光纤连接器模块和用于医疗装置的形状感测系统的制作方法

本申请涉及医疗器械，更具体地涉及光纤连接器模块和用于医疗装置的形状感测系统。

背景技术：

有时，外周插入的中心导管(“picc”)或中心静脉导管(“cvc”)的尖端可能移动，而从患者的上腔静脉(“svc”)中的理想位置移位。认为这样的picc或cvc已经移位的临床医生通常通过胸部x光片检查是否移位，并且在必要时复位(replace)picc或cvc。由于x光使病人暴露于电离辐射，医疗装置比如picc和cvc正在被开发具有集成的光纤管心针(stylet)，使得临床医生能够方便且安全地检查其移位。然而，为了让临床医生检查移位，提供的无菌的picc或cvc需要被至少光学地连接至非无菌的固定设备，而不损害无菌条件。因此，需要一种光纤连接器模块，其允许一次性使用的医疗装置(比如前述的picc和cvc)被至少光学地连接至非无菌的固定设备，而不损害无菌条件。

本文公开了光纤连接器模块、包括光纤连接器模块的形状感测系统及其方法。

技术实现要素：

本文公开了一种光纤连接器模块，其在一些实施方案中包括壳体、布置在壳体中的接收座(receptacle)、从壳体延伸的线缆和至少在线缆内的光纤。接收座被配置为接纳第一插头(plug)的插入，用于在光纤连接器模块和医疗装置的光纤管心针之间建立第一光学连接。线缆包括第二插头，其用于在光纤连接器模块和光学询问器之间建立第二光学连接。光纤通过线缆从接收座延伸至第二插头。光纤被配置为将输入光学信号从光学询问器传送至光纤管心针，并且将反射的光学信号从光纤管心针传送至光学询问器。

在一些实施方案中，光纤连接器模块进一步包括布置在壳体内的选自陀螺仪、加速度计和磁力计的一个或多个传感器。一个或多个传感器被配置为提供传感器数据，用于确定使用光纤管心针进行形状感测的参考平面。

在一些实施方案中，光纤连接器模块进一步包括通过线缆从一个或多个传感器延伸至第二插头或第三插头的电源线和数据线。电源线和数据线被配置为分别给一个或多个传感器传送电力和从一个或多个传感器传送数据。

在一些实施方案中，光纤连接模块被配置为位于邻近导管的经皮插入部位的手术盖布(surgicaldrape)的开窗(fenestration)内。

在一些实施方案中，光纤连接模块能够进行高级别的消毒或灭菌。

在一些实施方案中，光纤连接模块被配置为位于患者的胸部上的手术盖布下方。

在一些实施方案中，壳体包括从壳体延伸的环、集成入壳体的系绳点(tetherpoint)或集成入壳体的球形锁销(ball-lock-pin)接收器，其配置为将颈带(neckstrap)附接至光纤连接器模块。环、系绳点、或球形锁销接收器使得光纤连接器模块能够在位于患者的胸部上的同时被固定至患者的颈部。

在一些实施方案中，壳体包括面向患者的表面，其配置为被粘附至患者的胸部。面向患者的表面使得光纤连接器模块能够在位于患者的胸部上的同时被固定至患者的胸部。

在一些实施方案中，接收座包括光学接收器，该光学接收器配置为接纳第一插头的光学端子(opticalterminal)的插入，并且当第一插头被插入接收座时形成光学连接，其中手术盖布在该光学连接之间。接收座和第一插头至少能够实现从无菌区域至非无菌区域的光学连接。

本文还公开了一种用于医疗装置的形状感测系统，其在一些实施方案中包括医疗装置、控制台和光纤连接器模块，其配置为将医疗装置连接至控制台。医疗装置包括集成的光纤管心针，该光纤管心针具有沿着光纤管心针的长度的多个光纤布拉格光栅(fiberbragggrating，“fbg”)传感器。控制台包括存储器和一个或多个处理器，该一个或多个处理器用于将来自光纤管心针的反射的光学信号转换为用于显示的医疗装置的形状。光纤连接器模块包括布置在壳体中的接收座、从壳体延伸的线缆和至少在线缆内的光纤。接收座被配置为接纳医疗装置的第一插头的插入，用于在光纤连接器模块和光纤管心针之间建立第一光学连接。线缆包括第二插头，用于在光纤连接器模块和光学询问器之间建立第二光学连接。光纤通过线缆从接收座延伸至第二插头。光纤被配置为将输入光学信号从光学询问器传送至光纤管心针，并且将反射的光学信号从光纤管心针传送至光学询问器。

