的温度下，分别使用具有O2或H2O的所谓的“干”或“湿”氧化。硅的由二氧化取代的层的厚度是所产生的二氧化硅层的厚度的44％。用于沉积SiO2的层的替代方法包括：硅烷的低温氧化（400-450℃）；在680-730℃下，正硅酸乙酯（TEOS）的分解；使用TEOS在约400℃下的等离子体增强化学气相沉积；在低于100℃下使用氨基酸作为催化剂的原硅酸四乙酯（TEOS）的聚合。
气相二氧化硅（有时称为气相法二氧化硅或硅灰），其是二氧化硅的非常细的颗粒形式，是通过在富氧碳氢化合物火焰中燃烧SiCl4以产生二氧化硅的“烟”来制备。无定形二氧化硅、硅胶通过硅酸钠溶液的酸化来产生，以产生凝胶状沉淀，其然后被洗涤，然后脱水，以产生无色微孔二氧化硅。
氧化铝（氧化铝）
氧化铝是具有化学式Al2O3的铝的两性氧化物。它通常也称为氧化铝、刚玉、蓝宝石、红宝石或铝砂。氧化铝是电绝缘体，但具有用于陶瓷材料的相对高的热导率（40Wm-1K-1）。在其最常发生的结晶形式中，称为刚玉或α-氧化铝，其硬度使得它适于用作研磨剂和作为切割工具的组件。氧化铝针对金属铝对风化的抗性负责。金属铝与大气氧非常容易反应，并且氧化铝（4nm厚）的薄钝化层形成在任何暴露的铝表面上的约100皮秒中。该层从进一步氧化保护金属。该氧化层的厚度和性质可以使用称为阳极化的过程来增强。一些合金（如铝青铜）通过在合金中包括一定比例的铝来利用该性质，以增强耐腐蚀性。通过阳极化生成的氧化铝通常是无定形的，但排出辅助氧化过程（如等离子体电解氧化）导致包衣中的结晶氧化铝的显著比例结果，从而增强其硬度。结晶氧化铝的最常见的形式a-氧化铝被称为刚玉。氧化铝也存在于其他相中。每一个具有独特的晶体结构和性质。氢氧化铝矿物是铝的主要矿石的铝土矿的主要成分。氧化铝趋向于多相；例如，包括若干氧化铝阶段而不是仅仅刚玉。
聚乙烯醇（PVOH、PVA、或PVAL）
聚乙烯醇（PVOH、PVA、或PVAL）是水溶性的合成聚合物。聚乙烯醇具有优秀的成膜性、乳化、和粘合性质。它也对油、油脂和溶剂有抗性。其是无臭、且无毒。它具有高的拉伸强度和柔韧性，以及高的氧气和芳香阻隔性。然而，这些性质取决于湿度，换句话说，在较高湿度下，更多的水被吸收。作为增塑剂的水然后将降低其拉伸强度，但增加其伸长率和撕裂强度。PVA可完全降解，并且是快速溶解剂。PVA分别对于完全水解和部分水解的等级具有230℃和180-190℃的熔点。其在200℃以上迅速分解，因为它可以在高温下进行热解。
PVA是无规立构材料，但表现出结晶度，因为羟基是小到足以进入晶格而不破坏它。不像多数乙烯基聚合物，PVA不通过对应单体的聚合而制备。单体、乙烯醇几乎只存在为互变异构形式，乙醛。PVA代替由聚乙酸乙烯酯的部分或完全水解制备以除去乙酸酯基团。
纳米聚合物
聚合物纳米复合材料（PNC）是分散在其纳米颗粒中的聚合物或共聚物。这些可以具有不同的形状（例如，片晶、纤维、球状体），但至少一个尺寸在1至50nm的范围内。从微到纳米颗粒的过渡导致物理以及化学性质的变化。在此的主要因素中的两个是表面积与体积比的增加，以及颗粒的尺寸的增加。表面积与体积比的增加（其在颗粒变小时增加）导致颗粒的表面面积上的原子的行为相对于颗粒的内部的那些颗粒的行为的增加的主导地位。这影响当它们与其他颗粒反应时的颗粒的性质。由于纳米颗粒的较高表面面积，在混合物中与其他颗粒的相互作用更多并且这增加了强度、耐热性等，并且许多因素针对混合物而改变。
纳米聚合物的示例是硅纳米球，其显示相当不同的特征。粒径为40-100 nm并且它比硅更硬（即蓝宝石和金刚石的硬度之间的硬度）。如蛋白质、病毒或细菌的生物对象的许多技术应用（如层析、光信息技术、传感器、催化和药物输送需要其固定化。碳纳米管、金颗粒和合成聚合物被用于此目的。这种固定化已被主要通过吸附或通过化学结合以及在较小程度上通过将这些对象作为宿主基质中的客人而实现。在客主系统中，生物对象的固定化和其融入层次结构的理想方法应在纳米尺度上结构化，以促进与其环境的生物纳米对象的相互作用。由于大量的天然或合成聚合物可用并且开发来处理这样的系统的先进技术，纳米纤维、棒、管等为聚合物做出良好平台以用于生物对象的固定。
聚合物纤维一般通过挤压来在技术尺度上制造，例如聚合物熔体或聚合物溶液被泵送通过圆柱形模具并且由卷取设备纺丝/绘制。所得的纤维的直径通常在10μm尺度或以上。为了在直径方面来到几百纳米或甚至几纳米的范围内，静电纺丝目前仍然是可用的领先聚合物加工技术。103V/cm量级的强电场被施加到从圆筒状模头出现的聚合物溶液液滴。电荷（其在液滴的表面上积累）导致液滴沿着场方向变形，即使表面张力抵消液滴演进。在超临界电场中，场强度压服表面张力并且流体射流从液滴前端射出。射流朝向反电极加速。在该运输阶段期间，射流经受强电驱动的圆形弯曲运动，其造成强的伸长和射流变薄、溶剂蒸发，直到最后，固体纳米纤维沉积在反电极上。
静电纺丝、共静电纺丝、以及模板方法基于纳米纤维得到的纳米对象，它们原则上是无限长的。对于广泛的应用，包括催化、组织工程和植入物的表面改性，该无限长度是优势。但在像吸入疗法或全身药物输送的一些应用中，需要良好限定的长度。在以下所描述的模板方法具有这样的优点，使得它允许纳米管和纳米棒以非常高的精度来制备。该方法基于明确限定的多孔性模板的使用，诸如多孔铝或硅。该方法的基本概念是利用润湿过程。聚合物熔体或溶液被带到与位于由高能量表面所表征的材料中的细孔的接触，例如铝或硅。润湿设置在并以具有厚度为几十纳米的数量级的薄膜覆盖孔的壁。该过程通常针对熔融温度或玻璃化转变温度以上约50K的温度发生在一分钟内，甚至对于高粘性的聚合物，诸如例如聚四氟乙烯，并且这甚至适用于具有宽高比为10，000那么大的孔。为了获得碳纳米管，聚合物/模板系统被冷却到室温或溶剂被蒸发，从而得到覆盖有实心层的孔。所得管可以通过对管的机械力去除高达10μm的长度，例如通过只从孔绘制它们或通过选择性溶解模板。纳米管的直径、直径分布、沿管的均匀性、以及长度可以被控制。
具有与衬底的弱相互作用的自支持膜或支持膜的尺寸依赖和压力依赖的玻璃化转变温度随着压力和尺寸减小而减小。然而，具有与衬底的强相互作用的支持膜的玻璃化转变温度压力增加并减小尺寸。
纳米复合材料是包含填料、通常为硅酸盐纳米粘土、具有在纳米范围内的至少一个尺寸的聚合物结构。填料分离成分散成层的基质的微小片晶。因为层的基质创建用于气体试图通过膜渗透的曲折路径，所以该改性聚合物的阻隔性被改善。然而，挑战是确保填料分散是一致的。除了更好的阻隔性，纳米复合材料改性膜也具有改善的尺寸稳定性和刚度，并且由于结晶性升高，具有增强的清晰度。纳米复合材料母料商业可用于尼龙和聚烯烃。尼龙纳米复合膜的氧气阻隔可以比未经修改的尼龙更高多达50％。聚乙烯和聚丙烯纳米复合材料结构已示于实验室环境中的25％到50％的气体阻隔改善以及10至15％的水蒸气的改善。在商业规模上获得一致的阻隔性仍然具有挑战性。纳米技术是非常新兴科学。它示出了大量的希望并且随着更多的选择变得可用于薄膜应用，它将对阻隔材料选择具有显著的影响。
莎纶
莎纶为从偏二氯乙烯（尤其是聚偏二氯乙烯或PVDC）以及其他单体制成的许多聚合物的商品名。相比于其他塑料，莎纶膜具有针对水蒸气、味道和芳香分子、以及氧气的非常低的渗透性。对氧气的阻隔防止食物变质，并且对味道和芳香分子的阻隔有助于保持食物的味道和芳香。莎纶还具有气体阻隔性。
聚对苯二甲酸丙二醇酯（PTT）
聚对苯二甲酸丙二醇酯（PTT）是与PET具有许多相同优点的半结晶聚合物。PTT表现出良好的拉伸强度、弯曲强度和刚度。它具有优异的流动和表面光洁度。与同类半结晶材料相比，在一些应用中，PTT可以有更均匀的收缩和更好的尺寸稳定性。PTT在室温下具有对广泛的化学品的优秀抗性，包括脂族烃、汽油、四氯化碳、全氯乙烯、油、脂肪、醇、二醇、酯、醚和稀酸和碱性。强碱可以攻击PTT化合物。冲击改性剂和增强纤维（长玻璃、短玻璃、或碳）可以被用来增加PTT的冲击性以及强度和刚度。
聚萘二甲酸丙二醇酯（PTN）
聚（邻苯二甲酸酯或萘二甲酸酯）和共聚物由1，3-丙二醇（PDO）和对苯二甲酸（PTT）、间苯二甲酸（PTI）或萘二甲酸（PTN）和/或与共聚单体（间苯二甲酸、1，4-丁二醇，等等）的缩聚制成的芳族聚酯。PTN的薄膜具有良好的阻隔性。
聚萘二甲酸乙二醇酯（PEN）
聚萘二甲酸乙二醇酯（PEN）是具有良好的阻隔性（甚至好于聚对苯二甲酸乙二醇酯）的聚酯。因为它提供了非常好的阻氧性，这特别适合于易受氧化的装瓶饮料，诸如啤酒。它从乙二醇和一种或多种多萘二羧酸通过缩聚合来制备。
聚氨酯
聚氨酯是包括由聚氨酯（氨基甲酸酯）链接加入的有机单元链的任何聚合物。聚氨酯聚合物通过逐步增长聚合反应形成，这是通过将包含至少两个异氰酸酯官能团的单体与包含至少两个羟基（醇）基团的另一种单体在催化剂的存在下进行反应。聚氨酯配方涵盖范围极广泛的刚度、硬度和密度。虽然聚氨酯的性质主要由多元醇的选择来确定，但是二异氰酸酯施加一定的影响，并且必须适合于应用。治愈率由官能团反应性和官能异氰酸酯基的数量所影响。机械性由功能和分子形状所影响。二异氰酸酯的选择也影响聚氨酯在暴露于光时的稳定性。利用芳香族二异氰酸所制作的聚氨酯在暴露于光的情况下变黄，而利用脂肪族二异氰酸酯制成的那些聚氨酯是稳定的。在线性双官能聚乙二醇段（通常称为聚醚多元醇）用于创建氨基甲酸酯链接时，产生较软的、弹性的且更柔性的聚氨酯。这种策略用于制作斯潘德克斯弹性纤维和软橡胶部件以及泡沫橡胶。如果使用多官能的多元醇，则产生更刚性的产品结果，因为这些创建三维交联结构，其再次可以采用低密度泡沫的形式。
聚醚嵌段酰胺（PEBAX®）
聚醚嵌段酰胺是包括刚性聚酰胺段和柔性聚醚段的常规线性链的没有增塑剂的柔性聚酰胺或热塑性弹性体。
帕利灵C
帕利灵为用作湿气阻隔和电绝缘体的各种化学气相沉积的聚（对苯二甲（p-xylylene））聚合物的商品名。其中，帕利灵C是最流行的，由于其阻隔性能、成本和其他制造优势的组合。
有机硅
也称为聚合硅树脂或聚硅树脂的有机硅是具有化学式[R2SiO]n的混合无机-有机聚合物，其中R是有机基团，诸如甲基、乙基或苯基。这些材料包括无机硅-氧主链（...-Si-O-Si-O-Si-O-...），其中有机侧基团附接到硅原子，其是四坐标。在某些情况下，有机侧基团可用于将两个或更多的这些-Si-O-主链链接在一起。通过改变-Si-O-链长、侧基和交联，硅酮可以与各种各样的性质和组合物合成。它们可以在坚固性方面从液体到凝胶到橡胶到硬塑料变化。最常见的硅树脂是线性聚二甲基硅树脂（PDMS）、硅油。硅树脂材料的第二大组基于硅树脂，其通过支化和笼状的低聚硅树脂形成。
复合壁的制造
包括气体阻隔层的复合壁的各层不需要以任何特定的顺序定位，但具有对酸度、温度、机械磨损和优异的生物相容性简档的优秀耐性的那些优选用作接触胃环境的层。具有对例如酸度和温度优秀耐性的那些优选用作接触球囊的中心腔的层。
壁的各层可以包括单个层或多达10个或更多不同的单层；然而，从0.001英寸（0.0254cm）至0.004英寸（0.010cm）厚度的薄膜厚度是期望的，使得所得的球囊被压实以装配到可吞咽胶囊中。所得的复合壁优选具有关于表1a-b中列出的每一个类别的良好的性能规格。
被共挤压的薄膜被有利地采用，因为一些粘合剂可能包括从生物相容性角度不合期望的沥出物。另外，共挤压允许更好的混合，使得以该方式结合时的材料维持其原有的特性，而且不太可能在暴露于胃动力时经受分层。
在复合壁中以类似性质组合薄膜（例如，具有优秀的气体阻隔性的两个薄膜层）是对于在胃球囊中的使用是有利的，所述胃球囊包含氮、氧、CO2或它们的混合物作为膨胀气体或在产品被放置的外部环境包括气体（包括CO2）的情况下例如胃。这种复合膜的主要优点是，可以在没有气体阻隔性的牺牲的情况下观察到膜厚度上的限制。这种配置还有助于减少加工损伤（例如，制造和压实）以及由于暴露于体内条件（例如，胃动力）所造成的损伤的影响。
在特别优选的实施例中，复合壁包括多个层。第一层是被配置用于暴露于胃环境的外保护层。这一层对机械力、暴露于水（蒸气）、磨损和高酸水平是有抗性的。尼龙或更具体地，尼龙12特别优选用于暴露于胃环境的层，并且对机械力特别有抗性。
在可替代实施例中，聚氨酯被RF焊接到莎纶以得到6-7密耳厚的复合壁。在另一个实施例中，提供了一种五层系统，其包括夹在两个聚氨酯层之间的莎纶层。在该赛纶层和每一个聚氨酯层之间的是粘结层。这些层可以被焊接在一起、共挤压或使用粘合剂粘合。这三层然后共挤压到每一侧上的尼龙，然后最终密封层（聚乙烯等）被加入到用于总复合壁的尼龙层中的一个。可商购的或可制造的材料组合的代表性示例在表2中提供。各层的定向（最内——与中央球囊腔接触，或最外——与胃环境接触）也被指示，如果多于两层被描述为支持所建议的复合壁。
表2中所列的多数薄膜树脂提供一定程度的气体阻隔性。因此，许多可以单独使用，以形成球囊壁作为单层膜；然而，它们也可以与其他薄膜树脂结合使用，以基于膨胀气体和球囊被置于的外部环境针对球囊的使用寿命满足所期望的气体保留和机械规格。这些薄膜树脂也可以涂覆有在表1a-b中列出的气体阻隔包衣。附加薄膜层可以被添加，以形成总的复合壁。虽然这种附加层可能不赋予很多阻隔性，但是它们可以提供结构和/或机械性能、针对易受水蒸气、湿度、pH等的复合壁的其他层的保护、或其他期望的性质。薄膜层可以使用各种粘合剂经由共挤压，经由层压，和/或使用粘结层进行组装，并且这样创建具有指定气体保留性质的满足适于在至少25天或多至90天或更长时间内使用的胃内球囊的要求的复合壁。表2提供适于在复合壁中用于胃内球囊的层和层组合的列表。复合描述、树脂缩写、配置（单层，双层、三层等）和可商购组合的商品名被列出。所指示的层数不包括用于制造复合壁的任何粘合层或粘结层，使得6层复合壁可以例如具有组成总复合壁的两个或三个粘合剂层和/或粘结层，并且因此层的总数目可以以最终形式是八个或九个。如本文所使用的术语“层”是广义的术语，且应被赋予对本领域中的普通技术人员普通和习惯含义（并且不被限定于特定的或专用的含义），并且在不限制的情况下指均质物质的单个厚度（例如，诸如SiOx的包衣，或诸如PET的层，或均匀聚合物共混物的层），以及是指在其上具有包衣的支持层（其中“包衣”是例如通常结合衬底采用的材料，所述衬底为包衣层提供结构支持）。例如，在本文中称为PET-SiOx“层”，其中Si-Ox的层被提供在支持PET层上。在以下的表以及其他表中，参照复合壁，前斜线（“/”）用来指示指定化学物质的层之间的边界。边界可以是不连续，或者可以是粘结层、粘合剂层、或分离所记载化学品的层的其他层。
在特别优选的实施例中，复合壁厚度为0.005英寸或更小（5.0密耳或更小）；然而，在某些实施例中，更厚的复合壁可能是可接受的。通常优选的是复合壁厚度不多于0.004英寸（4.0密耳）。
球囊的制造
为了确保球囊的良好的机械强度，球囊优选热成型并密封，使得用于形成球囊的块（piece）的边缘是重叠的。这可以通过任何合适的方法来完成。例如，材料的两个平片可以放置在具有磁化边缘的帧中以保持两片就位。松弛可以添加到薄膜的块以将材料定向成使得它在热成型过程之后保持其性质。帧可以被放置在表示半球球囊的模具之上。加热器（例如，4520瓦特红外线加热器）可以被用于形成材料，并且真空可以被拉出。其中松弛在真空被施加之前置于其的材料，重新定向材料使得其绕半球状分布得更均匀。材料优选在中间最厚且在两侧做得较薄，在两侧其将被焊接到第二块以创建具有大体上均匀的壁厚的球体或椭圆体。例如，开始于0.0295”膜、膜的中间或后续顶点具有0.0045”的结束膜厚度并且边缘具有0.0265”的结束厚度以用于在焊接过程期间的后续重叠。
阀可以粘合到半球中的一个的（例如，聚乙烯、PE）侧并突出相对（例如，尼龙）侧。一个半球通常包括尼龙作为最外层并且第二半球通常具有聚乙烯（密封网）作为最外层。两个半球的边缘优选对齐，使得它们重叠至少1mm，并且不多于5mm。进行两个半球的对齐和重叠以补偿在热成型过程期间在边缘处的变薄，其继而抑制在体内突发接缝。球状体的每一个一半被放置在固定装置上并且来自热成形过程的过量被修整。在多层膜上，密封层、PE或类似层粘合到第二膜一半的密封层。为此，具有暴露于外部环境的尼龙的半球的膜沿着一个一半上的球体的边缘折叠起来，使得其可以被结合到半球，其中聚乙烯在最外层上。
这两个膜块然后使用辊接合器或带式加热器来密封。在辊接合器中，空气提供压缩，加热器提供密封热，并且绕区域移动接合器的电动机控制对于确保适当的密封所需要的时间。在带式加热器中，存在加热元件、提供压缩的可膨胀插塞、以及定时器。带是金属的，优选为铜并且卷筒状固定装置提供所需的压缩。使用不同的熔融温度的薄膜层有助于确保最终球囊配置的阻隔层的完整性。如果两个相似的材料被焊接，则可以采用绝缘体。在优选实施例中，一个球体设有朝外的尼龙层并且第二球体具有朝外的PE层。
具有针对自发紧缩的抗性的球囊
胃内球囊故障的最大比例是由于自发紧缩。自发紧缩可以由于如下而发生：（1）胃内球囊由于胃动力的外部刺穿，（2）球囊的过膨胀，这是由于从气体和水蒸气的胃环境的吸收的球囊的增加的内压增加（3）球囊的欠膨胀，其导致多度材料的疲劳和球囊的后续刺穿。通过管理这两个变量并且调整这些变量以承受动态胃环境，球囊系统可以调整成确保它在其整个使用寿命期间是膨胀的。该胃内球囊中的自发紧缩的实例可以通过选择开始膨胀气体结合选择复合材料和构造来最小化。相对于水蒸气传输和复合壁的渗透性的渗透特性的选择以便利用胃空间内容的性质可以使得气体扩散到球囊中和离开球囊的速率被控制。该方法可以虑及用于防止欠膨胀和过膨胀的可调方法。
以胃球囊和肥胖看到的另一个现象一般是胃适应。在胃适应的过程中，胃增长以容纳空间占用设备或摄取的过量食物。在胃适应的过程中，包含胃内球囊的胃的体积随时间增长，使得患者变得饥饿。然而，通过控制穿过球囊壁的随时间的气体扩散和水蒸气透过，球囊尺寸也可以随着时间的推移而增加，这通过选择（多种）开始膨胀气体和水和膜的其他体内气体渗透特性，以便维持体重减轻。除了自发紧缩之外，结合开始气体选择复合壁的渗透性以及利用球囊内的气体和水从胃环境的转移，该球囊可被设计成在其使用寿命之上响应于胃适应而增长。
执行实验，其中各种开始膨胀气体结合模仿体内水环境和胃气体的变化的外部气体环境而选择。胃环境包括水、酸（盐酸）、气体的混合物、和食糜（由胃排出到十二指肠中的部分消化的食物的半流体质量）。胃气通常由于在进食时吞咽空气而出现。空气的成分是氮（N2）78.084％；氧（O2）20.9476％；氩（Ar）0.934％；二氧化碳（CO2）0.0314％；氖（Ne）0.001818％；甲烷（CH4）0.0002％；氦（He）0.000524％；氪（Kr）0.000114％；氢（H2）0.00005％；以及氙（Xe）0.0000087％。
五种气体构成胃肠道系统中的气体的大于99％：N2、O2、CO2、H2和甲烷，其中氮气占主导地位。胃CO2分压非常类似于局部（内脏）动脉和引流静脉血液CO2分压值。胃酸中和也可以生成气体。例如，当胃酸与消化液中的碳酸氢盐（例如，当存在某些抗酸剂中）反应时，化学过程创建CO2，其通常被吸收到血液流中。肠内食物的消化（主要通过结肠细菌发酵）生成产生CO2、H2和甲烷。微生物似乎是在肠中产生的氢气和甲烷的所有的仅有源。这些由于发酵和营养物质的消化（来自水果和蔬菜的多糖没有在小肠中消化）而出现。也可以生成少量的几种其他气体（包括硫化氢、吲哚和氨）。
在某些实施例中，优选的是，初始填膨胀体的组成基本上是体内胃环境中的气体的混合物的组成的特性。这样的初始填膨胀体可以仅包括N2和CO2，或者可以包括仅N2、CO2、和O2，或者可以包括N2和CO2以及存在于体内环境中的一种或多种其他气体（例如，水蒸气、H2、CH4、Ar、H2S、或NH3）。氩或另一惰性气体（或多种惰性气体）可以部分或全部替代N2，这被认为是优选实施例的上下文中的惰性气体。在其中填膨胀体包括仅N2或CO2的那些实施例中，优选的是初始填膨胀体包括从约75％v/v至约96％v/vN2、从约5％v/v至约15％（体积）O2、以及从约1％v/v至约10％v/vCO2，更优选为从约80％（体积）至约85％（体积）N2、从约5％（体积）至约13％（体积）O2、以及从约4％（体积）至约8％（体积）CO2。在其中填膨胀体包括仅N2或CO2的那些实施例中，优选的是初始填膨胀体包括从约4％（体积）至约8％（体积）CO2，其余部分为N2或其他惰性气体。在其中初始填膨胀体包括除了CO2和（多种）惰性气体之外的其他气体的实施例中，优选的是初始填膨胀体包括从约4％（体积）至约8％（体积）CO2。
体内环境中的胃内球囊的受控自膨胀可以通过在球囊中使用半可渗透的或可渗透的复合壁以及最初利用预选单一气体（如N2或O2）填充球囊来实现。球囊利用体内（GI/胃）的外部环境和内部球囊环境之间的气体浓度和水浓度的差异来随时间增加和/或减小体积和/或压力。为了实现体积和/或压力的受控减小，可以采用与对存在于体内胃肠环境中的其他气体相比，具有对用来膨胀球囊的单一气体的相对较高的渗透性的壁。例如，如果氮气用作膨胀气体，在体内环境中随着时间的推移，球囊中的体积和/或压力将通过氧可渗透壁减少氮扩散出来进入体内环境中。类似地，如果氧气用作膨胀气体，在体内环境中随着时间的推移，球囊中的体积和/或压力将通过氧可渗透壁随着氧气扩散出来进入体内环境中而减小。球囊（较高）中对体内环境（低级）的单一气体的分压的差将驱动过程达到平衡或实现体内平衡。为了实现体积和/或压力的受控升高，可以采用与对存在于体内胃肠环境中的其他气体相比具有对用来膨胀球囊的单一气体相对较低的渗透性的壁。例如，如果氮气用作膨胀气体，在体内环境中随着时间的推移，球囊中的体积和/或压力将通过CO2渗透壁随着CO2和全部存在于胃环境的其他气体扩散到球囊中而增加。球囊（低级）中对体内环境（较高）的可渗透气体的分压的差将驱动过程直至达到平衡。
此外，维持和/或控制球囊的膨胀也可以使用其中球囊体积/压力可以增加或减少的内部球囊环境和外部胃环境之间的浓度的差异进行，根据需要延长产品的使用寿命。减少压力的原因之一可以是首先利用大但高度扩散/可溶性气体分子（诸如CO2）来膨胀球囊，除了像氮的更惰性气体预拉伸球囊，其中可溶性气体扩散出球囊并且其他气体不最初存在于球囊中，从而迁移以填充球囊。
膨胀气体可以被选择成开始于球囊中的大部分气体包括包括大的、惰性气体或具有通过所选复合壁的低扩散率的气体。惰性气体的示例包括但不限于氮，以及SF6、C2F6、C3F8、C4F10、C4F8、C4F8、C3F6、CF4和CClF2-CF3。惰性气体结合于在胃环境中更可溶的（多种）较不惰性气体可以组合成包括开始球囊膨胀气体组合物，其中惰性气体超过更可溶/可扩散的气体。在某些实施例中，优选将作为更可溶/可扩散气体的氮与较低扩散/溶解度的气体（诸如SF6、C2F6、C3F8、C4F10、C4F8、C4F8、C3F6、CF4和CClF2-CF3）结合。例如，某些实施例的填膨胀体可以包括5％（体积）的更可溶/可扩散的惰性气体结合于95％（体积）的较不溶解/可扩散的惰性气体（例如，5％N2结合于95％ SF6）；或者10％的更可溶/可扩散的惰性气体结合于90％的较不溶解/可扩散的惰性气体（例如，10％N2结合于90％ SF6）；或者15％的更可溶/可扩散的惰性气体结合于85％的较不溶解/可扩散的惰性气体（例如，15％N2结合于85％SF6）；或20％的更可溶/可扩散的惰性气体结合于80％的较不溶解/可扩散的惰性气体（例如，20％N2结合于80％ SF6）；或者25％的更可溶/可扩散的惰性气体结合于75％的较不溶解/可扩散的惰性气体（例如，25％N2结合于75％ SF6）；或者30％的更可溶/可扩散的惰性气体结合于70％的较不溶解/可扩散的惰性气体（例如，30％N2结合于70％ SF6）；或者35％的更可溶/可扩散的惰性气体结合于65％的较不溶解/可扩散的惰性气体（例如，35％N2结合于65％ SF6）；或者40％的更可溶/可扩散的惰性气体结合于60％的较不溶解/可扩散的惰性气体（例如，40％N2结合于60％ SF6）；或者45％的更可溶/可扩散的惰性气体结合于55％的较不溶解/可扩散的惰性气体（例如，45％N2结合于55％ SF6）；或50％的更可溶/可扩散的惰性气体结合于50％的较不溶解/可扩散的惰性气体（例如，50％N2结合于50％ SF6）。在某些实施例中，采用包括20％较不可溶解/可扩散的惰性气体与更可溶/可扩散惰性气体的剩余部分的初始填膨胀体；或采用包括19-21％较不可溶解/可扩散的惰性气体与更可溶/可扩散惰性气体的剩余部分的初始填膨胀体；或采用包括18-22％较不可溶解/可扩散的惰性气体与更可溶/可扩散惰性气体的剩余部分的初始填膨胀体；或采用包括17-23％较不可溶解/可扩散的惰性气体与更可溶/可扩散惰性气体的剩余部分的初始填膨胀体；或采用包括16-24％较不可溶解/可扩散的惰性气体与更可溶/可扩散惰性气体的剩余部分的初始填膨胀体；或采用包括15-25％较不可溶解/可扩散的惰性气体与更可溶/可扩散惰性气体的剩余部分的初始填膨胀体。例如，可以采用包括18-20％SF6与作为氮气的剩余部分的初始填膨胀体，或者19-21％SF6与作为氮气的剩余部分；或18-22％SF6与作为氮气的剩余部分；或17-23％SF6与作为氮气的剩余部分；或16-24％SF6与作为氮气的剩余部分；或15-25％SF6与作为氮气的剩余部分。
患者饮食和药物也可以影响/控制球囊膨胀状态——主要由在胃环境中产生的CO2浓度影响。另外，胃pH还影响CO2浓度。该特定方法还可以虑及基于复合壁材料（例如，阻隔/非阻隔）的设备的使用寿命的更大程度调谐以及非阻隔壁相比如果球囊具有阻隔壁则扩散中的气体是否被保持在球囊中更长时间。可以使用自膨胀胃球囊（例如，最初由吞咽后发起的球囊中的气体生成反应所膨胀）、或者可膨胀胃球囊（例如，使用在具有或没有内窥镜协助的情况下鼻饲地或以任何其他输送方法输送的导管膨胀）来采用自膨胀的该特定形式。该方法可以用于任何胃球囊，包括可吞咽球囊和例如通过内窥镜方法放置在胃中的球囊。该方法特别优选用于与胃内设备结合使用；然而，它也可以适用于用在例如肺楔导管和尿失禁球囊设备中。该技术的优点包括补偿胃适应，从而使球囊适应于可以在体积方面随时间增加的胃，从而保持患者饱足感。它也允许开始于自膨胀球囊的膨胀气体成分的较小量。它可以通过利用胃球囊系统和体内胃环境之间的扩散梯度来防止自发紧缩。
在特别优选的实施例中，结合于作为膨胀剂的合适的惰性气体（诸如SF6和/或N2（在有或没有作为附加膨胀气体的CO2的情况下），采用用于壁层的多层共挤压混合物。特别优选的配置是尼龙12/乙基丙烯酸甲酯/聚偏二氯乙烯/乙基丙烯酸甲酯/尼龙12/线性低密度聚乙烯+低密度聚乙烯（也被称为共挤压尼龙12封装的PVDC-尼龙12-LLDPE+LDPE多层）。另一种特别优选的配置是共挤压多层尼龙12/线性低密度聚乙烯+低密度聚乙烯。用于复合壁构造的树脂的选择（以及使用共挤压法或粘合剂的选择）可以变化，以控制合规性（延展性）、耐刺穿性、厚度、粘合性、密封粘结强度、定向、耐酸性和对气体和水蒸气的渗透特性以实现特定的效果。
胃内球囊系统的自动紧缩
自膨胀（也被称为自动膨胀）或可膨胀（也称为手动膨胀）胃内球囊设有可靠地控制紧缩的定时的机构。在优选的实施例中，球囊自动紧缩并通过胃，通过下胃肠道，并在其预先确定的使用寿命结束时（非自发）离开身体，优选在30和90天之间，但可以被定时为在6个月内紧缩。在以下描述的优选实施例中，紧缩的定时可以经由外部胃环境（例如通过温度、湿度、溶解性和/或pH的条件）或经由膨胀的球囊的内腔中的环境来实现。优选的是通过操纵内部球囊环境来控制自紧缩过程的发起的一致性。
在其他实施例中，被施加以允许反转接缝（如上述）的补丁和/或被加入到球囊构造的一种或多种附加补丁或其他结构由可侵蚀、可降解、或可溶解（天然或合成）的材料做出并且并入到球囊的壁中。（多个）补丁具有足够的尺寸以确保足够的表面积的开口引起快速紧缩，并防止胃液渗到球囊中的再膨胀。（多个）球囊补丁包括可以被应用到球囊使得维持基本光滑表面的材料并且优选包括单层或多层材料。（多个）补丁使用可侵蚀、可分解、可降解或其他这样的材料来构造，该材料优选是组织相容的并且降解成无毒产品或是缓慢水解和/或随时间溶解的材料（例如，聚（乳酸-聚乙醇酸共聚物）（PLGA）、聚（丙交酯-co-乙交酯）（PLG）、聚乙醇酸（PGA）、聚己内酯（PCL）、聚酯酰胺（PEA）、聚羟基烷酸酯（PHBV）、聚琥珀酸丁二醇酯（PBSA）、芳族共聚酯（PBAT）、聚（丙交酯-co-己内酯）（PLCL）、聚乙烯醇（PVOH）、聚乳酸（PLA）、聚-L-乳酸PLAA、支链淀粉、聚乙二醇（PEG）、聚酐、聚原酸酯、聚芳醚酮（PEEK）、多嵌段聚醚酯、聚卡普隆、聚二恶烷酮、三亚甲基碳酸酯、以及其他类似的材料）。这些可侵蚀、可分解、或可降解的材料可以单独使用，或与其他材料结合使用，或者可以浇铸成/共挤压、层压、和/或结合非可侵蚀聚合物（例如，PET或等）浸涂并且在球囊的构造中采用。降解/侵蚀由胃环境（例如，通过例如温度、湿度、溶解性和/或pH值的条件）发起和/或通过胃环境控制或者在基于补丁暴露于的球囊的内腔（例如，通过例如湿度和/或导出的pH的条件）中被控制。聚合物的厚度以及影响降解和暴露的时间的环境也可以促进降解定时。降解/侵蚀被定时成使得一旦预先确定的球囊使用寿命结束则它们发生（例如，在从25至90天内在体内在胃中在降解/侵蚀导致形成开口从而允许紧缩之前维持膨胀）。作为将可降解材料用于补丁的替代（或与其结合），补丁可以包括类似的流体保留阻隔膜或与保持球囊的壁相同的膜，所述球囊的壁使用弱粘合剂粘合到球囊或焊接或粘合成使得在指定的时间量之后补丁从所应用的区域分层并允许用于膨胀流体释放的开口以用于紧缩。或者，如果认为有必要进行快速紧缩，则整个球囊复合壁可以由可侵蚀的材料制成。使用可侵蚀材料或向预先指定的时间之后机械失效的材料的机构也对于以下所述的紧缩机构的所有实施例类似。降解或侵蚀的定时可以使用外部胃环境（例如，通过例如温度、湿度、溶解性和/或pH的条件）来控制和/或可以通过球囊的内腔中的条件（例如通过球囊中的湿度和/或残留液体的pH的条件）来控制。
在其他实施例中，一个或多个插塞（任选结合另一可降解保持结构）可以并入到球囊构造中，并且可以包括可侵蚀、可分解、或以其他方式可降解的合成或天然聚合物的全部或部分，类似于上述那些（例如，PLGA、PLAA、PEG等）。插塞可以被形成为各种形状（例如，圆筒形），以实现各种表面与插塞体积比，以便提供用于可侵蚀聚合物的预选、可预测的块降解模式。插塞可以包含释放机构，其可以在降解/侵蚀开始后化学发起，使得隔膜或插塞材料弹出球囊或落入球囊的内部，从而为球囊的流体释放和随后紧缩创建通路。可以结合插塞使用的机械增加包括可降解/可侵蚀/可分解材料，其保持插塞（例如，不可降解或可降解材料）就位或者容纳在保持结构或插塞结构中的压缩弹簧。更具体地，实现紧缩的一个优选实施例可以包括壳体、径向密封件、固体侵蚀芯、以及附接到侵蚀芯的外表面的保护膜。侵蚀芯的内部暴露于内部球囊液体。芯创建针对壳体保持密封件的压缩力。随着芯侵蚀，壳体和径向密封件之间的压缩减小，直到存在壳体和密封件之间的间隙。一旦存在间隙，则气体可以从球囊的内部自由地移动到外部环境。密封件可以落出壳体并进入球囊中。直径、长度和材料类型可以被调整以便在期望的时间点创建紧缩。用来实现该紧缩机构的用于每个组件的示例材料可以如下：外壳：生物可相容结构材料，能够承受足够的径向力以形成气密密封。可能的材料包括：聚乙烯、聚丙烯、聚氨酯、UHMWPE、钛、不锈钢、钴铬、PEEK、或尼龙；径向密封件：径向密封件需要由生物可相容的弹性材料制成，能够向酸性环境提供液体和气体阻隔。可能的材料包括：硅、聚氨酯、和胶乳；侵蚀芯：该侵蚀芯需要是能够在给定的环境条件下以可预测的速率分解的材料。可能的材料包括：PLGA、PLA、或能够随时间失去完整性的其他聚酸酐、或提供侵蚀特性的以上列出的任何材料。
对于弹簧机构，一旦材料降解，则弹簧被释放和/或插塞/隔膜被拉入球囊中或被推出球囊，从而一旦孔已经通过弹簧机构的释放以及推出或拉入插塞而创建则释放流体。
另一种优选实施例由入口端口内的隔膜、湿气侵蚀材料和吸湿膨胀材料构成。当暴露于湿气时侵蚀材料慢慢侵蚀，从而最终露出吸湿膨胀材料。当湿气膨胀材料开始吸收湿气时，膨胀通过针对隔膜唇部或附接到隔膜的环推压而在头部将隔膜拉出位置。将隔膜拉出位置导致球囊的立即紧缩。为了从湿气膨胀材料保护膨胀直到所期望的时间点，膨胀材料可以在阻水材料（诸如聚对二甲苯）以及缓慢水降解材料中被护套。湿气接触可以通过小入口端口进行控制。入口端口可以是小孔，或以受控方式吸引湿气的灯芯材料。所期望的紧缩时间通过侵蚀材料、阻隔材料和入口端口尺寸调整的组合来实现。
在某些实施例中，球囊可以在球囊的壁中包含一个或多个插塞，其包含压缩颗粒或气体释放颗粒。颗粒可以由成分的任意组合构成，所述成分当被激活时放出CO2气体（例如，碳酸氢钠和柠檬酸，或碳酸氢钾和柠檬酸，等）。颗粒可以采用通过可侵蚀、可分解、或可降解的材料所保护的平板或棒状形式，其优选地是组织相容和降解成无毒的产品或缓慢水解和/或类似于上述的插塞和补丁地溶解（如，聚（乳酸-聚乙醇酸共聚物）（PLGA）、聚乙烯醇（PVOH）、聚乳酸（PLA）、聚-L-乳酸PLAA、茁霉多糖、聚乙二醇、聚酐、聚原酸酯、聚芳醚酮（PEEK）、多块聚醚酯、聚卡普隆、聚二恶烷酮、三亚甲基碳酸酯、以及其他类似的材料）。插塞的降解/侵蚀发起颗粒中的两种化学物质的反应，并随后导致形成气体（例如，CO2）。当足够的气体被捕获或建立时，最终生成足够的压力以推出软化聚合物材料，并在球囊中创建用于CO2气体的较大的通道以用于逸出。由胃向球囊施加的外部压力（例如，挤压）可以贡献于创建较大通道的过程。由聚合物构成的插塞的尺寸和性质（直径、厚度、组成、分子量等）驱动降解的定时。
在其他实施例中，类似上述那些插塞的插塞或不同形状或尺寸的补丁可以以多层配置在球囊腔内采用，包括半渗透膜，以促进球囊紧缩。插塞或补丁由与上述类似的可降解/可侵蚀/可分解材料制成（例如，聚（乳酸-聚乙醇酸共聚物）（PLGA）、聚乙烯醇（PVOH）、聚乳酸（PLA）、PLAA、支链淀粉和其他类似的材料），并包含由半可透膜（对渗透物不可透）封闭的隔间，其包括溶质或渗透物（如葡萄糖、蔗糖、其他糖、盐或它们的组合）的浓溶液。一旦插塞或补丁开始降解或侵蚀，则湿气子通过从更大的水浓度的区域跨半渗透膜向较低的水浓度的区域的水梯度而向下渗透到隔间中的高渗溶液中而移动。包含渗透物的隔间膨胀并最终爆炸，从而将膜和降解的插塞或补丁推出，从而允许通过新创建的通道或区域的快速气体损失。
在某些实施例中，采用由隔膜、进气口内的湿气侵蚀材料和吸湿膨胀材料组成的球囊。当暴露于湿气时侵蚀材料慢慢侵蚀，从而最终暴露吸湿膨胀材料。当湿气膨胀材料开始吸收湿气时，膨胀通过针对隔膜唇部或附接到隔膜的环推压而在头部将隔膜拉出位置。将隔膜拉出位置导致球囊的立即紧缩。为了从湿气保护膨胀材料直到达到所期望的时间点，膨胀材料可以在阻水材料（诸如聚对二甲苯）以及缓慢水降解材料中被护套。湿气接触可以通过小入口端口进行控制。入口端口可以是小孔，或以受控方式吸引湿气的灯芯材料。所期望的紧缩时间通过侵蚀材料、阻隔材料和入口端口尺寸调整的组合来实现。
自紧缩的另一种机制是创建强迫分层的方案，其可以提供更大的表面积以确保迅速紧缩。在例如具有三层壁的球囊中，最外层实质上强到足以容纳膨胀流体（例如，聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）等），中间层完全由可侵蚀材料（例如，PVOH等）构成，而内层由较脆弱的材料（例如，聚乙烯（PE）等）构成。PET或最外层“刻划”或画有可侵蚀材料以创建随着时间的推移而侵蚀的小通道。这创建通道使得胃液渗入球囊的层并开始降解完全可侵蚀材料。当可侵蚀层降解或溶解时，构成最内层的材料也侵蚀、劣化或溶解，因为它不足够坚固以靠其自身承受胃力/环境。球囊然后崩塌本身，并最终穿过胃肠道下部。具有夹在强和弱层之间的可侵蚀层通过创建比受胃环境影响的可侵蚀插塞或补丁更长的路径长度来促进侵蚀定时。刻划或开口之间的距离可以被选择成提供期望的紧缩率。
在所期望的时间段已经过去之后提供球囊的突然紧缩的另一实施例中，整个球囊的复合壁或复合壁（补丁）的截面包括若干材料层，其慢慢由在制造过程中或在膨胀过程期间被注射在球囊内的水渗透。该水穿过层，最终达到基本上膨胀的材料，随后使薄外部保护破裂，以及创建大孔以使气体逸出和球囊紧缩。从液体经由包衣或护套（例如聚对二甲苯）保护水膨胀材料，其允许湿气暴露的可控量。一旦水到达膨胀材料，则它在保护外层上施加力，从而导致其破裂。外层可以利用弱化接合面积、部分刻划区、或确保期望的破裂位置的其他方法以及促进自动紧缩发生所期望的定时来创建。在潮湿环境和湿度膨胀中心之间可以存在任何数目的层。每一个材料层可以具有不同的侵蚀率（例如，快或慢），并可以通过期望发生的预定时间（例如，在30天、60天或更多之后）紧缩来选择。通过改变数量、厚度、和各圆周层的速率，可以准确地控制紧缩的时间。
可替代地，可以提供被粘附接合在球囊材料中的穿孔之上的压力密封按钮用于紧缩。接合按钮的粘合剂随着时间的推移侵蚀，当其与从胃液导出或注射在球囊内的湿气接触时。一旦粘合剂不再可以接合并创建粘合剂和按钮之间的气密密封，则球囊会迅速紧缩。通过控制孔尺寸和粘合剂的湿气接触，侵蚀时间可以准确地预测。
紧缩也可以通过在隔膜内或附接到球囊复合壁的另一类似结构上创建一系列连接端口来促进。端口可以使用水或酸溶解的、生物相容的、低渗透物质（诸如明胶）构成。孔、孔的数目、通道宽度和通道长度的直径都可以被调整以控制溶解参数。一旦端口和通道中的材料溶解，则存在使困在气球内的气体逸出的清晰路径，从而最终导致紧缩球囊。水可以是胃液或通过以组装件或在膨胀过程期间在球囊内包括水来内部控制。可以存在多个端口开口，以保证气体发送。此外，存在若干变量，其可以被调整以控制溶解时间：端口开口尺寸；端口开口数目；内部通道的长度；内部通道的宽度；材料溶解率。端口/通道布局设计可以确保仅少量表面积在任何特定的时间暴露于湿气，由此控制侵蚀率和最终紧缩。
促进通过的机构包括侵蚀机构，其允许球囊被分解成具有可预测地穿过下消化道系统的较高概率的尺寸。优选地，如紧缩的球囊的尺寸小于5cm长和2cm厚（类似于已经示出可预测且容易地通过幽门括约肌的类似尺寸的各种异物）。这可以通过提供具有“可侵蚀接缝”的球囊来实现。使球囊破开成（至少）两个半部的一个接缝或更多接缝被提供成使得多个较小球囊部分在离解反应中产生。可以基于球囊的原始表面积以及需要什么来将球囊离解成具有可以更容易地可预测穿过胃肠道尺寸的部分来选择所使用的接缝的数目。接缝侵蚀率可以通过使用受例如外部胃环境pH、液体、湿度、温度、或它们的组合所影响的材料来控制。接缝可以是仅由可侵蚀材料构成的单层或者多层。自紧缩定时可以进一步由接缝层的设计来控制，例如从而使得接缝材料的反应和/或降解依赖于球囊的内部环境而不是外部环境。通过将反应操纵成使得侵蚀或降解通过内部环境（例如，球囊的内部pH、湿度、或其他因素）发起，可以影响侵蚀的定时的人到人胃可变性（pH等）的任何影响被最小化。内部球囊环境可以通过以注射添加过量的水以创造更湿润的内部环境来操纵，或所添加的成分的量可以被改变以操纵pH等。
胃内球囊系统的紧缩的确认
无论球囊是自紧缩或非自紧缩，可以实现各种机制来确认球囊的紧缩。在优选的实施例中，球囊紧缩并发出被配置成触发由患者的感觉之一的响应的感官刺激。在一些实施例中，设备可以发出由该患者闻到的臭气。在一些实施例中，设备可以发出由该患者尝到的味道。在一些实施例中，设备可以发出着色剂，该患者可以例如在厕所中在排出该剂之后视觉地看到。在一些实施例中，感觉刺激物可能会引起指示紧缩的生理响应。例如，紧缩球囊可以发出鼓励穿过肠的物质。
在一些实施例中，可以使用食用香料来向患者指示紧缩。这些可以与可以在一些实施例中（例如在用于伏打或基于pH的定位系统的可摄取事件标记的情况下）使用的调味剂相同或不同。因此，也可以使用食用香料，诸如薄荷油、冬青油、樱桃调味剂等。另外，可能期望添加着色剂以使剂型在外观上更有吸引力或者有助于标识产品。
电磁和磁追踪以及可视化子组件
追踪和可视化功能可以并入上述的设备和系统。如本文中所使用的，“可视化”广泛地用于指以多种方式在体内标识感兴趣的物体，包括通过磁场数据，诸如磁场强度、磁场定向、场的时间特性、场对磁传感器的效果以及可以被用于促进追踪、定位、标识和表征感兴趣的磁性或可磁化物品的磁场的其他属性，以及音频、视觉、触觉、或基于表征感兴趣的磁化物品的磁性数据的其他输出。由于本设备的非侵入性性质，医师可以期望在膨胀之前、在治疗的过程期间或者在紧缩之后确定或确认设备的位置和定向。因此，提供了包含被配置用于在施用的所有阶段实现确定和确认胃内设备的位置、定向和状态的磁性组件的胃内设备。
本节讨论了可以在本文所描述的电磁和/或磁性实施例中实现的磁性元件。尽管术语“电磁”和“磁性”可以可互换地在本公开中使用，但是要理解的是，电磁实施例包括“有源”传感器，其响应于磁场而生成电流，并且磁性实施例包括“无源”传感器，其生成磁场。分别在本文中描述了电磁和磁系统的具体实施例，例如分别在“放置的电磁实时确认”和“防止的磁性实时确认”部分中。
标记
电磁或磁性标志组件可以包括产生和/或响应于磁场的各种材料或物体。磁场是吸引其他铁磁性材料（诸如铁）和吸引或排斥其他磁体的力。
