CN1968643A - 能量辅助的医学设备、系统和方法 - Google Patents

Abstract

一种用于穿透组织和移取生物样本的设备，其包括一取下生物样本的生物取样元件。该生物取样元件包含穿过其中的通道。该设备进一步包含放置在该通道内的穿透器(101)。该穿透器(101)以重复的方式被供给能量以辅助穿透组织。生物取样元件可以适于移除组织样本或生物流体样本(例如血液)。一种用于穿透组织和定位组织留置管道(例如导管(400))的设备，包括包含在其中的通道的组织留置管道(例如导管(400))；和穿透器，其可操作地与导管(400)相连。一种用于插入组织留置管道的设备包括在穿透期间被激励的至少一个部件，辅助穿透组织。

Description

能量辅助的医学设备、系统和方法

相关申请的交叉参考

该申请要求2004年3月11日提交的系列号60/552,660的美国临时专利申请的权益，其披露内容在此通过参考被结合。

发明背景

本发明总地涉及能量辅助的设备、系统和方法，尤其涉及能量辅助的医学用针，涉及医学用针系统和在能量辅助下将针插入组织的方法。

活组织检查是一种从患者体内取得一块组织用于病理学者作出或确定一高度可靠的诊断的医学过程。诊断的可靠程度依赖于获得质量足够好以作出诊断的可疑组织的样本。

共有三种类型的活组织检查，包括外科活组织检查、内镜活组织检查、和针吸活组织检查。为了尽可能少地引起患者的疼痛和痛苦，倾向于使用针而不是刀进行活组织检查、使用更细的针进行针吸活组织检查、并倾向于在影像指导下进行针吸活组织检查(以确定对理想组织进行了活检)。影像指导下的活组织检查仍处在其初期阶段，但却在迅速地成长。

影像指导下的活组织检查通过放置在所关注区域的专门设计的活检针来完成。在影像引导的辅助下进行的针吸活组织检查比传统的外科活组织检查侵入性更少。很多疾病，包括癌症，可被血液检查检测到或被X-线、计算机X线断层摄影扫描、核磁共振和其它影像技术显示。当怀疑癌症时，有必要获取异常组织的样本来确定或排除癌症的诊断。移取组织样本被称为活组织检查。通过检查活检样本，病理学家或其它专家能够确定发生了哪种癌症以及它是否可能迅速或缓慢生长。该信息对于决定最佳治疗方式是非常重要的。传统地，活组织检查需要开放式手术，这需要更长的恢复时间并且典型地包含疼痛和惊吓等并发症。然而，通过介入性放射技术，组织样本常能够获得而不需要开放式手术。

巨芯针吸活组织检查使用专门的针，该针能够使放射学家获得更大的活组织检查样本。这项技术经常用于从体格检查或乳房X线照片或其它影像扫描等检测到的乳腺内的肿块或其它异常部位取得组织样本。由于所有乳腺异常中大约80％被证明是非癌性的，妇女和她们的医生常优选这项技术。乳腺活组织检查术的数量在未来几年内有望增长，可能是非侵入性方法便利性增加的结果。

活组织检查过程通常是平安无事的。曾经，尤其对于癌性结节，活组织检查曾被比作试图将便宜的塑料叉刺入不透明凝胶体内的葡萄。在那情况下，除非针直接在目标上，组织块趋向于异常移动，以及如果有任何向侧面调整通路的尝试针倾向于弯曲。这种弯曲然后因进一步的前向运动而加剧，因为针的切割动作依赖于所施加的前向作用力。为抵抗弯曲或皱折的趋势，针直径和/或壁厚度必须增加。对医生而言当他们插入针时用手轻微扭动针是常见的操作。在机器人活组织检查过程中，针以稳定的速度由机器插入。在这样稳定的插入过程中，有时当针穿透一特别硬的组织层时可观察到患者跳起或跃起。这种跃起或过度穿透是目前的机器针活检程序的显著局限。当医生试图将套管针插入腹部时产生类似的问题。考虑到医生必须施加在套管针上使其穿透硬韧腹壁的作用力，存在过度穿透和损伤内部器官的危险。有试图解决这一困难的局面的超声套管针。超声能量足够强，能破坏细胞和组织结构，具有或不具有足够热量来灼烧孔洞。他们相对巨大，设计为用于需要较大进入孔洞的腹腔镜或内镜程序，

当插入目前带有斜面尖端的细针时，斜面本身导致作用在针上的弯曲力。这是因为切割力依赖于轴向施加的力。这可导致针不沿穿过组织的直通路行进。医生们讨论使用这种效果作为操作的一种粗鲁方式。以及如果直通路是必需的，则使用固体和通常更厚的套管针尖端。

腹内活组织检查的显著危险是出血，由于针插入时切割了重要血管。出血并发症最常发生于肝活检，尤其当病变是浅表的未被正常肝组织覆盖时。其它并发症如感染非常少见，尽管针偶然横穿肠管。胸部活组织检查中，气胸(气体位于肺和胸腔之间的空隙)是最常见并发症，发生在约25％的患者。另外，还有许多病变接近胸腔，使用直活检针不能到达。由于穿刺毗邻的肺静脉，肺活组织检查导致一些死亡。在身体的很多部位有切断神经的危险。在面部区域这可导致永久麻痹和外貌损伤。

由于硬组织的硬度，对硬组织或穿过硬组织(以，例如活组织检查骨或骨髓)进行活组织检查尤其困难。骨活检针必须特别坚固，并因此典型地比用于软组织的活检针具有更厚的壁并比用于软组织的活检针具有更大的直径。骨活检针典型地还具有大的T形柄以在针上施加相当大的前向力。

弹簧驱动的活检设备试图通过具有迅速到使硬组织不能活动的迅速弹簧驱动前向动作来避开这个问题。侧面切割弹簧负载活检针，象美国印第安纳州Bloomington的Cook公司制造的Quick-Core有固体针穿过靶组织运动并穿出另一侧、可能将肿瘤细胞转移或播种到毗邻健康组织的缺点。

上述关于活组织检查的难题还发生于针抽吸或引流的操作中。抽吸和引流技术用于从目标组织收集或去除组织或液体。与活组织检查类似，可使用细针抽吸以从可疑癌肿取出细胞。它也可诊断从体内收集的液体。有时，这些液体收集物也可经导管被排出，例如当诊断为感染囊时。

针还用于活组织检查和抽吸以外的操作中。例如，针用于获得进入患者静脉的通路以输注液体或药物。获得患者静脉通路的困难包含穿刺坚韧的静脉壁、静脉趋于从一侧向另一侧移动、以及由于开始穿入时所需强力产生的急推或动力可能穿透静脉的背面。

针还用于皮下给药，尤其在需要长期多次注射的情况下，例如糖尿病，针越小，对组织的损伤越小且疼痛越少。糖尿病患者还用针穿刺皮肤以取得血液样本。同样，选择经针取血时更小的穿刺可能是有益的。

针还可被插入肝脏或其它内部器官用于传输化学治疗或化学消融。针型电极也常常用于RF或低温组织消融。

再者，针被插入组织以检测来自组织的电信号。带有传感器的针可同样被用于检测组织的其它特性(例如)温度、压力、弹性、电传导性、绝缘性或光学特性。

脓肿引流过程包含由影像技术引导将引流导管放置进入脓肿内。引流脓肿以防止局部组织和器官的进一步感染。胆汁引流操作通过经患者的侧面放置导管或支架进入肝脏，通常用于缓解肝脏的胆管系统的阻塞。实行肾造口术是将导管从背部放置进入患者的肾脏。这通常用于缓解肿瘤或某些其它原因对尿流的阻塞。可实行肾造口术以提供去除肾脏结石、激光治疗尿路上皮肿瘤和去除/扩张/支撑狭窄的通路。

实行胃造口术包含在X线引导下将饲管直接经腹壁放置并进入胃内。它也存在上述困难中的某些方面包含出血和经组织筋膜穿刺困难。它常用于需长期营养支持和不能经口维持其自身营养需求的患者，常由于例如神经学损伤、精神异常或严重食管疾病包含癌症的原因。胃造口术管可由手术、内镜或经皮放置。

针用于将组织缝合在一起以闭合伤口或促进愈合。通常使用圆形实心针，由医生使用镊子或钳子操作。经组织推动针是困难的，尽管有局部麻醉，患者感觉到牵拉并且不舒适或焦虑。针还必须足够粗/坚固以不弯曲和将力传递至尖端。这增加了穿过组织移动的困难和对病人的损伤。U形钉是一类留置在适当的位置用于伤口闭合的“针”。它们同样需穿透硬韧的组织并将保持固定在一起。常使用U形钉枪以突然的方式插入U形钉。

针还用于形成流体连接，例如穿透橡胶塞，以从容器去除或向容器内注入药物。针还用于形成流体通路连接。针的这些应用中的困难之一是避免成核，即从橡胶塞或其它材料中切下塞子，该塞子然后留存在针的开放的腔内或在流体中移动而具有被注射入患者的危险。

在上述所有的应用中，意外的针刺损伤对于卫生保健人员和病人而言是严重的冒险。很多装置通过采取多种方式之一覆盖尖端而使尖利的针安全。大多数需要卫生保健工作人员的某些动作来启动该保护机制。这个动作常被忘记或不恰当实施，导致损伤风险的增加。

在活组织检查针领域，发展了单次注射、装有弹簧的活组织检查装置以试图克服或减少某些前述困难的影响。装有弹簧的活组织检查装置被人工插入靶组织，由单次注射弹簧机制的驱动采取实际的活组织检查。市场上很多装置采用这个原理。

在很多医疗器械中，更多采用人工能量之外的能量来实现切割、乳化、烧灼术等。例如，现有能量(即超声能量)辅助外科设备，例如俄亥俄州辛辛那提EthiconEndo-Surgery公司提供的ULTRASONIC HARMONIC SCALPEL。能量辅助的解剖刀主要在内镜操作中使用各种水平的超声能量来切割和/或凝结组织。

