用于检测RF标签的体内可引入天线的制作方法

用于检测rf标签的体内可引入天线
1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求2020年3月31日提交的第63/002,487号美国临时专利申请的权益和优先权，所述美国临时专利申请的全部内容以引用的方式并入本文中。
技术领域
3.本公开大体上涉及用于检测射频(rf)标签的询问和检测系统，且更确切地说，涉及在外科手术部位内使用的可插入天线。


背景技术：

4.在完成外科手术之前，确定与外科手术相关联的物件是否存在于患者的身体中通常是有用的或重要的。此类物件可以采取各种形式。举例来说，物件可以采取仪器的形式，例如手术刀、剪刀、镊子、止血钳和/或夹具。并且，举例来说，物件可以采取相关配件和/或一次性物件的形式，例如外科手术海绵、纱布和/或药棉。在缝合患者之前未能定位物件可能需要额外的外科手术，并且在某些情况下可能具有严重的不良医疗后果。
5.一些医院已经制定了程序，所述程序包含检查表或需要执行多次计数，以跟踪外科手术期间物件的使用和返还。这种手动方法效率低，需要训练有素的人员花费时间，并且容易出错。
6.另一种方法采用应答器和无线询问和检测系统。这种方法采用无线应答器(例如rfid标签)，其被附接到外科手术期间使用的各种物件上。询问和检测系统包含发射脉冲宽带无线信号(例如，射频或微波频率)的发射器和用于检测应答器响应于发射的脉冲宽带信号而返回的无线信号的检测器。这种自动化系统可以有利地提高准确度，同时减少训练有素且高报酬人员所需的时间量。在于2000年2月22日发布的第6,026,818号美国专利和于2004年12月16日公布的第us 2004/0250819号美国专利公开案中论述了这种方法的实例。
7.这种自动化系统的商业实施方案需要整个系统具有成本竞争力且高度准确。确切地说，必须避免漏报，以确保不会将物件误留在患者体内。通过从开放的外科手术部位内发射探测信号来直接询问外科手术部位是减少由于外部因素引起的信号干扰影响的直接方法。但是，发射天线的大小限制了此选项的效用。现代外科手术的微创方法不鼓励临床医生在患者体内切割出大的开放性伤口。代替进入身体内治疗部位的大切口，小孔口提供用于内部使用的外科手术工具的接入点。这些孔口通常太小以至于不便于将发射天线插入到治疗部位中以进行直接询问。
8.此外，当试图在外科手术部位内定位带有rfid标签的物品时，重要的是天线发射探测信号并接收返回信号以在物理上占据尽可能大的空间，因为较大的天线对外科手术部位内的返回信号具有更大范围的检测。因此，期望通过在外科手术部位内用能够通过现代外科手术实践中通常采用的小孔口的相对较大的大小可调整的天线进行直接询问来绕过外部信号干扰源。


技术实现要素：

9.本公开涉及用于在外科手术期间检测体腔中使用的外科手术物件和装置的系统，确切地说，涉及直接插入到外科手术部位中的天线。
10.本公开的一个方面涉及一种用于检测患者身体内的外科手术器具的询问和检测系统。所述询问和检测系统包含：一个或多个rfid标签，其被配置成在通电时发射一个或多个返回信号，每个rfid标签被附连到患者身体内的外科手术器具上；远程信号发生器，其被配置成针对所述一个或多个rfid标签产生通电信号；以及体内可引入天线，其以可操作方式联接到所述信号发生器，所述体内可引入天线被配置成在处于扩展状态时接收由所述一个或多个rfid标签发射的所述一个或多个返回信号。其中，所述体内可引入天线被配置成小于所述扩展状态的折叠状态，以插入到患者的身体中。
11.所述系统可以进一步包含：套管针
‑
插管组件，其包含管状通道，所述管状通道被配置成便于所述体内可引入天线从中通过，其中所述体内可引入天线限定具有尺寸“d2”的形状；并且其中所述管状通道限定具有尺寸“d1”的形状，使得所述管状通道的所述尺寸“d1”小于所述体内可引入天线的所述尺寸“d2”。
12.所述体内可引入天线可以包含支撑柔性环的半刚性细长构件，所述柔性环被配置成当穿过所述套管针
‑
插管组件的所述管状通道时自行折叠，并且在退出所述套管针
‑
插管组件的所述管状通道并进入所述患者身体内的外科手术部位时展开。