磁力是包括由磁体对其他磁体施加的力的一类物理现象。它在电流和基本粒子的基本磁矩中具有原点。这些产生作用于其他电流和力矩的磁场。所有材料在一定程度上受磁场影响。最强的效果在永久磁体上，其具有由铁磁性所引起的持续磁矩。多数材料不具有永久力矩。一些被吸引到磁场（顺磁性）；其他由磁场拒绝（反磁性）；其他具有与施加的磁场更复杂的关系（自旋玻璃行为和反铁磁性）。可忽略受磁场影响的物质被称为非磁性物质。它们包括铜、铝气体和塑料。纯氧当冷却到液体状态时呈现磁性质。
包括由永久磁体、铁磁和亚铁磁性材料、顺磁物质、和反磁物质所表现出的行为的磁性行为可以在磁定位系统的各种实施例中采用以用于胃内设备。
在一些实施例中，磁定位系统可以使用铁磁或亚铁磁性材料。铁磁和亚铁材料是通常认为是磁性的那些；它们足够强烈被吸引到磁体使得可以感觉到吸引力。这些材料是能保留磁化而成为磁体的那些。铁磁性材料（其包括铁氧体和最古老的磁性材料磁体矿和磁石）类似于但比铁磁弱。铁磁和亚铁磁性材料之间的差异与它们的微观结构相关。
在一些实施例中，磁定位系统可以使用顺磁物质。顺磁物质（诸如铂、铝和氧）被弱吸引到磁体的任一极。这种吸引力比铁磁性材料的弱几十万倍，因此它只能通过使用灵敏的仪器或使用极强的磁体来检测。虽然磁性铁磁流体由悬浮于液体中的微小铁磁颗粒构成，但是它们有时被认为是顺磁性，因为它们不能被磁化。
在一些实施例中，磁定位系统可以使用反磁物质。反磁性材料是由磁体的两极排斥的那些。与顺磁和铁磁物质相比，反磁物质（例如碳、铜、水和塑料）甚至更弱地由磁体排斥。反磁性材料的磁导率小于真空的磁导率。不具有其他类型的磁性之一的所有物质是反磁性的；这包括大多数物质。虽然从普通磁体对反磁性物体的力太弱而无法感觉到，但是使用极强的超导磁体，可以使反磁物体（诸如铅片）悬浮。超导体从其内部排斥磁场并且有很强的反磁性。
存在多种其他类型的磁力，诸如旋玻璃、超顺磁性、超反磁性、和变磁性，其每一个可以在磁定位系统的各种实施例中采用。
由线圈制成电磁体，当电流通过它时充当磁体但当电流停止时不再是磁体。通常，线圈缠绕在“软”铁磁性材料的芯（诸如钢）周围，这大大增强了由线圈产生的磁场。
磁体和磁化对象的各种特性可以在用于胃内设备的磁定位系统的实施例中使用。这些性质包括但不限于磁场、磁矩、和磁化。
磁通密度（也称为磁B场或仅磁场，通常表示B）是矢量场。空间中的给定点处的磁B场矢量由两个性质所指定：1）它的方向，其沿指南针的定向，和2）其量值（也称为强度），其与指南针沿着该方向定向得多强成比例。在SI单位中，磁B场的强度以特斯拉给出。
磁体的磁矩（也称为磁偶极矩，并且通常表示μ）为表征磁体的整体磁性质的矢量。对于磁棒，从磁体的南极到其北极的磁矩点的方向，和量值涉及这些极相距多远和多强。在SI单位中，磁矩在A•m2（安培乘平方米）的方面规定。
磁体产生其自身的磁场并响应于磁场。它产生的磁场的强度在任何给定点处与其磁矩的量值成比例。此外，当磁体被置于由不同的源产生的外部磁场中时，它受到趋于使磁矩定向成平行于场的扭矩。该扭矩的量与磁矩和外场二者成比例。根据磁体和源的位置和定向，磁体也可以受到在一个方向或另一个方向上驱动它的力。如果场在空间中是均匀的，则磁体没有受到净力，虽然它经受扭矩。
具有面积A的采用圆的形状并携带电流I的金属丝是磁体，其中量值磁矩等于IA。
磁化材料的磁化是每单位体积的磁矩的局部值，通常表示为M，具有单位A/m。它是矢量场，而不是仅仅矢量（如磁矩），因为磁体中的不同区域可以以不同的方向和强度来磁化。好的磁棒可能具有幅度0.1A•m2的磁矩和1cm3或1×10−6 m3的体积，并且因此平均磁化量值为100,000A/m。铁可以有每米约百万安培的磁化。这样大的值解释了为什么铁磁体在产生磁场处如此有效。
各种磁体和它们的磁性质可以在具有磁标记和磁传感器或检测器的磁胃内设备定位系统中实现。磁标记包括任何磁性或可磁化物质、材料或物体，传感器或检测器响应于其。
柔性磁性材料也可以在各种实施例中采用。这样的材料通常包括与聚合物粘合剂混合的铁磁化合物（例如氧化铁）。适于在各种实施例中使用的磁性材料包括磁带、磁片、磁辊、喷墨打印磁体等。磁带通常包括在一侧上具有粘合剂的磁性材料层。磁片可以包括可以附着到另一层或包含在其他聚合物层之间的磁性材料层。磁辊通常包括具有并入其中的一个或多个支持或阻隔层的例如通过挤压、层压或如在聚合物加工和薄膜形成中是公知的其他技术来制备的磁层。这样的柔性磁性材料可以在磁响应方面是各向同性或各向异性的。
喷墨打印磁体包括包含可以使用喷墨或泡沫喷射技术沉积在衬底上的磁性粒子的液体。可替换地，磁性粒子可以使用激光喷射技术打印在衬底上。
虽然氧化铁可以提供低成本的优势，在某些实施例中，可能期望采用其他磁性材料，例如锶、钡、钕，例如钕铁硼、钐钴、铂钴和铂铁。
在某些实施例中，磁性材料被提供为设备中的一个或多个柔性层。柔性磁层可以并入复合壁作为包括壁的层之一，例如作为支持层。磁层可以包括复合壁的整个区域，或复合壁的部分区域。例如，一个或多个窄条或点、环、正方形、圆形、或类似的结构中的一个或多个模式可以被插入在复合壁的层之间，或者固定或以其他方式粘合到复合壁的内部或外部表面。磁性材料可以采用片材或卷形式，如上所述，或者可以使用任何适当的打印技术（喷墨、泡沫喷射、激光喷射、丝网印刷、平版印刷等）而打印到复合壁的层中的一个或多个上。
在某些实施例中，磁性组件可以被提供为并入胃内球囊中的刚性组件中的任何一个，例如，作为保持环，或作为配置成在胃内空间中定向球囊的重量组件（例如，插塞、按钮、颗粒、或固定到或并入到球囊的材料中的其他固体形状），或作为在球囊的内部体积中自由移动或“松散”的组件。
磁标记可以当体积占用子组件处于褶皱或折叠状态下应用到体积占用子组件，使得当体积占用子组件处于其紧缩状态下时磁场出现浓缩（更局部化），并且当体积占用子组件被膨胀时磁场出现更加分散。可替换地，磁标记可以应用或并入到体积占用子组件中，以便促进设备的各种子组件（诸如阀、头部、或重量）的标识和定位。磁标记可以被打印或涂到体积占用子组件的表面上或形成体积占用子组件的材料的层之间。可替代地，如下所述的磁性包衣可以用作磁标记来标识和/或定位体积占用子组件。用于可视化体积占用子组件的磁性包衣可以包括铁或如上所述的任何合适的磁化金属材料。可替换地，磁标记可以被应用到覆盖体积占用子组件的所有或一部分的弹性套。
在另一实施例中，体积占用子组件包含在体积占用子组件的膨胀时机械地改变的子组件，所述机械改变可以使用磁场检测仪器来可视化。例如，含有磁标记的体积占用子组件的机械部分可以在体积占用子组件中的压力的增加时伸长，从而导致更扩散的磁场。
可替代地，磁化标记可以使用金属化网或位于体积占用子组件由其构成的材料层之间的其他模式来形成。当体积占用子组件处于膨胀、展开状态时由嵌入式磁化标记所形成的模式或多个模式将是可定位的。
电磁检测
设想到，磁标记材料可以并入体积占用子组件中，以促进各种磁定位和可视化系统，包括用于感测和检测磁标记的多种方法和装置。
在一些实施例中，磁定位系统包括磁场接近传感器。传感器检测由磁标记生成的磁场的强度和定向。
在一些实施例中，磁检测器可以与可商业获得的磁性螺柱检测器具有类似的配置，所述磁性螺柱检测器使用小固定磁体来检测在制造壁的期间置于螺柱中的钉子或螺丝。手持式固定磁检测器使用小（固定）磁体来检测与设备一起放置的磁标记。它“拉”磁体上的磁标记，其警告持设备的用户磁标记的存在。“拉”的量与固定磁体离磁标记的距离成比例。例如，较弱的拉指示体内的更深深度，而较强的拉指示相对于固定的磁性检测器的较浅深度。
在另一实施例中，磁定位系统使用移动磁体来检测设备的磁化部分。移动磁体检测器是包含悬浮的钕磁体使得它自由地响应于磁标记而移动的增强。该稀土磁体的强度与磁体的运动的缓和一起允许移动磁发现器扩展其检测范围以包括各种尺寸的患者（例如，能够容纳病态肥胖患者）。因此，远离检测器的磁标记可以与该类型的设备一起定位。磁体以它总是位于其“家（home）”位置直到它被直接移到磁标记之上的这样的方式悬浮。一旦磁体在标记的附近，则它以与磁体和金属之间的距离成比例的加速率被拉向身体。对于位于浅位置的标记，磁体以它做出独特的砰（thud）声音的这样的速度朝向身体移动。对于体内更深的磁标记，因为运动速度减小，所以砰变得更属于咔哒（click）。身体的组织不预期关于磁场表现出“绝缘”效果。作为代替，磁场的强度预期是检测器到定位设备的距离以及由定位设备所生成的磁场的强度的函数。固定磁检测器可以预先校准成准确界标识设备的位置。身体的组织不预期关于磁场表现出“绝缘”效果。因此，设备可以被校准（例如，实验地，或通过计算），以输出方向和距离的值。
在一些实施例中，磁定位系统使用内部电容器来检测人的身体的介电常数的变化，因为传感器在身体之上移动。介电常数的变化指示身体内的密集（dense）物体。
使用内部电容器的一些实施例可能是边缘传感器、中央传感器或即时金属发现器。在一些实施例中，磁定位系统还包括传感器无源地行进在其上的身体附近的轨迹，如其遵循通过身体前进的磁标记那样。
在一些实施例中，传感器包括放置在保持固定的身体附近的大的磁片并无源检测磁标记的位置，如其通过身体前进那样。
在各种实施例中，可以采用无源磁系统或可以采用有源电磁系统。在无源系统中，胃内空间中的磁性组件使用合适的检测器来检测。磁性组件可以无源地生成磁场，例如，如永久磁体或通过被配置成在磁性组件中感应磁场的体外设备在磁性组件中所感应的磁场。与此相反，在有源系统中，生成电磁场并且电磁组件被带到场的存在内，并且通过体内电磁组件的电流或跨体内电磁组件的电压由此由于与电磁场的相互作用而生成。电磁组件例如经由导电线或导电迹线与体外电流或电压源电通信。
磁力计的类型
在优选的实施例中，磁力计（也称为磁传感器或磁场感测设备）被用来定位和/或追踪胃内设备。磁力计可以分为仅测量场的强度的标量设备和也测量场的方向的矢量设备。
磁力计可以在大的距离处（例如，在几十米处）检测磁（铁）金属。近年来，磁力计已被小型化到它们可以以非常低的成本并入在在集成电路中的程度。
标量磁力计测量它们所经受的磁场的总强度，而不是它的方向。也称为质子磁力计、PPM或仅仅mags（磁法勘探软件系统）的质子旋进磁力计测量由于核磁谐振（NMR）所引起的要被测量的磁场中的质子（氢原子核）的谐振频率。因为旋进频率仅取决于原子常数和周围磁场的强度，所以这种类型的磁力计的精度可以达到1ppm。http://en.wikipedia.org/wiki/Magnetometer - cite_note-3在螺线管中流动的直流创建绕富含氢的流体的强大的磁场，从而导致一些质子使其自身与该场对齐。然后电流被中断，并且因为质子使其自身与周围磁场重新对齐，所以它们以与磁场直接成比例的频率旋进。这产生弱旋转磁场，其由（有时单独的）电感器拾波，电子放大，并馈送到数字频率计数器，其输出通常被缩放和直接显示为场强或输出作为数字数据。
奥佛好塞效应磁力仪或奥佛好塞磁力仪使用相同的基础效应作为质子旋进磁力仪来进行测量。通过将自由基添加到测量流体，核奥佛好塞效应可以被利用于在质子旋进磁力计上显著改善。不是使用螺线管对齐质子，低功率射频场用于对齐（极化）自由基的电子自旋，其然后经由奥佛好塞效应耦合至质子。这具有两个主要优点：驱动RF场花费能量的一小部分（允许用于便携式单元的较轻量电池），以及更快的采样作为电子质子耦合可能发生，即使当正在进行测时。奥佛好塞磁力仪产生具有0.01 nT到0.02 nT标准偏差的读数，而每秒采样一次。
光学泵浦铯蒸气磁力仪是高灵敏度的（300 fT/Hz0.5）并且是用在广范围的应用中的精确设备。它是以这种方式使用的许多碱金属蒸气（包括铷和钾）以及氦中的一个。
矢量磁力计具有相对于设备的空间定向以特定方向测量磁场的分量的能力。矢量磁力计可以有利地用来定位胃内设备。矢量是具有量值和方向二者的数学实体。地球在给定点处的磁场是矢量。矢量磁力计测量总磁场的方向和幅度二者。可以采用三个正交磁力计来测量磁场在所有三个维度上的分量，从而提供医疗设备的精确位置。磁力计也被分类为“绝对”如果场的强度可以从其自身已知的内部常数进行校准的话，或者“相对”如果它们需要通过参考被校准到已知场的话。磁力计也可以被分类为“AC”如果它们测量在时间方面相对较快变化（> 100Hz）的场的话，以及“DC”如果它们测量仅缓慢变化（准静态）或者静态的场的话。
矢量磁力计电子地测量磁场的一个或多个分量。使用三个正交磁力计，可以测量方位角和倾角（倾斜）二者。通过取得分量的平方之和的平方根，总磁场强度（也称为总磁化强度，TMI）可以通过毕达哥拉斯定理来计算。矢量磁力计经受温度漂移和铁氧体磁芯的尺度不稳定性。它们也需要调平以获得分量信息，这不同于总场（标量）仪器。由于这些原因，它们不再用于矿产勘查。
在旋转线圈磁力计中，磁场在旋转线圈中感应正弦波。信号的幅度与场的强度成比例（如果它是均匀的话），并且与线圈的旋转轴和场线之间的角度的正弦成比例。这种类型的磁力计已经过时了。
在霍尔效应磁力计中，生成与所施加的磁场成比例的电压，并检测极性。磁阻设备由坡莫合金的薄带（镍铁磁性膜）制成，其电阻随着磁场的变化而变化。它们具有良好限定的灵敏度的轴，可以在3维版本中产生，并可以大量生产为集成电路。它们具有小于1微秒的响应时间，并可以在移动车辆中以1,000次/秒进行采样。它们可以在1°内读取的指南针中使用，针对其底层传感器必须可靠地分辨0.1°。http://en.wikipedia.org/wiki/Magnetometer - cite_note-5磁通门磁力计包括由两个线圈缠绕的小的、磁敏感的芯。交变电流通过一个线圈，从而通过磁饱和的交替循环驱动芯；即，磁化、非磁化、反向磁化等等。该不断变化的场在第二线圈中感应电流，并且该输出电流由检测器所测量。在磁中性背景中，输入和输出电流将匹配。然而，当芯暴露于背景场时，它将在与场的对齐时更容易地饱和并且在与场相反时较不容易饱和。因此，交变磁场和感应输出电流将与输入电流失步。这种情况是何种程度将取决于背景磁场的强度。通常，在输出线圈中的电流被积分，从而产生输出模拟电压，其与磁场成比例。
各种各样的传感器当前是可用的并且用于测量磁场。磁通门指南针和梯度计测量磁场的方向和量值。磁通门价格实惠、耐用、并且紧凑。这一点加上它们通常是低功耗使得其非常理想用于多种感测应用。
典型的磁通门磁力仪包括围绕缠绕在渗透芯材料周围的内部“驱动”（初级）线圈的“感测”（次级）线圈。每一个传感器具有可以被看作两个仔细匹配的半部的磁芯元件。交流被施加到驱动绕组，其将芯驱动成正负饱和。在每一个芯半部中的瞬时驱动电流以相对于任何外部磁场的相反极性驱动。在没有任何外部磁场时，一个芯半部中的磁通量抵消另一个中的磁通量，并因此通过感测线圈看到的总磁通量为零。如果现在施加外部磁场，则它将在给定的时间实例处辅助一个芯半部中的磁通量并反对另一个中的磁通量。这导致半部之间的净磁通量不平衡，使得它们不再彼此抵消。电流脉冲现在在感测线圈绕组中在每一个驱动电流相位反转（或在第2以及所有偶次谐波）上感应。这导致依赖于外场量值和极性二者的信号。
存在影响所得信号的尺寸的附加因素。这些因素包括感测绕组中的匝数、芯的磁导率、传感器几何和相对于时间的变化的门控磁通量率。相位同步检测用于将这些谐波信号转换成与外部磁场成比例的DC电压。
SQUID或者超导量子干涉设备测量极其小的磁场。它们是非常灵敏的矢量磁力计，具有商业仪器中的3 fT Hz-½以及实验设备中的0.4 fT Hz-½一样低的噪声电平。许多液体氦冷却商业SQUID实现从DC附近（小于1Hz）到数十kHz兹的平坦声谱，从而使得这样的设备理想用于时域生物磁信号测量。在实验室中证明的SERF原子磁力计至今达到有竞争力的底噪，但在相对小的频率范围中。
SQUID磁力计需要利用液体氦（4.2 K）或液氮（77K）的冷却来操作，因此从热机械以及磁性角度二者出发，使用它们的包装要求都是相当严格的。SQUID磁力计最常用于测量由脑或心脏活动产生的磁场（分别为脑磁图和心磁图）。地球物理勘测不时使用SQUIDS，但逻辑比基于线圈的磁力计复杂得多。
在足够高的原子密度处，极高的灵敏度可以实现。包含钾、铯或铷蒸气的自旋交换松弛-自由（SERF）原子磁力计与上述的铯磁力计类似地操作，还可以达到低于1 fT Hz-½的灵敏度。SERF磁力计仅在小磁场中进行操作。地球的磁场约为50μT；SERF磁力计在小于0.5μT的场中进行操作。
大体积检测器已达到200 aT Hz-½的灵敏度。与SQUID检测器相比，该技术具有每单位体积更高的灵敏度。该技术也可以产生非常小的磁力计，其可能在未来替代线圈，以用于检测改变的磁场。该技术可以产生磁传感器，其具有以光纤电缆上的光的形式的其输入和输出信号的所有。[10]这将允许在高的电压存在的地方进行磁测量。
计算系统可以在磁定位系统中实现。计算系统包括硬件和软件，其从磁传感器接收数据并且根据某些算法计算胃内设备的位置、定向和/或状态相关的信息。
在一些实施例中，硬件可以包括中央处理单元、存储器、模拟到数字转换器、模拟电路、显示器。
在一些实施例中，软件进行通过多个步骤，包括校准、初始化、预测、估计、测量磁传感器数据、计算各种所期望的输出，包括位置、定向、尺寸和配置。
在一些实施例中，计算系统预测或估计磁标记的定位、位置、定向、状态、或配置，确定对应的估计或预测的磁场，取得由磁标记所生成的磁场的实际测量结果，并基于预测场和实际场的值之间的差异来确定磁标记的实际定位、位置、定向、状态或配置。
在使用估计或预测的实施例中，计算可以使用迭代计算和/或神经网络来完成，并且硬件还可以包括估计处理器。
涉及胃内设备的定位、定向和/或状态的处理器的输出可以以多种方式传送给用户。在一些实施例中，输出视觉地示出在显示器上。
在一些实施例中，与胃内设备的定位、定向和/或状态相关的处理器的输出可听地通过扬声器传送给用户。
在一些实施例中，与胃内设备的定位、定向和/或状态相关的处理器的输出通过方法的组合传送给用户。例如，系统可以采用具有通过扬声器发出的可听警报的视觉图形显示器。
在一些实施例中，磁定位系统在使用前校准。磁标记和传感器以预先计划的位置和定向进行安置，以验证输出信号在预期的范围内。
在一些实施例中，磁定位系统使用人类患者模拟器或虚设（dummy）来校准或以其他方式验证，以当磁标记行进通过模拟器时测试磁定位系统。
在一些实施例中，针对来自附近的磁干扰的杂散信号检查磁定位系统。
一旦被摄取，则胃内设备可以使用磁胃内定位系统来定位。
一旦被摄取，则设备的定向可以使用磁胃内定位系统来确定。
另外，一旦被摄取，则设备的各种尺寸和配置可以使用磁胃内定位系统来表征。例如，球囊的膨胀或多个球囊的膨胀或配置可以被表征和评估。
磁定位系统还可以结合紧缩系统来使用以表征紧缩过程。
施用的各种方法的定时和其他属性可以使用所公开的磁胃内定位系统来表征。无论设备是使用内窥镜技术还是口服地施用，当设备向胃前进时它的进程可以利用磁定位系统来追踪。例如，吞咽具有硬明胶或水或其他消耗品的设备的影响可以通过当其被摄取时追踪定位和定向来表征。
放置的电磁实时确认
在某些实施例中，采用电磁追踪技术，因为其是商业可获得的。合适的系统包括但不限于如由犹他州盐湖城的Bard Access Systems所制造的Sherlock* II Tip定位系统、或者由加拿大安大略的NDI Medical, Inc.所制造的Aurora电磁追踪系统。
Aurora系统
在一些实施例中，导管被适配成通过使传感器位于导管内来集成Aurora系统传感器。在其他实施例中，传感器可以位于系统的其他组件中，诸如球囊或胃内设备，或如本文所述的其他特征。兼容NDI Aurora系统硬件组件允许使用提供亚毫米、分度精度的实时电磁追踪系统来追踪放置在可吞咽导管内的传感器。软件被修改成使图形用户界面适于GE使用和在消化道中的胶囊的检测。
图1描绘用于定位传感器1521的电磁追踪系统1500的实施例。系统1500包括场发生器1510、系统控制单元1535、传感器接口单元1530、和具有远端传感器1521的导管1503。在所示的实施例中，场发生器1510生成电磁场。在本文描述的其他实施例中，场发生器1510可以生成用于用在例如基于超声系统（参见图27-40）中的压力波。如图1中所示，场发生器1510可以包括一个或多个安装孔1511。安装孔1511允许发生器1510被安装到壁、支持件、或其他附件。场发生器连接器1512将场发生器电缆1514连接到系统控制单元1535。场发生器连接器1512是十九针圆形金属连接器，然而可以使用其他连接器。
如所示的，场发生器1510可以是平面的。平面场发生器1510发出低强度、变化的磁场，并建立追踪体积的位置（参照图6）。平面场发生器1510包括许多大线圈（未示出），其生成已知的电磁场。场发生器1510产生一系列变化的磁场，从而创建变化磁通量的已知体积。该体积称为表征测量体积。表征测量体积的形状取决于场发生器类型以及它如何表征。表征测量体积是其中数据被收集并用于表征场发生器1510的体积。其是检测区域的子集。检测区域是总体积，其中场发生器可以检测传感器，无论精度如何。用于所生成的磁场的测量体积在本文例如关于图6进一步详细讨论。从场发生器1510的前表面向外投射的体积从场发生器1510偏移50mm。
平面场发生器1510可以具有设计成将场发生器1510附接到安装臂（在本文关于例如图4进一步详细描述）的安装点1509。场发生器1510可以具有一个或多个安装孔1511，其允许场发生器1510被牢固地附接至固定装置（fixture）。如所示，两个安装孔1511是M8螺纹孔（螺纹节距1.25mm，深度13mm）x4，2每一侧。然而，可能存在比两个安装孔1511并以各种形状和尺寸的更少或更多的安装孔。
场发生器1510也可以是桌面场发生器（未示出）。桌面场发生器可以设计成放置中在患者台上在患者和台之间。桌面场发生器包含薄的阻隔，其最小化位于桌面场发生器之下的导电或铁磁性材料所引起的任何追踪变形。桌面场发生器包含生成已知电磁场的许多大线圈。体积可以从桌面场发生器的前表面向外投射，从桌面场发生器120偏移120mm。桌面场发生器可以包括如上述的平面场发生器的任何或所有的特征和功能。
场发生器1510被连接到系统控制单元1535。发生器1510可以通过允许在其间的信号的通信的电缆1514而连接到系统控制单元1535。系统控制单元1535可以包括电源电缆1505和辅助电缆1504（例如USB电缆或串行RS-232电缆），例如以连接到计算机或其他组件。系统控制单元1535可以向场发生器1510提供功率。
系统控制单元1535连接到传感器接口单元1530。系统控制单元1535可以通过电缆1534连接到传感器接口单元1530。可能存在经由多个电缆1534连接到系统控制单元1535的多于一个系统接口单元1530。电缆1534允许系统控制单元1535和一个或多个传感器接口单元1530之间的信号的电子通信。
系统控制单元1535可以控制系统1500的操作。在一些实施例中，系统控制单元1535提供系统1500的组件之间的接口。系统控制单元1535也可以向场发生器1510供应功率和/或控制场发生器的1510的电磁输出。系统控制单元1535也可以收集传感器数据（经由传感器接口单元1530），并计算传感器位置和定向。系统控制单元1535然后将位置和定向数据发送到主计算机（见图2）。因此，系统控制单元1535也可以与计算机对接。系统控制单元1535也可以提供视觉状态指示。
传感器接口单元1530连接到导管1503。导管1503在导管1503的远端处包括传感器1521。在一些实施例中，传感器1521可以与胃内设备集成。传感器1521是电磁传感器。在一些实施例中，传感器1521可以是超声或电压传感器或标记。电压传感器的使用在本文中例如关于图10C进一步详细讨论。可以被嵌入工具中的传感器1521经由一个或多个系统接口单元1530连接到传感器接口单元1530。如果电磁传感器1521放置在测量体积内，则电压将在传感器1521被感应，由场发生器1510所产生的变化的磁场所引起。所感应电压的特性取决于测量体积中的传感器1521位置和定向的组合，以及变化的磁场的强度和相位。
图2描绘具有用于定位胃内设备1520的电磁传感器1506的电磁追踪系统1501的实施例。系统1501包括与导管1502耦合的胃内设备1520，其包括一个或多个传感器1506。系统1501进一步包括传感器接口单元1530、系统控制单元1535和场发生器1510，其与计算机1540电通信。
如所示，系统1501包括胃内设备1520，其是无毒、不引起过敏并且是无刺激性。如本文所述的，胃内设备1520可以是任何的球囊或其他胃内设备。
胃内设备1520连接到导管1502。导管1502在胃内设备1520附近的导管1502的远端处包括电磁传感器1506。在一些实施例中，传感器1506可以被嵌入以系统1501的其他特征，诸如导管1503和胃内设备1520之间的中间连接器。导管1502可以是小的2 Fr直径导管。导管1502可以包括作为一个或多个小电感式传感器的传感器1506。此外，外部参考传感器1622（参见图3A）可以被放置在患者上，诸如在皮肤上。外部参考传感器1622旨在提供场发生器1510和患者之间的参考的解剖帧。导管传感器1506将提供位置数据，当它们行进通过跨GE结的食道并进入胃中时。由参考传感器1622和导管传感器1506所收集的数据然后在膝上型计算机上显示。电磁传感器可以针对五个或六个自由度表征。
导管1502连接到传感器接口单元1530。在一些实施例中，导管1502直接连接到传感器接口单元1530。在其他实施例中，导管1502经由中间跨接电缆而间接地连接到传感器接口单元1530，如本文中例如关于图3A进一步详细描述的。传感器接口单元1530对来自传感器1506的电信号进行放大和数字化。传感器接口单元1530还提供系统控制单元1535和传感器1506之间的增加距离而同时减少针对数据噪声的可能性。
系统1501包括系统控制单元1535。系统控制单元1535通过电缆连接到系统接口单元1530，所述电缆允许它们之间的电通信。系统控制单元1535从系统接口单元1530收集信息，并计算每一个传感器1506位置和定向，并且与计算机1540对接。
系统控制单元1535通过电缆连接到场发生器1510，所述电缆允许其之间的电通信。场发生器1510生成磁场1515。磁场1515包含胃内设备1520和位于胃内设备1520附近在导管1502中的传感器1506。磁场1515与传感器1506的相互作用创建被检测并发送到系统接口单元1530的电信号，系统接口单元1530将信号发送到系统控制单元1535，系统控制单元1535将信号发送到计算机1540。
计算机1540通过电缆1504连接到系统控制单元1535。电缆1504允许计算机1540和系统控制单元1535之间的电子通信。计算机1540包括显示器1542。显示器1542示出标识符1544。标识符1544指示与胃内设备1520和导管1502一起定位的各种传感器的位置。如所示的，存在胃内设备1520上的传感器1506的位置以及其他参考解剖传感器的位置所对应的多个标识符1544，在本文中关于图3进一步讨论。
系统1501可以通电并检测导管传感器1506中的存在、运动以及定向的改变。在一些实施例中，当被置于离场发生器1510的中心点的范围30cm处时，传感器1506被检测到。在一些实施例中，用于传感器1506的检测的范围大于场发生器1510的中心点处的45cm。在一些实施例中，系统1501可以与远端传感器1506一起定位，场发生器1510的两个下角部在X方向上处于±2cm边界内，当其被放置在离场发生器1510的中心点30cm的范围处时。
图3A描绘了用于使用传感器来定位人类患者的体内的胃内设备1620的电磁追踪系统1601的实施例。系统1601包括安装在支持件1605上的场发生器1610。支持件1605可以是由金属、塑料或其他合适材料形成的支持结构。支持件1605可以可调整以便相对于患者的位置调整场发生器1610的位置。在一些实施例中，支持件1605可上下移动，以适应患者的不同高度。以这种方式，场发生器1610可以被定位成使得在感兴趣的区域上（例如患者的上身和腹部）生成磁场。
如所示的，患者可以站在场发生器1610之前，其可以是场发生器1510。患者已摄取胃内设备1620，其可以是胃内设备1520，并且现在在患者的身体内。胃内设备1620连接到导管1602，其可以是导管1502。导管1602包括在其远端处并位于胃内设备1620附近的电磁传感器（未示出）。因此，场发生器1610将生成磁场，其与电磁传感器相互作用。电磁传感器与传感器接口单元1630电通信，其可以是传感器接口单元1535。电通信通过连接到传感器的布线来提供，所述布线延伸通过导管1602到传感器接口单元1630。由于磁场的存在而由电磁传感器所生成的电信号被发送给传感器接口单元1630。
系统1601还包括外部解剖参考传感器1622。外部参考传感器1622可以提供场发生器1610和患者之间的参考的解剖帧。小感应电流由传感器1622所生成，而它们在追踪体积内。如所图示的，包括三个解剖参考传感器1622，但在图3A中仅示出两个。在一些实施例中，可以有比三个更多或更少的解剖参考传感器1622。传感器1622通过电子电缆1623连接至传感器接口单元1630。传感器1622响应于由场发生器1610所生成的磁场1611。在磁场存在的情况下，传感器1622生成被发送到传感器接口单元1630的电流或其他信号。
系统1601还包括跨接电缆1626。跨接电缆1626包含SROM芯片，其提供从导管1602至传感器接口单元1630的电连续性。跨接电缆1626可以提供连接器阴阳（gender）变换头，以防止传感器接口单元1630和导管1602之间的误接。跨接电缆1626的的进一步细节在本文中例如关于图12描述。
系统控制单元1635通过电缆1604连接到计算机1640。电缆1604允许系统控制单元1635和计算机1640之间的电子通信。计算机包括显示器1642。显示器1642示出传感器标识符1644的位置以及三个解剖标识符1646的位置。传感器标识符1644指示导管1602的远端传感器的位置。解剖标识符1646指示解剖参考传感器1622的位置。
解剖参考传感器1622被固定在患者上并且提供参考的帧，通过其来定位电磁传感器。通过具有固定和已知位置，解剖参考传感器1622可以用于准确定位电磁传感器，并且因此胃内设备1620。参考传感器1622的位置露出在显示器1642上作为解剖标识符1646，而电磁传感器露出在显示器1642上作为传感器标识符1644。通过知晓传感器1622在患者的身体上的位置以及传感器标识符1644相对于解剖标识符1646的相对位置，可以确定在身体内的电磁传感器的位置并且因此胃内设备1620的位置。
可以是膝上型计算机的计算机1640包含系统特定软件程序，其被设计成向最终用户提供导管1602的位置以及参考传感器1622的位置的“实时”显示。系统1601可以在每次使用前校准。传感器在校准周期期间取得周围磁场的背景测量结果，并且当导管1602被带到范围内时，传感器检测磁场中的变化并且将数据传送给驻留在计算机1640中的软件程序。软件分析数据并在计算机显示器1642上呈现各种传感器的位置。在一些实施例中，由传感器或计算机1640不生成或生成很少的磁能。
胃内设备1620经由患者吞咽粘附到可吞咽导管1602的球囊胶囊而被施用。导管的施用可以在它穿过食道过GE结到胃中时可视化导管时完成。用于使用的指令（未示出）可以利用系统1601提供。指令可以提供关于如何施用导管1602、患者应该在施用期间和之后预期什么、以及在过程完成之后如何检索导管1602的信息。
连接到导管1602的胃内设备1620被设计成被吞咽并由各种传感器追踪，在它横穿到胃过GE结时。设备1620被设计成在被吞咽后开始外胶囊分离。在一些实施例中，设备1620在约2分钟内被吞咽后开始外胶囊分离。导管1602的充分放置和移除可能针对每个吞咽过程花费约10分钟。在一些实施例中，患者可能吞咽三个导管，并且因此，对于这些对象的吞咽过程的总时间是约30分钟。在每个吞咽过程完成后，导管1602通过简单地将其拉回通过口腔来移除。
系统1601可以使用应用程序接口（API）（未示出）来控制。API是允许配置和从系统1601请求信息的一组命令。系统1601可以仅当由计算机1640请求时返回信息。在一些实施例中，系统1601可以例如以设定的间隔或连续地自动返回信息。
当系统1601追踪设备1620时，它将关于传感器的信息返回给计算机1640。系统1601可以返回场发生器1610中的坐标系中的每一个传感器的原点的位置（以mm给出）。系统1601可以返回以四元格式给出的每一个传感器的定向。四元值被四舍五入，因此返回的值可能不进行归一化。系统1601可以返回0和9.9（其中0是无错误并且9.9是错误的最高指示）之间的错误指示值。系统1601可以返回每一个传感器的状态，其指示该传感器是否在电磁场体积之外，部分在体积之外，或丢失。系统1601可以返回针对每一个传感器变换（transformation）的帧数。系统1601一通电，帧计数器就启动，并且帧计数器可以使用API命令来重置。与变换返回的帧数对应于其中用于计算该变换的数据被收集的帧。系统1601可以返回系统1601状态，其可以包括系统错误。
各种传感器可以是五个自由度（五DOF）或六个自由度（六DOF）。五个自由度提供关于x、y和z轴上的三个平移值和三个旋转值——滚动、俯仰和偏航中的任意两个的信息。六个自由度提供关于x、y和z轴上的三个平移值以及三个旋转值——滚动、俯仰和偏航的信息。在其中仅并入一个传感器的实施例中，不能确定绕传感器的纵轴的旋转。这样，仅五个自由度（五DOF）可以针对单个传感器实施例确定。例如，针物理地滚动多少不如它指向何处并且前端位于何处那样重要。这样，针可以是五DOF工具，其中仅一个传感器并入其设计中。
在并入相对于彼此固定并且理想正交的两个传感器的实施例中，系统可以确定六个自由度（6DOF）。首先，系统确定用于每一个传感器的五DOF信息。接着，系统结合并且比较该信息，应用固定的位置数据，并且确定六个自由度（6DOF）。
例如，超声技术人员需要知道超声探头的位置（当它在对象之上移动时），以便将其发现与该对象上的实际物理位置相匹配。将两个传感器并入到超声探头产生6DOF测量结果并且确保捕获探针的所有平移和旋转值。
场发生器1610可以使用坐标系，其中原点近似位于场发生器1610的表面上。该全局坐标系可以在制造期间被限定。系统1601可以报告全局坐标系中的变换。然而，在使用参考工具（未示出）的一些实施例中，软件可以计算并报告参考工具的局部坐标系中的变换。
每一个传感器具有由原点和三个轴所限定的其自身的局部坐标系。局部坐标系是测量过程的一部分。在一些实施例中，可以存在单个传感器。单个传感器的局部坐标系直接基于传感器的坐标系。以默认方式，系统沿着传感器的长度分配z轴，其中原点在传感器的中心处。有可能沿着z轴移动原点。x和y轴不是固定的，由于无法确定绕z轴的旋转。
在一些实施例中，可能存在具有5DOF的双传感器。双五DOF传感器本质上是加入到同一传感器主体连接器的两个单个传感器。这样，传感器实际上具有两个局部坐标系，每一个基于并入其设计中的传感器中的一个。这些局部坐标系统以与单个传感器相同的方式确定。
在一些实施例中，系统1601具有金属物体，诸如桌台、工具、支柱等。这在使用电磁传感器时可能创建问题，并且因此，系统1601可以因此对某些金属有抗性。由将金属放置在电磁测量系统附近所造成的问题涉及涡电流。当导电材料暴露于动态磁场时造成涡电流。变化的磁场在导电材料感应电子的循环流，从而产生电流。这些循环电流（有时也被称为涡电流）产生其自身的电磁效应，从而创建创造了与原始的外部磁场相反的磁场。导体的导电率越大，所发展的涡电流越大（并且所产生的相反磁场越大）。
如果导电金属与电磁场1611相交，则由所得的涡电流所创建的相反磁场扰乱该场，并影响所产生的变换数据。减少该影响的一种方法是调整被测量的传感器和产生涡电流的物体二者的位置。移动传感器使得传感器和场发生器1610之间的距离小于其到创建涡电流的物体的接近度可以降低涡电流对传感器测量结果的影响。
考虑的另一种情况是金属环中的涡电流的影响。环可以发生在像金属台框或混凝土钢筋的结构中。切断环将减少涡电流的影响。如果切断环不是选项，则定位系统1601来最小化环的影响。在一些实施例中，系统1601使用特殊技术来考虑这样的效果，如涡电流。以下金属合金在以与在金属工具构造中使用的量类似的量施加时与系统1601工作良好：钴铬合金、钢DIN 1.441、钛（TiA16V4）和300系列不锈钢。
此外，铁磁性材料通常具有很少或没有净磁性质。然而，如果它被放置在磁场1611中，则其域将与该场平行地重新定向，并且甚至可以在场1611关断时保持重新定向。即使是在其中仅具有少量铁类材料的金属也可以具有这些反应。
在铁磁物体中产生的磁场吸引外部磁场1611，从而产生朝向物体本身弯曲的外部磁场1611。这样，将铁磁物体引入到系统1601的电磁场1611中将引起可以影响所产生的变换数据的变形。
图3B是从图3A中所示的系统1601的患者的后视图。如图3B中所示，患者具有附接到患者的背侧的三个外部解剖参考传感器1622。传感器1622以大致三角形配置进行布置。在一些实施例中，传感器1622可以以不同的配置（诸如矩形、圆形等）进行布置。传感器1622通过电缆1623连接到系统1601的其他组件，诸如传感器接口单元1630。在一些实施例中，传感器1622可以无线连接到系统1601的其他组件。如进一步所示，患者站在场发生器1610的直接前方。在一些实施例中，患者不需要站在发生器1610的直接前方。
图4描绘电磁追踪系统1650的实施例，其包括支持件1655并使用传感器（未示出）来定位人类患者1651的身体内的胃内设备（未示出）。系统1650包括患者1651站在场发生器1660的前方，其可以是本文所述的场发生器1510、1610。发生器1660与可调整的臂1670耦合。臂1670可以被调整成使得场发生器1660位于患者1651旁。臂1670也可以调整场发生器1660，使得它在患者1651的胃附近产生磁场。臂1670可以垂直以及水平地调整场发生器1660。臂1670也可以旋转场发生器1660，例如，以适应正躺着的患者。
系统1650包括支持件1655，其支持计算机1690。支持件1655在垂直方向上可调整。在一些实施例中，支持件1655可以在其他方向上可调整，例如，它可以在水平方向上调整、旋转等。支持件1655包括计算机1690和系统1650的其他组件可以放置或安装在其上的表面。支持件1655还包括四个轮子1666，其允许支持件1655到处滚动。在一些实施例中，支持件1655可以包括少于或多于四个轮子1666。
支持件1655可以被设计为避免翻倒。在一些实施例中，支持件1655可以在任何X或Y方向上承受从水平面的10°倾斜而不翻倒。在一些实施例中，支持件1655可以在任何X或Y方向上承受等于总重量的25％的负载而不翻倒。
图5描绘了可以用于图2-4的系统的显示器的实施例。显示器1700包括屏幕1710。屏幕1710显示对应于各种传感器的各种标识符的位置。屏幕1710可以是计算机上的显示器。屏幕1710还可以在多种其他机器上。
如所示，显示器1700包括标识符1720和1725的位置。标识符1720对应于与导管耦合的传感器的位置。例如，标识符1720可以对应于导管1502和电磁传感器1506的位置。标识符1720也可以对应于与胃内设备1620和导管1602耦合的传感器的位置。
显示器1700还可以包括轨迹1722。轨迹1722可以指示标识符1720随时间行进的路径。因此，轨迹1722可以指示传感器在患者身体内行进的路径。如所示，轨迹1722可以具有其后跟着邻近轨迹1722的底部的弯曲的垂直截面，如所图示的。在一些实施例中，轨迹1722中的弯曲指示传感器行进通过到患者的胃中的路径。因此，轨迹1722的路径可以指示传感器的位置并且因此胃内设备的位置。
标识符1725可以对应于外部解剖参考传感器的位置。例如，标识符1725可以对应于三个解剖参考传感器1622的位置。如所示，标识1725形成大致三角形形状。这可以对应于例如位于患者背上的传感器1622的大致三角形配置。通过知晓标识符1725相对于患者的位置以及标识符1720相对于标识符1725的相对位置，可以确定身体内的传感器并且因此胃内设备的位置。如图5中所示，标识符1720的位置可以指示胃内设备是成功，成功放置在胃内部。所示的显示器1700仅是一个示例，并且可以实现其他合适的显示器。在一些实施例中，屏幕1710可以包括标记或其他参考点以促进定位各种标识符。
图6描绘了可以用于图2-4的系统的场发生器和对应的磁场包络的实施例。包络1815表示其中传感器可以与从场发生器1810所生成的磁场相互作用的体积。包络1815以大致圆柱形形状示出。在一些实施例中，包络1815可以具有各种形状。
图7描绘了可以与图2-4的系统实现的系统控制单元1910上的控制面板1915的实施例。面板1915可以在系统控制单元1910的背侧上。
