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IT201900005362A1 - NEEDLE OR CATHETER PROVIDED WITH A PLURALITY OF OPTICAL FIBERS - Google Patents

NEEDLE OR CATHETER PROVIDED WITH A PLURALITY OF OPTICAL FIBERS Download PDF

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IT201900005362A1
IT201900005362A1 IT102019000005362A IT201900005362A IT201900005362A1 IT 201900005362 A1 IT201900005362 A1 IT 201900005362A1 IT 102019000005362 A IT102019000005362 A IT 102019000005362A IT 201900005362 A IT201900005362 A IT 201900005362A IT 201900005362 A1 IT201900005362 A1 IT 201900005362A1
Authority
IT
Italy
Prior art keywords
optical fiber
needle
optical
catheter
optical fibers
Prior art date
Application number
IT102019000005362A
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Italian (it)
Inventor
Antonello Cutolo
Andrea Cusano
Armando Ricciardi
Alberto Micco
Marco Consales
Marco Pisco
Anna Aliberti
Original Assignee
Centro Regionale Information Communication Tech Cerict Scarl
Antonello Cutolo
Andrea Cusano
Marco Consales
Marco Pisco
Anna Aliberti
Alberto Micco
Armando Ricciardi
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Publication date
Application filed by Centro Regionale Information Communication Tech Cerict Scarl, Antonello Cutolo, Andrea Cusano, Marco Consales, Marco Pisco, Anna Aliberti, Alberto Micco, Armando Ricciardi filed Critical Centro Regionale Information Communication Tech Cerict Scarl
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Priority to PCT/IB2020/053314 priority patent/WO2020208524A1/en
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Description

AGO O CATETERE PROVVISTO DI UNA PLURALITA’ DI FIBRE OTTICHE NEEDLE OR CATHETER PROVIDED WITH A PLURALITY OF OPTICAL FIBERS

Campo dell’invenzione Field of the invention

La presente invenzione si riferisce ad un ago o catetere per uso medico comprendente una pluralità di fibre ottiche e ad un dispositivo comprendente detto ago o catetere. The present invention relates to a needle or catheter for medical use comprising a plurality of optical fibers and to a device comprising said needle or catheter.

Stato della tecnica State of the art

Nel settore medicale esistono numerosi dispositivi per uso diagnostico, terapeutico o chirurgico. Per poter effettuare diagnosi, somministrare principi attivi ed effettuare interventi chirurgici in modo localizzato, si cerca di ridurre il più possibile le dimensioni dei dispositivi medici. In the medical sector there are numerous devices for diagnostic, therapeutic or surgical use. In order to diagnose, administer active ingredients and perform surgical interventions in a localized way, we try to reduce the size of medical devices as much as possible.

Ciascun dispositivo assolve una specifica funzione. Sarebbe però particolarmente vantaggioso poter disporre di un unico dispositivo che abbia dimensioni adeguatamente ridotte per poter effettuare operazioni localizzate e che allo stesso tempo consenta di effettuare una pluralità di operazioni. Each device performs a specific function. However, it would be particularly advantageous to have a single device which has adequately reduced dimensions to be able to carry out localized operations and which at the same time allows a plurality of operations to be carried out.

Sommario dell’invenzione Summary of the invention

Uno scopo della presente invenzione è di fornire un dispositivo medico di dimensioni ridotte per poter effettuare localmente una pluralità di operazioni, ad esempio diagnostica per immagini, analisi biochimiche, rilascio di farmaci o principi attivi in generale ed operazioni chirurgiche come tagli o ablazioni mediante laser. An object of the present invention is to provide a medical device of reduced dimensions to be able to locally perform a plurality of operations, for example diagnostic imaging, biochemical analyzes, release of drugs or active ingredients in general and surgical operations such as laser cuts or ablations.

In particolare, uno scopo della presente invenzione è di fornire un ago o catetere, o un dispositivo comprendente tale ago o catetere, che consenta di eseguire una pluralità di operazioni. In particular, an object of the present invention is to provide a needle or catheter, or a device comprising such a needle or catheter, which allows a plurality of operations to be performed.

Un altro scopo dell’invenzione è di realizzare un dispositivo medico che consente efficacemente di eseguire diagnostica mediante spettroscopia SERS. Another purpose of the invention is to create a medical device that effectively allows you to perform diagnostics using SERS spectroscopy.

La presente invenzione raggiunge almeno uno di tali scopi, ed altri scopi che saranno evidenti alla luce della presente descrizione, mediante un ago o un catetere per uso medico comprendente al suo interno almeno due fibre ottiche diverse fra loro, dette almeno due fibre ottiche essendo selezionate tra: The present invention achieves at least one of these objects, and other objects which will be evident in the light of the present description, by means of a needle or a catheter for medical use comprising within it at least two different optical fibers, said at least two optical fibers being selected. between:

- una prima fibra ottica provvista di almeno un sensore ottico, il sensore ottico essendo atto ad essere deformato quando entra in contatto con un tessuto biologico; - a first optical fiber provided with at least one optical sensor, the optical sensor being able to be deformed when it comes into contact with a biological tissue;

- una seconda fibra ottica funzionalizzata con almeno una particella di un gel polimerico comprendente almeno una molecola fotosensibile e almeno una biomolecola, in cui l’almeno una particella del gel polimerico è legata covalentemente a detta seconda fibra ottica; - a second optical fiber functionalized with at least one particle of a polymeric gel comprising at least one photosensitive molecule and at least one biomolecule, in which the at least one particle of the polymeric gel is covalently linked to said second optical fiber;

- una terza fibra ottica, del tipo multimodale, avente un core di diametro compreso tra 100 e 1000 µm configurata per confinare luce laser avente una densità di potenza da 8 a 20 W/cm<2 >e una lunghezza d’onda compresa tra 800 nm e 10 µm; - una quarta fibra ottica avente un’estremità provvista di un trasduttore ottico, il trasduttore ottico essendo realizzato, almeno parzialmente, in materiale polimerico atto a deformarsi quando è sottoposto ad onde acustiche con frequenza compresa tra 1 e 100 MHz e intensità media compresa tra 1 e 10 W/cm<2>; - a third optical fiber, of the multimode type, having a core with a diameter between 100 and 1000 µm configured to confine laser light having a power density from 8 to 20 W / cm <2> and a wavelength between 800 nm and 10 µm; - a fourth optical fiber having an end provided with an optical transducer, the optical transducer being made, at least partially, of polymeric material capable of deforming when subjected to acoustic waves with a frequency between 1 and 100 MHz and an average intensity between 1 and 10 W / cm <2>;

- una quinta fibra ottica avente un’estremità provvista di un rivestimento metallico e/o polimerico, la quinta fibra ottica comprendente almeno un reticolo di diffrazione; e/o in cui l’ago o il catetere comprende al suo interno una pluralità di quinte fibre ottiche. - a fifth optical fiber having one end provided with a metal and / or polymeric coating, the fifth optical fiber comprising at least one diffraction grating; and / or in which the needle or catheter includes a plurality of fifth optical fibers inside.

Secondo un aspetto, l’invenzione comprende un dispositivo medico comprendente almeno un ago o un catetere secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 7, e un corpo vincolato a detto ago o catetere, il corpo essendo preferibilmente provvisto di almeno una porzione di presa per poter afferrare il dispositivo medico. According to one aspect, the invention comprises a medical device comprising at least a needle or a catheter according to any one of claims 1 to 7, and a body attached to said needle or catheter, the body preferably provided with at least a grip portion for be able to grasp the medical device.

Secondo un aspetto, l’invenzione comprende un sistema comprendente un ago o un catetere secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 7 oppure un dispositivo medico secondo la rivendicazione 8 o 9, comprendente almeno un’unità di interrogazione optoelettronica atta ad essere connessa ad almeno una di dette fibre ottiche per ricevere dati dalla fibra ottica a cui è connesso; According to one aspect, the invention comprises a system comprising a needle or a catheter according to any one of claims 1 to 7 or a medical device according to claim 8 or 9, comprising at least an optoelectronic interrogation unit adapted to be connected to at least one of said optical fibers for receiving data from the optical fiber to which it is connected;

e/o almeno un’unità di illuminazione atta ad essere connessa a dette almeno due fibre ottiche, configurata per generare un fascio di luce che si propaga dall’interno delle fibre ottiche a cui è connessa verso l’esterno. and / or at least one lighting unit designed to be connected to said at least two optical fibers, configured to generate a beam of light that propagates from the inside of the optical fibers to which it is connected to the outside.

Vantaggiosamente, la prima fibra ottica è atta ad effettuare misure elastografiche di tessuti biologici; la seconda fibra ottica è atta ad effettuare un rilascio, ad esempio un rilascio controllato, di detta almeno una biomolecola, ad esempio di uno o più farmaci o principi attivi; la terza fibra ottica è atta ad eseguire operazioni di chirurgia laser, ad esempio ablazione laser; la quarta fibra ottica è atta ad eseguire la diagnostica per immagini, o imaging, in particolare mediante ultrasonografia; la quinta fibra ottica è atta ad eseguire analisi biochimiche, ad esempio per la rilevazione di proteine target e/o diagnostica mediante spettroscopia SERS (Surface Enhanced Raman Scattering). Advantageously, the first optical fiber is suitable for carrying out elastographic measurements of biological tissues; the second optical fiber is adapted to effect a release, for example a controlled release, of said at least one biomolecule, for example of one or more drugs or active ingredients; the third optical fiber is suitable for performing laser surgery operations, for example laser ablation; the fourth optical fiber is adapted to carry out diagnostic imaging, or imaging, in particular by ultrasonography; the fifth optical fiber is suitable for performing biochemical analyzes, for example for the detection of target proteins and / or diagnostics using SERS (Surface Enhanced Raman Scattering) spectroscopy.

Vantaggiosamente, l’ago o il catetere, o un dispositivo che comprende l’ago e/o il catetere, comprende una pluralità di fibre ottiche ognuna delle quali essendo progettata per assolvere almeno una specifica funzione, consentendo perciò di effettuare contemporaneamente e direttamente in vivo all'interno del corpo umano o animale, almeno due operazioni tra analisi biochimiche, rilascio controllato di farmaci, ablazione laser, imaging di tessuti mediante tecnica SERS e/o ultrasuoni, ed indagini elastografiche utili per posizionare l'ago e/o il catetere in un preciso spazio o compartimento biologico, garantendo la minima invasività e la massima efficacia in termini di prestazioni. Inoltre, date le sue dimensioni compatte, il dispositivo può essere integrato all'interno di piattaforme robotiche per la chirurgia minimamente invasiva. Advantageously, the needle or the catheter, or a device that comprises the needle and / or the catheter, comprises a plurality of optical fibers, each of which being designed to perform at least one specific function, thus allowing to carry out simultaneously and directly in vivo inside the human or animal body, at least two operations including biochemical analyzes, controlled drug release, laser ablation, tissue imaging using SERS and / or ultrasound techniques, and elastographic investigations useful for positioning the needle and / or catheter in a precise space or biological compartment, ensuring minimum invasiveness and maximum effectiveness in terms of performance. Furthermore, given its compact size, the device can be integrated into robotic platforms for minimally invasive surgery.

Vantaggiosamente, inoltre, il dispositivo medico è biocompatibile, è privo di contatti elettrici che possono limitare l'applicazione in-vivo, e non genera interazioni elettromagnetiche indesiderate. Advantageously, moreover, the medical device is biocompatible, has no electrical contacts that can limit its in-vivo application, and does not generate unwanted electromagnetic interactions.

Vantaggiosamente, un sistema robotico di telemedicina può essere equipaggiato con l’ago o catetere secondo l’invenzione, o con un dispositivo comprendente l’ago o il catetere. Advantageously, a robotic telemedicine system can be equipped with the needle or catheter according to the invention, or with a device including the needle or catheter.

Secondo un aspetto, è prevista una pluralità di quinte fibre ottiche, da sole o in combinazione con le altre fibre ottiche, in modo da poter eseguire efficacemente diagnostica mediante spettroscopia SERS. Ad esempio, possono essere previste nove o più quinte fibre ottiche. According to one aspect, a plurality of fifth optical fibers is provided, alone or in combination with the other optical fibers, so as to be able to efficiently perform diagnostics by means of SERS spectroscopy. For example, nine or more fifth optical fibers may be provided.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell’invenzione risulteranno maggiormente evidenti alla luce della descrizione dettagliata di forme di realizzazione esemplificative, ma non esclusive. Further features and advantages of the invention will become more evident in the light of the detailed description of exemplary, but not exclusive, embodiments.

Le rivendicazioni dipendenti descrivono forme di realizzazione particolari dell’invenzione. The dependent claims describe particular embodiments of the invention.

