CN110099608B - 单插入多试样的活检装置 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及一种活检装置，其包括活检探针组件，该活检探针组件可释放地附接在驱动器组件上。活检探针组件有同轴布置的真空套管和管心针套管。真空套管有扩口部分，该扩口部分从细长部分向远侧延伸。管心针套管可在第一延伸位置和第一缩回位置之间运动。管心针套管有远侧部分，该远侧部分有试样凹槽和凸出部件，该凸出部件沿试样凹槽的纵向长度的一部分在管心针套管的管腔中向近侧延伸，其中，当管心针套管处于第一缩回位置时，凸出部件接收在真空套管的扩口部分内。活检装置还可以包括控制器电路，该控制器电路有虚拟储能器，并且控制器电路执行程序指令，以便在接合致密组织时控制通向马达的电流。

Description

单插入多试样的活检装置
相关申请的交叉引用
本申请要求美国临时专利申请No.62/425974的优先权，该美国临时专利申请No.62/425974的申请日为2016年11月23日，该文献被本文参引。
技术领域
本发明涉及活检装置，更特别是涉及一种单插入多试样的活检装置。
背景技术
可以对患者进行活检，以便帮助确定在关注区域中的组织是否包括癌细胞。例如，用于评估乳房组织的一种活检技术涉及将活检探针插入关注的乳房组织区域，以便从该区域捕获一个或多个组织试样。这种活检技术通常利用真空来将要采样的组织拉入活检探针的试样凹槽内，之后切断和收集该组织。本领域一直努力提高活检装置切断组织试样以及将切断的组织试样运送至试样收集容器的能力。
本领域需要一种活检装置，该活检装置能够促进组织试样的有效切断以及将组织试样有效地运送至试样收集容器。
发明内容
本发明提供了一种活检装置，该活检装置能够促进组织试样的有效切断以及将组织试样有效地运送至试样收集容器。
在一种形式中，本发明涉及一种活检装置，该活检装置包括驱动器组件和活检探针组件。驱动器组件有机电电源和真空源。活检探针组件可释放地附接在驱动器组件上。该活检探针组件有沿纵向轴线同轴布置的真空套管和管心针套管，其中，真空套管位于管心针套管内部。真空套管与真空源流体连通地连接。真空套管有细长部分和从该细长部分向远侧延伸的扩口部分。管心针套管与机电电源驱动连通地连接。管心针套管可相对于真空套管在第一延伸位置和第一缩回位置之间运动。管心针套管有近侧部分和远侧部分。该远侧部分有试样凹槽和凸出部件，该凸出部件沿试样凹槽的纵向长度的一部分在管心针套管的管腔中向近侧延伸，其中，当管心针套管处于第一缩回位置时，该凸出部件接收在真空套管的扩口部分内。
活检装置还可以包括具有虚拟储能器的控制器电路，该控制器电路执行程序指令，以便当接合致密组织时控制通向马达的电流。
在另一形式中，本发明涉及一种活检装置，该活检装置包括驱动器组件和活检探针组件。驱动器组件有机电电源、真空源和控制器电路。控制器电路与机电电源和真空源电连接和通信连接。活检探针组件可释放地附接在驱动器组件上。活检探针组件有沿纵向轴线同轴布置的真空套管、管心针套管和切割器套管。真空套管位于管心针套管内部，管心针套管位于切割器套管内部。真空套管与真空源流体连通地连接。真空套管有细长部分和从该细长部分向远侧延伸的扩口部分。管心针套管与机电电源驱动连通地连接。管心针套管可相对于真空套管在第一延伸位置和第一缩回位置之间运动。管心针套管具有近侧部分和远侧部分。该远侧部分有试样凹槽和凸出部件，该凸出部件沿试样凹槽的纵向长度的一部分在管心针套管的管腔中向近侧延伸。当管心针套管处于缩回位置时，管心针套管的凸出部件接收在真空套管的扩口部分内。切割器套管与机电电源驱动连通地连接。当管心针套管处于第一延伸位置时，切割器套管可相对于管心针套管在用于覆盖试样凹槽的第二延伸位置和用于暴露试样凹槽的第二缩回位置之间运动。
附图说明
参考下面结合附图对本发明实施例的说明，将更清楚本发明的上述和其它特征和优点以及实现它们的方式，并将更好地理解本发明，附图中：
图1是根据本发明实施例设置的活检装置的透视图，其中，活检探针组件附接在驱动器组件上；
图2是图1的活检装置的透视图，其中，活检探针组件与驱动器组件脱开，且驱动器组件倒置，以便暴露驱动器组件的驱动部件；
图3是图1的驱动器组件的方框图；
图4是图1的活检探针组件的分解图。
图5A是图1的活检探针组件沿图2中的线5A-5A的剖视图；
图5B是图5A中所示的真空套管的放大部分；
图5C是图5A中所示的管心针套管的放大部分；
图6A表示了真空套管、管心针套管和切割器套管在穿刺发射之前、过程中和紧接之后的相对位置；
图6B表示了真空套管、管心针套管和切割器套管的相对位置，其中，切割器套管缩回，以便暴露管心针套管的试样凹槽。
图6C表示了真空套管、管心针套管和切割器套管的相对位置，表示了通过使得管心针套管沿近侧方向和远侧方向交替运动较短距离而摇摆试样凹槽；
图6D表示了真空套管、管心针套管和切割器套管的相对位置，其中，切割器套管旋转和沿远侧方向平移，以便从接收于试样凹槽中的组织上切断组织试样。
图6E表示了真空套管、管心针套管和切割器套管的相对位置，其中，管心针套管在切割器套管内沿近侧方向运动，以便机械地帮助组织试样运动至真空套管的扩口部分中；
图6F表示了真空套管、管心针套管和切割器套管的相对位置，其中，管心针套管在切割器套管内沿远侧方向运动，以使得凸出部件与真空套管的扩口部分脱离；
图6G表示了真空套管、管心针套管和切割器套管的相对位置，其中，管心针套管再次在切割器套管内沿近侧方向运动，以使得凸出部件与真空套管的扩口部分重新接合；
图6H表示了真空套管、管心针套管和切割器套管的相对位置，其中，管心针套管再次在切割器套管内沿远侧方向运动，以使得凸出部件与真空套管的扩口部分脱离，并返回延伸位置；