13.所述柔性环可以由形状记忆合金构成，所述形状记忆合金被配置成在不存在外力的情况下自动返回到其初始形状。
14.所述体内天线的所述柔性环部分的所述初始形状可以是圆形。
15.所述柔性环可以被配置成向内折叠以便在向远侧平移通过所述管状通道时形成细长椭圆形形状。
16.所述柔性环可以被配置成向后折叠以便在向远侧平移通过所述管状通道时与所述半刚性细长构件并排放置。
17.所述柔性环可以被配置成沿着所述半刚性细长构件的轴线折叠以便在向近侧平移通过所述管状通道时形成月牙形轮廓。
18.所述柔性环可以是泪滴形的。
19.所述柔性环的大小可以大于所述管状通道。
20.根据另一方面，提供一种用于检测患者身体内的一个或多个外科手术器具的方法。所述方法包含：向远侧推动体内可引入天线使其通过在套管针
‑
插管组件内限定的具有尺寸“d1”的通道并进入患者身体内的外科手术部位，其中所述体内可引入天线的一部分将自动返回到具有尺寸“d2”的原始形状，使得所述管状通道的所述尺寸“d1”小于所述体内可引入天线的所述尺寸“d2”；产生被配置成刺激所述一个或多个rfid标签发射返回信号的通电信号；通过所述体内可引入天线的扩展部分将所述通电信号直接发射到所述患者身体内的所述外科手术部位；在外科手术开始之前，扫描来自附连到放置在所述患者身体内的每个外科手术器具上的一个或多个rfid标签的返回信号；以及在检测到所述一个或多个返回信号后，提醒临床医生存在附连到每个外科手术器具上的所述一个或多个rfid标签。
21.所述体内可引入天线可以包含支撑柔性环的半刚性细长构件，其中所述柔性环是所述体内可引入天线中被配置成自动展开以占据扩展区域的部分。
22.所述方法可以进一步包含向近侧拉动所述体内可引入天线的展开的柔性环部分使其通过所述套管针
‑
插管组件的孔口和通道，使得所述展开的柔性环被所述通道压缩并自行折叠。
23.所述柔性环部分的所述压缩可便于所述体内可引入天线从所述套管针
‑
插管组件中完全抽出。
24.所述柔性环部分可以是圆形的，并且可以被配置成沿着所述半刚性细长构件的轴线折叠以便在向近侧拉动通过所述套管针
‑
插管组件的所述通道时形成月牙形轮廓。
25.根据另一方面，提供一种可调整大小的体内可引入天线，其用于插入到外科手术部位中并检测患者身体内带有rfid标签的外科手术器具。所述天线包含：半刚性细长构件，其被配置成平移通过管状通道，其中所述管状通道限定具有尺寸“d1”的形状；以及柔性环，其以可操作方式联接到所述半刚性构件，其中所述柔性环限定具有尺寸“d2”的形状，使得所述管状通道的所述尺寸“d1”小于所述体内可引入天线的所述尺寸“d2”。
26.所述柔性环可以由形状记忆合金构成，所述形状记忆合金被配置成在不存在外力的情况下自动返回到初始形状。
27.所述柔性环是大小可调整的，使得所述柔性环可以被重塑以符合其周围环境。
28.所述柔性环的所述初始形状可以是圆形。
29.所述柔性环可以被配置成向后折叠，以便在插入到所述患者身体内的所述外科手术部位中时与所述半刚性细长构件并排放置。
30.所述柔性环可以被配置成沿着所述半刚性细长构件的纵向轴线折叠以便在从所述患者身体内的所述外科手术部位抽出时形成月牙形轮廓。
附图说明
31.在附图中，相同的附图标记表示相同的元件或动作。附图中元件的尺寸和相对位置不一定是按比例绘制的。例如，不同元件的形状以及角度没有按比例绘制，并且这些元件中的一些元件被任意地放大和定位以提高附图的易读性。此外，所绘制元件的特定形状并不意图传达关于特定元件的实际形状的任何信息，而仅仅为便于在附图中进行识别而选择。
32.下文参考附图在此描述了本发明所公开的体内可引入天线、rf标签和含有所述天线及标签的物品的各个方面，其中：
33.图1是展示外科手术环境的示意图，其绘示了医疗提供者根据一个所说明的方面使用询问和检测系统来检测在患者体内的被rfid标签标记的物件；
34.图2是用于检测外科手术部位内正在使用的患者身体内的外科手术器具的体内可引入天线的示意图；
35.图3a是处于压缩状态的体内可引入天线的放大透视图，所述天线被推动通过通道朝向患者身体内的外科手术部位；
36.图3b是在被推动通过图3a的通道并进入患者身体内的外科手术部位之后，处于扩展状态的体内可引入天线的放大透视图；