Breve descrizione delle figure Brief description of the figures

Nella descrizione dell’invenzione si fa riferimento alle tavole di disegno allegate, che sono fornite a titolo esemplificativo e non limitativo, in cui: In the description of the invention, reference is made to the attached drawing tables, which are provided by way of non-limiting example, in which:

la Fig. 1 illustra schematicamente una vista prospettica di parte di un ago comprendente una pluralità di fibre ottiche secondo l’invenzione; Fig. 1 schematically illustrates a perspective view of part of a needle comprising a plurality of optical fibers according to the invention;

la Fig. 2a illustra schematicamente una vista prospettica di parte di un esempio di una fibra ottica; Fig. 2a schematically illustrates a perspective view of part of an example of an optical fiber;

la Fig.2b illustra schematicamente una vista prospettica di parte di un altro esempio di una fibra ottica; Fig.2b schematically illustrates a perspective view of part of another example of an optical fiber;

la Fig.3a illustra schematicamente una vista prospettica di parte di un altro esempio di una fibra ottica; Fig.3a schematically illustrates a perspective view of part of another example of an optical fiber;

la Fig.3b illustra schematicamente una vista prospettica di parte di un altro esempio di una fibra ottica; Fig.3b schematically illustrates a perspective view of part of another example of an optical fiber;

la Fig. 4 illustra schematicamente una vista laterale di un dispositivo secondo l’invenzione; Fig. 4 schematically illustrates a side view of a device according to the invention;

la Fig.5 illustra schematicamente una sezione del dispositivo di Fig.4; Fig.5 schematically illustrates a section of the device of Fig.4;

la Fig.5a illustra un particolare ingrandito della Fig.5. Fig.5a illustrates an enlarged detail of Fig.5.

Gli stessi elementi, o gli elementi funzionalmente equivalenti, hanno lo stesso numero di riferimento. The same elements, or functionally equivalent elements, have the same reference number.

Descrizione di forme di realizzazione esemplificative dell’invenzione Description of exemplary embodiments of the invention

Viene descritto un ago 1 o un catetere per uso medico comprendente al suo interno almeno due fibre ottiche diverse fra loro, A needle 1 or a catheter for medical use is described comprising inside at least two different optical fibers,

dette almeno due fibre ottiche essendo preferibilmetne selezionate tra: said at least two optical fibers being preferably selected from:

- una prima fibra ottica 10 provvista di almeno un sensore ottico 11, il sensore ottico 11 essendo atto ad essere deformato quando entra in contatto con un tessuto biologico; - a first optical fiber 10 provided with at least one optical sensor 11, the optical sensor 11 being able to be deformed when it comes into contact with a biological tissue;

- una seconda fibra ottica 20 funzionalizzata con almeno una particella, preferibilmente una pluralità di particelle, di un gel polimerico comprendente almeno una molecola fotosensibile e almeno una biomolecola, in cui l’almeno una particella del gel polimerico è legata covalentemente a detta seconda fibra ottica 20; - a second optical fiber 20 functionalized with at least one particle, preferably a plurality of particles, of a polymeric gel comprising at least one photosensitive molecule and at least one biomolecule, in which the at least one particle of the polymeric gel is covalently linked to said second optical fiber 20;

- una terza fibra ottica 30, del tipo multimodale, avente un core di diametro compreso tra 100 e 1000 nm, configurata per confinare luce laser avente una densità di potenza nel range 8-20 W/cm<2 >e una lunghezza d’onda compresa tra 800 nm e 10 µm, la terza fibra ottica 30 essendo preferibilmente configurata per confinare luce laser pulsante avente un’energia fino a 1 GW/cm<2 >e/o luce laser continua avente un’energia fino a 2 MW/cm<2>; - a third optical fiber 30, of the multimode type, having a core with a diameter between 100 and 1000 nm, configured to confine laser light having a power density in the range 8-20 W / cm <2> and a wavelength between 800 nm and 10 µm, the third optical fiber 30 being preferably configured to confine pulsed laser light having an energy up to 1 GW / cm <2> and / or continuous laser light having an energy up to 2 MW / cm <2>;

- una quarta fibra ottica 40 avente un’estremità provvista di un trasduttore ottico 41, il trasduttore ottico 41 essendo atto a deformarsi quando è sottoposto ad onde acustiche con frequenza compresa tra 1 e 100 MHz e intensità, in particolare intensità media, compresa tra 1 e 10 W/cm<2>, preferibilmente in cui il trasduttore ottico 41 è realizzato, almeno parzialmente, in materiale polimerico, preferibilmente a basso modulo di Young, ad esempio compreso tra 0,5 e 1 GPa; il materiale polimerico comprendente preferibilmente p-xilene, come ad esempio il parilene; - una quinta fibra ottica 50 avente un’estremità provvista di un rivestimento 51 metallico e/o polimerico avente uno spessore compreso tra 100 nm e 10 µm, la quinta fibra ottica 50 comprendente almeno un reticolo di diffrazione 511, 512; e/o in cui l’ago o il catetere comprende una pluralità di quinte fibre ottiche 50. - a fourth optical fiber 40 having an end provided with an optical transducer 41, the optical transducer 41 being able to deform when subjected to acoustic waves with a frequency between 1 and 100 MHz and intensity, in particular medium intensity, between 1 and 10 W / cm <2>, preferably in which the optical transducer 41 is made, at least partially, of polymeric material, preferably with a low Young's modulus, for example between 0.5 and 1 GPa; the polymeric material preferably comprising p-xylene, such as for example parylene; - a fifth optical fiber 50 having one end provided with a metallic and / or polymeric coating 51 having a thickness between 100 nm and 10 µm, the fifth optical fiber 50 comprising at least a diffraction grating 511, 512; and / or in which the needle or catheter comprises a plurality of fifth optical fibers 50.

La prima fibra ottica 10 è atta ad effettuare misure elastografiche di tessuti biologici; la seconda fibra ottica 20 è atta ad effettuare un rilascio, ad esempio un rilascio controllato, di detta almeno una biomolecola, ad esempio di uno o più principi attivi; la terza fibra ottica 30 è atta ad eseguire operazioni di chirurgia laser, ad esempio ablazione laser; The first optical fiber 10 is suitable for carrying out elastographic measurements of biological tissues; the second optical fiber 20 is adapted to effect a release, for example a controlled release, of said at least one biomolecule, for example of one or more active principles; the third optical fiber 30 is adapted to perform laser surgery operations, for example laser ablation;

la quarta fibra ottica 40 è atta ad eseguire la diagnostica per immagini, o imaging, in particolare mediante ultrasonografia; the fourth optical fiber 40 is adapted to carry out diagnostic imaging, or imaging, in particular by means of ultrasonography;

la quinta fibra ottica 50 è atta ad eseguire diagnostica mediante spettroscopia SERS, ad esempio diagnostica per immagini, e/o analisi biochimiche, ad esempio per la rilevazione di proteine target. the fifth optical fiber 50 is adapted to perform diagnostics by means of SERS spectroscopy, for example diagnostic imaging, and / or biochemical analyzes, for example for the detection of target proteins.

All’interno dell’ago 1 o del catetere può essere prevista una qualsiasi combinazione tra la prima fibra ottica 10, la seconda fibra ottica 20, la terza fibra ottica 30, la quarta fibra ottica 40 e la quinta fibra ottica 50. Any combination of the first optical fiber 10, the second optical fiber 20, the third optical fiber 30, the fourth optical fiber 40 and the fifth optical fiber 50 can be provided inside the needle 1 or the catheter.

A titolo esemplificativo e non limitativo, l’ago 1 o il catetere può comprendere al suo interno: By way of non-limiting example, the needle 1 or the catheter may include inside:

- la prima fibra ottica 10 e la seconda fibra ottica 20; oppure - the first optical fiber 10 and the second optical fiber 20; or

- la prima fibra ottica 10 e la terza fibra ottica 30; oppure - the first optical fiber 10 and the third optical fiber 30; or

- la prima fibra ottica 10 e la quarta fibra ottica 40; oppure - the first optical fiber 10 and the fourth optical fiber 40; or

- la prima fibra ottica 10 e la quinta fibra ottica 50; oppure - the first optical fiber 10 and the fifth optical fiber 50; or

- la seconda fibra ottica 20 e la terza fibra ottica 30; oppure - the second optical fiber 20 and the third optical fiber 30; or

- la seconda fibra ottica 20 e la quarta fibra ottica 40; oppure - the second optical fiber 20 and the fourth optical fiber 40; or

- la seconda fibra ottica 20 e la quinta fibra ottica 50; oppure - the second optical fiber 20 and the fifth optical fiber 50; or

- la terza fibra ottica 30 e la quarta fibra ottica 40; oppure - the third optical fiber 30 and the fourth optical fiber 40; or

- la terza fibra ottica 30 e la quinta fibra ottica 50; oppure - the third optical fiber 30 and the fifth optical fiber 50; or

- la quarta fibra ottica 40 e la quinta fibra ottica 50. - the fourth optical fiber 40 and the fifth optical fiber 50.

In alcune forme di realizzazione, l’ago 1 o catetere comprende al suo interno almeno tre fibre ottiche diverse fra loro, ad esempio tre fibre ottiche diverse fra loro, selezionate tra detta prima fibra ottica 10, detta seconda fibra ottica 20, detta terza fibra ottica 30, detta quarta fibra ottica 40 e detta quinta fibra ottica 50. In some embodiments, the needle 1 or catheter comprises within it at least three different optical fibers, for example three different optical fibers, selected from said first optical fiber 10, said second optical fiber 20, said third fiber optical 30, said fourth optical fiber 40 and said fifth optical fiber 50.

In questo caso, a titolo esemplificativo e non limitativo, l’ago 1 o il catetere può comprendere al suo interno: In this case, by way of non-limiting example, the needle 1 or the catheter may include inside:

- la prima fibra ottica 10, la seconda fibra ottica 20 e la terza fibra ottica 30; oppure - la prima fibra ottica 10, la seconda fibra ottica 20 e la quarta fibra ottica 40; oppure - la prima fibra ottica 10, la seconda fibra ottica 20 e la quinta fibra ottica 50; oppure - la prima fibra ottica 10, la terza fibra ottica 30 e la quarta fibra ottica 40; oppure - la prima fibra ottica 10, la terza fibra ottica 30 e la quinta fibra ottica 50; oppure - la prima fibra ottica 10, la quarta fibra ottica 40 e la quinta fibra ottica 50; oppure - la seconda fibra ottica 20, la terza fibra ottica 30 e la quarta fibra ottica 40; oppure - la seconda fibra ottica 20, la terza fibra ottica 30 e la quinta fibra ottica 50; oppure - la seconda fibra ottica 20, la quarta fibra ottica 40 e la quinta fibra ottica 50; oppure - la terza fibra ottica 30, la quarta fibra ottica 40 e la quinta fibra ottica 50. - the first optical fiber 10, the second optical fiber 20 and the third optical fiber 30; or - the first optical fiber 10, the second optical fiber 20 and the fourth optical fiber 40; or - the first optical fiber 10, the second optical fiber 20 and the fifth optical fiber 50; or - the first optical fiber 10, the third optical fiber 30 and the fourth optical fiber 40; or - the first optical fiber 10, the third optical fiber 30 and the fifth optical fiber 50; or - the first optical fiber 10, the fourth optical fiber 40 and the fifth optical fiber 50; or - the second optical fiber 20, the third optical fiber 30 and the fourth optical fiber 40; or - the second optical fiber 20, the third optical fiber 30 and the fifth optical fiber 50; or - the second optical fiber 20, the fourth optical fiber 40 and the fifth optical fiber 50; or - the third optical fiber 30, the fourth optical fiber 40 and the fifth optical fiber 50.

In alcune forme di realizzazione, l’ago 1 o catetere comprende al suo interno almeno quattro fibre ottiche diverse fra loro, ad esempio quattro fibre ottiche diverse fra loro, selezionate tra detta prima fibra ottica 10, detta seconda fibra ottica 20, detta terza fibra ottica 30, detta quarta fibra ottica 40 e detta quinta fibra ottica 50. In some embodiments, the needle 1 or catheter comprises within it at least four different optical fibers, for example four different optical fibers, selected from said first optical fiber 10, said second optical fiber 20, said third fiber optical 30, said fourth optical fiber 40 and said fifth optical fiber 50.

In questo caso, a titolo esemplificativo e non limitativo, l’ago 1 o il catetere può comprendere al suo interno: In this case, by way of non-limiting example, the needle 1 or the catheter may include inside:

- la prima fibra ottica 10, la seconda fibra ottica 20, la terza fibra ottica 30 e la quarta fibra ottica 40; oppure - the first optical fiber 10, the second optical fiber 20, the third optical fiber 30 and the fourth optical fiber 40; or

- la prima fibra ottica 10, la seconda fibra ottica 20, la terza fibra ottica 30 e la quinta fibra ottica 50; oppure - the first optical fiber 10, the second optical fiber 20, the third optical fiber 30 and the fifth optical fiber 50; or

- la seconda fibra ottica 20, la terza fibra ottica 30, la quarta fibra ottica 40 e la quinta fibra ottica 50; oppure - the second optical fiber 20, the third optical fiber 30, the fourth optical fiber 40 and the fifth optical fiber 50; or

- la prima fibra ottica 10, la terza fibra ottica 30, la quarta fibra ottica 40 e la quinta fibra ottica 50; oppure - the first optical fiber 10, the third optical fiber 30, the fourth optical fiber 40 and the fifth optical fiber 50; or

- la prima fibra ottica 10, la seconda fibra ottica 20, la quarta fibra ottica 40, e la quinta fibra ottica 50. - the first optical fiber 10, the second optical fiber 20, the fourth optical fiber 40, and the fifth optical fiber 50.

