提取和递送实体的方法和装置制造方法及图纸

本文说明了使用声能或机械能以在物体的靶位处执行动作的装置的各种实施例。所述装置包括导管，所述导管具有设置在靶位的孔；产生机械位移信号的位移信号源；将位移信号源耦合到导管的耦合组件；耦合到导管的近端的压力控制器，从而当第二实体获得第一实体或将第二实体递送到靶位时，改变导管中的压力量；以及用于控制位移信号源，以便根据期望的声学或机械波模式产生机械位移信号的控制单元。

Methods and devices for extracting and delivering entities

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】提取和递送实体的方法和装置相关申请的交叉引用本申请主张2016年7月1日提交的申请号为62/357,485的美国临时专利申请的优先权；62/357,485的内容在此整体并入本文中。
本文说明了可以用于在一些情况下从受试体中提取实体，在其他情况下操纵样本和/或将实体递送至受试体的一种装置和方法的各实施例。
技术介绍
细针吸取(Fine-NeedleAspiration，缩写FNA)是一种用于从潜在病理组织(例如，乳腺癌肿瘤)中提取细胞用于体外诊断的技术。FNA采用常规针头(在一些情况下可为皮下注射针头)和下列注射器：(一)将针头(附接到注射器)插入靶组织(例如，肿瘤)，(二)拉动注射器活塞，进行抽吸(低压)，以及(三)转移或移动针头以从组织中分离细胞。通过抽吸，分离的细胞被捕获在针头内。FNA的主要优点是它可以在全科医生的办公室内进行。FNA的问题是具有用户依赖性，原因是针头需插入靶组织中，附接到针头上的注射器需在持续真空的条件下，用手转移和旋转。这导致用户内和用户间的潜在病理细胞获得量的差异性大，且维持提取组织结构的能力有限。FNA的另一问题是，即使靶组织中存在潜在的病理细胞，它们也可能无法被提取；如果存在高胶原结缔组织成分，该技术尤其适用于肉瘤、乳腺癌、甲状腺癌、前列腺癌、肿瘤和其他病变。FNA具有上述问题，可导致诊断的不确定性或偏差，或需重复进行。一般而言，如果未能获得病理学家要求的样本，对于临床医生和正在进行FNA程序的患者而言，均可能会限制诊断或其他临床相关信息的获得；如果需要进行后续活组织检查，则会增加危险和成本。FNA的替代方案是核穿刺活检(CNB)，这是一种在外科手术中进行的技术。CNB可从靶(例如，肿瘤)中提取体积大于使用FNA获得的组织样本。因此，获得潜在病理细胞的概率大于FNA。在维持组织结构方面，CNB技术比FNA成熟。但CNB存在的问题是：(一)与FNA相比，该程序成本高；(二)CNB不能在全科医生办公室内进行(通常需要治疗室或手术室)；(三)由于CNB的仪器在靶内部的直径较大，CNB可能使患者出现出血和产生其他不良反应，而FNA不太可能发生；(四)CNB无法获得FNA所能具有的采样率。第三种方法是应用锤击来提取骨样本，对于患者而言，会非常痛苦。第四种方法是从患者体中抽吸骨髓，该方法同样会引起患者剧烈疼痛。
技术实现思路
在广义方面，本文中的至少一个实施例提供了一种用于递送声能或机械能以在物体的靶位执行动作的装置，所述装置包括：导管，具有近端和带尖端的远端；位移信号源，用于产生机械位移信号；耦合组件，具有耦合到位移信号源的第一端和耦合在导管的近端和远端之间导管上耦合点处的第二端，所述耦合组件在使用中可将机械位移信号耦合到导管；压力控制器，耦合到导管的近端且在使用中可改变导管中的压力值；控制单元，耦合到位移信号源，用于控制位移信号源，根据耦合点的位置和耦合组件的第二端与导管之间的耦合角度中的至少一个，来产生机械位移信号，在导管的一部分处实施期望的声波或机械波模式。在至少一个实施例中，导管上的耦合点可靠近导管的近端或导管的中心部分。在至少一个实施例中，位移信号源具有相对于导管偏移或成一定角度的纵向轴线；耦合组件具有过渡区域，其中波导的纵向中心轴线不同于位移信号源的纵向中心轴线。在至少一个实施例中，波导可作为具有本征模的谐振器进行操作，选择所述谐振器用于实现导管的优选谐振频率，以改善导管尖端的动作。