图7是表示在如图6A-6H中所示的组织试样切割和输送顺序中在多个不同位置处的基线真空压力的真空/时间曲线图；
图8A是图1的驱动器组件的马达的实际马达绕组电流(I)的曲线图，以便结合图8B的曲线图来看；以及
图8B是在图1的驱动器组件的存储器电路中建立的虚拟储能器的能量状态的曲线图，以便结合图8A的曲线图来看。
相应参考标号在全部视图中表示相对应的部件。这里阐述的示例表示了本发明的至少一个实施例，且这些示例不应当解释为以任何方式限制本发明的范围。
具体实施方式
下面参考附图，更特别是参考图1和图2，图中表示了活检装置10，该活检装置10通常包括非侵入性的(例如非一次性的)驱动器组件12和侵入性的(例如一次性的)活检探针组件14。在本文中所用的术语“非一次性的”是用于表示在装置的使用寿命中将用于多个患者的装置，而术语“一次性的”是用于表示在用于单个患者之后将丢弃的装置。驱动器组件12包括驱动器壳体16，该驱动器壳体16的结构设置成和在人机工程学上设计成由使用者抓握。
参考图2和3，驱动器组件12包括在驱动器壳体16内的控制器电路18、机电电源20、真空源22、真空传感器24和电池26(或者可选的AC适配器)。用户界面28(见图1)例如小键盘布置成安装在驱动器壳体16上，并可由用户相对于驱动器壳体16在外部接近。电池26可以是例如可充电电池，它可以通过与感应线圈29连接的感应充电装置来充电，或者也可选择，通过与电源电连接来充电。电池26与控制器电路18、机电电源20、真空源22和用户界面28电连接。
参考图3，用户界面28可以包括控制按钮和视觉/听觉指示器，其中，控制按钮提供用户对于活检装置10的各种功能的控制，视觉/听觉指示器提供活检装置10的部件的一个或多个情况和/或位置的状态的视觉/听觉反馈。控制按钮可以包括试样按钮28-1和起动加注/穿刺按钮28-2。视觉指示器可以包括显示屏28-3和/或一个或多个发光二极管(LED)28-4。听觉指示器可以包括蜂鸣器28-5。控制按钮可以包括在驱动时对于用户的触觉反馈。
控制器电路18与机电电源20、真空源22、真空传感器24和用户界面28电连接和通信连接，例如通过一个或多个导线或电路迹线。控制器电路18可以装配在电路板上，并包括例如处理器电路18-1和存储器电路18-2。
处理器电路18-1有一个或多个可编程微处理器和相关电路，例如输入/输出接口、时钟、缓冲器、存储器等。存储器电路18-2例如通过总线电路而与处理器电路18-1通信连接，是非暂时性电子存储器，它可以包括易失性存储器电路例如随机存取存储器(RAM)以及非易失性存储器电路例如只读存储器(ROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)、NOR闪存、NAND闪存等。控制器电路18可以形成为一个或多个专用集成电路(ASIC)。
控制器电路18设置成通过驻留在存储器电路18-2中的软件和/或固件来执行程序指令，以便执行与活检组织试样的取回相关联的功能，例如控制和/或监测机电电源20、真空源22和真空传感器24的一个或多个部件。
机电电源20可以包括例如切割器模块30、输送模块32和穿刺模块34，它们各自分别与电池26电连接。切割器模块30、输送模块32和穿刺模块34各自通过一个或多个电导体(例如导线或电路迹线)而与控制器电路18电且控制连接。
切割器模块30可以包括具有轴的电马达30-1，驱动齿轮30-2附接在该轴上。输送模块32可以包括具有轴的电马达32-1，驱动齿轮32-2附接在该轴上。穿刺模块34可以包括电马达34-1、驱动心轴34-2和穿刺发射驱动器34-3。各电马达30-1、32-1、34-1可以是例如直流(DC)马达或步进马达。作为上述结构的替代方案，切割器模块30、输送模块32和穿刺模块34中各自可以包括插入在相应马达和驱动齿轮或驱动心轴之间的一个或多个齿轮、齿轮组、皮带/滑轮结构等。
穿刺模块34设置成这样，电马达34-1和驱动心轴34-2的驱动使得穿刺发射驱动器34-3沿近侧方向36-1运动，以便压缩击发弹簧，例如一个或多个螺旋弹簧，并将穿刺发射驱动器34-3锁定在准备位置。在用户界面28的起动加注/穿刺按钮28-2驱动时，穿刺发射驱动器34-3沿远侧方向36-2推进，即击发(见图2)。
真空源22通过一个或多个电导体(例如导线或电路迹线)而与电池26电和控制连接。真空源22可以包括例如电马达22-1，该电马达22-1驱动真空泵22-2。真空源22有与真空泵22-2连接的真空源口22-3，该真空泵22-2用于在活检探针组件14中建立真空。电马达22-1可以是例如旋转、线性或振动DC马达。真空泵22-2可以是例如蠕动泵或隔膜泵，或者串联或并联连接的一个或多个。
真空传感器24通过一个或多个电导体(例如导线或电路迹线)而与控制器电路18电连接。真空传感器24可以是压力差传感器，该压力差传感器向控制器电路18提供真空(负压)反馈信号。在一些实施例中，真空传感器24可以结合至真空源22中。
参考图1和图2，活检探针组件14设置成与驱动器组件12可释放地连接。在本文中使用的术语“可释放连接”的意思是方便预定临时连接、随后选择地拆开的结构，涉及一次性活检探针组件14相对于驱动器组件12的操纵，而不需要工具。
参考图4的分解图，活检探针组件14包括探针壳体40、探针子壳体42、真空套管44、管心针套管46、用于线性管心针平移的管心针齿轮-心轴组48、切割器套管50、用于旋转和线性切割器平移的切割器齿轮-心轴组52、试样歧管54以及试样杯56。
参考图2、4和5A，探针壳体40形成为L形结构，具有细长部分40-1和前部板40-2。当活检探针组件14附接在驱动器组件12上时，前部板40-2定位成在远侧与驱动器壳体16的整个前表面16-1相邻，即，以便屏蔽非一次性驱动器组件的整个前表面16-1防止与患者接触。
