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CN215340440U - 电学和光学连接系统及光学连接系统 - Google Patents

电学和光学连接系统及光学连接系统 Download PDF

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CN215340440U CN202120419469.4U CN202120419469U CN215340440U CN 215340440 U CN215340440 U CN 215340440U CN 202120419469 U CN202120419469 U CN 202120419469U CN 215340440 U CN215340440 U CN 215340440U
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extension tube
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S·索厄德斯
A·K·米森纳
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Bard Access Systems Inc
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Abstract

本申请涉及电学和光学连接系统及光学连接系统。一种电学和光学连接系统可包括具有插头的延伸管和具有插座的中继模块。所述插头可以由围绕电线的金属件形成，所述电线又围绕沿着所述延伸管的长度延伸的光纤芯。所述插头可以被配置为用于刺穿至少一个无菌屏障。所述中继模块可以包括所述中继模块的壳体内的电线和光纤芯、以及设置在所述壳体中的插座。所述插座可以被配置为在接受所述插头插入其中的同时在所述插头和所述插座之间建立从无菌区到非无菌区的电学连接和光学连接，所述无菌区和所述非无菌区由所述无菌屏障建立。还公开了包括所述光学连接系统的形状感测系统。

Description

电学和光学连接系统及光学连接系统
优先权
本申请要求2020年2月28日提交的美国临时申请号62/983,402 的优先权权益，此临时申请的全部内容通过引用结合到本申请中。
技术领域
本申请涉及医疗器械领域，更具体地涉及电学和光学连接系统及光学连接系统。
背景技术
有时，经外周静脉置入中心静脉导管(“PICC”)或中心静脉导管(“CVC”)的尖端可能会移动，而从患者的上腔静脉(“SVC”) 中的理想位置移位。认为此类PICC或CVC已经移位的临床医生通常会通过胸部X光片检查是否移位，并且在必要时更换PICC或CVC。由于X光使病人暴露在电离辐射下，正在开发具有集成光纤探针的如 PICC和CVC的医疗装置，使临床医生能够方便、安全地检查其移位。然而，为了让临床医生检查移位，所提供的无菌的PICC或CVC需要至少光学连接到非无菌的资产设备，而不损害无菌条件。因此，需要一种中继模块，其允许一次性使用的医疗装置(例如前述的PICC和 CVC)至少光学连接到非无菌的资本装置，而不损害无菌条件。
本文公开了包括电学和光学连接系统的光学连接系统及其方法。
实用新型内容
本文公开了一种电学和光学连接系统，在一些实施方案中，该系统包括具有插头的延伸管和具有插座的中继模块。所述延伸管包括：沿着所述延伸管的长度延伸的一根或多根光纤芯；在所述一根或多根光纤上沿着所述延伸管的长度延伸的一根或多根电线；和所述插头。所述插头由围绕所述一根或多根电线的金属件形成。所述插头被配置为用于刺穿至少一个无菌屏障。所述中继模块被配置为将电学信号和光学信号中继至其接收器。所述中继模块包括：所述中继模块的壳体内的一根或多根光纤芯；所述中继模块的所述壳体内的一根或多根电线；和设置在所述壳体中的所述插座。所述插座被配置为在接受所述插头插入其中的同时在所述插头和所述插座之间建立从无菌区到非无菌区的电学连接和光学连接。
在一些实施方案中，所述金属件通过导电粘合剂固定联接到所述延伸管的所述一根或多根电线上。
在一些实施方案中，所述金属件卷曲到所述延伸管的所述一根或多根电线上，将所述金属件固定地联接到其上。
在一些实施方案中，所述插座包括一个或多个电触点，所述一个或多个电触点被配置成当所述插头插入所述插座时与所述金属件形成所述电学连接，其中所述插头插入所述插座时所述无菌屏障位于两者之间。这种配置能够实现从所述无菌区到所述非无菌区的所述电学连接。
在一些实施方案中，所述插座包括光学接收器，所述光学接收器被配置为接受所述插头的光学端子的插入，并且当所述插头插入所述插座时形成所述光学连接，其中所述插头插入所述插座时所述无菌屏障位于两者之间。这种配置能够实现从所述无菌区到所述非无菌区的所述光学连接。