在至少一个实施例中，耦合组件包括具有S形的波导部分。在至少一个实施例中，耦合组件的第二端可包括会聚结构，用于在机械位移信号耦合到导管时为机械位移信号提供第一级放大。在至少一个实施例中，会聚结构可包括：上部，其下表面具有第一通道；和下部，其上表面具有第二通道，第一和第二通道的尺寸适于在其间接收一部分导管，用以在使用中将机械位移信号递送给导管。在至少一个实施例中，耦合组件第二端上部的形状可制成能提供会聚结构的上部，耦合组件第二端下部的形状可制成能提供会聚结构的下部。在至少一个实施例中，耦合组件可包括具有J形的波导部分。在至少一个实施例中，耦合组件的第二端切向地接触导管的外表面，以在导管的内表面和导管的外表面上产生声波或机械波。在至少一个实施例中，所述装置还可包括至少一个附加位移信号源和相应的至少一个附加耦合组件，所述附加耦合组件从与所述耦合组件不同的方向耦合到导管上，以使来自所述至少一个附加位移信号源的机械位移信号从X方向、Y方向、Z方向或相对于导管的纵向轴线的角度中的至少两个耦合到导管；使用期间，产生期望的声波或机械波模式，以为导管的端部区域和导管尖端中的至少一个提供期望的受控运动。在至少一个实施例中，通过选择操作参数来实现受控运动，所述受控运动包括在Y方向、X方向和Z方向中的至少一个方向上的线性或非线性运动、旋转运动、扭转运动、弯曲运动或俯仰运动、偏航运动或倾斜运动。在至少一个实施例中，可通过选择声波或机械波模式，以在沿着导管外部或内部的期望位置处实现受控的空化(cavitation)。在至少一个实施例中，可通过选择声波或机械波模式，以在导管内产生驻波，根据实体的特征(包括增大的尺寸)来转移从靶位获得的实体。在至少一个实施例中，可通过选择声波或机械波模式，以增加导管尖端处的动作并减小导管其他部分处的动作。在至少一个实施例中，可通过选择声波或机械波模式，以根据耦合组件和导管的材料和结构特性以及机械位移信号的频率来增加导管的一部分或尖端处的活动。在至少一个实施例中，控制单元可根据耦合点和耦合角度的位置来选择位移信号的形状、频率、重复率、延迟、振幅和线性或非线性中的至少一个，获得导管上选定点或导管尖端处期望的运动路径。在至少一个实施例中，控制单元可根据选择脉动(pulse)、突发脉冲(burst)、脉冲(impulse)、鞭抽式猛动(whiplash)、啁啾(chirp)、预定义噪声(pre-definednoise)、随机噪声(randomnoise)、冲击波(shockwave)、正弦波(sinewave)、锯齿波(sawtoothwave)和方波(squarewave)中的至少一个来选择机械位移信号的形状。导管通常提供用于将机械位移信号递送到靶位的波导。在至少一个实施例中，位移信号源包括朗之万换能器(Langevintransducer)、弯曲压电致动器、压电换能器、电火花间隙、烟火火花、光致等离子火花、PMUT、CMUT、IDT、RF源和电机中的至少一个。在至少一个实施例中，可产生机械位移信号，主频率分量或多频分量的范围约为0.1Hz至100MHz，更优选地，范围约为10至200kHz。在至少一个实施例中，机械位移信号的瞬时或时间平均强度范围约为1mW/cm2至10kW/cm2，更优选地，约为0.1至100W/cm2。在至少一个实施例中，可产生机械位移信号，主频率分量或多频分量的范围约为200kHz至20MHz，具有连续波或至少1％的占空比。在至少一些实施例中，所述装置可用于辅助在靶位进行烧灼或减少出血。在至少一个实施例中，可对导管的外表面和内表面中的至少一个进行涂覆或图案化，提供以下中的至少一个：(i)防腐表面，(ii)实体提取的增强，(iii)空化成核位点或(iv)导管与靶本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于递送声能或机械能以在物体的靶位执行动作的装置，所述装置包括：导管，具有近端和带尖端的远端；位移信号源，用于产生机械位移信号；耦合组件，具有耦合到位移信号源的第一端和耦合在导管的近端和远端之间导管上耦合点处的第二端，所述耦合组件被配置为在使用中将机械位移信号耦合到导管；压力控制器，耦合到导管的近端且被配置为在使用中改变导管中的压力值；以及控制单元，耦合到位移信号源以控制位移信号源，从而根据耦合点的位置和耦合组件的第二端与导管之间的耦合角度中的至少一个，来产生机械位移信号，进而在导管的一部分处实施期望的声波或机械波模式。