37.图3c是从患者身体内的外科手术部位抽出的体内可引入天线的放大透视图；
38.图3d是在从患者身体内的外科手术部位抽出时处于折叠状态的体内可引入天线
的放大透视图；
39.图3e是向后折叠同时被推动通过通道朝向患者身体内的外科手术部位的体内可引入天线的放大透视图；
40.图3f是在被推动通过图3e的通道并进入患者身体内的外科手术部位之后，处于部分展开和扩展状态的体内可引入天线的放大透视图；
41.图4a是图2所示的套管针
‑
插管组件的细长管状通道及其孔口的正视图；
42.图4b是图1
‑
3f的处于如图3b所示的初始扩展状态的体内可引入天线的剖面图；
43.图4c是如图3a所示的在细长管状通道的影响下被压缩以形成细长椭圆形形状的体内可引入天线的剖面图；以及
44.图4d是如图3d所示的在细长管状通道的影响下被折叠以形成月牙形形状的体内可引入天线的剖面图。
具体实施方式
45.在以下描述中，阐述了某些具体细节以便提供对所公开的各方面的透彻理解。然而，相关领域的技术人员将认识到，各方面可以在没有这些具体细节中的一个或多个的情况下实践，或者利用其它方法、组件和材料等来实践。在其它情况下，与发射器、接收器或收发器相关联的熟知结构未详细展示或描述，以避免不必要地混淆各方面的描述。
46.在整个本说明书中提及的“一个方面”或“一方面”是指与包含在至少一个方面中的方面结合描述的特定特征、结构或特性。因此，在整个本说明书中各个地方出现的短语“在一个方面”或“在一方面”不一定都是指同一方面。此外，在一个或多个方面中，特定特征、结构或特性可以以任何合适方式组合。
47.图1描绘了外科手术环境“e”，其中医疗提供者12操作用于检测rfid标签的询问和检测系统10，以确定物件100a是否存在于患者18中。询问和检测系统10可以包含信号发生器200，以及通过一条或多条通信路径(例如同轴电缆250)联接到信号发生器200的天线300。在询问和检测系统10的一方面，天线300可以采取手持棒300a的形式。
48.物件100a可以采取各种形式，例如在执行外科手术过程中有用的仪器、附件和/或一次性物件。举例来说，物件100a可以采取手术刀、剪刀、镊子、止血钳和/或夹具的形式。并且，举例来说，物件100a可以采取外科手术海绵、纱布和/或药棉的形式。物件100a被标记、载运、附接或以其它方式联接到rfid标签100。本文中所公开的询问和检测系统10的各方面特别适合于与一个或多个rfid标签100一起操作，所述rfid标签没有被准确地调谐到所选择的或所选定的谐振频率。因此，rfid标签100不需要高的制造公差或昂贵的材料，且因此制造成本可能较低。
49.在使用中，医疗提供者12可以将棒300a定位在患者18附近，以便检测一个或多个rfid标签100且因此检测物件100a是否存在。在一些方面，医疗提供者12可以使棒300a沿着和/或横跨患者18的身体移动。对于示例性询问和检测系统的详细描述，可以参考blair等人共同拥有的于2004年3月29日提交的标题为“使用标签和宽带检测装置检测物件的设备和方法(apparatus and method for detecting objects using tags and wideband detection device)”的第2004/0250819号美国专利申请公开案，所述美国专利申请公开案的全部内容特此以引用的方式并入本文中。
50.现在参考图2，用于检测患者身体内的外科手术器具100a的询问和检测系统10包含信号发生器200以便为附连到物件100a(图1)的一个或多个rfid标签100(图1)提供通电信号。每个rfid标签被配置成在通电时发射返回信号，使得天线300可以检测返回信号并确认患者18的身体内物件100a的存在。天线300经由通信电缆250以可操作方式联接到信号发生器200。其中通信电缆250可以具有可变的长度，以向操作天线300的临床医生提供更大范围的运动。
51.在询问和检测系统10的一个方面，天线300是体内可引入天线300，所述体内可引入天线包含支撑柔性环320的半刚性细长构件310，所述柔性环被配置成插入到患者18的身体内的外科手术部位15中。因此，询问和检测系统10进一步包含套管针