In alcune forme di realizzazione, l’ago 1 o catetere comprende al suo interno detta prima fibra ottica 10, detta seconda fibra ottica 20, detta terza fibra ottica 30, detta quarta fibra ottica 40 e detta quinta fibra ottica 50. In some embodiments, the needle 1 or catheter comprises inside said first optical fiber 10, said second optical fiber 20, said third optical fiber 30, said fourth optical fiber 40 and said fifth optical fiber 50.

In tutte le forme di realizzazione, l’ago 1 o catetere può facoltativamente comprendere al suo interno una pluralità di prime fibre ottiche 10 e/o una pluralità di seconde fibre ottiche 20 e/o una pluralità di terze fibre ottiche 30 e/o una pluralità di quarte fibre ottiche 40 e/o una pluralità di quinte fibre ottiche 50. Ad esempio, si possono prevedere due o più quinte fibre ottiche, configurate per, effettuare imaging SERS, da sole o in combinazione con le altre fibre ottiche. In all embodiments, the needle 1 or catheter can optionally comprise within it a plurality of first optical fibers 10 and / or a plurality of second optical fibers 20 and / or a plurality of third optical fibers 30 and / or a plurality of fourth optical fibers 40 and / or a plurality of fifth optical fibers 50. For example, two or more fifth optical fibers can be provided, configured to perform SERS imaging, alone or in combination with the other optical fibers.

In alcune forme di realizzazione possono essere previste almeno due quinte fibre ottiche 50, di cui una configurata per eseguire analisi biochimiche e una o più altre quinte fibre ottiche 50 configurate per eseguire diagnostica mediante spettroscopia SERS. In some embodiments, at least two fifth optical fibers 50 may be provided, one of which is configured to perform biochemical analyzes and one or more other fifth optical fibers 50 configured to perform diagnostics by SERS spectroscopy.

Si possono prevedere, ad esempio, fino a 20 fibre ottiche all’interno dell’ago 1. In alcune forme di realizzazione, si può anche prevedere che un catetere sia disposto nell’ago 1, e che una o più di dette fibre ottiche 10, 20, 30, 40, 50 siano disposte nel catetere e/o che una o più di dette fibre ottiche 10, 20, 30, 40, 50 siano disposte nel lume dell’ago 1, in particolare tra il catetere e la parete interna dell’ago 1. For example, up to 20 optical fibers can be provided inside the needle 1. In some embodiments, it can also be provided that a catheter is arranged in the needle 1, and that one or more of said optical fibers 10 , 20, 30, 40, 50 are arranged in the catheter and / or that one or more of said optical fibers 10, 20, 30, 40, 50 are arranged in the lumen of the needle 1, in particular between the catheter and the internal wall needle 1.

Ad esempio, la prima fibra ottica 10 può essere disposta nel catetere, e una o più di dette seconda fibra ottica 20, terza fibra ottica 30, quarta fibra ottica 40 e quinta fibra ottica 50 possono essere disposte nel lume dell’ago 1, in particolare tra il catetere e la parete interna dell’ago 1. Preferibilmente, la punta della prima fibra ottica 10 è in battuta con una porzione di estremità del catetere. For example, the first optical fiber 10 can be arranged in the catheter, and one or more of said second optical fiber 20, third optical fiber 30, fourth optical fiber 40 and fifth optical fiber 50 can be arranged in the lumen of the needle 1, in in particular between the catheter and the inner wall of the needle 1. Preferably, the tip of the first optical fiber 10 abuts with an end portion of the catheter.

Con riferimento alla prima fibra ottica 10, l’almeno un sensore ottico 11 è preferibilmente un sensore ottico 11 del tipo reticolo di Bragg in fibra (FBG, indicato con il riferimento 11 in Fig.2a) oppure una cavità ottica di Fabry-Perot 112 (Fig.2b); oppure possono essere previsti uno o più FBG e una o più cavità ottica di Fabry-Perot. With reference to the first optical fiber 10, the at least one optical sensor 11 is preferably an optical sensor 11 of the fiber Bragg grating type (FBG, indicated with the reference 11 in Fig.2a) or a Fabry-Perot optical cavity 112 (Fig.2b); or one or more FBGs and one or more Fabry-Perot optical cavities may be provided.

Vantaggiosamente, il sensore ottico 11 consente di eseguire misure in tempo reale di pressione, in particolare in una specifica posizione nel corpo umano raggiunta ad esempio attraverso l’ago 1. Advantageously, the optical sensor 11 allows you to perform real-time pressure measurements, in particular in a specific position in the human body reached for example through the needle 1.

Uno o più reticoli di Bragg in fibra (FBG) possono essere facilmente prodotti ed integrati all'interno della fibra ottica 10, ad esempio mediante un processo litografico UV. Un FBG è tipicamente un segmento di fibra ottica 10 avente una modulazione periodica dell'indice di rifrazione lungo l'asse del core della fibra ottica 10. Tale reticolo si comporta sostanzialmente come un filtro passa banda in riflessione ed un filtro elimina banda in trasmissione. Il picco in riflessione è centrato alla lunghezza d'onda di Bragg data da λB=2 neff Λ dove neff è l'indice di rifrazione efficace del mezzo (ad esempio del tessuto biologico), e Λ è il periodo del reticolo. Poiché una deformazione (strain) longitudinale e una variazione di temperatura modulano sia n che Λ, la lunghezza d'onda di Bragg subisce uno shift in seguito alla perturbazione provocata dell'ambiente esterno alla fibra ottica 10. Preferibilmente, il reticolo di Bragg in fibra (FBG) ha una lunghezza, parallelamente all’asse longitudinale della fibra ottica 10, compresa tra 0,5 e 10 mm. Quando è prevista una pluralità di FBG, la spaziatura tra FBG consecutivi è preferibilmente compresa tra 1 e 10 mm. La fibra ottica 10 può facoltativamente essere provvista (parzialmente o completamente) di un rivestimento esterno che consente un accoppiamento per interferenza con l’ago 1. One or more fiber Bragg gratings (FBGs) can be easily produced and integrated within the optical fiber 10, for example by means of a UV lithographic process. An FBG is typically a segment of optical fiber 10 having a periodic modulation of the refractive index along the axis of the core of the optical fiber 10. This grating substantially behaves like a band-pass filter in reflection and a band-eliminating filter in transmission. The peak in reflection is centered at the Bragg wavelength given by λB = 2 neff Λ where neff is the effective refractive index of the medium (for example of the biological tissue), and Λ is the period of the lattice. Since a longitudinal strain and a temperature variation modulate both n and Λ, the Bragg wavelength undergoes a shift following the perturbation caused by the environment outside the optical fiber 10. Preferably, the fiber Bragg grating (FBG) has a length, parallel to the longitudinal axis of the optical fiber 10, between 0.5 and 10 mm. When a plurality of FBGs are provided, the spacing between consecutive FBGs is preferably between 1 and 10 mm. The optical fiber 10 can optionally be provided (partially or completely) with an external coating that allows a coupling by interference with the needle 1.

In sintesi, il monitoraggio delle variazioni di pressione avviene sostanzialmente in questo modo: man mano che l'ago 1 e/o il catetere è inserito all'interno del corpo umano, gli uno o più FBG 11 subiscono delle deformazioni, in particolare delle compressioni (dovute ad un buckling, ossia ad un incurvamento della fibra ottica 10) e delle estensioni, in funzione dell'elasticità dei tessuti che sono attraversati. Le compressioni e le estensioni degli uno o più FBG 11 comportano uno shift della lunghezza d'onda di Bragg verso lunghezze d'onda minori o maggiori rispettivamente. Tali shift possono anche essere indotti da una variazione di temperatura. Poiché ogni shift della lunghezza d'onda di Bragg è somma di variazioni congiunte di deformazione e temperatura, per misure quasi-statiche e statiche di pressione è preferibile prevedere una compensazione di temperatura. In aggiunta o in alternativa ad uno o più FBG 11, si possono prevedere uno o più cavità ottiche di tipo Fabry-Perot 112 (Fig.2b). In summary, the monitoring of pressure changes basically takes place in this way: as the needle 1 and / or the catheter is inserted inside the human body, the one or more FBG 11 undergo deformations, in particular compressions (due to a buckling, that is to a bending of the optical fiber 10) and of the extensions, as a function of the elasticity of the tissues that are crossed. The compressions and extensions of the one or more FBG 11 involve a shift of the Bragg wavelength towards shorter or longer wavelengths respectively. Such shifts can also be induced by a temperature variation. Since each shift in the Bragg wavelength is the sum of joint variations in strain and temperature, it is preferable to provide a temperature compensation for quasi-static and static pressure measurements. In addition or as an alternative to one or more FBG 11, one or more optical cavities of the Fabry-Perot 112 type can be provided (Fig.2b).

Una cavità ottica di Fabry-Perot 112 è preferibilmente una cavità ottica comprendente due superfici 113, 114 semiriflettenti parallele atte a produrre riflessioni multiple del fascio di luce che attraversa la fibra ottica 10. Una delle due superfici 113, 114, preferibilmente la superficie 114 terminale, è una membrana sensibile che cambia lo spessore ottico della cavità sotto l’effetto di una pressione e/o di una variazione di temperatura. Di conseguenza, varierà il segnale riflesso che raggiunge l’unita di interrogazione optoelettronica (che ad esempio comprende uno spettrofotometro) connessa alla fibra ottica 10. La membrana sensibile 114 (che preferibilmente si estende perpendicolarmente all'asse longitudinale della fibra ottica 10, ed è separata dalla sua punta) può essere montata direttamente sulla porzione terminale della fibra ottica 10 o può essere supportata dalla superficie laterale esterna dell'ago 1 o catetere. A Fabry-Perot optical cavity 112 is preferably an optical cavity comprising two parallel semi-reflective surfaces 113, 114 adapted to produce multiple reflections of the light beam passing through the optical fiber 10. One of the two surfaces 113, 114, preferably the terminal surface 114 , is a sensitive membrane that changes the optical thickness of the cavity under the effect of a pressure and / or a change in temperature. Consequently, the reflected signal reaching the optoelectronic interrogation unit (which for example comprises a spectrophotometer) connected to the optical fiber 10 will vary. The sensitive membrane 114 (which preferably extends perpendicular to the longitudinal axis of the optical fiber 10, and is separated from its tip) can be mounted directly on the end portion of the optical fiber 10 or can be supported by the outer lateral surface of the needle 1 or catheter.

Con riferimento alla seconda fibra ottica 20, vantaggiosamente, la funzionalizzazione con particelle di un gel polimerico 21 comprendente una molecola fotosensibile e una molecola di interesse, consente di rilasciare detta molecola al sito di interesse qualora illuminata con un fascio di luce atto a far sì che la biomolecola venga rilasciata dal gel polimerico che la comprende. With reference to the second optical fiber 20, advantageously, the functionalization with particles of a polymeric gel 21 comprising a photosensitive molecule and a molecule of interest, allows to release said molecule to the site of interest when illuminated with a beam of light suitable for causing the biomolecule is released from the polymer gel that comprises it.

Con “molecola fotosensibile” si intende una molecola o una particella in grado di essere eccitata da una fonte di luce e di dare luogo a reazioni chimiche di scissione di legami chimici, cambi conformazionali e trasferimenti di energia. Con molecole fotosensibili si intendono anche le molecole che generano un effetto fototermico; quando ci si riferisce a particella come molecola fotosensibile si intende una particella di qualunque forma e dimensione. By "photosensitive molecule" we mean a molecule or a particle capable of being excited by a light source and giving rise to chemical reactions of splitting chemical bonds, conformational changes and energy transfers. By photosensitive molecules we also mean the molecules that generate a photothermal effect; when we refer to a particle as a photosensitive molecule we mean a particle of any shape and size.

Con “biomolecola”, riferita in particolare alla seconda fibra ottica 20, si intende una molecola per uso terapeutico o diagnostico da rilasciare ad un sito di interesse. Vantaggiosamente, quando l’almeno una particella di gel polimerico viene irradiata da un fascio di luce, l’almeno una biomolecola è atta ad essere rilasciata dall’almeno una particella di gel polimerico e ad essere veicolata in un tessuto o compartimento umano o animale. By "biomolecule", referring in particular to the second optical fiber 20, we mean a molecule for therapeutic or diagnostic use to be released to a site of interest. Advantageously, when the at least one polymer gel particle is irradiated by a beam of light, the at least one biomolecule is able to be released from the at least one polymer gel particle and to be conveyed in a human or animal tissue or compartment.

In particolare, la seconda fibra ottica 20 è atta ad essere connessa ad un’unità di illuminazione (non illustrata) configurata per generare un fascio di luce che si propaga dall’interno della fibra ottica 20 verso l’esterno. Quando l’almeno una particella è irradiata dal fascio di luce, l’almeno una biomolecola è atta ad essere rilasciata dalle particelle e ad essere veicolata in un tessuto o compartimento umano o animale. In particular, the second optical fiber 20 is adapted to be connected to a lighting unit (not shown) configured to generate a beam of light that propagates from the inside of the optical fiber 20 towards the outside. When the at least one particle is irradiated by the light beam, the at least one biomolecule is capable of being released by the particles and being conveyed in a human or animal tissue or compartment.

