CN110167452B - 用于抽取并采集组织样本的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

公开了一种用于进行组织抽取和样本采集的包括有探针单元(102)和驱动器单元(104)的装置(100)。探针单元(104)包括注射单元(106)、驱动机构(108)、过滤机构(111)、以及组织样本容器(110)。注射单元(106)包括针(414)，该针由原动机(114)和驱动机构(108)致动，驱动机构(108)将针(414)驱动到受试者体内以用于进行组织样本抽取。组织抽取通过针(414)的旋转运动和压力而被执行。压力由压力子系统(112)提供在针(414)的腔中，并且组织被采集在组织样本容器(110)中。所施加的压力的量由控制子系统(116)基于器官特定需求进行控制。

Description

用于抽取并采集组织样本的装置和方法
技术领域
本主题总体上涉及软组织活检，并且特别地涉及用于抽取并采集组织样本的装置。
背景技术
活检手术涉及从人体组织中抽取组织样本，以对各种健康状况——比如与肝脏、前列腺、乳房、肾脏、肺等有关的疾病——进行诊断并且对感染性组织——比如受试者的体内的恶性肿瘤或良性肿瘤——进行识别。为了抽取组织样本，外科医师或医生首先基于物理触诊、听觉听诊、视觉成像、或这些技术的结合来识别活检区域的位置。
此外，活检设备中的针被朝向活检区域移动以抽取人体组织样本。不同的活检手术用于不同的人体部位或受感染的组织区域。例如，切口或针活检手术可以涉及专用针，比如蒙基尼抽吸针(Menghini aspiration needle)、切割式针(Tru-cut needle)或活检针(BioPince needle)，所述专用针被用于从人体区域——比如肌肉、骨头和诸如肝脏或肺之类的器官——中抽取组织或细胞。
附图说明
参照附图提供了详细的描述。在附图中，附图标记的最左数字表示该附图标记第一次出现的附图。贯穿附图，相同附图标记用于表示相似的特征和部件。
图1图示了根据本主题的实施方式的用于活检的装置的框图。
图2A和图2B图示了根据本主题的实施方式的活检装置的组装图和分解图。
图2C图示了根据本主题的实施方式的位于锁定臂上的磁体。
图2D图示了根据本主题的实施方式的活检装置的组装图。
图2E图示了根据本主题的实施方式的活检装置的组装图。
图2F图示了根据本主题的实施方式的活检装置的组装图。
图2G图示了根据本主题的实施方式的活检装置的组装图。
图3图示了根据本主题的实施方式的驱动器单元的剖视立体图。
图4图示了根据本主题的实施方式的驱动机构的立体图。
图5图示了根据本主题的实施方式的驱动机构的俯视图。
图6图示了根据本主题的实施方式的探针单元中的驱动机构的分解图。
图7A图示了根据本主题的实施方式的轴构件处于初始位置。
图7B图示了根据本主题的实施方式的轴构件处于移位和过渡位置。
图7C图示了根据本主题的实施方式的轴构件处于最终位置。
图8图示了根据本主题的实施方式的探针单元的截面侧视图。
图9图示了根据本主题的实施方式的具有辅助容器的探针单元的仰视图。
图10A和图10B图示了根据本主题的实施方式的过滤室的仰视图和截面图。
图11图示了根据本主题的实施方式的组织样本容器的分解图。
图12图示了根据本主题的实施方式的联接至所述装置的对接单元。
图13图示了根据本主题的实施方式的位于所述装置内的压力流动路径。
图14图示了根据本主题的实施方式的控制子系统的框图。
图15图示了根据本主题的实施方式的用于探针单元的包装托盘的俯视图。
图16图示了根据本主题的实施方式的用于执行活检的方法。
具体实施方式
本主题涉及用于抽取并采集组织样本的装置。
通常，执行抽吸针活检手术以获得芯组织样本。抽吸针活检涉及将针插入到软组织中。所获得的样本的质量和数量取决于所施加的负压的量以及针的快速运动。由于参数都是手动控制的，因此样本的质量和数量很大程度上取决于操作者的技能。
此外，在抽吸针活检中，仅提供了针的直线运动。由于仅存在所涉及的直线运动，因此在针的远端端部处可能不会完全剪切组织，从而导致碎裂的组织样本。
在另一技术、即所谓的切割式技术中，存在管心针的快速推进，接着通过切割套管来获得组织样本。这可能导致压坏人工制品——所述组织在该人工制品处被压缩，从而降低样本的诊断质量。在一些情况下，样本的数量可能不够，因为样本的厚度可能受限于与针相关联的套管的凹口和内径。在该技术中，针被插入到患者的体内、直到针到达器官表面为止，并且然后管心针被推进以获得样本。该针在取得样本之前的插入的长度通常基于医师的专业技能并且很大程度上决定了样本的诊断值。因此，活检手术具有很多变数并且需要医疗从业者的相当多的技能。通常，该手术在样本不够或者不适于诊断的情况下可能会重复进行，这进一步增大了临床风险。
此外，在常规活检装置中，从业者在处理样本时或者由于意外的针刺或对所述装置的操作不小心而面临感染传染性疾病——比如肝炎、血液传播疾病等——的风险。另外，如果所规定的用于一次性使用的针组件违反安全指南而被重复使用在多个患者身上，则受试者也面临感染传染病的风险。
在大多数情况下，由医疗从业者所使用的活检装置具有用于进行直线致动和样本取回的复杂的弹簧加载式机构。此外，在真空辅助式活检系统中，压力泵和压力储存容器分别定位，并且压力根据需要且在需要的情况下经由外部导管被转移至活检装置，这限制了活检装置的可操作性和可携带性。此外，在具有内部压力泵的一些构型中，使由压力泵所产生的压力稳定会占据相当多的手术时间，并且在手术期间还导致装置中的振动，从而增加了患者的不适感和焦虑。
另外，不同的器官在针端部处可能需要不同量的负压来抽取组织。这会进一步增加手术时间。此外，在软组织器官——比如肝脏、肾脏等——松弛系栓的情况下，由于患者不稳定的呼吸或外部运动所导致的靶组织的局部内部移位在样本抽取期间可能导致进一步的临床并发症，比如内部出血和撕裂。此外，为了执行组织样本的恰当检查，还期望的是，对没有被穿刺到组织中的装置压碎或压裂的完好无损的干净的芯样本进行抽取。
因此，需要一种下述活检装置：该活检装置通过为执行器官特定活检手术提供手术参数的自动化且精确控制而降低了医师技能依赖性。通过为将组织样本从周围组织完整分离提供适当的负压，组织样本质量可以得到改善。活检装置还应当限制一次性使用的针组件的使用并且将用于抽取、过滤和储存组织样本的特征合并，同时在手术时间最少的情况下克服上述缺点。
本主题涉及用于活检的装置。该装置提供了组织样本的自动化抽取和采集。该装置包括探针单元和驱动器单元。“驱动器单元”在此指的是装置的包括有压力子系统、原动机、控制子系统和无线模块的手持部分。“探针单元”在此指的是下述单元：该单元可以以可拆卸的方式安装在驱动器单元上并且在一次性使用之后被处理。探针单元包括注射单元、组织样本容器、过滤机构、以及驱动机构。探针单元的驱动机构联接至驱动器单元。
注射单元包括用于活检的针。驱动机构用于对注射单元进行致动。驱动机构包括轴构件。针牢固地附接在轴构件中。在实施方式中，针体可以以同心方式附接在轴构件中，针体可以被驱动机构致动以用于双向序列运动而执行活检手术。驱动机构将使轴构件沿直线方向推进且使轴构件沿直线方向缩回、并且将使轴构件产生旋转运动。
注射单元可以包括下述套管：该套管可以被插入到受试者体内以用于进行组织抽取。如在WO2014091502A1中所描述的针包括远端端部、近端端部、以及用于对器官的组织样本进行抽取的腔。针的远端端部被套管以同心方式覆盖，并且近端端部容纳在探针单元中所包括的组织样本容器中。在套管与针之间可以设置有环形空间。