‑
插管组件或端口400，以提供用于将体内可引入天线300插入到患者18的身体内的接入点。至少参考图2，套管针
‑
插管组件400提供细长管状通道410，所述管状通道被配置成便于体内可引入天线300从中通过。此外，细长管状通道410的远侧末端必须提供开放孔口420，以允许体内可引入天线300进入患者18身体内的外科手术部位15。
52.另外参考图3a
‑
f，如上所述，体内可引入天线300包含支撑柔性环320的半刚性细长构件310，并且所述柔性环必须插入到患者18身体内的外科手术部位15中。当不受外力的影响时，柔性环320占据过大的空间区域以至于不能通过套管针
‑
插管组件400的细长管状通道410或孔口420插入，参见图4a和4b。对于向体内可引入天线300提供更大范围的检测，以用于检测来自外科手术部位15内的带有rfid标签的物件的返回信号来说，增大柔性环320的大小是必要的。
53.为了通过套管针
‑
插管组件400的细长管状通道410和孔口420插入而不牺牲具有增大的大小的益处，体内可引入天线300的柔性环320由形状记忆合金构成，所述形状记忆合金具有足够延展性以压缩、折叠或以其它方式重塑以符合其周围环境，同时还被配置成在不受外力影响的情况下自动返回到其原始形态。更确切地说，体内可引入天线300可以由例如镍钛诺、弹簧钢、银、金、铜以及每种列出的材料的各种合金的材料制成。在图3a中，柔性环320最初是圆形的，但被向内压缩而形成细长椭圆形形状，同时在方向“a1”上朝向外科手术部位向远侧平移通过细长管状通道410。当通过细长管状通道410的孔口420并进入外科手术部位时，柔性环320在不受细长管状通道410的外部影响的情况下自动返回到其初始圆形形状，如图3b所示。注意，在其它方面，柔性环320的初始形状可以是例如泪滴形或椭圆形的非圆形。
54.在一些方面，柔性环320可以沿着半刚性细长构件310的纵向轴线折叠以形成月牙形，同时在方向“a2”上向近侧平移通过细长管状通道410远离外科手术部位，如图3c和3d所示。在又其它方面，在方向“a1”上向远侧平移通过管状通道410时，柔性环320除了被向内压缩以形成细长椭圆形形状之外，还可以向后折叠以与半刚性细长构件310并排放置，在不受细长管状通道410的外部影响的情况下，仅当通过孔口420并进入外科手术部位时才自动展开并返回到其原始圆形形状，如图3e和3f所示。
55.现在参考图4a
‑
d，如上所述，体内可引入天线300在不受外力影响的情况下占据过大的空间区域，以至于不能通过套管针
‑
插管组件400的细长管状通道410或孔口420插入。
56.图4a展示管状通道410的正视图，强调了管状通道410限定具有尺寸或直径“d1”的大体上圆形的形状。类似地，图4b展示体内可引入天线300的顶视图，其中当相对于纵向轴
线“x”横向测量时，柔性环320限定具有尺寸或直径“d2”的大体上圆形的形状。纵向轴线“x”平行于管状通道410内的体内可引入天线300的移动方向延伸，并且因此，柔性环32的尺寸“d2”的横向测量为比较管状通道410和柔性环320的相对大小提供了更准确的基础。从图4a和4b可以看出，管状通道410和柔性环320的尺寸“d1”、“d2”表明“d2”大于“d1”。相应地，基于尺寸“d1”、“d2”计算出的大小的任何测量结果将始终表明，柔性环320的大小大于管状通道410，从而强调了对体内可引入天线300的可调整大小的需求，以便穿过细长通道410并从孔口420出来。图4c展示了由于在如图3a所示的方向“a1”上向远侧平移时由细长管状通道410的内表面施加的压缩力而导致的细长椭圆形形状的柔性环320。类似地，图4d展示了柔性环320的月牙形形状，这是由于其在方向“a2”上向近侧平移通过细长管状通道410时沿着半刚性细长构件310的纵向轴线“x”折叠，如图3d所示。
57.虽然已在附图中展示本公开的各方面，但并不旨在将本公开限制于此，因为旨在使本公开与本领域所允许的范围一样广泛并且应以同样的方式阅读本说明书。因此，以上描述不应被解释为限制性的，而是仅作为特定方面的范例。本领域技术人员将在所附权利要求书的范围和精神内设想其它修改。