Preferibilmente, la almeno una particella del gel polimerico è legata covalentemente su almeno una parte della superficie della fibra mediante un legame covalente scelto da un gruppo consistente in legame ammidico, un legame estereo, etereo e tioetereo, legame carbonio-carbonio, carbonio-azoto, carbonio-zolfo, carboniofosforo, carbonio-ossigeno, carbonio-silicio. Preferably, the at least one particle of the polymer gel is covalently bonded on at least a part of the fiber surface by a covalent bond selected from a group consisting of an amide bond, an ester, ether and thioether bond, carbon-carbon bond, carbon-nitrogen bond, carbon-sulfur, carbon-phosphorus, carbon-oxygen, carbon-silicon.

Preferibilmente,l’almeno una particella del gel polimerico presenta un raggio idrodinamico nell’intervallo da 0,01 e 5 µm. Preferably, the at least one particle of the polymer gel has a hydrodynamic radius in the range of 0.01 and 5 µm.

Preferibilmente,l’almeno una particella di gel polimerico presenta un raggio idrodinamico nell’intervallo da 0,1 a 2,5 µm e il gel polimerico è un microgelo. Preferably, the at least one polymer gel particle has a hydrodynamic radius in the range from 0.1 to 2.5 µm and the polymer gel is a microgel.

Preferibilmente, l’almeno una particella di gel polimerico presenta un raggio idrodinamico nell’intervallo da 0,010 a 0,050 µm e il gel polimerico è un nanogelo. Preferibilmente, l’almeno una particella di gel polimerico è ottenuta dalla polimerizzazione di uno o più monomeri scelti dal gruppo consistente in: monomeri acrilici, monomeri vinilici, monomeri stimolo-responsivi e monomeri bioinerti. Preferably, the at least one polymer gel particle has a hydrodynamic radius in the range from 0.010 to 0.050 µm and the polymer gel is a nano-freeze. Preferably, the at least one polymer gel particle is obtained from the polymerization of one or more monomers selected from the group consisting of: acrylic monomers, vinyl monomers, stimulus-responsive monomers and bioinert monomers.

Preferibilmente, detti monomeri acrilici comprendono o sono costituiti da gruppi funzionali carbossilici e/o amminici, preferibilmente scelti dal gruppo consistente in acido acrilico, acido metacrilico, acido fumarico, acido maleico, butilmetilacrilato (nBuMA), dimetilamminoetil acrilato (DMAEA), acrilammide (AAm), aminoetilmetacrilato (Aema), dimetilamminoetil(met)acrilato (DMAEMA), N-(3-amminopropil) metacrilammide (Apma), e polietilenimmina (PEI). Preferably, said acrylic monomers comprise or consist of carboxylic and / or amino functional groups, preferably selected from the group consisting of acrylic acid, methacrylic acid, fumaric acid, maleic acid, butylmethylacrylate (nBuMA), dimethylaminoethyl acrylate (DMAEA), acrylamide (AAm ), aminoethyl methacrylate (Aema), dimethylaminoethyl (meth) acrylate (DMAEMA), N- (3-aminopropyl) methacrylamide (Apma), and polyethyleneimine (PEI).

Preferibilmente, detti monomeri bioinerti sono scelti dal gruppo consistente in monomeri derivati del glicole etilenico, preferibilmente polietilene glicole acrilati, polietilene glicole metacrilati, polietilene glicole funzionalizzato con acrilammidi, polietilene glicole funzionalizzato con metacrilammidi, oligo(glicole etilenico)acrilato (OEGA), oligo(glicole etilenico)metacrilato (OEGMA), oligo(glicoleetilenico)diacrilato (OEGDA), N-alchilacrilammide, vinilcaprolattone (VCL), e idrossi-etilmetacrilato. Preferably, said bioinert monomers are selected from the group consisting of monomers derived from ethylene glycol, preferably polyethylene glycol acrylates, polyethylene glycol methacrylates, polyethylene glycol functionalized with acrylamides, polyethylene glycol functionalized with methacrylamides, oligo (ethylene glycol) acrylate (OEGA), oligo (ethylene glycol) acrylate (OEGA), oligo (ethylene glycol) acrylate (OEGA) ethylene glycol) methacrylate (OEGMA), oligo (ethylene glycol) diacrylate (OEGDA), N-alkyl acrylamide, vinyl caprolactone (VCL), and hydroxy-ethyl methacrylate.

Preferibilmente, detti monomeri stimolo-responsivi sono (N-isopropilacrilammide) e derivati dell’aminoetil-metacrilato. Preferably, said stimulus-responsive monomers are (N-isopropylacrylamide) and derivatives of aminoethyl-methacrylate.

Preferibilmente, detta almeno una molecola fotosensibile è scelta dal gruppo consistente in: Preferably, said at least one photosensitive molecule is selected from the group consisting of:

- azobenzene o suoi derivati, - azobenzene or its derivatives,

- un derivato nitrobenzilico, - a nitrobenzyl derivative,

- un fluoroforo, preferibilmente derivato della malachite e delle carbocianine, - una particella di oro e/o argento; e - a fluorophore, preferably a derivative of malachite and carbocyanins, - a particle of gold and / or silver; And

- una particella ad alto indice di rifrazione. - a particle with a high refractive index.

Preferibilmente, la almeno una biomolecola della seconda fibra ottica 20 è scelta dal gruppo consistente fattori di crescita, molecole neuroprotettive, molecole attive per la rigenerazione del sistema nervoso centrale, farmaci e profarmaci e loro combinazioni, agenti antineoplastici, modificatori della risposta biologica, ormoni, vitamine, peptidi, enzimi, agenti antivirali, composti radioattivi, anticorpi monoclonali, materiale genetico e cellule. Preferably, the at least one biomolecule of the second optical fiber 20 is selected from the group consisting of growth factors, neuroprotective molecules, active molecules for the regeneration of the central nervous system, drugs and prodrugs and their combinations, antineoplastic agents, biological response modifiers, hormones, vitamins, peptides, enzymes, antiviral agents, radioactive compounds, monoclonal antibodies, genetic material and cells.

Preferibilmente, almeno una particella di detto gel polimerico è legata covalentemente alla punta e/o al cladding della seconda fibra ottica 20. Preferably, at least one particle of said polymeric gel is covalently bonded to the tip and / or to the cladding of the second optical fiber 20.

Con riferimento alla quinta fibra ottica 50, come già detto, essa ha un’estremità provvista di un rivestimento 51 metallico e/o polimerico. With reference to the fifth optical fiber 50, as already mentioned, it has one end provided with a metallic and / or polymeric coating 51.

Preferibilmente, il rivestimento 51 ha uno spessore compreso tra 10 nm e 10 µm. Tale spessore è misurato parallelamente all’asse longitudinale della fibra ottica 50. Preferibilmente, quando il rivestimento 51 è metallico ha uno spessore da 10 a 100 nm; quando il rivestimento 51 è polimerico, ha uno spessore da 100 nm a 10 µm. La quinta fibra ottica 50 comprende un reticolo di diffrazione 511, 512. Preferably, the coating 51 has a thickness comprised between 10 nm and 10 µm. This thickness is measured parallel to the longitudinal axis of the optical fiber 50. Preferably, when the coating 51 is metallic it has a thickness of 10 to 100 nm; when the coating 51 is polymeric, it has a thickness from 100 nm to 10 µm. The fifth optical fiber 50 comprises a diffraction grating 511, 512.

In una prima variante (Fig. 3a) detto rivestimento 51 comprende detto reticolo di diffrazione 511 avente preferibilmente un periodo da 50 nm a 5 µm, preferibilmente detto reticolo di diffrazione (511) comprendente o essendo formato da una pluralità di fori oppure da una pluralità di pilastrini. In a first variant (Fig. 3a) said coating 51 comprises said diffraction grating 511 preferably having a period from 50 nm to 5 µm, preferably said diffraction grating (511) comprising either being formed by a plurality of holes or by a plurality of pillars.

In una seconda variante (Fig. 3b), detto reticolo di diffrazione 512 è un reticolo di Bragg in fibra, avente preferibilmente un periodo da 10 a 1000 µm. In a second variant (Fig. 3b), said diffraction grating 512 is a fiber Bragg grating, preferably having a period from 10 to 1000 µm.

Tali varianti verranno ulteriormente descritte in seguito. These variants will be further described below.

In entrambe le varianti, il rivestimento 51 comprende facoltativamente almeno una biomolecola, preferibilmente almeno una proteina, ad esempio un anticorpo o un bio-recettore, o almeno un acido nucleico, come un aptamero o un anti-miRNA. Il rivestimento 51 aderisce ad una porzione di estremità della fibra ottica 50, preferibilmente alla porzione della fibra ottica che è nota nel settore come “punta” o “tip” e/o alla porzione di estremità della fibra ottica 50 che comprende la punta. La punta della fibra ottica è tipicamente la superficie di estremità della fibra ottica che è trasversale, ad esempio ortogonale, alla superficie laterale della fibra ottica, la superficie laterale essendo tipicamente cilindrica. In both variants, the coating 51 optionally comprises at least one biomolecule, preferably at least one protein, for example an antibody or a bio-receptor, or at least a nucleic acid, such as an aptamer or an anti-miRNA. The coating 51 adheres to an end portion of the optical fiber 50, preferably to the portion of the optical fiber which is known in the art as "tip" and / or to the end portion of the optical fiber 50 which comprises the tip. The tip of the optical fiber is typically the end surface of the optical fiber which is transverse, for example orthogonal, to the lateral surface of the optical fiber, the lateral surface being typically cylindrical.

Preferibilmente, il rivestimento 51 forma sostanzialmente un sistema biologico di riconoscimento. Preferibilmente, il rivestimento 51 è sostanzialmente uno strato, comprendente materiale biologico capace di riconoscere e legarsi ad altre molecole target, in particolare per riconoscimento specifico. Preferably, the coating 51 substantially forms a biological recognition system. Preferably, the coating 51 is substantially a layer, comprising biological material capable of recognizing and binding to other target molecules, in particular for specific recognition.

Il rivestimento 51 della quinta fibra ottica 50, per analisi biochimiche, comprende o è sostanzialmente formato da materiali funzionali aventi preferibilmente struttura nanometrica, che intrappolando la luce a una specifica lunghezza d’onda di risonanza danno luogo a forti localizzazioni di campo elettromagnetico e dunque a forte interazione luce-materia. Questa interazione è alla base della conversione dell'evento biologico (ad esempio un binding o legame molecolare tra un biomarcatore e il suo anticorpo) in un segnale misurabile. Infatti, il meccanismo di trasduzione avviene grazie alla presenza di fenomeni risonanti superficiali (ossia che si verificano sulla superficie della punta, in genere su aree dell'ordine di frazioni di millimetro quadrato), tipicamente ma non esclusivamente di natura plasmonica, che interagendo con gli strati biologici da analizzare permettono la rivelazione dei bio-marcatori e la relativa quantizzazione tramite misure spettrali in riflessione. Il sistema biologico di riconoscimento è in grado di interagire, ad esempio, con il biomarcatore che si vuole quantizzare e determinano la specificità del sensore. Il segnale risultante dall'interazione tra il sistema biologico di riconoscimento e l’analita sarà di tipo luminoso e sarà registrato dalla fibra ottica 50. Per l’immobilizzazione del sistema biologico sulla fibra ottica 50 si possono utilizzare svariati tipi di protocolli chimici, in funzione della natura dello strato depositato e del substrato. The coating 51 of the fifth optical fiber 50, for biochemical analysis, comprises or is substantially formed of functional materials preferably having a nanometric structure, which by trapping the light at a specific resonance wavelength give rise to strong localizations of the electromagnetic field and therefore to strong light-matter interaction. This interaction underlies the conversion of the biological event (for example a binding or molecular bond between a biomarker and its antibody) into a measurable signal. In fact, the transduction mechanism takes place thanks to the presence of superficial resonant phenomena (i.e. which occur on the surface of the tip, generally on areas of the order of fractions of a square millimeter), typically but not exclusively of a plasmon nature, which interacting with the biological layers to be analyzed allow the detection of bio-markers and their quantization through spectral measurements in reflection. The biological recognition system is able to interact, for example, with the biomarker to be quantized and determine the specificity of the sensor. The signal resulting from the interaction between the biological recognition system and the analyte will be of the luminous type and will be recorded by the optical fiber 50. Various types of chemical protocols can be used to immobilize the biological system on the optical fiber 50, depending on the the nature of the deposited layer and the substrate.