美国专利第6,514,267号也披露了一种超声解剖刀。指出如果解剖刀相对较钝而不是极锋利，超声解剖刀似乎更迅速将超声能量传递至组织。另一超声解剖刀在美国专利第6,379,371号披露。

超声能量还被应用在用于在白内障手术中“溶化”眼镜的晶状体以将其去除的器械中。这样的设备的例子在美国专利第6,352,519号、6,361,560号和4,908,045号中披露。尽管人工能量之外的能量(例如超声能量)被应用于上述的各种医疗器械中，研制能量辅助的医疗用针仍进展极少。因而需要研制能量辅助的医疗用针及系统，该系统包含这样的针和在能量辅助下插入该针以减少甚至消除与将针插入组织相关的某些问题的方法。再者，通常需要开发改进的能量辅助医疗设备。

发明内容

一方面，本发明提供了用于穿透组织和取下生物样本的设备。该设备包含生物取样元件以取下生物样本。生物取样元件包含穿过其中的通道。该设备还包含放置在该通道内的穿透器。穿透器以重复的方式被供给能量以辅助穿透(即进入或穿通过)组织。生物取样元件能够适合取下组织样本或生物液体样本(如血液)。

当与本发明的效应器相关在此应用时，术语“被供给能量”或“被供给能量的装置”指向本发明设备的穿透器施加能量(例如机械能或热能)，而不是由人力直接操纵，这样该设备的穿透能力至少部分与施加到穿透器的前向力分离，换言之，不直接与其成比例。典型地，使用电能或储存的机械能为本发明的设备供能。在此处应用时，术语“穿透”通常指通过任何动作穿通进入或穿过组织(包含软组织和硬组织)，该动作包含(例如)穿刺、撕裂、劈开、切断、割挖、乳化、溶解、或消融。

在一个实施例中，穿透器被连续供能以辅助穿透组织。代替地，穿透器可在离散的时间段被供能。穿透器可以导致穿透器运动的方式被供能。此外或代替地，穿透器可被供能以加热穿透器。

穿透器的运动可包含旋转运动、侧向运动或轴向运动中的至少一个。在一些实施例中，穿透器包含至少一个活动的效应器。穿透器可包含多个效应器，至少其中的一个是活动的。在一个实施例中，穿透器包含至少两个彼此紧密靠近的效应器。在具有与两效应器间的接触面紧密靠近的组织的区域内，两个效应器之间的相对运动通过与组织的相互作用辅助组织的穿透。在另一实施例中，穿透器包含至少两个效应器，活动的第一效应器和静止的与第一效应器紧密靠近的第二效应器。在具有与第一效应器和第二间效应器间的接触面紧密靠近的组织的区域内，第一效应器和第二效应器通过与组织的相互作用合作穿透组织。在再一个实施例中，穿透器包含至少两个效应器，活动的第一效应器和也是活动的与第一效应器紧密靠近的第二效应器。再一次，在具有与第一效应器和第二间效应器间的接触面紧密靠近的组织的区域内，第一效应器和第二效应器通过与组织的相互作用合作穿透组织。参考本发明的效应器用于此处时，短语“靠近”或“紧密靠近”通常指可以是活动或静止的第一效应器足够靠近活动的第二效应器，以使第一效应器的存在影响第二效应器的活动与组织的相互作用。

在本发明的一个实施例中，生物取样元件包含第一管状结构和振动连接器，该振动连接器将转动能耦联至第一管状结构以使转动能在第一管状结构的主要边缘处切割组织。生物取样元件还包含在第一管状结构内部的第二管状结构，以保护第二管状结构内部切下的组织不受第一管状结构的转动能的影响。穿透器经由第二管状结构通过。

在本发明另一方面中提供用于穿透组织并放置组织留置管道(例如导管)的设备，包含具有在其中穿过的通道的组织留置管道；以及可操作地与导管相连的穿透器。穿透器可包含或可操作地与附加机械装置相连，该附加机械装置使组织留置管道与穿透器可操作地相连。穿透器能够(例如)以重复的方式被供给能量以辅助穿透组织。在一个实施例中，穿透器被可去除地放置在组织留置管道的通道内。在另一实施例中，穿透器被放置在组织留置管道的外部上。在此应用时，术语“组织留置管道”指在组织中保留一段时间的管道。典型地，该段时间超过1分钟。组织留置管道也能在组织中保留(典型地，通常是固定的)超过数分钟的时间(例如，超过5分钟)、1小时或1天。组织留置管道可以是柔软的并具有不尖锐、不锋利或钝的边缘，这样组织留置管道在留置其内时(通常在正常使用时)不穿透、切割或换言之损伤组织。然而，在本发明某些实施例中给组织留置管道供能可导致其穿透。但是，一旦去除能量，该组织留置管道通常变得不尖锐。在此应用时，术语“导管”或“套管”通常指用于插入管、脉管、通道或身体的腔内，为了(例如)实现注射或取出液体或为了保持通道开放的管状医疗设备。导管通常是柔软的。

在另一方面，本发明提供了用于插入组织留置管道的设备，该设备包含至少一个在穿透过程中被供能以辅助穿透组织的元件。在一个实施例中，组织留置管道是柔软的以及该被供能的元件被放置在组织留置管道向前的一端上。该设备还可包含指引组织留置管道穿透的机械装置。

在另一实施例中，该设备包含刚性的穿透器和放置在穿透器向前的一端上被供能的元件。组织留置管道可操作地并可去除地与穿透器连接，以使穿透器能够从被穿透的组织移除而组织留置管道保留在被穿透的组织内。在另一实施例中，穿透器包含在其中穿过的轴向通道，在穿透过程中组织留置管道被放置在该通道中。在另一实施例中，在穿透过程中穿透器放置在管道内。在再一个实施例中，组织留置管道在穿透过程中毗邻穿透器放置。穿透器能够(例如)适合穿透通过血管壁。

在一个实施例中，组织留置管道是柔软的。组织留置管道可以(例如)为导管。

在另一方面中，本发明提供用于穿透组织的针，该针包含具有表面的第一效应器和至少一个与该第一效应器可操作地相连接的驱动器。驱动器适于引起第一效应器的运动，这样在具有紧密靠近第一效应器表面的组织的区域内产生组织的撕裂。通常，应用于此时，术语“撕裂”指分离组织的各部分或由力将组织拉开。通常，“穿刺切割”指用有刃的工具穿透或用有刃的工具分成各部分。

在一个实施例中，第一效应器的表面是它的向前的表面。第一效应器的向前的表面可以是粗糙的或磨损的。通常，粗糙的表面由表面上的不平坦、脊或凸起形成。粗糙或磨损有助于“夹住”该表面接触的组织以抵抗该组织相对于向前的表面的运动。

在一个实施例中，针在不向其施加显著的轴向力的情况下穿透。

组织可沿着由该组织的特性决定的路径被撕开。该路径通常至少部分由针前方的组织表现的对撕开的抵抗力决定。对撕开具有相对较高抵抗力的组织可被针推开而不被撕开。

针还可包含至少一个具有表面的第二效应器。第二效应器的表面密切靠近第一效应器的表面。在具有紧密靠近第一效应器和第二效应器之间的接触面的组织的区域内，第一效应器和第二效应器之间的相对运动导致发生组织撕开。

在再一个方面中，本发明提供了用于穿透组织的针，该针包含具有表面的第一效应器和具有表面的第二效应器。第二效应器的表面紧密靠近第一效应器的表面。该设备还包含至少一个与第一效应器和第二效应器之一可操作地相连接的驱动器。该驱动器适于引起第一效应器和第二效应器之间的相对运动，这样在具有紧密靠近第一效应器和第二效应器之间的接触面的组织的区域内发生组织穿透。

在另一方面中，本发明提供用于组织取样的针，该针包含第一管状结构和振动连接器，该振动连接器将转动能耦联至第一管状结构。振动能量适于在第一管状结构的主要边缘穿透组织。该设备还包含放置在第一管状结构内部的第二管状结构，这样切下的组织传送进入第二管状结构并被保护不受第一管状结构转动能的影响。

在再一个方面中，本发明提供用于穿透组织的针，该针包含靠近针的远端的第一效应器；和至少一个可操作地与该第一效应器相连接的驱动器，以为第一效应器供能来辅助穿透组织。

在另一方面中，本发明提供针系统，该针系统包含可操作地与注射器相连接的针和可操作地与针相连接的驱动器。驱动器适于为针提供能量以辅助穿透组织。针能够(例如)由毂连接至注射器，其中毂使针和注射器之间能够相对运动。针和注射器都能被供给能量。在一个实施例中，驱动器可操作地与其内可插入针和注射器的托架相连接以为针提供能量。

在另一个方面中，本发明提供将针插入组织的方法，该方法包含为至少针的向前的末端提供能量以辅助穿透组织的步骤。

在再一个方面中，本发明提供将组织留置管道(例如，导管)插入组织的方法，该方法包含为至少插入设备向前的末端提供能量以辅助穿透组织的步骤。组织留置管道可以是柔软的。组织留置设备也可具有钝的向前的表面。

在又一个方面中，本发明提供包含非线性穿透器的用于穿透组织的设备。非线性穿透器在其向前的末端包含至少第一效应器。该设备还包含至少一个可操作地与第一效应器相连接的驱动器。该驱动器适于引起第一效应器的活动。穿透器可按照预先确定形状的曲线被弯曲。该曲线可具有恒定的曲率半径或变化的曲率半径。穿透器可以简单的或复杂的方式被弯曲。在此应用时，术语“复杂”指在多于一个方向上或多于一个平面内弯曲的弯曲部分。在一个实施例中，穿透器是柔软的。该设备还包含引导穿透器穿透的机械结构。

在另一个方面中，本发明提供用于穿透组织的设备，该设备包含在其向前的末端包含至少第一效应器和至少一个可操作地与该第一效应器相连接的驱动器。该驱动器适于引起第一效应器的活动。第一效应器围绕该穿透器的轴转动。