在一些实施方案中，所述电学和光学连接系统进一步包括插头插入装置，该插头插入装置被配置成可移除地附接到所述中继模块的表面。
所述插头插入装置包括被配置成保持所述延伸管或所述插头的插头保持器。所述插头插入装置被配置为当所述插头插入装置附接到所述中继模块，所述插头保持器保持所述插头，并且所述插头插入装置被致动以将所述插头插入所述插座中时将所述插头插入所述插座中。
在一些实施方案中，所述插头插入装置包括杠杆作为致动器，用于将所述插头插入所述插座。所述杠杆被配置为当所述杠杆朝向所述插头保持器移动通过扇形区时将所述插头插入所述插座。
在一些实施方案中，所述中继模块被配置为放置在所述无菌屏障下方位于患者身上或身旁。
在一些实施方案中，所述壳体包括面向患者的表面，所述表面被配置为贴附到所述患者。这种配置使得在所述插头和所述中继模块之间建立所述电学连接和光学连接时所述中继模块能够紧固到所述患者。
本文还公开了一种光学连接系统，在一些实施方案中，该光学连接系统包括具有延伸管连接器的延伸管和具有中继模块连接器的中继模块。所述延伸管包括：沿着所述延伸管的长度延伸的一根或多根光纤芯；和所述延伸管连接器。所述延伸管连接器包括设置在所述延伸管连接器的配合表面中的光学端子。所述中继模块被配置成将光学信号中继至其接收器。所述中继模块包括：位于所述中继模块的壳体内的一根或多根光纤芯；和所述中继模块连接器。所述中继模块连接器包括设置在所述中继模块连接器的配合表面中的光学接收器。所述延伸管连接器和所述中继模块连接器被配置为跨过无菌屏障的透明窗口配合，并在无菌区域中的所述光学端子和非无菌区域中的所述光学接收器之间建立光学连接。
在一些实施方案中，所述延伸管连接器包括围绕光学端子设置在所述延伸管连接器的所述配合表面中的一个或多个对准磁体。此外，所述中继模块连接器包括围绕光学接收器设置在所述中继模块连接器的所述配合表面中的一个或多个对准磁体。
在一些实施方案中，所述延伸管连接器和所述中继模块连接器中每个连接器的形状迫使所述延伸管连接器和所述中继模块连接器在跨过所述透明窗口配合时采取特定取向。
在一些实施方案中，所述延伸管连接器和所述中继模块连接器中每个连接器的所述一个或多个对准磁体的磁极迫使所述延伸管连接器和所述中继模块连接器在跨过所述透明窗口配合时采取特定取向。
在一些实施方案中，所述延伸管连接器和所述中继模块连接器中每个连接器的形状是旋转对称的。这种配置允许所述延伸管连接器和所述中继模块连接器在跨过所述透明窗口配合时的多种旋转等效取向。
在一些实施方案中，所述延伸管连接器的所述一个或多个对准磁体的所有磁极具有相同的取向，但是与所述中继模块连接器的所述一个或多个对准磁体的所有磁极相反。这种配置允许所述延伸管连接器和所述中继模块连接器在跨过所述透明窗口配合时的多种旋转等效取向。
在一些实施方案中，所述中继模块被配置为放置在所述无菌屏障下方位于患者身上或身旁。
在一些实施方案中，所述壳体包括面向患者的表面，所述表面被配置为贴附到所述患者。这种配置使得在所述插头和所述中继模块之间建立所述电学连接和光学连接时所述中继模块能够紧固至所述患者。
本文还公开了一种电学和光学连接系统的方法。在一些实施方案中，所述方法包括中继模块放置步骤、无菌屏障放置步骤、以及第一插头插入步骤。所述中继模块放置步骤包括将中继模块放置在患者身上或身旁。所述无菌屏障放置步骤包括将无菌屏障放置在所述患者身上。这一步骤在所述无菌屏障上方建立了无菌区并在所述无菌屏障下方建立了非无菌区。所述第一插头插入步骤包括将与所述无菌区中的医疗装置通信连接的延伸管的插头插入到所述非无菌区中的所述中继模块的插座中。所述第一插头插入步骤跨过所述无菌屏障在所述医疗装置和所述中继模块之间同时建立电学连接和光学连接。
在一些实施方案中，所述中继模块放置步骤发生在所述无菌屏障放置步骤之前。
在一些实施方案中，所述方法进一步包括安装步骤和第二插头插入步骤。所述安装步骤包括将插头插入装置安装在所述中继模块的表面上。所述第二插头插入步骤包括将所述插头插入所述插头插入装置的插头保持器中。
在一些实施方案中，所述方法进一步包括致动所述插头插入装置的杠杆以将所述插头插入所述插座中的致动步骤。
本文还公开了一种光学连接系统的方法。在一些实施方案中，所述方法包括中继模块放置步骤、无菌屏障放置步骤、以及配合步骤。所述中继模块放置步骤包括将中继模块放置在患者身上或身旁。所述无菌屏障放置步骤包括将具有透明窗口的无菌屏障放置在所述患者身上。这一步骤在所述无菌屏障上方建立了无菌区并在所述无菌屏障下方建立了非无菌区。所述配合步骤包括将与所述无菌区中的医疗装置通信连接的延伸管的延伸管连接器与所述非无菌区中的所述中继模块的中继模块连接器配合，其中所述透明窗口位于所述延伸管连接器和所述中继模块连接器之间。所述配合步骤跨过所述无菌屏障在所述医疗装置和所述中继模块之间建立所述光学连接。
在一些实施方案中，所述中继模块放置步骤发生在所述无菌屏障放置步骤之前。