真空套管44、管心针套管46和切割器套管50沿纵向轴线58以嵌套管结构而同轴地布置，其中，真空套管44是最内侧管，切割器套管50是最外侧管，且管心针套管46是置于真空套管44和切割器套管50之间的中间管。换句话说，真空套管44位于管心针套管46内部，管心针套管46位于切割器套管50内部。
真空套管44安装成相对于探针子壳体42静止。真空套管44通过试样歧管54而与真空源22流体连通地连接。
参考图4、5A和5B，真空套管44包括细长部分44-1和从该细长部分44-1向远侧延伸的扩口部分44-2。细长部分44-1有第一外径D1。扩口部分44-2从该细长部分44-1扩口成两段，即第一扩口段45-1和第二扩口段45-2。第一扩口段45-1以第一锐角A1从细长部分44-1发散，第二扩口段45-2以相对于细长部分44-1的第二锐角A2而从第一扩口段45-1发散，其中，锐角A2大于锐角A1。第二扩口段45-2的远侧外径D2选择为容纳在管心针套管46的管腔46-4内并与它滑动接触。扩口部分44-2的第一扩口段45-1和第二扩口段45-2各自有向远侧逐渐增加的直径，该直径大于细长部分44-1的直径D1。
再参考图4，管心针套管46包括近侧部分46-1和远侧部分46-2。远侧部分46-2包括试样凹槽60。穿刺尖端62附接在远侧部分46-2上，该穿刺尖端62又形成管心针套管46的一部分。管心针齿轮-心轴组48可与输送心轴42-3螺纹接合，其固定附接(例如，胶接、焊接或打桩连接)在管心针套管46的近侧部分46-1上。管心针齿轮-心轴组48是整体齿轮，具有固定附接在螺纹心轴48-2上的从动齿轮48-1，且该管心针齿轮-心轴组48可以形成为单个模制部件。通过驱动活检探针组件14的输送模块32，管心针套管46沿纵向轴线58缩回或延伸，其中，驱动器组件12的输送模块32的驱动齿轮32-2与管心针齿轮-心轴组48的从动齿轮48-1接合。
还参考图5C，6A和6B，试样凹槽60形成为在管心针套管46的侧壁46-3中的细长开口，以方便将组织66接收至管心针套管46的管腔46-4中。试样凹槽60有沿纵向轴线58延伸的纵向长度60-1。试样凹槽60并不低于管心针套管46的直径的中心线而在侧壁46-3中延伸，并可以包括环绕由试样凹槽60形成的开口周边的切割边缘，其中，试样凹槽60的细长(线性)部分的切割边缘各自有切割边缘46-5，该切割边缘46-5从切割边缘沿侧壁46-3向在管心针套管46直径处的中心线发散。
穿刺尖端62有尖端部分62-1、安装部分62-2和凸出部件62-3。穿刺尖端62在远侧部分46-2处插入管心针套管46的管腔46-4中，其中，安装部分62-2附接在管心针套管46的远侧部分46-2上，例如通过粘接剂或焊接。这样，尖端部分62-1从管心针套管46的远侧部分46-2向远侧延伸，且凸出部件62-3沿试样凹槽60的纵向长度60-1的一部分在管腔46-4中向近侧(即沿近侧方向36-1)延伸。因此，如图6E和6G中所示，当管心针套管46沿近侧方向36-1完全缩回时，凸出部件62-3接收至真空套管44的扩口部分44-2中。至少凸出部件62-3的近侧尖端部分具有向近侧减小的直径。
再参考图4，切割器套管50包括近侧部分50-1和远侧部分50-2。远侧部分50-2包括环形切割边缘64。切割器齿轮-心轴组52固定地附接(例如胶接、焊接或打桩连接)在切割器套管50的近侧部分50-1上。切割器齿轮-心轴组52是具有从动齿轮52-1的整体齿轮，并可以形成为单个模制部件，该从动齿轮52-1固定地附接在螺纹心轴52-2上。切割器模块30通过驱动活检探针组件14的切割器模块30而沿纵向轴线58缩回或延伸，其中，驱动器组件12的切割器模块30的驱动齿轮30-2与切割器齿轮-心轴组52的从动齿轮52-1接合。因此，切割器套管50有旋转切割运动，并沿纵向轴线58轴向平移。螺纹心轴52-2的螺距确定了切割器套管50轴向运动的每轴向距离(单位为毫米(mm))的旋转圈数。
参考图4和5A，试样歧管54设置为L形结构，具有真空腔室部分54-1和收集腔室部分54-2。真空腔室部分54-1包括真空输入口54-3，该真空输入口54-3布置成当活检探针组件14附接在驱动器组件12上时与驱动器组件12的真空源22的真空源口22-3密封接合。真空腔室部分54-1与收集腔室部分54-2流体连通地连接。真空套管44的细长部分44-1的近端穿过真空腔室部分54-1，并与收集腔室部分54-2直接流体连通。收集腔室部分54-2具有空腔，该空腔的尺寸和结构设置成可取出地接收试样杯56，使得试样杯56与真空套管44的细长部分44-1直接流体连通，且试样杯56还与真空腔室部分54-1的真空输入口54-3直接流体连通。将吸水纸放置在真空腔室部分54-1中并在真空输入口54-3和收集腔室部分54-2之间的区域中。
因此，在管心针套管46的试样凹槽60处由切割器套管50切断的组织试样可以通过由真空源22在试样杯56处施加的真空而通过真空套管44输送至试样杯56中。
再参考图2、4和5A，探针子壳体42是与探针壳体40可滑动地连接的子壳体，例如使用导轨/狭槽结构。探针子壳体42包括近侧螺纹部分42-1和远侧螺纹部分42-2。
在探针子壳体42中的近端螺纹部分42-1有螺纹孔，该螺纹孔螺纹接收管心针齿轮-心轴组48的螺纹心轴48-2，使得管心针齿轮-心轴组48的从动齿轮48-1的旋转导致管心针套管46沿纵向轴线58线性平移，其中，旋转方向与管心针套管46的平移方向(沿近侧方向36-1和远侧方向36-2中的一个方向)相关。当活检探针组件14附接在驱动器组件12上时(见图1)，管心针齿轮-心轴组48的从动齿轮48-1与输送模块32的驱动齿轮32-2接合。