驱动机构包括定位在轴构件上的主动齿轮、传动齿轮、稳定齿轮、至少一个从动齿轮、以及齿条。主动齿轮与传动齿轮、齿条、稳定齿轮、以及原动机的驱动轴啮合。原动机可以牢固地附接在安装元件中，该安装元件定位在驱动器单元中。原动机用于通过对驱动机构进行致动而致动针，以用于使针推进、缩回和旋转。在实施方式中，原动机可以是下述马达：该马达使驱动轴产生旋转运动以用于驱动主动齿轮，该主动齿轮进一步驱动传动齿轮和至少一个从动齿轮。主动齿轮还驱动齿条以使轴构件产生直线运动。在操作中，轴构件的直线运动使针的远端端部穿过套管伸出并且使针插入到靶组织中，以用于切割并抽取样本。
此外，如之前提到的“针深度调节器”可以附接在驱动器单元的远端端部处且位于注射单元的下方。针深度调节器在一个端部处具有圆形盘并且在另一端部处具有锁定臂。针深度调节器可以可伸展至特定长度并被锁定以防止或限制不期望的针插入长度。当执行针和套管的插入时，圆形盘在外部靠置在患者的皮肤上，以提供装置的稳定操作并且还将装置与患者隔离。
在实施方式中，针深度调节器包括对准单元，以用于确保针可以在于组织抽取期间使用以在进行活检之前使针相对于肾脏和肺可视化的任何其他装置——比如成像装置——内对准。
在另一实施方式中，针深度调节器设置有下述半圆形折板：该半圆形折板与套管一起可以被用于如在乳房活检的情况下确定能够实现组织标志物输送以供将来参考的位点。
此外，轴构件可以包括过渡齿轮，该过渡齿轮因轴构件的直线运动而与传动齿轮啮合。传动齿轮与过渡齿轮的啮合使轴构件产生旋转运动。轴构件的旋转运动使针旋转。因此，针在器官内在远端端部处将组织样本分离，该组织样本然后被抽取在腔中。
此外，当轴构件完成预定角度的旋转时，齿条与至少一个从动齿轮重新啮合。该啮合将轴构件的旋转运动转换成直线运动，并且轴构件缩回至其原始位置。针穿过套管往回行进并缩回至其原始位置。
在一个实施方式中，在组织样本的抽取期间，流体比如止血剂可以通过套管而提供，如在WO2015025328A1中所描述的。该流体可以被储存在容器中，并且该流体的流动可以由驱动机构来致动。
此外，为了进行活检，可以通过压力子系统将压力施加至针的位于组织样本容器中的近端端部。压力子系统联接至探针单元。压力子系统包括压力泵，该压力泵用以向探针单元供给负压以进行活检。定位在驱动器单元中的压力子系统可以通过接口元件——比如真空吸盘或真空密封件——连接至探针单元。
压力子系统包括用以对由压力泵供给的压力进行储存的压力储存室。压力子系统可以包括用于对压力储存室中的预编程的压力进行测量的压力传感器。基于测量值，驱动器单元的控制子系统将对压力子系统进行控制，以为活检提供不同量的压力。在一实施方式中，控制子系统可以对压力泵进行控制以增大或减小压力储存室中的压力。此外，在另一实施方式中，控制子系统可以对压力子系统的电磁阀进行控制，以用于立即施加压力从而减小时间消耗量并且用于保持施加在针中的压力。
当施加负压时，活检装置有助于组织脱垂和组织抽取，这使得连续长度的组织能够被取芯到腔中。积聚在腔中的所抽取的组织由于负压而从远端端部行进至近端端部。在一实施方式中，组织可以被转移至设置在探针单元中的组织样本容器，该组织样本容器可以然后从探针单元中拆卸以用于对组织样本进行检查、储存和/或运输。在另一实施方式中，在探针单元中可以安装新的组织样本容器，以用于从同一患者采集另一样本。此外，探针单元可以在从患者抽取和采集了组织样本(多个组织样本)之后被拆卸并处理掉。另外，针深度调节器还可以在手术之后从驱动器单元中拆卸并处理掉。探针单元和驱动器单元可以包括其他部件，例如探针单元和驱动器单元可以分别包括过滤机构和无线模块。
因此，本主题提供了一种自动化的可便携的且自适应的活检装置。该活检装置通过用适当量的压力补充针的预定的受控的直线运动和旋转运动来进行组织样本的抽取而辅助操作者实施活检手术。该装置降低了由于意外的针刺伤害或不恰当样本处理而造成感染的风险。另外，精确的闭环且受控的针插入有助于减轻手动操作的缺点——比如样本的质量差或者数量或尺寸不够——并且有助于减轻由于碎裂或随后手动操作期间对所抽取的用于检查的组织造成损伤的可能性。另外，该自动化的装置易于操作并且使因使用高度依赖于技能的活检装置而发生手术并发症的可能性最小。
图1图示了根据本主题的实施方式的用于活检的装置100的框图，该装置100在下文中被称为活检装置100。活检装置100包括探针单元102和驱动器单元104。探针单元102可以包括注射单元106、驱动机构108、组织样本容器110、以及过滤机构111。驱动器单元104可以包括压力子系统112、原动机114、控制子系统116、以及无线模块117。探针单元102可以以可拆卸的方式安装在驱动器单元104上并且在使用之后被处理掉。
注射单元106包括针和套管，针和套管可以被插入到受试者体内以用于组织抽取。该针包括远端端部、近端端部、以及用于对器官的组织样本进行抽取的腔。针的远端端部被套管以同心方式覆盖，并且近端端部被容纳在组织样本容器110中。此外，针体可以以同心方式附接在中空轴构件中，该针体可以由驱动机构108致动。
驱动机构108包括定位在轴构件上的主动齿轮、传动齿轮、稳定齿轮、至少一个从动齿轮、以及齿条。主动齿轮啮合至传动齿轮、齿条、稳定齿轮、以及原动机114的驱动轴。原动机114牢固地附接于定位在驱动器单元104中的安装元件中。原动机114可以是下述马达：该马达使驱动轴产生旋转运动以用于驱动主动齿轮。该主动齿轮进一步驱动传动齿轮和所述至少一个从动齿轮。主动齿轮还驱动齿条，以使轴构件产生直线运动、进而使轴构件沿直线方向推进。轴构件的直线运动使针的远端端部穿过套管伸出并且使针插入到器官中。
此外，如将参照随后的附图详细讨论的，当轴构件完成旋转预定角度、例如180°时，安装在轴构件的近端端部上的过渡齿轮由于轴构件的直线运动而与传动齿轮啮合。传动齿轮与过渡齿轮的啮合使轴构件产生旋转运动。因此，传动齿轮将驱动过渡齿轮以使轴构件产生旋转运动。轴构件的该旋转运动使针旋转，并且针抽取器官的一部分组织，该部分组织积聚在针腔中。
此外，当轴构件完成旋转预定角度、例如180°时，齿条与所述至少一个从动齿轮啮合。齿条将驱动所述至少一个从动齿轮，以通过将轴构件的旋转运动转换成直线运动而使轴构件沿直线方向缩回。因此，轴构件缩回至其原始位置。针穿过套管往回行进并缩回至其原始位置。
在一个实施方式中，在组织样本的抽取期间，流体比如止血剂可以通过套管而提供。该流体可以被储存在容器中，并且该流体的流动可以由驱动机构来致动，如稍后将讨论的。
此外，压力通过压力子系统112被施加至针的位于组织样本容器110中的近端端部。负压可以被施加以将组织样本采集在组织样本容器110中。在另一实施方式中，当组织样本容器110位于装置100外部时，可以施加负压以将组织样本采集在针中。因此，施加正压以将组织样本转移到外部容器中。压力子系统112可以通过接口元件——比如真空吸盘或真空密封件——连接至探针单元102。
在正常操作期间，积聚在针的腔中的已抽取的组织因负压而从远端端部行进至近端端部。负压有助于组织的脱垂(prolapse)和组织抽取，这使得连续长度的组织能够被取芯到腔中。在实施方式中，所抽取的组织可以例如通过如稍后将参照图10A和图10B解释的过滤机构111进行过滤。
在近端端部处，组织可以被采集在组织样本容器110中，该组织样本容器110然后可以从探针单元102拆卸以用于对组织样本进行检查、储存、和/或运输。在一个实施方式中，在探针单元102中可以安装新的组织样本容器，以用于从患者采集另一样本。此外，探针单元102可以在从一个患者抽取并采集组织样本之后被处理掉，并且可以为下一患者使用不同的探针单元。因此，尽管驱动器单元104可以通常与用于不同患者和不同器官活检的不同探针单元一起使用，但是探针单元本身将对于每一手术而言被拆卸和改变，从而消除了交叉感染的风险。因此，活检装置100适于使得驱动器单元104在活检手术期间不与任何体液接触并且驱动器单元104可以容易地清洗和维修。