Vantaggiosamente, la fibra ottica 50 è sensibile, e perciò in grado di rilevare, a modifiche locali (ad esempio di qualche decina di nanometri) di indice di rifrazione dell'ambiente circostante la fibra ottica 50 che avvengono sulla loro superficie sensibile, in particolare sulla superficie del rivestimento 51. Infatti una variazione delle condizioni al contorno (ad esempio una variazione del materiale che si deposita nelle immediate vicinanze dell'area sensibile) induce una variazione del segnale riflesso. Monitorando le variazioni di un parametro caratteristico di detto materiale, ad esempio la lunghezza d’onda di risonanza, è possibile ricavare informazioni sulla quantità e sul tipo di materiale depositato (si ha perciò un meccanismo di trasduzione). Ad esempio, i trasduttori in fibra lavorano in riflessione: il segnale emesso dalla sorgente si propaga nella fibra ottica 50 ed è riflesso in punta dopo aver interagito col sistema biologico di riconoscimento, ossia con il rivestimento 51. I trasduttori sono progettati in modo da presentare tipicamente una risonanza (ossia un minimo oppure un massimo d'intensità riflessa) ad una particolare lunghezza d'onda. In assenza di legami tra la biomolecola del rivestimento 51, ad esempio un biorecettore, e la molecola target tale risonanza non subisce alcuno shift. Perciò, monitorando la variazione nel tempo della lunghezza d’onda di risonanza si ottiene un segnale costante o sostanzialmente costante che forma la cosiddetta “baseline”. In seguito al binding molecolare, la lunghezza d'onda di risonanza del reticolo di diffrazione 511, 512 subisce uno shift dovuto a modifiche superficiali di indice di rifrazione; tale shift ad esempio è proporzionale alla concentrazione di molecola target presente nel tessuto o liquido biologico. Advantageously, the optical fiber 50 is sensitive, and therefore capable of detecting, to local changes (for example of a few tens of nanometers) in the refractive index of the environment surrounding the optical fiber 50 which occur on their sensitive surface, in particular on the surface of the coating 51. In fact, a variation of the boundary conditions (for example a variation of the material deposited in the immediate vicinity of the sensitive area) induces a variation of the reflected signal. By monitoring the variations of a characteristic parameter of said material, for example the resonance wavelength, it is possible to obtain information on the quantity and type of material deposited (there is therefore a transduction mechanism). For example, fiber transducers work in reflection: the signal emitted by the source propagates in the optical fiber 50 and is reflected at the tip after interacting with the biological recognition system, ie with the coating 51. The transducers are designed in such a way as to present typically a resonance (ie a minimum or a maximum of reflected intensity) at a particular wavelength. In the absence of links between the biomolecule of the coating 51, for example a bioreceptor, and the target molecule, this resonance does not undergo any shift. Therefore, by monitoring the variation over time of the resonance wavelength, a constant or substantially constant signal is obtained which forms the so-called "baseline". Following the molecular binding, the resonance wavelength of the diffraction grating 511, 512 undergoes a shift due to surface refractive index modifications; such a shift, for example, is proportional to the concentration of target molecule present in the tissue or biological liquid.

A titolo esemplificativo e non limitativo, per ottenere un riconoscimento selettivo, la superficie della fibra ottica 50 viene trattata in modo tale che solo la molecola target (e non le altre molecole presenti nella soluzione o tessuto biologico) sia immobilizzata e quindi rilevata dal trasduttore (il trasduttore preferibilmente comprende la fibra ottica 50 e il reticolo di diffrazione 511 o 512). Preferibilmente, il trattamento dell'area sensibile dei trasduttori in fibra avviene attraverso una funzionalizzazione che comprende due fasi in sequenza: By way of non-limiting example, to obtain selective recognition, the surface of the optical fiber 50 is treated in such a way that only the target molecule (and not the other molecules present in the solution or biological tissue) is immobilized and therefore detected by the transducer ( the transducer preferably comprises the optical fiber 50 and the diffraction grating 511 or 512). Preferably, the treatment of the sensitive area of the fiber transducers takes place through a functionalization which includes two sequential steps:

a) funzionalizzazione chimica: che comprende un trattamento della superficie del trasduttore affinché questa presenti gruppi funzionali adeguati alla successiva fase di accoppiamento (coupling) con la biomolecola, ossia con l’elemento di riconoscimento biomolecolare (ERB).Tali gruppi funzionali comprendono, ad esempio, gruppi carbossilici, amminici, tiolici, o come siti cationici ed anionici; b) funzionalizzazione biologica: dopo la fase a), si procede all'immobilizzazione della biomolecola, che può essere ad esempio un bio-recettore macromolecolare o un recettore sintetico. A questo scopo, si possono utilizzare tecniche di coupling ben consolidate, ad esempio tecniche che portano alla formazione di un legame covalente tra biomolecola e il rivestimento, e/o tecniche che portano ad interazioni di tipo supramolecolare tra la biomolecola e il rivestimento. a) chemical functionalization: which includes a treatment of the surface of the transducer so that it presents functional groups suitable for the subsequent coupling phase with the biomolecule, i.e. with the biomolecular recognition element (ERB). , carboxylic, amine, thiol groups, or as cationic and anionic sites; b) biological functionalization: after phase a), the biomolecule is immobilized, which can be, for example, a macromolecular bio-receptor or a synthetic receptor. For this purpose, well-established coupling techniques can be used, for example techniques that lead to the formation of a covalent bond between the biomolecule and the coating, and / or techniques that lead to supramolecular interactions between the biomolecule and the coating.

Con particolare riferimento alla Fig. 3a, in una prima variante esemplificativa, il rivestimento 51 è un rivestimento metallico oppure polimerico. Ad esempio, il rivestimento 51 comprende uno o più strati, in particolare strati nanometrici, di materiale metallico ad esempio comprendente oro. Preferibilmente, la superficie esterna del rivestimento 51 presenta una pluralità di caratteristiche (features) superficiali 511, preferibilmente periodiche o sostanzialmente periodiche, preferibilmente a reticolo quadrato o sostanzialmente quadrato. Le caratteristiche 511 formano un reticolo di diffrazione. Tali caratteristiche 511 sono ad esempio delle sporgenze, in particolare sporgenze nanometriche o dei fori, in particolare fori di diametro nanometrico. Ad esempio, le sporgenze sono formate da una pluralità di pilastrini (pillars) e i fori sono ricavati in una lamina, ad esempio d’oro. With particular reference to Fig. 3a, in a first exemplary variant, the coating 51 is a metallic or polymeric coating. For example, the coating 51 comprises one or more layers, in particular nanometric layers, of metallic material, for example comprising gold. Preferably, the external surface of the covering 51 has a plurality of surface features 511, preferably periodic or substantially periodic, preferably with a square or substantially square lattice. Features 511 form a diffraction grating. Such characteristics 511 are for example protrusions, in particular nanometric protrusions or holes, in particular holes of nanometric diameter. For example, the protrusions are formed by a plurality of pillars and the holes are made in a sheet, for example of gold.

Il rivestimento 51 metallico è previsto almeno sulla punta della fibra ottica 50. The metallic coating 51 is provided at least on the tip of the optical fiber 50.

Il rivestimento 51 metallico supporta una risonanza plasmonica localizzata la cui lunghezza d’onda di accoppiamento è sensibile ai cambiamenti morfologici sulla superficie del sensore. The metallic coating 51 supports a localized plasmon resonance whose coupling wavelength is sensitive to morphological changes on the sensor surface.

Preferibilmente, il periodo dei pilastrini o dei fori è compreso tra 50 nm e 5 µm, ad esempio tra 100 nm e 1 µm, e/o il raggio dei pilastrini o dei fori è compreso tra 10 nm e 0,5 µm e/o lo spessore del rivestimento 51 è compreso tra 10 e 100 nm. Con “periodo” si intende in particolare la distanza centro-centro tra ciascun pilastrino (o foro) e i pilastrini (o fori) immediatamente consecutivi ad esso. Preferably, the period of the posts or holes is between 50 nm and 5 µm, for example between 100 nm and 1 µm, and / or the radius of the posts or holes is between 10 nm and 0.5 µm and / or the thickness of the coating 51 is comprised between 10 and 100 nm. With “period” we mean in particular the center-to-center distance between each pillar (or hole) and the pillars (or holes) immediately consecutive to it.

La selezione di tali parametri è fatta in funzione della massimizzazione della sensibilità superficiale (in particolare per massimizzare lo shift della risonanza per nm di materiale biologico depositato sulla superficie) lasciando una buona visibilità (escursione minimo-massimo dell’intensità di luce riflessa) della risonanza. The selection of these parameters is made according to the maximization of the surface sensitivity (in particular to maximize the resonance shift per nm of biological material deposited on the surface) leaving a good visibility (minimum-maximum excursion of the reflected light intensity) of the resonance .

Con particolare riferimento alla Fig.3b, in una seconda variante, la quinta fibra ottica 50 comprende un reticolo di diffrazione 512 avente un periodo compreso tra 10 e 1000 µm, e detto rivestimento 51 è preferibilmente metallico. With particular reference to Fig.3b, in a second variant, the fifth optical fiber 50 comprises a diffraction grating 512 having a period comprised between 10 and 1000 µm, and said coating 51 is preferably metallic.

In particolare, il reticolo di diffrazione 512 è del tipo “reticolo a passo lungo” (LPG) Il reticolo di diffrazione 512 è inscritto all’interno del core 52 della fibra ottica 50, ad esempio mediante una modulazione periodica del core 52. In particular, the diffraction grating 512 is of the "long-pitch grating" (LPG) type. The diffraction grating 512 is inscribed within the core 52 of the optical fiber 50, for example by periodic modulation of the core 52.

Tale modulazione è ad esempio ottenuta attraverso una variazione periodica dell’indice di rifrazione del core 52, ad esempio mediante esposizione locale a luce UV oppure mediante variazioni delle dimensioni del core 52. This modulation is for example obtained through a periodic variation of the refractive index of the core 52, for example by local exposure to UV light or by variations in the dimensions of the core 52.

La lunghezza del periodo del reticolo di diffrazione 512 consente l’accoppiamento tra il modo di core fondamentale e i modi di cladding co-propaganti. Lo spettro in trasmissione del reticolo di diffrazione 512 è tipicamente formato da più bande di attenuazione, ognuna delle quali legate ad un diverso modo di cladding. The length of the period of the diffraction grating 512 allows the coupling between the fundamental core mode and the co-propagating cladding modes. The transmission spectrum of the diffraction grating 512 is typically formed by several attenuation bands, each of which is linked to a different cladding mode.

Il reticolo di diffrazione 512 è particolarmente sensibile a diversi parametri, come ad esempio temperatura, bending, strain e indice di rifrazione dell’ambiente esterno alla fibra ottica 50. Considerata la sua sensibilità all’indice di rifrazione, il reticolo di diffrazione 512 è particolarmente adatto ad essere utilizzato come sensore chimico e biologico, ad esempio per analisi biologiche di tipo label-free. The diffraction grating 512 is particularly sensitive to various parameters, such as temperature, bending, strain and refractive index of the environment outside the optical fiber 50. Given its sensitivity to the refractive index, the diffraction grating 512 is particularly suitable for use as a chemical and biological sensor, for example for biological analyzes of the label-free type.

In entrambe le varianti (Fig. 3a e 3b), la porzione terminale (che comprende la punta) della fibra ottica 50 è ricoperta dal rivestimento 51. Facoltativamente, nella seconda variante (Fig. 3b) è previsto anche un rivestimento polimerico 54 sulla superficie laterale esterna della fibra ottica 50, in particolare sulla superficie laterale esterna del cladding 53, adiacente alla punta. Preferibilmente, detto rivestimento polimerico 54 comprende detta almeno una biomolecola. In both variants (Fig. 3a and 3b), the terminal portion (which includes the tip) of the optical fiber 50 is covered by the coating 51. Optionally, in the second variant (Fig. 3b) a polymeric coating 54 is also provided on the surface external lateral surface of the optical fiber 50, in particular on the external lateral surface of the cladding 53, adjacent to the tip. Preferably, said polymeric coating 54 comprises said at least one biomolecule.

La quinta fibra ottica 50 è preferibilmente configurata per eseguire, in aggiunta o in alternativa all’esecuzione di analisi biochimiche, la diagnostica mediante spettroscopia SERS (Surface Enhanced Raman Scattering). La quinta fibra ottica 50 può perciò comprendere oppure non-comprendere detta almeno una biomolecola. The fifth optical fiber 50 is preferably configured to perform, in addition or as an alternative to performing biochemical analyzes, diagnostics using SERS (Surface Enhanced Raman Scattering) spectroscopy. The fifth optical fiber 50 can therefore comprise or not comprise said at least one biomolecule.

In alcune forme di realizzazione possono essere provviste almeno due quinte fibre ottiche 50, di cui una configurata per eseguire analisi biochimiche e una o più altre quinte fibre ottiche 50 configurate per eseguire diagnostica mediante spettroscopia SERS. Ad eccezione della almeno una biomolecola (che può non essere presente), le altre caratteristiche della quinta fibra ottica 50 configurata per eseguire spettroscopia SERS sono le stesse o sostanzialmente le stesse precedentemente descritte con riferimento alle Fig.3a e 3b. In some embodiments, at least two fifth optical fibers 50 may be provided, one of which is configured to perform biochemical analyzes and one or more other fifth optical fibers 50 configured to perform diagnostics by SERS spectroscopy. With the exception of the at least one biomolecule (which may not be present), the other characteristics of the fifth optical fiber 50 configured to perform SERS spectroscopy are the same or substantially the same as previously described with reference to Figs.3a and 3b.