在另一实施例中，本发明提供包含穿透元件的非-取芯的针。穿透元件向前的末端包含向前延伸的部分，该部分包含至少两个彼此分隔并适于刺穿组织的尖端。针还可包含为至少针的一部分提供能量的驱动器以便于穿透。至少部分穿透元件向前的末端可以是非穿刺性的，这样在穿透组织时不发生取芯。在一个实施例中，放置该至少两个尖端以固定待穿透组织。应用这种针的例子是保持血管稳定用于以一角度穿刺。

在又一个实施例中，本发明提供钝针，该钝针包含至少一个不易穿透组织的效应器和至少一个可操作地与该效应器相连接的驱动器，当驱动器被供能时，使效应器能够穿透组织或增强效应器穿透组织的能力。针可容纳管道，这样液体可被输送至组织或从组织取出材料。

通常，本发明的能量辅助的设备和系统在实践中可被应用于任何需要穿透、打孔或切割组织的医疗操作中，该医疗操作包含例如活组织检查软或硬的内部组织；为治疗取下组织(例如白内障去除)；烧灼术、切割(即，外科)、至静脉、动脉、或其它血管用于血液检测(包含小样本检测，例如糖尿病患者采用的)抽吸的针通路、引流通路、胃造口术、化学或RF消融、至组织的传感器通路和至靶组织的药物输送。在这样的操作过程中具有优于目前常用器械(包括针)的某些优点。通常，这些优点通过至少部分将本发明设备的穿透或穿刺动作与施加在其上的向前的力分离而获得。例如，可使用更小的针、需要更少的推送力、患者感觉到更少的牵拉力、从理想路径偏离的倾向更少、可产生曲线通路、在插入过程中路径可改变、以及出血和对组织的损伤更小。使用本发明的设备，通过例如局部注射麻醉剂、通过施加电能局部影响神经、通过施加振动能局部影响神经、设备的空气排除和/或组织穿透性能可进一步减少患者的疼痛。

附图说明

结合附图阅读，本发明的其它方面和它们的优点将由以下的详细描述被阐明。

附图中：

图1图解了本发明能量辅助的针系统的一个实施例的结构图。

图2是能量辅助的针系统患者端或远端的一个实施例的截面图。

图3a、3b、和3c是能量辅助的针系统患者端或远端的其它实施例的图解。

图4能量辅助的针系统患者端的另外的实施例的图解，该针系统采用轴向运动用于穿透。

图5是图2、3或4中任意能量辅助的针系统患者端的图解，其中中心穿透部件被去除，以使组织样本可被取出。

图6是能量辅助的针系统驱动器端的正面图或顶视图，该针系统包含将转动运动连接至效应器的机械结构。

图7a、7b、和7c是能量辅助的针系统驱动器端的图解，该针系统包含将纵向运动传递至效应器的转动运动的机械结构。

图8是能量辅助的针系统的一个实施例的图解，该针系统包含可任意使用的针。

图9a和9b是图解了组织切断设备的实施例。

图10a和10b图解了能量辅助的IV导管的实施例。

图11a、11b和11c图解了目前可提供的非-取芯针尖端。

图11d、11e和11f图解了用于改进的进入血管和接触组织的多尖端针。

图12a图解了用线性针进入一部位时存在的问题。

图12b图解了用于弯曲的能量辅助针的导轨的实施例。

图13a和13b图解了弯曲的能量辅助针的实施例。

在这些图中，在各图中示出的每一相同的或近于相同的元件由单一数字代表。为清楚起见，当图解对本领域技术人员理解本发明并非必要时，不是每个元件都在每个图中标出，也不是本发明每一实施例的每一元件都被示出。

具体实施方式

本发明能量辅助的系统可与多个医疗设备和/或操作相关被应用。但是，本发明的系统在此主要结合能量辅助的“针”的代表性实施例进行阐述。例如图1，图解了本发明一个能量辅助的针系统的结构图，用于阐述本发明能量辅助的针系统的各种实施例的一般功能。在此处应用时，术语“针”指可用于穿透的相对细长的器械，包含具有通道或通路用于胃肠外将材料引入身体或从身体去除材料的器械。在通常的语言中，针倾向于是尖利的或刚性的而导管是非穿刺性和通常软和柔韧的。在能量辅助下，区别变得模糊，因为软材料(例如用于导管的材料)能够穿刺。因此针包含全部例如用于血管通路和导管的针-导管系统的子设备。在此背景下的针也可是实心的、具有多个独立的或连通的通道，以及可由各种材料和构成类型制成。

在系统10中，动力源11提供动力或能量。多种不同类型的能量可用于本发明的系统。电能可由电池、燃料电池、线路功率或类似设备提供。机械能可由压缩的空气、水力或弹性力来提供。它可以采用振动的或稳定的能量或动作的形式。

动力或能量通过动力控制器12控制，以使一个或更多的驱动器21a、21b、……21n产生动作或运动。例如，通过任意以下多个电机械元件可从电能产生机械动作或运动，所述多个电机械元件例如螺线管、发动机、(包括(例如)连杆机构或凸轮)、压电元件、超声换能器、电驱动驱动器(例如，如镍钛合金的形状记忆合金、电驱动聚合物和电驱动陶瓷)、磁力控制的元件、以及电致伸缩的元件。水力元件和气动元件也可被用于产生机械动作。这些元件的例子是空气或水力发动机或涡轮以及各种汽缸或风箱。气动的和水力的(例如使用盐水或水)具有针和相连驱动器可被简单地构造、作为一个单元消毒、以及然后在单次使用后被处理的优点。同样地，热能可以例如来自电元件的加热/冲击的形式被使用，以及激光可产生光子能。动力驱动器可使用真空以向一个或更多个驱动器推动组织。动作可以例如电动牙刷中的方式产生或如美国专利第5,299,354号和美国专利第5,647,851号一样在发动机上使用偏心重量，所述专利的内容在此通过参考被结合。发动机可被再使用和与可置换部分匹配，例如美国专利第5,299,354号中所示在此通过参考被包含的。

这些驱动器21a、21b、……21n作用在一个或更多效应器31a、31b……31n上，该效应器将效果、能量传递至患者99，达到使用者60的医疗目的。效应器31a、31b……31n优选彼此相互连接或由界面52固定在一起，该界面可用于放置和移动效应器31a、31b……31n。图1中，界面52概略示出为包含效应器31a、31b……31n的框和椭圆。

用户界面52可例如是手控界面。代替地，用户界面52可以是自动机械的或自动界面的一部分。界面52的控制可以是部分或全部自动的。如下面描述的，可向用户界面52提供反馈以辅助其控制。用户界面52的引导可以是人工的、机械辅助的、或完全机械辅助的(例如自动机械活组织检查)。3D位置监控器可(例如)被放置在患者上和/或一个或更多效应器上和/或效应器用户界面52上。如本领域公知的，各种影像系统可用于便利用户界面52的引导(和从而效应器31a、31b……31n)。例如，超声影像、X-线影像、CT影像、和/或MR影像、显微镜、内镜或腹腔镜可与人工或机械辅助的引导相关被使用。有多个为引导提供某些类型反馈的系统。例如，可提供针尖端的影像、动作如所要求的持续时预期的路径、以及靶组织，这样医生可确定针正在向正确的组织前进、正在避开任何可能被损伤的组织，以及有信心地对靶组织取样。这通常称为3D引导。带有附属可置换或可再使用针导轨的超声换能器是用于在针被插入时提供针和目标的实时显像的常用设备。各种其它的系统使用影像来计算针的路径然后具有例如角引导或激光引导的机制来帮助确定医生将针放置在正确角度和进入正确的深度。定向头架是该辅助的引导的例子。在EthiconEndo-Surgery提供的MAMMATOME乳腺活组织检查系统中，座标系统指引活检针至适当的位置。正在构建振动抵消设备以辅助例如在跳动的心脏上的手术。这样的设备也可用于改善活组织检查操作。

一个或更多传感器41a……41n可与任意效应器31a、31b、……31n、驱动器21a、21b、……21n、患者99、或系统的任意其它元件相关。传感器与传感器界面50通话以使信息能够送给使用者60或其它用于监测、控制或其它用途的装备。传感器信息也可被反馈至动力控制器以提供反馈控制。传感器41a……41n能够(例如)感知组织的特性(例如，水含量、脂肪含量或其它特性)。传感器可(例如)包含硬度计、传导性检测器、介电性能检测器、光学检测器、张力测量、超声反射检测器和微电机械-系统(MEMS)检测器。

传感器还可用于向使用者提供(例如)听觉或触觉反馈。例如，效应器31a、31b、……31n上的传感器(例如张力测量和/或其它传感器)可感知对动作、向前的动作、弯曲、摩擦和/或温度的抵抗以向使用者提供反馈。该反馈可(例如)警告使用者非理想的弯曲或路径的偏离。这样的反馈还可提示理想的状况，例如穿透静脉壁或穿透进入骨髓。

传感器还可提供诊断信息。在某些情况下将针放置入组织的唯一目的可能是通过传感器进行测量(例如)温度、压力或化学属性。

传感器界面50能够与动力控制器通话，该动力控制器基于一个或更多个传感器的信息调制施加在一个或更多个驱动器上的动力。其例子是提供类似于动力操纵或动力制动的作用，该作用提供动力辅助并仍保持对使用者的相对的触觉反馈，这样当传感器41a、41b……41n感知到抵抗前向运动的力增加时，加到适当的驱动器上的动力可被增加以增强穿刺动作并因此将对前向运动的抵抗减少到相对于操作者或系统的前向力而言理想的水平。当前向抵抗显著增加时，如趋近碰到骨，或当前向抵抗显著减少时，例如穿透静脉、骨、或腹壁，穿刺动作也能够被迅速改变(例如，减少或停止)。

使用者可通过用户界面直接与动力控制器接触(例如)控制穿刺水平或仅当针使用时打开穿刺动作或当针未使用时关闭穿刺动作，从而使针本身上少了针刺的风险。图1的系统块之间的箭头代表能量、信息、控制、或通信的传递。