同样，探针子壳体42的远侧螺纹部分42-2有螺纹孔，该螺纹孔螺纹接收切割器齿轮-心轴组52的螺纹心轴52-2，使得切割器齿轮-心轴组52的从动齿轮52-1的旋转导致切割器套管50的组合旋转和沿纵向轴线58线性平移，其中，旋转方向与切割器套管50的平移方向相关。当活检探针组件14附接在驱动器组件12上时(见图1)，切割器齿轮-心轴组52的从动齿轮52-1与切割器模块30的驱动齿轮30-2接合。
还有，当活检探针组件14附接在驱动器组件12上时，还参考图2和3，探针子壳体42与穿刺模块34的穿刺发射驱动器34-3连接。这样，当起动加注/穿刺按钮28-2第一次驱动时，探针子壳体42和穿刺发射驱动器34-3沿近侧方向36-1共同平移，以便将穿刺发射驱动器34-3和探针子壳体42(该探针子壳体42承载管心针套管46和切割器套管50)定位在准备(即准备击发)位置，当起动加注/穿刺按钮28-2第二次驱动以便实现穿刺发射时，探针子壳体42和穿刺发射驱动器34-3沿远侧方向36-2共同地快速推进，以便将管心针套管46和切割器套管50定位在组合元件的最远侧位置处，例如在患者体内。
图6A-6H共同表示了组织试样切断和输送顺序。图6E和6G表示管心针套管46处于它的缩回位置68-1。图6A、6B和6H表示管心针套管46处于它的延伸位置68-2，有时也称为零位置。图6C、6D和6F表示了管心针套管46处于在缩回位置68-1和延伸位置68-2中间的多种位置。图6B和6C表示了切割器套管50处于它的缩回位置70-1，这在管心针套管46处于它的延伸位置68-2或附近时暴露管心针套管46的试样凹槽60。图6A和6D-6H表示了切割器套管50处于它的延伸位置70-2，有时也称为零位置，其中，切割器套管50覆盖管心针套管46的试样凹槽60。
为了实现管心针套管46的所述运动，控制器电路18执行程序指令并将相应的控制信号发送至驱动器组件12的输送模块32，该输送模块32再将运动传递给活检探针组件14的管心针齿轮-心轴组48。同样，为了实现切割器套管50的所述运动，控制器电路18执行程序指令并将相应的控制信号发送至驱动器组件12的切割器模块30，该切割器模块30再将运动传递给活检探针组件14的切割器齿轮-心轴组52。控制器电路18可以通过计数马达驱动脉冲的相应数量或者可选的马达轴回转的相应转数而确定管心针套管46和切割器套管50各自相对于相应零位置的轴向位置。
图6A表示了真空套管44、管心针套管46和切割器套管50在由穿刺模块34实现的穿刺发射之前、过程中和紧接之后的相对位置。如图所示，切割器套管50的远侧部分50-2在试样凹槽60上延伸。
在图6B所示的顺序步骤中，真空源22进行驱动，以便通过真空套管44而将真空传送至在试样凹槽60处的管心针套管46的管腔46-4，且切割器套管50通过切割器模块30的驱动而缩回，以便暴露试样凹槽60，从而使得组织66能够通过试样凹槽60而吸入管心针套管46的管腔46-4中。在本实施例中，为了暴露试样凹槽60，切割器套管50逆时针旋转，以便实现切割器套管50沿近侧方向36-1线性平移大约23毫米(mm)的距离，以便确定试样凹槽60的开口长度。本文中使用的相关术语“大约”的意思是所示单位(当有时)的基值加或减5％(除非另外说明)。在试样凹槽60处的实际孔尺寸(对应于所希望的试样尺寸)可以在用户界面28处由用户选择，其中，切割器套管50从延伸位置70-2向缩回位置70-1缩回的距离由控制器电路18来控制，以便对应于由用户选择的试样尺寸。
图6C和6D表示了切割顺序。
在图6C所示的顺序步骤中，为了增加要收集的组织试样的尺寸，管心针套管46可以沿近侧方向36-1和远侧方向36-2交替运动较短距离，例如2至5mm，以便摇摆试样凹槽60，从而增加穿过试样凹槽60进入管心针套管46的管腔46-4内的组织66的量。摇摆的最后运动确定为与管心针套管46的零位置(如图6A中所示)相比将试样凹槽60保持在1mm缩回位置(见图6C)。这是为了保证切割器套管50在切割顺序中关闭试样凹槽60(参考图6D)，并将再切割1mm，从而保证在图6D所示的切割顺序步骤中完全切割结缔组织或纤维(string)。
在图6D所示的切割顺序步骤中，切割器套管50旋转和沿远侧方向36-2平移，以便从组织66上切断组织试样66-1。在本实施例中，切割器套管50顺时针旋转，以便实现切割器套管沿远侧方向36-2线性平移大约23mm的距离，以便切割组织和返回至零位置。
图6E-6H表示了组织试样输送顺序。
在图6E所示的顺序步骤中，真空通过真空套管44来施加，管心针套管46在切割器套管50内沿近侧方向36-1运动，以便机械地帮助使得组织试样66-1运动至真空套管44的扩口部分44-2中。更特别是，当管心针套管46在切割器套管50内沿近侧方向36-1运动时，穿刺尖端62的凸出部件62-3与组织试样66-1接合，以便帮助组织试样66-1进入真空套管44中。然后，凸出部件62-3与真空套管44的扩口部分44-2接合，以便关闭空气流入真空套管44的扩口部分44-2中。
在图6F所示的顺序步骤中，通过由真空套管44施加的真空，管心针套管46在切割器套管50内沿远侧方向36-2运动，以使得凸出部件62-3与真空套管44的扩口部分44-2脱开，以便引起流入真空套管44内的空气流的突然变化，从而帮助组织试样66-1真空输送通过真空套管44。
图6G和6H中所示的顺序步骤基本是顺序步骤6E和6F的重复。
在图6G所示的顺序步骤中，通过由真空源22向真空套管44施加真空，管心针套管46再次在切割器套管50内沿近侧方向36-1运动，以使得穿刺尖端62的凸出部件62-3与真空套管44的扩口部分44-2重新接合，以便再次关闭空气流入真空套管44的扩口部分44-2中。