在一些实施方案中，所述配合步骤包括将所述延伸管连接器定向成使得其形状匹配所述中继模块连接器的形状。
在一些实施方案中，配合步骤包括将所述延伸管连接器定向成使得其一个或多个对准磁体的磁极与所述中继模块连接器的一个或多个对准磁体的磁极互补。
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子的截面。
图5示出了根据一些实施方案的用于建立光学和电学连接的医疗装置的延伸管的插头。
图6示出了根据一些实施方案的中继模块的详细视图，该中继模块具有用于建立光学连接或光学和电学连接的插座。
图7示出了根据一些实施方案的插头插入装置。
图8示出了根据一些实施方案的在患者手术过程中使用的第二形状感测系统。
图9示出了根据一些实施方案的在患者手术过程中与无菌屏障一起使用的第二形状感测系统。
图10示出了根据一些实施方案的医疗装置的延伸管的延伸管光学连接器。
图11示出了根据一些实施方案的具有用于建立光学连接的中继模块光学连接器的中继模块。
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所公开概念的范围。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所述特定实施方案分离，并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所述特征。
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，且所述术语并不限制本文所提供概念的范围。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所述顺序出现，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、取向或方向。单数形式的“一”、“一个”和“该”包括复数形式，除非上下文另有明确指示。
例如，关于本文公开的导管的“近侧”、“近侧部分”或“近端部分”包括当导管被用在患者身上时应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身上时应靠近临床医生的导管的一定长度。例如，导管的“近侧末端”包括当导管被用在患者身上时应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，关于本文公开的导管的“远侧”、“远侧部分”或“远端部分”包括当导管被用在患者身上时应靠近患者或在患者体内的导管部分。同样地，例如，导管的“远侧长度”包括当导管被用在患者身上时应靠近患者或在患者体内的导管的长度。例如，导管的“远端”包括当导管被用在患者身上时应靠近患者或在患者体内的导管的一端。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，需要一种中继模块，其允许一次性使用的医疗装置(例如前述的PICC和CVC)至少光学连接到非无菌的资本装置，而不损害无菌条件。本文公开了包括电学和光学连接系统的光学连接系统及其方法。
参考附图和以下描述，本文提供的光学连接系统的特征将变得更加明显，附图和以下描述更详细地提供了光学连接系统的特定实施方案。就上下文而言，首先描述形状感测系统，然后描述形状感测系统的医疗装置和中继模块，以及前述的方法。在形状感测系统、医疗装置和中继模块的组合中描述了光学连接系统以及电学和光学连接系统。
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。图8示出了根据一些实施方案的在患者手术过程中使用的第二形状感测系统200。图9示出了根据一些实施方案的在患者手术过程中与无菌屏障903一起使用的第二形状感测系统200。
如图所示，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以及中继模块120，所述中继模块被配置为将医疗装置110连接到形状感测系统100或200的其余部分，例如控制台230。医疗装置110通常用于无菌区，而中继模块120和控制台130或230通常用于非无菌区，无菌区和非无菌区至少由作为几种可能的无菌屏障(例如，消毒盖布(drape)、塑料支架、护套等)中的一种的无菌屏障903(例如，消毒盖布)来限定。
医疗装置110包括至少一个集成的光纤探针，该探针包括一根或多根光纤芯，每个芯又具有沿其长度的多个光纤布拉格光栅(“FBG”) 传感器，用于利用形状感测系统100或200进行形状感测。(关于医疗装置110的光纤探针的示例，参见图4中的集成光纤探针424。)然而，医疗装置110还可以包括电学部件，例如心电图(“ECG”) 探针和支持ECG探针的一根或多根电线。