通常，动作分别通过驱动器21a、21b、……21n施加在一个或更多个效应器31a、31b、……31n上。很多不同类型的动作可被施加在效应器31a、31b、……31n上。再者，施加在一个或更多个不同效应器上的动作的类型可以不同。通常，施加的动作优选为重复性的。动作可以被连续或在间断的时间段内施加。可被施加到效应器31a、31b、……31n上的动作类型的例子包含(但不限于)转动(例如，单向的、来回的、随意或任意的、锤钻等)、轴向或垂直于针的轴的直线运动(例如，摆动、随意、传递的推动和锤击等)、任意方向的运动和组合的运动。组合的运动可以象关于轴的转动运动和沿着轴的往复运动一样简单。或者它可以象地质隧道钻孔行为一样复杂，其中(例如)具有全面转动和全面转动中很多切削刀具元件的转动。效应器能以两个相配合运动的表面协同作用。效应器也能与静止表面相配合作用。代替地，静止表面可被认为是零运动的效应器，例如保护组织避开运动或其它效应器。

总的运动或针的路径可沿着曲线(包含任意的和复杂的曲线)。沿着曲线能够(例如)有利于要避免障碍物(如，肋骨、主要血管和/或神经束)的活组织检查。通常的针不能被弯曲，因为使用者已将穿刺力提供在穿刺的相反端，并且这将趋向于使它们变形。具有到达开放腔内的弯曲的针例如喉针，或经直针插入然后在离开巨大、硬直的针后即能被弯曲的带有弯曲节段的针。但通常这些弯曲的节段在例如心脏腔室的开放空间内、在器官相对于彼此凸轮运动的腹腔内、或在相对软的肺、脑或骨髓内弯曲。但是，在所有情况下，由于必须经受的弯曲张力，弯曲的针显著粗于类似直针所需的粗度。这增加了对患者的损伤。

针导轨或定向头架能够(例如)被改良以容纳本发明弯曲的针。3D引导设备同样可显示弯曲的针将沿着的路径。弯曲的针能够(例如)被提供有离散标准的曲率半径以使引导设备和针路径软件可被调整以适应针。也可使用粘着附着至皮肤的弯曲针导轨。

本发明弯曲的针可以是例如简单弯曲或在多方向和/或平面内弯曲(例如，螺旋形)。源自易操纵腹腔镜、内镜、或机器人技术的技术可(例如)被采用以允许获得到达目标的任意进入路径，因为尖端的穿刺动作独立于向前的推力或力。

通常，施加到本发明效应器31a、31b……31n上的动作在应用的速度、频率、幅度和时期/时间选择上是可改变的。摆动动作的频率可在宽广范围内改变。例如，频率可小于1Hz。同样地，频率可在大约1到10Hz的范围内。频率还可在大约10到1000Hz的范围内、在约1kHz到10kHz的范围内、在20kHz到2MkHz或大于2MkHz的范围内。在较高频率时，作为转变方向所需加速度的结果，运动的幅度受限。在组合运动的情况下，优选运动有相同的频率、有彼此的谐频、有轻度不同的频率或有显著不同的频率。后面将给出例子。

效应器31a、31b……31n的结构可改变。例如，效应器31a、31b……31n的向前的表面或尖端可以是锋利的或锐利的(包含(例如)单一或多个斜角)。可在例如美国罗得岛Lincoln的Popper & sons的OEM服务册或在美国康涅狄格州Yalesville的Connecticut Hypodermics网站上找到标准和常规的针尖端。向效应器提供能量辅助的优点是表面不局限于通常的尖利设计。表面也可以是圆形的或钝的。表面还可以是光滑的或微米级或数十微米级的粗糙。同样地，可具有多种作用表面。例如，在单一作用表面的情况下，表面可以是象螺丝锥中一样的螺旋形，如美国专利4,919,146中。也可使用旋转勺样表面。在单一作用表面的情况下，第二表面可作为作用停止器或挡板被提供。在两个表面之间作用的情况下，表面可如同在切割刀具和砧、电刀或如同在反向″Pac Man″下颚中一样相互配合。两个表面可以合作方式或独立地作用。可提供一前一后地和/或序贯地运行的多推力元件(其以例如类似于点矩阵打印机中金属线的方式(见(例如)美国专利第4,802,781号)被激活，该专利的披露在此通过参考被结合)。此外，可通过应用液体射流或通过真空(其中(例如)组织被推向紧贴表面)施加力。

效应器31a、31b……31n的横截面形状可以改变很大。例如效应器可符合旋转地均衡、矩形形状或细直线、起始于中心的多个线、多尖端(星形)或缺少均衡。这些形状可被选择以提供理想的穿刺模式或横截面。

效应器可以是在其整个长度上直的和刚性的或刚性和弯曲的。一个效应器可(例如)具有主要形状和另一个效应器可为相对柔韧的因此能够与刚性效应器的形状相一致。这是(例如)弯曲的针的实施例的外壳，其中一个或更多外壳足够硬以确定形状以及其它效应器足够柔韧以关于形状确定效应器活动或被活动。再者，可提供全部的或总的柔度。优选该柔度可被使用者通过例如类似于目前在易操纵腹腔镜设备或易操纵导管设备中使用的那些方法控制或操纵。

当本发明的某些效应器相对于彼此活动时，优选限制它们之间的摩擦。这需要足够的允许误差来确保毗邻效应器之间的间隙。可使用例如特氟隆或“硬涂层”的表面处理。可使用表面处理来增加光滑度并因此减少摩擦。或者可选择材料以提供内在的润滑，例如与高密度聚乙烯或特氟隆结合的光滑金属。制造时可在效应器之间插入液体润滑剂例如硅树脂油。用于润滑的液体，例如生理盐水，可在使用过程中被插入效应器之间。

由于穿透或穿刺努力通常与向前的力分离，效应器的材料可扩展超出传统针的不锈钢或其它材料的材料。考虑纸的切割；相对运动形式的能量使非常软弱和薄的材料能够产生迅速精确的切割。但纸在潮湿环境中是不稳定的，细塑料或陶瓷可用于效应器。尤其加载了磨蚀剂粒子的塑料可能是有益的，如果在制造过程中通过熔化、研磨、溶剂、或其它方法磨蚀剂可被选择性暴露或应用在患者端。以及，如果使用金属，非常细的金属效应器是有利的。

图2图解了可被用于图1中系统的能量辅助的针的一个实施例。在那方面，图2图解了能量辅助的针的实施例的患者端100。能量辅助的针包含中心毂或轴，常称作管心针101，其通常是尖锐的并可具有粗糙或磨蚀的表面，例如类似于非常细的锉、粗锉、砂纸、机床、或光栅。粗糙表面是表面上有辅助夹紧组织的不平坦、成脊、或凸起特征的表面。取芯管(coring tube)102和103通常与核心101同中心。壳104通常与所有这些同中心。元件101、102、103和104被用通常的术语“效应器”称呼，因为它们以一种或另一种方式或在一个或另一个时间作用于(或阻止作用于)组织。图2的实施例中有四个效应器。

为了穿透组织，管心针101被移动或摇摆。该摇摆可(例如)为单一方向的转动，转动速度不引起显著的加热。同样地，摇摆可为往复的运动、转动地和/或轴向地，类似于风镐的运行。该运动也可选择性地具有轨道特征。管心针101的粗糙表面磨损和撕开组织，因此穿透比无能量辅助时容易。撕开的力和动作由于效应器101对于组织的运动而产生。如上所述，可使用其它运动或组合的运动。选择粗糙表面在平面的延伸以平衡组织穿透能力和产生的组织损伤。管心针101的粗糙表面可以是随意的粗糙或可具有趋于沿筋膜分离组织的槽和棱的螺旋图案。沿它们的纹理分离组织的益处是减少穿透或切断较大血管和主要神经的可能性。组织中实际的撕开或分离平面或路径由组织的特性决定或影响而不是由效应器的边缘。这与目前的针穿刺路径和表面由针的锋利切割边缘决定相反。本发明的针有效地沿着“抵抗最低的路径”到达目标，将抵抗力较高的结构移到路径以外。这也减少损伤，尤其出血，并因此增加愈合速度。管心针101恰在尖端处可选择性地具有非常锋利或尖锐的部分(或在轴上或优选稍微离开轴)以加速穿透并仅最小程度增加损伤较坚硬组织结构如血管的机会。在这种情况下，穿刺能量聚焦在微小区域，以及仅产生非常小的穿刺以及孔的残余来自将组织挑开或撕开的动作。

核心101和效应器102之间的清除通道106、效应器102和103之间的清除通道107、以及效应器103和104之间的清除通道108可用于向或从穿刺区域输送或去除例如盐水、冷却剂、局部麻醉剂和消毒剂的液体。如果需要分离的运动，通道106、107、和108还在效应器101、102、103、和104之间提供分隔或间隙。

在管芯针101位于适当位置并施加了能量的情况下，针穿透进入组织或其它材料而不切取样芯或样本。组织只是被牵拉或移动出路径外。在此该实施例合适驱动器的例子在其它部分描述。

图3a示出具有两个效应器121和122形成管芯针的能量辅助的针的可代替的实施例。驱动器被安置和供给能量以使效应器121和122之间具有相对的运动。例如它们可全部转动，或以相反的方向或以相同的方向以不同的速度。可替换地，一个效应器可保持静止而第二个效应器被移动。图3a中，效应器121示出为在患者端具有两个不同的部分。尖端121a的对称轴与主轴121b的转动轴轻微不同。这样，当效应器121转动时，尖端部分121a靠近或远离效应器122的尖端运动。这个动作可具有沿筋膜“挑”或撕开组织的益处。这个挑开动作减少了切割重要血管或神经束的倾向。效应器121在组织上在一个点形成夹钳，效应器122在组织上在第二个点形成夹钳。然后能量辅助的运动将这两点移开，导致组织沿组织特性和效应器运动的方向和幅度相互作用确定的线撕开。在选择的实施例中撕开来自通常垂直于针的轴的运动。可替换地，通常平行于针的相对运动可通过效应器中的一个或更多个的楔形或斜面形状的表面转换为分离力。可替换地，围绕针的轴的相对转动运动可通过效应器中的一个或更多个的非转动地对称表面转换为分离力。如在其它部分描述的，这个通过撕开或挑开的分离与解剖刀、刀、剪、锯刃和或单个或相对的类似切割边缘的动作相反，所述解剖刀、刀、剪、锯刃和或类似切割边缘的动作中，组织沿主要由切割边缘的几何形状和运动决定的线被切断或切割。效应器121可替换地可被制成适当大小以及可适当地使效应器122变尖锐，这样仅恰好在尖端或沿表面122a、或沿表面122a和122b具有切割动作，其有效切出穿过被穿透组织的线。在此用于该实施例的驱动器的例子也在其它部分描述。或者，效应器121和122的选择的表面可以是宏观或微观级别的粗糙以促进组织的握持和撕开。