面板1915包括场发生器端口1920和多个传感器接口单元端口1925和状态灯1926。端口1920可以用于使系统控制单元1910同步到其他设备。传感器接口单元端口1925将传感器接口单元连接到系统控制单元，从而允许与所连接的传感器的通信。例如，端口1925可以用于将传感器接口单元1630连接到系统控制单元1635，以使得能够实现与传感器1506的通信。状态灯1926可以指示对应的端口1925是否与传感器或导管相连接。
图8描绘可以与图2-4的系统实现的传感器控制单元2030的实施例。传感器接口单元2030是传感器和诸如系统控制单元1535或1635的系统控制单元之间的接口。传感器接口单元2030的主要功能是将由传感器产生的模拟信号转换为数字信号。数字信号被发送到系统控制单元以用于处理。传感器接口单元2030的另一个功能是增加系统控制单元和传感器之间的距离，移除针对长的工具电缆的要求，并使庞大的系统组件远离应用空间。此外，工具电缆越短，越少噪声将出现在来自传感器的信号上。在一些实施例中，每一个传感器接口单元2030可以支持多达两个五DOF传感器或者一个6DOF传感器。
传感器接口单元2030包括传感器端口2040和电缆2045。传感器端口2040将传感器接口单元2030连接到传感器，诸如传感器1506。传感器端口2040可以是10引脚圆形塑料连接器。电缆204将传感器接口单元2030电连接到系统控制单元，诸如系统控制单元1535或1635。
图9描绘可以用于图2-4的系统的具有集成传感器2115的导管2100的实施例。导管2100包括沿着导管2100的长度延伸的轴（shaft）2110。轴2110形成中空通道，通过其电线可以扩展以附接到传感器2115。导管2100可以在与传感器2115相对端上包括插塞2120。插塞2120可以与传感器接口单元（诸如传感器接口单元1530或1630）耦合。在一些实施例中，插塞2120与附接到系统控制单元的跨接电缆耦合。
图10A描绘可以用于图2-4的系统的导管2101和传感器2114的另一实施例。导管是柔性的、亲水包覆的、2-Fr导管，其包含可吞咽导管（约30英寸），其被结合到约40英寸的聚氨酯延长管道，以允许连接至传感器接口单元。导管的远端包含两个小的电感式传感器，一个在远端处并且第二个离远端约6英寸。当导管2101内的传感器移动通过食管道到胃中通过GE结时，传感器将电信号提供到传感器接口单元。这些电信号的特性取决于传感器和场发生器之间的距离和角度。
在一些实施例中，各种导管（诸如导管2100或2101）的远端利用粘合剂插塞密封。附接到导管的远端的是具有含有食物级糖的亲水性包衣的31x12.41mm药用级猪明胶胶囊。导管2101可以包括从Pebax®（聚醚嵌段酰胺）和聚乙烯吡咯烷酮形成的2 Fr导管轴，以向可吞咽导管提供亲水性包衣以提供润滑性。导管可以包括传感器，其包括在环氧中包封的铜线圈以提供用于追踪导管的电信号。导管可以包括从含有食物级糖的由Torpac公司（美国新泽西州）供应的USP级硬猪明胶胶囊形成的外部胶囊以模仿食物丸药重量以用于吞咽。外部胶囊可以具有聚乙烯吡咯烷酮亲水性包衣，以提供润滑性。导管可以包括从热塑性聚氨酯弹性体形成的远侧应变消除以提供强度来在导管轴上保持明胶胶囊。导管可以包括从热塑性聚氨酯弹性体形成的延长管道以延伸导管的长度以用于附接至传感器接口单元。导管可以包括从316不锈钢形成的标记带，以在可视化期间提供对导管的前端的可见度。导管可以包括粘合剂，其是UV固化的以用于将导管的突出组件结合在一起并从流体接触密封传感器。导管可以包括4引脚连接器，以提供导管和传感器接口单元之间的通信。连接器可以从PBT钢-黄铜材料形成。导管可以包括热缩连接器以提供应变消除以用于将4引脚连接器附接到延长管道。热缩连接器可以从含氟聚合物形成。
如图10A中所示，导管2101可以包括近侧鲁尔集线器2111。鲁尔集线器211可以允许附接外围组件或用于抓紧导管2101。导管2101还可以包括导管内部组装件2112，其包括导管针、单丝线和针支架。导管2101还可以包括针套筒2114，其围绕并保护针组装件2112。导管2101被示出具有传感器2116。在一些实施例中，传感器2116是由加拿大安大略中的Northern Digital公司制造的0.3×13mm五DOF感器。然而，可以实现其他传感器。
导管2101还可以包括Y端口2118。Y端口2118可以是将导管2101的各种特征连接在一起的分离器。在一些实施例中，Y端口2118将鲁尔集线器2111和应变消除管道2122与导管凸块管道2126相连接。应变消除管道2122可以从Y端口2118离轴延伸，并与连接器2124连接。连接器2124可以包括连接器间隔件2128和UV固化粘合剂2130。粘合剂2130也可以在导管2101的其他位置中使用，例如在传感器2116和导管凸块管道2126的接口处以及其他地方，如所示的。
导管2101可以具有健壮（robust）的机械性能。在一些实施例中，导管2101可以在0.5cm半径心轴之上弯曲180°而不在Peebax导管轴的中央部处扭结。当在37℃的水中浸没时，胃内设备可以从导管2101分离。当在室温水中预处理二十秒时，在胶囊和导管2101之间粘接的粘合剂2130在多于150g处失效。在应变消除管道2122和导管管道2126之间粘接的粘合剂2130在多于一尺磅处失效。导管2101与标记带之间的粘接在多于一尺磅处失效。延长管和导管管道2126之间的粘接在多于一尺磅处失效。
图10B描绘可以利用图10A的导管实现的电磁传感器2116的实施例。传感器2116包括传感器主体2117。主体2117是延长的且大致圆柱形。然而，主体2117可以具有各种形状。主体2117由金属或响应于电磁场的其他材料形成。主体2117是关于纵轴2119对称的。主体2117包括几何中心2121。
传感器2116具有由几何中心2121和纵轴2119所限定的其自身的局部坐标系。其余两个轴正交于纵轴2119并与中心2121相交。在一些实施例中，Z-轴沿着传感器的长度延伸，并且因而如所图示的与纵轴2119对应，其中原点在传感器的中心2121。然而，有可能沿z轴移动原点。利用五DOF传感器2116，正交的X和Y轴是不固定的，由于无法确定绕z轴的旋转。
利用五DOF传感器2116，可以在x、y和z轴上提供三个平移值以及三个旋转值（滚动、俯仰和偏航）中的任意两个。然而，不能确定绕传感器的纵轴2119的旋转。这样，仅五个自由度（五DOF）可以针对单个传感器实施例而确定。
图10C描绘可以利用图10A的导管实现的电压传感器2160的实施例。在一些实施例中，电压传感器2160可以并入微尺寸的集成电路（IC）如由加利福尼亚的Proteus DigitalHealth针对可摄取事件标记所开发的。微尺寸集成电路（IC）嵌入在可吞咽球囊胶囊内。当电路暴露于胃液时，它将电解提供到电路，其向在电路的表面上构造的电池供电。IC然后通电，并与身体安装接收器进行通信。然后，接收器与像智能电话或平板计算机的外部设备进行通信，以向保健提供者提供关于胶囊何时到达患者的胃液的信息。
在一些实施例中，IC与胃内设备耦合，诸如电磁追踪系统的设备1520或1620。一旦设备到达胃，则其被提供电解以向电池供电，并与其接收器进行通信，从而指示设备在胃内。然后IC将从球囊胶囊分离并自然地通过消化道。
可替代实施例包括通过将阳极2165和阴极2170嵌入到传感器2160中来创建胃内设备附近的电压电位，如图10C中所示。在一些实施例中，阳极2165和阴极2170被嵌入在导管中，诸如导管2101。阳极2165和阴极2170在电解质（诸如胃液）存在时创建电极之间的电压电位。该生成的电压通过使用微型磁线通过导管，并连接到分析电压并报告将足以确信导管已进入胃的阈值电压电平的确认的系统过。一旦接收到阈值电压的确认，具有附接电极的导管将在膨胀球囊之后从身体拉出，由此消除摄取阳极/阴极材料的任何潜在风险。
具有IC系统或阳极/阴极配置的电压传感器2160的优点在于，电压传感器2160将在其在胃液的存在时只提供位置确认——由此防止医师过早在胃外膨胀球囊。
导管电极系统的另一优点在于，没有异物将在球囊展开之后留在患者体内（除了球囊系统本身之外）。
另一实施例包括在胃内设备或导管上使用特定包衣，其可以控制电极何时暴露于胃液的定时，由此控制电压生成的定时。这些包衣可以是亲水性的以加快暴露时间，仅在低pH值（低于5.0）溶解，或肠溶包衣以延迟暴露时间。
图11描绘可以作为解剖参考标记用于图2-4的系统的外部参考传感器组装件2200的实施例。组装件2200包括连接到电缆2210的传感器2215。在电缆2210的相对端上的是用于将组装件2200连接到诸如系统控制单元1535或1635的系统控制单元的连接器220。传感器2215可以附加到患者的背面并固定。传感器2215可以利用机械或其他合适方式固定到患者，例如粘合剂或夹子以用于附接到衣物。
图12描绘可以用于图2-4的系统的跨接电缆2300的实施例。跨接电缆2300可以提供连接器阴阳（gender）变换头以防止传感器接口单元和导管之间（例如图3A的系统1601中的传感器接口单元1630和导管1602之间）的误接。电缆2300包括连接器2310。连接器2310可以是四引脚阴连接器，但也可以使用其他连接器类型。电缆2300还包括沿着电缆2300的长度的热缩管道2340。在与连接器2310相反端上的是具有EPROM芯片2320的第二连接器2330。第二连接器2330可以是十引脚阳连接器，但也可以使用其他连接器类型。
放置的磁实时确认
在某些实施例中，采用磁追踪技术，因为其可商业获得。合适的系统包括但不限于如由WA，Kirkland的Lucent医疗系统公司所开发的磁传感器系统。要注意的是，如上所述，使用基于电磁的系统的实施例（诸如并入来自NDI，Inc.的Aurora系统的实施例）采用有源电磁传感器，如上所述。这对比于采用无源磁传感器的实施例，诸如并入Lucent系统的实施例，并且所述实施例在下文中进一步详细地描述。
Lucent系统
Lucent医疗系统技术在美国专利号5,879,297、美国专利号6,129,668、美国专利号6,216,028和美国专利号6,263,230中描述，其内容在此通过引用以其整体并入本文。Lucent技术通常针对用于在患者的身体内检测胃内设备的位置的系统和方法，并且更具体地针对感测由与胃内设备相关联的磁体所生成的磁场强度的检测装置。
Lucent系统可以用来定位胃内设备，例如胃内球囊，或导管的一个或多个部分用来代替、膨胀、紧缩、和/或移除胃内球囊。胃内设备的位置通过感测由与胃内设备相关联的永久磁体所产生的磁场来确定。如本文所使用，术语“关联于”是指永久固定、可移除附接、或接近胃内设备。在一个实施例中，磁体与胃内球囊上方的位置处的导管相关联。在另一个实施例中，磁体与胃内球囊本身相关联。磁体可以是小的、圆柱形的、可旋转附接的、稀土类磁体。合适的磁体包括稀土磁体，诸如钐钴和钕铁硼，这两者生成每单位体积的高的场强。虽然针对其尺寸生成高的场强的磁体是优选的，但也可以使用较弱的磁体，诸如铝镍钴、陶瓷或铁磁体。
由于磁体是永久的，所以它不需要电源。因此，磁体无限期地保持其磁场，这允许长期定位和检测胃内设备，而不具有与内部或外部电源相关联的缺点。具体地，通过避免使用电源，避免了对于使用电源所必要的不期望的电连接。因此，不存在对患者的电击（或可能的电死）风险。此外，磁体的静态磁场不衰减穿过身体组织和骨头。该性质允许使用设备来检测胃内设备在患者体内的任何位置。
一种已知的用于在患者身体中定位医疗管的技术在美国专利号5,425,382中描述，其通过引用以其整体并入本文。具有定位在其前端中的永久磁体的管被插入到患者内，例如，被插入到患者的鼻中、沿食道向下并进入胃的饲管。检测装置用于在两个不同的距离处感测磁体的静态磁场强度并且同时浸在地球的环境磁场中。通过在两个不同的距离处测量静态磁场强度，检测装置确定磁场梯度。当检测装置关于患者的身体移动时，较大和较小的磁场梯度被指示。通过移动检测装置直到由检测装置指示最大量值来定位管。
在通过引用以其整体并入本文的美国专利号5,425,382中描述的检测装置利用第一和第二磁传感器。磁传感器可以均包括磁通门环形传感器来检测磁场梯度。可替代的磁场梯度检测器系统在通过引用以其整体并入本文的美国专利号5,622,169中描述。磁传感器均包括三个正交布置的磁通门环形传感器元件。磁传感器包括正交布置成测量三个正交方向上的磁场强度的磁传感器元件。类似地，磁传感器包括磁传感器元件以分别测量x、y和z方向上的磁场强度。使用传感器，磁场梯度可以在x、y和z方向上确定。利用三个方向上的磁场梯度的测量结果，磁体的位置可以容易地使用常规的矢量数学来确定。磁梯度的数学符号指示磁体的磁场偶极子的方向。磁体并且因此胃内设备使用包含至少两个静态磁场强度传感器的已知检测装置来检测，所述传感器几何配置成空（null）检测环境的、均匀的磁场（例如，地球磁场）同时还检测由磁体所产生的磁场强度梯度。磁体检测装置基于在两个传感器处的磁场强度的差异来检测磁体的位置。然而，有可能构造具有不同的传感器配置的磁场检测装置，以提供与磁体的位置和定向相关的附加数据。各种实施例针对用于使用可以准确地定位三个维度上的磁体的位置的收敛算法和多传感器阵列来检测磁体的技术。
无源磁检测器系统100的一个实施例示于图13中。检测器系统100包括外壳102、控制开关104（诸如电源开关和复位开关）和显示器106。在示例性实施例中，显示器106是两维的液晶显示器。显示器106可以具有不透明背景，或具有允许护理人员查看检测器系统100下方的皮肤的透明区域。查看外部患者界标的能力显著有助于使用检测器系统100的导管的放置。可替代地，显示器106可以是外部显示器，诸如视频监视器。
同样分别安装在外壳102内的是第一、第二、第三和第四磁传感器108、110、112和114。在优选的实施例中，静态磁传感器108-112被间隔开，以提供外壳102内的最大分离。在示例性实施例中，磁传感器108-112在外壳102内以大致平面的方式布置并且位于接近外壳的角部。
在图14中图示了磁传感器108-114的定向，其中磁传感器108-114分别定位在位置S1至S4处，靠近外壳102的角部。虽然在图13和14中描述的系统100图示了用于磁传感器108-114的矩形配置，但其原理容易地适用于任何多传感器阵列。因此，系统不受磁传感器的具体物理布置所限制。
在示例性实施例中，磁传感器108-114中的每一个包括正交布置的三个独立磁感测元件，以提供x、y和z方向上的三维测量。磁传感器108-114的感测元件关于公共原点对齐，使得每一个磁传感器在相同x、y和z方向上感测静态磁场。这允许由每一个磁传感器108-114在三维空间中检测磁场强度。磁传感器108-114的布置允许在患者体内的三维空间中的磁体的检测。也就是说，除了在患者内定位磁体之外，检测器系统100提供深度信息。
磁传感器108-114的配置可以容易地针对专门应用而改变。例如，多个磁传感器可以绕患者的腰部以球形布置进行配置，以检测胃中的磁体120的位置。此外，磁感测元件不需要正交布置。例如，磁感测元件可以以平面阵列或适于特定应用的其他方便配置（例如，球形布置）进行配置。检测器系统必须至少具有与要求解的公式中存在的未知量一样多的感测元件来提供数据，并且磁感测元件的位置和定向是已知的。
期望的是检测三维空间中的磁体120的位置和定向。这导致五个未知参数，其可以方便地视为X、Y、Z、θ和φ，其中x、y和z表示相对于原点（诸如外壳102的中心）的三维空间中的磁体120的坐标，θ是YZ平面中的磁体的角度定向，并且φ是XY平面中的磁体的角度定向。此外，地球的磁场在x、y和z方向上的贡献是未知的。因此，由检测器系统100使用的模型具有八个未知参数，这需要八个独立测量。在本文所描述的检测器系统100的示例性实施例中，一组12个磁感测元件用于提供过采样。这导致更高的可靠性和精度，而同时使计算要求保持在合理水平处。
以下提供的数学描述可以相对于笛卡儿坐标系使用正交布置在x、y和z方向上的磁感测元件最容易理解。然而，应当清楚地理解的是，实施例不限于这样的布置。磁感测元件的任何对齐可以用于检测器系统100，只要磁传感器108-114的位置和定向是已知的。因此，系统不由磁感测元件的具体配置所限制。
如图14中所图示，磁体120被定位在位置α处。如本领域中已知的，磁体120具有由矢量m表示的磁偶极子。矢量m表示磁偶极子的强度和定向。在理想的条件下，磁传感器108-114可以测量由磁体120所生成的静态磁场，并且在位置α处利用单个测量确定磁体的位置。然而，在地球的磁场的存在下，可以存在靠近磁体120的附近的杂散磁场、来自磁体传感器108-114的内部噪声、由与磁传感器相关联的电子器件（诸如放大器等）所生成的内部噪声使得几乎不可能在“理想”的条件下执行测量。为了在各种形式的噪声的存在下提供用于磁体120的准确位置信息，检测器系统100使用用于磁场强度的已知公式加上实际传感器测量结果作为到收敛以提供位置的精确读数和磁体120的定向的估计算法的输入。
用于处理来自磁传感器108-114的数据的元件在图15A的功能框图中图示，其中磁传感器108-114被耦合到模拟电路140。模拟电路140的具体形式取决于磁传感器108-114的具体形式。例如，如果磁传感器108-114被正交定位成磁通门环形传感器（类似于图14中所图示的那些），则模拟电路140可以包括诸如在通过引用以其整体并入本文的美国专利号5,425,382和5,622,669中讨论的放大器和积分器。在另一个示例性实施例中，磁传感器108-114包括磁阻元件，其电阻随着磁场的强度而变化。每一个磁传感器108-114包括三个正交布置的磁阻感测元件，以分别在x、y和z方向上感测静态磁场。
然而，磁传感器108-114可以是任何形式的磁传感器。几种不同类型的磁传感器可以在实施例的方法的实践中使用，包括但不限于，霍尔效应、磁通门、卷绕芯电感、超导量子干涉仪、磁阻、核旋进传感器等，如本文其他地方所述。采用集成电路的形式的商业磁场梯度传感器也可以用于检测器系统100。此外，磁传感器108-114不需要是相同类型的传感器。例如，磁传感器108-112可以是一种类型的传感器，而磁传感器114可以是不同的类型。
模拟电路140被设计成与磁传感器108-114的具体形式一起操作。
模拟电路140的输出被耦合到模拟到数字转换器（ADC）142。ADC 142将来自模拟电路140的模拟输出信号转换为数字形式。ADC 142的操作对于本领域普通技术人员是公知的，并将在本文不详细地描述。检测器系统100还包括中央处理单元（CPU）146和存储器148。在示例性实施例中，CPU 146是微处理器，诸如PentiumTM等。存储器148可以包括只读存储器和随机存取存储器。诸如ADC 142、CPU 146、存储器148和显示器106之类的各种组件通过总线系统150耦合在一起。如可以由本领域普通技术人员所理解的，总线系统150图示了典型的计算机总线系统，并除了数据之外可以载送功率和控制信号。
同样在图15A的功能框图中所图示的是估计处理器152。估计处理器152基于从磁传感器108-114得到的数据来执行磁体120的估计位置和磁体120的测量位置之间的迭代比较。迭代过程继续进行，直到估计位置和测量位置会聚，从而产生磁体120的位置α（见图14）的精确测量。应当指出的是，估计处理器152优选由存储在存储器148中并由CPU 146执行的计算机指令来实现。然而，为清楚起见，图15A的功能框图将估计处理器152图示为独立的块，因为它执行独立的功能。可替代地，估计处理器152可以通过其他常规计算机组件来实现，诸如数字信号处理器（未示出）。
检测器系统100假定磁传感器108-114离磁体120的位置α足够远使得磁体可以被视为点偶极子源。此外，假定任何外部磁场（诸如地球磁场）的空间变化与由点偶极子源的存在所产生的不均匀性相比是小的。然而，在某些情况下，地球的磁场中的扰动可能由外部源（诸如附近的电气设备、金属建筑结构元件等引起。检测器系统100可以容易地校准以补偿这样的扰动。
由估计处理器152使用的公式容易从与电学和磁学相关的物理学的基本规律导出。由强度m并位于位置α的磁偶极子产生并且在位置s测量的静态磁场B由以下给出：
其中||s-α||5均是矩阵数学中公知的模量值（例如，||s-α||2是模平方）。应当指出的是，值α、m、s和B均是矢量值。术语“静态磁场”旨在描述由磁体120生成的磁场，而不是时间变化的电磁场或交变磁场。磁体120生成固定的、恒定（即，静态）的磁场。由检测器系统100所检测的磁场的强度取决于磁体120和磁传感器108-114之间的距离。本领域技术人员可以理解，当磁体120在患者内移动时或当检测器系统100相对于磁体移动时，所检测的磁场强度可以变化。然而，检测器系统100和磁体120之间的相对运动不是必要的。检测器系统100可以容易地确定磁体120在三维空间中的位置和定向，即使当检测器系统和磁体不相对于彼此移动时。
来自磁传感器108-114的值可以在公式（1）中使用以分别确定在位置S1–S4处的磁场B的强度。磁场B随距离的变化被限定为B的梯度G(s)，其是B关于s的导数。梯度G(s)可以通过从公式（1）导出的3×3矩阵来表示并且以以下形式表达：
其中T是矩阵转置，并且I是具有以下形式的3×3单位矩阵：
应当注意的是，给出值B、m和s，公式（1）可以直接针对值α进行求解。然而，这样的计算可能难以求解，并且可能需要大量的计算力。以下描述的迭代估计过程通过估计位置α并把将由位于估计位置处的磁体120所产生的预测或估计磁场与如由磁传感器108-114所测量的实际测量磁场进行比较来确定磁体120的位置α和定向。迭代过程以受控方式改变所估计的位置，直到预测磁场与测量磁场紧密匹配。在那时，估计位置和定向与磁体120的实际位置α和定向相匹配。这样的迭代过程可以由检测器系统100在不需要针对直接使用公式（1）对位置α进行求解所需的大量计算上计算的情况下非常快速地执行。预测磁场和实际测量磁场之间的差是误差或误差函数，其可以被用于定量确定磁体120的位置α。误差函数在迭代过程中使用以改进磁体120的估计位置。指示梯度G(s)的公式（2）由估计处理器152（见图3A）用来确定估计位置中的误差的方向和量值。因此，公式（1）用于生成预测值并且公式（2）使用误差结果来确定如何改变磁体120的估计位置。
磁场强度B分别在每一个位置S1-S4处由磁传感器108-114测量。虽然在图13至图15A中仅图示四个磁传感器，但测量可以被推广到n个传感器，使得每一个磁传感器提供在点s1处的测量B(si)，其中i=1至n。估计处理器152计算量Δij（测量）= B(si)-B(sj)。该计算提供从磁传感器i到磁传感器j的梯度的量度，并且也抵消了在磁传感器i和磁传感器j中处是恒定的（即，梯度=0）的地球的磁场的影响。估计处理器152还根据公式（1）计算预测值Δij（预测）。调整针对值α的估计，直到测量值Δij（测量）和预测值Δij（预测）尽可能紧密匹配。例如，检测器系统100可以最初假定磁体120的位置α在外壳102之下处于中心。基于该估计位置，估计处理器152计算在每一个磁传感器108-114处的磁场强度的预测值，其将产生，如果磁体120实际在估计位置处的话。在示例性实施例中，每一个磁传感器108-114的感测元件提供三个正交方向上的磁场B的测量，从而导致磁场强度值Bxi，Byi和Bzi，其中i等于1至n。类似地，梯度G(s)也针对三个正交方向中的每一个被计算。
估计处理器152还使用来自每一个磁传感器108-114的测量磁场强度值并且将A（预测）与Δij（测量）相比较。基于Δij（预测）和Δij（测量）之间的差，估计处理器152生成用于磁体120的新估计位置（见图14）并且迭代该预测过程，直到Δij（预测）与Δij（测量）紧密匹配。
Δij（预测）和Δij（测量）之间的匹配的程度可以通过包括Δij（预测）和Δij（测量）之间的差的平方和的成本函数来测量，然后使用非线性迭代优化算法来最小化成本函数的值。成本函数的所需要的梯度使用上述公式（2）来计算。许多不同的、公知的成本函数和/或优化技术（诸如拟牛顿）可以由估计处理器152用来实现Δij（预测）和Δij（测量）之间的所期望的匹配程度。
由估计处理器152执行的迭代测量过程可以在短时间段内完成。典型的测量周期在几分之一秒内完成。当管和相关联的磁体120在患者内移动时，磁体的位置和定向将变化。然而，由于测量周期非常短，所以磁体的位置和定向的变化在任何给定测量周期内将是非常小的，由此促进当磁体在患者内移动时或当外壳102在患者的表面上移动时对磁体的实时追踪。
如以上所讨论的，估计处理器执行磁体的估计位置和磁体的测量位置之间的迭代比较。初始估计位置可以通过许多可能的技术来导出，诸如随机选择、具有最强初始读数的传感器元件108-114之下的位置、或者以示例的方式，检测器系统100可以最初估计磁体120的位置α在外壳102之下处于中心。然而，有可能使用神经网络154（图15A中所示）提供磁体120的位置α的更准确的初始估计。应当指出的是，神经网络154优选由存储在存储器148中并由CPU 146执行的计算机指令来实现。然而，为了清楚起见，图15A的功能框图将神经网络154图示为独立的块，因为其执行独立的功能。可替代地，神经网络154可以通过其他常规计算机组件来实现，诸如数字信号处理器（未示出）。神经网络凭借学习过程能够接收和处理大量数据以便生成对具有许多变量的问题的解决方案。神经网络的操作在本领域中通常是已知的，并且因此将在本文中仅关于具体应用进行描述。也就是说，将讨论生成初始位置估计的神经网络154的操作。
神经网络154具有学习模式和操作模式。在学习模式下，神经网络154被提供以来自磁传感器108-114的实际测量数据。由于每一个磁传感器108-114具有三个不同的感测元件，总共12个参数作为输入被提供给神经网络154。基于该12个参数，神经网络154估计磁体120的位置和定向。神经网络154然后被提供以指示磁体120的位置和定向的数据。该过程被重复许多次，使得神经网络154“学习”以准确地基于12个参数来估计磁体120的位置和定向。在目前的情况下，如上所述的学习过程（例如，提供12个参数，估计位置，并提供实际位置）被重复1,000次。神经网络154学习针对一组12个参数的最佳估计位置。应当指出的是，检测器系统100的用户不需要在学习模式下操作神经网络154。相反，来自学习模式过程的数据与检测器系统100一起提供。在正常操作中，神经网络154仅在操作模式下利用。
在操作模式下，来自磁传感器108-114的12个参数被给到神经网络154，其生成磁体120的位置和定向的初始估计。基于由本发明人执行的实验，神经网络154可以在约±2cm内提供磁体120的位置的初始估计。这样的准确的初始估计减少了由估计处理器152需要以准确地确定磁体120的位置α的迭代次数。应当指出，如果磁体120的位置α是充分远离检测器系统100，则磁传感器108-114将提供非常低的信号电平。因此，神经网络154将不会生成初始估计，直到参数（即，来自磁传感器108-114的12个输入信号）在最小阈值以上，并且因此可以提供可靠的信号。
给定准确的初始估计，估计处理器152可以执行上述的迭代过程，并在±1mm内确定磁体120的位置α。
检测器系统100还包括图15A中所示的显示器接口156，以允许在外部显示器（未示出）上显示磁体图像。如本领域技术人员将了解的，检测器系统100的许多组件（诸如CPU146和存储器148）是常规的计算机组件。类似地，显示器接口156可以是常规的接口，其允许在PC显示器或其他监视器（诸如实况（live）图像监视器168（见图15B））上示出检测器系统图像。
外部显示器的一个优点在于，外壳102可以相对于患者保持在固定位置。在本实施例中，四个磁传感器108-114可以替换为大量的传感器（例如，十六个传感器），其遍及外壳102均匀分布以形成磁传感器的阵列（见图16）。当磁体120相对于外壳102移动时，移动由三个或更多的磁传感器所检测，并且磁体的位置被计算和示出在外部显示器上。在本实施例中，用户不需要重新定位外壳，而是简单地查看外部显示器，其中磁传感器的阵列可以追踪磁体120的位置。
外部视频显示器的另一个优点是将由检测器系统100所生成的图像与通过常规技术所生成的图像数据相结合的能力。例如，图15B图示了结合荧光镜系统160的检测器系统100的操作。荧光镜系统160是常规的系统，其包括荧光镜头162、荧光镜图像处理器164和包括存储图像监视器166和实况图像监视器168的图像存储系统。另外，常规的盒式磁带录像机170或其他记录设备（计算机存储器，DVD等）可以记录荧光镜系统160所生成的图像和由检测器系统100所生成的图像。荧光镜系统160的操作在本领域中是已知的。
检测器系统100以已知的空间关系被固定地附接到荧光镜头162。患者的单个“快照”图像可以使用荧光镜系统160来获得并显示在实况图像显示器168上（以示例的方式）。当包含磁体120的导管（见图14）被插入在患者中时，检测器系统100以上述方式检测磁体120的位置α并且可以将磁体的图像连同患者的快照图像一起投影在实况图像监视器168上。以此方式，用户可以有利地利用与由检测系统100所提供的实况图像数据结合的由荧光镜系统160所提供的快照荧光镜图像。
对于满意的操作，优选的是具有荧光镜系统160和检测器系统100之间的适当对齐。该对齐或“配准”可以通过将不透射线标记放置在患者的胸部上来实现，其中不透射线标记与检测器系统100的角部对齐。当荧光镜系统160生成快照图像时，检测器系统100的角部凭借不透射线标记在实况图像监视器168上指示。使用检测器系统100的影像重叠的优点是，患者仅短暂暴露于来自荧光镜系统160的辐射。此后，快照图像与重叠在快照图像的顶部上的来自检测器系统100的数据一起显示。尽管关于荧光镜系统160描述了该过程，但本领域技术人员可以理解的是，系统适用于使用X射线、磁谐振成像（MRI）、正电子放射断层造影术（PET）等的任何图像引导的手术过程。
地球的磁场也由磁传感器108-114检测。然而，假设地球的磁场跨外壳102是恒定的，地球的磁场对来自磁传感器108-114的读数的贡献将是相同的。通过生成磁传感器108-114中的任何两个之间的差分信号，地球的磁场的影响可以有效地抵消。然而，如以上所讨论的，可能存在由金属元件（诸如设备、医院病床导轨、金属建筑结构元件等）所引起的地球的磁场中的扰动或不均匀性。因为这样的干扰元件的不可预测性，检测器系统100的适当操作需要校准。检测器系统100可以使用校准处理器158（图15A中所示）而容易地校准以补偿地球的磁场中的局部扰动。应当指出的是，校准处理器158优选地通过存储在存储器148并由CPU 146执行的计算机指令来实现。然而，为了清楚起见，图15A的功能框图将校准处理器158图示为独立的块，因为其执行独立的功能。可替代地，校准处理器158可以通过其他常规计算机组件来实现，诸如数字信号处理器（未示出）。
在磁体120被引入到患者中之前执行初始校准。因此，初始校准发生在由磁体120所生成的磁场的存在之外。使用检测器系统100执行测量。在理想条件下，在没有地球的磁场中的局部扰动的情况下，由磁传感器108-114所生成的信号将是相同的。也就是说，在x方向上定向的每一个感测元件将具有相同的读数，同时在y方向上定向的每一个感测元件将具有相同的读数，并且在z方向上定向的每一个元件将具有相同的读数。然而，在正常操作条件下，地球的磁场中的局部扰动将存在。在这些情况下，由磁传感器108-114的每一个传感器元件所生成的信号均具有基于对地球的磁场的检测的一些不同的值。磁传感器108-114中的任何两个的读数可以差分地合并，这在理论上将抵消地球的磁场。然而，由于地球的磁场中的局部扰动，可能存在与度数相关联的偏移值。
校准处理器158确定与每一个磁传感器相关联的偏移值，并在测量周期期间补偿偏移值。也就是说，从由ADC 142（见图15A）所生成的读数减去针对每一个磁传感器108-114的偏移值。因而，磁传感器108-114中的任何两个之间的差分读数在磁体120被引入之前将是零。此后，当磁体120被引入时，来自磁传感器108-114的差分读数将具有非零值，这是由于由磁体120所生成的静态磁场。如果检测器系统100是静止的，则如图15B中所图示的，单个校准过程足以抵消地球的磁场的影响，包括由外部物体（诸如金属设备、建筑结构元件等）所引起的局部扰动。
然而，在某些实施例中，期望的是在患者的表面上移动检测器系统100。当检测器系统100被移动到患者上的新位置时，地球的磁场中的局部扰动可能导致检测器系统100的精度的降级，因为局部扰动的影响可能不再被完全抵消。然而，校准处理器158允许检测器系统100的连续自动重新校准，即使在磁体120的存在中。这在图15C中图示，其中检测器系统100被固定地附接到数字化臂180。数字化臂180是常规的组件，其允许三维运动。数字化臂180可以方便地附接到患者床边。在优选的实施例中，检测器系统100被附接到数字化臂并定向成使得数字化臂的运动的三个维度分别对应于检测器系统100的x轴、y轴和z轴。当用户移动检测器系统100时，数字化臂准确地追踪检测器系统的位置并生成指示位置的数据。检测器系统100利用该位置数据来计算当检测器系统100被移动时由磁体120所引起的测量磁场中的变化。以这种方式，磁体120的局部影响可以被移除，其中所得的测量指示地球的磁场在检测器系统100的新位置处的局部扰动。
自动校准方法在诸如外围插入中心导管（PICC）的情况下特别有用，所述导管可以通常插入在患者的臂中并通过静脉系统穿入到心脏中。使用常规的技术，外科医师将通常在患者的胸部上放置标记来标记导管将在其上被插入的预期路由。在不使用位置感测技术的情况下，外科医师必须盲目地插入导管并使用荧光镜（以示例的方式）验证其位置。然而，检测器系统100允许外科医师追踪PICC的放置。
在以上的示例中，检测器系统100可以位于PICC将最初插入的患者的手臂之上。跟着初始校准（在不存在磁体120的情况下），检测器系统100被校准，并将补偿地球的磁场的影响，包括任何局部扰动。当磁体120被引入时，检测器系统100以先前描述的方式检测并显示磁体的位置α。当外科医师插入PICC（具有附接的磁体120）使，可能期望重新定位检测器系统，以由此追踪PICC的进度。使用数字化臂180，外科医师将检测器系统100重新定位到新的位置。例如，假设检测器系统100在y方向上移动6英寸，在x方向上移动3英寸，并且在z方向上未移动。基于检测器系统100的新位置并使用上述的技术，估计处理器152（见图15A）可以计算由磁体120所造成的新位置处的磁场。给定由磁体120所导致的对新位置处的磁场的贡献，有可能减去磁体120的影响。在不存在来自磁体120的磁场时，任何剩余或“残余”的磁场被假定为地球的磁场的结果。残余读数以上述针对初始校准的方式进行处理，以由此重新调零或重新校准检测器系统100，以补偿新位置处的地球的磁场，包括局部扰动。跟着该重新校准过程，测量周期可以发起，其中磁场的所得测量结果仅由于磁体120的存在。
用户可以在任何时间点手动地重新校准检测器系统100。然而，上述技术的优点是，当使用检测器系统100时，检测器系统100可以在连续的基础上自动地重新校准。数字化臂180提供检测器系统100的位置的连续读数，并且由此使得有可能准确地追踪检测器系统的位置。当检测器系统100移动时，其被不断地重新校准以重新补偿地球的磁场。在以上的示例中，检测器系统100可以在其被插入到心脏时随意移动以跟随PICC的移动，而不用担心将引起使测量的精度的降级的外部影响，诸如医院病床导轨。虽然以上已经关于数字化臂180描述了重新校准系统，但可以理解的是，也可以容易地利用其他位置感测系统。
例如，由Ascension Technology and Polhemus制造了商用追踪系统。被称为“鸟追踪器（Bird Tracker）”的由Ascension Technology制造的系统包括传感器阵列，其测量六个自由度并在五英尺的距离处提供二分之一英寸内的准确测量结果并在五英尺的距离处提供二分之一度内的旋转信息。在鸟追踪器中使用的感测元件可以附接到外壳102，并使用商用系统来追踪外壳的位置。类似地，被称为“3-D追踪器”的Polhemus设备在不需要数字化臂180的情况下提供类似的位置测量结果。
使用数字化臂180（以示例方式）的位置追踪的另一应用允许外科医师提供将在显示器上示出的数字化界标。协助插入导管的常见手术技术是在患者的表面上放置界标，其近似将由导管所采取的路由。例如，利用常规技术，外科医师可以利用标记笔在患者的胸部上放置x的系列，作为协助电起搏器引线的插入的界标。利用本文所描述的原理，数字化臂180可以用于以电子方式记录由外科医师所指定的界标。这方面在图17A中图示，当计算机输入触笔182或其他电子输入设备被安装到数字化臂180时。计算机触笔182可以附接到检测器系统100或在对应于检测器系统的中心（以示例方式）的位置附接到数字化臂180。在插入具有磁体120的导管之前，外科医师可以利用数字化臂180和计算机触笔182来以电子方式生成在图17A中由x的系列所图示的界标。应当指出的是，计算机触笔182以电子方式“标记”患者，当不需要在患者上放置任何实际标记。在以上示例中，在心脏起搏器引线将被插入时，外科医师可以从颈部沿着起搏器引线将在其中被插入的路由到心脏放置一系列电子界标。在每一个界标处，数字化臂180记录由外科医师所标记的位置。在随后的操作中，当具有磁体120的导管被插入到患者中时，数字化臂180注释磁体120相对于先前由外科医师所标记的界标的位置。界标连同磁体120的位置一起被示出在图17B中所示的外部显示器184上，其由箭头所指示。当外科医师插入磁体120时，进度示出在外部显示器184上使得磁体120沿着从界标1到界标2到界标3等等经过。利用该技术，外科医师可以容易地检测从预期路由的分歧。例如，如果导管和磁体120无意转移到不同的静脉，则外科医师将容易注意到从所标记的路径的分歧，并且迅速标识问题。导管和磁体120可以被取回并重新插入以跟随界标路径。
检测器系统100的一般操作在图18A的流程图中图示。在开始200处，磁体120（见图14）已经被插入到患者内。在步骤201中，系统经历初始校准。在示例性实施例中，在引入磁体120之前执行初始校准。因此，系统100在没有来自磁体120的任何贡献的情况下补偿地球的磁场的影响，包括局部扰动。可替代地，磁体120可以相对于外壳102被定位在已知位置中，使得由磁体120引起的磁场的影响是已知的，并且可以关于自动重新校准过程以上述方式抵消。即，可以从测量读数减去由已知位置中的磁体120所引起的对测量磁场的贡献，其中所得残余值仅由地球的磁场引起。跟着初始校准，在步骤202中，检测器系统100测量来自磁传感器108-114的传感器值。在步骤204A中，估计处理器152（见图15A）计算磁体120的位置α和定向的初始估计。初始估计包括来自步骤208的传感器位置数据和来自步骤209的磁体校准数据。在步骤208计算的传感器位置数据提供涉及每一个磁传感器108-114相对于所选原点的位置的数据。例如，一个磁传感器（例如，磁传感器108）可以被任意地选择为数学原点，以用于确定其他磁传感器（例如，磁传感器110-114）的相对位置的目的。共同的原点提供用于数学计算目的的参考框架。如先前所讨论的，磁传感器108-114相对于共同原点对齐使得每一个磁传感器在相同的x、y和z方向上测量磁场。如本领域那些普通技术人员可以理解的，任何所选原点可以令人满意地用于检测器系统100。
在步骤209中导出的磁校准数据通常由磁体制造商提供，并包括与磁偶极子m的强度相关的数据（见图14），以及磁体120的尺寸和形状。在步骤204A中，测量传感器值、传感器位置数据和磁体校准数据作为输入被提供给估计处理器152（见图15A）。
在示例性实施例中，位置α的初始估计由神经网络154（见图15A）基于在步骤202中导出的测量传感器值来提供。如先前所讨论，神经网络154可能要求来自磁传感器108-114的最少值来保证可靠的初始估计。神经网络154提供磁体位置和定向的初始估计。
在步骤210中，估计处理器152（见图15A）计算预测传感器值。如上所述，这需要三个正交方向x、y和z中的每一个上的针对磁传感器108-114中的每一个组合的测量Δij（预测）。在步骤212中，估计处理器152将预测传感器值（即，Δij（预测））与测量传感器值（即，Δij（测量））进行比较。在决定216中，估计处理器152确定预测传感器值和测量传感器值是否在期望的容差度内匹配。如果预测传感器值和测量传感器值不是紧密匹配，则决定216的结果为否。在该情况下，估计处理器152在步骤218中计算磁体位置α和定向的新估计。跟着磁体120的新估计位置α的计算，估计处理器152返回到步骤210以使用磁体位置和定向的新估计来计算一组新的预测传感器值。估计处理器152继续调整磁体120的估计位置α和定向并将预测传感器值与测量传感器值进行比较的该迭代过程直到实现紧密匹配。当实现预测传感器值和测量传感器值之间的紧密匹配时，决定216的结果为是。在该情况下，在步骤220A中，检测器系统100在显示器106上（见图15A、15B和16）上显示磁体位置α和定向。此外，检测器系统100可以显示指示磁体120的位置α和定向以其被确定的置信度的置信度值。基于统计数据的置信度值的计算在本领域中是公知的，并且不需要在本文中详细地描述。跟着步骤220A中的位置和定向数据的显示，检测器系统100返回到步骤202，并且在新的一组测量传感器值上重复该过程。如果成本函数太高，则可以在决定216中不实现紧密匹配。这样的状况例如可能在存在外部磁场时发生。在实践中，已经确定紧密匹配具有在1-2的范围内的成本函数，而针对不准确局部最小的最小成本函数具有较大量值的数量级。如果不能实现紧密匹配（即，成本函数太大），则检测器系统100可以利用新的估计位置重新开始测量过程或生成指示不可接受的高成本函数的错误消息。