图2A和图2B图示了根据本主题的实施方式的活检装置100的组装图和分解图。在一个示例中，活检装置100可以被用于对器官比如肝脏进行活检。活检装置100包括探针单元102和驱动器单元104，使得活检装置100可以由使用者比如医生手持。
探针单元102可以安装在驱动器单元104上，并且探针单元102可以在使用之后被拆卸并处理掉。探针单元102包括注射单元106、驱动机构(在该附图中未示出)、以及组织样本容器110。驱动器单元104主要包括压力子系统112(图2B)、控制子系统、以及原动机(控制子系统和原动机两者在该附图中都未示出)。此外，驱动器单元104包括用于安装并封围原动机114的安装元件202以及压力子系统112的压力泵204。
注射单元106包括针，该针可以牢固地附接在中空轴构件内部并且该针可以由驱动机构(在该附图中未示出)致动。在一个实施方式中，注射单元106可以包括用以覆盖注射单元的外壳。该外壳可以防止在对探针单元102进行操作期间针的意外刺伤。驱动机构由原动机(在该附图中未示出)供以动力，以用于驱动针。驱动机构包括各种部件，如稍后将讨论的。
在一个实施方式中，探针单元102包括用于向针抽取组织的区域提供流体以防止出血的容器(在附图中未示出)。该流体——比如药剂——可以通过安置在探针单元102的顶部上的盖206而被填充在容器中。该药剂可以通过套管被提供到受试者体内并且该药剂可以利用驱动机构注射，如稍后将讨论的。
此外，压力子系统112包括压力储存室208，该压力储存室208设置在驱动器单元104的底部部分处以用于储存压力，使得来自压力储存室208的压力易于获得以供使用。压力可以由压力泵204产生，该压力泵204由电源(在该附图中未示出)供电。在一个实施方式中，电源是锂离子电池、锂聚合物、可充电电池、太阳能电池、或者是用于此目的的任何其他电源中的至少一者。
压力储存室208与压力泵204之间可以联接有止回阀210，以防止储存在压力储存室208中的压力反向流动至压力泵204。此外，压力储存室208可以联接有电磁阀212，以对从压力储存室208提供至探针单元102的压力进行控制以用于活检。压力子系统112可以包括接口元件214。电磁阀212允许所储存的压力进入到压力元件214中并且基于使用者的需求对所产生的压力进行控制。
在一个实施方式中，压力储存室208配备有压力传感器216，以用于指示供控制子系统使用的可用的压力的量。例如，可用的压力的量可以显示在显示器单元(在该附图中未示出)中，该显示器单元可以定位在驱动器单元104上。
在一个实施方式中，注射单元106的远端端部处可以附接有针深度调节器218。针深度调节器218可以可伸展至特定长度并被锁定以防止运动。针深度调节器218在注射单元106插入到受试者体内靠置在患者的皮肤上，并且这提供了活检装置100的稳定操作且还使活检装置100与患者隔离。
针深度调节器218在第一端部处具有圆形盘并且在第二端部处具有锁定臂220。锁定臂220将使驱动器单元104锁定处于锁定位置，以在操作期间为装置提供稳定性。例如，锁定位置可以通过基于从超声装置所接收的测量值来使锁定臂220伸展或缩回而确定。超声装置可以用于对器官至皮肤的接近度进行检测，并且因此，锁定臂220可以被伸展或缩回。
在一个实施方式中，针深度调节器218的锁定臂220在一个端部处具有齿状结构部，该齿状结构部被锁定到存在于驱动器单元104中的凹槽中。在一实施方式中，锁定臂220将对针的穿刺到患者体内的长度进行控制。在另一实施方式中，锁定臂220可以利用棘轮机构而与驱动器单元104锁定到一起。此外，在锁定臂220上可以设置有磁体(在该附图中未示出)，该磁体可以由存在于驱动器单元104中的PCB上的多个磁体传感器检测。因此，针的长度由多个磁体传感器基于磁体的位置来检测。
图2C图示了根据本主题的实施方式的位于锁定臂220上的磁体222。磁体222可以由传感器224-1、224-2、……、224-N检测。这使得能够基于传感器检测到的锁定臂220上的磁体222的的位置而对针的插入到受试者体内的长度进行记录。此外，控制子系统116可以被提供与针深度调节器218是否已经借助于止动开关225而压靠受试者有关的输入并且将所述输入指示给使用者。此外，所述装置可以构造并设计成结合有附加或替代性的部件、元件、或零件，以便在各种器官——比如肾脏、前列腺、乳房等——上执行活检，如稍后将讨论的。另外，用于从不同器官进行组织抽取和采集的装置的操作的次序可以以不同方式实施。
图2D图示了根据本主题的实施方式的用于从肾脏和肺抽取并采集组织样本的活检装置。针深度调节器218包括对准单元226，以用于确保针可以在于组织抽取期间使用以在进行活检之前使针关于肾脏和肺可视化的任何其他装置——比如成像装置——内对准。例如，对准单元226使得使用者能够将超声探针与针有效对准/有助于使用者将超声探针与针有效对准，以使得能够以超声成像方式精确观察针插入路径。由此，使用者可以在恰当位置处执行组织抽取。探针单元102还可以包括用于提供辅助流体的辅助容器(在该附图中未示出)。辅助流体用作贮存液并且使得能够重新填充容器以用于多次使用。在另一实施方式中，该辅助流体可以是需要在输送之前进行混合的两种成分中的一种成分，另一成分是容器中所容纳的流体。辅助流体可以通过存在于探针单元102上的盖206提供。在一个实施方式中，例如在肺活检的情况下，设置在针与套管之间的环形空间可以被密封以防止气胸。
此外，图2E图示了用于抽取并采集乳房组织样本的装置。在乳房活检中，不需要对所插入的针的深度进行控制，因此，针深度调节器218可以适于不同功能，例如用于实现组织标记物输送。一旦被插入到靶组织中，组织标记物就可以被用于定位活检位点以供将来参考。在该实施方式中，针深度调节器218被分成两个部件：中央部件228和半圆形折板230，中央部件228可以与驱动器单元锁定到一起，半圆形折板230联接至中央部件228且半圆形折板230具有打开-闭合构型，半圆形折板230可以设置在驱动器单元104上。半圆形折板230在活检期间是闭合的。在活检完成之后，折板230可以被打开。
图2F图示了折板230处于打开位置。在打开折板230的时候，针可以被取出。此外，折板230连同套管一起可以用于确定能够实现组织标记物输送以供将来参考的位点。
在另一实施方式中，活检装置100可能不包括针深度调节器。图2G图示了用于对软组织——比如前列腺组织——执行活检的装置，该装置可能不需要针深度调节器。因此，针深度调节器状的覆盖件232可以与探针单元102设置在一起。
图3图示了根据本主题的实施方式的驱动器单元104的立体图。活检装置100的驱动器单元104包括压力子系统112、原动机114、以及控制子系统(在附图中未示出)。
原动机114设置有驱动轴302，该驱动轴302与蜗杆304联接。蜗杆304与用于对驱动机构进行操作的主动齿轮(在附图中未示出)啮合。原动机114容纳在安装元件202中，该安装元件202附接在驱动器单元104的顶部部分上。原动机114可以由电源(在附图中未示出)驱动，并且原动机114可以是直流马达(DC)、太阳能马达、或任何其他旋转机构中的一者。
在一个实施方式中，蜗杆304上可以安置有磁体(在附图中未示出)并且驱动器单元104中可以存在有具有用以读取磁体的传感器的对应PCB。在一个手术循环之后，联接器的位置与初始位置不同。磁体可以确保：在探针单元已经被移除之后，存在于驱动器单元104上的联接器(在附图中未示出)被重新设定至初始位置。联接器的重新设定使得能够将新的探针单元附接在驱动器单元104上。