医疗装置110的某些特征将在下面关于医疗装置110的特定实施方案(例如PICC310)进行更详细的阐述。也就是说，下面针对医疗装置110(如PICC 310)的一个或多个实施方案阐述的一些特征(例如，光纤探针、ECG探针等)可以在医疗装置110的两个或多个实施方案之间共享。这样，当为了方便说明而需要时，“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。尽管已经针对例如PICC 310的医疗装置110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，用于将来自医疗装置110的光纤探针的反射光学信号转换成医疗装置110的可显示形状。医疗装置110的可显示形状可以显示在集成到控制台130或230中的集成显示屏上，或者显示在联接到控制台130或230的独立监视器的显示屏上。
形状感测系统100进一步包括通信联接到控制台130的独立光学询问器140，而形状感测系统200进一步包括集成到控制台230中的集成光学询问器232。光学询问器140或232被配置成通过中继模块 120将输入光学信号发送到医疗装置110的光纤探针中，并通过中继模块120从光纤探针接收反射光学信号。
中继模块120包括壳体324、从壳体324延伸的线缆326、以及穿过壳体324并沿着线缆326延伸的一根或多根光纤芯628(“光纤 628”)。(对于光纤628，参见图6。)中继模块120被配置为至少在医疗装置110的光纤探针和中继模块120的光纤628之间建立光学连接。中继模块120还在线缆326的末端配置有插头330，以在中继模块120的光纤628和光学询问器140或232之间建立至少另一个光学连接。中继模块120的光纤628被配置成将来自光学询问器140或 232的输入光学信号传送到医疗装置110的光纤探针，并将来自光纤探针的反射光学信号传送到光学询问器140或232。
中继模块120还可以被配置成在医疗装置110和中继模块120之间建立电学连接，在中继模块120和控制台103或230之间建立电学连接，或者两者同时建立，如下面更详细阐述的。为了支持这种电学连接，中继模块120可以包括一根或多根电线，这些电线像光纤628一样穿过壳体324并沿着线缆326延伸。
中继模块120可以进一步包括设置在壳体324内的一个或多个传感器222，其至少选自陀螺仪、加速度计和磁力计。所述一个或多个传感器222被配置成通过壳体324内的所述一根或多根电线和线缆 326向控制台130或230提供传感器数据，用于确定参考平面，以利用医疗装置110的光纤探针进行形状感测。
中继模块120的某些特征将在下面针对中继模块120的特定实施方案进行更详细的阐述。也就是说，下面针对中继模块120的一个或多个实施方案阐述的一些特征在中继模块120的两个或多个实施方案之间共享。这样，当为了说明方便需要时，“中继模块120”在这里被用来一般性地指中继模块120的一个以上的实施方案。尽管已经针对中继模块120的特定实施方案描述了某些特征。
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PICC 310。图4示出了根据一些实施方案的包括集成光纤探针424的PICC 310 的导管管子312的截面。图5示出了根据一些实施方案的用于建立光学和电学连接的医疗装置110的延伸管或线缆320的插头322。
如图所示，PICC 310包括导管管子312、分叉针座314、两个延伸腿316和两个鲁尔连接器318，它们以前述顺序可操作地连接。导管管子312包括两个导管管腔413和光纤探针424，所述光纤探针设置在导管管子312的纵向珠(longitudinal bead)中，例如在挤压的两个导管管腔413之间。可选地，在导管管子312的相同或不同的纵向珠中，PICC 310可以进一步包括ECG探针。分叉针座314具有两个针座腔，这两个针座腔相应地流体连接到两个导管管腔413。两个延伸腿316的每个延伸腿具有与两个针座腔中的一个针座腔流体连接的延伸腿腔。PICC 310进一步包括延伸管320，所述延伸管或者从分叉针座314延伸，或者通信地联接到分叉针座314。当从分叉针座314 延伸时，延伸管320可以是导管管子312的切割部分，包括光纤探针424和(如果存在的话)ECG探针，该延伸管320可以终止于插头322，用于在PICC 310的光纤探针424与中继模块120的光纤628之间建立光学连接以及任何电学连接。导管管子312的切割部分可以设置在另一个管中，该另一个管结合形成延伸管320，该延伸管终止于插头 322，用于建立前述的光学和电学连接。
虽然PICC 310是作为形状感测系统100或200的医疗装置110 的特定实施方案提供的，但是应当理解，包括导管(例如CVC)的许多医疗装置中的任何一个都可以包括至少一个光纤探针，并且可选地包括电组件，例如ECG探针和支持其的一根或多根导线，终止于插头，用于在医疗装置和中继模块120之间建立光学连接或光学和电学连接。