图3b示出具有分离组织的“挑开”模式的第二个实施例。此处挑开发生在针的边缘而不是中间。这对于弯曲的针尤其有用，因为偏离轴的撕开和/或切割可用于使针在针的曲度的方向上产生固有的弯曲。(医生目前使用人工有斜面的针的类似效果来提供局限的或微少数量的方向控制。)如标号124’处指示的TA尖锐尖端由呈斜面的效应器124产生。这使标号123和123的毗邻边缘彼此密切接近地运动，另一方面挑开组织或经组织穿刺依赖于研磨或加工产生的边缘的详细情况及相对运动的方向、幅度和速度。相对的10～20度的旋转运动倾向于类似微型电手术刀的切割。然后标号123和124的尖端部分的相对运动将扩大组织中的孔。相对的轴向运动或相对的侧向平移运动将更趋向于撕开组织而不是切割它，因此进一步减少了切割重要血管的机会。

在图3a和3b中，效应器102、103和104在包含该组件的轴的平面内以横截面示出以及通常为圆柱形。效应器121和123也以横截面示出。效应器122和124不是横截面而是以从外部看去示出，这样可能更好理解效应器弯曲的表面如何相互作用。

图3c示出具有两个效应器125和126的设备。效应器为一个在另一个内部，并构建了弯曲的末端和边缘以使它们选择性地协同作用。为了穿透，随意地主要为轴向的相对运动将使尖端125p和126p能够协同作用以分离组织和方便穿透。可替换地边缘125a和126a可以是切割边缘以在穿透过程中经组织切割。在这个穿透模式中，能量方向和或幅度是这样的以使边缘125b和126b和边缘125c和126c不相互作用。当到达组织取样或活检的地点时，能量的幅度或方向增加以使所有锐利边缘具有切割动作。通过在组织内向前移动效应器并在组织内以同步方式转动效应器组件，可切取组织的螺旋形样本。以足够慢的前向运动，可取样实心圆柱状组织。为了方便从患者剩余的组织分离组织，前向运动可被停止、减弱、或反转并产生效应器完全360度的转动。如果尖端125p在设备的中心轴上或经过设备的中心轴组织可被切断。如果尖端125p不到达中心轴，组织样本将被部分切断。对与剩余组织连接的这种减弱使样本能够更可靠地被取出，尤其当尖端上的弯曲帮助将针固定在适当位置的情况下。如果需要，可使用轻微的侧向运动切断剩余的连接。在这个实施例中，远离边缘125a、125b、和125c的效应器表面是闭合的平滑表面。开口是从边缘125a、125b、和125c的一侧，组织在该开口中进入效应器。

图3c的设备还具有能从非取芯的穿透转变至组织取样或取芯而不需改变任何效应器元件的操作便利。这允许沿着单一的针路径在针尖端的非-邻接取样。它还有如下优点：组织取样在针向前的部分切割、消除了横截可能的肿瘤的需要，从而最小化将肿瘤播散到正常组织的可能性，并能够自动从患者分离组织样本。

图4示出包含两个效应器141和142的管芯针的另一实施例。这些效应器在尖端上具有小锯齿，类似于那些鹿虻的锐利部分上的或电手术刀或马刀锯刃上的锯齿。效应器141、142优选的运动为轴向运动，具有可选择地被施加到效应器141、142的推动。当效应器中的一个被推向前时，它将另一个向一旁推入组织，固定整个针在适当的位置并减少整个针组件的向后滑动。此处用于这个实施例的合适的驱动器的例子也在其它部分描述。图4中管芯针被示为向外定方向。它们也可被在径向上定位或向内定位。除示出的边缘-至-边缘位置，效应器141和142还可以是侧面至侧面的。效应器141、142可以是通常平面的或平坦的，或切割边缘或非切割边缘带有锯齿。可替换地，效应器141、142可以是圆柱的饼形部分。在这种情况下锯齿可以是非-切割的，以及可简单地是同心圆、螺旋形式、和螺旋或交叉螺旋形式。可应用其它几何排列的带有牙或锯齿的效应器，锯齿具有各种尺寸和深度。

图5示出取出管芯针的能量辅助的针150的患者端的横截面图。处于此结构，针150准备好采取组织样本。在这种情况下需要切割动作，因为即将取下确定的组织样本。在一个实施例中，在效应器102和效应器103之间具有相对运动。这种运动可以是连续的转动运动、间断的转动运动、反向的转动运动、或这些中的任意运动与轴向运动的组合。产生效应器102和效应器103的边缘之间的切割动作。效应器102和效应器103的边缘可有意地被制成宏观的锯齿形，或它们可以被磨成具有斜面，其在微观水平倾向于具有因研磨过程的粗糙产生的锯齿。在任一情况下，这些锯齿增强了切割动作。由于切割动作是两个表面的相对运动的结果，而不是轴向施加的力的结果，上述能量辅助的针的益处可被实现。

为了允许或补偿轴向长度的容许偏差，可具有相对的轴向运动以及转动的相对运动。轴向运动的频率可以(例如)慢于转动运动频率一个数量级。另一适应轴向容许偏差的方法是使效应器102和103的底部边缘具有宏观的斜面或波纹结构，这样相对的转动运动确保在整个圆周内具有切割动作。最小化轴向容许偏差的另一策略包含集中针效应器，然后当效应器以相反的研磨表面被集合时(或相继或同时)研磨它们的向前的末端，这样在两侧都研磨成斜面并在两效应器的连接点汇合。

图6示出图5中能量辅助的针的末端图。从该图看，效应器104被连接至齿轮164的下侧或对侧。类似地，效应器103被连接至齿轮163，以及效应器102被连接至齿轮162。孔161提供了可插入管芯针或管芯针组件的通道。管芯针(未示出)还可具有能用于将运动连接到它的齿轮(未示出)。齿轮162被连接至驱动器的齿轮172转动，该驱动器可以(例如)是电动机、旋转螺线管、空气发动机、或其它旋转设备。转动可以是连续的、振荡的、或更复杂，如此处其它部分提到的。类似地，齿轮163连接至齿轮173因而旋转驱动器。在一个实施例中，管104是不转动的鞘，而在某些情况下例如对于弯曲的针，转动鞘用于方向控制可能是有益的，因此齿轮164示出为连接至如果有益可被驱动的齿轮174。发动机或旋转驱动器可施加连续的、间断的、振荡的或所需任意的旋转运动。如果为了优化组装的需要，其它的齿轮尺寸安排和齿轮放置是可能的。例如，如果需要拉出效应器102和103，例如为了取出组织样本，“齿轮树”可被构建为顶端齿轮为最大齿轮以及底部为最小。

为了允许轴向运动，啮合齿轮的平面可被弹性元件分隔开，例如波纹弹簧、叶弹簧、或弹性垫圈。当旋转运动发生时这些弹性元件允许相对的轴向运动。可应用各种类型的线性驱动器。可使用类似于美国专利5,526,882中的转动-传送装置驱动该三个元件。

电动机和类似的驱动器相对低速，即使高振幅驱动器。发动机可(例如)以7200RPM运行。某些可高于10,000RPM运行。为了得到更快的运动，尤其互逆的旋转或平移运动，可使用图7a的排列。

在那方面，图7a是横截面图以及图7b是图5中针的驱动器末端的可替换实施例的侧视图。管子即效应器104被挤在平坦表面204b和具有垂直V-凹槽的表面204v之间。该V-凹槽确定外效应器104的位置。效应器103被夹在驱动器203的两个平坦表面203a和203b之间，而效应器102被夹在驱动器202的平坦表面202a和202b之间。表面204b、204v、203b、和202b均刚性地连接在一起。表面202a和203a在垂直于图表平面的方向上摆动运动。这个动作引起元件103和102以相反方向转动。这个动作能(例如)由超声变换器和与运动的轴一致的凸起排列产生。所述运动的轴垂直于该图的平面。变换器和凸起能(例如)以55Hz运动50～100微米，取决于供给的能量水平。这样在图5的效应器102和103的两个边缘之间有100～200微米的相对运动，假设该频率下无显著的衰减或谐振。可应用谐振显著增加运动的幅度。驱动器元件202和203的线性运动也可被在平行于和不同于图7的平面的平面内作用在驱动器臂202a和202b和或203a和203b上的其它机械或电机械方法产生，该方法例如空气或水力汽缸、螺线管、凸轮、和电激动振荡弹簧。剩余元件可(例如)类似于在此通过参考被结合的美国专利6,514,267和6,379,371中披露的超声解剖刀的元件那样被排列。在上述实施例中，当被表面202a和203a移动时，由于204b和204v都是固定的，元件102和103将有轻微的弯曲。如果在表面203a和204a之间有足够的轴向距离这不是问题。如果没有足够距离，那么胜过使表面202b和203b固定，它们可以与表面202a和203a相反的方向移动(如果相位是正弦曲线180度向外)，这样元件102和103经历单纯的转动运动以及无侧向运动。这可通过将驱动器放置在那些驱动器202b和203b内并以与驱动器202a和203a相位相反的相位刺激它们而做到。

图7b示出图7a中效应器驱动器组件的侧视图。引起直线运动的机制可包含全部驱动器202a和203a，或可以是分离的运动的元件，这些元件是驱动器202a和203a的部分或包含在其中，示意性示出为元件202c和203c，其通过能量供应线222和223被驱动。所有驱动器均随意地连接至参考符号为209的共同框架。