La fibra ottica 50 è preferibilmente anche adatta per il riconoscimento di tessuti tumorali ad alta risoluzione basato su tecnologia SERS. In particolare, si può sfruttare l’effetto SERS ossia l'intensificazione e amplificazione del segnale Raman delle molecole caratterizzanti il tessuto biologico da ispezionare. Per quanto riguarda il SERS, l'intensificazione e l’amplificazione dello scattering Raman è dovuta all'interazione fra l'onda elettromagnetica associata al laser utilizzato e un substrato metallico su cui l'analita è posto. Infatti, l'amplificazione del campo elettromagnetico è dovuta alle risonanze plasmoniche generate dalla superficie metallica, ad esempio delle nanostrutture in oro presenti sulla fibra ottica. La fibra ottica 50 può eseguire scansioni direttamente su tessuto. The optical fiber 50 is preferably also suitable for the recognition of high resolution tumor tissues based on SERS technology. In particular, the SERS effect can be exploited, i.e. the intensification and amplification of the Raman signal of the molecules characterizing the biological tissue to be inspected. As for the SERS, the intensification and amplification of Raman scattering is due to the interaction between the electromagnetic wave associated with the laser used and a metal substrate on which the analyte is placed. In fact, the amplification of the electromagnetic field is due to the plasmonic resonances generated by the metal surface, for example of the gold nanostructures present on the optical fiber. The optical fiber 50 can scan directly onto fabric.

Con particolare riferimento alle Figure 4, 5 e 5a, viene illustrato un dispositivo medico 100 comprendente un ago 1 come descritto precedentemente, ad esempio comprendente al suo interno almeno due fibre ottiche diverse fra loro, dette almeno due fibre ottiche essendo selezionate tra detta prima fibra ottica 10, detta seconda fibra ottica 20, detta terza fibra ottica 30, detta quarta fibra ottica 40 e detta quinta fibra ottica 50. Si noti che il dispositivo medico 100 può anche comprendere un catetere inserito nell’ago 1, come descritto precedentemente. With particular reference to Figures 4, 5 and 5a, a medical device 100 is illustrated comprising a needle 1 as described above, for example comprising inside it at least two different optical fibers, said at least two optical fibers being selected from said first fiber optical 10, said second optical fiber 20, said third optical fiber 30, said fourth optical fiber 40 and said fifth optical fiber 50. It should be noted that the medical device 100 can also comprise a catheter inserted in the needle 1, as described above.

Il dispositivo medico 100 comprende un corpo 6 vincolato all’ago 1. L’ago 1 è preferibilmente metallico. The medical device 100 comprises a body 6 bound to the needle 1. The needle 1 is preferably metallic.

Il corpo 6 è preferibilmente provvisto di almeno una porzione di presa 61 per poter afferrare il dispositivo medico 100. La porzione di presa 61 è ad esempio una superficie esterna, preferibilmente cilindrica, del corpo 6. The body 6 is preferably provided with at least one gripping portion 61 in order to be able to grip the medical device 100. The gripping portion 61 is for example an external surface, preferably cylindrical, of the body 6.

Preferibilmente, all’interno dell’ago 1 è prevista detta quarta fibra ottica 40 e una o più di dette prima fibra ottica 10, seconda fibra ottica 20, terza fibra ottica 30, e quinta fibra ottica 50. Preferably, inside the needle 1 is provided said fourth optical fiber 40 and one or more of said first optical fiber 10, second optical fiber 20, third optical fiber 30, and fifth optical fiber 50.

Quando è previsto un catetere (non illustrato) inserito nell’ago 1, la quarta fibra ottica 40 è preferibilmente disposta tra la parete interna dell’ago 1 e il catetere. When a catheter (not shown) is inserted into the needle 1, the fourth optical fiber 40 is preferably arranged between the inner wall of the needle 1 and the catheter.

Il dispositivo medico 100 comprende anche almeno un cristallo piezoelettrico 3 connesso all’ago 1, preferibilmente mediante un adattatore acustico 2; The medical device 100 also comprises at least one piezoelectric crystal 3 connected to the needle 1, preferably by means of an acoustic adapter 2;

e almeno un cavo di alimentazione elettrica 7, connesso all’almeno un cristallo piezoelettrico 3 per poter alimentare elettricamente il cristallo piezoelettrico 3, in particolare per poter generare ultrasuoni. Preferibilmente, il cavo di alimentazione elettrica 7 si estende in parte all’interno del corpo 6, e in parte all’esterno del corpo 6, e almeno la parte all’esterno è disposta all’interno di una guaina 8 elettricamente isolante. and at least one power supply cable 7, connected to the at least one piezoelectric crystal 3 in order to electrically power the piezoelectric crystal 3, in particular to be able to generate ultrasounds. Preferably, the power supply cable 7 extends partly inside the body 6, and partly outside the body 6, and at least the external part is arranged inside an electrically insulating sheath 8.

Preferibilmente, l’adattatore acustico 2 è disposto tra l’ago 1 e il cristallo piezoelettrico 3. Preferibilmente, l’adattatore acustico 2 è direttamente connesso al cristallo piezoelettrico 3 e/o l’ago 1 è direttamente connesso all’adattatore acustico 2. Preferably, the acoustic adapter 2 is arranged between the needle 1 and the piezoelectric crystal 3. Preferably, the acoustic adapter 2 is directly connected to the piezoelectric crystal 3 and / or the needle 1 is directly connected to the acoustic adapter 2.

L’adattatore acustico 2 è preferibilmente realizzato in un materiale atto ad adattare l’impedenza acustica tra il cristallo piezoelettrico 3 e l’ago 1. Ad esempio, l’adattatore acustico 2 è realizzato in metallo, preferibilmente acciaio. The acoustic adapter 2 is preferably made of a material suitable for adapting the acoustic impedance between the piezoelectric crystal 3 and the needle 1. For example, the acoustic adapter 2 is made of metal, preferably steel.

Preferibilmente, l’adattatore acustico 2 comprende un foro passante attraversato dalla quarta fibra ottica 40. Preferably, the acoustic adapter 2 comprises a through hole crossed by the fourth optical fiber 40.

Preferibilmente, l’adattatore acustico 2 è di forma troncoconica, rastremato verso l’ago 1. Preferably, the acoustic adapter 2 is of a truncated cone shape, tapered towards the needle 1.

Preferibilmente, il cristallo piezoelettrico 3 comprende un foro passante attraversato dalla quarta fibra ottica 40. Preferably, the piezoelectric crystal 3 comprises a through hole crossed by the fourth optical fiber 40.

Preferibilmente, il foro passante del cristallo piezoelettrico 3 è coassiale o sostanzialmente coassiale al foro passante dell’adattatore acustico 2. Preferably, the through hole of the piezoelectric crystal 3 is coaxial or substantially coaxial to the through hole of the acoustic adapter 2.

Preferibilmente, il cristallo piezoelettrico 3 è di forma anulare. Preferably, the piezoelectric crystal 3 is annular in shape.

Preferibilmente, è previsto un supporto 4, anche denominato mezzo o materiale di backing, fissato al cristallo piezoelettrico 3, preferibilmente direttamente fissato al cristallo piezoelettrico 3. Preferably, a support 4, also called backing medium or material, is provided, fixed to the piezoelectric crystal 3, preferably directly fixed to the piezoelectric crystal 3.

Il supporto 4 è atto attenuare le vibrazioni, in particolare le vibrazioni indesiderate, del cristallo piezoelettrico 3 e preferibilmente è anche atto ad aumentare la banda di frequenze acustiche del cristallo piezoelettrico 3. The support 4 is able to attenuate the vibrations, in particular the undesired vibrations, of the piezoelectric crystal 3 and is preferably also able to increase the acoustic frequency band of the piezoelectric crystal 3.

Il supporto 4 è realizzato ad esempio in plastica. Anche il supporto 4 è provvisto di un foro passante attraversato dalla quarta fibra ottica 40. The support 4 is made for example of plastic. The support 4 is also provided with a through hole crossed by the fourth optical fiber 40.

Preferibilmente, il cristallo piezoelettrico 3 è disposto tra il supporto 4 e l’adattatore acustico 2. Preferably, the piezoelectric crystal 3 is arranged between the support 4 and the acoustic adapter 2.

Preferibilmente, il supporto 4 è disposto, almeno parzialmente, in una sede. Ad esempio il supporto 4 è incastrato in detta sede e/o fissato a detta sede mediante mezzi di fissaggio. Detta sede fa parte, ad esempio di un corpo 5 vincolato al corpo 6 oppure detta sede può far parte del corpo 6 stesso. Preferably, the support 4 is arranged, at least partially, in a seat. For example, the support 4 is wedged in said seat and / or fixed to said seat by means of fixing means. Said seat is part, for example, of a body 5 constrained to the body 6 or said seat may be part of the body 6 itself.

Anche il corpo 5 è provvisto di un foro passante attraversato dalla quarta fibra ottica 40. The body 5 is also provided with a through hole crossed by the fourth optical fiber 40.

Preferibilmente, è previsto un involucro 12, ad esempio un corpo cavo, nel quale sono alloggiati l’adattatore acustico 2, il cristallo piezoelettrico 3 e, quando previsti, il supporto 4 e almeno parte del corpo 5, in particolare la parte che definisce detta sede per il supporto 4. Preferably, a casing 12 is provided, for example a hollow body, in which the acoustic adapter 2, the piezoelectric crystal 3 and, when provided, the support 4 and at least part of the body 5 are housed, in particular the part that defines said seat for support 4.

L’involucro 12 comprende preferibilmente una flangia 121, ad esempio una flangia anulare. The casing 12 preferably comprises a flange 121, for example an annular flange.

L’involucro 12 è provvisto ad una sua estremità di un’apertura attraversata dall’ago 1 e perciò anche dalla quarta fibra ottica 40. The envelope 12 is provided at one end with an opening crossed by the needle 1 and therefore also by the fourth optical fiber 40.

Si noti che anche l’ulteriore fibra ottica, o le ulteriori fibre ottiche, attraversano anch’esse l’apertura dell’involucro 12 e i fori passanti dell’adattatore acustico 2, del cristallo piezoelettrico 3 e del supporto 4 e del corpo 5. Note that the further optical fiber, or further optical fibers, also pass through the opening of the casing 12 and the through holes of the acoustic adapter 2, of the piezoelectric crystal 3 and of the support 4 and of the body 5.

La quarta fibra ottica 40 è vincolata al corpo 6 mediante mezzi di fissaggio 14, 15, illustrati schematicamente in Fig.3. The fourth optical fiber 40 is constrained to the body 6 by means of fixing means 14, 15, schematically illustrated in Fig.3.

Ad esempio, i mezzi di fissaggio 14, 15 possono essere disposti in corrispondenza di un’estremità del corpo 6 opposta all’ago 1. For example, the fastening means 14, 15 can be arranged at one end of the body 6 opposite the needle 1.

Preferibilmente, i mezzi di fissaggio comprendono una pinza 15 che serra la quarta fibra ottica 40. In particolare, la quarta fibra ottica 40 attraversa la pinza 15 fuoriuscendo dal corpo 6. Preferibilmente, i mezzi di fissaggio comprendono anche una ghiera 14, disposta intorno alla pinza 15, realizzata preferibilmente in materiale isolante elettricamente. Facoltativamente, la ghiera 15 è atta ad agire sulla pinza 15 in modo da poterla stringere ed allargare, per poter serrare e rilasciare la quarta fibra ottica 40. Preferably, the fastening means comprise a clamp 15 which clamps the fourth optical fiber 40. In particular, the fourth optical fiber 40 passes through the clamp 15 and exits from the body 6. Preferably, the fastening means also comprise a ring nut 14, arranged around the gripper 15, preferably made of electrically insulating material. Optionally, the ferrule 15 is adapted to act on the clamp 15 so as to be able to tighten and widen it, in order to be able to clamp and release the fourth optical fiber 40.

L’altra fibra ottica, o le altre fibre ottiche, sono preferibilmente vincolate al corpo 6 nello stesso modo della quarta fibra ottica 40. The other optical fiber, or the other optical fibers, are preferably bound to the body 6 in the same way as the fourth optical fiber 40.

Come già detto, la quarta fibra ottica 40 è particolarmente adatta ad eseguire la diagnostica per immagini, ad esempio ecografie. As already mentioned, the fourth optical fiber 40 is particularly suitable for carrying out diagnostic imaging, for example ultrasound scans.

Vantaggiosamente, gli ultrasuoni prodotti dal cristallo piezoelettrico 3 possono essere trasmessi all’ago 1 connesso al cristallo piezoelettrico 3. Advantageously, the ultrasounds produced by the piezoelectric crystal 3 can be transmitted to the needle 1 connected to the piezoelectric crystal 3.

Vantaggiosamente, mediante la quarta fibra ottica 40 inserita nell’ago 1 o nel catetere, un’indagine ecografica, in particolare la generazione di ultrasuoni e la rivelazione di ultrasuoni, può essere eseguita in un qualunque punto del corpo umano o animale accessibile attraverso un ago 1. Infatti, il generatore e il rilevatore sono realizzati in fibra ottica, le cui dimensioni sono molto inferiori rispetto al lume dell’ago 1. La fibra ottica 40 consente di effettuare indagini in vivo mediante il cristallo piezoelettrico 3 e sfruttando l’ago 1 come mezzo fisico per guidare gli ultrasuoni generati nel corpo ed emetterli nella zona anatomica d’interesse e viceversa. Advantageously, by means of the fourth optical fiber 40 inserted in the needle 1 or in the catheter, an ultrasound investigation, in particular the generation of ultrasounds and the detection of ultrasounds, can be performed in any point of the human or animal body accessible through a needle. 1. In fact, the generator and the detector are made of optical fiber, whose dimensions are much smaller than the lumen of the needle 1. The optical fiber 40 allows to carry out in vivo investigations using the piezoelectric crystal 3 and using the needle 1 as a physical means to guide the ultrasounds generated in the body and emit them in the anatomical area of interest and vice versa.