中继模块
图6示出了根据一些实施方案的中继模120块的详细视图，该中继模块具有用于建立光学连接或光学和电学连接的插座632。图9示出了根据一些实施方案的在患者手术过程中与无菌屏障903一起使用的第二形状感测系统200。
如图所示，中继模块120包括壳体324、设置在壳体324中的插座632、从壳体324延伸的线缆326、以及壳体324和线缆326内的至少所述光纤628。同样，在一些实施方案中，类似于光纤628，中继模块120可以包括延伸穿过壳体324并沿着线缆326的一根或多根电线。
插座632包括光学接收器，该光学接收器被配置为当插头被插入插座632时，接收医疗装置110的插头(例如，PICC 310的插头322) 的光学端子的插入，用于在中继模块120和医疗装置110的光纤探针 (例如，PICC 310的光纤探针424)之间建立光学连接。插座632还可以包括一个或多个电触点，当存在时，该电触点被配置为接触医疗装置110的插头(例如，PICC 310的插头322)的电学端子(例如，插头322的金属件)，用于当插头被插入插座632时，在中继模块120 和医疗装置110的一根或多根电线之间建立电学连接。
在一些实施方案中，线缆326包括插头330，用于在中继模块120 和控制台230的光学询问器232之间建立光学连接，以及在中继模块 120和控制台230之间建立电学连接。
光纤628从插座632通过线缆326延伸到插头330。光纤628被配置成将来自光学询问器232的输入光学信号传送到医疗装置110的光纤探针(例如，PICC 310的光纤探针424)，并将来自光纤探针的反射光学信号传送到光学询问器232。
如上所述，中继模块120可以进一步包括设置在壳体324内的所述一个或多个传感器222，其选自陀螺仪、加速度计和磁力计。所述一个或多个传感器222被配置成提供用于确定参考平面的传感器数据，所述参考平面用于利用医疗装置110的光纤探针(例如，PICC310 的光纤探针424)进行形状感测。
同光纤628一样，当存在于中继模块120中时，所述一根或多根电线从所述一个或多个传感器222(如果存在的话)、插座632、或所述一个或多个传感器222和插座632二者通过线缆326延伸到插头 330。除了任何需要的电力之外，当存在于中继模块120中时，所述一根或多根电线被配置成将输入电学信号从控制台230传送到所述一个或多个传感器222。所述一根或多根电线还被配置为将来自所述一个或多个传感器222、ECG探针(如果存在于医疗装置110中)或所述一个或多个传感器222和ECG探针两者的任何输出电学信号传送到控制台230。
中继模块120被配置成位于无菌屏障903下方，在患者P身上或身旁，例如在患者的胸部上。这样，中继模块120不需要消毒或灭菌。然而，如果中继模块120需要消毒或灭菌，则中继模块120可以被配置为可经受消毒或灭菌。例如，中继模块120的壳体324可以是无孔的或耐化学氧化剂的。中继模块120可以被配置为用美国BD公司 (Becton,Dickinson andCompany)(富兰克林湖，新泽西州(Franklin Lakes，NJ))的
Figure DEST_PATH_GDA0003297399640000121
产品进行手动消毒，或者中继模块120 可以被配置为通过Nanosonics公司((印第安纳波利斯，印第安纳州)Indianapolis,IN)的
Figure DEST_PATH_GDA0003297399640000131
用汽化的H2O2进行自动的高级别的消毒或灭菌。
虽然未示出，但是中继模块120的壳体324可以包括从壳体324 延伸的环、集成到壳体324中的系绳点、或者集成到壳体324中的球锁销接收器，其被配置用于将颈带附接到中继模块120。环、系绳点或球锁销接收器使得中继模块120能够在位于患者胸部时固定到患者 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，中继模块120的背面)，该表面被配置为贴附到患者的胸部。面向病人的表面使得中继模块120能够在位于病人身上或身旁时紧固到病人身上，而不管中继模块120是否也紧固到病人的颈部。
同样，插座632包括光学接收器，该光学接收器被配置为接受医疗装置110的插头(例如，PICC 310的插头322)的光学端子的插入，并且当插头插入插座632时形成光学连接。插座632还可以包括一个或多个电触点，当存在时，该电触点被配置为接触医疗装置110的插头(例如，PICC 310的插头322)的电学端子(例如，插头322的金属件)，用于当插头被插入插座632时，在中继模块120和医疗装置 110的一根或多根电线之间建立电学连接。然而，对于中继模块120，这种光学和电学连接是在中继模块120和医疗装置110之间存在无菌屏障903的情况下形成的。医疗装置110的插座632和插头能够实现从包括医疗装置110(例如PICC 310)的无菌区(例如无菌屏障903 上方)到包括中继模块120的非无菌区(例如无菌屏障903下方)的这种连接。