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.07.01 US 62/357,4851.一种用于递送声能或机械能以在物体的靶位执行动作的装置，所述装置包括：导管，具有近端和带尖端的远端；位移信号源，用于产生机械位移信号；耦合组件，具有耦合到位移信号源的第一端和耦合在导管的近端和远端之间导管上耦合点处的第二端，所述耦合组件被配置为在使用中将机械位移信号耦合到导管；压力控制器，耦合到导管的近端且被配置为在使用中改变导管中的压力值；以及控制单元，耦合到位移信号源以控制位移信号源，从而根据耦合点的位置和耦合组件的第二端与导管之间的耦合角度中的至少一个，来产生机械位移信号，进而在导管的一部分处实施期望的声波或机械波模式。2.根据权利要求1所述的装置，其中导管上的耦合点靠近导管的近端或导管的中心部分。3.根据权利要求1或2所述的装置，其中位移信号源具有相对于导管偏移或成一定角度的纵向轴线；耦合组件具有过渡区域，其中波导的纵向中心轴线不同于位移信号源的纵向中心轴线。4.根据权利要求3所述的装置，其中波导作为具有本征模的谐振器运行，选择所述谐振器用于实现导管的优选谐振频率，以改善导管的尖端处的动作。5.根据权利要求1至4中任一项所述的装置，其中耦合组件包括具有S形的波导部分。6.根据权利要求5所述的装置，其中耦合组件的第二端包括会聚结构，用于在机械位移信号耦合到导管时为机械位移信号提供第一级放大。7.根据权利要求6所述的装置，其中会聚结构包括：上部，其下表面具有第一通道；和下部，其上表面具有第二通道，第一和第二通道的尺寸适于在其间接收导管的一部分，用以在使用中将机械位移信号递送给导管。8.根据权利要求7所述的装置，其中耦合组件第二端的上部的形状制成以提供会聚结构的上部，耦合组件第二端的下部的形状制成以提供会聚结构的下部。9.根据权利要求1至4中任一项所述的装置，其中耦合组件包括具有J形的波导部分。10.根据权利要求1至9中任一项所述的装置，其中耦合组件的第二端切向地接触导管的外表面，以在导管的内表面和导管的外表面上产生声波或机械波。11.根据权利要求1至9中任一项所述的装置，其中所述装置还包括至少一个附加位移信号源和相应的至少一个附加耦合组件，所述附加耦合组件从与所述耦合组件不同的方向耦合到导管，以使来自至少一个附加位移信号源的机械位移信号从X方向、Y方向、Z方向或相对于导管的纵向轴线的一个角度中的至少两个耦合到导管以及在使用中产生期望的声波或机械波模式，从而为导管的端部区域和导管的尖端中的至少一个提供期望的受控运动。12.根据权利要求1至11中任一项所述的装置，其中通过选择操作参数来实现受控运动，所述受控运动包括在Y方向、X方向和Z方向中的至少一个方向上的线性或非线性运动、旋转运动、扭转运动、弯曲运动或俯仰运动、偏航运动或倾斜运动。13.根据权利要求1至12中任一项所述的装置，其中通过选择声波或机械波模式，以在沿着导管的外部或内部的期望位置处实现受控的空化。14.根据权利要求1至12中任一项所述的装置，其中通过选择声波或机械波模式，以在导管内产生驻波，从而根据包括增大的尺寸的多个实体的特征来转移从靶位获得的多个实体。15.根据权利要求1至12中任一项所述的装置，其中通过选择声波或机械波模式，以增加导管的尖端处的动作并减小导管的其他部分处的动作。16.根据权利要求1至12中任一项所述的装置，其中通过选择声波或机械波模式，以根据耦合组件和导管的材料和结构特性以及机械位移信号的频率来增加导管的一部分或尖端处的活动。17.