图18B的流程图图示了由校准处理器158执行的步骤，如果自动重新校准在检测器系统100内实现的话。在该实现中，跟着步骤220A的完成，系统100可以可选地移动到图18B中所图示的步骤224，其中校准处理器158获得来自数字化臂180（见图15C）的指示检测器系统100的当前位置的位置数据。给定检测器系统100的新位置和磁体120的已知位置α，校准处理器158在步骤226中计算由磁体所导致的磁场并从当前测量结果减去磁体的影响。作为该过程的结果，由磁传感器108-114（见图15A）所测量的剩余的残余值是由于地球的磁场的影响，包括局部扰动。
在步骤228中，该残余值用于重新调零检测器系统100，以补偿新位置处的地球的磁场的影响。跟着重新校准过程，检测器系统100返回到图18A中所示的步骤202，以利用新位置处的检测器系统100执行附加的测量周期，并针对新位置处的操作重新校准。
应当注意的是，在图18A的流程图中所图示的自动重新校准过程自动地且连续地重新校准检测器系统100。然而，在可替代的实施例中，校准处理器158将仅在检测器系统100已经移动了预定量的情况下执行重新校准过程。这防止了当检测器系统100未移动时的不必要的重新校准。
迭代估计处理在以上使用由不同对的磁传感器108-114所提供的磁强度B的差来描述。可替代地，检测器系统100可以使用所测量的场梯度值G。在本实施例中，公式（2）可以以如以上关于迭代过程适配B的测量结果的方式适配于所测量的值。关于图18A的流程图，步骤202提供关于磁传感器108-114的对的梯度值。例如，磁梯度测量结果可以使用由磁传感器114所测量的磁场B分别关于由每一个剩余磁传感器108-112所测量的磁场来计算。在步骤204A中，估计处理器152确定磁体位置和定向的初始估计，并且，在步骤210中，使用公式（2）计算预测传感器值。在步骤212中，使用诸如上述的成本函数之类的常规技术将测量传感器值与预测传感器值进行比较。该迭代过程继续进行，直到测量传感器值和预测传感器值在预定的容差度内相匹配。
在又另一替代技术中，检测器系统100利用测量数据并且直接求解公式（2）。直接求解方法利用G是具有正特征值的对称矩阵的事实。矩阵G的特征值和特征向量可以被计算并以代数方式用来直接求解位置α和m。这假定m的量值而不是方向是已知的。在实践中，量值m是已知的，由于磁体校准数据由制造商提供。应当指出，该技术需要附加的磁传感器来确定磁偶极子的定向。数学上，磁偶极子的定向由+或-符号所指示。仅需要测量磁场强度B的附加磁传感器用于确定数学函数的符号。此外，这些各种技术的组合可以被检测器系统100用于确定磁体120的位置α。
在又另一替代方案中，卡尔曼滤波器可以被用于以上的公式（1）和（2）以追踪磁偶极子m相对于由磁传感器108-114所形成的多检测器阵列的位置。如对于本领域普通技术人员已知的，卡尔曼滤波器是使用统计信号处理和最优估计的统计预测滤波器。许多教科书（诸如“Tracking And Data Association,”由Y. Bar-Shalom和R. E. Fortmann,Academic Press, Boston, 1988”）提供了关于卡尔曼滤波器的理论和操作的细节。除了上述的各个技术之外，还有可能以组合使用任何或所有这些技术，诸如针对每一个传感器类型的成本函数之和。例如，可以要求Δij（预测）和Δij（测量）之间的差异在某一容差范围内匹配。如果多个数学技术都无法标识所有差值满足该容差的解决方案，然后错误可以使用显示器106（见图15A）向操作者发信号。假设每一个传感器测量中的错误是独立且小的，则可以使用例如克拉美罗界来计算位置α的估计中的不确定性。因此，测量技术之间的冗余度可以有利地通过检测器系统100来实现。这样的冗余针对生物医学应用是高度期望的。
图13图示了用于磁传感器108-114的具体配置的检测器系统100的操作。然而，上述的技术可以被推广到传感器的几乎任何固定配置。分别最小需要一个梯度传感器或八个磁场传感器来测量G(s)和B(s)，假设磁偶极子m的强度是已知的话。磁传感器可以相对任意地配置，并且因此可以基于仪器设计和/或其他信号或噪声考虑而容易地定位在外壳102内的位置处（见图13）。
磁传感器108-114可以使用已知的地球磁场强度来校准。在不存在任何不均匀场（即，远离任何强磁偶极子）的情况下，所有传感器108-114的X传感器元件可以同时被读取。类似地，所有Y传感器元件和Z传感器元件可以同时被读取。在任何配置中，针对每一个正交方向（即，Bx、By和Bz）的磁场强度的平均读数的平方之和应该是恒定的。地球磁场的恒定值可以用于使用常规的代数和最小二乘拟合方法来确定用于每一个磁传感器的适当的校准因子。
可替代的校准技术使用放置在相对于磁传感器108-114的一个或多个位置中的已知强度的小磁体。测量在一个或多个位置中的每一个处执行，以确定用于每一个磁传感器的适当的校准因子。其他技术（诸如使用电磁笼、亥姆霍兹笼等）也可以被用于校准磁传感器108-114。
显示器106（见图13）提供了磁体120相对于外壳102的位置的图形显示。图19A到19D图示了由检测器系统100用来指示磁体120的位置α的不同技术中的一些（见图14）。在图19A中所示的实施例中，显示器106使用圆250和一对正交线252a和252b来指示磁体120相对于外壳102的位置α。正交线252a和252b向护理者提供帮助确定磁体120何时在检测器系统100下居中的视觉指示符。
在可替代实施例中，如图19B中所示，固定的指示符254（诸如正交线254a和254b）形成显示器106的中心之上的十字线。圆250或其他指示符被用于提供磁体120相对于外壳102的位置α的视觉指示。当磁体120居中在检测器系统100的正下时，圆250居中在显示器106的中心中的十字线中。
在示于图19C中的又一实施例中，显示器106提供诸如箭头260的不同指示符以提供磁体120的位置α的视觉指示。箭头260也可以被用来指示磁体120的定向。
磁体120在患者的表面之下的深度可以以各种方式在显示器106上指示。例如，显示器106的部分106a可以使用柱状图提供磁体120的深度的视觉指示，诸如在图19D中所示。然而，显示器106的深度指示符部分106a还可以以绝对单位（诸如厘米）或以相对单位提供磁体120的深度的数值读出。
虽然内部显示器106和外部显示器是二维显示设备，但是有可能利用阴影和图形特征来显示磁体120以创建三维物体的外观。在视频游戏和其他计算机应用中使用的常规显示技术可以容易地应用到系统100使得磁体120看起来像三维箭头，以示出磁偶极子或环形的位置和方向来模拟磁体形状，其中箭头从其延伸。用于这种三维图形表示的技术在本领域中是公知的，并且不需要更详细描述。
除了将磁体120显示为三维图形图像，系统100可以从任何角度显示磁体。例如，图17B图示了当从患者的上表面观察时的磁体的位置，从而图示磁体在X-Y平面中的位置。然而，在某些情况下，期望的是从不同角度查看磁体，诸如Y-Z平面。该角度允许用户看到当磁体在患者内上下移动（即，在Z轴上移动）时的磁体120的运动。用户可选显示角度在诸如图像引导手术之类的应用中特别有用，其中用户必须能够可视化胃内设备在任何平面中的运动。例如，当插入心导管时看到所有三维中的方向运动是重要的。存在允许从任何角度显示磁体120的已知技术。例如，MICROSOFT® WINDOWS®包括允许用户使用鼠标、键盘或其他输入设备来选择显示角度的功能。
因此，检测器系统100确定磁体120在三维空间中的位置α并提供磁体的位置的易于读取的视觉指示，包括深度指示，以及磁偶极子的定向。虽然外壳102被图示为矩形外壳，但是在外壳102内等距分布磁传感器108-114的情况下，矩形形状被选择以用于易于由护理人员抓握。然而，外壳102可以具有任何形状或尺寸。此外，显示器106虽然被图示为液晶显示器，但是可以是任何方便的二维显示器，诸如点阵显示器等。因此，实施例不由外壳102的具体尺寸或形状或由特定类型的显示器102所限制。另外，检测器系统100可以利用各种不同的磁传感器满意地工作。因此，系统不由检测器系统100中采用的磁传感器的具体数目或类型所限制。
各种技术已在上面描述以检测单个磁体的三维位置和角定向。然而，实施例的原理可以扩展到多个磁体的检测。系统100可以检测两个胃内设备，诸如图20中所示，其中第一外周导入中心导管（PICC）300被插入到患者的一个臂中，并具有与其终端部分相关联的磁体302。第二PICC 304通过患者的另一臂插入并包括与其终端部分相关联的磁体306。本领域技术人员将认识到，图20仅用于图示多个管用于多个磁体。已知胃内设备的任何组合可以使用本文描述的技术来定位。因此，实施例不受特定类型的医疗用管（例如，导管）或设备所限制。
如前所述，单个磁体的位置和定向可以在三维空间中由五个参数描述。类似地，磁体306的位置和方向也由相同的五个参数所表征，尽管对应的参数将可能具有不同的值。因而，磁体302和306的位置和定向可以通过共十个未知参数来表征。此外，地球磁场在x、y和z方向上的贡献是未知的。因此，针对两个磁体由检测器系统100所使用的模型有十三个未知数，并且需要十三个独立测量。在示于图21中的检测器系统的示例性实施例，位于位置S1-S5处的五个磁传感器每一个具有三个正交定向的感测元件，提供了一组十五个磁感测元件。这足以检测磁体302和306的位置和定向。
如图21所示，磁体302被定位在位置α1处。如本领域中已知的，磁体302具有由矢量M1所表示的磁偶极子。类似地，磁体306被定位在位置α2处，并且具有由矢量m2表示的磁偶极子。矢量m1和m2分别表示磁体302和306的磁偶极子的强度和定向。
定位在位置S1-S5处的磁传感器将检测由磁体302和磁体306两者产生的总磁场。因此，位置S1-S5处的每一个磁传感器处所感测的矢量将是磁偶极子m1和m2的矢量组合。然而，系统100知道磁偶极子m1和m2的强度以及位置S1-S5处的每一个传感器的位置和定向。给定该信息以及15个独立测量，系统可以准确地检测磁体302和306的位置和定向。使用上述公式的测量技术可以应用到两个磁体。虽然在此描述的过程可以定位两个磁体，但是其原则可以进一步扩展到更多磁体。在上面的示例中，十三个参数表征地球磁场（三个参数）和两个磁体302和306（每个五个参数）。第三磁体（未示出）可以由上面讨论的相同的五个参数来表征。因此，需要18个独立传感器来表征三个磁体，需要23个传感器来表征四个磁体等。
磁体302和306的初始估计位置也可以使用神经网络154（参见图15A）或本文中所描述的其他技术来确定。如将在以下更详细地描述的，系统100可以包括磁传感器（参见图16）的阵列。在本实施例中，估计处理器152可以选择具有预定阈值以上的测量磁场强度值的传感器的子集。磁体的初始位置可以基于来自磁传感器的值，其读数在预定阈值以上。
此外，系统100可以执行如上所述的迭代过程以确定磁体302和306的位置和定向。用于针对多个磁体最小化误差（或成本）函数的优化过程可以基于前面的描述容易地确定。为简明起见，该描述将在此不重复。
如果单个磁体与胃内设备相关联，则有可能以上述方式确定磁体并且因而胃内设备的位置和角定向。上述技术足以检测五个自由度的磁体和与其相关联的胃内设备。然而，本领域技术人员将理解，偶极磁体关于其磁化轴是对称的。因此，胃内设备可以沿着磁化轴旋转，并且磁体将产生相同的磁场。因此，上述系统不能确定胃内设备的角旋转。
在另一实施例中，磁体302和306都与单个胃内设备相关联。如图22中所示，磁体302和306被定向为使得其磁化轴彼此不对齐。在图22中所示的示例中，磁体302的磁化轴正交于磁体306的磁化轴。给定磁偶极子m1和m2的强度的知识和磁化轴的定向和磁体302相对于磁体306的物理位置，系统100可以由此检测六个自由度的胃内设备。这在图2中图示为旋转位移ω。确定磁体302和306的位置和定向与上述相同。然而，给定磁化轴的固定定向和磁体302相对于磁体306的物理位置的附加知识，有可能检测胃内设备的旋转位移10。例如，胃内设备可以是由示出在显示器106上（参见图15A）或外部显示器上的图像所引导的内窥镜。系统100可以有利地计算与磁体302和306相关联的胃内设备的六个自由度（x, y, z, θ,φ和ω）。
如前所述，大量磁传感器可以被布置以形成传感器阵列，如图16中所示。外壳102可以是足够大的（例如9英寸×12英寸）。在本实施例中，外壳102可以保持固定在患者的测量表面上的固定位置中。因为磁体120（见图14）或磁体302和306（见图20）被定位成接近外壳102，所以一个或多个传感器将检测磁场的存在。如上所述，磁传感器的足够数量必须检测磁场并提供数据以便准确地表征磁体的位置和定向。如上所述，磁传感器的足够数量必须检测磁场并提供数据以便准确地表征磁体的位置和定向。
图16图示位置S1-S16处的外壳内均匀分布的16个磁传感器的阵列。如前描述的，每一个磁传感器可以包括定位在可以方便地表征为x、y和z的三个正交维度上的独立磁感测元件。沿着x、y和z的传感器的定向提供描述磁传感器的方便方式。然而，实施例的原理既不要求位置S1-S16处的任何传感器的特定定向，事实上，也不需要传感器均匀地分布在S1-S16处。然而，系统100的正确操作要求每一个磁传感器和磁感测元件的位置和定向是已知的。
如上所述，小的检测器阵列可以相对于患者移动，以便追踪相关联的磁体中的胃内设备的插入。当磁传感器移动时，地球磁场的影响可能改变。因此，当传感器相对于患者移动时需要重新校准。示于图16中的大阵列的优点是外壳102不需要相对于患者移动。因此，地球磁场的影响仅需要针对单次进行测量和补偿。
如前所述，磁体的初始位置可以使用图16的传感器阵列来确定，其使用从具有在预定阈值以上的值或最大值的四个传感器所检测的磁场。例如，假定磁体的初始位置是未知的，在位置S5、S6、S9和S10处的磁传感器都具有在预定阈值以上的值或具有比在其他位置处由传感器所检测的那些值大的值。作为初始估计，估计处理器152（参见图15A）可以假定磁体120（参见图14）位于从位置S5、S6、S9和S10处的磁传感器等距离的位置中。可替代地，通过这些位置S5、S6、S9和S10所限定的边界内的位置可以基于由那些位置处的每一个传感器所检测的值进行加权。例如，位置S S6处的传感器可以具有位置S5、S6、S9和S10处的传感器的最高值。因此，估计处理器152可以计算用于更靠近位置S S6而不是从每一个位置S5、S6、S9和S10的等距离的磁体120的初始位置。其他加权函数也可以由估计处理器152使用。
在又一替代实施例中，由位置S5、S6、S9和S10处的传感器所检测的值可以被提供到神经网络154并且以上述方式处理。因此，系统100提供了多种技术来确定磁体120的初始估计位置。通过上述迭代过程，一个或多个磁体的位置和定向可以由系统100容易地检测并追踪。
示例
集成到设备的组件
图23描绘并入在胃内球囊的封闭体积中并入球粒1110的一个实施例的球囊1100。球粒1110可以是电磁传感器、磁传感器、声学传感器、伏打传感器、pH传感器、和/或本文描述的其他传感器或标记。球粒1110可以是松散或附接到胃内球囊的壁。图24描绘了并入附接到胃内球囊的相对侧的按钮1210的一个实施例的球囊1200。按钮1210可以是电磁、磁性、声学、伏打、pH、和/或本文中所描述的其他按钮、传感器或标记。图25A描绘了包括隔膜塞1310、头单元1312、环停止件1314、管隔膜1316、和保持环1318的阀系统1300的横截面。保持环可以包括电磁、磁性、声学、伏打、pH、和/或其他传感器或标记。图25B是沿着图13A中的线1D-1D的横截面中描绘的阀系统的顶视图。图25C是并入到胃内球囊1320的壁中的图13A和13B的阀系统的顶视图。图26描绘包含以未膨胀形式的图25A-C的胃内球囊的凝胶帽1400。包含未膨胀球囊的凝胶帽经由胃内球囊的阀系统接合到双导管系统，其包括经由并入磁化组件的压配合连接结构1414的2FR管1410和4FR管1412，例如针头（未描绘）。
声学追踪和可视化子组件
各种实施例可以将声学追踪和可视化功能实现到上述设备和系统中。如本文中所使用的，“可视化”广泛地用于指代定位、表征、或其他地以许多方式标识体内的感兴趣的项目，包括通过超声和其他声波数据，诸如波强度、波定向、波的时间特性、波对传感器的影响、和可以被用于促进追踪、定位、标识和表征感兴趣的项目的超声或声波的其他属性，以及音频、视觉、触觉或基于表征感兴趣的项目的超声数据的其他输出。如本文所使用的，“声学”是指在气体、液体或固体中使用机械波并覆盖使用如振动、声音、超声和次声这样的技术。虽然声学实施例主要在超声的上下文中描述，但应理解，这些实施例也可以利用其他声学技术（诸如上面提到的那些以及未明确提及的其他技术）来实现。因此，本文所描述的超声技术也可以在其他声学类型实施例中实现。由于基于声学的设备的非侵入性性质，医师可能期望在膨胀之前或在治疗的过程期间确定或确认设备的位置和定向。因此，公开了用于在施用的所有阶段处确定和确认胃内设备的位置、定向和/或状态的声学相关的设备和方法。这样的基于声学的设备和技术包括超声相关的装置，其包括但不限于超声或超声成像、“方向性很强（very directional）”多普勒系统、多普勒成像系统、以及与血管内超声技术相关的系统。
超声是以比人的听觉范围的上限高的频率的振荡声压力波。超声因此不以物理性质方面的差异仅以人类不能听到它的事实与“正常的”（可听）的声音相分离。虽然该限制因人而异，但在健康的、年轻的成年人中约为20kHz（20,000赫兹）。超声设备利用从20kHz高至几千兆赫兹的频率进行操作。
诊断超声（超声检查）是用于针对可能的病理或损伤而可视化内部身体结构（包括腱、肌肉、关节、血管和内部器官）的基于超声的诊断成像技术。使用超声检查怀孕女性的实践称为产科超声，并且被广泛使用。在物理学中，“超声”是指具有对于人类听到而言太高的频率的声波。超声图像（声波图）通过使用超声换能器（探头）将超声脉冲发送到组织中来做出。声音反映并回送关闭组织的部分；该回波被记录并作为图像显示给操作者。被用于使用超声来成像组织和器官的技术可以适于成像实施例的一个或多个胃内设备。
许多不同类型的图像可以使用超声来形成。最公知的类型是B模式图像，其显示被成像的组织的二维横截面。其他类型的图像可以显示三维区域，从而使得能够精确定位胃系统内的胃内设备。在某些实施例中，超声应用还可以用于破裂设备，从而促进紧缩设备在其使用寿命的结束通过出到身体外。
相比于医疗成像的其他杰出方法，超声检查具有几个优点。其实时地提供图像（而非在采集或处理延迟之后），其是便携式的，并且可以被带到患病患者的床边，其在成本方面显著降低，并且其不使用有害的电离辐射。这些功能中的每一个特别有利于定位或追踪胃内设备。
典型的诊断超声扫描器在2至18兆赫的频率范围内工作，虽然高达50-100兆赫的频率已在活体显微镜检查中使用。频率的选择是图像和成像深度的空间分辨率之间的权衡：较低频率产生较低分辨率，但图像进入体内更深。更高频率声波具有较小的波长，因此能够从更小的结构反射或散射。更高频率的声波也具有较大的衰减系数，并且因此更容易在组织中被吸收，从而限制了声波进入体内的穿透深度。不同的频率可以取决于胃内设备在成像时的条件而采用。例如，以压实形式的未膨胀胃内设备可以由于较小的横截面而受益于使用较高成像波长（例如，7-18MHz），特别是当在喉部的区域中成像时，其中设备预期靠近身体的表面，而较低成像波长（例如，1-6MHz）可以对于胃中的以较大膨胀形式的胃内设备是期望的，其中到皮肤表面的距离可以更远，其中，观察较低的轴向和横向分辨率但较大的穿透。
超声检查可以使用直接放置在患者上并在患者之上移动的手持式探头（被称为换能器）。超声波扫描对于成像身体的软组织是高效的。诸如肌肉、肌腱、睾丸、乳腺、甲状腺和甲状旁腺以及新生儿大脑之类的表面组织以较高频率（7-18MHz）成像，其提供较好的轴向和横向分辨率。诸如肝脏和肾脏之类的较深的结构以较低频率1-6MHz成像，其中具有较低的轴向和横向分辨率但较大的穿透。
在超声中，声波通常由装在可以采取许多形式的外壳中的压电换能器或电容微机械加工环能器产生。来自超声机的强、短电脉冲在所期望的频率处做出换能器环。频率可以是2 MHz或更低与18MHz或更高之间的任何地方。声音由换能器的形状、换能器的前面的透镜、或来自超声扫描仪机器（波束形成）的一组复杂控制脉冲进行聚焦。该聚焦产生来自换能器的面的圆弧状声波。波行进到体内并在期望的深度处进入聚焦。
换能器利用物理透镜聚焦其光束或使用相控阵技术来使得超声机器改变焦点的方向和深度。几乎所有的压电换能器由陶瓷制成。换能器表面上的材料使得声音能够高效传输到体内（例如，橡胶状包衣、阻抗匹配的形式）。此外，基于水的凝胶通常放置在患者的皮肤和探针之间。实施例的技术可以被应用到胃设备向具有空胃的患者或向部分填充有液体和/或固体胃内容的胃的患者的施用。
声波从不同组织之间的层、或从以压实形式的设备和周围组织之间的界面、或者以膨胀形式的设备与周围组织或胃液或内容之间的界面部分地反射。具体地，声音在存在密度变化的任何地方被反射，使得一些反射返回到换能器。声波返回到换能器导致其进行发送声波相同的过程，除了以相反方式之外。返回的声波振动换能器，换能器将振动转化成行进到其中它们被处理并转换成数字图像的超声扫描仪的电脉冲。超声波扫描仪从每一个接收的回波确定该回波从声音被发送时起花费多长时间被接收以及回波多强。用于相控阵列的焦距也可以确定，从而使得能够实现在该深度处的该回波的鲜明图像。超声成像能量被递送为具有特定载波频率的脉冲。移动对象改变反射上的该频率，使得仅有的电子物质具有同时多普勒超声波扫描，从而使得运动被成像。所接收的图像然后以数字方式显示。
超声检查（超声波扫描）使用包含多个声学换能器的探头来将声音脉冲发送到材料中。每当声波遇到具有不同密度（声阻抗）的材料时，如在紧凑或膨胀的胃内设备中的情况下，声波的一部分被反射回到探头并被检测为回波。该回波行进回到探头所花费的时间被测量，并且用于计算引起回波的组织界面的深度。声阻抗之间的差异越大，回波越大。如果脉冲撞击气体或固体，则密度差异是如此之大而使得大部分的声能被反射，并且变得不可能看得更深。该特征在膨胀胃内设备的成像中是有利的。
用于成像的频率一般在1至18MHz的范围内。较高的频率具有对应较小的波长，并可以用来使声谱图具有较小的细节。然而，声波的衰减在较高的频率处增加，因此，为了具有更深的组织的更好的渗透，使用较低的频率（3-5MHz）。
利用超声看深入身体中是非常困难的。每当形成回波时损失一些声能，但其大部分（近似）从声吸收损失。声音的速度随着它行进穿过不同的材料并且取决于材料的声阻抗而变化。然而，超声波扫描仪器假设声速在1540m/s处是恒定的。该假设的效果是，在具有非均匀组织的真实身体中，波束变得有些散焦并且图像分辨率降低。然而，在各种实施例中，以其不同形式（紧凑、经受膨胀、膨胀、经受紧缩、紧缩）的设备的轮廓通常容易查明，而不管较低的图像分辨率。
为了生成二维（2D）图像，对超声波束进行扫掠。换能器可以通过旋转或摇摆机械地扫掠。或者一维相控阵换能器可以被用于电子扫掠波束。所接收的数据被处理并用于构建图像。然后，图像是身体内的切片的2D表示。2D图像对于确定设备纵向通过胃肠道是可接受的。一旦就位，就可能期望以三维对胃内的设备进行成像。3D图像可以通过获得一系列相邻的2D图像来生成。可以采用可以以3D扫掠波束的2D相控阵换能器，如在心脏成像中通常使用的。多普勒超声扫描用于图像运动。不同的检测速度出于解释的容易而以彩色表示。彩色可以可替代地用于表示所接收的回波的幅度。这样的超声波扫描可以有利地用于对设备在其向下移动过食道时进行成像。
在医学成像中使用的超声的几种模式可以在各种实施例中采用。A-模式（幅度模式）是超声的最简单类型。单个换能器扫描通过身体的线，其中回波被绘制在屏幕上作为深度的函数。A-模式超声还虑及破坏性波能量的精确准确聚焦，例如，用于紧缩膨胀的胃内设备。在B模式（亮度模式）超声中，换能器的线性阵列同时扫描通过身体的平面，其可以被看作屏幕上的二维图像。该模式现在更通常被称为2D模式。C模式图像形成在垂直于B模式图像的平面中。从A模式线从特定深度选择数据的门被使用；然后换能器在2D平面中移动以在该固定深度处对整个区域进行采样。当换能器以螺旋穿过区域时，100cm2的面积可以在约10秒被扫描。在M模式（运动模式）超声中，每当采取A模式或B模式图像时，快速连续地发射脉冲。随着时间的推移，这类似于以超声录制视频。因为胃内设备产生反射的边界相对探头移动，所以这可以被用来确定胃内设备的速度。多普勒模式在测量和可视化诸如胃内设备的移动物体时利用多普勒效应。速度信息可以被呈现为B模式图像的顶部上的彩色编码覆盖图。多普勒信息可以沿着通过身体的线被连续地采样，并且在每一个时间点处所检测的所有速度被呈现（在时间线上）。在脉冲波（PW）多普勒中，多普勒信息仅从小样本体积（在2D图像中限定）采样，并呈现在时间轴上。双重模式用于指代2D和（通常）PW多普勒信息的同时呈现。彩色多普勒可以称为三重模式。在脉冲反转模式中，具有相反符号的两个连续脉冲被发射，并且然后彼此相减。这意味着，当具有非线性压缩性的气体突出时，任何线性响应成分将消失。脉冲反转也可以以类似方式用作谐波模式中，其中深度穿透基本频率被发射到体内并且检测到谐波泛音。这样，噪声和由于回响和像差的伪像很大降低。穿透深度可以利用改善的横向分辨率来得到。附加的膨胀或超声的附加技术是双平面超声，其中，探针具有彼此垂直的两个2D平面，从而提供更高效的定位和检测。全面（omniplane）探针是可以旋转180°来获得多个图像的探针。在3D超声中，许多2D平面数字地相加在一起以创建对象的3维图像。
在对比度增强的超声中，微泡造影剂增强超声波，从而导致提高的对比度。以类似的方式，胃内设备可以有利地完全或部分填充有重气体（诸如全氟化碳或氮），以增强对比度。适合使用的重气体包括但不限于：氮气、氩气、SF6、和卤化碳，诸如C2F6、C3F8、C4F10、C4F8、C3F6、CF4和CClF2-CF3。
超声扫描可以利用多普勒测量来增强，其采用多普勒效应来评估诸如胃内设备的结构是否正朝向探头或远离探头，以及结构的相对速度。通过计算特定的样本体积的频移，例如在动脉中的流动或在心脏瓣膜之上的血液流动的射流，其速度和方向可以被确定和可视化。这在心血管研究（血管系统和心脏的超声扫描）中是特别有用的并且在许多领域中是必需的，诸如确定在门静脉高压中的肝脉管系统中的反向血流。多普勒信息使用频谱多普勒来图形地显示，或作为使用彩色多普勒（方向多普勒）或能量多普勒（非方向多普勒）的图像。该多普勒频移落在可听范围内，并且通常使用立体声扬声器来可听地呈现：这产生非常不同的、虽然是合成的、搏动的声音。多数现代超声扫描机器使用脉冲多普勒来测量速度。脉冲波机器发送和接收脉冲序列。每一个脉冲的频移被忽略；然而脉冲的相对相位变化被用于获得频移（因为频率是相位变化率）。脉冲多普勒优于连续波的主要优点是，获得距离信息（发射和接收脉冲之间的时间可以转换成关于声音的速度的知识的距离）并且应用增益校正。脉冲多普勒的缺点是，测量结果可能遭受混淆。术语“多普勒超声”或“多普勒超声扫描”已被接受为应用于脉冲和连续多普勒系统二者，而不管测量速度的不同机制。对于彩色多普勒的显示不存在标准。通常的惯例是使用红色来指示朝向换能器的流动并且使用蓝色来指示远离换能器的流动，或显示表示从目标（散射）的较长回声波的红移。
超声扫描提供了用于成像体内的胃内设备的许多优点。超声扫描图像固体表面很好，并且对于划定固体和流体填充空间之间的界面特别有用，从而使得能够以固体、压实形式二者以及膨胀形式或甚至紧缩形式成像设备。该方法使得能够获得实况图像，从而示出胃内设备的运动和位置。该方法没有已知的长期副作用，并且很少引起对患者的任何不适。装备是广泛可用的，并且相对柔性。小的、易于携带的扫描仪是可用的，使得检查可以在医师的办公室中或诊所环境中执行。相比于其他方法（诸如CAT成像或磁谐振成像），该技术也相对便宜。与在多数其他成像方式中相比，空间分辨率在高频超声换能器中较好，从而使得能够准确追踪胃内设备。
已知的是使用超声可能存在成像身体内深处的组织结构的困难，特别是在肥胖患者中。体型对图像质量具有大的影响。图像质量和诊断的准确性关于肥胖患者而被限制，覆盖的皮下脂肪衰减声束并且需要较低频率换能器（具有较低分辨率）。然而，以固体、压实形式的设备提供了令人满意的成像对比度。以膨胀形式的设备尤其在含有氮、SF6或其他卤化碳时，表现出优异的对比度，与体内组织结构不同，从而使得即使在病态肥胖中也能够易于成像。
在一些实施例中，超声传感器包括非接触式传感器。超声液位计或传感器或感测系统不需要与目标接触。在医疗行业中，这是优于内联传感器的优点，其可能污染或以其他方式干扰所感兴趣的标记或项目。在一些实施例中，传感器是麦克风。
在一些实施例中，使用脉冲波系统。脉冲超声技术之后的原理是，发射包括超声能量的短突发（burst）的信号。在每一个突发后，传感器电子器件在与能量穿过感兴趣的介质所花费的时间对应的时间的小窗口内查找返回信号。只有在该窗口期间接收的信号将有资格进行附加的信号处理。在一些实施例中，使用连续波系统。在脉冲、连续、或其他波系统中，传感器可以是接收返回波信号的麦克风。
在一些实施例中，标记可以发射超声信号。例如，超声标识（USID）可以用于自动追踪并且使用附加到或嵌入在超声设备中的简单、便宜的节点（标志/标签）来实时标识胃内设备的位置，其然后发射超声信号以将它们的位置传达给超声传感器，诸如麦克风。
计算系统可以在超声定位系统中实现。计算系统包括硬件和软件，其从超声传感器接收数据，并且根据某些算法来计算与胃内设备的位置、定向和/或状态相关的信息。在一些实施例中，硬件可以包括中央处理单元、存储器、模拟到数字转换器、模拟电路、显示器。在一些实施例中，软件根据本文讨论的技术进行通过许多步骤，包括校准、初始化、预测、估计、测量磁传感器数据、计算各种所期望的输出，包括位置、定向、尺寸，配置等。
涉及胃内设备的位置、定向和/或状态的处理器的输出可以以许多方式传达给用户。在一些实施例中，输出视觉地示出在显示器上。
在一些实施例中，涉及胃内设备的位置、定向和/或状态的处理器的输出通过扬声器可听地传达给用户。
在一些实施例中，涉及胃内设备的位置、定向和/或状态的处理器的输出通过方法的组合传达给用户。例如，系统可以采用具有通过扬声器发送的声音警报的视觉图形显示。
在一些实施例中，在使用前校准超声定位系统。超声标记和传感器以预先计划的位置和定向进行定位，以验证输出信号在预期的范围内。在一些实施例中，超声定位系统使用人类患者模拟物或假人来校准或以其他方式验证，以测试作为超声标记的超声定位系统行进通过模拟物。在一些实施例中，超声定位系统针对来自附近的声干扰的杂散信号被检查。
超声传感器可以结合各种实施例中的标记或多个标记使用来定位或以其他方式表征摄取的胃内设备。在一些实施例中，现成的胃内设备（诸如可吞咽、膨胀球囊）可以在不具有关于任何超声标记的修改的情况下使用。利用该设备，使声波脉冲并感测它们利用麦克风的返回信号的超声传感器可以在体外使用。设备可以在紧缩状态下被吞咽，并且然后一旦在胃内将膨胀或被膨胀。超声传感器可以用于根据上述技术通过使设备脉冲和接收返回信号来定位或以其他方式表征设备。
一旦被摄取，设备可以使用超声胃内定位系统来定位。在一些实施例中，传感器可以通过在各种位置中脉冲和分析返回信号来定位设备。例如，对应于身体器官而不是设备的返回信号可以通过将返回波信号与设备被吞咽之前的身体上的位置相关联来预先确定。这可能产生器官或身体而不是任何设备的超声映射图。然后，在吞咽设备之后，并通过在身体之上运行传感器，如果针对身体中的对应位置返回不同的信号，则设备的位置由此被标识。这可以根据以上所讨论的技术来实现。
一旦被摄取，则设备的定向可以使用超声胃内定位系统来查明。在一些实施例中，传感器可以通过在设备的各个位置处脉冲和感测并且分析返回信号来标识胃内设备的定向。例如，在由患者摄取之前，设备可以以各种定向被脉冲使得预先确定的数据库存在返回波信号和设备的定向之间的已知相关性。这可以针对以紧缩、膨胀或其他状态的设备完成。然后，在摄取后，设备可以被脉冲并且将返回信号与预先确定的数据库相比较，以按照上面所讨论的技术确定设备的定向。
另外，一旦被摄取，设备的各种尺寸和配置可以按照以上讨论的技术使用超声胃内定位系统来表征。例如，球囊的膨胀或多个球囊的膨胀或配置可以被表征和评估。在一些实施例中，传感器可以通过在设备的各个位置处脉冲和感测并且分析返回信号来表征设备或多个设备。例如，紧缩设备将返回与膨胀设备不同的脉冲信号。以这样的方式，设备可以被表征为膨胀、紧缩、或在一些其他状态下。膨胀设备可以进一步在由患者摄取之前表征，使得返回信号签名是预先确定的，并充当用于评估设备的状态的指示标。在一些实施例中，超声定位系统可以结合紧缩系统使用以表征紧缩过程。
施用的各种方法的定时和其他属性可以使用所公开的超声胃内定位系统和技术来表征。不管设备是使用内窥镜技术还是口服地施用，设备在其走向胃时的进程可以利用超声定位系统进行追踪。例如，利用硬明胶或水或其他可消耗品吞咽设备的影响可以通过追踪在其被摄取时的位置和定向来表征。在一些实施例中，采用内窥镜来递送胃内设备包含离要展开的胃内设备的预选距离处的超声发射设备。超声发射可以使得能够通过由于胃内设备的近端膨胀所造成的发出超声的改变来精确定位胃内球囊以及监视膨胀过程。
在一些实施例中，超声定位系统可以表征具有圆形或椭圆形横截面的胃内设备。放置在设备中的两个超声模块允许系统使用飞行时间超声技术来测量设备的尺寸和组成。
使用声音的速度，距离可以从发射和接收之间的时间计算。超声脉冲的发射和回波的接收之间的时间由下式给出：t=2d/U或d=Ut/2，（53）其中，U是声音在感兴趣的介质中的速度，并且d是设备的直径。如果发射发生在两个正交方向上，则可以确定胃内设备的两个尺度，并且因此可以计算设备的面积。假设设备是椭圆，则使用长轴（a）和短轴（b）的椭圆的面积的公式如下：
如果膨胀设备的内部是清晰的，则可以获得清晰的回波信号并在清晰的区域中获得超声脉冲的飞行时间来确定设备面积。为了在设备中检测外来的或以其他方式的物质的存在，可以使用两种方法。第一，将作为在正交方向上的散射的超声脉冲的幅度的正交信号与原始脉冲回波返回相比较。并且第二，原始脉冲回波中的假返回的量甚至可以确定设备的分析横截面中的固体与液体物质之比。
胃内设备可以包括两个正交的超声发射器/接收器（“收发器”）模块。一个收发器是前/后（a/p）超声模块，并且另一个收发器是横向超声模块。设备还包括测量从每一个收发器模块的飞行时间的微处理器。微处理器能够在设备回波和空设备内部之间区分。微处理器还能够准备信号以用于发射。微处理器与计算机电通信。在一些实施例中，计算机和微处理器被并入到相同组件中。在至少一个实施例中，计算机可以是查找表，能够确定与设备相关联的半长轴、半短轴和散射。
胃内设备还可以包括能够从设备向身体外的位置发射信号的发射器。发射器可以包括用于发射的天线，或带（未示出）中的天线可以与发射器电通信。设备还可以包括包含电池或能够对胃内设备电子器件感应供电的模块。患者的外部可以是用于接收所发射的信号的天线以及与天线操作性通信的接收器。计算机可以被包括的是，具有能够解码和处理由发射器所发射并由接收器所接收的信号的软件。计算机软件能够测量水平和垂直的超声脉冲的飞行时间来确定胃内设备的长度和宽度，并组合长度和宽度来找到面积。应当注意的是，从水平到垂直接收器中的散射和垂直到水平接收器中的散射，可以确定设备中的任何材料的存在。
各种超声标记及其声学性质可以实现在具有超声传感器或检测器的超声胃内设备定位系统中。超声标记包括超声传感器或检测器响应于其的任何物质、材料或对象。如所提到的，如本文所使用的超声“标记”因此包括胃内设备本身，使得现成的、未修改的胃内设备可能已经包含响应于或以其他方式可以用于本文所公开的超声定位系统的材料。
在一些实施例中，标记是附接到胃内设备和/或嵌入在胃内设备中和/或以其他方式耦合到胃内设备的节点。这样的节点可以是例如响应于所施加的超声能量的标志或标签。节点还可以发出或发射超声信号以将其位置传达给麦克风传感器。节点可以以各种布置与胃内设备一起被包含。
声学定位
现在参考图27和28，根据本发明的至少一个实施例图示了用于定位或以其他方式表征使用超声的胃内设备的系统。图27的系统10B被用于使用外部调谐电路和嵌入在设备中或上的无源线圈来测量设备的特性（诸如尺寸）。系统10B包括位于胃内设备14内的第一卷绕导体12（或内部线圈）（详细示出在图28中）。短语“内部线圈”和“内线圈”在本文中也用于表示第一卷绕导体12。系统还包括设备和患者外部的电路，其包括可调谐频率发生器16、频谱分析仪18、以及第二卷绕导体20。短语“外部线圈”和“外线圈”在本文中也用于表示第二卷绕导体20。频率发生器可以例如是可变频率振荡器。短语“频率发生器”用于表示产生重复电或电子信号的任何类型的电或电子设备。例如，频率发生器可以是能够产生重复的正弦波的电子设备。短语“频谱分析仪”用于表示能够测量信号的频率和幅度的任何电或电子设备。
系统进一步包括适当的电容、电感和电阻以允许当患者不存在时以及当患者存在时的谐振，如将在以下详细描述的。例如，在图27中所示的系统包括可变电容器22，其可以被调谐以实现谐振。不是提供可变电容器，在一些实施例中，电容器可以具有固定值，并且可以包括可变电感器。
系统10B也可以包括用于控制图28中所示的内部线圈12中的加热的设备24。如图28中所见，例如是电阻器的设备24与内部线圈电通信。在一些实施例中，附接到两个终端电阻器的两个电引线可以从胃内设备延伸出，从而允许进行测量。即，电阻器的第一端子可以与第一电引线的第一端电通信，并且电阻器的第二端子可以与第二电引线的第一端电通信。第一和第二电引线的第二端可以向外延伸，胃内设备14的外部。
在至少一个实施例中，电引线经由患者的身体上的访问端口而可访问，如图29中所示。图29描绘了具有内部线圈12的胃内设备14，其具有可膨胀部26、固体衬底28和放置标签30。如所看到的，电引线32从喷射口34延伸到内部线圈12，以允许线圈中的电流的测量。在一些实施例中，这些引线可以导电地连接到外部电路，使得外部电路在调谐电路中包括胃内设备14及其内部线圈。
应当指出，在上述实施例中，不需要电池或射频（RF）模块，因为胃内设备14中的电流是感应的结果。
系统还可以包括图27中描绘的计算机35B，其具有能够基于在第一卷绕导体中的电流和外部电路中的谐振频率来执行计算以便确定胃内设备14的尺寸的软件。系统的操作的推导、计算和理论如下呈现。
本发明的两个实施例利用感应来计算胃内设备14的尺寸、定向或其他特性。所考虑的使用感应的第一实施例是当内线圈和外线圈相对于彼此同心和同轴放置时（如图30A中示意性示出）。当外部线圈放置在患者的身体周围使得胃内设备14上或中的内线圈与外部线圈使同心时，发生这样的实施例。每一个螺线管的匝数N等于每单位长度匝数（n）*螺线管的长度（d）。因此，图30A中的外螺线管的匝数由公式N1=n1*d1给出。假设外部线圈利用下列电流激励：
其中，ω=电流源的角频率并且I0为电流源的最大电流。那么，相对长的线圈的磁场B由下列关系式给出：
其中N1是线圈中的匝数，并且d1是线圈的长度。来自由胃内设备14对向的较大外部线圈的磁通为：
其中μ是包含在内线圈的面积A2内的材料的磁化率，B是磁场密度，并且N1是线圈中的匝数。线圈2中的由线圈1所生成的电动势（emf）由下列关系式给出：
整个胃内设备14中所感应的电压由以下关系式给出：
线圈的自感（L）被限定为：
线圈中的自感应emf然后为
两个线圈的互感（M）被限定为
其中，线圈1中的电流在线圈2中生成通量。
并且还有
因此，用于设备和外部线圈的互感可以由下式给出
应当指出的是，虽然由较大线圈所生成的磁场通过较小的线圈基本上恒定，但是这不是较大中的较小线圈所感应的真实的场。但是较大线圈在较小上的互感等于较小线圈在较大上的互感。
继续推导，电路的电压是由电阻（VR）、电容（VC）和电感（VL）所产生的电压之和，使得
或者作为以积分-微分形式的时间函数，
或者完全表达为微分公式（14）：
如果可变频率振荡器向外部线圈和相关联的电阻器和电容器施加如下的激励：
则式（14）可以写为
包括外部环路的调谐（或谐振）电路具有固有频率，由如下给出：
谐振电路的品质因子或Q由下式给出：
频率图的带宽(ω2−ω1)（即如由频谱分析仪所测量的一半最大响应处的宽度）由下式给出：
如果LAGB线圈中的感应emf是已知的，则
考虑外部调谐电路不包括LAGB，则：
