CN104939872B - 一种手术器械 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种手术器械，包括器械本体，所述器械本体的部分或全部为金属材料，还包括封装电子装置，所述封装电子装置包括有射频识别芯片，所述射频识别芯片电性连接所述器械本体，所述器械本体作为所述射频识别芯片的天线获取电磁波能量，以激活所述射频识别芯片。本发明中器械本体作为封装电子装置的天线获取电磁波能量，以激活射频识别芯片，使得封装电子装置中不需设置天线，尺寸小，不会影响医务人员操作，而且可以达到非常良好的读取效果。

Description

一种手术器械
技术领域
本发明涉及手术器械，尤其与手术器械的跟踪定位结构有关。
背景技术
随着RFID（Radio Frequency IDentification，射频识别）技术的发展，越来越多的RFID应用需求被提出，比如医疗行业的手术器械管理。目前，在医疗行业事故中，有大部分的医疗事故是源于手术器械的消毒过程不完善，以及器械遗失在病人体内所造成。而采用RFID技术（唯一身份识别）来实时追踪和管理手术器械可以有效防止类似问题的发生。但是因受限于当前RFID标签技术的小型化及一体化技术限制，在手术器械上加装RFID标签变成了相当大的困难和挑战。当前RFID标签主要由RFID芯片，标签天线以及封装材料组成。在使用的时候RFID标签主要是安装在手术器械或者工具表面，从而实现工具及手术器械的追踪和管理。该RFID标签由于具有天线导致尺寸较大且读取性能不佳，而且在连接方式上需要在手术器械表面贴装或者在手术器械上嵌入安装。以传统方式贴装标签的手术器械往往给医生的临床操作带来不便，而且容易丢失。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的为提供一种能够被方便可靠地进行跟踪定位且不影响器械本身性能和外观的手术器械。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种手术器械，包括器械本体，所述器械本体的部分或全部为金属材料，还包括封装电子装置，所述封装电子装置包括有射频识别芯片，所述射频识别芯片电性连接所述器械本体，所述器械本体作为所述射频识别芯片的天线获取电磁波能量，以激活所述射频识别芯片。
进一步，所述射频识别芯片通过一并联或串联的匹配网络电性连接所述器械本体，所述匹配网络将所述器械本体的阻抗变化调节至与所述射频识别芯片形成阻抗的共轭匹配，以达到功率的最大传输。
进一步，所述射频识别芯片、匹配网络及所述器械本体之间通过传输线馈电网络达成电性连接。
进一步，所述封装电子装置中设置有封装材料，所述封装材料将所述射频识别芯片、匹配网络及传输线馈电网络封装在其中。
进一步，所述封装材料为符合植入标准的生物兼容材料。
进一步，所述封装电子装置构成所述器械本体结构的一部分。
进一步，所述封装电子装置两端包括连接部，所述封装电子装置通过所述连接部与所述器械本体连为一体。
进一步，所述连接部包括不锈钢焊盘，所述不锈钢焊盘与所述器械本体焊接。
进一步，所述连接部包括不锈钢卡接结构，所述器械本体上对应设置有与所述不锈钢卡接结构相配的结构，所述不锈钢卡接结构与所述器械本体卡接后焊接。
进一步，所述不锈钢卡接结构端部设置有凸榫，所述器械本体上对应设置有凹槽，所述凸榫与所述凹槽相配。
本发明与现有技术相比，本发明中器械本体作为封装电子装置的天线获取电磁波能量，以激活射频识别芯片，使得封装电子装置中不需设置天线，尺寸小，不会影响医务人员操作，而且可以达到非常良好的读取效果。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步详细说明：
图1为本发明的手术器械的结构示意图；
图2为第一实施例的图1中A部放大结构示意图；
图3为第二实施例的图1中A部放大结构示意图；
图4为现有技术的S11参数曲线的效果图；
图5为本发明的S11参数曲线的效果图；
图6为现有技术的天线增益的效果图；
图7为本发明的天线增益的效果图；
图8为现有技术的阻抗参数曲线的效果图；
图9为本发明的阻抗参数曲线的效果图。
具体实施方式
体现本发明特征与优点的典型实施例将在以下的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的实施例上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的范围，且其中的说明及附图在本质上是当作说明之用，而非用以限制本发明。
如图1所示，本发明的手术器械包括器械本体1和封装电子装置2。器械本体1的部分或全部为金属材料，以使得器械本体1可以作为封装电子装置2的天线。器械本体1可以是止血钳、手术剪等手术器械，封装电子装置2作为器械本体1的部分结构件，与器械本体1一起构成手术器械，而非单独设置。在实际制作过程中，可以将器械本体1的把手部分去掉一部分，然后将封装电子装置2做成与该部分形状结构相同的样式，并与该器械本体1连为一体。另外，封装电子装置2也可在不影响器械本体1强度的条件下，嵌入焊接在器械本体1的主体部分，只要能达成本发明的上述功能，封装电子装置2的安装位置并不受限于本实施例中的结构。