根据权利要求1至16中任一项所述的装置，其中控制单元被配置为根据耦合点和耦合角度的位置来选择位移信号的形状、频率、重复率、延迟、振幅和线性或非线性中的至少一个，从而获得导管上选定点或导管尖端处的期望的运动路径。18.根据权利要求17所述的装置，其中控制单元能根据选择脉动、突发脉冲、脉冲、鞭抽式猛动、啁啾、预定义噪声、随机噪声、冲击波、正弦波、锯齿波和方波中的至少一个来选择机械位移信号的形状。19.根据权利要求1至18中任一项所述的装置，其中导管提供用于将机械位移信号递送到靶位的波导。20.根据权利要求1至19中任一项所述的装置，其中位移信号源包括朗之万换能器、弯曲压电致动器、压电换能器、电火花间隙、烟火火花、光致等离子火花、PMUT、CMUT、IDT、RF源和电机中的至少一个。21.根据权利要求1至20中任一项所述的装置，其中产生机械位移信号，以具有范围约为0.1Hz至100MHz的主频率分量或多频分量，更优选地，范围约为10至200kHz。22.根据权利要求21所述的装置，其中机械位移信号的瞬时或时间平均强度范围约为1mW/cm2至10kW/cm2，更优选地，范围约为0.1至100W/cm2。23.根据权利要求1至20中任一项所述的装置，其中产生机械位移信号，以具有范围约为200kHz至20MHz的主频率分量或多频分量，具有连续波或至少1％的占空比。24.根据权利要求23所述的装置，其中所述装置用于辅助在靶位进行烧灼或减少出血。25.根据权利要求1至24中任一项所述的装置，其中对导管的外表面和内表面中的至少一个进行涂覆或图案化以提供以下中的至少一个：i.防腐表面，ii.实体提取的增强，iii.多个空化成核位点或iv.导管与靶位之间以及导管与提取的实体之间的修正性相互作用，进而当获得实体时，通过产生传播性机械孤子或空间控制空化来实现较好地保存细胞或分离较多细胞中的至少一种。26.根据权利要求1至25中任一项所述的装置，其中导管的外表面和位移信号源的某些参数适于在导管的外表面上产生表面波或致动导管的尖端以减少在靶位插入或拔出导管时的摩擦。27.根据权利要求1至26中任一项所述的装置，其中导管的远端包括具有尖端的端部，所述尖端包括斜角，所述斜角为机械位移信号提供额外的放大级，从而在尖端处实现相较于导管的另一部分的动作。28.根据权利要求27所述的装置，其中斜角具有选定的形状，以在所述导管的所述端部处实现期望的声波或机械波模式。29.根据权利要求27所述的装置，其中导管具有管状壁和平坦的斜角端部，所述管状壁的外表面或内表面具有锯齿图案。30.根据权利要求27所述的装置，其中导管具有锥形的管状壁，且管状壁的两个端部弯曲以使斜角具有波状轮廓。31.根据权利要求27所述的装置，其中斜角具有范围约为0.1-180°的平均开口角，更优选地，约为5-45°。32.根据权利要求1至26中任一项所述的装置，其中导管包括两个同心圆柱体，每个圆柱体具有倾斜端部且分别接收机械位移信号，从而外圆柱体的倾斜端部在与内圆柱体的倾斜端部不同的方向上瞬间移动，用于在导管尖端与靶位之间增强相互作用。33.根据权利要求32所述的装置，其中运动包括平行于导管的纵向轴线的水平方向、相对于导管的纵向轴线的垂直方向、相对于导管的纵向轴线的径向方向。34.根据权利要求1至26中任一项所述的装置，其中导管垂直分成两半，从而在不同半部中进行不同运动。35.根据权利要求1至34中任一项所述的装置，还包括壳体，机械位移源和压力控制器安装到壳体，壳体的一部分形成抓握区域，以便用户在使用中操作所述装置。36.根据权利要求1至35中任一项所述的装置，其中导管的内表面或外表面包括凹槽、孔、凹痕和图案中的至少一个，以在使用中提供多个空化成核位点。37.根据权利要求1至36中任一项所述的装置，其中导管或压力控制器包括光学传感器、电子传感器、压力传感器或化学传感器中的至少一个，以获得使用中靶位处的至少一种状况...

【专利技术属性】
技术研发人员：海基·J·涅米宁，肯尼斯·Ph·普利兹克，伊图·兰普西亚尔维，爱德华·海格斯特伦姆，
申请(专利权)人：天鹅细胞学股份有限公司，
类型：发明
国别省市：加拿大,CA