其是用于串联RLC电路的一般公式。因此，
其中
并且
成比例的一半功率频率由如下关系式给出
现在，感应电路（其是没有其他电阻的单个导电环）被包括在包括胃内设备14或标记的外部电路中。如果外部线圈是电路1并且胃内设备14或标记是电路2，则：
并且因为在设备中存在施加的电压，并且因为在设备中电阻是小的，
因为我们观察到仅外部线圈电路中的电流参数，所以LAGB中的电流可以被消除，从而留下：
然后代入公式（27）给出
取公式（30）的导数：
其等于
其等于
在LAGB存在时，外部线圈的谐振频率变化，频率的带宽也是，如下所示：
并且其中
比较当与LAGB同心时和隔离中的外部线圈的谐振频率的平方，获得以下比例：
其中ωno_ lap_band是在电路中不具有胃束带（lap band）或胃内设备14线圈情况下的固有频率并且ωlap_band是在电路中具有胃束带或胃内设备14线圈情况下的固有频率。公式（36）假设外部线圈相对于LAGB的定向是使得谐振频率在LAGB存在时较小。带宽之比由下式给出
L1、L2和M的值取决于线圈的几何结构。如上所述，第一实施例针对其中内线圈和外线圈被同心且同轴地放置（如在图4A中）的配置。在这样的实施例中，
并且
其中R1和R2是两个线圈的半径，d1和d2是两个线圈的长度，并且A1和A2是由线圈所包围的相应面积。
基于公式（38）-（40），对于M、L1、L2，
代入公式（36）导致
求解内线圈的面积A2导致
所考虑的使用感应的第二实施例是当内线圈12和外线圈20相对于彼此以同轴、非同心布置放置时，如图30B中示意性示出的。在线圈之间存在21处所示出的阻抗Z。当外部线圈被放置在患者的身体的下方或上方而不是周围时，这样的实施例发生。
如早前所述，L1、L2和M的值取决于线圈的几何结构。在第二实施例的即两个同轴非同心线圈的几何结构的情况下，L1、L2和M如下：
并且
并且
基于公式（44）-（46），对于M、L1、L2
代入公式（36）导致
求解内线圈的面积A2导致
公式（43）的同心同轴实施例和公式（49）的非同心同轴实施例的面积可以利用以下公式总结：
其中k取决于线圈的几何结构。因此，面积与1减去最大谐振频率的平方之比的绝对值成比例，如由频谱分析仪所测量的。
因此，谐振频率峰值的变化和带宽的变化都可以被用来确定胃内设备14或标记的磁化率和面积的乘积。在感应方法的两个实施例中，外部线圈可以相对于设备线圈在高度和定向二者方面进行调整，以给出从隔离的最大谐振频率变化，以确保合适的相对位置。在设备或标记中使用高磁化率流体确保只有设备或标记区域被测量，而不包括胃组织。
如前所述，系统可以包括计算机以用于计算胃内设备14或标记的面积。本领域普通技术人员将容易地理解如何基于前述来编写计算内线圈的面积（如公式（43）和（49）中所呈现的）的软件。
为了调整外部线圈以产生最大谐振频率，本发明的一些实施例包括外部线圈被固定到的线圈支架。现在参考图31A，示出了针对同心、同轴感应实施例的线圈支架的一个实施例。线圈支架用于定向外部线圈与内部线圈。由于上述计算基于两个线圈之间的定向，使用线圈支架可以通过做出静止的外部线圈而简化系统的设置。如图31A中所见，线圈支架36可以简单地是可移动地接合到垂直底座37的臂。重要的是，线圈支架36可以垂直地上升和下降。还重要的是，线圈支架36可以例如关于线圈支架上的点38倾斜。以这种方式，外部线圈20可以关于患者体内的内部线圈12同心且同轴地放置。存在线圈支架的许多其他可能的实施例。
现在参考图31B，示出了线圈支架的另一实施例。具体而言，图31B描绘了用于非同心、同轴感应实施例的线圈支架。如图31B中所见，线圈支架36可以简单地是椅子39的座下放置的小台状设备。重要的是，线圈支架36可以如之前那样倾斜，从而允许外部线圈20与患者体内的内部线圈对齐以对齐。在这样的实施例中，患者坐在椅子39上，并且椅子下方的线圈支架36被定向，直到实现谐振频率。存在线圈支架的许多其他可能的实施例。在一些实施例中，线圈可以被放置在患者上而不是下（未描绘）。
现在参考图32，示出了根据本发明的至少一个实施例的表征胃内设备或其上的标记的方法40。方法40包括用于表征胃内设备或其上的标记的步骤42。这样的系统的实施例如上所述。该方法还包括在不存在患者时将设备或标记的外部的电路调谐到第一谐振频率的步骤44。这允许医师调谐和测量电路而在标记中不具有线圈的影响。在方法的步骤46中，记录所测量的第一谐振频率。该方法还包括将外部线圈定位在患者附近的步骤48。如上所述，外部线圈可以以两种方式被放置在患者附近：同心且同轴、以及非同心且同轴。线圈被放置在患者周围在设备或标记的近似水平处，或患者以下。该方法进一步包括提供标记以供患者吞咽的步骤50。
设备的所测量特性（诸如面积）基于在患者吞咽标记后发生在谐振频率中的峰值。标记可以是水与无毒的顺磁性材料的溶液（诸如磁谐振成像（MRI）造影剂）。在一些实施例中，标记可以简单地是水。在许多情况下，该方法足够敏感以检测设备或标记尺寸或其他特性而不用摄取MRI造影剂或具有极稀的浓度。该方法还包括在患者存在时将设备或标记外部的电路调谐到第二谐振频率的步骤52。在该方法的一些实施例中，外部线圈可以移动，以便获得外部电路的谐振频率中的最大变化。例如，外部线圈可以上下移动，从一边到另一边移动，并且可以倾斜，使得它与内部线圈对齐。最后，该方法包括基于第一谐振频率和第二谐振频率之间的差异来计算标记或设备的尺寸、定向或其他特性的步骤54。从外部调谐电路的谐振频率的变化，设备或标记的面积被计算，从而知晓MRI造影剂的磁化率。
现在参照图33A-36，使用胃磁化率幻像的设备验证的方法和设置。图33A描绘了用于设备验证的幻像的基本设置的顶视图。设置包括具有纵轴63的蠕动泵60（图33B中所示），其中具有内腔64、组织66以及三个测试腹腔镜可调整的胃标记68，诸如胃带。应当注意的是，可以使用更多的标记68，这取决于所期望的精度。
蠕动泵被填充有磁性造影剂并且泵被设置为与人类吞咽的速度一致的速度。如作为图33A中所示的实施例的侧视图的图33B中所示，测试腹腔镜可调整胃标记关于泵60定位在三个位置P1、P2和P3处。第一、第二和第三标记沿泵的纵轴63彼此偏移。
现在参考图34，可调整外线圈70被移动，使得它关于标记68被定位。关于泵定位的每一个标记68的谐振频率被测量。在磁性材料通过幻像进入受体72中并且返回再次通过泵时，测量谐振频率。谐振频率的值由拾波线圈74检测并且发送到外部电子器件76，以用于进一步的计算。谐振频率的最大偏差从频谱分析仪确定。
上述技术不给出身体内的胃内设备或周围的解剖结构的图像。然而，所收集的数据可以被图形显示，如图35中所示。如图35中所见，频率的变化可以图形地相关于几何特性，诸如分别放置在位置P1、P2和P3处的标记的面积A1、A2和A3。这样，医师可以通过将A1、A2和A3的已知良好值与在验证过程期间所测量的值进行比较来确保外部线圈在适当地工作。
应当注意的是，早前描述的外部频率生成装置可以被修改成使用适当的射频激励而跨胃腔进行扫描，从而模拟基本流动感测磁谐振成像装置。这样的装置将使用适当的频域软件提供图像。
在图36中示出了使用胃磁化率幻像确定胃腔的尺寸的方法。方法包括利用水或包含磁谐振成像造影剂的水溶液填充蠕动泵的步骤82。该方法还包括关于蠕动泵设置第一、第二和第三标记或设备（如关于内部线圈早前所描述的）的步骤84。第一、第二和第三标记沿泵的纵轴从彼此偏移。该方法还包括将泵设置为近似等于人类吞咽的速度的速度的步骤86。该方法还包括通过泵来泵送造影剂的步骤88。该方法还包括步骤90，其中依次关于第一、第二和第三标记定位外部线圈70，并且在造影剂通过泵而泵送时从频谱分析仪确定第一、第二和第三标记中的每一个的谐振频率的最大偏差。该方法进一步包括基于第一、第二和第三标记的谐振频率来计算它们中的每一个的面积的步骤92。
应当指出，图36中所描述的方法中的步骤不需要以所示的次序执行，并且照此，该方法不应当限于特定的次序。相反，本领域普通技术人员将认识到，如果例如泵在利用水溶液填充它之前被设置为某一速度，则该方法将同样良好地执行。
现在参考图37-40，根据本发明的至少一个实施例图示了用于表征胃内设备（诸如测量设备的尺寸）的系统。图37类似于图29。然而，代替内部线圈，图37中所描绘的实施例具有放置在设备中的两个超声模块，其允许系统使用飞行时间超声技术来测量标记和/或设备的尺寸和组成。
超声脉冲的发射和回波的接收之间的时间由下式给出：
或者
其中U是声音在介质（通常是水）中的速度，并且d是感兴趣的设备或标记的直径。
如果声音的速度是已知的，则可以从发射和接收之间的时间来计算尺度。如果在两个正交方向上发生发射，则可以确定标记的两个尺度，并且因此可以计算标记的面积。假设内腔是椭圆形，使用长轴（a）和短轴（b）的椭圆形的面积的公式如下：
可以通过指令患者喝水由此冲洗胃区域来将标记与胃组织相区分。如果标记是清晰的，则可以获得清晰的回波信号并在清晰的区域中获得超声脉冲的飞行时间来确定标记面积。
为了检测持久固形物的存在，使用两种方法。首先，将在正交方向上的散射超声脉冲的幅度的正交信号与原始脉冲回波返回相比较。并且其次，原始脉冲回波中的假返回的量甚至可以确定由该标记所包围的区域的横截面中的固体对液体物质之比。
现在参考图37，胃内设备14包括两个正交的超声发射器/接收器（“收发器）模块100A、102A。收发器100A是前/后（a/p）超声模块，并且收发器102A是横向超声模块。
设备14还包括用于测量从每一个收发器模块的飞行时间的微处理器104A。微处理器能够在组织回波和空标记之间区分。微处理器还能够准备信号以用于发射。微处理器与计算机105电通信。在一些实施例中，计算机和微处理器被并入相同组件中。在至少一个实施例中，计算机可以是查找表，其能够确定与内腔相关联的半长轴、半短轴和散射。
胃内设备14还包括能够从标记向社体外的位置发射信号的发射器106A。发射器106A可以包括用于发射的天线，或带（未示出）中的天线可以与发射器电通信。设备14还包括模块108A，其包含电池或能够对腹腔镜可调整胃带电子器件感应供电。
患者的外部是用于接收所发射的信号的天线110A以及与天线操作通信的接收器112。如前那样，计算机35B可以被包括的是，具有能够解码和处理由发射器106A发射并由接收器112接收的信号的软件。计算机软件能够测量水平和垂直的超声脉冲的飞行时间来确定设备14和/或标记的长度和宽度，并且组合长度和宽度来找到面积。应当注意的是，从水平到垂直接收器中的散射和垂直到水平接收器中的散射，可以确定感兴趣的区域中的材料。
超声系统可以以类似于以上关于图33A-34所描述的方式进行校准。上述技术不给出设备14或标记或内部解剖结构的图像。然而，所收集的数据可以以图形方式显示，如图38中所示。如图38中所见，飞行的横向和水平时间可以图形地相关于分别放置在位置P1、P2和P3处的标记或设备14的面积A1、A2和A3。
在一些实施例中，设备14或标记具有内侧和外侧，其中内侧比外侧更靠近胃腔，并且两个超声模块被定位在设备的外侧上，如在图37中那样。
图39描绘了脉冲定时图，其描绘使用超声模块的飞行时间。本文，假设设备14或标记是关于内腔的胃带。如图39中所见，可以基于穿过胃带囊的时间、穿过胃组织的时间、以及穿过胃腔的时间来确定飞行时间。
图40是针对超声实施例120A和感应实施例130A二者所收集的数据的图形表示。超声实施例120A能够检测内腔内的任何固体块122。在感应实施例130A中，来自感应实施例的区域132被描绘，以及来自可调整胃带标签圆周的区域134减去来自感应区的面积。
在一些实施例中，超声标记是液体、固体或其组合。各种材料可以包含在胃内设备上或中的囊中。液体的性质可以被调谐，使得声学信号容易标识。
上面的技术可以用于超声标记并当体积占用子组件处于皱折或折叠状态时被应用于体积占用子组件，使得当体积占用子组件处于其紧缩状态时标记具有特征超声可视化或签名，并且当体积占用子组件膨胀时标记具有另一特征超声可视化或签名。可替代地，超声标记可以被应用或并入到体积占用子组件中，以便促进设备的各种子组件的标识和定位，诸如阀、头、或重量。超声标记可以被打印或涂到体积占用子组件的表面上或形成体积占用子组件的材料的层之间。可替代地，声学响应包衣可以用作超声标记以协助标识和/或定位体积占用子组件。可替代地，超声标记可以被应用于覆盖体积占用子组件的所有或一部分的弹性套。
在另一实施例中，体积占用子组件包含在体积占用子组件的膨胀时机械地改变的子组件，其可以使用超声可视化设备来确定机械改变。例如，包含超声可视化标记的体积占用子组件的机械部分可以在体积占用子组件中的压力的增加时伸长。
可选地，超声标记可以使用网状（例如金属网）来形成，其位于从体积占用子组件由其构造的材料的层之间。当体积占用子组件处于膨胀、展开状态时，由嵌入的超声标记所形成的图案或多个图案将出现。
在一些实施例中，超声传感器包括非接触式传感器。超声液位计或感测系统不需要与目标接触。在医疗行业中，这是优于内联传感器的优点，其可能污染或以其他方式干扰所感兴趣的标记或项目。在一些实施例中，传感器是麦克风。
在一些实施例中，使用脉冲波系统。脉冲超声技术之后的原理是，反射信号由超声能量的短突发构成。在每一个突发后，传感器电子器件在与能量穿过感兴趣的介质所花费的时间对应的时间的小窗口内查找返回信号。只有在该窗口期间接收的信号将有资格进行附加的信号处理。在一些实施例中，使用连续波系统。在脉冲、连续、或其他波系统中，传感器可以是接收返回波信号的麦克风。
在一些实施例中，标记可以发射超声信号。例如，超声标识（USID）可以用于自动追踪并且使用附加到或嵌入在超声设备中的简单、便宜的节点（标志/标签）来实时标识胃内设备的位置，其然后发射超声信号以将它们的位置传达给超声传感器，诸如麦克风。
计算系统可以在超声定位系统中实现。计算系统包括硬件和软件，其从超声传感器接收数据，并且根据某些算法来计算与胃内设备的位置、定向和/或状态相关的信息。在一些实施例中，硬件可以包括中央处理单元、存储器、模拟到数字转换器、模拟电路、显示器。在一些实施例中，软件根据本文讨论的技术进行通过许多步骤，包括校准、初始化、预测、估计、测量磁传感器数据、计算各种所期望的输出，包括位置、定向、尺寸，配置等。
涉及胃内设备的位置、定向和/或状态的处理器的输出可以以许多方式传达给用户。在一些实施例中，输出视觉地示出在显示器上。
在一些实施例中，涉及胃内设备的位置、定向和/或状态的处理器的输出通过扬声器可听地传达给用户。
在一些实施例中，涉及胃内设备的位置、定向和/或状态的处理器的输出通过方法的组合传达给用户。例如，系统可以采用具有通过扬声器发送的声音警报的视觉图形显示。
在一些实施例中，在使用前校准超声定位系统。超声标记和传感器以预先计划的位置和定向进行定位，以验证输出信号在预期的范围内。在一些实施例中，超声定位系统使用人类患者模拟物或假人来校准或以其他方式验证，以测试作为超声标记的超声定位系统行进通过模拟物。在一些实施例中，超声定位系统针对来自附近的声干扰的杂散信号被检查。
超声传感器可以结合各种实施例中的标记或多个标记使用来定位或以其他方式表征摄取的胃内设备。在一些实施例中，现成的胃内设备（诸如可吞咽、膨胀球囊）可以在不具有关于任何超声标记的修改的情况下使用。利用该设备，使声波脉冲并感测它们利用麦克风的返回信号的超声传感器可以在体外使用。设备可以在紧缩状态下被吞咽，并且然后一旦在胃内将膨胀。超声传感器可以用于根据上述技术通过使设备脉冲和接收返回信号来定位或以其他方式表征设备。
一旦被摄取，设备可以使用超声胃内定位系统来定位。在一些实施例中，传感器可以通过在各种位置中脉冲和分析返回信号来定位设备。例如，对应于身体器官而不是设备的返回信号可以通过将返回波信号与设备被吞咽之前的身体上的位置相关联来预先确定。这可能产生器官或身体而不是任何设备的超声映射图。然后，在吞咽设备之后，并通过在身体之上运行传感器，如果针对身体中的对应位置返回不同的信号，则设备的位置由此被标识。这可以根据以上所讨论的技术来实现。
一旦被摄取，则设备的定向可以使用超声胃内定位系统来查明。在一些实施例中，传感器可以通过在设备的各个位置处脉冲和感测并且分析返回信号来标识胃内设备的定向。例如，在由患者摄取之前，设备可以以各种定向被脉冲使得预先确定的数据库存在返回波信号和设备的定向之间的已知相关性。这可以针对以紧缩、膨胀或其他状态的设备完成。然后，在摄取后，设备可以被脉冲并且将返回信号与预先确定的数据库相比较，以按照上面所讨论的技术确定设备的定向。
另外，一旦被摄取，设备的各种尺寸和配置可以按照以上讨论的技术使用超声胃内定位系统来表征。例如，球囊的膨胀或多个球囊的膨胀或配置可以被表征和评估。在一些实施例中，传感器可以通过在设备的各个位置处脉冲和感测并且分析返回信号来表征设备或多个设备。例如，紧缩设备将返回与膨胀设备不同的脉冲信号。以这样的方式，设备可以被表征为膨胀、紧缩、或在一些其他状态下。膨胀设备可以进一步在由患者摄取之前表征，使得返回信号签名是预先确定的，并充当用于评估设备的状态的指示标。在一些实施例中，超声定位系统可以结合紧缩系统使用以表征紧缩过程。
施用的各种方法的定时和其他属性可以使用所公开的超声胃内定位系统和技术来表征。不管设备是使用内窥镜技术还是口服地施用，设备在其走向胃时的进程可以利用超声定位系统进行追踪。例如，利用硬明胶或水或其他可消耗品吞咽设备的影响可以通过追踪在其被摄取时的位置和定向来表征。
在一些实施例中，超声定位系统可以表征具有圆形或椭圆形横截面的胃内设备。放置在设备中的两个超声模块允许系统使用飞行时间超声技术来测量设备的尺寸和组成。
使用声音的速度，距离可以从发射和接收之间的时间计算。超声脉冲的发射和回波的接收之间的时间由下式给出：t=2d/U或d=Ut/2，（53）其中，U是声音在感兴趣的介质中的速度，并且d是设备的直径。如果发射发生在两个正交方向上，则可以确定胃内设备的两个尺度，并且因此可以计算设备的面积。假设设备是椭圆，则使用长轴（a）和短轴（b）的椭圆的面积的公式如下：
如果膨胀设备的内部是清晰的，则可以获得清晰的回波信号并在清晰的区域中获得超声脉冲的飞行时间来确定设备面积。为了在设备中检测外来的或以其他方式的物质的存在，可以使用两种方法。第一，将作为在正交方向上的散射的超声脉冲的幅度的正交信号与原始脉冲回波返回相比较。并且第二，原始脉冲回波中的假返回的量甚至可以确定设备的分析横截面中的固体与液体物质之比。
胃内设备可以包括两个正交的超声发射器/接收器（“收发器”）模块。一个收发器是前/后（a/p）超声模块，并且另一个收发器是横向超声模块。设备还包括测量从每一个收发器模块的飞行时间的微处理器。微处理器能够在设备回波和空设备内部之间区分。微处理器还能够准备信号以用于发射。微处理器与计算机电通信。在一些实施例中，计算机和微处理器被并入到相同组件中。在至少一个实施例中，计算机可以是查找表，能够确定与设备相关联的半长轴、半短轴和散射。
胃内设备还可以包括能够从设备向身体外的位置发射信号的发射器。发射器可以包括用于发射的天线，或带（未示出）中的天线可以与发射器电通信。设备还可以包括包含电池或能够对胃内设备电子器件感应供电的模块。患者的外部可以是用于接收所发射的信号的天线以及与天线操作性通信的接收器。计算机可以被包括的是，具有能够解码和处理由发射器所发射并由接收器所接收的信号的软件。计算机软件能够测量水平和垂直的超声脉冲的飞行时间来确定胃内设备的长度和宽度，并组合长度和宽度来找到面积。应当注意的是，从水平到垂直接收器中的散射和垂直到水平接收器中的散射，可以确定设备中的任何材料的存在。
在一些实施例中，超声系统可以被校准。所收集的数据可以与图形相关于胃内设备的各种区域的横向和水平飞行时间一起以图形方式被显示。
在一些实施例中，胃内设备具有内侧和外侧，其中内侧比外侧更靠近胃内设备内部，两个超声模块被定位在胃内设备的外侧上。可以基于越过胃内设备的时间来确定飞行时间。
伏打追踪和可视化子组件
追踪和可视化功能可以并入到上述的设备和系统中。如本文中所使用的，“可视化”广泛地用于指代以许多方式标识身体内的感兴趣的项目，包括通过提供传感器或标记以响应于由电压传感器或标记所遇到的胃环境而产生电压。由于本设备的非侵入性的性质，医师可以期望在膨胀之前、在治疗的过程期间、或在紧缩后以确定或确认设备的位置和定向。因此，提供胃内设备，其包含配置用于使得能够确定和确认在施用的所有阶段处的胃内设备的位置、定向和/或状态的伏打感测组件。
在一些实施例中，伏打追踪和可视化子组件可以在本文中所描述其他实施例中实现。例如，如上所述，图10C描绘了可以与图10A的导管一起实现的电压传感器的实施例。这仅仅是一个示例，并且其他实施例也可以实现伏打传感器。在以下描述某些伏打传感器实施例，其可以实现在图10C的传感器或本文中所描述的其他系统中或者与图10C的传感器或本文中所描述的其他系统一起实现。
在一些实施例中，可摄取事件标记（即，IEM）和/或个人信号接收器与胃内设备一起实现。IEM的实施例包括标识符，其可以或可以不存在于生理上可接受的载体中。标识符的特征在于，在与身体的目标内部生理部位接触时被激活（例如，特定的目标环境，包括目标化学环境、目标物理环境等），诸如消化道内部目标部位，包括胃。个人信号接收器被配置成与生理位置（例如，在身体内部或在身体上）相关联，并从IEM接收信号。在使用期间，IEM广播或以其他方式传达由个人信号接收器所接收并可以指示传感器的位置的信号。例如，所生成的信号可以指示伏打传感器位于胃中。在期望时，信号接收器执行一个或多个后续操作，诸如将信号中继到第三外部设备、记录信号、利用附加的数据点处理所记录的信号等等。
实施例包括具有稳定地与其相关联的标识符的可摄取事件标记组成。IEM组成的标识符是在标识符与目标生理视线的接触时生成（即，发出）可检测信号的标识符。当前组成的标识符可以取决于特定的实施例以及组成的意图应用而变化，只要它们在与目标生理位置（例如，胃）接触时被激活（即，导通）。照此，标识符可以是在其接触目标身体（即，生理）部位时发出信号的标识符。标识符可以是能够在激活之后（例如，在与目标部位接触之后）提供可检测信号的任何组件或设备。在某些实施例中，一旦组成与生理目标部位接触（例如，如以上概述的）则标识符发出信号。
取决于实施例，目标生理部位或位置可以变化，其中感兴趣的代表目标生理部位包括但不限于：胃肠道中的位置，诸如口腔、食道、胃、小肠、大肠等。在某些实施例中，标识符被配置成在与目标部位中的流体接触时被激活，而不管目标部位的特定组成如何。在一些实施例中，标识符被配置成只在与感兴趣的目标部位或区域（诸如胃）接触时被激活，以便例如确认胃内设备的位置。
从标识符获得的信号可以是通用的信号（例如，仅仅标识出组成已接触目标部位的信号），或唯一的信号（例如，以某种方式唯一标识来自一组或一批中的多个不同标记的特定可摄取事件标记已经接触目标生理部位的信号）。在又其他实施例中，标识符发出唯一标识特定标识符的信号。因此，在某些实施例中，标识符发出将一类标识符与其他类型的标识符相区别的唯一信号。在某些实施例中，标识符发出将该标识符与其他标识符相区别的唯一信号。在某些实施例中，标识符发出唯一的即可与由曾经产生的任何其他标识符所发出的信号区别的信号，其中这样的信号可以被看作通用唯一信号（例如，类似于人类指纹，其与任何其他个人的任何其他指纹不同，并且因此在通用级别上唯一标识个人）。在一个实施例中，信号可以直接地传送关于给定事件的信息，或提供标识码，其可以被用于从数据库（即，将标识码与组成链接的数据库）检索关于事件的信息。
标识符可以生成各种不同类型的信号，包括但不限于：伏打、RF信号、磁信号、导电（近场）信号、声信号等。标识符的发射时间可以变化，其中，在某些实施例中，发射时间的范围可以从约0.1微秒到约48小时或更长，例如，从约0.1微秒到约24小时或更长，诸如从约0.1微秒到约4小时或更长，诸如从约1秒至约4小时，包括约1分钟至约10分钟。取决于给定的实施例，标识符可以发射信号一次或发射信号两次或更多次，使得信号可以被看作冗余信号。
在某些实施例中，标识符被定尺寸为可口服摄取，例如，单独地或当与组成的生理学上可接受的载体成分组合时，诸如吞咽导管或球囊。照此，在某些实施例中，标识符元件被定尺寸为具有范围从约0.05至约2或更多mm的宽度，例如从约0.05mm至约1mm，诸如从约0.1mm至约0.2mm；具有范围从约0.05至约2或更多mm的长度，例如从约0.05mm至约1mm，诸如从约0.1mm至约0.2mm；并且具有范围从约0.05至约2或更多mm的高度，例如从约0.1mm至约1mm，诸如从约0.05mm至约0.3mm，包括从约0.1mm到约0.2mm。在某些实施例中，标识符为1mm3或更小，诸如0.1mm3或更小，包括0.2mm3或更小。标识符元件可以采取各种不同的配置，诸如但不限于：芯片配置、圆柱体配置、球形配置、盘配置等等，其中，特定配置可以基于所意图应用、制造方法等等而选择。
在某些实施例中，标识符可以是在制造后可编程的标识符。例如，由标识符所生成的信号可以在标识符被产生之后确定，其中标识符可以是现场可编程、质量可编程、熔丝可编程、以及甚至可重新编程的。这样的实施例是感兴趣的，其中未编码标识符首先被产生，并且在并入组成中之后然后被编码以发出用于该组成的标识信号。可以采用任何方便的编程技术。在某些实施例中，所采用的编程技术是RFID技术。可以在对象（subject）标识符中采用的感兴趣RFID智能标签技术包括但不限于：；在美国专利号7,035,877；7,035,818；7,032,822；7,031,946以及公开申请号20050131281等中描述的技术，它们的公开内容通过引用以其整体并入本文。利用RFID或其他智能标签技术，制造商/供应商可以甚至在标识已并入组成中之后也将唯一ID码与给定标识符相关联。在某些实施例中，参与在使用之前处理组成的每一个个人或实体可以例如以关于由标识符所发出的信号进行编程的形式将信息引入到标识符中，例如，如在美国专利号7,031,946中描述的，其公开内容通过引用以其整体并入本文。
某些实施例的标识符包括存储器元件，其中存储器元件可以关于其容量而变化。在某些实施例中，存储器元件具有范围从约1比特至1千兆字节或更多的容量，诸如1比特至1兆字节，包括从约1比特至约128比特。所采用的特定容量可以取决于应用而变化，例如，信号是通用信号还是经编码信号，以及其中信号可以或可以不注释有一些附加的信息，例如，与标识符相关联的活性剂的名称等等。
一些实施例的标识符组件具有：（a）激活组件；和（b）信号生成组件，其中信号生成组件由激活组件激活以产生标识信号，例如如上所述。
激活组件是激活标识符的信号生成元件以提供信号，例如，通过发出或在询问时，在组成与感兴趣的目标生理部位（诸如胃）接触之后。标识符的激活可以以许多不同的方式实现，其中这样的方法包括但不限于：电池完成、电池连接等。
基于电池完成格式的激活元件的实施例采用电池，其当完成时包括阴极、阳极和电解质，其中电解质至少部分地由目标生理部位处存在的流体（例如存在于胃中的胃液，其中胃是目标生理部位）构成。例如，当胃液激活的IEM被摄取时，其可以例如利用可吞咽导管和/或胃内设备行进通过食道，并继续进入胃。设置在IEM上的阴极和阳极不构成完整的电池。然而，当阴极和阳极暴露于胃液时，胃液充当电池的电解质成分，并完成电池。因此，当IEM接触目标部位时，提供激活标识符的电源。然后发射数据信号。
在某些实施例中，所采用的电池是包括构成电池的两个电极（例如，阳极和阴极）的两种不同电化学材料的电池。当电极材料被暴露并与体液（诸如胃酸或其他类型的流体）接触时，在电极之间生成电位差（即电压），作为发生两个电极材料的相应氧化和还原反应的结果。电解质中的两种不同材料在不同的电位处。作为示例，铜和锌当被放入电池单元（cell）时具有不同的电位。类似地，金和镁具有不同的电位。
用于阳极的材料包括但不限于：金属，诸如镁、锌、钠、锂、铁、以及它们的合金。用于阴极的材料包括但不限于：盐，诸如铜盐，包括碘化物、氯化物、溴化物、硫酸盐、甲酸盐、（其他可能的阴离子）；或Fe3+盐，诸如正磷酸盐、焦磷酸盐、（其他可能的阴离子）；或铂、金或其他催化表面上的氧或氢。；也可以使用层间化合物。对于阳极，材料包括具有Li、K、Ca、Na、Mg的石墨，并且对于阴极材料，包括氧化钒和氧化锰。
某些高能阳极材料（诸如锂、钠）和其他碱金属在水或氧的存在时在它们的纯形式中是不稳定的。然而，这些可以在含水环境中使用，如果稳定化的话。该稳定化的一个示例是Polyplus公司（伯克利，CA）的所谓的“保护锂阳极”，其中聚合物膜被沉积在锂金属的表面上，以保护它免受快速氧化，并允许其在含水环境或空气环境中使用。（Polyplus关于此具有未决IP）。（.dagger..dagger.）溶解的氧也可以充当阴极。在该情况下，体液中的溶解氧将在合适的催化表面（诸如铂或金）处还原成OH-。其他催化剂也是可能的。在氢还原反应中溶解氢也是感兴趣的。
在某些实施例中，金属中的一种或两种可以被掺杂以非金属，例如以增强电池的电压输出。在某些实施例中，可以被用作掺杂剂的非金属包括但不限于：硫、碘等。
在某些实施例中，电极材料是作为阴极的碘化亚铜（CuI）或氯化亚铜以及作为阳极的镁（Mg）金属或镁合金。本发明的实施例使用不有害于人体的电极材料。在这些实施例中的某些中，电池电源可以被看作利用在离子溶液（诸如胃液、血液或其他体液和某些组织）中的电化学反应的电源。
图41提供了根据本发明的实施例的标识符30M的示意表示。第一和第二电极材料32M和33M在离子溶液39M（例如，胃液）中。该配置当应用于电子电路40M时创建低电压（V-）和高电压（V+）。该电子电路40M的两个输出是电极41M和42M，它们是信号发射电极。在可替代实施例中，信号发生单元30M包括单个电极。在可替代实施例中，可以提供用于通信的线圈。在某些实施例中，提供例如膜的结构，其大于限定电流行进的路径的芯片。
参照图41，电极32M和33M可以由适于标识符30M将操作在其中的环境的任何两种材料制成。活性材料是具有不同电化学电位的任何材料对。例如，在其中离子溶液39M包括胃酸的一些实施例中，电极32M和33M可以由贵金属（例如，金、银、铂、钯等）制成，使得它们不会过早腐蚀。可替代地，电极可以由铝或任何其他导电材料制成，其在适用的离子溶液中的存活时间是足够长的而允许标识符30M执行其所意图的功能。合适的材料不限于金属，并且在某些实施例中，配对材料从金属和非金属选择，例如，由金属（诸如Mg）和盐（诸如CuI）构成的对。关于活性电极材料，具有合适不同的电化学电位（电压）和低界面电阻的物质——金属、盐或层间化合物——的任何配对是合适的。
在某些实施例中，IEM的特征在于，包括串联电池结构，其中这些串联电池结构可以被配置成基本上减少（如果不消除的话）该串联的不同电池结构的电极元件之间的短路。作为本发明的电池是串联电池，电池包括两个或更多单独的电池结构或单元，其中可以存在于本发明的给定串联电池中的电池结构的数目可以是两个或更多、三个或更多、四个或更多、五个或更多等等，如对于电池的给定应用所期望的。每一个单独的电池结构包括至少一个阳极和至少一个阴极，其中阳极和阴极存在于固体支持件的表面上，其中用于阳极和阴极的每一个的支持件可以是相同或不同的。
串联电池的各方面包括基本上减少（如果不消除的话）给定串联的两个或更多电池之间的短路的配置。提供短路的该消除而不管由串联的两个或更多电池所占用的小区域如何，例如电池单元存在于固体支持件的表面上何处。对象串联电池的实施例包括其中串联电池的两个不同的电池结构的电极间的电阻比给定电池结构内的电极之间的电阻高得多的配置。在某些实施例中，与单个电池结构内的电极（即，阳极和阴极）相比时的两个不同电池结构的电极之间的离子电阻之比为约1.5倍或更多，诸如约5倍或更多，包括约10倍或者更多。
取决于特定串联电池配置，电池之间的短路可以使用各种不同的方法而减少，如果不消除的话。可以采用的某些方法在以下更详细地回顾，其中以下方法可以或可以不组合地使用，这取决于感兴趣的特定电池配置。
在某些实施例中，在串联中提供两个或更多电池结构，其中每一个电池结构包括腔室，其具有位于腔室内的阳极和阴极，例如，在相同内壁或不同内壁上。腔室具有可以变化的体积，并且在某些实施例中，范围从约10-12至约 10-5L，诸如从约10-11至约10-7L并且包括从约10-10至约10-8L。在某些实施例中，腔室可以包括例如如PCT申请序列号PCT/US07/82563中所描述的一定量的干燥导电介质，其公开内容通过引用以其整体并入本文。
在某些实施例中，给定腔室包括至少一个流体入口及至少一个流体出口端口，使得当电池存在于其中的组成达到感兴趣的目标部位时液体（例如，胃液）可以进入该腔室，并且气体可以在流体的进入时离开腔室。虽然流体入口和出口端口的尺度可以变化，但是在某些实施例中，端口具有范围从约0.01μm至约2mm的直径，诸如从约5μm至约500μm。
给定腔室的端口相对于其他腔室的端口被定位成提供流体高效进入腔室和气体高效退出腔室，并也定位成提供基本上没有（如果有的话）串联电池的两个或更多不同腔室之间的短路。照此，端口的位置根据电池结构本身和其与串联电池的其他电池结构的物理关系二者来选择。可以选择流体端口的任何配置，只要该配置提供所期望的电阻比，例如，如上文所述。
图58提供了根据一个实施例的串联电池的俯视图。在图58中，串联电池150由存在于固体支持件153的表面152X上的两个不同电池结构151A和151B构成。电池结构151A包括阴极154A和阳极155A，而结构151B包括阴极154B和阳极155B。如所图示的，每一个电池结构的阴极和阳极存在于由边界156A和156B所限定的腔室中。存在于结构151A的壁156A中的是端口157A和158A，其提供流体进入腔室以及流体退出腔室。结构151A的端口157A和158A相对于结构151B的端口157B和158B被定位成使得对于结构151A和151B的电极之间的短路的可能性基本上（如果不完全的话）消除。在图28中所示的配置中，端口157A和158A被定位在边界156A的相对壁上并且端口157B和158B被定位在边界156B的相对壁上。此外，端口157A和158A存在于关于边界元件156B中的端口157B和158B的定位的其边界元件156A的相对壁上。
图59提供根据实施例的串联电池的俯视图。在图59中，串联电池160A由存在于固体支持件163的表面162上的两个不同电池结构161A和161B构成。电池结构161A包括阴极164A和阳极165A而结构161B包括阴极164B和阳极165B。图59中所图示的结构不同于图58中所图示的结构，因为电池结构紧接于彼此堆叠。如所图示的，每一个电池结构的阴极和阳极存在于由边界166A和166B所限定的腔室中。存在于结构161A的壁166A中的是端口167A和168A，其提供流体进入和退出腔室。结构161A的端口167A和168A相对于结构161B的端口167B和168B被定位成使得对于结构161A和161B的电极之间的短路的可能性基本上（如果不完全的话）消除。
除了或代替定位流体端口以提供所期望的电阻比，流体端口还可以被修改以提供电池结构之间的期望的电阻。例如，端口可以包括选择性半透膜。也可以采用任何方便的半渗透膜。半透膜可以包括ePTFE、Dacron.RTM.、聚氨酯、硅橡胶、聚（丙交酯-co-乙交酯）（PLGA）、聚（己内酯）（PCL）、聚（乙二醇）（PEG）、胶原蛋白、聚丙烯、醋酸纤维素、聚（偏二氟乙烯）（PVDF）、全氟磺酸或其他可生物相容材料。膜的孔径可以取决于特定配置而变化，其中在某些实施例中，膜具有孔径（约1000d或更小的MW截止值，诸如约500d或更少，包括约250d或更小，例如约100d或更小，诸如约50d或更小）。在某些实施例中，膜是仅水可透过的膜，使得水（但很少，如果有目标部位处的任何其他流体组成部分的话）通过该膜而到达标识符的干燥导电介质前体（precursor）。
在某些实施例中，固体支持件153、163是电路支持元件。电路支持元件可以采取任何方便的配置，并且在某些实施例中是集成电路（IC）芯片。电极元件被定位在其上的表面可以是顶表面、底表面或一些其他表面，例如，侧表面，如所期望的，其中在某些实施例中，电极元件至少部分地存在于其上的表面是IC芯片的顶表面。
在某些实施例中，串联电池具有小的形状因数。电池可以是约20mm3或更小，例如约10mm3或更小，诸如1.0mm3或更小，包括0.1mm3或更小，包括0.02mm3或更小。在某些实施例中，电池元件被定尺寸为具有范围从约0.01mm至约100mm的宽度，例如从约0.1mm至约20mm，包括从约0.5mm至约2mm；具有范围从约0.01mm至约100mm的长度，例如从约0.1mm至约20mm，包括从约0.5mm至约2mm；并且具有范围从约0.01mm至约10mm的高度，例如从约0.05mm至约2mm，包括从约0.1mm至约0.5mm。
串联电池实施例包括在美国临时申请序列号60/889,871中描述的那些，其公开内容通过引用以其整体并入本文。标识符元件的信号生成组件是在由激活元件激活时发出例如可以由接收器所接收的可检测信号的结构，例如如以下更详细地描述的。某些实施例的信号生成组件可以是任何方便的组件或元件，其能够产生可检测信号和/或在由激活组件激活时调制换能的广播功率。感兴趣的可检测信号包括但不限于：导电信号、声信号等。由信号发生器所发出的信号可以是通用的或唯一的信号，其中感兴趣的信号的代表性类型包括但不限于：频移编码信号；调幅信号；调频信号；等等。
在某些实施例中，信号生成元件包括产生或生成信号的电路。电路的类型可以至少部分地取决于由标识符的功率源所供应的驱动功率的类型来选择。例如，在驱动功率为1.2V或以上的情况下，可以采用标准的CMOS电路。在其中驱动功率范围从约0.7至约1.2V的其他实施例中，可以采用亚阈值电路设计。对于约0.7V或更小的驱动功率，可以采用零阈值晶体管设计。在一些实施例中，功率源可以是通过伏打传感器与胃环境的接触而产生的电压，如本文中进一步详细讨论的。
在某些实施例中，信号生成组件包括压控振荡器（VCO），其可以响应于由激活组件的激活而生成数字时钟信号。VCO可以由数字电路控制，其被分配地址并且其可以利用控制电压控制VCO。该数字控制电路可以被嵌入到包括激活组件和振荡器的芯片中。使用幅度调制或相移键控来编码地址，标识信号被发送。
信号生成组件可以包括用于将所生成的信号发送到远程接收器的不同的发送器组件，其可以在患者的内部或外部。发送器组件当存在时可以采取许多不同的配置，例如，取决于被生成和要被发出的信号的类型。在某些实施例中，发送器组件由一个或多个电极构成。在某些实施例中，发送器组件由一个或多个电线（例如，以天线的形式）构成。在某些实施例中，发送器组件由一个或多个线圈构成。照此，信号发送器可以包括各种不同的发送器，例如，电极、天线（例如，以电线形式）线圈等。在某些实施例中，信号由一个或两个电极或者由一个或两个电线发送（双电极发送器是偶极；一个电极发送器形成单极）。在某些实施例中，发送器仅需要功率的一个二极管压降。在一些实施例中，发送器单元使用电偶极或电单极天线来发送信号。在某些实施例中，标识符采用其中身体本身被用作导电介质的通信的导电近场模式。在这样的实施例中，信号不是磁信号或高频（RF）信号。
图42示出根据一些实施例的可以在标识符中采用的电子电路的一个实现的细节。在左侧上的是两个电池电极，第一金属32M及第二金属33M。这些金属当与电解质接触时形成向振荡器61M提供功率的电池，在该情况下示出为示意。金属32M提供低电压，（接地）到振荡器61M。金属33M提供高电压（V-高）到振荡器61M。当振荡器61M变为操作时，其生成时钟信号62M和反相时钟信号63M，它们是彼此相反的。这两个时钟信号进入计数器64M，其简单地计数时钟周期的数目，并在许多寄存器中存储计数。在本文所示的示例中，采用8比特计数器。因此，计数器64M的输出以值“00000000”开始，在第一个时钟周期处改变为“00000001”，并继续高至“11111111”。计数器64M的8比特输出被耦合到地址多路复用器（mux）65M的输入。在一个实施例中，mux 65M包括地址解释器，其可以被硬线连接在电路中，并生成控制电压以控制振荡器61M。mux 65M使用计数器64M的输出来以串行比特流再现地址，其进一步馈送到信号发送驱动电路。mux 65M也可以用于控制信号发送的占空比。在一个实施例中，mux65M使用由计数器64M所生成的时钟计数在时间的仅十六分之一接通信号发送。这样的低占空比节省功率，并且也允许其他设备在不干扰它们的信号的情况下发送。给定芯片的地址可以是8比特、16比特或32比特。
根据一个实施例，mux 65M产生控制电压，其串行地编码地址并且用于改变振荡器61M的输出频率。通过示例，当控制电压低时，即，当串行地址比特在0处时，由振荡器生成1兆赫信号。当控制电压高时，即，当地址比特在1处时，振荡器生成2兆赫信号。可替代地，这可以是10兆赫和20兆赫，或相移键控方法，其中设备被限制为调制相位。mux 65M的目的是控制振荡器或振荡的被放大信号的AC可替代实施例的频率。
mux 65M的输出被耦合到电极驱动器66M，其可以驱动电极以将差分电位施加到溶液中，驱动振荡电流通过线圈以生成磁信号，或者驱动单个电极向或从溶液推送或拉取电荷。