压力储存室208可以容纳在原动机114的下方，并且压力泵(在附图中未示出)可以位于原动机114旁边。如所示出的，压力储存室208可以容纳在活检装置100的把手中。
活检装置100的把手还可以包括触发按钮(在附图中未示出)，该触发按钮在致动时可以向控制子系统116发送信号。控制子系统116可以包括微控制器、微处理器、微型计算机、中央处理单元等中的一者或更多者。在一个实施方式中，控制子系统116可以安装在活检装置100的把手中。控制子系统116可以从压力传感器216接收信号，以用于确定压力储存室208中的压力水平。随后，在操作期间，控制子系统116可以控制阀以在针的腔中施加恰当压力。
压力泵204在手术之前产生压力，该压力被储存在压力储存室208内。在一个实施方式中，在对触发按钮进行致动时，电磁阀被致动以将压力储存室208连接至针。电磁阀212可以安装在安装元件202内，以用于控制施加到针中的压力。
图4图示了根据本主题的实施方式的驱动机构108的立体图。驱动机构108包括齿条402、主动齿轮404、传动齿轮406、稳定齿轮408、以及至少一个从动齿轮410。主动齿轮404连接至原动机114的驱动轴302、齿条402、传动齿轮406以及稳定齿轮408。在一个实施方式中，主动齿轮404具有用以使主动齿轮404与齿条402啮合的长形齿廓，齿条402可以定位在轴构件412上。齿条402可以包括用以以相应间隔与主动齿轮404和至少一个从动齿轮410啮合的多个齿。
驱动轴302的旋转运动驱动主动齿轮404，该主动齿轮404又驱动传动齿轮406、稳定齿轮408和至少一个从动齿轮410。主动齿轮404与齿条402啮合并且主动齿轮404驱动齿条402以使轴构件412沿直线方向推进。在一个实施方式中，轴构件412是中空的并且针414牢固地附接在中空通道中。在一个实施方式中，针414可以形成为中空管，并且针414的远端端部可以包括会聚部段。该会聚部段可以从中空管的壁以弧形方式会聚以形成穿刺尖端。此外，该会聚部段还可以包括位于横向壁上的开口，以形成用以抽取组织样本的切削刃。
此外，轴构件412的直线运动使针414的远端端部伸出套管之外并且穿刺所关注的器官。驱动机构108的操作和针414伸出套管之外可以在套管被插入到受试者体内时被执行。
此外，位于轴构件412的近端端部处的过渡齿轮416与传动齿轮406啮合并且使轴构件412产生旋转运动。轴构件412还包括凹口部段418，该凹口部段418以相应间隔与主动齿轮404和至少一个从动齿轮410啮合以及断开啮合。凹口部段418可以是从恰好在轴构件412的过渡齿轮406之前结束的齿条402延伸的倒圆切口。凹口部段418可以通过使齿条402与主动齿轮404断开啮合而使轴构件412的直线运动暂时停止。
轴构件412的旋转运动使针414旋转以抽取一部分组织，该部分组织脱垂到针414的腔中。例如，针的旋转运动导致了利用切削刃对组织进行横向切割，而不会导致相邻组织的碎裂。
此外，当轴构件412完成旋转预定角度、例如180°时，齿条402与至少一个从动齿轮410啮合。因此，轴构件412的旋转运动被转换回直线运动，从而使轴构件412缩回至其原始位置、并且使针穿过套管往回行进并缩回至针的原始位置。
在另一实施方式中，轴构件412的远端端部设置有用于储存流体——比如止血剂或任何其他药剂——的容器420。该流体可以通过套管提供至针抽取组织的位点。在另一实施方式中，容器420设置有转接器，使得该转接器有助于保持套管。
如所示出的，至少一个从动齿轮410的轴线与主动齿轮404的轴线一致(in-line)，并且传动齿轮406的轴线与稳定齿轮408的轴线一致。稳定齿轮408为主动齿轮404、传动齿轮406和至少一个从动齿轮410的运转提供了强度和稳定性。
在一个实施方式中，主动齿轮404、传动齿轮406、稳定齿轮408和至少一个从动齿轮410具有相同尺寸。在一个实施方式中，主动齿轮404与至少一个从动齿轮410的传动比配置成具有等效的齿轮比。在另一实施方式中，传动齿轮406与主动齿轮404的传动比配置成具有较高齿轮比。此外，在另一实施方式中，传动齿轮406与至少一个从动齿轮410的传动比配置成具有较低齿轮比。
此外，轴构件412可以定位在主动齿轮404与至少一个从动齿轮410之间。轴构件412在其近端端部处设置有过渡齿轮416。过渡齿轮416设置有间歇齿轮齿，以在轴构件412以直线方式移动预定长度使得过渡齿轮416与传动齿轮406啮合时选择性地与传动齿轮406啮合。轴构件412以直线方式行进，并且配装在轴构件412内的针414朝向受试者体内的所关注组织被致动。
图5图示了根据本主题的实施方式的驱动机构的立体仰视图。在一个实施方式中，主动齿轮404的底部设置有用于将主动齿轮404与探针单元102的底部覆盖件(在附图中未示出)联接的主动齿轮联接件502。类似地，至少一个从动齿轮410的底部设置有用以与探针单元102的底部覆盖件联接的至少一个从动齿轮联接件504。
此外，探针单元102可以设置有突出部，以有助于对驱动机构108的齿轮进行安装。例如，齿轮的顶部部分可以通过公母联接件、卡扣配合式联接件、螺纹联接件或类似联接件中的一者而与突出部联接。在一个实施方式中，主动齿轮404、传动齿轮406、稳定齿轮408和至少一个从动齿轮410安装在设置于探针单元102上的突出部中的每个突出部上。在另一实施方式中，至少一个从动齿轮410和主动齿轮404可以设置有滚动支承件506，以减少齿廓中的摩擦损失。此外，如所示出的，过渡齿轮416可以包括间歇齿轮齿，以在轴构件412的直线推进结束时与传动齿轮406啮合。
图6图示了根据本主题的实施方式的探针单元102中的驱动机构108的从底部观察的分解图。探针单元102可以包括用于容置主动齿轮404、传动齿轮406、稳定齿轮408和至少一个从动齿轮410中的一者或更多者的突出部602。如在图6中示出的，主动齿轮404和至少一个从动齿轮410安装在滚动支承件506上，以防止由主动齿轮404和至少一个从动齿轮410进行旋转而引起的摩擦损失，主动齿轮404和至少一个从动齿轮410构造成具有长形齿廓。
此外，探针单元102可以包括有助于针414和轴构件412进行直线运动和旋转运动的切口604。在一个实施方式中，轴构件412可以从大约0°旋转至大约180°。在另一实施方式中，轴构件412可以旋转预定角度。在另一实施方式中，驱动机构108构造在探针单元102上，该探针单元102可以在使用之后被拆卸。此外，组织样本容器110和包括有针414的注射单元也可以被拆卸，以用于对组织样本进行处理、检查、储存或运输。
图7A图示了根据本主题的实施方式的驱动机构108处于其初始位置的仰视图。在初始位置中，构造于轴构件412上的齿条402与主动齿轮404接触。
主动齿轮404连接至原动机114的驱动轴204、齿条402、传动齿轮406以及稳定齿轮408。主动齿轮404可以具有用以与驱动轴304和齿条402啮合的长形齿廓。驱动轴302的旋转运动使主动齿轮404旋转，该主动齿轮404又驱动从动齿轮以使齿条402开始直线运动。
齿条402与主动齿轮404啮合并且轴构件412以直线方式移动。轴构件412的直线运动使针414伸出套管702之外。当注射单元106插入到受试者体内时，针414伸出到套管702之外。