图7c示出驱动器通常平行于针的轴的可替换实施例的横截面图。它比图7a中的系统更能提供不同的组装和人为因素选择。为了产生转动运动，驱动器的运动仍然进入和走出图7c的平面，但现在驱动器自身相对于它们的长度侧向运动而不是在长度上伸展或收缩。这通过制造每一活动的元件202c和203c以使它们弯曲而不是简单的伸长来完成。这可通过具有两个单独的元件来完成，该两个元件邻接彼此伸长和180度异相地运行，这样当另一个缩短时一个伸长，导致驱动器202a和203a弯曲。为获得轴向运动，用于一效应器的所有驱动器被同相地激动，这样效应器上下运动。

在全部这些结构中，如果180度异相地运行时活动的元件可引起弯曲，它们也可在同相运行时引起伸长。并且如果它们以小于180度异相运行，那么伸长和弯曲都发生。这既转变为效应器的转动又转变为其轴向运动，效应器在这个例子中为针。幅度和相位可独立控制，尽管频率将相同。两个不同的驱动器也可以不同的频率和幅度被驱动，这样相对的运动可以是任意的组合以定制或最优化特殊情况下的切割动作。

图7a-c示出的实施例的益处是效应器到驱动器的便利附着。依据驱动器的详细资料，效应器可从侧面或末端容易地滑入和夹入适当位置，就是说通过将效应器轴向移动进入驱动器、或关于效应器的轴径向进入驱动器。可是使用者控制器打开驱动器，或可以简单地是插入克服了保持驱动器关闭的弹簧的力。在一个实施例中，有至少一个V槽以锁住至少一个效应器。可替换地，闭锁可为简单的摩擦配合、或依赖某些其它制动器或特征。

效应器可以是可置换的以及新的消毒效应器可用于每一患者。估计对于一个患者可能使用一套效应器用于多组织取样。另外，由于能量辅助提供了用相对钝的边缘切割，使用可清洁和可再利用效应器是有益的。效应器可(例如)被分解和用本领域公知的各种液体溶液清洗，然后重新组装以安全用于另一患者。

虽然在一个优选实施例中，效应器102和103都是运动的，仅移动这些效应器中的一个也是可能的。例如，如果仅移动效应器103，那么输入至效应器103的超声能量可以足够使组织在切割时被烧烙。这具有使出血和当针取出时沿针的路径播散任何癌性细胞最小化的益处。不转动内部效应器102，切下的组织样本被收集在效应器102内并被保护不受效应器103的运动的影响。这最小化对组织样本的损伤和最大化它的诊断价值。

还可操纵针在上述两种动作模式之间转换。开始的穿刺或切割可由效应器102和103边缘上的锯齿的相对运动产生。然后效应器102被停止以及效应器103被以充分增强的能量驱动以从患者的其余部分分离组织样本并烧烙取样容量的末端。

用于在取样末端分离组织芯或栓的另外的方法包含当仍施加切割能量时人工使针尖端大致侧向或横向运动。可替换地，可将螺丝锥或弹簧样元件插入中心腔以获取或拉出组织样本。此外，可将可驱动金属线穿过针尖端向前的末端放置，以及该金属线可被驱动以分离组织。美国专利第6,387,057号披露了在组织去除设备的远端或前端上使用切割金属丝以辅助分离组织芯或栓。在效应器102和103之间可制造与美国5634,473中相类似的设备以绞断组织样本。

在图9a和9b中示出了促进组织切除简易性的图5中针的适应性改变。效应器103是不平坦的，具有一个或更多个轴向延伸超出圆柱部分133b的末端的狭窄部分133a。这些狭窄部分被加工和处理以使它们的静止位置放射状向内弯曲。当效应器102插入103内时，狭窄的部分被变成直线形并摩擦效应器102的末端132。这种摩擦可提供紧密的配合以促进如上所述的优秀切割动作。当效应器102和103之间具有相对的转动运动时向前移动整个组件将切取组织的芯或栓。然后为了释放或分离这个组织芯，效应器103在向前运动时持续转动，而效应器102和104停留在适当位置。这使一个或更多个部分133a在切割时能够轴向向内弯曲，有效从其它组织切断组织芯并将该组织收集到效应器102内。

从身体切断组织样本的一个另外的方法是使样本被具有图3a中效应器122的形状的效应器取得。在这个实施例中，与效应器121一起，产生移动穿过组织而不取样的挑开动作。为了采取组织样本，效应器121被去除以及效应器122被驱动以使它的宏观运动包含协同的转动和轴向位移。假设表面122a和122b的边缘足够锐利以切割组织，优选在能量辅助下，将切下组织的连续螺旋并存放在效应器122的核内。为了切取该核，轴向的前向运动被终止以及效应器122连续转动至少360度。如果效应器122的尖端到达效应器转动的中心轴，该无平移的转动将切断组织。即使效应器122自始至终不到达转动的轴，对分离组织而言，结合效应器122弯曲的形状分离可能是充分的。组织样本也可通过去除针被取下，或在去除前在第二位置可取得第二样本。样本将简单堆积在效应器122内。

有多个往复运动驱动器，其可提供线性往复运动以操纵图4中的管芯针驱动器141和142。在一个实施例中，使用螺线管，其类似于点矩阵针打印机中使用的那些。这样的螺线管的例子在美国专利第4,802,781和4,840,501号中描述，其在此通过参考被结合。螺线管驱动的针可通过摩擦配合套筒或其它合适的刚性方式机械地与效应器141和142偶联。可替换地，驱动器的针可在装配在驱动器141和142末端上的杯状物内终止，这样驱动器针只能向效应器141和142施加推动力。组织对前向运动的抵抗提供保持效应器141和142紧贴驱动器针的力。可替换地，可结合弹簧以推动效应器141和142紧贴驱动器针。可替换地，驱动器可被制造成带有效应器的单个件。例如，效应器可部分或全部由随温度改变形状的镍钛合金制成。图4中设计的针可有优势地应用于获得少量血样本用于血糖检测。可选择效应器141和142的间隙以优化血液芯吸，这样样本自动汲取至针内以及然后可被沉积在检测设备上。

除平坦的锯刃样效应器141和142外，可应用更多具有上述轴向运动的圆形效应器。效应器可(例如)横截面为饼形以更好充满管。可具有两个以上效应器。一个或更多个效应器的外部可为锯齿状的或有刺的以允许简单的前向运动和抵抗反向运动。这导致沿最小抵抗的路径穿刺和然后撕开组织。

图8示出能量辅助的针320的另一实施例。在这种情况下，具有中空轴322的可再处理针320连接至毂321。毂321具有阴螺纹路厄锁口，通过将其绞合到阳螺纹luer接头311上，该毂可牢固连接至注射器300。这个结构使注射器和针形成一个相对刚性的体并阻止液体从针和注射器的连接处渗漏。为简单起见未示出注射器中的液体和用于装填和排出液体的活塞。

通过在针上使用能量辅助，针可更容易地穿透皮肤以及因此减少(或甚至去除)向前的推力。能量辅助允许使用更小直径的针，减少疼痛和组织损伤。本发明的针能够(例如)具有0.25英寸或更少的直径。确实，本发明的针可具有0.1英寸、0.01英寸、或更小的直径。这具有极大的益处(例如)对于需要频繁和长期注射药物的患者，例如胰岛素依赖性糖尿病患者。

注射器300和附着的针被安装在激励器330中。该激励器330包括驱动器332，该驱动器332夹紧针320的轴322。夹紧连接可例如是摩擦夹紧，类似于结合图7a-c中所述的或者本领域技术人员已知的其他结构。

驱动器332可例如是压电堆，其如结合图7a-c中所述的一样工作。在这种情况中供给控制器51能量的用户接口是按钮333。当用户激励/推动按钮333时，内部开关被闭合。在这种情况中，开关是功率控制器12，其允许功率从电源11(例如，电池)至驱动电路，或者其两者可被包含在壳体331中，它激励驱动器332中的压电元件。

在可替换实施例中，针轴322可具有连接到它的适配器，以促进偶联至驱动器。例如可以提供如与图6相联系的所述的同心齿轮。在这种情况中，驱动器332可以是连接到壳体331中电动机的匹配齿轮，该电动机由开关333所激励。

在一个实施例中，驱动器332将旋转运动提供给针轴322。驱动器332还可提供轴向运动或者既有旋转又有轴向运动。优选地，横向运动是足够的小，以当它被插入病人时保护针轴322避免扣住。

在一个实施例中，驱动器332优选被安装在距离中心毂321的使用频率的1/4波长处。针尖323可被定位在距离驱动器332的n/2波长处。这种结构有助于确保：在中心毂321处运动被最小化，以及在针尖处的运动被最大化。波长是针轴322材料性能和尺寸的函数。如果是不方便的或不理想的具有这种间隔，则然后取代轴322和中心毂321之间的刚性粘结剂连接，更富有弹性的粘结剂的厚度部分，例如硅树脂可能被采用。这种弹性粘结剂或其他偶联在没有引起中心毂321的明显旋转的情况下调节针轴322的旋转(和/或其他运动)。

在可替换实施例中，驱动器332给针320和注射器300提供能量。因为被激励的质量是相当高的，因此很可能的是低频率运动将是理想的。这个实施例具有允许使用普通可利用的注射器和针的益处，然而，具有定制的闭锁形状仍可是益处。例如，中心毂可具有在外表面上的齿轮齿，以与驱动器中的齿轮相匹配。或者，注射器路厄或颈部311可具有平坦元件，以较好地与驱动器上的平坦元件相匹配，以及提供更多正极性能量传递。