连接系统
图5示出了根据一些实施方案的用于建立光学和电学连接的医疗装置110的延伸管320的插头322。图6示出了根据一些实施方案的中继模120块的详细视图，该中继模块具有用于建立光学连接或光学和电学连接的插座632。
如图所示，电学和光学连接系统可以包括具有插头322的延伸管 320和具有插座632的中继模块120。
如上所述，延伸管320可以包括：从光纤探针424沿着延伸管320 的长度延伸的一根或多根光纤芯；沿着延伸管320的长度在一根或多根光纤上延伸的一根或多根电线(例如，一根或多根电线525)，例如编织在一根或多根光纤上；以及插头322。
插头322由围绕一根或多根电线的金属件(例如金属套圈)形成，电线又位于所述一根或多根光纤芯上。金属件可以通过导电粘合剂 (例如，导电环氧树脂)固定地联接到延伸管320的所述一根或多根电线，卷曲到延伸管320的所述一根或多根电线上，或者它们的组合。插头322或其金属件是足够锥形的，使得其被配置为用于刺穿至少一个无菌屏障，例如无菌屏障903。
如上所述，中继模块120可以被配置为将光学信号和电学信号中继到其接收器，例如形状感测系统200的控制台230。当如此配置时，中继模块120包括中继模块120的壳体324内的一根或多根光纤芯、壳体324内的一根或多根电线、以及设置在壳体324中的插座632。
插座632被配置为在接受插头322插入其中的同时在插头322和插座632之间建立从无菌区到非无菌区的电学连接和光学连接。对于光学连接，插座632包括上述光学接收器，该光学接收器被配置为接收插头322的光学端子的插入，并且当插头322插入插座632时形成光学连接，其间具有无菌屏障903。这种配置能够实现从所述无菌区到所述非无菌区的所述光学连接。对于电学连接，插座632包括在此阐述的一个或多个电触点，其被配置成当插头322插入插座632时与金属件形成电学连接，其间具有无菌屏障903。这种配置能够实现从所述无菌区到所述非无菌区的所述电学连接。
图7示出了根据一些实施方案的插头插入装置700。
如图所示，上述电学和光学连接系统可以进一步包括插头插入装置700。插头插入装置700被配置成通过插头插入装置700和中继模块120之间的无菌屏障903可移除地附接到中继模块120的表面，如图7所示，用于将插头322插入中继模块120的插座632中。
插头插入装置700包括插头保持器702和杠杆704。插头保持器 702被配置成保持延伸管320或插头322。杠杆704是致动器，其被配置为当杠杆704朝向插头保持器702移动通过扇形区时，将插头322 插入中继模块120的插座632中，如图7所示。实际上，插头插入装置700被配置成当插头插入装置700附接到中继模块120时将插头 322插入插座632，插头保持器702保持插头322，并且插头插入装置 700由杠杆704致动以将插头322插入插座632。
图10示出了根据一些实施方案的医疗装置110的延伸管320的延伸管光学连接器1022。图11示出了根据一些实施方案的中继模块 1120，其具有中继模块光学连接器1122，用于建立跨过无菌屏障1103 的光学连接。
如图所示，光学连接系统可以包括具有延伸管连接器1022的延伸管320和具有中继模块连接器1122的中继模块1120。
如上所述，延伸管320可以包括沿着延伸管320的长度从光纤探针424延伸的一根或多根光纤芯。一根或多根光纤可以延伸到延伸管连接器1022的配合表面中的光学端子。
延伸管连接器1022包括一个或多个对准磁体1026，其围绕光学端子或光纤探针424的端部设置在延伸管连接器1022的配合表面中。
如上所述，中继模块120可以被配置成将光学信号中继到其接收器，例如形状感测系统200的控制台230。当中继模块1120如此配置时，中继模块1120包括中继模块1120的壳体1124内的一根或多根光纤芯和中继模块连接器1122。
中继模块连接器1122包括围绕光学接收器1132设置在中继模块连接器1122的配合表面中的一个或多个对准磁体1126。
延伸管连接器1022和中继模块连接器1122被配置成跨过无菌屏障1103(例如，消毒盖布)的透明窗口1104配合，并在无菌区域中的延伸管连接器1022的光学端子和非无菌区域中的中继模块连接器 1122的光学接收器之间建立光学连接。
延伸管连接器1022和中继模块连接器1122中每个连接器的形状可以被配置成迫使延伸管连接器1022和中继模块连接器1122在跨过无菌屏障1103的透明窗口1104配合时采取特定定向。例如，图11 中示出的延伸管连接器1022和中继模块连接器1122中每个连接器是矩形的或者比其宽更长，从而迫使采取矩形连接器的四个最合理取向中的两个取向。