以此方式，设备广播0和1的序列，其构成存储在mux 65M中的地址。该地址将被重复广播并且将继续广播直到金属32M或金属33M被消耗并且溶解在溶液中，当电池不再操作时。
用于信号生成组件的其他配置当然也是可能的。其他感兴趣的配置包括但不限于：在2006年7月11日提交的临时申请系列号60/807,060和PCT申请序列号PCT/US2006/016370中所描述的那些，其每一个的公开内容通过引用并入本文。
在某些实施例中，激活组件包括功率存储元件。例如，可以采用占空比配置，例如，其中来自电池的缓慢能量产生被存储在功率存储元件中，例如在电容器中，其然后提供被部署到信号生成组件的功率突发。在某些实施例中，激活组件包括定时元件，其调制例如延迟、输送功率到信号发生元件，例如，因此，基本上同时施用的来自不同组成（例如，不同的IEM）的信号在不同的时间产生，并因此可区分。
在某些实施例中，可摄取事件标记的标识符的功能块或组件存在于集成电路上，其中集成电路包括许多不同的功能块，即，模块。在给定标识符内，功能块（例如，功率源、发送器等）的至少一些（例如，两个或更多，高至包括所有）可以存在于接收器中的单个集成电路中。通过单个集成电路意指包括所有的不同功能块的单个电路结构。照此，集成电路是单片集成电路（也称为IC、微电路、微芯片、硅芯片、计算机芯片或芯片），其是小型化电子电路（其可以包括半导体器件以及无源组件），其被制造在半导体材料的薄衬底的表面中。本发明的某些实施例的集成电路可以是混合集成电路，其是小型化电子电路，其由单独的半导体器件以及无源组件构成，被焊接到衬底或电路板。
本发明的实施例提供低功耗、微型、可摄取标记，其包括集成电路（IC），其在标记接触患者的体液后自动激活其自身，基于本地生成的功率发送预确定信号，并在一段时间之后去激活其自身。在这些实施例中，如上所述，IEM使用患者的体液（诸如胃酸），以形成伏打电池单元。此外，IEM使用特殊电路，其改变形成伏打电池单元的闭合电路的阻抗，从而通过调制流过患者的组织和体液的电流的幅度和波形来创建外部信号。如以下更详细描述的，这样的电路配置允许电路以低电压操作而同时生成足够强以被与患者的身体接触的接收器所检测的信号。
IEM的IC可以与集成伏打电池单元一起被封装，所述电池单元可以被制造在与IC电路相同的衬底上。该晶片级集成显著减小芯片并且简化制造过程。作为结果，每一个IEM的成本可以显著降低。在一个实施例中，阳极和阴极电极材料被制造在衬底的每一侧上，由此IC逻辑位于两个电极之间。在一个实施例中，逻辑电路位于被选择成最小化与阳极或阴极电极垂直重叠的面积的位置中。
图43图示了根据一个实施例的IEM IC的示例性设备配置。在一个实施例中，IC芯片的衬底204A被耦合到伏打电池单元的阳极（S1），其可以是被涂敷在衬底204A的背侧上的镁（Mg）层206A。在衬底204A的相对侧上的是阴极（S2）材料层202A，在该示例中其是氯化铜（CuCl）。电极202A和206A以及用作电解质流体的体液形成伏打电池单元。制造在衬底204A上的IEM IC电路是形成用于伏打电池单元的返回电路的“外部”电路。本质上，IEM IC改变该“外部”电路的阻抗，由此改变流过体液的电流的总量。与体液接触的例如如以下更详细描述的个人健康接收器上的接收电路可以检测该电流改变，并接收编码消息。
要注意的是，伏打电池单元的两个电极S1和S2也充当用于IC的传输电极。该配置显著降低IC芯片的复杂性。此外，由于流体-金属界面常常表现出高阻抗，所以使用与伏打电池单元电极不同的单独一对电极可能将附加高阻抗引入到电路，由此降低发送效率并且增大功耗。因此，将伏打电池单元电极用于发送也改善IC电路的功率效率。
IEM的IC用作一旦通电就发送唯一标识码的可摄取发送器。该IC可以封装在药物学上可接受的媒介物内，例如如上所述。当IEM被吞咽并且在胃内时，集成伏打电池单元或电池使用胃酸作为电解液来对主芯片加电并且此后开始广播或以其他方式电通信。此外，若干丸剂可以被摄取并同时发送。在操作期间，广播例如使用BPSK调制的唯一标识码。该广播可以由接收器接收和解调，例如，传感器接口单元。接收器可以解码并且存储具有时间戳的标识码。
在一个实施例中，IEM IC包括阻抗检测电路。该电路被配置成检测阳极和阴极电极之间的阻抗。当电极不浸没在电解质流体（例如，胃酸）中时，电极之间的阻抗是高的，并且IC未被激活。当电极与电解液流体接触并且阻抗检测电路检测到阻抗的下降时，IC然后被激活。
一些实施例允许伏打传感器以低电压操作。一般，IC可以利用0.8-2V处的电源进行操作。在一个实施例中，IC被配置成利用约1.0-1.6V处的电源进行操作。此外，伏打电池单元表现出200-10K欧姆的内部阻抗。在一个实施例中，伏打电池单元表现出约500-5K欧姆的内部阻抗。IC还提供超稳定的载波时钟频率，由此促进抗差错通信。
在一个实施例中，IC包括三部分电路。第一部分是使用电池作为电源的阻抗检测电路。第二部分是广播消息的主电路。阻抗检测电路可以在电池检测到低于10K欧姆的阻抗之前将主电路保持在大致零功耗处。当阻抗下降到约10K欧姆时，主电路被激活，并且阻抗检测电路可以将其自身与电池相分离。第三部分是看门狗电路，其被设计成当危险情况发生时保护患者的安全。
图44呈现图示根据本发明的一个实施例的IEM IC的设计的示例性示意图。一般，IEM芯片具有电池部302A和IC电路304A。电池部302A包括伏打电池单元电极，其当与电解质流体耦合时形成伏打电池单元。两个电池电极分别耦合到高电压轨（VCC）和用于IC电路的接地。IC电路304A包括发送开关晶体管306A、再充电晶体管308A、再充电保护二极管310A、再充电电容器316A、本地振荡器314A和控制逻辑312A。本地振荡器314A产生由控制逻辑312A用于发出发送命令（标记为“广播”）以导通和截止发送开关晶体管306A的一个或多个载波频率。例如，振荡器316A可以产生20KHz信号，基于其，控制逻辑312A可以生成二进制相移键控（BPSK）编码的消息。控制逻辑312A然后导通和截止晶体管306A以发送这些消息。
当晶体管312A被导通时，在两个伏打电池单元电极之间提供低阻抗外部返回电路。因此，流过患者的身体的电流也增加。当晶体管312A被截止时，两个伏打电池单元电极之间的外部返回电路表现出高阻抗。对应地，流过患者的身体的电流显著降低。注意的是，电路的其余部分（例如，振荡器314A和控制逻辑312A）的电流消耗足够低而使得存在广播时段和静默时段之间的身体电流方面的显著差异。
当晶体管306A被导通时，两个伏打电池单元电极被有效地短路。作为结果，由电极提供的电压比晶体管306A截止时显著降低。为了确保控制逻辑312A继续恰当地操作，充电电容器316A提供必要的电压（VCC）来控制逻辑312A。注意，当在IC芯片处于静默时段时，即，当晶体管306A保持截止时，再充电电容器316A被再充电。当晶体管306A导通时，这引起电池电极间的电压下降，二极管310A防止存储在电容器316A中的电荷回流到电池电极。在一个实施例中，二极管310A是确保快速切换时间的肖特基二极管。
可能的是，在发送时段期间，振荡器314A和/或控制逻辑312A已经耗尽存储在电容器316A中的电荷，从而引起VCC下降到某一阈值以下。例如，由再充电电容器316A提供的电压可能下降到由伏打电池单元提供的电压以下。这两个电压之间的差可能不足够大以导通肖特基二极管310A。在该情况下，控制逻辑312A可以发出再充电信号以导通再充电开关晶体管308A，其将电池电压耦合到电容器316A和再充电电容器316A。
在一个实施例中，IEM IC和接收器之间的通信是单工的。也就是说，IEM IC仅在不接收任何信号的情况下发送信号。通信通过患者的身体组织和体液经由IC电极和接收器电路之间的直接耦合执行。发送在两个频率处执行，例如，一个在10kHz处并且另一个在20kHz处。频率和频率值的其他数量也是可能的。一般，不同的数据分组格式可以用于本发明的系统。在一个实施例中，所发送的数据分组是40比特长，其中16比特被用作同步/前导模式。其余24比特携带编码IEM的标识符的有效载荷。在一个实施例中，有效载荷还可以包括前向纠错（FEC）码，使得传输更健壮。在一个实施例中，数据比特占用载波时钟的16个周期。比特是BPSK编码的。其他编码方案也是可能的。在进一步的实施例中，16比特同步/前导模式包括用于同步的12比特和作为前导的4比特。
图45图示了根据本发明的一个实施例的用于“0010”的比特模式的示例性传输序列。每一个比特由16个时钟周期表示。取决于电池配置，可能期望的是限制驱动晶体管306A的占空比以维持足够的功率给振荡器。在一个实施例中，驱动晶体管306A的“导通”状态被保持为基本上等于或小于25μs。因此，在其中时钟周期是50μs的20kHz传输期间，驱动器在25μs内接通并且在25μs内关断。在10kHz传输期间，驱动器在25μs内接通并且在75μs内关断。逻辑“0”传输以数据时钟周期的上升沿开始，并持续16个时钟周期。对应地，逻辑“1”传输以数据时钟周期的下降沿开始，并且也持续16个周期。注意，其他占空比配置和编码方案也是可能的。
图46呈现根据本发明的一个实施例的序列“10101”的20kHz传输的示例性波形。注意，为了说明的目的，每一个逻辑比特占用3个时钟周期，而不是16个周期。图47呈现根据本发明的一个实施例的序列“10101”的10kHz传输的示例性波形。注意，每一个逻辑比特也被缩短为3个时钟周期。
在某些实施例中，IEM的操作可以分为以下四个阶段：存储、保持时段、广播时段和断电。在存储时段期间，IC被关闭并且通常消耗小于5mA。在保持时段期间，IC被接通。然而，广播针对振荡器时钟信号禁用以稳定化。在一个实施例中，在广播时段期间，分组被发送256次。在每次传输期间，传输驱动器晶体管操作以发送分组，并且然后在一段时间内关断。当发送器驱动器晶体管截止时，IEM IC的其余部分继续通电。在一个实施例中，在整个广播时段期间的平均占空比保持在约3.9％处。平均占空比的其他值也是可能的。在断电时段期间，IEM IC适度地断电。广播被完全关断。
图48呈现图示根据一个实施例的IC的操作的示例性状态图。在操作期间，当阻抗检测电路操作以检测两个电池电极之间的阻抗时，系统首先进入存储时段702。同时，IC被电源门控关断。在阻抗检测电路检测到低阻抗（例如约10千欧的阻抗）之后，电路从电源门控关断状态释放IEM IC。对应地，系统进入保持时段704。在保持时段704期间，芯片的广播功能在约10秒内针对时钟信号被禁用以稳定化。接下来，系统进入广播时段706。在此时段期间，数据分组在一个周期中被广播两次，一次在10kHz并且一次在20kHz，其中周期模式为32ms开（10KHz）——768ms关——64ms开（20KHz）——1536ms关。每一个循环是约2.4秒，并且系统在约10分钟内完成256个周期。注意的是，在每一个频率处，芯片的传输占空比被保持在约3.9％处。在时间的剩余96.1％期间，再充电电容器被再充电。随后，当振荡器停止并且芯片被电源门控断电时，系统进入断电状态708。注意，如果由于某种原因，芯片在10分钟广播时段的结束之前连续保持广播，则系统重置芯片的电源并且广播过程再次开始。这样的情况可能发生在例如胃的电导率突然降到如此低使得振荡器及其所生成的时钟不能恰当地运行时。
在一些实施例中，用于IC的操作参数可以是以下：操作温度可以从20至45摄氏度；存储温度可以从0至60摄氏度；存储湿度可以从20％至90％相对湿度；人体电导率/pH值可以从0.01/4至1000/11 S·m-1/pH。
在一些实施例中，IEM电路可以具有以下DC参数：除阻抗检测电路之外的主芯片的电源（“Vcc”），并且输出驱动器可以从1.0-1.8伏并且通常为约1.6伏；再充电期间的芯片的DC电流（“I（s2）”）可以从8-12uA并且通常为约1.6uA；电池电压（“V（s2）”）可以从1.0-1.8伏并且通常为1.6伏；输出驱动器的导通电阻（“Zon”）（“V电池”的功能）可以从7-55欧姆并且通常为11欧姆；输出驱动器的关断电阻（“Zoff”）可以从约75K-500k欧姆并且通常为100K欧姆；当完全湿润时的电池电压（“V电池”）可以从约1.0-1.8伏并且通常为约1.6伏；恰当运行的芯片的溶液的电导率（“R电池”）可以从约500-5K欧姆并且通常为约1K-3K欧姆。
在一些实施例中，IEM电路可以具有以下AC参数（注意，针对实际芯片设计，目标值可以具有温度、电源电压以及晶体管的阈值电压范围之上的+/-5%到+/-10%）：振荡器的频率（“f_osc”）可以从256-384kHz并且通常为约320kHz；低广播频率（“f1_广播”）可以从约8-12kHz并且通常为约10kHz；高广播频率（“f2_广播”）可以从约16-24kHz并且通常为约20kHz；通电处的启用芯片以进行广播之前的保持时间（“T_brdcsten”）可以从约8-12秒并且通常为约10秒；广播的时间（“T_brdcstoff”）可以从约8-12分钟并且通常为约10分钟。
IEM芯片的物理尺寸可以在0.1mm2和10mm2之间。由于特殊IC配置，本发明的实施例可以提供IEM芯片，其足够小以被包括到多数类型的药片。例如，IEM IC芯片可以具有小于2×2mm2的尺寸。在一个实施例中，IC芯片可以是1×1mm2或更小。在一个实施例中，芯片为1mm×1mm。芯片的衬底的底侧充当S1电极并且S2为在衬底的顶侧上制造的垫。垫的尺寸可以在2500μm2和0.25mm2之间。在一个实施例中，垫是约85μm×85μm。
尽管先前的描述公开了将相同的电极用于电池和信号传输的芯片配置，但是在某些实施例中，针对发电和信号传输采用单独的电极。
图49图示了其中两个单独的电极分别用于电池和信号传输的一个示例性IEM芯片配置。接地电极802被制造在衬底800的底侧上。在衬底800的顶侧上的是电池电极804和传输电极806。还制造在衬底899上的是电路区域808。在操作期间，由电极802和804形成的电池向区域808内的电路提供电源。电路驱动传输电极806和802，并在患者的身体中产生电流改变。可能的是，从传输电极806流到接地电极802的电流可以流动在电路区域808下方，从而导致电路元件中的电位的改变。这样的潜在改变可以导致电路区域808内的晶体管中的不合期望的闩锁效应（latch-up）。
避免这样的闩锁效应的一种方法是分离传输电极区域和电路区域，使得存在将改变电路之下的电位的最小横向电流流动。例如，衬底接触可以位于可以转移来自电路区域的电流流动的区域中。
图50图示根据本发明的一个实施例的最小化电路闩锁效应的示例性芯片配置。如图50中所示，有可能在衬底的四角处放置衬底接触区域。作为结果，向衬底流动的电极电流被分流到四角，远离处于中间的电路区域。类似地，特殊布局设计扫描可以用于合并电极芯片配置。
图51图示了IEM芯片中的最小化闩锁效应的示例性布局。如图51中所示，在衬底1000的底部上的是Mg电极1002。在衬底1000的顶侧上的是CuCl电极1006。电极1002和1006充当电池电极和传输电极二者。在CuCl电极1006以下的是许多传输驱动器电路区域1004，其位于布局的外围处。控制逻辑电路区域1008位于芯片的中央处。这样，从传输驱动器朝向Mg电极1002流动的电流被分流，而远离控制逻辑电路区域1008，由此避免晶体管中的任何闩锁效应。
图52是可以用于伏打传感器的IEM的实施例的分解图。在图52中，IEM 1200包括例如具有300μm的厚度的二氧化硅衬底1201。在底表面上的是例如具有8μm的厚度的镁电极层1202。位于Mg电极层1202和衬底1201的底表面之间的是钛层1203，其例如具有1000埃的厚度。位于衬底1201的上表面上的是电极层（CuCl）1204，其例如具有6μm的厚度。位于上部电极层1204和衬底1201之间的是例如具有1000埃的厚度的钛层1205和例如具有5μm的厚度的金层1206。
尽管以上已经在激活和基本上同时发生的传输（例如在与目标部位和/或环境的接触之后）方面描述了信号生成和发出协议，但是在某些实施例中，信号的传输和IEM的激活可以是单独的事件，即，可以发生在由某一持续时间所分离的不同时间处。例如，IEM可以包括导电介质，其在摄取之前提供激活。在某些实施例中，IEM封装在流体、电解质海绵、或其他导电介质中，使得其可以在被消化之前外部地激活。在这些实施例中，接收器被配置成仅当信号从所感兴趣的目标部位发送时检测所发送的信号。例如，系统可以被配置成使得传输将仅在与身体组织的接触时发生从而保证适当事件标记。例如，可以在处理IEM的情况下发生激活。可以采用在处理或接触的情况下破碎的压敏膜，其中，制动使电解质材料能够实现电池元件的连接。可替代地，胃中的凝胶胶囊的降解也可以释放所存储的电解质并激活IEM。将IEM封装在海绵（由保留靠近IEM的水的导电材料构成）中虑及激活在少量的液体的存在时发生。该配置抵消不存在导电流体时的欠佳传输性能。
注意的是，其他布局设计也是可能的。此外，绝缘体上硅（SOI）制造技术可以用于将逻辑控制电路区域与导电衬底绝缘，使得传输电流不能干扰控制电路。
在某些实施例中，标识符组成在向对象施用时被破坏。照此，在某些实施例中，组成物理地破碎，例如，溶解、降解、侵蚀等，在例如经由摄取、注射等输送至身体之后。这些实施例的组成区别于配置为被摄取的设备，并且途经胃肠道基本上（如果不完全的话）存活为完整。
在某些实施例中，标识符不包括成像系统，例如，相机或其他可视化或成像元件或其组件，例如，CCD元件、照明元件等。在某些实施例中，标识符不包括例如用于感测生理参数的感测元件，超出检测与目标生理部位的接触的激活剂。在某些实施例中，标识符不包括推进元件。在某些实施例中，标识符不包括采样元件，诸如流体检索元件。在某些实施例中，标识符不包括可致动活性剂输送元件，诸如在接收到使输送元件释放活性剂的信号之前保持活性剂与组成的元件。
标识符可以使用任何方便的加工技术来制造。在某些实施例中，平面处理协议被用来制造具有表面电极的功率源，其中表面电极包括至少部分地在电路支持元件的相同表面上的至少阳极和阴极。在某些实施例中，平面处理协议在晶片焊接协议中用于产生电池源。可以采用包括表面微加工和体微加工技术的平面处理技术（诸如，微机电系统（MEMS）制造技术）。可以在制造结构的某些实施例中采用的沉积技术包括但不限于：电沉积（例如，电镀）、阴极电弧沉积、等离子体喷涂、溅射、电子束蒸发、物理气相沉积、化学气相沉积、等离子体增强化学气相沉积等。材料移除技术包括但不限于：例如经由化学机械研磨、激光烧蚀、电子放电加工（EDM）等的反应性离子蚀刻、各向异性化学蚀刻、各向同性化学蚀刻、平面化。还感兴趣的是平版印刷协议。在某些实施例中的感兴趣的是施用平面处理协议，其中结构被建立和/或使用以顺序方式施加到衬底的不同材料移除和沉积协议从初始平面衬底的表面或多个表面移除。感兴趣的说明性制造方法在PCT申请序列号PCT/US2006/016370中更详细地描述，其公开内容通过引用以其整体并入本文。
在某些制造协议中，使用牺牲层。例如，在诸如在以下更详细地描述的某些三维实施例中，其中间隙或空间被期望，可以在制造期间采用牺牲层，其中这样的层在使用电池之前整体或部分地移除。感兴趣的牺牲层材料包括但不限于可以被硬烘烤以使它们稳定处理的光阻剂。一旦顶部电极的沉积完成，则光阻剂牺牲层可以使用任何方便的方案例如利用丙酮来移除。可以用作牺牲层的其他材料包括但不限于氮化硅、二氧化硅、苯并环丁烯或钨。移除牺牲层的其他方法包括但不限于：气相移除、干式蚀刻移除和过氧化氢。
在一些实施例中，平面处理（例如，MEMS）制造协议被用于制造电池，其包括至少部分地存在于电路支持元件的相同表面上的阳极和阴极。通过“至少部分地存在于电路支持元件的相同表面上”是指阴极的至少一部分和阳极的至少一部分存在于电路支持元件的相同表面上，其中两个电极可以完全存在于电路支持元件的表面上，一个电极可以全部存在于一个表面上并且另一个电极仅部分地存在于表面上，例如，其中另一个电极包括存在于与第一电极定位在其上的表面不同的表面上，以及其中两个电极部分存在于同一表面上，然后部分地存在于不同表面上。可植入片上电池可以以各种方式沉积在芯片上。电路支持元件可以采取任何方便的配置，并且在某些实施例中是集成电路（IC）芯片。电极元件被定位在其上的表面可以是顶表面、底表面或一些其他表面（例如，侧表面，如所期望的），其中在某些实施例中，电极元件至少部分地存在于其上的表面是IC芯片的顶表面。
使用MEMS制造技术，一些实施例的电池可以被制造为非常小的尺寸，例如，如上文所回顾的。电池的电极可以以各种厚度沉积，例如，范围从约0.001至约1000μm，诸如从约0.5至约10μm。其中，间隙存在于电极之间，间隙可以具有范围从约0.001至约1000μm的宽度，诸如从约1至约10μm。
在一个实施例中，两个阴极沉积在芯片的表面上，其中阳极分离两个阴极。介电层沉积在电极和电路芯片之间中，其中电路接触穿透芯片表面。该配置允许多个电池被放入到串联中，其提供更大的电压以在通过与目标部位的接触而激活电池时施加到电路芯片。图60示出平面、指间（inter-digitated）电池布局。介电材料9沉积在包含电路接触7的电路芯片5上。阳极3将第一阴极1与第二阴极2相分离。采用该配置的实施例包括其中电池处于串联（例如如上所述）的实施例，其提供可以由电路在与目标生理部位的接触时使用的更高电压。在某些实施例中，该配置也提供低电池阻抗，因为电极如此紧密地放置在一起。本实施例的特征在于，阴极和阳极元件二者完全存在于芯片的相同表面上。
在一些实施例中，阳极和阴极元件中的至少一个部分地存在于与另一个电极相同的表面上，而且部分地存在于另一个表面上，例如，芯片的侧部、底部等等。例如，阳极可以存在于电路芯片的表面的一侧的一小部分上并卷绕该侧以覆盖电路芯片的底部。阴极存在于电路芯片的顶表面的其余部分上，并在阴极和阳极之间提供小的间隙。在一个方面中，大阴极板覆盖电路芯片的大部分顶表面，而阳极覆盖电路芯片的底表面并卷绕该侧至顶表面。两个电极（例如，板）可以经由穿过芯片的顶表面上的介电层的电路接触而连接到电路芯片。
图61示出覆盖电路芯片5的介电材料9。阴极1淀积在介电材料9的大多数顶表面之上。阳极3沉积在电路芯片5的顶表面的其余部分以及侧和底表面之上，从而保留顶部上的阳极3和阴极1之间的分离。在某些实施例中，分离范围从约0.001至约1000μm，诸如从约0.1至约100μm，例如约2.0μm。在某些实施例中，电路芯片5可以在制造期间翻转以便在芯片5的底表面上沉积阳极3。用于阳极3和阴极1二者的电路接触7被提供在电路芯片5的顶表面上，从而向下行进通过电介质9。该配置提供非常大的电极区域，因为它利用电路芯片5的顶部和底部二者以及侧部之一。
在另一个实施例中，阴极被定位在电路芯片的顶表面上，例如，呈现为已沉积在电路芯片的顶表面上的电介质之上的层。在制造期间，牺牲层然后沉积在阴极层的顶部上。然后阳极层沉积在牺牲层的顶部上。然后可以移除牺牲层，从而留下间隙，所述间隙提供用于使目标部位流体例如电解胃液接触阳极和阴极的间隙。使用本实施例，附加电极层可以在将另一牺牲层沉积在阳极的顶部上之后层叠在彼此的顶部上。在这样做时，可植入片上电池可以被放入串联中，例如，其中期望垂直串联配置。
图62示出布置在电路芯片5的顶部上的介电层9。阴极1沉积在介电层9的顶部上并通过到电路接触7。牺牲层（未示出）沉积在阴极1的顶部上以提供用于要被沉积的阳极3的基础。一旦牺牲层被沉积，则其表面可以被蚀刻以提供较粗糙的表面。因此，当阳极3沉积到牺牲层上时，阳极3的底部将符合粗糙表面。牺牲层也可以使用阴极电弧来沉积，其将以粗糙且多孔的方式沉积。多个阳极3可以以多种尺寸沉积以将多种电压提供到芯片电路5。一旦阳极3被沉积，则牺牲层可以被移除以创建间隙，其中，在某些实施例中，间隙范围从约0.001至约1000μm，诸如从约0.1至约100μm，并且包括从约1至约10μm。在某些实施例中，阳极3与阴极1之间的间隙被选择成提供具有期望阻抗和不同电流的电池。阳极3的区域也可以被制造成将不同电压提供给电路芯片5，如所期望的。因此，阳极3可以被制造成利用用于相同芯片的多个阻抗和电流提供多个电压，其中最小使用芯片空间。
在一些实施例中，阴极层沉积在芯片的表面上的电介质之上，并且多个阳极沉积在阴极的不同区域之上。牺牲层被沉积以制造期间将阳极与阴极相分离，并且在移除之后产生公共阴极和定位在阴极之上的两个或更多阳极之间的间隙。如图63中所示，阳极3可以固定到电路芯片5的外区。在该点4处，其中用于阳极3的电路接触可以被放置。图63不同于图62在于，只有两个阳极3被沉积在阴极1之上。两个阳极3也为不同尺寸，并且因而提供不同的表面区域。阳极3可以被制造成满足应用的要求。如果期望多个电压，则阳极3可以从不同材料制造。如果期望多个电流，则阳极3可以以多个尺寸沉积。如果期望多个阻抗，则阳极3可以在阳极3与阴极1之间的不同尺寸的间隙的情况下进行沉积。
在一些实施例中，两个阳极板存在于具有沉积在表面的中间中的阴极电路接触的电路芯片的表面上。然后以这样的方式将阴极附接到电路接触：使得它悬在阳极之上，由此形成阴极和阳极之间的间隙。图64示出利用电路芯片5上的空间的可植入片上电容器的另一个实施例。绝缘层171形成在电路芯片5的表面上。用于阴极1的电路接触形成在芯片的中央处，其中阳极3阳极3形成在任一侧处，从而留下电路接触和阳极3之间的间隙。在制造期间，牺牲层然后沉积在阳极3的顶部上，以形成用于阴极1的基底。一旦阴极1被沉积，则移除牺牲层，从而提供用于液体进入的空间。
在一些实施例中，阴极存在于电路芯片的表面上，其中阳极以足以在阴极之上并且至少部分地在阴极周围提供开放腔室的方式定位。设置开口部，其允许电解流体流入腔室中，其产生阳极和阴极之间的电流路径。如所期望的那样可以提供多个开口例如以便确保没有空气被截留在腔室的内部。在图65中，阳极3围绕阴极1，从而创建电解质流体将进入到其中的腔室173。绝缘层11将阴极1与电路芯片5相分离。当与目标部位接触时，电解质流体将通过开口175进入腔室173。开口175可以位于腔室173的相对角，以确保没有空气截留在内部。图65的配置可能在某些情况下是期望的。例如，当可能在胃中不存在电介质流体的充裕量时，可植入片上电池可以被制造成包含流体，其接触电极周围，例如如图65中所示。通过这样做，电池将保证具有连续反应，而如果它是开放的，则流体可以进入和离开该反应区，并导致电池停止。
在给定电池单元包括腔室的情况下，例如，如示于图65中，表面可以采用调整流体流入和流出腔室的表面包衣，如所期望的。在某些实施例中，腔室的一部分的表面（例如，腔室的内表面）可以被修改以提供所期望的流体流动性质。例如，流体端口和腔室的一个或多个表面的表面能量可以被修改以提供增强的流体流入腔室。例如，腔室的一个或多个表面的表面能量可以增加，使得表面变得更加亲水。可以采用各种不同的表面能量修改协议，其中，所选择的特定协议可以取决于阻隔层的特定组成和所期望的表面能量性质。例如，如果某人希望增加给定表面的表面能量，则该表面可以经受等离子体处理，与表面能量修改接触，诸如在例如美国专利号5,948,227和6,042,710中描述的表面改性聚合物溶液，其每一个的公开内容以其整体并入本文以用于所有目的。在某些实施例中，亲水性物质可以用于吸引和将电解质流体保留在腔室内，例如，如在PCT申请序列号PCT/US07/82563中所描述的，其公开内容通过引用以其整体并入本文。
在某些实施例中，电池的一个或多个表面（例如，腔室的内表面）被修改以调制气体气泡形成并定位在表面上。例如，电池的激活可以导致泡沫产生，例如，氢气气泡产生。可以采用表面改性，使得气泡在激活期间产生，例如，在激活的阴极上，从阴极被拉取到另一个位置，例如远离阴极、在腔室外等。
以上实施例是平面处理协议生产的电池的示例，其中至少一个阳极和至少一个阴极存在于电路支持元件的同一表面上。以上描述不以任何方式限制，因为可以产生具有以上共同特征的其他实施例。
在一些实施例中，平面处理协议在晶片焊接协议中采用以产生电池源。在这样的实施例中的某些中，电介质可以沉积在电路芯片上。阴极层然后可以沉积在电介质的顶部上。阳极可以在单独支持晶片上沉积。然后阳极可以焊接到电路芯片的底部，在该点处支持晶片可以被蚀刻以允许阳极表面与电介质流体接触。照此，可以在制作可植入片上电池中使用的另一制造技术是晶片焊接。
可植入片上电池可以使用两个晶片来制造，诸如在图66中的实施例中。电路芯片5提供用于阴极1的基底，其沉积在电介质9的顶部上。这构成第一晶片组装件179。第二晶片组装件178包括支持晶片177和阳极3。阳极3沉积在支持晶片177的表面上。然后将阳极3焊接到电路芯片5并且体支持晶片177被蚀刻掉，从而暴露阳极3的区域。被蚀刻掉的支持晶片177的量取决于针对阳极3所期望的区域。这种制造方法可以有用于可植入片上电池，因为如果期望更多电路，则其可以被放置在支持晶片177中。
上面所讨论的这些实施例和其他实施例可以被改变以切换阴极与阳极，并且反之亦然，从而提供本发明的又另外的公开配置。感兴趣的其他平面工艺制造实施例包括在美国临时申请序列号60/889,868中所描述的那些；其公开内容通过引用以其整体并入本文。
除了上面描述的标识符组件之外，可摄取事件标记可以存在于（即，结合于）生理学上可接受的载体组件，例如，协助标识符的摄取和/或保护标识符直到其到达感兴趣的目标部位的组成或媒介物。通过“生理学上可接受的载体组件”是指可以是固体或流体（例如，液体）并且是可摄取的组成。这样的标记可以以本文所述的任何方式并入到胃内定位系统中，例如通过并入到导管中、利用诸如球囊的胃内设备、利用将导管耦合到胃内设备的中间设备等。标记物可以被配置成例如在位置已经确认之后从胃内定位系统的任何结构释放。这样的标记可以实现在生理上可接受的载体组件中，以协助标记的通过、处置等。
常见载体和赋形剂（excipient）是感兴趣的，诸如玉米淀粉或明胶、乳糖、葡萄糖、蔗糖、微晶纤维素、高岭土、甘露醇、磷酸二钙、氯化钠、和藻酸。在本发明的制剂中通常使用的崩解剂包括交联羧甲基纤维素、微晶纤维素、玉米淀粉、淀粉羟乙酸钠和藻酸。
液体组成可以包括在合适的（多个）液体载体中的悬浮液或组成或药学上可接受的盐的溶液，例如，乙醇、甘油、山梨糖醇、非水溶剂（诸如聚乙二醇、油或水）与悬浮剂、防腐剂、表面活性剂、润湿剂、调味剂或着色剂。可替代地，液体制剂可以由可复原粉末制备。例如，含有活性化合物、助悬剂、蔗糖和甜味剂的粉末可以用水重构以形成悬浮液；并且糖浆可以由含有活性成分、蔗糖和甜味剂的粉末制备。
以片剂或丸剂形式的组成可以使用常规用于制备固体组成的任何合适的（多个）药物载体来制备。这些载体的示例包括硬脂酸镁、淀粉、乳糖、蔗糖、微晶纤维素和粘合剂，例如聚乙烯吡咯烷酮。片剂也可以被提供有彩色薄膜包衣，或包括为（多个）载体的一部分的颜色。此外，活性化合物可以以受控释放剂量形式配置为包括亲水或疏水基质的片剂。
“受控释放”、“持续释放”以及类似术语用于表示当活性剂从输送媒介物以可查明的和可控的速率在一段时间之上释放而不是直接在应用或者注射时立即分散时发生的活性剂输送的模式。受控或持续释放可以延伸数小时、数天或数月，并且可以根据许多因素而变化。对于本发明的药物组成，释放的速率将取决于所选择的赋形剂的类型和组成中的赋形剂的浓度。释放的速率的另一个决定因素是聚原酸酯的单元内和之间的键的水解的速率。水解速率继而可能由聚原酸酯的组成和聚原酸酯中的水解键的数量所控制。确定从本发明的药物组成的活性剂的释放速率的其他因素包括颗粒尺寸、介质的酸度（基质内或外）和基质中的活性剂的物理和化学性质。
以胶囊形式的组成可以使用常规的封装过程来制备，例如通过将活性化合物和赋形剂并入到硬明胶胶囊中。可替代地，活性化合物和高分子量聚乙二醇的半固体基质可以被制备和填充到硬明胶胶囊中；或聚乙二醇中的活性化合物的溶液或食用油中的悬浮液，例如，液体石蜡或分馏椰子油可以被制备和填充到软明胶胶囊中。
可以包括的片剂粘合剂是阿拉伯胶、甲基纤维素、羧甲基纤维素钠、聚乙烯吡咯烷酮（聚维酮）、羟丙基甲基纤维素、蔗糖、淀粉和乙基纤维素。可以使用的润滑剂包括硬脂酸镁或其他金属硬脂酸盐，硬脂酸、硅树脂流体、滑石粉、蜡、油和胶体二氧化硅。
也可以使用芳香剂，诸如薄荷、冬青油、樱桃芳香剂等。另外，可能期望加入着色剂以使剂型在外观上更有吸引力或者有助于标识产品。这些可以类似于在一些实施例用于向用户发信号胃内球囊已经紧缩的芳香剂，如本文描述的。
适用于本发明的制剂中的其他成分可以在Remington的PharmaceuticalSciences，Mace Publishing公司，费城，宾夕法尼亚州，第17版（1985）中找到。
定位系统可以包括配置成在摄取IEM之后从IEM的标识符接收信号即在IEM与目标生理部位的接触时由IEM发出的信号的信号接收器。信号接收器可以取决于由信号生成元件所生成的信号的性质而显著变化，例如如下所回顾的。照此，信号接收器可以被配置成接收各种不同类型的信号，包括但不限于：RF信号、磁信号、导电（近场）信号、声信号等等，如上所指示的。
在某些实施例中，接收器被配置成从另一个组件（例如，IEM的标识符）导电地接收信号，使得两个组件使用患者的身体作为通信介质。照此，在IEM的标识符和接收器之间传递的信号行进通过身体，并要求身体作为传导介质。标识符发出的信号可以以传导通过身体组织的电交流电流（a.c）电压信号的形式通过对象身体的皮肤和其他身体组织被发送并且从对象身体的皮肤和其他身体组织接收。作为结果，这样的实施例不要求任何附加的电缆或硬线连接，或甚至用于从自主传感器单元向中央发送和接收单元以及系统的其他组件发送传感器数据的无线电链路连接，因为传感器数据经由对象的皮肤和其他身体组织直接交换。该通信协议具有如下优点：接收器可以自适应地设置在对象的身体上的任何期望的位置处，由此接收器自动连接到所需的电导体以用于实现信号传输，即，信号传输通过由对象的皮肤和其他身体组织所提供的电导体执行。在接收器包括感测元件（见下文）的情况下，某人可以具有遍及身体分布并经由该身体导电介质协议彼此通信的多个接收器/传感器元件。这样的基于身体的数据传输还具有如下的优点：因此所需的发送功率非常小。这避免了在其他设备的电操作中的干扰的生成，并且也有助于防止敏感医疗数据的无意截取或窃听和监视。结果所得的非常低的功耗附加地有利于实现长期监视的目的，尤其是在具有有限电源的应用中。
信号接收器被配置成从IEM的标识元件接收信号。照此，信号接收器被配置成使得其可以识别从IEM的标识符发出的信号。在某些实施例中，信号检测组件是在检测到从标识符发出的信号时被激活的组件。在某些实施例中，信号接收器能够（即，配置成）同时检测多种制药信息学使能的组成，例如，2个或更多、5个或更多、10个或更多等。
信号接收器可以包括各种不同类型的信号接收器元件，其中接收器元件的性质必然取决于由信号生成元件所产生的信号的性质而变化。在某些实施例中，信号接收器可以包括一个或多个电极（例如，2个或更多电极、3个或更多电极，包括多个（例如2个或更多、3个或更多、4个或更多）电极对等），以用于检测由信号生成元件所发出的信号。在某些实施例中，接收器设备将被提供有两个电极，其以一定距离分散，例如允许电极检测差分电压的距离。该距离可以变化，并且在某些实施例中范围从约0.1至约5cm，诸如从约0.5至约2.5cm，例如约1cm。在某些实施例中，第一电极与导电身体元件（例如血液）接触，并且第二电极与相对于所述导电体元件的电绝缘身体元件接触，例如，脂肪组织（脂肪）。在可替代实施例中，采用了利用单个电极的接收器。在某些实施例中，信号检测组件可以包括用于检测由信号生成元件所发出的信号的一个或多个线圈。在某些实施例中，信号检测组件包括用于检测由信号生成元件所发出的信号的声学检测元件。在某些实施例中，提供多对电极（例如，如上文所回顾的），例如以增加信号的检测概率。
感兴趣的信号接收器包括外部和可植入信号接收器二者。在外部实施例中，信号接收器在体外，通过其意指接收器在使用期间存在于身体外部。在接收器被植入的情况下，信号接收器在体内。信号接收器被配置成与身体稳定地相关联，例如，在体内或体外，至少在其接收从IEM发出的信号的时间期间。
在最广泛的意义上，本发明的接收器可以相对于它们被配置成针对其进行操作的患者是移动或非移动的。信号接收器的移动实施例包括被定尺寸成以基本上不影响活对象的运动的方式与活对象稳定地相关联的实施例。照此，实施例信号接收器具有当与对象（诸如人类对象）一起采用时不会引起对象经历在其移动能力方面的任何差异的尺度。在这些实施例中，接收器被定尺寸成使得其尺寸不妨碍对象的物理移动的能力。
在某些实施例中，信号接收器可以被配置成具有非常小的尺寸。在信号接收器具有小尺寸的情况下，在某些实施例中，信号接收器占用约5cm3或更小的空间体积，诸如约3cm3或更小，包括约1cm3或更小。在某些实施例中，信号接收器的所期望的功能利用可再充电电池来实现。
除了从可摄取事件标记的标识符接收信号，信号接收器还可以包括一个或多个不同的生理参数感测能力。通过生理参数感测能力是指感测生理参数或生物标记的能力，诸如但不限于：流体的化学组成。
在某些实施例中，信号接收器包括提供用于信号接收和感测的双重功能的一组2个或更多电极。例如，除了接收信号之外，电极也可以服务于附加的感测功能。
在某些实施例中，包括可以被看作自主传感器单元的信号接收器。在这些实施例中的某些中，传感器单元包括传感器和一对发送/接收电极，其被适配成布置在对象的皮肤或身体表面上。接收器还可以包括被适配成布置在对象的身体上的中央发送和接收单元以及便携式数据记录单元。自主传感器单元被适配成从可以指示标记的位置的对象的身体获取传感器数据，即，医疗和/或物理数据，诸如如下中的一个或多个：脉搏率、血氧含量、血糖含量、其他血液成分数据、血压数据、心电图数据、脑电图数据、呼吸速率数据、排汗数据、身体温度数据、活动、运动、电极阻抗等。此外，组件包括从内部设备接收信号的能力，例如，IEM的标识符。每一个自主传感器单元的发送/接收电极被适配成将所获取的传感器数据发送到对象的身体中，使得这些传感器数据经由对象的皮肤和/或其他身体组织发送到中央发出和接收单元，诸如以上关于电磁定位系统所描述的传感器接口单元。其他信号（诸如监视信号和轮询信号）可以从中央发送和接收单元通过对象的身体组织发送到传感器单元，其中，这些信号被相应的传感器单元的发送/接收电极所拾波。
可以存在于信号接收器中的附加元件包括但不限于：信号解调器，例如，用于解码从可摄取事件标记所发出的信号；信号发送器，例如，用于从信号接收器向外部位置发送信号；数据存储元件，例如，用于存储关于接收到的信号的数据、生理参数数据、病历数据等；时钟元件，例如用于将特定时间与事件相关联，诸如接收到信号；前置放大器；微处理器，例如，用于协调信号接收器的不同功能的一个或多个。
信号接收器的可植入版本的各方面将具有生物相容外壳、两个或更多感测电极、功率源，其可以是原电池或可充电电池或者由广播感应地对线圈供电的源。信号接收器还可以具有电路，其包括解码所发送的信号的解调器、记录事件的一些存储、时钟、以及在身体外发送的路途。在某些实施例中，可以省略时钟和发送功能。发送器可以是RF链路或导电链路以将信息从局部数据存储发送到外部数据存储设备。
解调器组件当存在时可以是被配置成解调从制药信息学使能的药物组成的标识符发出的信号的任何方便解调器。在某些实施例中，解调器是体内传输解码器，其允许即使在显著噪声存在时使用消耗非常低的功率的小规模芯片来对低电平信号进行准确信号解码。在一个实施例中，体内传输解码器被设计成解码使用二进制相移键控（BPSK）调制的信号。信号然后可以使用科斯塔斯环解调。二进制码通过将符号恢复技术应用到科斯塔斯环输出来恢复。在一些实施例中，体内传输解码器可以包括自动增益控制（AGC）块。AGC块可以确定最强的频率成分和到来信号的信号功率。信号的最强频率可以被用于在算法的其他部分中调整滤波器和压控振荡器。这可以帮助接收器积极调整到来信号频率的变化和到来信号频率的漂移。通过测量信号功率，AGC块然后可以计算并应用对于将信号功率正规化到预定值所必需的增益。该增益可以进一步通过在科斯塔斯环处读取信号功率进行调整。在一个实施例中，体内传输解码器可以积极调整到来信号的采样率以调整到诸如噪声存在量之类的条件。例如，如果信号对噪声比（SNR）是足够的，则采样率可以保持在低值处。如果SNR在解码期间减小到所设定的阈值以下，则采样率可以增加。以这种方式，采样率可以在不损害所恢复的信号的准确度的情况下被保持得尽可能低。通过积极地调整采样率成尽可能低，算法节省功率。在标题为“In-Vivo Transmission Decoder”的美国临时申请序列号60/866,581中提供了这样的体内传输解码器的另外方面，所述申请的公开内容通过引用以其整体并入本文。
在某些实施例中，本接收器的组件或功能块存在于集成电路上，其中集成电路包括许多不同的功能块，即，模块。在给定接收器内，至少一些（例如，两个或更多，高至包括所有）功能块可以存在于接收器中的单个集成电路中。通过单个集成电路是指包括所有不同功能块的单个电路结构。照此，集成电路是单片集成电路（也称为IC、微电路、微芯片、硅芯片、计算机芯片或芯片），其是小型化电子电路（其可以包括半导体器件以及无源组件），其被制造在半导体材料的薄衬底的表面中。本发明的某些实施例的集成电路可以是混合集成电路，其是小型化电子电路，其由单独的半导体器件以及无源组件构成，被焊接到衬底或电路板。