在一个实施方式中，设置在轴构件412的远端端部处的容器420配备有柱塞式装置(在附图中未示出)。在另一实施方式中，轴构件412的远端端部能够以直线方式插入该柱塞式装置，以便将存在于容器420中的流体注入到受试者体内。例如，该流体可以通过套管被提供至组织被抽取的位点。此外，所注入的药剂的量在轴的直线运动期间可以被控制。
此外，在齿条402与主动齿轮404断开啮合之后，位于轴构件的近端端部处的过渡齿轮416与传动齿轮406啮合。
图7B图示了根据本主题的实施方式的驱动机构108处于移位位置的仰视图。在该移位位置处，轴构件412的齿条402与主动齿轮404断开啮合。位于轴构件412上的凹口部段418使主动齿轮404与轴构件412的齿条402断开啮合。在移位位置(DP)处，设置在轴构件412的近端端部处的过渡齿轮416与传动齿轮406啮合。
此外，过渡齿轮416在与传动齿轮406啮合时使轴构件412绕轴构件412的轴线转动。过渡齿轮416可以具有间歇齿轮齿，以有助于轴构件412旋转特定角度。轴构件绕轴线的转动进行成使得轴构件的齿条与至少一个从动齿轮410啮合。轴构件412在该过渡期间使针414在受试者体内旋转，使得针414的远端端部从受试者剪切掉一部分组织。
图7C图示了根据本主题的实施方式的驱动机构108处于最终位置(FP)的仰视图。至少一个从动齿轮410与轴构件412的齿条402啮合，并且至少一个从动齿轮410沿与图7A和图7B中所示出的方向相反的方向以直线方式致动轴构件412。在轴构件412以直线方式从过渡位置(TP)致动至最终位置(FP)时，先前伸入到受试者体内的针414被缩回。当轴构件412到达最终位置(FP)时，轴构件412的齿条与至少一个从动齿轮410断开啮合。
在一个实施方式中，在轴构件412的缩回期间，轴构件412的远端端部与所述柱塞式装置断开啮合。在一个实施方式中，轴构件412与至少一个从动齿轮断开啮合使驱动机构108脱轨并且限制了驱动机构108的连续使用。
图8图示了根据本主题的实施方式的探针单元102的截面侧视图。在一个实施方式中，针414如之前所描述的固定至轴构件412，针414的远端端部在操作的时候穿刺入受试者体内，以用于进行组织样本的抽取。针414的近端端部定位在组织样本容器110内，使得从受试者体内取得的组织被容纳以用于进行进一步处理。包括有腔的针414连接至压力子系统112，以用于进行组织样本的抽取。
在一个实施方式中，在活检期间，来自压力储存室208的负压在做切口进入受试者体内的时候被提供到针404的腔内，以用于将组织样本吸入到针414的腔中。负压稍后被重新施加，以用于将组织样本从针414的腔采集到组织样本容器110中。
在另一实施方式中，负压由压力泵204供给，以将被抽取在针414的腔内的组织样本转移到单独的外部组织样本容器中。
图9图示了根据本主题的实施方式的具有辅助容器的探针单元的仰视图。辅助容器902可以用于储存流体，该辅助容器902可以构造成具有辅助柱塞式装置(在附图中未示出)。该辅助柱塞式装置用于将储存在辅助容器902内的流体注入到受试者体内。
在一个实施方式中，辅助容器902可以通过通道连接至转接器，使得来自容器420的流体和来自辅助容器902的流体在输送到受试者体内之前可以在螺旋凹槽(未示出)内进行混合。药剂或止血剂可以从套管内的容器420行进并且通过套管行进到受试者体内，该套管以同心方式覆盖针414。
此外，主动齿轮404可以啮合有辅助从动齿轮(在附图中未示出)，使得主动齿轮404驱动该辅助从动齿轮。辅助从动齿轮与具有辅助齿条的辅助轴构件(在附图中未示出)啮合。辅助轴构件设置有辅助凹口部段，以便使辅助从动齿轮与辅助齿条断开啮合。
辅助轴构件可以从初始位置(IP’)以直线方式致动至最终位置(FP’)。一旦辅助轴构件到达最终位置(FP’)，辅助从动齿轮就与设置在辅助轴构件上的辅助齿条断开啮合。因此，辅助轴构件的远端端部对设置在辅助容器内的辅助柱塞式装置进行驱动。
在一个实施方式中，辅助容器902可以具有下述最小容积：该最小容积是在每次活检循环期间要被输送的流体的量的“x”倍，“x”是活检循环的数目。流体可能需要进行多次循环并且可以在探针插入到患者体内之前被制备和加载。流体可以通过设置在探针单元102上的盖206而填充在辅助容器902和容器420中。在针的向前运动期间，存在于容器420中的流体被输送至活检位点。在针的缩回期间，容器420中所产生的吸力将来自辅助容器902的流体吸入到容器420中，从而使该流体准备好用于进行下一次活检循环。
在一个实施方式中，辅助容器902和容器420可以通过单向阀(在附图中未示出)连接。该单向阀可以防止存在于容器420中的药剂或流体返回至辅助容器902。
此外，当需要对多个组织样本进行抽取、采集和注入流体时，可以使用具有辅助容器902的活检装置100。例如，在肾脏的活检中，可能需要抽取并采集两个或更多个组织样本。在一个实施方式中，辅助容器902可以通过用于转移流体的导管直接连接至针414。
参照图9的上述实施方式可以在所需要的样本的最小数目是2个至3个样本的情况中、比如在肾脏活检中使用。因此，所述装置可以重复地使用以执行多个序列的组织抽取和采集。同一探针单元可以用于单个患者以在所述装置的单个操作中仅通过更换组织样本容器110来采集多个样本。因此，在每次执行抽取时，可以利用辅助容器来提供流体。
在另一实施方式中，活检装置100可以不包括容器420和辅助容器902。例如，在用于特定的较小血管器官——比如前列腺或乳房——的活检手术的情况下，输送诸如止血剂之类的流体不是必需的。因此，探针单元可以不包括容器420和辅助容器902。
图10A和图10B图示了根据本主题的实施方式的过滤室1002的俯视图和截面图。在实施方式中，过滤室1002是过滤机构111(如在图1中示出)的一部分。过滤室1002在一个端部处连接至下述导管(在附图中未示出)：该导管连接至组织样本容器110的第二隔室(在附图中未示出)。过滤室1002的另一端部连接至接口元件214。接口元件214用作驱动器单元104与探针单元102之间的接口并且接口元件214将来自压力储存室208的负压或正压提供至过滤室1002。过滤室1002联接至组织样本容器110并且设置在组织样本容器110中。
在一个实施方式中，过滤室1002包括主室1002A和副室1002B。这两个室包括以一者在另一者上方的方式堆叠的一系列过滤构件1004。过滤室1002可以经由导管连接至接口元件214，以使得能够施加压力。例如，控制子系统116可以对电磁阀进行控制以通过接口元件214施加负压并将负压施加至过滤室1002。
由于负压的施加，在组织脱垂期间，容纳于组织样本容器110中的组织样本的杂质因来自压力储存室208的负压而被吸入到过滤室(主室)中。杂质可以由多个过滤构件1004吸除，使得杂质被容纳在过滤室1002内。此外，过滤室包括空的空间，以排出残留的流体杂质。在一个实施方式中，空的空间中的至少一个空的空间中可以安置有水凝胶垫1006，以吸收流体杂质。水凝胶垫1006可以在探针单元102用于进行多次取样的情况下使用。
第二阶段可以是用于增加捕获杂质的有效性的附加室。组织样本在过滤过程之后消除了杂质并且该样本可以被用于进行进一步分析。
在一个实施方式中，在活检之后容纳在过滤室1002内的杂质可以通过将探针单元102拆卸并将该探针单元102处理掉而被丢弃，以防止传染性疾病的传播。另外，导管上可以布置有消毒剂，以防止病原体朝向驱动器单元104行进。
在另一实施方式中，多个过滤构件1004可以布置有一层消毒剂，以用于在对活检装置100进行操作的手术期间或之后使有害病原体或病毒失活，进而减少生物危害和/或感染。