在图6H所示的顺序步骤中，通过由真空源22向真空套管44施加真空，管心针套管46在切割器套管50内沿远侧方向36-2运动，以便再次使得凸出部件62-3与真空套管44的扩口部分44-2脱离，以便引起流入真空套管44的空气流的突然变化，从而帮助组织试样66-1通过真空套管44的真空输送(当还没有通过图6E和6F的顺序步骤传送时)。在图6H的顺序结束时，管心针套管46重新定位在组织接收位置，即延伸位置68-2，也称为零位置，并准备接收用于下一组织试样的组织，其中，将重复图6A-6H的顺序步骤。
应当注意，图6E和6F中所示的试样输送顺序可以根据需要重复多次，以便完成组织试样66-1通过真空套管44的真空输送。还有，管心针套管46的穿刺尖端62的凸出部件62-3沿近侧方向36-1的向后运动可以实施为增量步骤，在向后运动和然后向前运动(向前距离小于向后距离)之间交替，直到达到最终位置(缩回位置68-1)，如图6E和6G中所示。
图7是表示在图6A-6H所示的组织试样切割和输送顺序中在不同位置处的基线真空压力的真空曲线图。
参考图7的真空曲线图，应当注意，真空在图6A-6H中所示的整个顺序来施加。在时间T0，真空源22驱动，且在真空套管44中建立真空(负压)。在时间T1，实现最大真空，这对应于图6D中所示的切割顺序步骤的结束。在时间T2，图6E-6F的组织填充顺序开始，且由于并不限制在管心针套管46中的通气孔80的时刻，因此真空压力突然下降。在时间T3之前开始建立真空，因为穿刺尖端62的凸出部件62-3接近真空套管44的扩口部分44-2，且使得该真空最大化，表示图6E中所示的第一填充顺序的结束。在时间T3，由于穿刺尖端62的凸出部件62-3远离扩口部分44-2运动，如图6F中所示，真空压力突然下降。在一些情况下，组织试样66-1可能已经传送至试样杯56。在时间T4，开始图6G和6H中所示的第二填充顺序。时间T5对应于图6G中所示的第二填充顺序的结束。在时间T6，由于穿刺尖端62的凸出部件62-3再次运动离开扩口部分44-2(如图6H中所示)和返回至组织接收(零)位置，因此真空压力下降。
通过在图6A-6H所示的组织切割和输送顺序的不同阶段中使得实际真空压力与图7中所示的基线真空曲线图进行比较，能够识别切割或组织输送异常，并能够尝试校正动作。
根据本发明的一个方面，真空传感器24向控制器电路18提供真空压力反馈信号，且控制器电路18执行程序指令，以便确定由真空传感器24提供的实际真空压力是否偏离图7的真空曲线图的基线压力(在组织切割和输送顺序的相应点处)超过预定量。该预定量例如可以是基线真空压力加或减10％。当偏差在可接受的偏差范围之外时，可以根据在组织切割和输送顺序中发生异常的时间来采取校正动作。
例如，当在时间T1和T2之间的时间段中真空压力下降至低于基线超过允许偏差时，这可能是不完全切割的指示，因此控制器电路18可以在没有用户干预的情况下重复图6C和6D中所示的切割顺序，而不是立即进入错误状态。类似地，当在时间T3至T5之间真空压力升高至高于基线超过允许偏差时，这可能是不完全的组织输送通过真空套管44的指示，因此控制器电路18可以在没有用户干预的情况下增加顺序步骤6E和6F的重复次数。
再参考图5A，在活检探针组件14中通过一系列密封件来保持真空。密封件72(例如套筒类型密封件或O形环装置)布置成在切割器套管50和管心针套管46之间提供密封。密封件74(例如O形环)布置成在管心针套管46和真空套管44之间提供密封。密封件76(例如套筒类型密封件或O形环装置)布置成在真空套管44和试样歧管54的真空腔室部分54-1之间提供密封。还有，密封件78可以布置在试样歧管54的收集腔室部分54-2和试样杯56中。最后，密封件布置在活检探针组件14和驱动器组件12之间的真空界面处的真空输入口54-3处。
在操作过程中，真空源22的真空泵22-2将在由试样歧管54和试样杯56形成的真空储存器中建立真空(负压)。更特别是，试样杯56和试样歧管54的容积将确定“真空增压”的强度，还确定用于真空源22的真空泵22-2的循环时间。在本实施例中，例如容积是大约10毫升。
关于“真空增压”，管心针套管46有在尖端部分62-1近侧的预定距离处的一个或多个通气开口80，例如环形布置，且这些通气开口80(见图4)将在管心针套管46缩回至缩回位置68-1(参考图6E和6G)时暴露大气中，其中，通气开口80在切割器套管50和管心针套管46之间的密封件72下面滑动。一旦这些通气开口80暴露于大气中，系统就将“打开”，积累的真空压力将等于周围压力，以便产生真空增压效果(除了由真空源22的真空泵22-2传送的连续流动之外)。
再参考图3，当通过运动切割器套管50来驱动切割器马达30-1用于切割组织时，或者通过运动管心针套管46来驱动输送马达32-1用于输送组织时，各马达从电池26获得电流。该电流将随着在相应马达上的负载而线性增加。因此，消耗的电流量能够转化为负载。当工作于致密组织上时，负载可能增加，这通过使用由控制器电路18执行的电流监测程序来监测电流而进行检测。
切割器马达30-1和输送马达32-1各自有最大持续电流额定值(负载)，马达能够无限期地在最大持续电流额定值下运行，且当相应马达超过该持续电流(负载)时，马达只能在马达损坏(例如绕组在马达中燃烧)之前运行有限时间，其中，负载越高时间越短。由控制器电路18执行的电流监测程序监测用于各马达的电流，且当电流超过相应马达的最大连续水平时，确定马达已进入致密组织，驱动器组件将进入致密组织模式。