延伸管连接器1022和中继模块连接器1122中每个连接器的一个或多个对准磁体1026和1126的磁极可以附加地或替代地被配置成迫使延伸管连接器1022和中继模块连接器1122在跨过无菌屏障1103 的透明窗口1104配合时采取特定取向。例如，延伸管连接器1022的第一侧可以包括具有相同磁极取向(例如，N)的第一对对准磁体1026。延伸管连接器1022的第二侧可以包括第二对对准磁体1026，第二对对准磁体具有相同的磁极取向(例如，S)，但是不同于延伸管连接器的第一侧。中继模块连接器1122同样可以被配置成使得延伸管连接器1022和中继模块连接器1122的相似侧在彼此靠近时相互排斥，并且延伸管连接器1022和中继模块连接器1122的相异侧在彼此靠近时相互吸引。这样，可以迫使采取例如方形连接器的四个最合理的取向中的两个。然而，如果延伸管连接器1022和中继模块连接器1122 是如图11所示的矩形，则如该示例中配置的形状和磁极两者都可以迫使采取单一取向。
尽管如此，延伸管连接器1022和中继模块连接器1122中每个连接器的形状可以是旋转对称的。这种配置允许当跨过无菌屏障1103 的透明窗口1104配合时延伸管连接器102和中继模块连接器1122的多种旋转等效取向。例如，延伸管连接器1022的一个或多个对准磁体1026的所有磁极可以具有相同的磁极取向，但是与中继模块连接器1122的一个或多个对准磁体1126的所有磁极相反，以与中继模块连接器1122的一个或多个对准磁体1126的所有磁极互补。实际上，这种配置允许当跨过无菌屏障1103的透明窗口1104配合时延伸管连接器1022和中继模块连接器1122的多种旋转等效定向。
方法
图9示出了根据一些实施方案的在患者手术过程中与无菌屏障 903一起使用的第二形状感测系统200。
电学和光学连接系统的方法可以是形状感测系统100或200的方法的一部分。这种方法可以包括中继模块放置步骤、无菌屏障放置步骤、和第一插头插入步骤。
中继模块放置步骤包括将中继模块1120放置在患者P身上或身旁，例如放置在患者的胸部上。在中继模块放置步骤之前，该方法可以进一步包括在将中继模块1120放置在患者身上或身旁之前对中继模块1120进行消毒或灭菌的消毒或灭菌步骤。
无菌屏障放置步骤包括将无菌屏障903放置在患者身上。这样的步骤在无菌屏障903上方建立无菌区，在无菌屏障903下方建立非无菌区，并且可以在中继模块放置步骤之后发生。
第一插入步骤包括将与无菌区中的医疗装置110(例如，PICC 310) 通信连接的延伸管320的插头322插入到非无菌区中的中继模块120 的插座632中。第一插头插入步骤跨过无菌屏障903在医疗装置110 (例如PICC 310)和中继模块120之间同时建立电学连接和光学连接。
在第一插头插入步骤之前，所述方法可以进一步包括安装步骤和第二插头插入步骤。所述安装步骤包括将插头插入装置700安装在中继模块120的表面上。第二插头插入步骤包括将插头322插入用于第一插头插入步骤的插头插入装置700的插头保持器702中。
在安装和第二插头插入步骤之后，该方法可以进一步包括致动步骤，即在第一插头插入步骤期间，致动插头插入装置700的杠杆704，以将插头322插入插座632。
光学连接系统的方法也可以是形状感测系统100或200的方法的一部分。这种方法可以包括中继模块放置步骤、无菌屏障放置步骤、和配合步骤。
中继模块放置步骤包括将中继模块1120放置在患者P身上或身旁，例如放置在患者的胸部上。在中继模块放置步骤之前，该方法可以进一步包括在将中继模块1120放置在患者身上或身旁之前对中继模块1120进行消毒或灭菌的消毒或灭菌步骤。
无菌屏障放置步骤包括将具有透明窗口1104的无菌屏障1103放置在患者身上。这样的步骤在无菌屏障1103上方建立无菌区，在无菌屏障1103下方建立非无菌区，并且可以在中继模块放置步骤之后发生。
配合步骤包括将无菌区中通信连接到医疗装置110(例如，PICC 310)的延伸管320的延伸管连接器1022与非无菌区中的中继模块 1120的中继模块连接器1122配合，其中透明窗口1104位于延伸管连接器1022和中继模块连接器1122之间。配合步骤跨过无菌屏障1103 建立了医疗装置110和中继模块1120之间的光学连接。
配合步骤包括将延伸管连接器1022定向成使得其形状匹配中继模块连接器1122的形状。配合步骤还可以包括将延伸管连接器1022 定向成使得一个或多个对准磁体1026的磁极与中继模块连接器1122 的一个或多个对准磁体1126的磁极互补。
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。

Claims (17)

1.一种电学和光学连接系统，其特征在于，包括：
延伸管，其包括：