在一些实施方案中，控制台包括光学询问器。

在一些实施方案中，光学询问器是通信地联接至控制台的独立单元。

在一些实施方案中，光纤连接器模块进一步包括布置在壳体内的选自陀螺仪、加速度计和磁力计的一个或多个传感器。一个或多个传感器被配置为通过一条或多条数据线向控制台提供传感器数据，用于确定使用光纤管心针进行形状感测的参考平面。

在一些实施方案中，光纤连接模块被配置为位于邻近导管的经皮插入部位的手术盖布的开窗内。

在一些实施方案中，光纤连接模块被配置为位于患者的胸部上的手术盖布下方。医疗装置的第一插头被配置为建立从包括医疗装置的无菌区域至包括光纤连接模块的非无菌区域的第一光学连接。

本文还公开了一种光纤连接器模块的方法，其在一些实施方案中包括：将光纤连接器模块定位在患者的侧部或患者的胸部处；将医疗装置的第一插头插入光纤连接器模块的接收座，从而在医疗装置和光纤连接器模块之间建立第一光学连接；和将光纤连接器模块的第二插头插入包括光学询问器的控制台或独立式光学询问器的端口，从而在光纤连接器模块和光学询问器之间建立第二光学连接。

在一些实施方案中，将光纤连接器模块定位在患者的侧面处包括将光纤连接模块定位在手术盖布的开窗内。

在一些实施方案中，方法进一步包括在将光纤连接模块定位在手术盖布的开窗内之前，对光纤连接器模块进行消毒或灭菌。

在一些实施方案中，将光纤连接器模块定位在患者的胸部上包括将光纤连接模块定位在手术盖布下或当将手术盖布放置在患者上时光纤连接模块在手术盖布下。

在一些实施方案中，将医疗装置的第一插头插入光纤连接器模块的接收座包括建立从包括医疗装置的无菌区域至包括光纤连接模块的非无菌区域的第一光学连接。

在一些实施方案中，方法进一步包括借助于沿着光纤连接器模块的线缆从接收座延伸至第二插头的光纤，将输入光学信号从光学询问器传送至医疗装置的光纤管心针，并且将反射的光学信号从光纤管心针传送至光学询问器。

鉴于附图和以下描述，本文提供的概念的这些和其他特征对于本领域技术人员将变得更加明显，附图和以下描述更详细地描述了这些概念的特定实施方案。

附图说明

图1是根据一些实施方案的第一形状感测系统的框图。

图2是根据一些实施方案的第二形状感测系统的框图。

图3示出了根据一些实施方案的第二形状感测系统。

图4示出了根据一些实施方案的医疗装置的导管管件(cathetertube)的截面。

图5示出了根据一些实施方案的光纤连接器模块的详细部分。

图6示出了根据一些实施方案的具有第一光纤连接器模块的第二形状感测系统。

图7示出了根据一些实施方案的具有在手术盖布的开窗内的第一光纤连接器模块的第二形状感测系统。

图8示出了根据一些实施方案的具有第二光纤连接器模块的第二形状感测系统。

图9示出了根据一些实施方案的具有在手术盖布下方的第二光纤连接器模块的第二形状感测系统。

具体实施方式

在更详细地提供一些特定实施方案之前，应当理解，本文提供的特定实施方案并不限制本文公开概念的范围。还应当理解，本文公开的特定实施方案的特征能够很容易地与特定实施方案分离，并且任选地与本文公开的多个其他实施方案中的任意一个实施方案的特征组合或替代特征。

关于本文使用的术语，还应当理解，术语是用于描述一些特定实施方案的目的，并且术语并不限制本文提供的概念的范围。序数(例如，第一、第二、第三等)通常被用于区分或标识一组特征或一组步骤中的不同特征或不同步骤，并且不提供序列或数字限制。例如，“第一”、“第二”和“第三”特征或步骤并不一定需要以顺序出现，并且包括此类特征或步骤的特定实施方案并不一定需要局限于这三个特征或步骤。诸如“左”、“右”、“顶”、“底”、“前”、“后”等标签是为了方便而使用的，并不意味着例如任何特定的固定位置、取向或方向。相反，此类标签被用于反映例如相对位置、方位或方向。单数形式的“一种”、“一个”和“该”包括复数形式，除非上下文另有明确指示。

例如，关于“近侧”，例如本文公开的导管的“近侧部分”或“近端部分”包括当导管被用在患者上时意欲靠近临床医生的导管部分。同样地，例如导管的“近侧长度”包括当导管被用在患者上时意欲靠近临床医生的导管的长度。例如导管的“近端”包括当导管被用在患者上时意欲靠近临床医生的导管的一端。导管的近侧部分、近端部分或近侧长度可以包括导管的近端；然而，导管的近侧部分、近端部分或近侧长度不需要包括导管的近端。即，除非上下文另有说明，否则导管的近侧部分、近端部分或近侧长度不是导管的末端部分或末端长度。