当遇到致密组织时，控制器电路18根据虚拟储能器的状态(虚拟能量水平)来控制供给相应马达的电流，以便提供马达保护和允许马达电流在短时间内超过最大持续电流额定值，该虚拟储能器的状态建立在控制器电路18的存储器电路18-2中。
这种构想是当遇到这种挑战性的致密组织时在不损坏马达绕组的情况下施加尽可能多的马达力。一旦马达(例如，切割器马达30-1和/或输送马达32-1)开始以任何相运行时，根据在控制器电路18中设定的电压(例如等于6伏)，马达速度(每分钟转数(rpm))设定为100％，然后，负载(扭矩)的增加将增加电流消耗，并可能使马达减速，直至它停止转动。控制器电路18可以选择将电压从6伏增加到例如9伏，并由此增加速度(rpm)和失速扭矩，从而克服更致密组织。在本示例中，假设各马达有三个单独的绕组或相。不过可以认识到，一些非常致密的组织可能会使马达失速而不能旋转，这时只有一个马达相或绕组处于导通状态，这将导致该单相的温度急剧升高，并导致马达烧坏。虚拟储能器用于在持续扭矩水平和失速扭矩水平之间运行时监测热量，其中，存在马达绕组烧坏的危险。
根据本发明的一个方面，能够超过持续电流水平，例如当遇到致密组织时，且仍然保护马达而不损害马达性能。
假设各马达在静止时初始化，且环境温度是正常室温。通过跟踪在操作时间内的瞬时电流消耗，能够预测马达绕组温度的相应增量。因此，为了致密组织检测/马达保护，虚拟储能器建立在存储器电路18-2中，用于各马达(切割器马达30-1和输送马达32-1)。根据对实际马达绕组电流和额定马达绕组电流(最大持续电流)的差在一段时间内的积分，能够在运行时填充或消耗虚拟储能器。当实际马达绕组电流高于额定马达绕组电流(最大持续电流)时，马达绕组温度开始增加，反之亦然。
因此，控制器电路18执行程序指令，以便预测绕组温度高于它的热极限的时间，当确定这样时，控制器电路18将控制信号发送给相应的切割器模块30或输送模块32，以便在相应马达太热之前降低马达的扭矩。由控制器电路18执行作为程序指令的算法如下：
∫(I2-In2)t
其中：“I”表示实际马达绕组电流；
“In”表示马达绕组的额定电流；以及
“t”表示时间。
图8A是实际马达绕组电流(I)的曲线图，图8B是在存储器电路18-2中建立的虚拟储能器的能量状态的曲线图。在图8B的曲线图中，STH表示上限阈值，STL表示虚拟储能器的下限阈值。
参考图8A和8B的组合，当马达从t0开始运转时，有用于马达加速的巨大电流尖峰，同时，虚拟储能器开始充满，尽管它没有超过上限阈值。虚拟储能器在t1处是空，且虚拟储能器继续为零，直到电流在t2处再次突然增加。当虚拟储能器中的能量累积在t3处第一次超过上限阈值STH时，控制器电路18立即采取动作，以便使得供给相应马达的电流降低至(预定的)安全水平。虚拟储能器水平从那时开始下降，即使虚拟储能器水平已经经历了非常短的过冲。当虚拟储能器水平的能量累积在t4处下降至低于下限阈值STL时，控制器电路18立即采取动作，以便再次提高，即增加电流。在控制器电路18将条件指定为错误条件之前，相同的处理可以重复三次，这意味着组织明显致密，即太致密以至于不能切割。在错误之前的三次重复次数预定在由控制器电路18执行的软件中。需要时，重复的次数可以变化，至少部分地基于循环时间的长度(例如，t5-t3的时间)。
在本实施例中，在驱动器组件12通电时自动进入致密组织模式，并在驱动器组件12通电之后一直运行。
以下项也涉及本发明：
在一种形式中，本发明涉及一种活检装置，该活检装置包括驱动器组件和活检探针。该驱动器组件具有机电电源和真空源。活检探针组件可释放地附接在驱动器组件上。活检探针组件有沿纵向轴线同轴布置的真空套管和管心针套管。该真空套管位于管心针套管内部。真空套管与真空源流体连通地连接。真空套管有细长部分和扩口部分，该扩口部分从细长部分向远侧延伸。管心针套管与机电电源驱动连通地连接。管心针套管可相对于真空套管在第一延伸位置和第一缩回位置之间运动。管心针套管有近侧部分和远侧部分。该远侧部分有试样凹槽和凸出部件，该凸出部件沿试样凹槽的纵向长度的一部分在管心针套管的管腔中向近侧延伸。当管心针套管处于第一缩回位置时，凸出部件接收在真空套管的扩口部分内。
真空套管的扩口部分可以有：第一扩口段，该第一扩口段相对于细长部分以第一锐角从该细长部分发散；以及第二扩口段，该第二扩口段相对于细长部分以第二锐角从第一扩口段发散。可选地，第二锐角大于第一锐角。
活检探针组件还可以包括与管心针套管和真空套管同轴的切割器套管，其中，管心针套管位于切割器套管内。当管心针套管处于第一延伸位置时，切割器套管可相对于管心针套管在用于覆盖试样凹槽的第二延伸位置和用于暴露试样凹槽的第二缩回位置之间运动。
在任何实施例中，驱动器组件可选地包括驱动器壳体，该驱动器壳体有前表面。活检探针组件有探针壳体，该探针壳体有细长部分，且在任何实施例中可以包括前部板。当活检探针组件附接在驱动器组件上时，前部板在远侧位于驱动器壳体的整个前表面的附近，以便屏蔽驱动器组件的整个前表面防止与患者接触。
在任何实施例中，驱动器组件可以包括控制器电路和机电电源。控制器电路与机电电源电连接和通信连接。该机电电源有切割器模块和输送模块。该切割器模块有第一马达，输送模块有第二马达。当活检探针组件附接在驱动器组件上时，切割器模块与切割器套管驱动连接，输送模块与管心针套管驱动连接。第一马达和第二马达各自有最大持续电流额定值，相应马达可以在该最大持续电流额定值下无限地运行。控制器电路设置成执行程序指令，以便控制用于各第一马达和第二马达的电流。控制器电路设置成这样，当电流超过相应马达的最大持续水平时确定马达进入致密组织。