为了简化，针轴322可以是单效应器。可选择地，在任意上述布置中针轴可以利用几个效益器。

静脉内导管，通常为针上型导管，用作组织留置管道，用于给药或去除材料。它们经常被用于取代静脉内针，用于药品的注射，因为如果病人移动他或她的肢体，在脉管内逗留的尖锐的针可能容易地刺穿脉管的壁外侧，甚至针中心毂被锥至病人的皮肤。在操作被全部同时实施且病人、护士或操作者支承该针时，尖锐、刚性金属针通常被用于通过手传输药物或抽取血液。在诸如CT对比注射之类的情形中，在导管插入和流体注射之间通常有5-10分钟到一小时或更多的时间。在该时间期间，病人将能够连同导管一起移动肢体。在IV流体给药期间，流体给药的持续时间为许多分钟至数小时。导管被通常用作至其他组织的流体管道。同样的区分存在于这种情况中，在该过程中刚性金属材料针一般由操作者或固定物握持，而导管被稳定在病人上或病人内，以及病人是相当自由地移动，具有基于该情形的特定细节的限制。然而，因为在没有能量施加时能量辅助针可是相对差的切割器，而仅在施加能量是时相当优良的切割器，以及根据向前推进针的长度，切割动作是相当减弱的，能量辅助针由金属、相当硬塑料制造，或者弹性塑料可能取代许多应用中的导管。这具有的益处在于：对于给定外直径和压力性能，能量辅助针可以比柔软塑料导管具有大的内直径。

可选择地，针设计之上的标准导管中的针可被给出能量辅助，以使脉管的穿透更容易且消除脉管从该路径中移出的问题。图10a显示针尖端上导管的细节，以及图10b显示与驱动器、电源、功率控制器和用户界面相匹配的导管针组件400。能量辅助穿透动作来自与效应器121和122的相对运动，如相关于图3a和3b所述。在这个实施例中，取代效应器102、103和104，相对弹性的效应器401封装且优选摩擦关联于效应器122。导管具有路厄连接器421，该路厄连接器421被连接到弹性效应器401且实质上被用于连接至流体管线或注射器。效应器121和122被激励，上覆的组织被横过，血管壁被刺穿，然后导管400向前滑动进入血管，以及效应器121和122从导管中移出并且被布置。

类似于图8中的手持激励器330包括驱动器332，该驱动器抓住效应器121和122。抓住连接例如可是类似于相关于图7a-c所述的摩擦爪、图6中的齿轮结构或本领域技术人员已知的其他结构。使用者抓住壳体或外壳331，通过开关333有选择地激励能量辅助。它们引导针进入血管，或可视地或借助于某些引导系统。一旦在血管中，效应器121和122与手持激励器330相分离且被处置。手持激励器330可被重新使用，尽管如果它不是足够昂贵则它还可被处置，例如弹簧驱动组件。如果它是可重复使用的，手持激励器330应当是可清洁的，优选使用液体清洁器。此外，优选的是，具有效应器121和122的匹配机构的细节是这样的，手持激励器330不接触导管400的路厄连接器412，以保护路厄连接器的稳定性。实现这种目的的简单方法是具有在还可被设置的路厄421上的杯状物。这个杯状物可能包含弹性隔膜，以使在效应器121和122被取出时血液没有流出导管。

为了简化手持激励器330，而不具有用于效应器121和122的独立的驱动器，效应器121和122可被机械地互相连接，一个的运动在另一个中产生延迟运动。这可能被简化作为弹簧和质量相关。如果这种相关具有谐振，则它由接近谐振频率的反复运动所激励，然后，效应器121和122的运动可是180度反相。因此，仅仅使用一个激励器，可以完成扩张穿刺。在两个效应器通过弹簧或其他弹性或变形部件彼此相关的情况中，第二效应器可是短的，意味着它不必运行该针的整个长度且单独地到达驱动器。第二效应器可在沿该针长度上的任意位置上与第一效应器相互作用。这具有减少第二效应器的质量、升高谐振或响应频率和简化结构的益处。当然，第二效应器可运行整个长度，在弹簧连接处于近端的情况下。这可能具有增加质量、降低谐振或响应频率和增加结构硬度的益处。

通过取消效应器中之一，例如效应器121，进一步简化可能发生。如果效应器122在足以使组织不能从其位置被足够快速地移出的频率处被激励，则它将切割或撕裂穿过该组织的位置。效应器401进一步作为扩张器，当它穿透时加宽脉管壁中的开口。

图11d、11e和11f分别以侧视图、前视图和后视图显示改变的效应器尖端设计460，包含有利于使用针或导管用于进入俘获和血管刺穿的“W”或多尖端设计。理解这种尖端的最简单方法是考虑分别在图11a、11b及11c中以侧视图、前视图和后视图显示电流肺取芯针450。这是在操作者推动它时穿透组织的简单点451。边沿453是切割边沿。边沿455是简单地将组织移出路径的非取芯边沿。这就是防止对核芯切割的东西。

在效应器尖端设计460中，通过以产生边沿467的角度磨掉非取芯针的尖端451，来制造效应器460的间隔的双(或更多)头461和462。选择边沿467的角度，以使在“接近脉管的法线角度”处，尖端461和462接触脉管而不是点469。使用的法线角是10至20度，因为“跳动”来自于穿透脉管壁，在某种程度上在作用力被施加以刺破它并且避免刺破脉管的其他侧面时由脉管移动或滚动的趋势确定。两者或这些问题至少部分通过能量辅助而减轻。具有中间凹槽463的两点461和462有利于效应器在切断它之前居中在脉管中央。在理念上类似于图3c中那些的两个同中心毂效应器能够用于两个点461和462处能量辅助挑开或撕裂动作。或者单效应器可被足够快速地移动，切割动作没有必要发生用户第二效应器。这个尖端设计同样有益地没有能量辅助地被采用。在这种情况中，边沿464和467是与现有技术针中的一样的切割边沿，以及边沿465是非切割边沿。即是使用能量辅助，可能有益的是即刻关闭能量辅助使效应器居于脉管的中央，然后打开能量辅助用于穿刺。这和类似的尖端设计同样可有益地被应用到任意情形中，在其中硬的组织例如瘤被作为穿刺的目标。

第三选择是使用能量辅助针来改进导管设计上的该针。该导管上的标准针具有在针内的导管，在穿透静脉壁之后，导管被推入静脉且针被向后撤出导管的轴。然后，该针沿变薄的侧线被从导管的周围裂开。该设备将类似于图10a中所示，使用驱动器抓住或相互作用于路厄连接的远侧上的针。再者，路厄的无菌性需要被保护。在导管设计上的当前针已经放弃了流行式样，除了在选择的应用中，原因在于移动针的困难。能量辅助切割可以有益地使用当前可利用的导管设计上的针。此外，如果使用单或双效应器能量辅助针，则该针不需要是完全圆柱形的，除了可能仅仅包围该导管，用于某种程度上的半圆，超过180度。该组件可类似于图3中的组件，其中效应器121是塑料导管，效应器122是金属，以及其余效应器是不存在的。为了插入IV导管，类似于图8或10a-b中的设备激励该针。在脉管壁被刺破之后，该针向后滑动，以及导管简单地从该针拉动。没有必要滑动该针。塑料的弹性使它能够从该针抓手中拉动。这个实施例具有益处在于，导管真正地没有末端孔。例如，它可具有许多侧孔或裂开以分散被注射的流体，进而避免可破坏脉管壁的喷射效应。

在本发明的IV导管实施例中，效应器的前端或效应器尖端可以例如类似于效应器102和103中的。效应器尖端可具有作为电流针的宏观的斜角。在当前实施例中，可以优选的是，能量辅助切割动作仅仅发生在与斜面尖端成大约+/-45度至大约+/-90度的区域中。这个切割动作区域有利于该针的切割区域相对于将被刺穿的脉管中心的定位，并且减少了取芯的偶然性。

图12a显示病人的解剖500的横截面，示出能量辅助弯曲针和引导是有益处的情形。皮肤表面是510。有两个肋511，胸膜间隔开始于表面512。为了检查处于且靠近肋骨511的可疑的损伤511，不能使用直针路径519，但是可能是用弯曲的针路径520。理想的是没有横穿或横切胸膜间隔。

图13显示弯曲的针550。这是最简化类型，仅仅具有两个效应器101和104。效应器104是足够的刚性的中空管。效应器104定义该设备的弯曲或形状。效应器101是可扭转的效应器，其具有大小且由光滑材料制造，以使它能够在效应器104内移动。它可以使用各种技术被构造，例如构造弹性轴或可扭转引导线和导管的技术。弹性轴技术包括辫成麻花状或缠绕线弯曲轴、紧密线圈的弹簧和在壳体内的弹性线。导管和引导线技术实现几种同中心弹性效应器，将被构造、安装和操作在定义效应器104的相当小直径形状内。由101’指示的效应器101的病人或远端示出类似于图2中的最简单的选择，类似于图2中形状是简单点。使用导管和引导线设计和制造技术，效应器类似于图2、3、4、5、9、10或11中的那些可以弯曲路径操作。为了理解的清楚，示出具有180度圆弧的弯曲的针。该圆弧可能与60度一样小，甚至更小。优选的圆弧长度在60和135度之间。接近180度的角度将难于启动针进入皮肤，而不在其余端还撞上皮肤。

针550的弯曲完全处于图13中纸面的平面内。它能够以复合方式任意弯曲(例如)它可能是螺旋、具有弯曲进入轴的螺旋或没有靠近自身的随意形状。螺旋具有优点在于：在成为高于大约135度时克服上述的限制。螺旋能使多于360度的圆弧被使用，因为该针可以螺旋向上远离该皮肤。

图13b的弯曲针是易操纵的针560。它包括操纵机构561，它(例如)可以是在尖端或沿长度上包含热弯曲元件的电子的，或者是机械的，使用如在US6458076中已经在内窥镜或腹窥镜中作出的电缆，该US6458076在此通过引用被包含。使用者通过用户界面控制穿刺方向和因此的穿透路径，用户界面是操纵机构561的部分或者与操纵机构561相连通。