如图2和图3所示，本发明中，封装电子装置2包括射频识别芯片21、匹配网络22、传输线馈电网络23及封装材料24。其中，射频识别芯片21电性连接器械本体1，器械本体1作为射频识别芯片21的天线获取电磁波能量，以激活射频识别芯片21。本实施例中，射频识别芯片21通过并联或串联的匹配网络22电性连接器械本体1（图2中为串联结构、图3中为并联结构），匹配网络22将器械本体1因尺寸等变化引起的阻抗变化调节至与射频识别芯片21形成阻抗的共轭匹配，以达到功率的最大传输，并且实现读取距离的最优化。本实施例中，射频识别芯片21、匹配网络22及器械本体1之间通过传输线馈电网络23达成电性连接。本实施例中，封装电子装置2中设置有封装材料24，封装材料24将射频识别芯片21、匹配网络22及传输线馈电网络23封装在其中，封装材料24为符合植入标准的生物兼容材料，人体不会对封装材料24产生任何的排斥及不良反应。本发明中，封装材料24需达到IP69防水等级，并且可通过医疗高温灭菌等消毒程序。因此，封装材料24能有效地保护封装电子装置2免受手术器械在高温蒸汽灭菌、紫外线照射及清洗过程的影响。
本发明中，封装电子装置2两端包括连接部，封装电子装置2通过连接部与器械本体1连为一体。该连接部的结构并不受限，为说明该结构的可实施性，试举两例。第一，该连接部包括不锈钢焊盘，不锈钢焊盘与器械本体1焊接；第二，该连接部包括不锈钢卡接结构，器械本体1上对应设置有与不锈钢卡接结构相配的结构，不锈钢卡接结构与器械本体1卡接后焊接，而且不锈钢卡接结构端部设置有凸榫，器械本体1上对应设置有凹槽，凸榫与凹槽相配。
本发明中，封装电子装置2仅在安装在器械本体1上时才能工作（因为封装电子装置2本身不带天线，拆除后因没有天线而不能工作），而一旦被拆卸后射频识别芯片21将不能读取，该种结构有效地防止了假冒伪劣的产品的出现。在淘汰旧的手术器械时，封装电子装置2将跟随器械本体1一起淘汰，而不能重复利用。
本发明与现有技术相比，本发明中器械本体作为封装电子装置的天线获取电磁波能量，以激活射频识别芯片，使得封装电子装置中不需设置天线，尺寸小，不会影响医务人员操作，而且可以达到非常良好的读取效果。
而且，本发明具有尺寸小、集成高、性能好的优点，实现了与手术器械的完全一体化；本发明有效地拓展了天线的可利用面积和尺寸，大大的提高了射频识别芯片21的可读取性能；而且匹配网络22更能灵活的进行调整以匹配不同尺寸器械本体1带来的频率漂移以及阻抗变化问题；本发明的手术器械从外观和使用上与标准的手术器械无任何区别，不会影响其正常使用，减少误操作，更加安全可靠。
对于本发明的性能，进行仿真论证，该仿真包括S11参数（端口反射系数,主要反映源阻抗与负载阻抗匹配程度，其值越小说明匹配程度越高，行业一般认为-15dBm为阻抗基本匹配值。）曲线比较、天线增益图和阻抗参数曲线图三个部分。其中，图4和图5示出了本发明与现有技术的S11参数曲线的比较图，图5为本发明的S11参数曲线，图4为现有技术的S11参数曲线。本发明中，谐振频率为910MHz，S11参数最小值为-24.5dB。小于-15dB的带宽范围为700MHz到1.1GHz，共计400MHz带宽，完全覆盖了所有的UHF超高频RFID频段（860～960MHz）。现有技术中，谐振频率为900MHz，S11最小值为-27dB，其中S11值小于-15dB的频率范围为880MHz至920MHz，约40MHz带宽，很难实现全球RFID频段的覆盖。
图6和图7示出了本发明与现有技术的天线增益的比较图，图7为本发明的天线增益，图6为现有技术的天线增益。本发明中，结构为915MHz，Theta=90°的时候，其最大增益为3.04dB。现有技术中，结构在915MHz，Theta=90°时增益仅为-9.8dB。较本发明而言将近小了13dB，约5倍的差距。最后，图8和图9示出了本发明与现有技术的阻抗参数曲线的比较图，图9为本发明的负载阻抗匹配程度，图8为现有技术的负载阻抗匹配程度。
本发明的技术方案已由优选实施例揭示如上。本领域技术人员应当意识到在不脱离本发明所附的权利要求所揭示的本发明的范围和精神的情况下所作的更动与润饰，均属本发明的权利要求的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种手术器械，包括器械本体，所述器械本体的部分或全部为金属材料，其特征在于，还包括封装电子装置，所述封装电子装置包括有射频识别芯片和匹配网络，所述射频识别芯片通过并联或串联的所述匹配网络连接所述器械本体，所述封装电子装置本身不带天线，所述器械本体作为所述射频识别芯片的天线获取电磁波能量，以激活所述射频识别芯片，所述匹配网络将所述器械本体的阻抗调节至与所述射频识别芯片形成阻抗的共轭匹配，以达到功率的最大传输；所述射频识别芯片、匹配网络及所述器械本体之间通过传输线馈电网络达成电性连接；所述封装电子装置中设置有封装材料，所述封装材料将所述射频识别芯片、所述匹配网络及所述传输线馈电网络封装在其中；所述封装电子装置构成所述器械本体结构的一部分；所述封装电子装置的两端包括连接部，所述封装电子装置通过所述连接部与所述器械本体连为一体。
2.如权利要求1所述的手术器械，其特征在于，所述封装材料为符合植入标准的生物兼容材料。
3.如权利要求1所述的手术器械，其特征在于，所述连接部包括不锈钢焊盘，所述不锈钢焊盘与所述器械本体焊接。
4.如权利要求1所述的手术器械，其特征在于，所述连接部包括不锈钢卡接结构，所述器械本体上对应设置有与所述不锈钢卡接结构相配的结构，所述不锈钢卡接结构与所述器械本体卡接后焊接。
5.如权利要求4所述的手术器械，其特征在于，所述不锈钢卡接结构端部设置有凸榫，所述器械本体上对应设置有凹槽，所述凸榫与所述凹槽相配。
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