在具有控制器电路的任何实施例中，控制器电路可以包括处理器电路和存储器电路，并可以有在存储器电路中建立的虚拟储能器，用于各第一马达和第二马达。处理器设置成执行程序指令，以便控制供给相应马达的电流，以便提供马达保护和允许相应马达电流在短时间内超过最大持续电流额定值(根据虚拟储能器的状态)。
在有至少一个虚拟储能器的任何实施例中，各虚拟储能器能够充满或消耗。控制器电路可以设置成对在用于相应马达的实际马达绕组电流和最大持续电流额定值之间的差在一段时间中进行积分。控制器电路可以设置成当虚拟储能器中的能量累积水平超过上限阈值时采取动作来减小供给相应马达的电流。控制器电路可以设置成当虚拟储能器水平的能量累积水平下降至低于下限阈值时采取动作来增加供给相应马达的电流。该装置可以控制成这样，当虚拟储能器中的能量累积水平超过上限阈值时，控制器电路再采取动作来减小供给相应马达的电流。装置可以控制成这样，当虚拟储能器水平的能量累积水平下降至低于下限阈值时，控制器电路再采取动作来增加供给相应马达的电流。
在具有控制器电路的任何实施例中，控制器电路可以设置成执行程序指令，以便重复地使得管心针套管的凸出部件运动进入和离开真空套管的扩口部分，从而帮助将组织试样传送至真空套管的扩口部分内。该装置可以控制成这样，在管心针套管的凸出部件重复地运动进入和离开真空套管的扩口部分时，真空可以连续地施加给真空套管。
在另一形式中，本发明涉及一种具有驱动器组件的活检装置，该驱动器组件有机电电源、真空源和控制器电路，该控制器电路与机电电源和真空源电连接和通信连接。活检探针组件可释放地附接在驱动器组件上。活检探针组件有沿纵向轴线同轴布置的真空套管、管心针套管和切割器套管。真空套管位于管心针套管内部。管心针套管位于切割器套管内部。真空套管与真空源流体连通地连接。真空套管有细长部分和扩口部分，该扩口部分从细长部分向远侧延伸。管心针套管与机电电源驱动连通地连接。管心针套管可相对于真空套管在第一延伸位置和第一缩回位置之间运动。管心针套管有近侧部分和远侧部分。该远侧部分有试样凹槽和凸出部件，该凸出部件沿试样凹槽的纵向长度的一部分在管心针套管的管腔中向近侧延伸。当管心针套管处于缩回位置时，凸出部件接收在真空套管的扩口部分内。切割器套管与机电电源驱动连通地连接。当管心针套管处于第一延伸位置时，切割器套管可相对于管心针套管在用于覆盖试样凹槽的第二延伸位置和用于暴露试样凹槽的第二缩回位置之间运动。
控制器电路可以设置成执行程序指令以便控制该装置，使得管心针套管的凸出部件重复地运动进入和离开真空套管的扩口部分，以便帮助将组织试样传送至真空套管的扩口部分中。装置可以控制成这样，在管心针套管的凸出部件重复地运动进入和离开真空套管的扩口部分过程中，真空连续地施加给真空套管。
机电电源可以包括切割器模块和输送模块。切割器模块有第一马达，输送模块有第二马达。当活检探针组件附接在驱动器组件上时，切割器模块与切割器套管驱动连接，输送模块与管心针套管驱动连接。
第一马达和第二马达各自有最大持续电流额定值，相应马达能够在该最大持续电流额定值下无限地运行。控制器电路设置成执行程序指令，以便控制用于各第一马达和第二马达的电流。控制器电路可以设置成这样，当电流超过用于相应马达的最大持续水平时确定马达已进入致密组织。
控制器电路可以包括处理器电路和存储器电路。控制器电路可以有在存储器电路中建立的虚拟储能器，用于各第一马达和第二马达。处理器可以设置成执行程序指令，以便根据虚拟储能器的状态来控制供给相应马达的电流，以便提供马达保护和允许相应马达电流在短时间内超过最大持续电流额定值。
在具有至少一个虚拟储能器的任何实施例中，各虚拟储能器能够充满或消耗。控制器电路设置成对在用于相应马达的实际马达绕组电流和最大持续电流额定值之间的差在一段时间中进行积分。控制器电路可以设置成当虚拟储能器中的能量累积水平超过上限阈值时减小供给相应马达的电流。控制器电路可以设置成当虚拟储能器水平的能量累积水平下降至低于下限阈值时增加供给相应马达的电流。该装置可以控制成这样，当虚拟储能器中的能量累积水平超过上限阈值时，控制器电路再采取动作来减小供给相应马达的电流。装置可以控制成这样，当虚拟储能器水平的能量累积水平下降至低于下限阈值时，控制器电路再采取动作来增加供给相应马达的电流。
真空套管的扩口部分可以有：第一扩口段，该第一扩口段相对于细长部分以第一锐角从该细长部分发散；以及第二扩口段，该第二扩口段相对于细长部分以第二锐角从第一扩口段发散。可选地，第二锐角大于第一锐角。
尽管已经对于至少一个实施例介绍了本发明，但是本发明能够在本公开的精神和范围内进一步变化。因此，本申请将覆盖使用本发明总体原理的任何变化、用途或改变。而且，本申请将覆盖如本发明所属领域中的已知或惯常实践的这些本发明变化形式，且这些变化形式落入附加权利要求的限制内。

Claims (17)

1.一种活检装置，包括：
驱动器组件，所述驱动器组件具有机电电源和真空源；以及
活检探针组件，所述活检探针组件可释放地附接在驱动器组件上，所述活检探针组件具有沿纵向轴线同轴布置的真空套管和管心针套管，其中，所述真空套管位于管心针套管内部，
真空套管与真空源流体连通地连接，所述真空套管具有细长部分和从细长部分向远侧延伸的扩口部分，
管心针套管与机电电源驱动连通地连接，所述管心针套管可相对于真空套管在第一延伸位置和第一缩回位置之间运动，管心针套管具有近侧部分和远侧部分，所述远侧部分具有试样凹槽和凸出部件，所述凸出部件沿试样凹槽的纵向长度的一部分在管心针套管的管腔中向近侧延伸，其中，当管心针套管处于第一缩回位置时，凸出部件接收在真空套管的扩口部分内。
2.根据权利要求1所述的活检装置，其中：真空套管的扩口部分具有：第一扩口段，所述第一扩口段相对于细长部分以第一锐角从所述细长部分发散；以及第二扩口段，所述第二扩口段相对于细长部分以第二锐角从第一扩口段发散，其中，第二锐角大于第一锐角。