图11图示了根据本主题的实施方式的组织样本容器110的分解立体图。组织样本容器110以可拆卸的方式联接至探针单元102的近端端部。在一个实施方式中，组织样本容器110可以被分隔成两个功能隔室：第一隔室1102和第二隔室1104。
第一隔室1102通过针414的腔接纳来自受试者的组织样本。组织样本容器110在一个端部处容纳将第一隔室1102与第二隔室1104隔开的具有锯齿状部的板。所述锯齿状部允许流体渗入到第二隔室1104中，从而将流体与样本隔开。第二隔室1104包括用以连接至过滤室的导管。在一个实施方式中，设置在组织样本室108的第二隔室内的该导管是中空的并且允许压力经由过滤室从压力储存室208通过。
在一个实施方式中，组织样本容器110设置有前覆盖件1106，该前覆盖件1106具有入口开口，在该入口开口中针414能够伸入到组织样本室108中。为导管设置另一入口开口，以形成压力路径。组织样本容器110的前覆盖件上设置有凹槽，以用于移除前覆盖件1108进而取得组织样本。在一个实施方式中，入口开口能够接纳针414的近端端部。
在一个实施方式中，组织固定剂能够被注射到组织样本容器110中，以防止组织样本在组织样本运输至病理学实验室期间变质。另外，组织固定剂有助于组织样本在组织样本容器110内的保存和无菌处理。
此外，组织样本容器110上可以设置有近场通信(NFC)标签1108。NFC标签1108用唯一识别码来编码，以防止组织样本容器110的潜在篡改或蓄意破坏。当组织样本容器110从探针单元移除时，组织样本容器110可以利用盖子1110来封围。盖子1110可以将组织样本与环境隔离并且防止溢出。
在一个实施方式中，唯一识别码是批号、序列号、编码号、或用于该目的的任何其他识别码中的至少一者。
在一个实施方式中，NFC标签1108可以用于将数据以无线方式传送至数据采集设备。在另一实施方式中，NFC标签1108将数据以无线方式传送至用于对装置进行定位的跟踪设备。由于已编码的NFC标签1108在任何给定时间仅允许进行单次操作，因此NFC标签1108可以防止组织样本容器110的重复使用。在其他实施方式中，可以使用如本领域中已知的对样本容器进行标记以及对装置进行跟踪的其他方式，包括但不限于RFID和GPS。
在一个实施方式中，组织样本容器110设置有磁体，该磁体由驱动器单元中的传感器来感测。如果传感器没有检测到，则表明没有组织样本容器或者组织样本容器不恰当地安置。因此，这确保了在进行活检之前组织样本容器110处于其位置中。
图12图示了根据本主题的实施方式的用于对接活检装置100的对接单元。对接单元1202可以是连接至活检装置100以用于为活检装置100的电池进行充电的外围设备。
对接单元1202和活检装置100可以与下述装置配合连接器(在附图中未示出)连接：该装置配合连接器提供有源电连接。此外，对接单元1202可以包括用于对活检装置100的电池进行充电的电池充电电路。
图13图示了根据本主题的实施方式的位于活检装置100内的压力子系统112的负压流动路径。压力子系统112包括具有入口端口和出口端口的压力泵204。在一个实施方式中，压力泵204在被致动时产生负压，该负压被储存在压力储存室208内。
在活检装置100的操作期间，压力泵204基于在活检装置100中所实施的组织样本抽取手术的需求而产生负压或正压。在一个实施方式中，压力泵204产生负压并将该负压储存在压力储存室208内以用于立即进行手术使用。
在一个实施方式中，储存在压力储存室208中的压力根据由在所述装置中所实施的组织抽取手术在活检的各个阶段所限定的值而易于提供负压或正压。压力储存室208配备有压力传感器216，以用于指示供使用者使用的可用的压力的量。例如，可用的压力的量可以显示在显示器单元中，该显示器单元定位在活检装置100的驱动器单元104上。
在一个实施方式中，压力泵204从压力储存室208吸入空气并且产生负压。压力储存室208与压力泵204之间安装并联接有止回阀210，以便对来自压力泵204的负压的流进行调控。
电磁阀212联接至压力储存室208，使得电磁阀212对由压力储存室208提供至探针单元102的压力进行控制。电磁阀212允许所储存的压力进入到接口元件中，该接口元件基于使用者的需求而产生压力。
在一个实施方式中，至少一个直列式过滤器1302经由T形接合件以并联方式连接在接口元件214与电磁阀212之间。这确保了即使过滤器中的一个过滤器在装置重复使用的情况下被堵住，从针414经由接口元件214、电磁阀212和压力储存室208至压力泵204的气流也被清除杂质。接口元件214与直列式过滤器之间还存在有疏水性过滤器1304，以保持路径中没有任何流体。
在一个实施方式中，在接口元件214处所产生的压力行进穿过过滤室，以用于从储存在组织样本容器110处的组织样本中过滤杂质。
压力泵204在产生负压的同时使存在于压力储存室208内的空气经由出口端口排空至大气。存在于出口端口处的疏水性过滤器1304确保了没有液体渗入到泵204中。还可以存在有丝网1306，以保护泵204免受外部颗粒物质。
在一个实施方式中，在活检手术期间，装置向使用者提供关于活检装置的状态的警报。该警报可以由蜂鸣器、LED或显示器单元中的一者提供。
图14图示了根据本主题的实施方式的控制子系统116的框图。控制子系统116可以被实施为一个或更多个微控制器、微处理器、微型计算机、数字信号处理器、中央处理单元、逻辑电路、和/或基于操作指令来处理信号的任何设备。
在一个实施方式中，控制子系统116可以被实施为用于对装置的各种部件进行控制并对系统睡眠和唤醒进行负责的微控制器。例如，该微控制器对对接单元1202、原动机114、NFC 1108、压力泵204和其他部件进行控制，并且/或者与对接单元1202、原动机114、NFC 1108、压力泵204和其他部件通信。在一个实施方式中，控制子系统116可以包括用以在任何错误——例如活检装置100的活动暂停——的情况下对微控制器进行重置的计时器，例如看门狗计时器。
设置在活检装置110中的传感器可以向控制子系统116提供与各种部件的状态有关的信息。例如，压力传感器216可以对压力储存室208中的压力进行检测并且向控制子系统116发送信号。控制子系统116将从位于压力系统中的多个压力传感器接收信号。控制子系统116可以基于信号和由于不同器官可能需要不同量的压力的器官特定需求向压力泵204发布命令以在压力储存室208中产生局部真空。控制子系统116可以基于从多个压力传感器所接收的信号来对电磁阀212和止回阀210进行控制。在实施方式中，控制子系统116可以对电磁阀212进行控制以控制提供至探针单元102的压力，并且可以对止回阀210进行控制以防止压力反向流动。在实施方式中，控制子系统116还对原动机114进行控制以致动驱动机构108。
在一个实施方式中，控制子系统116可以例如通过利用针深度调节器218来接收探针单元102的状态。例如，控制子系统116可以从用于对针深度调节器218的位置和探针单元锁定进行感测的传感器接收输入。控制子系统116可以被提供与针深度调节器设备218是否已经借助于止动开关225压靠受试者有关的输入并且向使用者指示所述输入。控制子系统116还可以从NFC跟踪设备和用于对组织样本容器110在探针单元102中的存在进行检测的霍尔传感器接收输入。控制子系统可以从传感器接收输入，以确定驱动器单元是否已经安置在对接单元上。控制子系统116可以从霍尔传感器接收与按钮——例如设置在驱动器单元上的用于弹出探针单元102的左侧按钮和右侧按钮——的位置有关的输入。基于霍尔传感器的信号，控制子系统116可以计算针的长度。
此外，对接单元1202可以连接至活检装置100，以用于为电池1404充电。对接单元和活检装置100可以与下述装置配合连接器连接：该装置配合连接器在原动机114与对接单元1202之间提供有源连接。