由于目前训练和经验是直针，因此对弯曲针的使用的挑战之一是引导它。弯曲针引导件530的使用被示出在图12b。针引导件530包括具有引导表面532的可移动部件535，该引导表面532匹配针的曲率，被开槽或者被构造以最小化不想要的横向移动同时允许沿该曲线的运动。可移动部件535被附着到安装基底531。安装基底531例如可以被粘结地附着到病人的皮肤。将这个区域中的皮肤趋于平面化或平坦化。这需要成为一个开口，没有显示用于该针穿过基底且进入病人。如果引导件530是塑料且因此是优选可任意使用的，对可移动元件535的附件的一个选择是必须在点536处具有活动铰链。为了以合适角度保持该引导，则支承534被刚性连接到基底531。可活动的附件元件536固定和保持在可移动元件535和支承534之间的相对位置。可移动附件例如可以是粘结剂、维可牢尼龙搭扣、螺丝和蝶型螺母或弹簧偏置棘齿。引导可以被手动操作，或者可以被使用在与成像系统相连接，以允许操作者将可移动元件定位在合适的位置。为了避免不得不将引导拉离病人，基底531可以是两段的，允许可移动元件535和支撑元件534的同步横向平移。该引导将尤其有用于3D引导系统。

弯曲的针可以被用于这里所述的所有使用，例如对组织采样，也就是获得活组织检查、放置缝线或移除或注射流体。用于更长时期流体传输或采样，弯曲的针可被利用于相关于图10a所述的导管结构。弯曲的针允许导管在弯曲路径中被放置穿透组织，这可能在病人照料中具有许多优点。在放置缝线的情况中，针可是固体及一片的。通过镊子可以提供包含驱动器的能量辅助，该驱动器将能量供给该针。同样地，中空针可能具有单效应器，以及能量辅助的刺穿和切割的一些优点仍将被实现。任选地，第二效应器不必顺沿针的长度。通过弹性元件，它可能被附着到第一效应器，以使在它和如别处所述的第一元件之间有相对运动。

尽管与上面实施例和/或例子相联系的本发明已经被详细描述，但是应当理解这种细节是说明性的，并不是限制性，因此本领域技术人员不脱离本发明将实现多种改变。本发明的范围由下面权利要求而不是由前述说明书所指示。在权利要求的等价物的含义及范围内的所有改变和变型将被包含在其范围内。

Claims (56)

1、一种用于穿透组织和移取生物样本的设备，它包括：

一取下生物样本的生物取样元件，该生物取样元件包含穿过其中的通道；和

放置在该通道内的穿透器，以反复的方式向激励该穿透器以辅助穿透组织。

2、如权利要求1所述的设备，其特征在于，连续地激励该穿透器，以辅助穿透组织。

3、如权利要求1所述的设备，其特征在于，在分散的时间段中激励该穿透器。

4、如权利要求1所述的设备，其特征在于，以引起穿透器运动的方式激励该穿透器。

5、如权利要求1所述的设备，其特征在于，激励该穿透器以加热穿透器。

6、如权利要求4所述的设备，其特征在于，穿透器的运动包含旋转运动或轴向运动中的至少一个。

7、如权利要求4所述的设备，其特征在于，穿透器包含至少一个被移动的单一效应器。

8、如权利要求4所述的设备，其特征在于，穿透器包含多个效应器，其中至少一个被移动。

9、如权利要求4所述的设备，其特征在于，穿透器包含至少两个彼此紧密靠近的效应器，在具有与两效应器间的接触面紧密靠近的组织的区域内，两个效应器之间的相对运动通过与组织的相互作用而辅助穿透组织。

10、如权利要求4所述的设备，其特征在于，穿透器包含至少两个效应器，其中包含移动的第一效应器和静止的、紧密接近第一效应器的第二效应器，在具有与第一效应器和第二效应器间的接触面紧密靠近的组织的区域内，第一效应器和第二效应器通过与组织的相互作用而合作穿透组织。

11、如权利要求4所述的设备，其特征在于，穿透器包含至少两个效应器，其中包含移动的第一效应器和也是移动的、紧密接近第一效应器的第二效应器，在具有与第一效应器和第二效应器间的接触面紧密靠近的组织的区域内，第一效应器和第二效应器通过与组织的相互作用而合作穿透组织。

12、如权利要求1所述的设备，其特征在于，生物取样元件包括：

第一管状结构，

振动连接器，该振动连接器将转动能耦联至第一管状结构，以使转动能在第一管状结构的前边缘处切割组织；

第二管状结构，该结构在所述第一管状结构内部，以保护在第二管状结构内部被切下的组织不受第一管状结构的转动能的影响，穿透器通过第二管状结构。

13、如权利要求1所述的设备，其特征在于，生物取样元件适于移取组织样本。

14、如权利要求13所述的设备，其特征在于，生物取样元件适于切割组织和移取组织样本。

15、如权利要求1所述的设备，其特征在于，生物取样元件适于移取生物流体的样本。

16、如权利要求15所述的设备，其特征在于，生物流体是血液。

17、如权利要求1所述的设备，其特征在于，使用电能以激励穿透器。

18、一种用于穿透组织和定位导管的设备，它包括：

导管，该导管包含在其中的通道；以及

穿透器，该穿透器与导管可操作地相连，以反复方式激励该穿透器，以辅助穿透组织。

19、如权利要求18所述的设备，其特征在于，穿透器被可拆卸地定位在导管的通道内。

20、如权利要求18所述的设备，其特征在于，穿透器被定位在导管的外部。

21、一种用于穿透组织的针，它包括：

第一效应器，该第一效应器包括一表面；以及

至少一个驱动器，该驱动器与第一效应器可操作地相连，该驱动器适于引起第一效应器的运动，以使在组织与第一效应器的表面紧密靠近的区域中发生组织撕裂。

22、如权利要求21所述的针，其特征在于，第一效应器的表面是其前表面。

23、如权利要求23所述的针，其特征在于，第一效应器的前表面是粗糙的。

24、如权利要求21所述的针，其特征在于，针在不向其施加显著的轴向力的情况下进行穿透。

25、如权利要求21所述的针，其特征在于，组织沿着由该组织的特性决定的路径被撕开。

26、如权利要求25所述的针，其特征在于，该路径至少部分由针前方的组织所表现的对撕开的抵抗力决定。

27、如权利要求25所述的针，其特征在于，对撕开具有相对较高抵抗力的组织可被针推开而不被撕开。

28、如权利要求21所述的针，其特征在于，它进一步包括至少一个包括一表面的第二效应器，第二效应器的表面密切靠近第一效应器的表面；在紧密靠近第一效应器和第二效应器之间的接触面的组织的区域内，第一效应器和第二效应器之间的相对运动导致发生组织撕开。

29、一种用于组织取样的针，它包括：

第一管状结构；

振动连接器，该振动连接器将转动能耦联至第一管状结构，振动能量适于在第一管状结构的前沿穿透组织；

第二管状结构，该结构被放置在第一管状结构内部，这样，被切下的组织被传送进入第二管状结构并被保护不受第一管状结构转动能的影响。

30、一种将组织留置管道插入组织的方法，它包括以下步骤：

向管道插入设备向前的末端的至少一部分供能，以辅助穿透组织。

31、如权利要求30所述的方法，其特征在于，组织留置管道是导管。

32、如权利要求30所述的方法，其特征在于，组织留置管道是柔软的。

33、如权利要求30所述的方法，其特征在于，组织留置管道具有钝前端表面。

34、一种用于插入组织留置管道的设备，它包括：

至少一个部件，在穿透期间向该部件供能以辅助穿透组织。

35、如权利要求34所述的设备，其特征在于，组织留置管道是柔软的，以及被供能的部件被放置在组织留置管道的前端。

36、如权利要求35所述的设备，其特征在于，它进一步包括用于引导组织留置管道进行穿透的机构。

37、如权利要求34所述的设备，其特征在于，它进一步包括刚性穿透器，被供能的部件设置在穿透器的前端，组织留置管道可操作和可拆卸地与穿透器相连接，以使穿透器可被从穿透的组织移走，同时组织留置管道保留在被穿透的组织内。

38、如权利要求37所述的设备，其特征在于，穿透器包括穿过其中的轴向通道，在穿透过程中，组织留置管道被设置在该通道中。

39、如权利要求37所述的设备，其特征在于，在穿透过程中，穿透器被设置在该管道中。

40、如权利要求37所述的设备，其特征在于，在穿透过程中，组织留置管道被设置在穿透器附近。

41、如权利要求37所述的设备，其特征在于，组织留置管道是柔软的。

42、如权利要求34所述的设备，其特征在于，组织留置管道是导管。

43、如权利要求37所述的设备，其特征在于，组织留置管道是导管。

44、如权利要求34所述的设备，其特征在于，效应器适于穿透血管壁。

45、一种用于穿透组织的设备，它包括：

非线性穿透器，该非线性穿透器包括在其前端处的至少一第一效应器，该设备进一步包括至少一个可操作地与该第一效应器相连接的驱动器，该驱动器适于引起第一效应器的运动。

46、如权利要求45所述的设备，其特征在于，穿透器被弯曲，具有预定形状的曲线。

47、如权利要求46所述的设备，其特征在于，以复合方式弯曲该穿透器。

48、如权利要求45所述的设备，其特征在于，穿透器是柔软的。

49、如权利要求45所述的设备，其特征在于，它进一步包括引导穿透器进行穿透的机构。

50、一种用于穿透组织的设备，它包括：

穿透器，该穿透器包括在其前端处的至少一第一效应器，和可操作地与该第一效应器相连接的至少一个驱动器，该驱动器适于引起第一效应器运动，该效应器是可围绕穿透器的轴旋转的。

51、一种包含穿透元件的未取芯的针，该穿透元件的前端包含向前延伸的部分，该向前延伸的部分包含至少两个彼此分隔并适于刺穿组织的尖端。

52、如权利要求51所述的针，其特征在于，它进一步包括激励该针的至少一部分的驱动器，以促进穿透。

53、如权利要求51所述的针，其特征在于，穿透元件的前端的至少一部分是非切割的，以使在穿透组织的情况下没有发生取芯。

54、如权利要求51所述的针，其特征在于，至少两个尖端被定位以稳定用于穿透的组织。

55、一种钝头针，它包括不容易穿透组织的至少一个效应器和在激励时能使该针容易穿透组织的至少一个驱动器。

56、如权利要求55所述的针，其特征在于，它包含管道，以使流体可被传递给该组织或从该组织移除的材料。

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