Un dispositivo comprendente la fibra ottica 40 disposta nell’ago 1 è particolarmente adatto, ad esempio, come supporto e integrazione alle tradizionali sonde ecografiche, ad esempio laddove nasca l’esigenza di ispezionare una regione interna all’organismo con risoluzione uguale o maggiore a quella tipicamente impiegata per i tessuti superficiali o in altri scenari applicativi basati sull’impiego di onde acustiche. A device comprising the optical fiber 40 arranged in the needle 1 is particularly suitable, for example, as a support and integration to traditional ultrasound probes, for example where the need arises to inspect a region inside the body with a resolution equal to or greater than that typically used for superficial tissues or in other application scenarios based on the use of acoustic waves.

Il trasduttore ottico 41 della quarta fibra ottica 40 è preferibilmente un sensore acustico, in particolare un ricevitore di ultrasuoni. The optical transducer 41 of the fourth optical fiber 40 is preferably an acoustic sensor, in particular an ultrasound receiver.

Il trasduttore ottico 41 può essere realizzato sia sulla punta della fibra ottica (ad esempio mediante modifiche della geometria della fibra stessa, o integrando altri materiali), sia lungo l’asse, nella regione interna, ossia il core (ad esempio mediante alterazioni dell’indice di rifrazione). The optical transducer 41 can be made both on the tip of the optical fiber (for example by modifications of the geometry of the fiber itself, or by integrating other materials), and along the axis, in the internal region, i.e. the core (for example by alterations of the refractive index).

Il trasduttore ottico 41 integrato sulla punta della fibra ottica 40 grazie a meccanismi essenzialmente di tipo interferometrico, intrappola la radiazione elettromagnetica a determinate lunghezze d’onda, fornendo quindi un particolare andamento dello spettro della radiazione da essi riflessa. A titolo di esempio, un trasduttore ottico 41 può essere una cavità risonante di tipo Fabry-Perot oppure un reticolo di diffrazione, i quali sono in grado di lavorare come ricevitore di ultrasuoni grazie alle variazioni che un campo acustico può indurre alla sua geometria (e, in maniera indiretta, dell’indice di rifrazione per effetto acusto-ottico) provocando di conseguenza una variazione nello spettro riflesso. Rilevando tali modifiche si è in grado di avere informazioni riguardanti le variazioni della pressione incidente sul trasduttore ottico 41. The optical transducer 41 integrated on the tip of the optical fiber 40, thanks to essentially interferometric mechanisms, traps the electromagnetic radiation at certain wavelengths, thus providing a particular pattern of the spectrum of the radiation reflected by them. By way of example, an optical transducer 41 can be a resonant cavity of the Fabry-Perot type or a diffraction grating, which are able to work as an ultrasound receiver thanks to the variations that an acoustic field can induce to its geometry (and , indirectly, of the refractive index due to acousto-optic effect), consequently causing a variation in the reflected spectrum. By detecting these changes it is possible to have information regarding the variations in the pressure incident on the optical transducer 41.

Una cavità risonante di Fabry-Perot può ad esempio essere realizzata sulla punta della fibra ottica 40, ad esempio, depositando su di essa un film polimerico, così da ottenere due superfici di discontinuità parzialmente riflettenti: una tra la fibra e il film, l’altra tra il film e il materiale esterno con cui esso è a contatto. Il film polimerico ha preferibilmente uno spessore compreso tra 1 e 100 µm. Preferibilmente, il film polimerico comprende o è costituito da p-xilene, ad esempio è realizzato in parilene. Tale struttura si comporta da riflettore selettivo in lunghezza d’onda grazie agli effetti interferometrici che insorgono tra le diverse componenti riflesse dalle due superfici. In altri termini, l’intensità riflessa ad una determinata lunghezza d’onda assume un valore che dipende dai parametri geometrici e ottici della struttura realizzata sulla punta della fibra. Lo spettro del campo riflesso può essere ingegnerizzato integrando, eventualmente, più film di diversi materiali come ad esempio specchi metallici. Il meccanismo di trasduzione è essenzialmente affidato alle variazioni di spessore del film polimerico e/o alle variazioni di indice di rifrazione dovute all’effetto acusto-ottico. A Fabry-Perot resonant cavity can for example be made on the tip of the optical fiber 40, for example, by depositing a polymeric film on it, so as to obtain two partially reflecting discontinuity surfaces: one between the fiber and the film, the the other between the film and the external material with which it is in contact. The polymeric film preferably has a thickness of between 1 and 100 µm. Preferably, the polymeric film comprises or consists of p-xylene, for example it is made of parylene. This structure acts as a selective reflector in wavelength thanks to the interferometric effects that arise between the different components reflected by the two surfaces. In other words, the reflected intensity at a given wavelength takes on a value that depends on the geometric and optical parameters of the structure built on the tip of the fiber. The spectrum of the reflected field can be engineered by possibly integrating multiple films of different materials such as metal mirrors. The transduction mechanism is essentially entrusted to changes in the thickness of the polymer film and / or changes in refractive index due to the acousto-optic effect.

Una variante all’uso di cavità di tipo Fabry-Perot, come si è già anticipato precedentemente, può essere l’utilizzo di reticoli di diffrazione, ad esempio realizzati su reticoli di diffrazione dielettrici in grado di determinare un’interferenza tra gli ordini diffrattivi e i modi guidati nello strato di dielettrico intrappolando, quindi, a determinate lunghezze d’onda il campo all’interno della stessa. Anche questa tipologia di dispositivi può essere implementata sulla punta della fibra ottica 40, e può essere in grado, quindi, di lavorare in riflessione. Un reticolo di diffrazione è determinato, in generale, dall’alternanza di indice di rifrazione, pertanto può essere realizzato, ad esempio, integrando sulla punta della fibra ottica 40 strutture periodiche, o completamente dielettriche con particolari geometrie (ad esempio date dall’alternanza di ridge e groove), o date dall’alternanza di materiali dielettrici e materiali con diverso indice di rifrazione fra loro (ad esempio metallici). A variant of the use of Fabry-Perot cavities, as previously anticipated, can be the use of diffraction gratings, for example made on dielectric diffraction gratings capable of determining an interference between the diffractive orders and the modes guided in the dielectric layer, thus trapping the field inside it at certain wavelengths. Also this type of device can be implemented on the tip of the optical fiber 40, and can therefore be able to work in reflection. A diffraction grating is determined, in general, by the alternation of refractive index, therefore it can be made, for example, by integrating on the tip of the optical fiber 40 periodic or completely dielectric structures with particular geometries (for example given by the alternation of ridge and groove), or given by the alternation of dielectric materials and materials with different refractive index between them (for example metals).

Un vantaggio di un reticolo di diffrazione rispetto ad una cavità di Fabry-Perot risiede nel maggior numero di gradi di libertà, dal momento che oltre a definire i materiali e gli spessori, si può agire sulla geometria del reticolo di diffrazione, al fine di ottenere il particolare spettro desiderato. Inoltre utilizzando strutture periodiche il meccanismo di trasduzione può essere affidato non solo alle variazioni dello spessore della slab, ma anche alle variazioni di altri parametri come il periodo o il filling factor del reticolo. Agendo sulla sua geometria è possibile determinare distribuzioni di campo (come ad esempio quella dovuta alla risonanza plasmonica di superficie, qualora si utilizzassero anche materiali metallici) particolarmente sensibili alle variazioni di spessore della slab dielettrica. An advantage of a diffraction grating compared to a Fabry-Perot cavity lies in the greater number of degrees of freedom, since in addition to defining the materials and thicknesses, it is possible to act on the geometry of the diffraction grating, in order to obtain the particular spectrum desired. Furthermore, by using periodic structures, the transduction mechanism can be entrusted not only to variations in the thickness of the slab, but also to variations in other parameters such as the period or the filling factor of the lattice. By acting on its geometry, it is possible to determine field distributions (such as that due to surface plasmon resonance, if metallic materials are also used) that are particularly sensitive to variations in the thickness of the dielectric slab.

Un’alternativa all’utilizzo di dispositivi integrati sulla punta della fibra ottica (ossia i suddetti reticolo di diffrazione e cavità di Fabry-Perot) consiste nell’utilizzo di sensori longitudinali, come ad esempio reticoli di Bragg (FBG) o reticoli a passo lungo (LPG, ossia reticoli di diffrazione con periodo compreso tra 10 e 1000 µm). Questo tipo di dispositivi può essere realizzato alterando, in maniera periodica, l’indice di rifrazione del core della fibra ottica 40, determinando un particolare andamento dello spettro. Anche gli FBG e gli LPG sono in grado di lavorare come riflettore selettivo in lunghezza d’onda, e quindi possono essere utilizzati per rivelazioni soniche dal momento che l’onda acustica incidente può modificare il periodo e l’indice di rifrazione effettivo del dispositivo e, di conseguenza, lo spettro riflesso. An alternative to the use of integrated devices on the tip of the optical fiber (i.e. the aforementioned diffraction grating and Fabry-Perot cavity) is to use longitudinal sensors, such as Bragg grating (FBG) or long-pitch grating (LPG, ie diffraction gratings with a period between 10 and 1000 µm). This type of device can be achieved by periodically altering the refractive index of the core of the optical fiber 40, resulting in a particular trend of the spectrum. FBGs and LPGs are also capable of working as a wavelength selective reflector, and therefore can be used for sonic detections since the incident acoustic wave can modify the period and the effective refractive index of the device and , consequently, the reflected spectrum.

L’invenzione comprende anche un sistema comprendente un ago 1 o un catetere come descritti precedentemente, oppure un dispositivo medico 100 come descritto precedentemente. Il sistema comprende almeno un’unità di interrogazione optoelettronica (non illustrata) atta ad essere connessa ad almeno una di dette fibre ottiche per ricevere dati dalla fibra ottica a cui è connesso; The invention also includes a system comprising a needle 1 or a catheter as described above, or a medical device 100 as described above. The system includes at least one optoelectronic interrogation unit (not shown) capable of being connected to at least one of said optical fibers to receive data from the optical fiber to which it is connected;

e/o almeno un’unità di illuminazione (non illustrata) atta ad essere connessa a dette almeno due fibre ottiche, configurata per generare un fascio di luce che si propaga dall’interno delle fibre ottiche a cui è connessa verso l’esterno. and / or at least one lighting unit (not shown) capable of being connected to said at least two optical fibers, configured to generate a beam of light that propagates from the inside of the optical fibers to which it is connected to the outside.

In funzione delle fibre ottiche di cui è provvisto il sistema, la prima fibra ottica 10, la quarta fibra ottica 40 e la quinta fibra ottica 50 possono essere connesse all’unità di interrogazione optoelettronica; e la prima fibra ottica 10, la seconda fibra ottica 20, la terza fibra ottica 30, la quarta fibra ottica 40 e la quinta fibra ottica 50 possono essere connesse all’unità di illuminazione. Depending on the optical fibers of which the system is provided, the first optical fiber 10, the fourth optical fiber 40 and the fifth optical fiber 50 can be connected to the optoelectronic interrogation unit; and the first optical fiber 10, the second optical fiber 20, the third optical fiber 30, the fourth optical fiber 40 and the fifth optical fiber 50 can be connected to the lighting unit.

Si noti che una stessa unità può anche funzionare da unità di interrogazione optoelettronica e da unità di illuminazione. Note that the same unit can also function as an optoelectronic interrogation unit and as a lighting unit.

Quando è prevista la quarta fibra ottica 40, preferibilmente, l’unità di interrogazione optoelettronica può comprendere una sorgente monocromatica, o una sorgente a larga banda o una sorgente regolabile su un intervallo di lunghezze d’onda, ad esempio tra 500 nm e 2 µm. Nel caso della sorgente monocromatica, scegliendo in maniera opportuna la lunghezza d’onda della sorgente, ad esempio un valore selezionato nell’intervallo tra 500 nm e 2 µm, l’intensità in uscita dalla fibra ottica 40 risulterà modulata dalle variazioni di intensità del campo acustico che si vuole rivelare. When the fourth optical fiber 40 is provided, preferably, the optoelectronic interrogation unit can comprise a monochromatic source, or a broadband source or a source adjustable over a wavelength range, for example between 500 nm and 2 µm . In the case of the monochromatic source, by appropriately choosing the wavelength of the source, for example a value selected in the range between 500 nm and 2 µm, the intensity at the output of the optical fiber 40 will be modulated by the variations in the intensity of the field acoustic that you want to reveal.

Nel caso di una sorgente a larga banda, ad esempio 500 nm e 2 µm, si possono monitorare le variazioni dello spettro per estrarre poi l’informazione desiderata mediante una post-elaborazione. In the case of a broadband source, for example 500 nm and 2 µm, the variations of the spectrum can be monitored to then extract the desired information by post-processing.