沿着所述延伸管的长度延伸的一根或多根光纤芯；
在所述一根或多根光纤上沿着所述延伸管的长度延伸的一根或多根电线；和
由围绕所述一根或多根电线的金属件形成的插头，所述插头被配置为用于刺穿至少一个无菌屏障；和
中继模块，其被配置为将电学信号和光学信号中继至其接收器，所述中继模块包括：
所述中继模块的壳体内的一根或多根光纤芯；
所述中继模块的所述壳体内的一根或多根电线；和
设置在所述壳体中的插座，所述插座被配置为在接受所述插头插入其中的同时在所述插头和所述插座之间建立从无菌区到非无菌区的电学连接和光学连接。
2.根据权利要求1所述的电学和光学连接系统，其中所述金属件通过导电粘合剂固定联接到所述延伸管的所述一根或多根电线上。
3.根据权利要求1所述的电学和光学连接系统，其中所述金属件卷曲到所述延伸管的所述一根或多根电线上，将所述金属件固定地联接到其上。
4.根据权利要求1所述的电学和光学连接系统，其中所述插座包括一个或多个电触点，所述一个或多个电触点被配置成当所述插头插入所述插座时与所述金属件形成所述电学连接，从而实现从所述无菌区到所述非无菌区的电学连接，其中所述插头插入所述插座时所述无菌屏障位于两者之间。
5.根据权利要求1所述的电学和光学连接系统，其中所述插座包括光学接收器，所述光学接收器被配置为接受所述插头的光学端子的插入，并且当所述插头插入所述插座时形成所述光学连接，从而实现从所述无菌区到所述非无菌区的光学连接，其中所述插头插入所述插座时所述无菌屏障位于两者之间。
6.根据权利要求1所述的电学和光学连接系统，进一步包括插头插入装置，其被配置为可移除地附接到所述中继模块的表面，所述插头插入装置包括插头保持器，所述插头保持器被配置为保持所述延伸管或所述插头，并且当所述插头插入装置附接到所述中继模块，所述插头保持器保持所述插头，并且所述插头插入装置被致动以将所述插头插入所述插座中时将所述插头插入所述插座中。
7.根据权利要求6所述的电学和光学连接系统，其中所述插头插入装置包括杠杆作为致动器，用于将所述插头插入所述插座，所述杠杆被配置为当所述杠杆朝向所述插头保持器移动通过扇形区时将所述插头插入所述插座。
8.根据权利要求1所述的电学和光学连接系统，其中所述中继模块被配置为放置在所述无菌屏障下方位于患者身上或身旁。
9.根据权利要求8所述的电学和光学连接系统，其中所述壳体包括面向患者的表面，所述表面被配置为贴附至所述患者，从而使得在所述插头和所述中继模块之间建立所述电学连接和所述光学连接时所述中继模块能够紧固至所述患者。
10.一种光学连接系统，其特征在于，包括：
延伸管，其包括：
沿着所述延伸管的长度延伸的一根或多根光纤芯；和
延伸管连接器，其包括设置在所述延伸管连接器的配合表面中的光学端子；和
中继模块，其被配置为将光学信号中继至其接收器，所述中继模块包括：
所述中继模块的壳体内的一根或多根光纤芯；和
中继模块连接器，其包括设置在所述中继模块连接器的配合表面中的光学接收器，所述延伸管连接器和所述中继模块连接器被配置为跨过无菌屏障的透明窗口配合，并在无菌区域中的所述光学端子和非无菌区域中的所述光学接收器之间建立光学连接。
11.根据权利要求10所述的光学连接系统，其中所述延伸管连接器包括围绕光学端子设置在所述延伸管连接器的所述配合表面中的一个或多个对准磁体，并且所述中继模块连接器包括围绕光学接收器设置在所述中继模块连接器的所述配合表面中的一个或多个对准磁体。
12.根据权利要求11所述的光学连接系统，其中所述延伸管连接器和所述中继模块连接器中每个连接器的形状迫使所述延伸管连接器和所述中继模块连接器在跨过所述透明窗口配合时采取特定取向。
13.根据权利要求11所述的光学连接系统，其中所述延伸管连接器和所述中继模块连接器中每个连接器的所述一个或多个对准磁体的磁极迫使所述延伸管连接器和所述中继模块连接器在跨过所述透明窗口配合时采取特定取向。
14.根据权利要求11所述的光学连接系统，其中所述延伸管连接器和所述中继模块连接器中每个连接器的形状是旋转对称的，从而允许所述延伸管连接器和所述中继模块连接器在跨过所述透明窗口配合时的多种旋转等效取向。
15.根据权利要求14所述的光学连接系统，其中所述延伸管连接器的所述一个或多个对准磁体的所有磁极具有相同的取向，但是与所述中继模块连接器的所述一个或多个对准磁体的所有磁极相反，从而允许所述延伸管连接器和所述中继模块连接器在跨过所述透明窗口配合时的多种旋转等效取向。
16.根据权利要求10所述的光学连接系统，其中所述中继模块被配置为放置在所述无菌屏障下方位于患者身上或身旁。
17.根据权利要求16所述的光学连接系统，其中所述壳体包括面向患者的表面，所述表面被配置为贴附至所述患者，从而使得在插头和所述中继模块之间建立电学连接和光学连接时所述中继模块能够紧固至所述患者。
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