控制子系统116可以联接至蜂鸣器1406，该蜂鸣器1406用于除了其他之外提供警报信号以指示活检操作中的错误。
控制子系统116还可以联接至用于向使用者提供视觉警报指示的警报LED 1408。警报LED 1408可以设置在活检装置100的驱动器单元104上。LED可以指示操作的顺序，例如，如果发出橙色光，则可能指示活检手术正在进行中，而白色光可能指示了样本已经被采集在组织样本容器中。在警报状况的情况下，例如，组织样本容器已经被弹出，则可以使用橙色光等。应理解的是，在本文中所指示的颜色仅是示例并且不应被解释为进行限制。
在一个实施方式中，可以在装置中使用加速度计1410，以用于确定装置的物理取向。在一个实施方式中，加速度计1410可以用于在样本行进至组织样本容器110时对活检装置100的竖向对准进行检测。此外，加速度计1410可以对活检装置100的休眠状态进行检测，控制子系统116基于检测到活检装置100的休眠状态而可以使装置处于休眠模式，由此节省电池电量。
控制子系统116接收事件日志数据并且访问设备固件，该设备固件可以存储在串行闪存1412中。控制子系统116可以与无线模块1414或连接件——比如蓝牙——通信，以从驱动器单元104接收日志数据至例如位于远程设备上的任何应用。在实施方式中，无线模块1414是图1的无线模块111。此外，控制子系统116可以例如通过空中下载(OTA)编程而被远程编程。
此外，OLED显示器上的用户界面1416和导航按钮通过OLED和选择开关进行控制。在检测到室中的样本时，存在于位于样本容器下方的驱动器单元上的LED发光。在实施方式中，用户界面1416还包括如前面所解释的触发按钮。触发按钮的启用以及止动开关1402的状态向控制子系统116发送信号，以用于打开活检装置100并且开始操作循环。在实施方式中，电池1404向如上面所讨论的所有部件供电。
图15图示了根据本主题的实施方式的用于探针单元102的包装托盘1500的俯视图。包装托盘1500可以是用于封围探针单元102的各种部件的符合人体工程学的包装单元。包装托盘1500可以包括覆盖件1502和多个切口。如之前所提到的，同一驱动器单元104可以多次与不同的探针单元102使用，以用于执行不同的手术。因此，每个探针单元102可以被单独地包装并出售。
在一个实施方式中，覆盖件1502可以热密封在托盘上，以保持托盘中的探针单元102无菌。此外，探针单元102的各部件可以稳妥地安置在多个切口中。如所示出的，针深度调节器218、组织样本容器110(至少一个组织样本容器)、探针单元102可以分别安置在包装托盘1500的多个切口中。在一个实施方式中，可以设置单个切口，以用于安置已组装的探针单元102。
覆盖件1502可以在活检手术之前被剥离，并且探针单元102的各部件可以从切口中移除且然后进行组装。在一个实施方式中，包装托盘1500可以由塑料制成。在其他实施方式中，包装托盘可以由任何其他材料制成。
因此，公开了在从受试者抽取并采集组织样本时所使用的包括有驱动机构108和压力子系统112的上述装置。该装置是手持便携式诊断装置，其中，针414由下述驱动机构致动：该驱动机构将针414驱动到受试者体内。组织样本的抽取由压力子系统112来辅助进行。
在一个实施方式中，单个原动机用于将针414以直线方式致动到受试者体内以及将针414从受试者体内以直线方式致动出并且使针414旋转，这与对这三种运动中的每种运动使用单独的驱动单元相反。
在一个实施方式中，与配备有用于实现不同类型运动的多于一个的原动机相比，该活检装置耗电更少。
在一个实施方式中，配备有单个原动机的活检装置有助于装置的可携带性。
在一个实施方式中，三种不同类型的运动——比如直线推进、缩回和旋转——的结合通过利用最少数目的传动部件并且利用单个输入运动而实现，从而赋予紧凑设计。
在一个实施方式中，由驱动机构和压力子系统112组成的一体式机构有助于：在向前行进期间穿刺受试者、同时立即供给负压以采集组织样本，在间歇停止负压的同时使针414在受试者体内旋转以剪切一部分组织，使针414从受试者体内缩回并供给负压以将组织样本采集在组织样本容器内，这些全都在活检手术的一个序列中进行。
在一个实施方式中，轴构件412在其到达其最终位置时与至少一个从动齿轮断开啮合，从而使得驱动机构不能使用。
在一个实施方式中，来自容器420和/或辅助容器的流体注入到受试者体内并且执行副医学功能、比如使器官的内部出血停止，从而避免医学并发症。
在一个实施方式中，活检装置的使用使用于执行经皮肤穿刺的活检手术的高水平的手术技能和灵敏性的临床需求最小。
在一个实施方式中，封装在探针单元内的驱动机构在一次性使用之后被处理掉，从而避免了针414的重复使用。
在一个实施方式中，设置在探针单元中的过滤室隔离传染性病原体并且防止传染性疾病的传播。
在一个实施方式中，轴构件一旦与至少一个从动齿轮断开啮合则在不损坏驱动器机构的情况下不能与驱动器单元重新对准以进行重复使用，从而防止了受污染的针414的滥用。
在一个实施方式中，凹口部段类似于用于使主动齿轮与齿条断开啮合的离合器，从而避免了附加离合器机构或原动机。
在一个实施方式中，装置设计成通过单个原动机实现针414的向前直线运动到受试者体内以及从受试者缩回。另外，在操作装置时，针414缩回到套筒中使针刺伤害的可能性最小。
在一个实施方式中，压力泵204产生压力并且将压力储存在压力储存室208内，以用于在手术期间立即使用。
本主题还提供了一种用于执行活检的方法。为了简单起见并且为了便于理解，如在图16中图示的方法1600已经关于图1至图15进行了解释。方法1600描述的顺序不意在是被解释为是限制性的，并且所描述的方法框的任何数字可以以任何顺序组合来实施方法1600或替代性方法。
在框1601处，接收用于对器官构型进行活检的指令、多个活检参数、以及唯一识别码。在实施方式中，指令由控制子系统116接收。在框1602处，对压力泵进行控制以产生负压并将负压储存在压力储存室中。在实施方式中，压力泵和压力储存室分别是压力泵204和压力储存室208。
在实施方式中，如前面所解释的，针414基于如由针调节器218所固定的预定长度被插入到患者的体内、直至要进行活检的器官的表面。在实施方式中，针深度调节器218的圆形盘在外部靠置在患者的皮肤上，以提供活检装置100的稳定操作。此外，可以例如由控制子系统116接收来自用户界面1416和止动开关1402的指示针深度调节器218是否已经压靠患者的数据。
在框1604处，在接收到来自用户界面——例如用户界面1416——的指令并且确定止动开关的状态的时候，将储存在压力储存室208中的负压供给至针以从器官抽取组织，并且在供给负压期间通过齿条驱动主动齿轮以用于使轴构件沿直线方向推进。在实施方式中，主动齿轮、齿条和轴构件分别是主动齿轮404、齿条402和轴构件412。如前面所解释的，主动齿轮404和齿条402定位在轴构件412上。轴构件412的推进使设置在轴构件412中的针推进。在实施方式中，针是针414。
一旦组织已经被抽取到针414中，则针414的推进被停止。向针414的负压供给也停止。
在框1610处，继续通过传动齿轮驱动过渡齿轮以使轴构件产生旋转运动。在实施方式中，过渡齿轮和传动齿轮分别是过渡齿轮416和传动齿轮406。传动齿轮406因轴构件412的直线运动而与过渡齿轮412啮合。主动齿轮404对传动齿轮406进行驱动。轴构件412的旋转运动将使针旋转以用于切割组织的端部。