图53提供根据本发明的实施例的功能框图的示意表示。在图53中，接收器10C分别包括第一和第二电极11C和12C，它们由距离X分离并充当天线来接收由标识符所生成的信号。距离X可以变化，并且在某些实施例中范围从约0.5至约5cm，诸如从约0.5至约1.5cm，例如约1cm。放大器13C检测跨电极的差分信号。然后所检测到的信号进入解调器14C。还示出的是存储解调数据的存储器15C。时钟16C向该存储器写入事件的时间戳。发出电路（TX）（16）从存储器向外部接收器（未示出）传递出数据。还存在功率源17C，其对所有微电子器件供电。在所描绘的实施例中，还存在微处理器18C，其协调所有这些块之间的功能。最后，卷绕周围的线圈19C提供RF传输出去。如上概括，在图53的实施例中所示的所有的不同功能块可以在同一集成电路上。
在图54中描绘了另一个实施例。在图54中，接收器20C的主要部分包括上面列出的所有功能和电极21C。还示出的是电极22C，其在电线23C的端部处。该配置提供了e0和e1之间的足够距离，以充当高效的接收器，并且又最小化接收器20C的整体尺寸。
在一些实施例中，信号接收器可以是外部的。在信号接收器是外部的情况下，它们可以以任何方便的方式进行配置。外部配置可以包括以上关于可植入实施例所描述的任何元件，如所期望的。照此，外部接收器可以包括如图53中所描绘并且上述的电路。因此，如上所述的诸如信号接收器、发送器、存储器、处理器、解调器等之类的元件可以存在于本发明的外部接收器中，如所期望的。例如，可以存在于本发明的外部接收器中的电路的功能性在图55A和55B中示出。
图55A提供了根据一个实施例的接收器70C的功能框图，其中接收器包括外部接口块71C，其中外部接口块可以包括无线通信元件（例如，天线）、串行端口、导电接口等。还存在的是信号接收器电路块72C。还存在的是接收器电极功能块73C。图55B提供根据本发明的一个实施例的在接收器中找到的电路74C的视图。电路74C包括外部接口75C、存储器76C、数字信号处理器（DSP）77C和实时时钟（RTC）78C。还示出的是模拟至数字转换器（ADC）79C、前置放大器80C、可选参考（共模消除电路）81C和电极82C。
在某些外部实施例中，接收器可以被配置成仅临时即暂时地（例如在可摄取事件标记实际被摄取时）与患者接触或与患者相关联。例如，接收器可以被配置为具有两个指状电极或手柄的外部设备。在IEM的摄取时，患者或医疗保健提供者触摸电极或完全抓住手柄，以产生与接收器的导电电路。在从IEM发出信号时，例如，当IEM接触胃时，由IEM的标识符所发出的信号由接收器所拾波。此时，接收器可以向患者或医疗保健提供者例如以可听或视觉信号的形式提供已经接收到来自IEM的信号的指示。如上指示的，在某些外部实施例中，接收器被配置成仅临时即暂时地（例如在胃内设备、可摄取标记等实际被摄取时）与患者接触或与患者相关联。
在一些实施例中，标记可以使用能够产生所期望的结果的任何方便方式由对象摄取，其中施用路由至少部分地取决于组成的特定格式（例如如上所回顾的），并涉及摄取该可摄取事件标记，例如，通过连同胃内设备和/或可吞咽导管一起吞咽IEM组成。取决于特定应用，方法可以包括摄取事件标记本身或与诸如胃内设备的物质的另一组成结合摄取。一旦可摄取事件标记到达目标生理部位，则IEM的标识符发出可检测信号，例如，如上所回顾的。信号接收器可以以各种方式处理所接收的数据（例如，以从可摄取事件标记所发出的信号的形式）。在一些实施例中，信号接收器例如立即或在一段时间后（在所述情况下数据被存储在接收器的存储元件中）简单地将数据重发到外部设备（例如，使用通过导管延伸的电线，通过使用常规的RF通信等）。因此，在某些实施例中，信号接收器存储用于后续重发给外部设备的所接收数据或用于后续数据处理中的所接收数据（例如，检测随时间的某些参数中的变化）。例如，植入的收集器可以包括常规的RF电路（操作例如在405MHz医疗设备频带），医师可以例如使用数据检索设备与其进行通信，诸如如本领域中已知的识别笔（wand）。在其他实施例中，信号接收器处理接收到的数据，以确定是否要采取某些动作，诸如操作在其控制下的效应器（effector）、激活可见或可听的警报、将控制信号发送给位于身体中的其他地方的效应器等。信号接收器可以执行这些和/或使用接收到的数据的其他操作的任意组合。
图56是具有附接到输送/膨胀导管5620的球囊胶囊5610的胃内系统5600的实施例的侧视图，其中球囊在其中具有伏打传感器5630。胶囊5610和导管5620可以是本文描述的任何实施例。如本文所述，传感器5630可以是可摄取事件标记的任何实施例。传感器5630被示为位于胶囊5610的与耦合于导管5620相对的端部处。然而这仅仅是一个示例，并且传感器630可以在任何合适的位置中，在胶囊5610内部或外部。
图57是包括球囊5710和导管5720的胃内球囊系统5700的实施例的侧视图，其中阳极5750和阴极5740具有特定的pH包衣5760。pH包衣5760可以被选择为控制阳极和阴极对胃环境（诸如胃液）的暴露。导管5720可以具有电线5720以传送由系统接收到的电信号，诸如电压。电线5720可以例如与传感器接口单元电耦合，如本文所述的。
图67图示具有事件标记的伏打定位系统6700的实施例用于患者。系统6700包括暴露于患者的胃内的胃液的球囊胶囊6710。胶囊6710可以以本文所述的任何方式摄取。胶囊6710与球囊导管6720耦合。在一些实施例中，导管6720与可摄取事件标记耦合。在一些实施例中，胶囊6710与标记耦合。在一些实施例中，图56的球囊系统5600可以利用图67中所示的系统6700实现。如图67中进一步示出的，系统6700还可以包括信号接收器6730，其可以在患者的身体的外部。在一些实施例中，接收器6730位于患者的胃附近。系统6700还可以包括与接收器6730通信的移动设备6740，诸如智能电话或平板电脑。
图68图示具有阳极和阴极的伏打定位系统6810的实施例用于患者。系统6800可以包括暴露于患者的胃内的胃液的球囊胶囊6810。胶囊6810可以以本文所述的任何方式摄取。胶囊6810与球囊导管6820内的电线电耦合。在一些实施例中，导管6820在其远端处在球囊6810附近包括阳极和阴极。阳极和阴极可以提供电压信号，以一旦阳极和阴极接触胃液就确认在胃中的放置，如本文所述。系统6800还可以包括与阴极和阳极电通信的电压引线6830。电压引线可以将阳极和阴极耦合到测量电压的信号接收器6840。接收器6840可以在电压电平已达到预定阈值（例如指示胃的胃环境的电压电平）时向系统6800的用户报告。
基于PH的追踪和可视化子组件
追踪和可视化功能可以并入到上述的设备和系统中。如本文中所使用的，“可视化”广泛地用于指代以许多方式标识身体内的感兴趣的项目，包括通过测量由胃内设备或由其部分所遇到的pH水平。由于本设备的非侵入性的性质，医师可以期望在膨胀之前、在治疗的过程期间或者在紧缩之后确定或确认设备的位置和定向。因此，提供了包含被配置用于在施用的所有阶段实现确定和确认胃内设备的位置、定向和状态的pH感测组件的胃内设备。
可以使用多种pH测量系统来指示沿着由胃内设备所遇到的消化道的pH水平。图69A描绘了在用于患者期间展示的患者内的胃内设备10A（图69B中示出）的实施例，其具有外部控制器86以及单独的显示单元87选项。如所示，外部控制器86可以与设备集成。图69A还示出其中控制器86可以插入到单独的显示单元87中以用于更大或更复杂的显示的实施例。
图69B描绘了具有无线外部显示器88的胃内设备10A的实施例。如所示，外部显示器88可以与胃内设备10A或随之的利用无线通信的配件一起使用。当监视数据时，医师可能改变胃内设备的定向、位置等，以确保它在理想的位置和定向等内。设备10A可能具有利用算法来收集和分析数据的能力以确定设备是否在理想的位置、定向等中。
在一些实施例中，胃内设备和/或随之的配件包括要与胃内设备或过程一起使用的传感器或多个传感器以监视消化道内的一个或多个参数（诸如pH），包括食道、胃和/或肠。图69C描绘胃的横截面内的位于胃内设备16B（诸如球囊）上的胃内系统20B的pH传感器28B的实施例的侧视图。在一些实施例中，传感器28B将适配成以精细的分辨率、低滞后准确地监视pH并且将适于组织接触。传感器可以具有非常小的表面接触面积或可以具有较宽的表面接触面积。
系统20B可以包括仪器，其与胃内设备16B分离并且可以被构造有用于沿食道向下放置的轴和可能地用于操纵的臂。系统还可以包括被附接到或接触胃内设备16B并可以在设备被放置后移除的配件。
在一些实施例中，传感器28B在放置胃内设备16B期间被用作引导以监视放置、性能、调整或其他数据。传感器28B在放置胃内设备或执行通过多种减肥机制诱导体重减轻的减肥外科手术时使用。传感器可以用于确保胃内设备被放置在适当的位置中。减肥机构可以包括占用设备（诸如可膨胀的胃内球囊），如图69C中所示，或本文描述的其他类似设备，其中传感器可以用于例如确保实现适当的填充体积以减轻体重。装配有传感器28B的胃内设备16B也可以收集放置或调整数据以自定义对患者的放置和/或适配以用于改善的长期性能。
无论是使用有线还是无线传感器28B，外部显示器都可以具有收集和记录关于胃内设备16B周围的环境pH水平的数据的能力。在一些实施例中，外部显示器可以在图69A-B中所示的控制器86、外部显示器87和/或无线外部显示器88上。外部显示器还可以包含执行所收集的数据的分析以用于进一步诊断能力的能力。外部显示器可以具有收集数据并在各种呈现中显示它的能力。其可以显示原始数据、平均，或者其可以分析数据和诊断一般化状态为适当还是不适当的。例如，不适当的状态可以利用红灯显示，而适当的状态可以利用绿灯指示。类似地，外部显示器可以在点亮条线图中示出，其中更适当的状态由更多条指示，并且较不适当的状态由较少条指示。在使用有线传感器的情况下，外部显示器87（图69A）可以被连接并集成到系统20B，以用于读取参数数据。在使用无线传感器的情况下，无线外部显示器88（图69B）可以被无线地连接至系统20B。
在一些实施例中，胃内设备16B或其部分可以包含传感器28B的阵列，其定位在薄、柔性片材或元件的顶部上或集成到其。该元件可以采取各种形状，包括带、盘、截头圆锥体、球体、这些或其他的任何一个的部分。在使用传感器28B的阵列的情况下，显示器可以示出跨传感器阵列的pH映射的2D或3D彩色图或图形表示。各种视觉显示可以用来表示设备16B状况的状态。
在一些实施例中，多个传感器阵列可以位于单个臂24或多个臂24上。单个臂24可以采取循环、弯曲的导线、螺旋、圆柱、圆锥或这些中的多个、或其他形状和多个的形式，以覆盖感兴趣的区域。臂或多个臂24可以接合以在引入到身体中期间允许操纵以用于设备16B的理想定位。在一些实施例中，传感器28B可以与具有窄截面的仪器一起并入以允许它适合沿胃镜的工作通道向下。可替代地，其可能需要用于附加特征（诸如铰接臂）的较大尺寸，但是也可以尺寸小到足以适合沿食道旁边的胃镜向下，以及足够长以用于体外的合适操纵。在存在扩大或接合特征的情况下，设备16B或配件可以具有足够的能力来坍缩成狭长的轮廓，以促进沿食道向下放置。设备16B也可以是光滑的且波状外形（contoured），以减少组织发炎的可能性。
传感器28B可以与患者间接接触，诸如在尺寸球囊之外或管道之外，其中消化道接触球囊或管道。传感器28B或设备16B可以是可重复使用的或一次性的。在设备16B放置、调整、或过程完成之后，可以移除用于放置设备16B的传感器28B或仪器，诸如导管。
用于放置设备16B的仪器或配件可以由许多不同的材料或材料的组合制成。对于仪器，材料将是耐酸的以用于与胃的短暂接触，以供单次或重复使用。对于意图保持在设备16B上的设备配件，配件可能需要更高的耐酸性质。设备16B的元件可以由镍钛合金、形状记忆塑料、形状记忆凝胶、不锈钢、超合金、钛、硅、弹性体、铁氟龙、聚氨酯、聚降冰片烯、苯乙烯-丁二烯共聚物、交联聚乙烯、交联聚环辛烯、聚醚、聚丙烯酸酯、聚酰胺、聚硅树脂、聚醚酰胺、聚醚酯、和氨基甲酸乙酯-丁二烯共聚合物、其他聚合物、或上述的组合、或其他合适的材料或多种材料，如本文别处所述。
在一些实施例中，系统20B可以包括无线或有线传感器28B。在有线传感器28B用在仪器20上的情况下，用于发送数据的电线可以被包含在轴22B内，并且数据可以直接从传感器28B发送到用于监视的显示器（例如控制器86上的小显示器或图69A中的较大显示单元87），或者发送到用于分析的微处理器，然后发送到显示器。微处理器或外部显示器可以直接集成到系统20B中或系统20B可以插入到单独的、且较大的外部显示器87中（在图69A中示出）。
在无线传感器28B用于系统20B的情况下，诸如图69B中所示的无线外部显示器88的外部显示器可以用于从传感器28B经由遥感勘测发送和接收信号。外部显示器88可以显示数据以用于监视或可以包含用于分析的微处理器，然后显示数据。
在一个实施例中，无线或有线传感器28B可以用在系统20B上以与单独的外部显示单元进行通信，无论是控制器86上的小显示器、较大有线显示器87、还是无线显示器88。可以期望的是，从外部显示单元控制传感器28B。外部显示单元可以将命令发送到传感器28B来查询它，以开始收集数据。外部显示单元还可以发送单独的或同时的命令以发送数据。传感器28B可以从外部显示单元接收命令，然后发送或进行响应以收集和/或发送数据。当接收到足够的数据时，命令可以从外部显示单元发送到传感器28B，以命令传感器28B停止收集和/或发送数据。
此外，传感器28B和或系统20B的存储器模块可以通信地与发送器、接收器或二者耦合，以允许与外部接收器和发送器的数据或其他信息的通信。发送器可以发送从传感器接收的信号或者存储在存储器模块中的数据。
在一些实施例中，传感器28B可以协助放置胃内设备16B。设备16B可以沿着食道向下放置，然后通过填充管填充以盐、空气或如本文所述的其他流体或方法至适当的体积。利用该系统20B，传感器28B可以放置在球囊16和周围解剖结构之间以测量pH水平。系统20B可以用于在以后的时间调整设备16B，通过在设备16B中填充或移除流体以自定义随时间的对于每一个患者的适配。在某些情况下，可能有必要增加设备16B填充体积以增加体重减轻。也可能有必要从设备16B移除流体，以减少其中球囊例如在放置时过满的不耐性。由于设备16B可自由移动，并在胃内旋转，所以其也可以监视定向。
传感器28B可以用来收集重要的患者数据以了解性能、定位、患者状态或是否需要针对可调整胃内设备16B执行调整、或者设备16B是否需要更换或调整尺寸。所感测的pH可以检测设备是否并非处于理想的状况，并将该信息显示到外部显示器86。
适当的（多个）算法可以确定和/或控制（多个）理想参数条件，或（多个）这样的条件可以基于参数范围。例如，数据可以从传感器28B在固定的时间段内被收集。外部控制器86中的的微处理器或显示器87、88然后可以计算随时间的平均、最小、最大、标准偏差或随时间的标准偏差的变化、或其他合适的分析。基于该分析，微处理器可以确定胃内设备16B是否处于理想的位置或调整状态。
图70A是可以与食道内的胃内设备合并的pH监视器18B的人的示意性侧视图。图70A图示了诸如pH的生理参数数据如何可以由位于食道30E内的监视器18B中继到位于人40P的身体外的射频接收器或无线电接收器32B。如在图70A中图示，多于一个监视器18B可以与胃内设备（在图70A中未示出）合并，使得数据可以从多个位置获得。此外，监视器18B可以是本文所讨论的任何pH传感器，例如关于图69A-69C的传感器28B。
在某些实施例中，数据的这种传输经由无线电遥感勘测实时完成。无线电接收器32B在生理参数数据由监视器18B测量后在12秒内接收生理参数数据。在接收到该数据之后，无线电接收器32B装置可以使用本领域技术人员公知的技术来记录、操纵、解释和/或显示数据。在某些实施例中，患者可以在pH分析时段期间将接收器32和记录器穿戴在例如带、手镯、手臂或腿带、或者项链上。
在某些实施例中，监视器18B可以记录和压缩生理参数数据，诸如pH水平，当其被聚集时，而不是实时发送数据。在评估时段之后或在其中的间隔处，外部收发器可以用于下载浓缩数据的脉冲。数据的传输可以在预定的间隔处发起，或通过从外部收发器或其他激活设备发送到监视器18B的激活信号而发起，如将由本领域技术人员理解的。以这种方式，在患者的家中或在医师的办公室或其他临床地点中，可以利用桌面收发器。
在其他实施例中，监视器18B可以使用存储器芯片和微处理器来记录、压缩和存储生理参数数据，当其被聚集时。人40P可以在他或她的便桶中排泄监视器18B，并且监视器18B可以被检索。随后，存储在监视器18B中的数据可以被下载到外部数据检索设备中，其可以是位于患者身体外的计算机或其他分析机器。该下载可以通过IR或RF传输响应于激活信号使用本领域技术人员公知的磁场或射频技术来完成。
图70B是用于pH监视器18B的电路的一个实施例的示意图。图70B图示了用于诸如pH水平的生理参数的监视器18B的简化电路。该监视器18B也可以被称为“探针”或“药丸”，并且可以与本文所述的胃内设备合并。在图70B中所示的特定实施例中，pH是要被感测的生理参数，并且其由换能器110C所检测，换能器110C包括pH传感器以及优选地还有参考传感器。在本发明中，监视换能器可以是感测生理参数并提供信号的任何换能器，所述信号的电特性之一（诸如电流或电压）与所测量的生理参数成比例。
虽然在本文描述了pH传感器，但是本领域技术人员将领会，可以检测和监视诸如压力或温度之类的各种其他生理参数中的任何一个的传感器。有时，温度和/或压力将被感测并与pH一起转换以便调整或校准pH读数，并使它们更准确，或供应在患者的状况的分析中有用的附加数据。此外，离子或存在于体液中的其他溶质的浓度可以使用本发明来检测和分析。例如，可以测量诸如钠、钾、钙、镁、氯化物、碳酸氢盐、或磷酸盐之类的离子。其浓度在体液中是重要的并且可以通过本发明来测量的其他溶质除其他外尤其包括葡萄糖、胆红素（总的、共轭的或非共轭的）、肌酸酐、尿素氮、尿氮、肾素和血管紧缩素。前述参数的两个或更多的任何组合可以由换能器110C感测。对于通过换能器所感测和转换的任何生理参数，可以或可以不需要参考传感器。
图70B还图示了射频发射器电路112C和功率源114C。射频发射器电路112C可以包括天线（或天线线圈），并且天线可以至少部分地在监视器18B外。可替代地，天线（如果存在的话）可以完全自包含在监视器18B内。作为RF传输的替代，指示所监视的参数的信号可以通过患者的组织从探针上的电接触传播到与患者接触的导电真皮电极或其他导体。
当位于监视器18B内时，电源114C可以是电池或电容器或能够至少临时存储电荷的任何其他设备。在电池供电的实施例中，电池寿命可以通过从其他电路组件断开电池由此限制寄生耗用电流来延长。这可以以许多方式来实现，诸如通过在监视器18B中包括磁激活的开关。该开关可以用于如所期望的那样连接或断开电池。通过将监视器18B与相邻的永久磁体一起封装，开关可以打开由此断开电池并且设备的保存限期因此可以延长。从封装（和相邻永久磁体）移除监视器18B闭合开关并使电池成为连接的，并将功率提供至监视器18B。
在一些实施例中，到监视器18B的功率源可以在监视器18B的外部。例如，监视器18B可以从外部电磁射频（RF）源获得功率，如利用无源RF遥感勘测技术（诸如RF耦合）发生的那样，其是本领域技术人员公知的。监视器18B可以通过由外部收发器32（也被称为“询问器”，其也可以充当来自监视器18B的数据的读取器）所发送的随时间变化的RF波通电。当RF场经过位于监视器18B内的天线线圈时，AC电压跨线圈感应。该电压被整流以将功率供应给监视器18B。在通常被称为“反向散射”的过程中，存储在监视器18B中的生理参数数据被传回给询问器32（图70A）。通过检测反向散射信号，存储在监视器18B中的数据可以被完全转移。
用于监视器18B的功率的其他可能源包括光、发热体、以及可以在体液中生成并通过由不同材料的电极所检测的电压的电位差。用于生物医学遥测目的的这样的功率源的利用在R. Stuart Mackay: Bio-Medical Telemetry, Sensing and Transmitting Biological Information from Animals and Man, 2d ed., IEEE Press, New York,1993中描述，其题为“Electronics: Power Sources”的部分通过引用以其整体并入本文。
图70C是pH监视器电路的实施例的示意图，其中电路还包括微处理器116。在一些实施例中，微处理器116可以执行一个或多个功能，除其他功能之外还包括数据的临时存储或存储器、输入信号从换能器的接收、以及模拟和数字信号之间的转换，这将对于本领域技术人员而言是显而易见的。换能器110C、射频发射器112C和功率源114C也存在。可以有助于生成、放大、修改、或澄清电信号的许多其他电路组件可以在显示器的其他实施例中使用。这样的组件除其他之外还包括缓冲器、放大器、信号偏移控制、信号增益控制、低通滤波器、输出电压钳位、和模拟到数字转换器。便携式pH监视设备的许多可能的电路特征（其所有可以在本发明中使用）在由Miller等人的美国专利号4,748,562中良好描述，其公开内容通过引用以其整体并入本文。
在某些实施例中，监视器18B还包括数字记录器或存储器芯片（未图示），其记录转换的生理参数数据。该记录器或存储器芯片将允许随时间积累的该数据的临时存储。
图71A-71H中示出的是使用化学-性质指示介质以检测pH水平的胃内系统和设备的各种实施例的各种视图。在一些实施例中，胃内装置可以包括检测指示符和外壳。检测指示符可以被配置成在与流体接触时基于流体的特性（诸如酸度）从第一视觉指示改变到第二视觉指示。外壳可以包括配置成接收流体并提供流体和检测指示符之间接触的内部腔室。外壳还可以被配置成可拆卸地接合插入到患者中的内腔以从患者通过内腔接收流体。在一些实施例中，可移除外壳的第一开口啮合到插入到患者中的内腔的近端。流体样本从内腔的远端的转移通过内腔并进入到可移除外壳通过第一开口可能导致使得流体样本接触与可移除外壳耦合的检测指示符。然后可以执行与参考指示符的检测指示符（与可移除外壳耦合）的视觉比较，以确定流体样本的特性。可移除外壳的第一开口可以从内腔的近端移除。
在一些实施例中，胃内管或引导元件可以包含化学性质指示介质，以促进验证胃内管和/或其上的胃内设备已经适当地插入到患者的胃中。存在于患者的胃中的流体具有低于5.0的酸性pH。通过暴露指示介质给胃内管的远端周围的流体，指示介质使得用户能够验证这些流体的pH低于5.0，因而确认胃内管以适当的位置、定向、状态等等的正确插入。如果指示介质包含在胃内管中，则围绕管的远端的流体可以通过该管吸出并与介质接触，其状况然后可以由用户观察。如果指示介质包含在引导元件中，则围绕该管的前端的流体将与介质接触而不用由用户的附加明显动作，尽管引导元件随后必须从患者撤回，使得介质的状况可以被观察。指示符通常可以用于获得胃pH的测量结果。
图71A中所示的是胃内管810的示例实施例的侧视图，其中，化学性质指示介质包含在其近端部114D附近。图71B是沿图3A的剖面线44-44所取得的示例性实施例管810的横截面图。
如图71A-71B中所示，胃内管810可以包括具有形成至少一个腔146D的内壁814的大致管状近端部114D。如果在管810中提供多个管腔，则腔146D可以是适于在吸出在管的远端附近的流体中的使用的腔。胃内管810可以包括用于容纳化学性质指示介质820的部分812。部分812可以相比于胃内管的其他部分的直径被放大。优选提供通道822，其中化学性质指示介质820被捕获。几个开口816优选提供在腔146D的主孔和通道822之间，以允许腔146D和通道822之间的流体传送。开口816、通道822和介质820优选地适配成使得当流体存在于管腔146D中时，其淹没通道822并暴露介质820。
在一些实施例中，介质820提供化学性质的视觉指示，诸如pH，其可以例如表现为颜色、反射率等的变化。部分812可以是清澈的或半透明的，以允许外部地查看介质820。部分812的形状可以充当放大镜以允许容易地查看小介质。包括但不限于石蕊、pH指示带、纸、布、或浸渍有或承载pH指示符的任何其他衬底等的任何适当的化学性质指示介质可以用来实现介质820。部分812的位置和尺寸优选被选择为使得当流体最初通过腔146D吸出时指示带的状况是视觉明显的，使得用户不需要采取任何附加步骤以便确认胃内管在患者的胃中的正确插入。
图71C中示出的是胃内管830的附加示例实施例的侧视图，其中化学性质指示介质被包含在其近端部114D附近。在71D中示出有胃内管840的附加示例实施例的侧视图，其中化学性质指示介质被包含在其近端部114D附近。图71E是沿其剖面线47-47截取的实施例830的横截面图。图71F是沿剖面线48-48截取的实施例840的横截面图。
如图71C-71F所示，在一些实施例中，胃内管830和840中的每一个包括具有形成至少一个腔146D的内壁814的大致管状近端部114D。如果在管830或840中提供多个腔，则腔146D可以是适于在吸出在管的远端附近的流体中的使用的腔。胃内管830可以包括应用于内壁814的化学性质指示介质，其采用沿内壁814周向地间隔的多个指示元件832的形式。胃内管840可以包括应用于内壁814的化学性质指示介质，其采用覆盖内壁814的圆周的指示元件842的形式。指示元件832和842的这些特定配置是示例。也可以使用其他配置。
在一些实施例中，指示元件832和842可以使用任何合适的化学性质指示介质或物质来形成，包括但不限于：包衣、石蕊、pH指示带、纸、布等。例如，介质可以被形成为包衣或明胶承载酚酞。术语介质也意在指代任何指示物质，而不管指示化学或组件是否承载在衬底、基质或类似的载体中或上。也可以使用其他指示介质。如果介质与衬底集成（诸如纸带），则这样的衬底可以使用适当的粘合剂或紧固技术应用于内壁814，其可以包括红外或超声接合。指示元件832和842的位置和尺寸优选被选择为使得当流体最初通过腔146D吸出时指示元件的状况在视觉上是明显的，使得用户不需要采取任何附加步骤以便确认胃内管在患者的胃中的正确插入。在一些应用中，与指示介质接触的吸出流体可以被重新引入到患者中，或者可以以其他方式与患者接触。
在一些实施例中，指示介质被附接或粘合到内壁814，以防止指示介质本身的颗粒或碎片通过胃内管被无意地引入到患者中或以其他方式接触患者。在一些实施例中，指示介质优选被选择用于生物兼容性以避免任何潜在的毒性作用。
图71G中所示的是胃内管850的附加示例实施例的侧视图，其中化学性质指示介质被包含在其近端部114D附近。如图71G中所示，提供多个不同指示元件，诸如852、854、和856，每一个具有用于在视觉上并不同地指示不同的化学性质或化学性质的不同的值的介质。指示元件852、854、和856可以例如改变外观以指示已经感测到不同的pH阈值，或者可以改变外观以指示从胃内管的远端附近吸出的流体中的特定的化学物质、蛋白质、或其他可检测成分的存在或不存在。这将给出胃pH的测量结果，以及验证胃内管和/或设备的适当放置、定向、状态等。指示元件852、854、856中的每一个的激活外观可以在视觉上是独特的。例如，它们可以看起来为可区别不同的色彩，由此最小化关于哪些指示符被激活的歧义。虽然指示元件以点的形状示出，但是也可以使用任何合适的形状，并且可以以任何实际的尺寸和数量提供元件。任何合适的指示介质可以用于实现指示元件852、854和856，诸如结合图71C-71D的实施例830和840描述的。
图71H中所示的是胃内管860的附加示例实施例的侧视图，其中化学性质指示介质被包含在其近端部114D附近。如图71H中所示，提供多个不同指示元件，诸如862、864和866，每一个具有用于在视觉上并不同地指示不同的化学性质或化学性质的不同的值的介质，并且每一个具有不同的形状、尺寸或其他特性，使得不存在关于哪些指示符被激活的歧义。指示元件862、864和866可以例如改变外观以指示已经感测到不同的pH阈值，或者可以改变外观以指示从胃内管的远端附近吸出的流体中的特定的化学物质、蛋白质、或其他可检测成分的存在或不存在。指示元件的形状、尺寸、或其他特性可以被选择为对应于所指示的性质。在一些实施例中，指示元件862、864和866可以被设计成当流体pH分别跨越特定的pH阈值4.0、5.0和3.0时改变外观，并且指示元件可以形成为对应于这些阈值的可识别的字符、符号、或字形。也可以使用限定指示元件的视觉独特性和所感测到的性质之间的对应的其他不同的形状和形式以及其他方案。指示元件862、864、866中的每一个的激活外观可以以除了它们的形状之外的方式在视觉上是独特的，例如，它们可以看起来为可区别不同的颜色，以进一步最小化关于哪些指示符被激活的歧义。任何合适的指示介质可以用于实现指示元件852、854和856，诸如结合图71C和71D的实施例830和840分别描述的那些。
图72示出了具有空间填充器22A和传感器22C（诸如pH传感器）的胃内设备19B的另一实施例，其中具有用于植入和检索设备和传感器的输送器件。在一些实施例中，传感器22C包括用于感测患者的胃的pH的pH传感器元件，其中pH传感器元件可以进一步包括用于将所感测的pH无线发送到患者的身体外的接收器的发送器。所感测的pH或所感测的pH的变化可以被分析，以用于评估胃内设备19B位置、定向、状态、性能等。图72描绘了具有固定到并且串联到传感器22C的空间填充器22A的胃内设备19B的实施例。在一些实施例中，空间填充器22A被固定到并与传感器22C并联。在一些实施例中，胃内设备19B的空间填充器22A和传感器22C被配置成在胃袋内串联。
在一些实施例中，可能存在两个或更多空间填充器22A。在一些实施例中，传感器22C也可以是第二空间填充器。在一些实施例中，两个或更多空间填充器彼此串联。在一些实施例中，两个或更多空间的填充物彼此并联。在一些实施例中，第二空间填充器完全或部分地封入第一空间填充器22A内。
在一些实施例中，两个空间填充器中的一个或两个的至少一部分由可生物降解材料制成，并且一个或两个具有用于测量一个或多个空间填充器周围、中、或附近的内容的性质的传感器22C，其中性质包括pH。在一些实施例中，多于两个空间填充器22A和/或传感器22C被包含在胃内设备19B中、上、或以其他方式包含于胃内设备19B。
在一些实施例中，胃内设备19B的导管套25或输送设备穿过食道24和心脏凹口到患者的胃40Z中。一旦其被输送到胃，则一个或多个空间填充器22A和/或传感器22C被膨胀。如图72中所示，在一些实施例中，胃内设备19B包括第一空间填充器22A和第二空间填充器或传感器22C之间的多个连接构件36Z，其中第一空间填充器22A经由密封进口被连接到注入管23。
在一些实施例中，胶囊技术可以包含于胃内设备以感测pH水平。图73A是可以与胃内设备合并以感测pH水平的胶囊设备的实施例的示意图。图73B是可以与胃内设备合并以用于测量pH的具有彼此连接的两个胶囊的系统的示意图。
参照图73A，图示了胶囊设备及其组件的实施例。如所示的，胶囊设备包括定位在胶囊设备处以允许与胶囊设备周围的环境直接接触的pH电极8B。pH电极8B进一步与参考电极9B电接触。此外，胶囊设备包括可以与发送器5B连接以用于将pH测量数据发送到记录和/或分析单元的器件。
在一些实施例中，胶囊设备包括固定器件10B，其优选包括可抽真空的井和销。设备可以经由可以是机械、化学的固定器件或用于将胶囊附接和固定到设备的其他器件而固定到胃内设备。
在一些实施例中，胶囊设备可以具有结合成像系统使用的pH传感器。pH水平可以指示可能的位置、定向、定位等，并且成像系统可以被用来确认或提供位置等的验证。在一些实施例中，胶囊设备可以包括用于从食道内获得图像的成像系统和光学窗口1B。成像系统可以包括诸如白色LED的照明源2B、检测图像的成像相机3B和将该图像聚焦到成像相机3B上的光学系统4B。照明源2B可以通过光学窗口1B照亮食道的内部。胶囊设备还包括用于发送图像相机3B的视频信号的发送器5B和天线6B、以及功率源7B，诸如电池，其将功率提供给胶囊设备的电元件。
现在参考图73B，其示意性地图示了根据本发明的实施例的多个连接胶囊11B和12B。多个胶囊可以通过例如螺纹、管、线缆、线或柔性窄轴13B连接。根据一些实施例，多于一个连接线或轴可以用于连接两个或更多胶囊。连接线13B可以物理和/或电连接两个或更多胶囊并且可以具有从几毫米到厘米或更多的任何合适长度。与将是具有相同尺寸或质量的单个刚性或部分柔性胶囊设备相比，两个胶囊之间的柔性连接可以使胶囊在食道中更宜于飞行和更容易操作。在一些实施例中，第一胶囊11B可以包含对于pH测量所必要的组件和用于将胶囊设备固定到胃内设备、固定在胃内设备中或上的组件，其中第二胶囊12B也可以包含对于pH测量所必要的组件和/或用于将胶囊设备固定到胃内设备、固定在胃内设备中或上的组件。在一些实施例中，使用多于两个胶囊，其中每一个可以被用于pH感测和/或固定。在一些实施例中，第一胶囊11B可以包含对于pH测量所必要的组件和用于将胶囊设备固定到胃的壁表面的组件，其中第二胶囊12B可以包含对于成像胃和/或胃内设备所必要的组件。
图74图示用于与胃内设备合并的具有两个硬胶囊状单元11E、11F和连接胶囊单元的软柔性管12D的具有一个或多个pH传感器61D的胶囊系统2C的实施例。胶囊型系统2C包括作为具有不同直径的两个胶囊状硬单元的第一胶囊11E和第二胶囊11F、以及连接胶囊并且具有比两个胶囊11E、11F的直径小的直径的软柔性管12D，并且具有其中两个胶囊11E、11F通过该管连接的结构。
胶囊型系统2C可以具有其中例如在第一胶囊11E中提供一个或多个传感器61D（诸如pH传感器）的结构。一个或多个传感器61D被固定到诸如透明盖15D的胶囊的外构件，使得传感器61D的感测区被暴露于外部，并且胶囊的内部被保持在水密状态下。
诸如体液的化学参数（例如，pH）的数据从感测区获得。所获得的数据临时积累在位于胶囊内的存储器（图中未示出）中，然后通过发送接收电路和天线发送到接收器，诸如位于身体外的外部单元。
在一些实施例中，pH传感器61D可以结合成像系统使用。例如，在第一胶囊11E中，硬胶囊框的圆柱形外围部分可以是水密的，其经由密封构件利用圆顶状硬透明盖15D密封。图像拾波设备和照明设备可以容纳在第一胶囊内。在一些实施例中，构成图像拾波设备的物镜16D可以安装在遮光透镜框17D上，并设置在利用圆顶状透明盖15D覆盖的内部空间的中心部分中的透明盖15D的对面。例如CMOS图像拾波设备的图像拾波元件可以设置在物镜的图像形成位置中。在一些实施例中，白色LED 19D在透镜框17D周围的多个场所中被设置为照明设备，并且由白色LED 19D发出的光穿过透明盖15D并照射其外部的空间。弹性树脂盖28D可以在第二胶囊11F的外部上。在一些实施例中，图像拾波设备可以用于在pH传感器61D指示特定pH水平之后验证胃内设备的位置、定向、状态等。
pH传感器可以以许多方式与胃内定位系统集成。例如，如示于图23中，球囊1100可以包含作为pH传感器球粒的球粒1110。球粒可以是松散的或附接到胃内球囊1100的壁。作为另一示例，如图24中所示，一个实施例的球囊1200可以包含按钮1210作为附接到胃内球囊1200的相对侧的pH传感器按钮。作为另一示例，如图25A中的横截面中所示，阀系统1300可以包括包含pH传感器的保持环1318。图25B是在沿着图25A中的线1D-1D的横截面中所描绘的可以包含pH传感器的阀系统1300的顶视图。图25C是将图25A和25B的阀系统并入到可以包含pH传感器的胃内球囊1320的壁中的顶视图。作为另一示例，图26描绘包含可以包含pH传感器的以未膨胀形式的图25A-C的胃内球囊的凝胶帽1400。包含未膨胀球囊的凝胶帽经由胃内球囊的阀系统接合到双导管系统，其经由可以包含pH传感器的压配合连接结构1414（例如，针（未示出））包括2FR管1410和4FR管1412。
之前的示例和/或设备的任何其他实施例可以以各种方式使用。图75是用于使用pH检测来定位和/或表征胃内设备的方法1100的实施例的流程图。方法1100可以包括其中提供具有pH传感器的胃内设备系统的块1110。具有pH传感器的胃内设备系统可以是例如关于图1A-10在本文中所描述的任何示例或实施例。方法1100可以进一步包括其中胃内设备被插入到患者中的块1120。胃内设备可以以本文中所描述的任何方式被插入到患者中，例如通过吞咽球囊、通过插入具有球囊的导管等。
方法1100还可以包括块1130，其中环境pH水平被感测。环境pH水平可以是由设备所遇到的消化道中的流体周围的pH水平。例如，当设备行进通过食道的各部分时，可以感测食道和/或胃的pH水平。该方法可以进一步包括其中与pH水平相关的数据被发送到计算机的块1140。通过计算机是指包括接收包括数据的信号的例如接收器的任何设备。在一些实施例中，数据被无线地发送到接收器。在一些实施例中，数据通过电线从有线传感器发送到所连接的计算机或接收器。本文所讨论的示例和/或实施例中的任何一个也可以在块1140中用来发送pH数据。
方法1100还可以包括其中分析pH数据的块1150。pH数据可以通过本文所讨论的任何方法来分析，例如通过在显示器上的视觉读取、通过数值分析、和/或其他。在一些实施例中，pH数据由计算机进行分析。在一些实施例中，pH数据由医师或技术人员进行分析。
最后，方法1100可以进一步包括其中基于pH数据来确定胃内设备的位置、定向、状态等的块1160。在一些实施例中，pH数据的分析指示设备的可能位置、定向、状态等。例如，较低的pH水平可以指示设备在胃中并且较高的pH水平可以指示设备在食道中。这样的信息可能在例如确定是否要膨胀球囊时是有用的。
商业系统
在一些实施例中，商业系统可以并入到本公开中以提供pH感测。一个这样的商业系统是Given Imaging的BRAVO®pH监视系统。BRAVO®pH监视系统免导管非固定pH测试，其利用小pH胶囊来在高达96小时内发送pH数据。尽管该系统对于pH测量和监视胃反流以协助临床医师诊断胃食管返流疾病（GERD）是有用的，但是该系统也可以并入到本公开的实施例中以用于验证胃内设备在身体内的位置、定向、状态等。
在一些实施例中，实现了将两个主要组件用于pH感测的系统。第一主要组件是小pH胶囊，其约为被并入在胃内设备中、上、或以其他方式并入于胃内设备的明胶帽的尺寸，并且将数据发送到接收器。第二主要组件是寻呼机尺寸的接收器，其从胶囊接收pH数据。来自接收器的数据可以使用红外技术被上传至pH分析软件。胶囊可以以许多方式与胃内设备集成。此外，多个胶囊可以在各种位置中与胃内设备合并。在一些实施例中，胶囊被放置在胃内设备的相对侧上，诸如顶部/底部、前/后、和左/右。来自每一个传感器的单独读数可以提供设备的定向的指示，除了位置、状态等之外。
可以并入到一些实施例中的另一商业体系是来自加利福尼亚的洛杉矶中的Sierra Scientific Instruments的VersaFlex™系统。该系统具有探头，诸如pH传感器，其被插入到胃腔中并连接到pH记录设备，诸如来自来自加利福尼亚的洛杉矶的SierraScientific Instruments的Digitrapper。该探头小且柔性，以确保对于患者的最大舒适度。该探头在单通道或双通道配置中是可用的。管可以是具有光滑表面的1.5mm（4 Fr）直径管，以消除通常在传感器尖端处找到的大“凸块”。它们还可以具有用于更容易插管的最优硬度，其在体温下软化以用于较大患者舒适度。双通道配置特征在于间隔开5cm的两个传感器。因为pH探头必须在任何过程之前被浸泡和校准，所以提供包含具有pH缓冲剂的一次性管的校准工具包，从而提供了简化前置过程任务的方便的解决方案。校准工具包可以包含例如pH7和pH4缓冲剂以及去离子水以用于冲洗。
图76是用于本公开的胃内定位系统的手提箱工具包3800的实施例的透视图。工具包3800可以包括本文所讨论的追踪系统中的任何一个，例如系统1501或1601。工具包3800提供可折叠且便携式组装件以用于运输各种系统。工具包3800包括壳体3810。壳体3810可以类似于具有用于容易携带的把手的标准手提箱。壳体3810包括顶部3815和底部3820。顶部3815可旋转地连接于底部3820，使得顶部3815可以旋转以打开和关闭。顶部3815包括显示器3825，其可以与系统的其他特征电连接。
底部3820可以限定其中的腔3830。腔3820可以包括用于存储各种系统的各种组件的空间。例如，系统1501或1601的组件可以被存储在腔3820中。通过关闭顶部3815，可以从盗窃行为或自然环境（element）保护腔3830的内容。底部3820还可以包括一组垂直支持件3835和水平支持件3840。支持件3835、3840可以耦合在一起，以允许它们相对于彼此旋转并与底部3820装载。如所示，支持件3835、3840进行延伸使得壳体3810被抬起。支持件3835、3840可以在可以是允许旋转的销或轴衬的接头3842处可旋转地耦合。