例如，关于“远侧”，例如本文公开的导管的“远侧部分”或“远端部分”包括当导管被用在患者上时意欲靠近患者或在患者中的导管部分。同样地，例如导管的“远侧长度”包括当导管被用在患者上时意欲靠近患者或在患者中的导管的长度。例如导管的“远端”包括当导管被用在患者上时意欲靠近患者或在患者中的导管的一端。导管的远侧部分、远端部分或远侧长度可以包括导管的远端；然而，导管的远侧部分、远端部分或远侧长度不需要包括导管的远端。即，除非上下文另有说明，否则导管的远侧部分、远端部分或远侧长度不是导管的末端部分或末端长度。

除非另外定义，否则本文使用的所有技术和科学术语具有与本领域普通技术人员通常所理解的相同的含义。

如上所述，需要一种光纤连接器模块，其允许一次性使用的医疗装置(比如前述的picc和cvc)被至少光学地连接至非无菌的固定设备，而不损害无菌条件。本文公开了光纤连接器模块、包括光纤连接器模块的形状感测系统和其方法。

例如，公开了一种光纤连接器模块，其在一些实施方案中包括壳体、布置在壳体中的接收座、从壳体延伸的线缆和至少在线缆内的光纤。接收座被配置为接纳第一插头的插入，用于在光纤连接器模块和医疗装置的光纤管心针之间建立第一光学连接。线缆包括第二插头，用于在光纤连接器模块和光学询问器之间建立第二光学连接。光纤通过线缆从接收座延伸至第二插头。光纤被配置为将输入光学信号从光学询问器传送至光纤管心针，并且将反射的光学信号从光纤管心针传送至光学询问器。

参考附图和以下描述，本文提供的光纤连接器模块的这些和其他特征将变得更加明显，附图和以下描述更详细地提供了光纤连接器模块的特定实施方案。就上下文而言，首先描述形状感测系统，接着描述形状感测系统的医疗装置和光纤连接器模块以及前述各项的方法。

形状感测系统

图1是根据一些实施方案的第一形状感测系统100的框图。图2是根据一些实施方案的第二形状感测系统200的框图。图3示出了根据一些实施方案的第二形状感测系统200。

如显示的，在一些实施方案中，形状感测系统100或200包括医疗装置110、控制台130或230和光纤连接器模块120，该光纤连接器模块120配置为将医疗装置110连接至形状感测系统100或200的其余部分比如控制台230。

医疗装置110包括集成的光纤管心针，其具有沿着光纤管心针的长度的多个光纤布拉格光栅(“fbg”)传感器，用于使用形状感测系统100或200进行形状感测。(关于医疗装置110的集成的光纤管心针的实例，参见图4中的集成的光纤管心针424。)

医疗装置110的某些特征将在下面关于医疗装置110(比如picc310)的特定实施方案进行更详细的阐述。也就是说，下面针对医疗装置110的一个或多个实施方案阐述的一些特征在医疗装置110的两个或更多个实施方案之间共享。这样，当为方便说明而需要时，“医疗装置110”在本文被用于一般地指医疗装置110的一个以上的实施方案。但是已经针对医疗装置110(比如picc310)的特定实施方案描述了某些特征。

虽然仅针对控制台230示出，但是控制台130和230中的每个控制台均包括存储器236和一个或多个处理器234，用于通过算法将来自医疗装置110的光纤管心针的反射的光学信号转换为医疗装置110的可显示的形状。医疗装置110的可显示的形状可以被显示在集成入控制台130或230的集成的显示屏上，或显示在联接至控制台130或230的独立式监测器上。

形状感测系统100进一步包括通信地联接中控制台130的独立式光学询问器140，而形状感测系统200进一步包括集成入控制台230的集成的光学询问器232。光学询问器140或233被配置为通过光纤连接器模块120将输入光学信号发送至医疗装置110的光纤管心针，并且通过光纤连接器模块120从光纤管心针接收反射的光学信号。

光纤连接器模块120包括壳体324、从壳体324延伸的线缆326和至少在线缆326内的光纤528。(对于光纤528，参见图5。)光纤连接器模块120被配置为在医疗装置110的光纤管心针和光纤连接器模块120的光纤528之间建立第一光学连接。光纤连接器模块120还在线缆326的末端处被配置有插头330，以在光纤连接器模块120的光纤528和光学询问器140或232之间建立第二光学连接。光纤连接器模块120的光纤528被配置为将输入光学信号从光学询问器140或232传送至医疗装置110的光纤管心针，并且将反射的光学信号从光纤管心针传送至光学询问器140或232。