在框1612处，在轴构件完成预定度数的旋转时，通过齿条驱动至少一个从动齿轮以使轴构件沿直线方向缩回。轴构件的缩回导致针的缩回。这进一步有助于避免可能因针刺所引起的任何伤害。在实施方式中，至少一个从动齿轮是从动齿轮410。
在框1614处，对电磁阀进行控制以对从压力储存室供给的压力进行控制。所供给的压力使所抽取的组织转移至组织样本容器。在实施方式中，组织样本容器是组织样本容器110。
本主题提供了一种自动化的便携式的且有效的活检装置，该活检装置还易于操作、同时使在活检期间发生手术并发症的可能性最小。该活检装置还提供了精确且受控制的针插入，这确保了用于随后进行研究的组织的良好品质、同时还减小了因不恰当组织抽取所导致的损害或伤害的机会。
尽管本主题已经关于本主题的特定示例和实施方案进行了相当详细的描述，但是其他实施方案是可能的。由此，本主题的范围不限于本文中所包含的优选示例和实施方案的描述内容。

Claims (8)

1.一种用于活检的装置(100)，所述装置(100)包括：
探针单元(102)，所述探针单元(102)包括：
注射单元(106)，所述注射单元(102)包括用于活检的针(414)；以及
驱动机构(108)，所述驱动机构(108)用于对所述注射单元(106)进行致动，所述驱动机构(108)包括：
轴构件(412)，其中，所述针(414)牢固地附接在所述轴构件(412)中；
主动齿轮(404)，所述主动齿轮(404)定位在所述轴构件(412)上；
齿条(402)，所述齿条(402)定位在所述轴构件(412)上，其中，所述主动齿轮(404)与所述齿条(402)啮合，其中，所述主动齿轮(404)将驱动所述齿条(402)以使所述轴构件(412)沿直线方向推进；
过渡齿轮(416)，所述过渡齿轮(416)定位在所述轴构件(412)的近端端部处；以及
传动齿轮(406)，所述传动齿轮(406)定位在所述轴构件(412)上，其中，所述主动齿轮(404)与所述传动齿轮(406)啮合以驱动所述过渡齿轮(416)，其中，所述传动齿轮(406)将驱动所述过渡齿轮(416)以使所述轴构件(412)产生旋转运动；以及
驱动器单元(104)，其中，所述探针单元(102)的所述驱动机构(108)联接至所述驱动器单元(104)，所述驱动器单元(104)包括：
原动机(114)，其中，所述原动机(114)用于通过致动所述驱动机构(108)而致动所述针(414)，以用于所述针(414)的推进、缩回的双向序列运动，以及使所述针(414)旋转；
压力子系统(112)，其中，所述压力子系统(112)联接至所述探针单元(102)，所述压力子系统(112)包括：
压力泵(204)，所述压力泵(204)用以向所述探针单元(102)供给负压以用于活检；以及
压力储存室(208)，所述压力储存室(208)用以储存由所述压力泵(204)供给的压力，以用于在手术时立即施加压力；以及
控制子系统(116)，所述控制子系统(116)用以对所述压力子系统(112)进行控制以为活检提供不同的压力。
2.根据权利要求1所述的装置(100)，其中，所述驱动机构(108)包括至少一个从动齿轮(410)，所述至少一个从动齿轮(410)定位在所述轴构件(412)上，其中，当所述轴构件(412)完成预定角度的旋转时，所述齿条(402)将与所述至少一个从动齿轮(410)啮合并驱动所述至少一个从动齿轮(410)，以使所述轴构件(412)沿所述直线方向缩回。
3.根据权利要求1所述的装置(100)，其中，所述压力子系统(112)包括：
止回阀(210)，所述止回阀(210)联接在所述压力储存室(208)与所述压力泵(204)之间，其中，所述止回阀(210)将防止储存在所述压力储存室(208)中的压力反向流动；
电磁阀(212)，所述电磁阀(212)联接至所述压力储存室(208)以控制由所述压力储存室(208)提供至所述探针单元(102)的压力；以及
接口元件(214)，所述接口元件(214)用以将压力从所述压力储存室(208)提供至设置在联接至所述探针单元(102)的组织样本容器(110)中的过滤室(1002)。
4.根据权利要求3所述的装置(100)，其中，所述过滤室(1002)经由导管联接至所述接口元件(214)，其中，所述过滤室(1002)包括：
主室(1102A)和副室(1102B)；
多个过滤构件(1004)，所述多个过滤构件(1004)以一者在另一者上方的方式堆叠在所述过滤室(1002)中；以及
空的空间，所述空的空间包括水凝胶垫(1006)以吸收流体杂质，其中，在通过所述过滤室(1002)施加负压时：
所述过滤室(1002)将从所述组织样本容器(110)中的组织样本中吸收杂质；
所述多个过滤构件(1004)将吸除被吸收的杂质；
所述空的空间将排出残留的流体杂质。
5.根据权利要求3所述的装置(100)，其中，所述组织样本容器(110)以可拆卸的方式联接至所述探针单元(102)，其中，所述组织样本容器(110)包括：
入口开口，所述入口开口用以容纳所述针(414)的近端端部；
第一隔室(1102)，所述第一隔室(1102)用以从所述针(414)接纳组织；
板，所述板用以将所述第一隔室(1102)与第二隔室(1104)隔开，其中，所述板将允许流体从所述第一隔室(1102)渗入到第二隔室(1104)；
所述第二隔室(1104)，其中，所述第二隔室(1104)包括用以联接至所述过滤室(1002)的导管；以及
近场通信(NFC)标签(1108)，所述近场通信标签(1108)用以识别所述组织样本容器(110)。
6.根据权利要求1所述的装置(100)，其中，所述装置包括针深度调节器(218)，所述针深度调节器(218)包括：
圆形盘，所述圆形盘位于所述针深度调节器的第一端部处；以及
锁定臂(220)，所述锁定臂(220)位于所述针深度调节器(218)的第二端部处，其中，所述锁定臂(220)将使所述驱动器单元(104)锁定处于锁定位置并且将对所述针(414)的长度进行控制，其中，所述锁定臂(220)包括：
磁体(222)，其中，所述针的所述长度由所述驱动器单元(104)中的多个磁体传感器(224-1、……、224-N)基于所述磁体的位置来检测。
7.根据权利要求1所述的装置(100)，其中，所述装置(100)包括联接至所述注射单元(106)的远端端部的针深度调节器(218)，其中，所述针深度调节器(218)能够伸展并且能够锁定以防止或限制不期望的针插入长度，其中，所述针深度调节器(218)包括：
对准单元(226)，所述对准单元(226)用于使所述装置(100)与外部设备对准；
中央部件(228)，所述中央部件(228)用于与所述驱动器单元(104)锁定到一起；以及
半圆形折板(230)，所述半圆形折板(230)联接至所述中央部件(228)，其中，所述半圆形折板(230)具有打开-闭合构型，其中，所述半圆形折板(230)在活检期间是闭合的。
8.根据权利要求1所述的装置(100)，其中，所述控制子系统(116)将：
向所述压力泵(104)发布命令，以在所述压力储存室(208)中产生局部真空；
从所述压力子系统(112)中的多个压力传感器(216)接收信号，并且基于所述信号，所述控制子系统(116)将进行以下控制：
控制电磁阀(212)以控制提供至所述探针单元(102)的压力；并且
控制止回阀(210)以防止压力反向流动；
控制所述原动机(114)以致动所述驱动机构(108)；以及
接收所述探针单元(102)的状态，其中，所述状态包括所述探针单元(102)的锁定位置；
从霍尔传感器(414)接收所述针的长度。
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