图77是用于本公开的胃内定位系统的背包工具包3900的实施例的透视图。工具包3900可以包括本文所讨论的任何一个追踪系统，例如系统1501或1601。如所示，工具包390包括壳体3910。壳体3910可以存储各种系统的各种组件，并允许那些组件向和从不同工具包3900的容易移动。壳体3910被示出为通过带3915悬挂在支持构件3908上。带3915可以允许壳体3910固定到构件3908。带3915也可以用于像典型的背包那样携带壳体3910。
支持构件3908与支持表面3920耦合。表面3920提供提高的平台，在其上在执行关于系统的过程时放置物品。表面3920支持显示器3925。显示器3925可以用于示出指示各种传感器的位置的标识符。表面3920还包括可折叠端部3930。端部3930被示出在向下位置中。它也可以向上旋转以提供用于表面3920的更多区域。表面3920和端部3920被支持在框3935上。框3935可以包括用于存储物品的隔间，诸如患者记录或用于诸如一次性导管之类的系统的组件。在一些实施例中，框3935包括用于存储物品的抽屉。框3935由具有轮子3942的座架3940所支持，其允许工具包3900通过在轮子3942上滚动而容易移动。
薄膜渗透性
各种不同的复合薄膜针对如通过37℃处的CO2扩散所测量的气体的渗透性、以及针对供用作各种实施例的胃内设备的壁或其他组件的材料的适合性进行测试。如表3中的数据示出，不同的复合壁结构的渗透性通过它们对CO2扩散速率的阻力被评价并确定，其中渗透性测试结果越小，薄膜提供的对气体扩散的阻隔越高。如所指出的，薄膜的渗透性和薄膜提供的对气体扩散的阻隔程度使用37℃处的CO2来导出，其是最可渗透气体之一。这可以用作其他气体扩散率的代替，其中通常CO2在跨膜的扩散中是氧气的3至5倍快，并且氮气比氧传输速率快0.2至0.4倍，当这些在25℃下评估时。如表3指示，薄膜的渗透性也受该膜的定向（哪层首先暴露于CO2气体）和相对湿度所影响。壁在低相对湿度（0％，代表在填充时球囊内的条件）和高相对湿度（100％，代表体内条件）的条件下进行测试。在某些实施例中，具有<10 cc/m2/天的渗透性的复合壁通常是优选的；然而，这取决于由诸如CO2的体内气体的膨胀和再膨胀的期望效果，体内条件下的>10 cc/m2/天的较高渗透性可以是合期望的。例如，表中的每一个薄膜可以适于在各种选择的实施例中使用，使得结果所得的球囊壁具有甚至大于>10 cc/m2/天的对CO2的渗透性，例如，>50 cc/m2/天、>100 cc/m2/天、>200 cc/m2/天、>300 cc/m2/天、>400 cc/m2/天、>500 cc/m2/天、>750 cc/m2/天、>1000 cc/m2/天、>1500 cc/m2/天、>2000 cc/m2/天、>2500 cc/m2/天、>3000 cc/m2/天、>3500 cc/m2/天、或者甚至>4000cc/m2/天。在所选实施例中，一般优选的是，具有从约1、2、3、4、5、6、7、8、9、或10cc/m2/天至约15、20、25、30、35、40、45、50、60、70、80、90、100、110、120、130、140或150cc/m2/天的渗透性。在表3和本文其他地方中，列出各种薄膜。当薄膜包括两个或更多层时，“/”用来指示与另一个层相邻的一个材料的层，任选地具有中间层或材料。例如，“A/B/C”将指代包括与层B相邻的层A的薄膜，并且与层C相邻的层B在层B的相邻于层A的侧的相对侧上，其中具有或不具有中间层或材料（例如，粘结层、粘合剂、表面预处理、表面处理等）。参照表3的第一条目，“PE/EVOH/PE”指代包括相邻于乙烯-乙烯醇层的聚乙烯的第一层，并且乙烯-乙烯醇层在乙烯-乙烯醇的相邻于聚乙烯的第一层的相对侧上相邻于聚乙烯的第二层。
动物研究
对两个不同的复合壁进行测试：具有高阻隔材料特性的材料（尼龙12/PvDC/尼龙12/LLDPE+LDPE）以及具有低阻隔特性的材料（多层尼龙12/LLDPE+LDPE）。使用75％的N2和25％的CO2的混合物作为球囊初始填充来执行一系列实验。如表4中的数据所示，每一个球囊在所测试的持续时间内保持压力，但在体积方面基本上增加。考虑所研究的复合壁不是金属罐（体积和压力由于材料拉伸而改变），与初始气体填充相比，在球囊内的整体气体分子的数目方面存在显著改变。由于内部球囊环境开始于CO2和氮气，球囊最可能经受附加的CO2由于环境而进入（N2和CO2顶部空间），而且最可能在空气中可用的其他气体以及水蒸气也在球囊壁内扩散。
体积增益针对阻隔材料复合壁比针对非阻隔壁高。移植之后的气球中的气体的分析（表5a和5b）示出除了已经在初始膨胀时存在于球囊中的氮气和二氧化碳之外的氧气、氢气和氩气中的增益。具有良好阻隔复合壁（表5a）和欠佳阻隔复合壁（表5b）的球囊二者均在体内30天之后在总体体积方面增加而同时维持压力。具有包含良好阻隔材料的复合壁（＃2，表5a）的球囊的移植结果示出：与不具有阻隔材料的壁（＃3，表5B）相比稍高的二氧化碳的增加。氮气不太可能扩散到球囊中或扩散出球囊，由于其惰性以及外部胃环境最可能匹配氮的内部浓度，使得没有（或很小）氮气的扩散梯度。
数据示出：当期望的是最小化设备的使用寿命之上的体积增益时，非阻隔复合壁材料可以比阻隔壁更合期望。该观察与常规知识相反，所述常规知识设法通过最大化胃内球囊壁的阻隔性质来维持球囊中的气体的初始填充。
模拟胃环境
在模拟胃环境（包含具有NaCl的1.2 pH HCl溶液和具有可变N2/CO2顶部空间的40℃处的胃蛋白酶的罐；样本在罐中的50%处的波峰CO2处和0%处的波谷CO2处取得）中测试了利用非阻隔薄膜复合壁所构造的球囊（多层尼龙12/LLDPE+LDPE）。球囊最初填充有纯N2或N2（75％）和CO2（25％）的混合物，并且随时间监视压力、体积和气体增益。当相比于填充有N2/CO2混合物的球囊时，填充有纯氮气的球囊表现出CO2显著更高增益。当期望体积增益（如在CO2气体的增益中表明的）时，纯氮气作为初始填充气体结合于非阻隔薄膜是合期望的。在表6中提供针对实验的数据。
在模拟胃环境（包含具有NaCl的1.2 pH HCl溶液和具有可变N2/CO2顶部空间（75％/25％至100％/0％）的40℃处的胃蛋白酶的罐）中测试了利用各种复合壁、阻隔材料尼龙12/PvDC/尼龙12/LLDPE+ LDPE）以及非阻隔材料（多层尼龙12/LLDPE+ LDPE）构成的球囊。球囊最初填充有N2（75％）和CO2（25％）的混合物。由CO2阻隔材料制造的球囊的压力在所测试的时间段内维持压力和体积，而由CO2非阻隔材料制造的球囊表现出具有较小体积增益的在相同时间段内的很大压力增益。结果在表7中呈现。
利用具有高CO2阻隔性质的复合壁构造的球囊（实验1、2和3）（尼龙12/PvDC/尼龙12/LLDPE+LDPE）以及具有对CO2的较高渗透性（实验4、5和6）的由多层尼龙12/LLDPE+LDPE构成的壁构造的球囊暴露于模拟胃环境。模拟胃环境包括包含具有NaCl的1.2 pH HCl溶液和40℃处的胃蛋白酶的罐。罐中的顶部空间从包括75％N2/25％CO2顶部空间的气体混合物循环到包括100％N2/0％CO2顶部空间的气体混合物。球囊最初填充有N2和CO2的各种混合物，并且监视体积。在表8中提供关于体积改变的数据。使用具有对CO2的较高渗透性的壁所构造的球囊与利用具有高CO2阻隔性质的那些相比在体积方面大量增加。对于使用具有对CO2的较高渗透性的壁所构造的球囊，具有较高的N2对CO2之比的球囊与具有较低的N2对CO2之比的那些球囊相比作为初始填充气体体积增益较少。该数据表明，CO2到利用具有对CO2的较高渗透性的壁所构造的球囊中的渗透在胃环境中发生得很快，并且该过程可以用于协助于植入的早期阶段中的膨胀。
人类胃环境
在10位患者中的体内在临床研究中在30天内测试了利用非阻隔薄膜复合壁所构造的球囊。球囊壁包括多层尼龙12/LLDPE+LDPE。每位患者被施用一个球囊。球囊被填充有混合气体至约245cc，其中具有大气以上的1.01psi的平均开始球囊压力。初始填充气体是95％氮气和5％CO2。在30天结束时，球囊保持充满和坚固，虽然结束压力和体积不能以视觉方式/以内窥镜方式辨明。在所检索的10个球囊中，10个球囊获得了内部气体样本，并且8个提供了有意义的数据。表9提供了从球囊所检索的数据。结束气体样本反映胃环境并且如下那样被平均：82.4% N2、10.6% O2、5.9% CO2、和0.84% Ar。因此，内部球囊环境反映了平均胃环境气体浓度。在表9中提供针对实验的数据。
在其中期望的是保持设备的开始压力和体积的某些实施例中，这可以通过将植入（即，填充气体）时的内部球囊环境密切匹配于胃环境来完成。在这样的实施例中，球囊可以利用初始气体填充气体来膨胀，其包括约80-85％氮气、8-12％氧气以及4-8％二氧化碳。氩气和其他体内气体的浓度可以被视为对于总体积/压力无关紧要的，并且可以为了方便起见省略或者如所期望的那样包括。为了鼓励球囊在体内的膨胀，可以减少氧气和/或二氧化碳的开始浓度。
进行了实验来确定针对不同的初始填充气体的随时间的各种球囊中的压力。参考图43，初始填充气体包括以下内容（体积％）：100％SF6；100％N2；50％SF6结合于50％N2；25％SF6结合于75％N2；以及18-20％SF6结合于78-80％N2。所测试的球囊中的一个类型包括复合聚合物壁，其包括3.5mil聚乙烯层和尼龙层。所测试的球囊的另一类型在复合聚合物壁中包括乙烯-乙烯醇层。如由图43中所呈现的数据所示，包括100％N2作为填充气体的球囊表现出在约前2-4周的测试之上的压力方面的稍微增加，随后压力随时间损失。包括乙烯-乙烯醇层的球囊能够在约4个月内使压力维持在等于或大于初始填充压力的水平，而包括聚乙烯/尼龙壁的球囊能够在约1个月内维持这样的压力。包括100％SF6的球囊表现出在前约2至3个月内的压力方面的大量增加，在所述时间处压力趋于在测试的持续时间内变平。通过将N2添加到SF6，在其处发生调平的压力降低。约18-20％SF6与其余部分为N2的混合物表现出在约1个月内的压力方面的适中上涨，随后在约4个月时间段内基本上水平维持压力。
以上已经参照特定实施例描述了本发明。然而，除了以上描述的之外的其他实施例同样在本发明的范围之内是可能的。上述之外的不同方法步骤可以在本发明的范围内提供。本发明的不同特征和步骤可以以不同于所描述的其他组合进行组合。本发明的范围仅由所附专利权利要求所限制。
本文引用的所有参考通过引用以其整体并入本文。在通过引用并入的出版物和专利或专利申请抵触包含在说明书中的公开内容的程度上，说明书旨在取代和/或优先于任何这样的矛盾的材料。
在通过引用并入的出版物和专利或专利申请抵触包含在说明书中的公开内容的程度上，说明书旨在取代和/或优先于任何这样的矛盾的材料。
除非另有限定，所有术语（包括技术和科学术语）都被赋予其对于本领域普通技术人员的普通和习惯含义，并且不被限于特殊或专用含义，除非本文明确地如此限定。
除非另有明确声明，在本申请中使用的术语和短语及其变体应视为开放式而不是限制性。如前述的示例，术语“包括”应被理解为意指“包括但不限于”等；如本文所使用的术语“包含”与“包括”、“含有”或“特征在于”同义，并且是包括性的或开放式的，并且不排除附加的、未陈述的要素或方法步骤；术语“示例”被用来提供所讨论的项目的示例性实例，而不是穷举或限制其列表；诸如“已知”、“正常”、“标准”的形容词和类似含义的术语不应被解释为将所描述的项目限制到给定时间段或到关于给定时间可用的项目，而是应被理解为包括已知的、正常的、或标准的技术，其可以是现在或在将来任何时间可用或已知的；并且像“优选地”、“优选的”、“所期望的”或“合期望的”术语和类似含义的词语的使用不应被理解为暗示某些特征对于本发明的结构或功能是关键的、必要的、或甚至重要的，而是仅旨在突显可以或可以不在本发明的具体实施例中利用的替代或附加的特征。同样地，利用连词“和”所链接的一组条目不应被理解为要求那些项目中的每一个和每个存在于该分组中，而是应该被解读为“和/或”，除非明确说明。类似地，利用连词“或”所链接的一组条目不应被理解为要求该组之间的相互排他性，而是应该被解读为“和/或”，除非明确说明。此外，如在本申请中使用的，冠词“一”和“一个”应被解释为是指冠词的语法对象的一个或多于一个（即，至少一个）。通过举例的方式，“元件”是指一个元件或多于一个元件。
诸如“一个或多个”、“至少”、“但不限于”或其他类似短语之类的拓宽词语和短语的一些实例中的存在不应被理解为意味着在其中这样的拓宽短语可以不存在的实例中意图或要求较窄情况。
在说明书中使用的表示成分、反应条件等的量的所有数字应被理解为在所有情况下由术语“约”所修改。因此，除非相反指示，否则本文阐述的数值参数是可以取决于寻求获得的所期望性质而变化的近似值。最少并且并非试图限制将任何申请优先权中的任何权利要求的范围的等价物的原则应用于本申请，每一个数值参数应根据显著数字的数目和普通四舍五入方法来解释。当提供值的范围时，可以理解的是，上限和下限、以及该范围的上限和下限之间的每一个中间值包含在实施例之内。
此外，虽然之前已经以说明和示例的方式出于清楚和理解的目的相当详细地描述，但对于本领域技术人员显而易见的是，可以实施某些改变和修改。因此，描述和示例不应被解释为将本发明的范围限制于本文描述的具体实施例和示例，而是还包括伴随本发明的真实范围和精神的所有修改和替代方案。

Claims (189)

1.一种用于定位身体内的胃内设备的电磁系统，所述系统包括：
电磁场发生器，其配置成生成电磁场；
可吞咽电磁传感器，其配置成与所述系统耦合并进一步配置成当暴露于体内胃环境中的电磁场时产生电流；以及
阀系统，其配置用于当胃内设备在体内胃环境中时将初始填充流体引入到体积占用胃内设备中，所述阀系统包括配置成可释放地与胃内设备耦合的可吞咽导管。
2.权利要求1的系统，其中电磁传感器配置成与可吞咽导管耦合。
3.权利要求2的系统，其中电磁传感器配置成与可吞咽导管的远端耦合。
4.权利要求1的系统，其中电磁传感器配置成与胃内设备耦合。
5.权利要求1-4中的任一项的系统，还包括至少一个外部参考传感器，其配置成放置在身体外并且当暴露于磁场时产生电流。
6.权利要求1-5中的任一项的系统，还包括三个外部参考传感器，其配置成放置在身体外并且当暴露于磁场时产生电流。
7.权利要求5-6中的任一项的系统，还包括传感器接口单元，其配置成与电磁传感器和至少一个外部参考传感器电通信。
8.权利要求7的系统，还包括系统控制单元，其配置成与传感器接口单元并与电磁场发生器电通信。
9.权利要求8的系统，还包括计算机，其配置成与系统控制单元电通信并且显示指示电磁传感器在身体内的位置的标识符。
10.权利要求8的系统，还包括至少一个外部参考传感器，其配置成放置在身体外并且当暴露于磁场时产生电流，其中计算机进一步配置成显示指示至少一个外部参考传感器的位置的至少一个第二标识符。
11.权利要求9-10中的任一项的系统，其中计算机进一步配置成显示指示由电磁传感器在身体内所行进的路径的轨迹。
12.权利要求1-11中的任一项的系统，还包括胃内设备，其中胃内设备是球囊。
13.权利要求12的系统，还包括初始填充流体，其中胃内设备包括聚合物壁，其配置成在体内胃环境的条件下具有大于10 cc/m2/天的对CO2的渗透性，使得至少部分地通过惰性气体在初始填充流体中的浓度来控制CO2通过聚合物壁从体内胃环境扩散到胃内设备的内腔中的量和速率。
14.权利要求13的系统，其中聚合物壁包括包含乙烯-乙烯醇层的CO2阻隔材料。
15.权利要求13的系统，其中聚合物壁包括包含尼龙层和聚乙烯层的两层CO2阻隔材料。
16.权利要求13的系统，其中聚合物壁包括包含尼龙层、聚偏二氯乙烯层和聚乙烯层的三层CO2阻隔材料。
17.权利要求13的系统，其中聚合物壁包括包含尼龙层、乙烯-乙烯醇层和聚乙烯层的三层CO2阻隔材料。
18.权利要求13-17中的任一项的系统，其中初始填充流体主要包括气态N2。
19.权利要求13-17中的任一项的系统，其中初始填充流体主要包括气态N2和气态CO2。
20.权利要求13-17中的任一项的系统，其中初始填充流体主要包括气态N2和气态CO2，并且其中气态N2在初始填充流体中在浓度方面超过气态CO2。
21.权利要求13-17中的任一项的系统，其中初始填充流体包括以液体形式、蒸气形式或气态形式中的一个或多个的SF6。
22.权利要求13-17中的任一项的系统，其中初始填充流体包括气态N2和气态SF6。
23.权利要求13-22中的任一项的系统，其中聚合物壁配置成在体内胃环境的条件下具有大于50 cc/m2/天的对CO2的渗透性。
24.一种用于电磁地定位患者的身体内的胃内设备的方法，所述方法包括：
利用位于患者的身体外的电磁场发生器生成电磁场；
经由吞咽将包括未膨胀胃球囊的胃内设备引入到患者的身体中，所述胃内设备可释放地与导管耦合并与电磁传感器耦合，所述电磁传感器配置成在存在由磁场发生器所生成的电磁场的情况下产生电流；
感测由电磁场在电磁传感器中所感应的电流；以及
基于感测在电磁传感器中所感应的电流来确认未膨胀胃球囊在患者内的位置。
25.权利要求24的方法，其中未膨胀胃球囊在患者内的位置是患者的胃。
26.权利要求24-25中的任一项的方法，还包括：
通过导管将初始填充流体引入到未膨胀胃球囊的内腔中，胃内球囊包括聚合物壁，其配置成在体内胃环境的条件下具有大于10 cc/m2/天的对CO2的渗透性；以及
在至少30天的使用寿命内将膨胀后的胃内球囊暴露于体内胃内环境，其中至少部分地通过惰性气体在初始填充流体中的浓度来控制CO2通过聚合物壁从体内胃环境扩散到球囊的内腔中的量和速率。
27.权利要求26的方法，其中聚合物壁包括包含尼龙层、聚偏二氯乙烯层和聚乙烯层的三层CO2阻隔材料。
28.权利要求26的方法，其中聚合物壁包括包含尼龙层、乙烯-乙烯醇层和聚乙烯层的三层CO2阻隔材料。
29.权利要求26的方法，其中聚合物壁包括包含尼龙层和聚乙烯层的两层CO2阻隔材料。
30.权利要求26的方法，其中聚合物壁包括包含乙烯-乙烯醇层的CO2阻隔材料。
31.权利要求26-30中的任一项的方法，其中初始填充流体主要包括气态N2。
32.权利要求26-31中的任一项的方法，其中初始填充流体主要包括气态N2和气态CO2。
33.权利要求26-31中的任一项的方法，其中初始填充流体主要包括气态N2和气态CO2，并且其中气态N2在初始填充流体中在浓度方面超过气态CO2。
34.权利要求26-31中的任一项的方法，其中初始填充流体包括以液体形式、蒸气形式或气态形式中的一个或多个的SF6。
35.权利要求26-31中的任一项的方法，其中初始填充流体包括气态N2和气态SF6。
36.权利要求26-31中的任一项的方法，其中聚合物壁配置成在体内胃环境的条件下具有大于50 cc/m2/天的对CO2的渗透性。
37.权利要求24-36中的任一项的方法，其中基于感测在电磁传感器中所感应的电流来确认未膨胀胃球囊在患者内的位置包括在计算机上显示指示电磁传感器的位置的标识符。
38.权利要求24-37中的任一项的方法，还包括：
将至少一个外部参考传感器放置在患者的身体外，至少一个外部参考传感器配置成当暴露于电磁场时产生电流；以及
感测由电磁场在至少一个外部参考传感器中所感应的电流。
39.权利要求38的方法，其中基于感测在电磁传感器中所感应的电流来确认未膨胀胃球囊在患者内的位置包括在计算机上显示指示至少一个外部参考传感器的位置的至少一个第二标识符。
40.权利要求24-38中的任一项的方法，其中电磁传感器与导管耦合。
41.权利要求24-38中的任一项的方法，其中电磁传感器与胃内设备耦合。
42.一种用于定位身体内的胃内设备的磁系统，所述系统包括：
磁场传感器，其配置成感测磁场；
可吞咽磁标记，其配置成与所述系统耦合并进一步配置成在体内胃环境中产生局部磁场；以及
阀系统，其配置用于当胃内设备在体内胃环境中时将初始填充流体引入到体积占用胃内设备中，所述阀系统包括配置成可释放地与胃内设备耦合的可吞咽导管。
43.权利要求42的系统，其中磁标记配置成与可吞咽导管耦合。
44.权利要求43的系统，其中磁标记配置成与可吞咽导管的远端耦合。
45.权利要求42的系统，其中磁标记配置成与胃内设备耦合。
46.权利要求42-45中的任一项的系统，还包括至少一个外部参考传感器，其配置成放置在身体外并且感测局部磁场。
47.权利要求42-45中的任一项的系统，还包括传感器接口单元，其配置成与磁标记电通信。
48.权利要求47的系统，还包括系统控制单元，其配置成与传感器接口单元并与磁场传感器电通信。
49.权利要求48的系统，还包括计算机，其配置成与系统控制单元电通信并且显示指示磁标记在身体内的位置的标识符。
50.权利要求49中的任一项的系统，其中计算机进一步配置成显示指示由磁标记在身体内所行进的路径的轨迹。
51.权利要求42-50中的任一项的系统，还包括胃内设备，其中胃内设备是球囊。
52.权利要求51的系统，还包括初始填充流体，其中胃内设备包括聚合物壁，其配置成在体内胃环境的条件下具有大于10 cc/m2/天的对CO2的渗透性，使得至少部分地通过惰性气体在初始填充流体中的浓度来控制CO2通过聚合物壁从体内胃环境扩散到胃内设备的内腔中的量和速率。
53.权利要求52的系统，其中聚合物壁包括包含乙烯-乙烯醇层的CO2阻隔材料。
54.权利要求52的系统，其中聚合物壁包括包含尼龙层和聚乙烯层的两层CO2阻隔材料。
55.权利要求52的系统，其中聚合物壁包括包含尼龙层、聚偏二氯乙烯层和聚乙烯层的三层CO2阻隔材料。
56.权利要求52的系统，其中聚合物壁包括包含尼龙层、乙烯-乙烯醇层和聚乙烯层的三层CO2阻隔材料。
57.权利要求52-56中的任一项的系统，其中初始填充流体主要包括气态N2。
58.权利要求52-56中的任一项的系统，其中初始填充流体主要包括气态N2和气态CO2。
59.权利要求52-56中的任一项的系统，其中初始填充流体主要包括气态N2和气态CO2，并且其中气态N2在初始填充流体中在浓度方面超过气态CO2。
60.权利要求52-56中的任一项的系统，其中初始填充流体包括以液体形式、蒸气形式或气态形式中的一个或多个的SF6。
61.权利要求52-56中的任一项的系统，其中初始填充流体包括气态N2和气态SF6。
62.权利要求52-61中的任一项的系统，其中聚合物壁配置成在体内胃环境的条件下具有大于50 cc/m2/天的对CO2的渗透性。
63.一种用于磁定位患者的身体内的胃内设备的方法，所述方法包括：
经由吞咽将包括未膨胀胃球囊的胃内设备引入到患者的身体中，所述胃内设备可释放地与导管耦合并与磁标记耦合，所述磁标记配置成由磁场传感器感测；
利用磁场传感器感测磁场；以及
基于感测磁场来确认未膨胀胃球囊在患者内的位置。
64.权利要求63的方法，其中未膨胀胃球囊在患者内的位置是患者的胃。
65.权利要求63-64中的任一项的方法，还包括：
通过导管将初始填充流体引入到未膨胀胃球囊的内腔中，胃内球囊包括聚合物壁，其配置成在体内胃环境的条件下具有大于10 cc/m2/天的对CO2的渗透性；以及
在至少30天的使用寿命内将膨胀后的胃内球囊暴露于体内胃内环境，其中至少部分地通过惰性气体在初始填充流体中的浓度来控制CO2通过聚合物壁从体内胃环境扩散到球囊的内腔中的量和速率。
66.权利要求65的方法，其中聚合物壁包括包含尼龙层、聚偏二氯乙烯层和聚乙烯层的三层CO2阻隔材料。
67.权利要求65的方法，其中聚合物壁包括包含尼龙层、乙烯-乙烯醇层和聚乙烯层的三层CO2阻隔材料。
68.权利要求65的方法，其中聚合物壁包括包含尼龙层和聚乙烯层的两层CO2阻隔材料。
69.权利要求65的方法，其中聚合物壁包括包含乙烯-乙烯醇层的CO2阻隔材料。
70.权利要求65-69中的任一项的方法，其中初始填充流体主要包括气态N2。
71.权利要求65-69中的任一项的方法，其中初始填充流体主要包括气态N2和气态CO2。
72.权利要求65-69中的任一项的方法，其中初始填充流体主要包括气态N2和气态CO2，并且其中气态N2在初始填充流体中在浓度方面超过气态CO2。
73.权利要求65-69中的任一项的方法，其中初始填充流体包括以液体形式、蒸气形式或气态形式中的一个或多个的SF6。
74.权利要求65-69中的任一项的方法，其中初始填充流体包括气态N2和气态SF6。
75.权利要求65-69中的任一项的方法，其中聚合物壁配置成在体内胃环境的条件下具有大于50 cc/m2/天的对CO2的渗透性。
76.权利要求63-75中的任一项的方法，其中基于感测由磁标记所生成的磁场来确认未膨胀胃球囊在患者内的位置包括在计算机上显示指示磁标记的位置的标识符。
77.权利要求63-75中的任一项的方法，其中磁标记与导管耦合。
78.权利要求63-75中的任一项的方法，其中电磁传感器与胃内设备耦合。
79.一种用于定位身体内的胃内设备的伏打系统，所述系统包括：
可吞咽伏打传感器，其配置成与所述系统耦合并进一步配置成在体内胃环境中产生电压；以及
阀系统，其配置用于当胃内设备在体内胃环境中时将初始填充流体引入到体积占用胃内设备中，所述阀系统包括配置成可释放地与胃内设备耦合的可吞咽导管。
80.权利要求79的系统，其中伏打传感器配置成与可吞咽导管耦合。
81.权利要求80的系统，其中伏打传感器配置成与可吞咽导管的远端耦合。
82.权利要求79的系统，其中伏打传感器配置成与胃内设备耦合。
83.权利要求79-82中的任一项的系统，还包括至少一个接收器，其配置成放置在身体外并接收与由伏打传感器所产生的电压相关的信号。
84.权利要求79-83中的任一项的系统，还包括传感器接口单元，其配置成与伏打传感器电通信。
85.权利要求84的系统，还包括系统控制单元，其配置成与传感器接口单元并与伏打传感器电通信。
86.权利要求85的系统，还包括计算机，其配置成与系统控制单元电通信并且显示指示伏打传感器在身体内的位置的标识符。
87.权利要求79-86中的任一项的系统，还包括胃内设备，其中胃内设备是球囊。
88.权利要求87的系统，还包括初始填充流体，其中胃内设备包括聚合物壁，其配置成在体内胃环境的条件下具有大于10 cc/m2/天的对CO2的渗透性，使得至少部分地通过惰性气体在初始填充流体中的浓度来控制CO2通过聚合物壁从体内胃环境扩散到胃内设备的内腔中的量和速率。
89.权利要求88的系统，其中聚合物壁包括包含乙烯-乙烯醇层的CO2阻隔材料。
90.权利要求88的系统，其中聚合物壁包括包含尼龙层和聚乙烯层的两层CO2阻隔材料。
91.权利要求88的系统，其中聚合物壁包括包含尼龙层、乙烯-乙烯醇层和聚乙烯层的三层CO2阻隔材料。
92.权利要求88的系统，其中聚合物壁包括包含尼龙层、聚偏二氯乙烯层和聚乙烯层的三层CO2阻隔材料。
93.权利要求88-92中的任一项的系统，其中初始填充流体主要包括气态N2。
94.权利要求88-92中的任一项的系统，其中初始填充流体主要包括气态N2和气态CO2。
95.权利要求88-92中的任一项的系统，其中初始填充流体主要包括气态N2和气态CO2，并且其中气态N2在初始填充流体中在浓度方面超过气态CO2。
96.权利要求88-92中的任一项的系统，其中初始填充流体包括以液体形式、蒸气形式或气态形式中的一个或多个的SF6。
97.权利要求88-92中的任一项的系统，其中初始填充流体包括气态N2和气态SF6。
98.权利要求88-97中的任一项的系统，其中聚合物壁配置成在体内胃环境的条件下具有大于50 cc/m2/天的对CO2的渗透性。
99.一种用于伏打地定位患者的身体内的胃内设备的方法，所述方法包括：
经由吞咽将包括未膨胀胃球囊的胃内设备引入到患者的身体中，所述胃内设备可释放地与导管耦合并与伏打传感器耦合，所述伏打传感器配置成在存在胃环境的情况下产生电压；
响应于与胃环境的接触利用伏打传感器产生电压；以及
基于感测所产生的电压来确认未膨胀胃球囊在患者内的位置。
100.权利要求99的方法，其中未膨胀胃球囊在患者内的位置是患者的胃。
101.权利要求99-100中的任一项的方法，还包括：
通过导管将初始填充流体引入到未膨胀胃球囊的内腔中，胃内球囊包括聚合物壁，其配置成在体内胃环境的条件下具有大于10 cc/m2/天的对CO2的渗透性；以及
在至少30天的使用寿命内将膨胀后的胃内球囊暴露于体内胃内环境，其中至少部分地通过惰性气体在初始填充流体中的浓度来控制CO2通过聚合物壁从体内胃环境扩散到球囊的内腔中的量和速率。
102.权利要求101的方法，其中聚合物壁包括包含尼龙层、聚偏二氯乙烯层和聚乙烯层的三层CO2阻隔材料。
103.权利要求101的方法，其中聚合物壁包括包含尼龙层、乙烯-乙烯醇层和聚乙烯层的三层CO2阻隔材料。
104.权利要求101的方法，其中聚合物壁包括包含尼龙层和聚乙烯层的两层CO2阻隔材料。
105.权利要求101的方法，其中聚合物壁包括包含乙烯-乙烯醇层的CO2阻隔材料。
106.权利要求101-105中的任一项的方法，其中初始填充流体主要包括气态N2。
107.权利要求101-105中的任一项的方法，其中初始填充流体主要包括气态N2和气态CO2。
108.权利要求101-105中的任一项的方法，其中初始填充流体主要包括气态N2和气态CO2，并且其中气态N2在初始填充流体中在浓度方面超过气态CO2。
109.权利要求101-105中的任一项的方法，其中初始填充流体包括以液体形式、蒸气形式或气态形式中的一个或多个的SF6。
110.权利要求101-105中的任一项的方法，其中初始填充流体包括气态N2和气态SF6。
111.权利要求101-110中的任一项的方法，其中聚合物壁配置成在体内胃环境的条件下具有大于50 cc/m2/天的对CO2的渗透性。
112.权利要求99-111中的任一项的方法，其中伏打传感器与导管耦合。
113.权利要求99-111中的任一项的方法，其中伏打传感器与胃内设备耦合。
114.一种用于定位身体内的胃内设备的基于pH的系统，所述系统包括：
可吞咽pH传感器，其配置成与所述系统耦合并进一步配置成感测体内胃环境中的流体的pH水平；以及
阀系统，其配置用于当胃内设备在体内胃环境中时将初始填充流体引入到体积占用胃内设备中，所述阀系统包括配置成可释放地与胃内设备耦合的可吞咽导管。
115.权利要求114的系统，其中pH传感器配置成与可吞咽导管耦合。
116.权利要求115的系统，其中pH传感器配置成与可吞咽导管的远端耦合。
117.权利要求114的系统，其中pH传感器配置成与胃内设备耦合。
118.权利要求114-117中的任一项的系统，还包括至少一个接收器，其配置成放置在身体外并接收与由pH传感器所感测的pH水平相关的信号。
119.权利要求114-118中的任一项的系统，还包括传感器接口单元，其配置成与pH传感器电通信。
120.权利要求119的系统，还包括系统控制单元，其配置成与传感器接口单元并与pH传感器电通信。
121.权利要求120的系统，还包括计算机，其配置成与系统控制单元电通信并且显示指示pH传感器在身体内的位置的标识符。
122.权利要求114-121中的任一项的系统，还包括胃内设备，其中胃内设备是球囊。
123.权利要求122的系统，还包括初始填充流体，其中胃内设备包括聚合物壁，其配置成在体内胃环境的条件下具有大于10 cc/m2/天的对CO2的渗透性，使得至少部分地通过惰性气体在初始填充流体中的浓度来控制CO2通过聚合物壁从体内胃环境扩散到胃内设备的内腔中的量和速率。
124.权利要求123的系统，其中聚合物壁包括包含乙烯-乙烯醇层的CO2阻隔材料。
125.权利要求123的系统，其中聚合物壁包括包含尼龙层和聚乙烯层的两层CO2阻隔材料。
126.权利要求123的系统，其中聚合物壁包括包含尼龙层、聚偏二氯乙烯层和聚乙烯层的三层CO2阻隔材料。
127.权利要求123的系统，其中聚合物壁包括包含尼龙层、乙烯-乙烯醇层和聚乙烯层的三层CO2阻隔材料。
128.权利要求123-127中的任一项的系统，其中初始填充流体主要包括气态N2。
129.权利要求123-127中的任一项的系统，其中初始填充流体主要包括气态N2和气态CO2。
130.权利要求123-127中的任一项的系统，其中初始填充流体主要包括气态N2和气态CO2，并且其中气态N2在初始填充流体中在浓度方面超过气态CO2。
131.权利要求123-127中的任一项的系统，其中初始填充流体包括以液体形式、蒸气形式或气态形式中的一个或多个的SF6。
132.权利要求123-127中的任一项的系统，其中初始填充流体包括气态N2和气态SF6。
133.权利要求123-132中的任一项的系统，其中聚合物壁配置成在体内胃环境的条件下具有大于50 cc/m2/天的对CO2的渗透性。
134.一种用于基于感测身体内的流体的pH水平来定位患者的身体内的胃内设备的方法，所述方法包括：
经由吞咽将包括未膨胀胃球囊的胃内设备引入到患者的身体中，所述胃内设备可释放地与导管耦合并与pH传感器耦合，所述pH传感器配置成感测身体内的胃环境中的流体的pH水平；
响应于pH传感器与胃环境的接触而感测流体的pH水平；以及
基于感测pH水平来确认未膨胀胃球囊在患者内的位置。
135.权利要求134的方法，其中未膨胀胃球囊在患者内的位置是患者的胃。
136.权利要求134-135中的任一项的方法，还包括：
通过导管将初始填充流体引入到未膨胀胃球囊的内腔中，胃内球囊包括聚合物壁，其配置成在体内胃环境的条件下具有大于10 cc/m2/天的对CO2的渗透性；以及
在至少30天的使用寿命内将膨胀后的胃内球囊暴露于体内胃内环境，其中至少部分地通过惰性气体在初始填充流体中的浓度来控制CO2通过聚合物壁从体内胃环境扩散到球囊的内腔中的量和速率。
137.权利要求136的方法，其中聚合物壁包括包含尼龙层、聚偏二氯乙烯层和聚乙烯层的三层CO2阻隔材料。
138.权利要求136的方法，其中聚合物壁包括包含尼龙层、乙烯-乙烯醇层和聚乙烯层的三层CO2阻隔材料。
139.权利要求136的方法，其中聚合物壁包括包含尼龙层和聚乙烯层的两层CO2阻隔材料。
140.权利要求136的方法，其中聚合物壁包括包含乙烯-乙烯醇层的CO2阻隔材料。
141.权利要求136-140中的任一项的方法，其中初始填充流体主要包括气态N2。
142.权利要求136-140中的任一项的方法，其中初始填充流体主要包括气态N2和气态CO2。
143.权利要求136-140中的任一项的方法，其中初始填充流体主要包括气态N2和气态CO2，并且其中气态N2在初始填充流体中在浓度方面超过气态CO2。
144.权利要求136-140中的任一项的方法，其中初始填充流体包括以液体形式、蒸气形式或气态形式中的一个或多个的SF6。
145.权利要求136-140中的任一项的方法，其中初始填充流体包括气态N2和气态SF6。
146.权利要求136-140中的任一项的方法，其中聚合物壁配置成在体内胃环境的条件下具有大于50 cc/m2/天的对CO2的渗透性。
147.权利要求136-146中的任一项的方法，其中pH传感器与导管耦合。
148.权利要求136-146中的任一项的方法，其中pH传感器与胃内设备耦合。
149.一种用于定位身体内的胃内设备的声学系统，所述系统包括：
声学信号发生器，其配置成生成声学信号；
可吞咽声学标记，其配置成与所述系统耦合并进一步配置成响应于所生成的声学信号而在体内胃环境中产生声学响应；以及
阀系统，其配置用于当胃内设备在体内胃环境中时将初始填充流体引入到体积占用胃内设备中，所述阀系统包括配置成可释放地与胃内设备耦合的可吞咽导管。
150.权利要求149的系统，其中声学标记配置成与可吞咽导管耦合。
151.权利要求150的系统，其中声学标记配置成与可吞咽导管的远端耦合。
152.权利要求149的系统，其中声学标记配置成与胃内设备耦合。
153.权利要求149-152中的任一项的系统，还包括至少一个外部声学传感器，其配置成放置在身体外并感测声学标记的声学响应。
154.权利要求153的系统，还包括传感器接口单元，其配置成与声学标记并与声学传感器电通信。
155.权利要求154的系统，还包括系统控制单元，其配置成与传感器接口单元电通信。
156.权利要求155的系统，还包括计算机，其配置成与系统控制单元和声学传感器电通信并且显示指示声学标记在身体内的位置的标识符。
157.权利要求156的系统，其中计算机进一步配置成显示指示由磁标记在身体内所行进的路径的轨迹。
158.权利要求149-157中的任一项的系统，还包括胃内设备，其中胃内设备是球囊。
159.权利要求158的系统，还包括初始填充流体，其中胃内设备包括聚合物壁，其配置成在体内胃环境的条件下具有大于10 cc/m2/天的对CO2的渗透性，使得至少部分地通过惰性气体在初始填充流体中的浓度来控制CO2通过聚合物壁从体内胃环境扩散到胃内设备的内腔中的量和速率。
160.权利要求159的系统，其中聚合物壁包括包含乙烯-乙烯醇层的CO2阻隔材料。
161.权利要求159的系统，其中聚合物壁包括包含尼龙层和聚乙烯层的两层CO2阻隔材料。
162.权利要求159的系统，其中聚合物壁包括包含尼龙层、聚偏二氯乙烯层和聚乙烯层的三层CO2阻隔材料。
163.权利要求159的系统，其中聚合物壁包括包含尼龙层、乙烯-乙烯醇层和聚乙烯层的三层CO2阻隔材料。
164.权利要求159-163中的任一项的系统，其中初始填充流体主要包括气态N2。
165.权利要求159-163中的任一项的系统，其中初始填充流体主要包括气态N2和气态CO2。
166.权利要求159-163中的任一项的系统，其中初始填充流体主要包括气态N2和气态CO2，并且其中气态N2在初始填充流体中在浓度方面超过气态CO2。
167.权利要求159-160中的任一项的系统，其中初始填充流体包括以液体形式、蒸气形式或气态形式中的一个或多个的SF6。
168.权利要求159-163中的任一项的系统，其中初始填充流体包括气态N2和气态SF6。
169.权利要求159-168中的任一项的系统，其中聚合物壁配置成在体内胃环境的条件下具有大于50 cc/m2/天的对CO2的渗透性。
170.权利要求149-169中的任一项的系统，其中声学信号是超声信号。
171.一种用于声学地定位患者的身体内的胃内设备的方法，所述方法包括：
经由吞咽将包括未膨胀胃球囊的胃内设备引入到患者的身体中，所述胃内设备可释放地与导管耦合并与声学标记耦合，所述声学标记配置成响应于声学信号而产生声学响应；
生成声学信号；以及
基于响应于声学信号而产生的声学响应来确认未膨胀胃球囊在患者内的位置。
172.权利要求171的方法，其中未膨胀胃球囊在患者内的位置是患者的胃。
173.权利要求171-172中的任一项的方法，还包括：
通过导管将初始填充流体引入到未膨胀胃球囊的内腔中，胃内球囊包括聚合物壁，其配置成在体内胃环境的条件下具有大于10 cc/m2/天的对CO2的渗透性；以及
在至少30天的使用寿命内将膨胀后的胃内球囊暴露于体内胃内环境，其中至少部分地通过惰性气体在初始填充流体中的浓度来控制CO2通过聚合物壁从体内胃环境扩散到球囊的内腔中的量和速率。
174.权利要求73的方法，其中聚合物壁包括包含尼龙层、聚偏二氯乙烯层和聚乙烯层的三层CO2阻隔材料。
175.权利要求173的方法，其中聚合物壁包括包含尼龙层、乙烯-乙烯醇层和聚乙烯层的三层CO2阻隔材料。
176.权利要求173的方法，其中聚合物壁包括包含尼龙层和聚乙烯层的两层CO2阻隔材料。
177.权利要求173的方法，其中聚合物壁包括包含乙烯-乙烯醇层的CO2阻隔材料。
178.权利要求173-177中的任一项的方法，其中初始填充流体主要包括气态N2。
179.权利要求173-177中的任一项的方法，其中初始填充流体主要包括气态N2和气态CO2。
180.权利要求173-177中的任一项的方法，其中初始填充流体主要包括气态N2和气态CO2，并且其中气态N2在初始填充流体中在浓度方面超过气态CO2。
181.权利要求173-177中的任一项的方法，其中初始填充流体包括以液体形式、蒸气形式或气态形式中的一个或多个的SF6。
182.权利要求173-177中的任一项的方法，其中初始填充流体包括气态N2和气态SF6。
183.权利要求173-177中的任一项的方法，其中聚合物壁配置成在体内胃环境的条件下具有大于50 cc/m2/天的对CO2的渗透性。
184.权利要求173-178中的任一项的方法，其中基于感测声学响应来确认未膨胀胃球囊在患者内的位置包括在计算机上显示指示声学标记的位置的标识符。
185.权利要求173-174中的任一项的方法，其中声学标记与导管耦合。
186.权利要求173-184中的任一项的方法，其中声学标记与胃内设备耦合。
187.权利要求173-186中的任一项的方法，其中声学传感器是超声传感器并且声学标记是超声标记。
188.一种基本上如说明书和/或附图中所描述的系统。
189.一种基本上如说明书和/或附图中所描述的方法。
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