Quando è prevista la quarta fibra ottica 40, preferibilmente, l’unità di illuminazione è in particolare configurata per una generazione foto-acustica la quale può avvenire, ad esempio, mediante un meccanismo di tipo elastico che si innesca in seguito all’assorbimento di una radiazione elettromagnetica da parte di una struttura solida. Questa struttura solida può essere realizzata sulla punta della fibra ottica 40. Mediante la struttura solida, si può sfruttare il campo ottico che si propaga all’interno della fibra ottica 40 stessa. La generazione di un campo acustico può, in particolare, avvenire in regime termo-elastico o in regime plasma (o ablativo). In regime termoelastico, la potenza assorbita da parte della struttura solida viene trasformata in calore, determinando quindi un’espansione termica del materiale, grazie alla quale si innesca la propagazione di onde meccaniche. Se l’energia assorbita raggiunge una certa soglia si può favorire l’espulsione di elettroni e ioni, e quindi la formazione di un plasma in prossimità del punto di incidenza. Questo meccanismo si sovrappone a quello termo-elastico. In regime plasma, per mettere in vibrazione detta struttura solida, e perciò generare una serie di impulsi, è preferibilmente previsto che l’unità di illuminazione comprenda una sorgente pulsata, in modo da attivare il meccanismo per ogni impulso incidente. When the fourth optical fiber 40 is provided, preferably, the lighting unit is in particular configured for a photo-acoustic generation which can take place, for example, by means of an elastic-type mechanism which is triggered following the absorption of a electromagnetic radiation from a solid structure. This solid structure can be made on the tip of the optical fiber 40. By means of the solid structure, the optical field that propagates within the optical fiber 40 itself can be exploited. The generation of an acoustic field can, in particular, take place in the thermo-elastic regime or in the plasma (or ablative) regime. In thermoelastic conditions, the power absorbed by the solid structure is transformed into heat, thus causing a thermal expansion of the material, thanks to which the propagation of mechanical waves is triggered. If the absorbed energy reaches a certain threshold, the expulsion of electrons and ions can be favored, and therefore the formation of a plasma near the point of incidence. This mechanism overlaps with the thermo-elastic one. In plasma mode, in order to vibrate said solid structure, and therefore generate a series of pulses, it is preferably provided that the lighting unit includes a pulsed source, in order to activate the mechanism for each incident pulse.

In ogni caso, preferibilmente, la struttura solida realizzata sulla punta della quarta fibra ottica 40 per la generazione di onde acustiche può, allo stesso tempo, assorbire in maniera efficiente la radiazione elettromagnetica incidente, ed ha un elevato coefficiente di dilatazione termica. A tal fine, la struttura solida è preferibilmente realizzata in metallo. In any case, preferably, the solid structure made on the tip of the fourth optical fiber 40 for the generation of acoustic waves can, at the same time, efficiently absorb the incident electromagnetic radiation, and has a high coefficient of thermal expansion. For this purpose, the solid structure is preferably made of metal.

Per ottenere entrambe le suddette caratteristiche, si possono realizzare generatori foto-acustici (ossia detta struttura solida) sulla punta della fibra ottica 40 integrando diversi materiali insieme. A titolo di esempio, la struttura solida può comprendere delle sfere metalliche di dimensioni nanometriche (con diametro ad esempio compreso tra 10 e 50 nm) all’interno di strati polimerici, sfruttando l’elevato coefficiente di assorbimento del metallo, e l’elevata dilatazione termica dei polimeri. Un ulteriore esempio, detta struttura solida è una struttura periodica metallodielettrica, in grado di sostenere modi plasmonici di superficie, a cui è affidato l’incremento di temperatura, e di conseguenza l’espansione termica del dielettrico. Sia chiaro che in ogni caso la realizzazione di detta struttura solida non è limitata all’utilizzo di metalli e polimeri, ma possono essere utilizzati anche altri materiali o metamateriali. To obtain both the above characteristics, photo-acoustic generators (ie said solid structure) can be made on the tip of the optical fiber 40 by integrating different materials together. By way of example, the solid structure can include metal spheres of nanometric dimensions (with a diameter for example between 10 and 50 nm) inside polymeric layers, exploiting the high absorption coefficient of the metal, and the high expansion thermal insulation of polymers. A further example, said solid structure is a periodic metallodielectric structure, capable of supporting surface plasmonic modes, to which the temperature increase is entrusted, and consequently the thermal expansion of the dielectric. It should be clear that in any case the realization of said solid structure is not limited to the use of metals and polymers, but other materials or metamaterials can also be used.

Claims (10)

RIVENDICAZIONI 1. Ago (1) o catetere per uso medico comprendente al suo interno almeno due fibre ottiche diverse fra loro, dette almeno due fibre ottiche essendo selezionate tra: - una prima fibra ottica (10) provvista di almeno un sensore ottico (11), il sensore ottico (11) essendo atto ad essere deformato quando entra in contatto con un tessuto biologico; - una seconda fibra ottica (20) funzionalizzata con almeno una particella di un gel polimerico comprendente almeno una molecola fotosensibile e almeno una biomolecola, in cui l’almeno una particella del gel polimerico è legata covalentemente a detta seconda fibra ottica (20); - una terza fibra ottica (30), del tipo multimodale, avente un core di diametro compreso tra 100 e 1000 µm configurata per confinare luce laser avente una densità di potenza da 8 a 20 W/cm<2 >e una lunghezza d’onda compresa tra 800 nm e 10 µm; - una quarta fibra ottica (40) avente un’estremità provvista di un trasduttore ottico (41), il trasduttore ottico (41) essendo realizzato, almeno parzialmente, in materiale polimerico atto a deformarsi quando è sottoposto ad onde acustiche con frequenza compresa tra 1 e 100 MHz e intensità media compresa tra 1 e 10 W/cm<2>; - una quinta fibra ottica (50) avente un’estremità provvista di un rivestimento (51) metallico e/o polimerico, la quinta fibra ottica (50) comprendente almeno un reticolo di diffrazione (511, 512); e/o in cui l’ago o il catetere comprende al suo interno una pluralità di quinte fibre ottiche (50). CLAIMS 1. Needle (1) or catheter for medical use comprising inside at least two different optical fibers, said at least two optical fibers being selected from: - a first optical fiber (10) provided with at least one optical sensor (11), the optical sensor (11) being adapted to be deformed when it comes into contact with a biological tissue; - a second optical fiber (20) functionalized with at least one particle of a polymeric gel comprising at least one photosensitive molecule and at least one biomolecule, in which the at least one particle of the polymeric gel is covalently linked to said second optical fiber (20); - a third optical fiber (30), of the multimode type, having a core with a diameter between 100 and 1000 µm configured to confine laser light having a power density from 8 to 20 W / cm <2> and a wavelength between 800 nm and 10 µm; - a fourth optical fiber (40) having an end provided with an optical transducer (41), the optical transducer (41) being made, at least partially, of polymeric material able to deform when subjected to acoustic waves with a frequency between 1 and 100 MHz and average intensity between 1 and 10 W / cm <2>; - a fifth optical fiber (50) having one end provided with a metal and / or polymeric coating (51), the fifth optical fiber (50) comprising at least one diffraction grating (511, 512); and / or in which the needle or catheter includes a plurality of fifth optical fibers (50). 2. Ago (1) o catetere secondo la rivendicazione 1, comprendente almeno tre fibre ottiche diverse fra loro oppure almeno quattro fibre ottiche diverse fra loro, selezionate tra detta prima fibra ottica (10), detta seconda fibra ottica (20), detta terza fibra ottica (30), detta quarta fibra ottica (40) e detta quinta fibra ottica (50). 2. Needle (1) or catheter according to claim 1, comprising at least three different optical fibers or at least four different optical fibers, selected among said first optical fiber (10), said second optical fiber (20), said third optical fiber (30), called fourth optical fiber (40) and said fifth optical fiber (50). 3. Ago (1) o catetere secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, comprendente detta prima fibra ottica (10), detta seconda fibra ottica (20), detta terza fibra ottica (30), detta quarta fibra ottica (40) e detta quinta fibra ottica (50). 3. Needle (1) or catheter according to any one of the preceding claims, comprising said first optical fiber (10), said second optical fiber (20), said third optical fiber (30), said fourth optical fiber (40) and said fifth optical fiber (50). 4. Ago (1) o catetere secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto sensore ottico (11) della prima fibra ottica (10) è del tipo reticolo di Bragg in fibra oppure una cavità ottica di Fabry-Perot. 4. Needle (1) or catheter according to any one of the preceding claims, wherein said optical sensor (11) of the first optical fiber (10) is of the fiber Bragg grating type or a Fabry-Perot optical cavity. 5. Ago (1) o catetere secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detta terza fibra ottica (30) è configurata per confinare luce laser pulsante avente un’energia fino a 1 GW/cm<2 >e/o luce laser continua avente un’energia fino a 2 MW/cm<2>. Needle (1) or catheter according to any one of the preceding claims, wherein said third optical fiber (30) is configured to confine pulsed laser light having an energy of up to 1 GW / cm <2> and / or continuous laser light having an energy up to 2 MW / cm <2>. 6. Ago (1) o catetere secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto rivestimento (51, 54) della quinta fibra ottica (50) comprende almeno una biomolecola, preferibilmente almeno una proteina o almeno un acido nucleico. Needle (1) or catheter according to any one of the preceding claims, wherein said coating (51, 54) of the fifth optical fiber (50) comprises at least one biomolecule, preferably at least one protein or at least one nucleic acid. 7. Ago (1) o catetere secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto rivestimento (51) comprende detto reticolo di diffrazione (511) avente preferibilmente un periodo da 50 nm a 5 µm, preferibilmente detto reticolo di diffrazione (511) comprendente o essendo formato da una pluralità di fori oppure da una pluralità di pilastrini; oppure in cui detto reticolo di diffrazione (512) è un reticolo di Bragg in fibra, avente preferibilmente un periodo da 10 a 1000 µm. Needle (1) or catheter according to any one of the preceding claims, wherein said coating (51) comprises said diffraction grating (511) preferably having a period from 50 nm to 5 µm, preferably said diffraction grating (511) comprising either being formed by a plurality of holes or by a plurality of pillars; or in which said diffraction grating (512) is a fiber Bragg grating, preferably having a period from 10 to 1000 µm. 8. Dispositivo medico (100) comprendente almeno un ago (1) o un catetere secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, e un corpo (6) vincolato a detto ago (1) o catetere, il corpo (6) essendo preferibilmente provvisto di almeno una porzione di presa (61) per poter afferrare il dispositivo medico (100). Medical device (100) comprising at least a needle (1) or a catheter according to any one of the preceding claims, and a body (6) attached to said needle (1) or catheter, the body (6) preferably provided with at least a gripping portion (61) for grasping the medical device (100). 9. Dispositivo medico () secondo la rivendicazione 8 comprendente detto ago (1) e detta quarta fibra ottica (40) inserita nell’ago (1), il dispositivo medico (100) comprendente inoltre - almeno un cristallo piezoelettrico (3) connesso all’ago (1), preferibilmente mediante un adattatore acustico (2); - e almeno un cavo di alimentazione elettrica (7), connesso all’almeno un cristallo piezoelettrico (3) per poterlo alimentare elettricamente per generare ultrasuoni; e preferibilmente in cui il dispositivo medico (100) comprendente un supporto (4) connesso all’almeno un cristallo piezoelettrico (3), atto ad attenuare delle vibrazioni dell’almeno un cristallo piezoelettrico (3); e/o in cui detta quarta fibra ottica (40) è vincolata al corpo (6) mediante mezzi di fissaggio (14, 15). 9. Medical device () according to claim 8 comprising said needle (1) and said fourth optical fiber (40) inserted in the needle (1), the medical device (100) further comprising - at least one piezoelectric crystal (3) connected to the needle (1), preferably by means of an acoustic adapter (2); - and at least one power supply cable (7), connected to at least one piezoelectric crystal (3) to be able to power it electrically to generate ultrasounds; and preferably in which the medical device (100) comprising a support (4) connected to the at least one piezoelectric crystal (3), designed to attenuate the vibrations of the at least one piezoelectric crystal (3); and / or in which said fourth optical fiber (40) is constrained to the body (6) by means of fixing means (14, 15). 10. Sistema comprendente un ago (1) o un catetere secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 7 oppure un dispositivo medico (100) secondo la rivendicazione 8 o 9, comprendente almeno un’unità di interrogazione optoelettronica atta ad essere connessa ad almeno una di dette fibre ottiche per ricevere dati dalla fibra ottica a cui è connesso; e/o almeno un’unità di illuminazione atta ad essere connessa a dette almeno due fibre ottiche, configurata per generare un fascio di luce che si propaga dall’interno delle fibre ottiche a cui è connessa verso l’esterno. System comprising a needle (1) or a catheter according to any one of claims 1 to 7 or a medical device (100) according to claim 8 or 9, comprising at least an optoelectronic interrogation unit adapted to be connected to at least one of said optical fibers to receive data from the optical fiber to which it is connected; and / or at least one lighting unit designed to be connected to said at least two optical fibers, configured to generate a beam of light that propagates from the inside of the optical fibers to which it is connected to the outside.
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