光纤连接器模块120还可以包括布置在壳体324内的至少选自陀螺仪、加速度计和磁力计的一个或多个传感器222。一个或多个传感器222被配置为借助于至少在线缆326内的一条或多条数据线向控制台130或230提供传感器数据，用于确定使用医疗装置110的光纤管心针进行形状感测的参考平面。

光纤连接器模块120的某些特征将在下文中针对光纤连接器模块120的特定实施方案(比如光纤连接器模块620和820)进行更详细的阐述。也就是说，下面针对光纤连接器模块120的一个或多个实施方案阐述的一些特征在光纤连接器模块120的两个或更多个实施方案之间共享。这样，当为说明方便而需要时，“光纤连接器模块120”在本文中被用于一般地指光纤连接器模块120的一个以上的实施方案。但是已经针对光纤连接器模块120的特定实施方案(比如光纤连接器模块620和820)描述了某些特征。

医疗装置

图3还示出了根据一些实施方案的作为医疗装置110的picc310。图4示出了根据一些实施方案的包括集成的光纤管心针424的picc310的导管管件312的截面。

如显示的，picc310包括以前述顺序可操作地连接的导管管件312、分支套管(bifurcatedhub)314、两个延伸支管(extensionleg)316和两个鲁尔连接器318。导管管件312包括两个导管管腔413和光纤管心针424，该光纤管心针424布置在导管管件312的纵缝(longitudinalbead)中，比如当挤出时在两个导管管腔413之间。可选地，在导管管件312的相同或不同的纵缝中，picc310可以进一步包括心电图(“ecg”)管心针。分支套管314具有两个套管腔，其相应地流体连接至两个导管管腔413。两个延伸支管316中的每个延伸支管具有与两个套管腔中的套管腔流体连接的延伸支管腔。picc310进一步包括从分支套管314延伸的管心针延伸管320。管心针延伸管320可以是包括光纤管心针424的导管管件312的削薄(skived)部分，或布置在另一个管中的导管管件312的削薄部分，二者均可以终止于插头322，用于在光纤连接器模块120的光纤528和picc310的光纤管心针424之间建立光学连接。

虽然picc310被提供作为形状感测系统100或200的医疗装置110的特定实施方案，但是应该理解，包括导管(比如cvc)的多种医疗装置中的任何一种均可以包括至少一个光纤管心针和终止于插头的管心针延伸管，用于在医疗装置的光纤管心针和光纤连接器模块120的光纤528之间建立光学连接。

光纤连接器模块

图6示出了根据一些实施方案的具有第一光纤连接器模块620的第二形状感测系统200。图7示出了根据一些实施方案的具有在手术盖布603的开窗601内的第一光纤连接器模块620的第二形状感测系统200。图8示出了根据一些实施方案的具有第二光纤连接器模块820的第二形状感测系统200。图9示出了根据一些实施方案的具有在手术盖布603下方的第二光纤连接器模块820的第二形状感测系统200。图5示出了根据其一些实施方案的光纤连接器模块120的详细部分，比如第一光纤连接器模块620或第二光纤连接器模块820。

如显示的，光纤连接器模块620或820包括壳体324、布置在壳体324中的接收座532、从壳体324延伸的线缆326和至少在线缆326内的光纤528。

接收座532包括光接收器，其配置为当插头被插入接收座532时，接纳医疗装置110的插头(例如，picc310的插头322)的光学端子的插入，用于在光纤连接器模块620或820和医疗装置110的光纤管心针(例如，picc310的光纤管心针424)之间建立光学连接。

线缆326包括插头330，用于在光纤连接器模块620或820和控制台230的光学询问器232之间建立光学连接。

光纤528通过线缆326从接收座532延伸至插头330。光纤528被配置为将输入光学信号从光学询问器232传送至医疗装置110的光纤管心针(例如，picc310的光纤管心针424)，并且将反射的光学信号从光纤管心针传送至光学询问器232。

如上所述，光纤连接器模块620或820可以进一步包括布置在壳体324内的选自陀螺仪、加速度计和磁力计的一个或多个传感器222。一个或多个传感器222被配置为提供传感器数据，用于确定使用医疗装置110的光纤管心针(例如，picc310的光纤管心针424)进行形状感测的参考平面。