3.根据权利要求1所述的活检装置，其中：活检探针组件包括与管心针套管和真空套管同轴的切割器套管，所述管心针套管位于切割器套管内，当管心针套管处于第一延伸位置时，切割器套管可相对于管心针套管在用于覆盖试样凹槽的第二延伸位置和用于暴露试样凹槽的第二缩回位置之间运动。
4.根据权利要求1所述的活检装置，其中：驱动器组件包括驱动器壳体，所述驱动器壳体具有前表面，所述活检探针组件具有探针壳体，所述探针壳体具有细长部分和前部板，当活检探针组件附接在驱动器组件上时，所述前部板在远侧位于驱动器壳体的整个前表面附近，以便屏蔽驱动器组件的整个前表面。
5.根据权利要求4所述的活检装置，其中：驱动器组件还包括：
控制器电路，所述控制器电路与机电电源电连接和通信连接；以及
机电电源，所述机电电源具有切割器模块和输送模块，所述切割器模块具有第一马达，输送模块具有第二马达，其中，当活检探针组件附接在驱动器组件上时，切割器模块与切割器套管驱动连接，输送模块与管心针套管驱动连接。
6.根据权利要求5所述的活检装置，其中：第一马达和第二马达各自具有最大持续电流额定值，相应马达能在所述最大持续电流额定值下无限地运行，控制器电路设置成执行程序指令，以便控制用于各第一马达和第二马达的电流，控制器电路设置成当电流超过相应马达的最大持续水平时确定马达进入致密组织。
7.根据权利要求5所述的活检装置，其中：控制器电路具有处理器电路和存储器电路，并具有在存储器电路中建立的用于各第一马达和第二马达的虚拟储能器，处理器电路设置成执行程序指令，以便基于虚拟储能器的状态控制供给相应马达的电流，以便提供马达保护和允许相应马达电流在短时间内超过最大持续电流额定值。
8.根据权利要求7所述的活检装置，其中：各虚拟储能器能够充满或排空，所述控制器电路设置成对在用于相应马达的实际马达绕组电流和最大持续电流额定值之间的差在一段时间中进行积分，当虚拟储能器中的能量累积水平超过上限阈值时，则控制器电路设置成减小供给相应马达的电流，当虚拟储能器水平的能量累积水平下降至低于下限阈值时，则控制器电路设置成增加供给相应马达的电流。
9.根据权利要求5至8中任意一项所述的活检装置，其中：控制器设置成执行程序指令，以便使得管心针套管的凸出部件重复地运动进入和离开真空套管的扩口部分，从而帮助将组织试样传送至真空套管的扩口部分内。
10.根据权利要求9所述的活检装置，其中：活检装置控制成使得在管心针套管的凸出部件重复地运动进入和离开真空套管的扩口部分的时间期间，真空连续地施加给真空套管。
11.一种活检装置，包括：
驱动器组件，所述驱动器组件具有机电电源、真空源和控制器电路，所述控制器电路与机电电源和真空源电连接和通信连接；以及
活检探针组件，所述活检探针组件可释放地附接在驱动器组件上，活检探针组件具有沿纵向轴线同轴布置的真空套管、管心针套管和切割器套管，所述真空套管位于管心针套管内部，管心针套管位于切割器套管内部，
真空套管与真空源流体连通地连接，真空套管具有细长部分和从细长部分向远侧延伸的扩口部分，
管心针套管与机电电源驱动连通地连接，管心针套管可相对于真空套管在第一延伸位置和第一缩回位置之间运动，管心针套管具有近侧部分和远侧部分，所述远侧部分具有试样凹槽和凸出部件，所述凸出部件沿试样凹槽的纵向长度的一部分在管心针套管的管腔中向近侧延伸，其中，当管心针套管处于缩回位置时，凸出部件接收在真空套管的扩口部分内，
切割器套管与机电电源驱动连通地连接，当管心针套管处于第一延伸位置时，切割器套管可相对于管心针套管在用于覆盖试样凹槽的第二延伸位置和用于暴露试样凹槽的第二缩回位置之间运动。
12.根据权利要求11所述的活检装置，其中：控制器设置成执行程序指令，以使得管心针套管的凸出部件重复地运动进入和离开真空套管的扩口部分，以便帮助将组织试样传送至真空套管的扩口部分中，且活检装置控制成使得在管心针套管的凸出部件重复地运动进入和离开真空套管的扩口部分的时间期间，真空连续地施加给真空套管。
13.根据权利要求12所述的活检装置，其中：机电电源具有切割器模块和输送模块，所述切割器模块具有第一马达，所述输送模块具有第二马达，当活检探针组件附接在驱动器组件上时，切割器模块与切割器套管驱动连接，输送模块与管心针套管驱动连接。
14.根据权利要求13所述的活检装置，其中：第一马达和第二马达各自具有最大持续电流额定值，相应马达能够在所述最大持续电流额定值下无限地运行，控制器电路设置成执行程序指令，以便控制用于各第一马达和第二马达的电流，控制器电路设置成使得当电流超过用于相应马达的最大持续水平时确定马达已进入致密组织。
15.根据权利要求13或14所述的活检装置，其中：控制器电路具有处理器电路和存储器电路，并具有在存储器电路中建立的用于各第一马达和第二马达的虚拟储能器，处理器电路设置成执行程序指令，以便根据虚拟储能器的状态来控制供给相应马达的电流，从而提供马达保护和允许相应马达电流短时间段超过最大持续电流额定值。
16.根据权利要求15所述的活检装置，其中：控制器电路设置成对在用于相应马达的实际马达绕组电流和最大持续电流额定值之间的差在一段时间中进行积分，当虚拟储能器中的能量累积水平超过上限阈值时，则控制器电路设置成减小供给相应马达的电流，当虚拟储能器水平的能量累积水平下降至低于下限阈值时，则控制器电路设置成增加供给相应马达的电流。
17.根据权利要求11-14中任意一项所述的活检装置，其中：真空套管的扩口部分具有：第一扩口段，所述第一扩口段相对于细长部分以第一锐角从所述细长部分发散；以及第二扩口段，所述第二扩口段相对于细长部分以第二锐角从第一扩口段发散，其中，第二锐角大于第一锐角。
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