尽管未显示，光纤连接器模块620或820还可以包括通过线缆326从一个或多个传感器222延伸至插头330或另一个插头的电源线和数据线。电源线和数据线被配置为当一个或多个传感器122存在于光纤连接器模块620或820中时，分别将电力传送至一个或多个传感器122，并且将数据从一个或多个传感器122传送至控制台230。

光纤连接模块620被配置为位于邻近医疗装置110(例如，导管比如picc310)的经皮插入部位的手术盖布603的开窗601内。由于光纤连接模块620被配置为位于手术盖布603的开窗601内，光纤连接模块620能够进行消毒或灭菌。例如，光纤连接模块620的壳体324可以是无孔的或对氧化剂化学耐受的。光纤连接模块620可以被配置为使用美国bd公司(franklinlakes,nj)的产品进行手动消毒，或光纤连接模块620可以被配置为借助于nanosonics公司(indianapolis,in)的使用汽化的h2o2进行自动的高级别消毒或灭菌。

与光纤连接模块620相反，光纤连接模块820被配置为位于患者p的胸部上的手术盖布603下方。这样，光纤连接模块820不需要与光纤连接模块620相同级别的消毒或灭菌。

虽然未显示，光纤连接模块820的壳体324包括从壳体324延伸的环、集成入壳体324的系绳点或集成入壳体324的球形锁销接收器，其配置为将颈带附接至光纤连接器模块820。环、系绳点或球形锁销接收器使得光纤连接器模块820在位于患者的胸部的同时能够被固定至患者p的颈部。附加地或替代地，壳体324包括面向患者的表面(例如，光纤连接模块820的背面)，其配置为被粘附至患者的胸部。面向患者的表面使得光纤连接器模块820在位于患者的胸部的同时能够被固定至患者的胸部，而不论光纤连接模块820是否也被固定至患者的颈部。

同样，接收座532包括光学接收器，其配置为接纳医疗装置110的插头(例如，picc310的插头322)的光学端子的插入，并且当插头被插入接收座532时形成光学连接；然而，对于光纤连接器模块820，通过手术盖布603在光纤连接器模块820和医疗装置110之间形成光学连接。医疗装置110的接收座532和插头至少能够实现从包括医疗装置110(比如picc310)的无菌区域(例如，手术盖布603上方)至包括光纤连接模块820的非无菌区域(例如，手术盖布603下方)的光学连接。

方法

光纤连接器模块620或820的方法包括：将光纤连接器模块620定位在患者侧部处或将光纤连接器模块820定位在患者的胸部上；将医疗装置110的插头(例如，picc310的插头322)插入光纤连接器模块620或820的接收座532，从而在医疗装置110和光纤连接器模块620或820之间建立第一光学连接；和将光纤连接器模块620或820的插头330插入包括集成的光学询问器232的控制台230或独立式光学询问器140的端口，从而在光纤连接器模块620或820和光学询问器140或232之间建立第二光学连接。

将光纤连接器模块620定位在患者侧部处包括将光纤连接模块620定位在手术盖布603的开窗601内。

至少对于光纤连接器模块620，方法可以进一步包括在将光纤连接模块620定位在手术盖布603的开窗601内之前，对光纤连接器模块620进行消毒或灭菌。

将光纤连接器模块820定位在患者的胸部上包括将光纤连接模块820定位在手术盖布603下方。替代地，将光纤连接器模块820定位在患者的胸部上包括当将手术盖布603放置在患者p上时将光纤连接模块820定位为在手术盖布603下。

将医疗装置110的插头(例如，picc310的插头322)插入光纤连接器模块820的接收座532包括建立从包括医疗装置110的无菌区域至包括光纤连接模块820的非无菌区域的第一光学连接，从而在不损害无菌区域的情况下在手术盖布603上打开缺口。

方法还可以包括借助于沿着光纤连接器模块620或820的线缆326从接收座532延伸至其插头330的光纤528，将输入光学信号从光学询问器232传送至医疗装置110的光纤管心针(例如，picc310的光纤管心针424)，并且将反射的光学信号从光纤管心针传送至光学询问器232。

虽然前述方法是参照包括控制台230的集成的光学询问器232的第二形状感测系统200描述的，但是前述方法中的任何一种都可以替代地包括第一形状感测系统100(其包括控制台130和独立式光学询问器140)。

虽然本文已经公开了一些具体的实施方案，并且虽然已经公开了特定的实施方案的一些细节，但是这些特定的实施方案并不意图限制本文提供的概念的范围。对于本领域普通技术人员来说，额外的改编和/或修改是显而易见的，并且在更广泛的方面，这些改编和/或修改也包括在内。因此，在不脱离本文公开的概念的范围的情况下，可以偏离本文提供的特定实施方案。