CN110573074B - 用于针组件的磁化*** - Google Patents

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Abstract

公开了一种用于选择性地使医疗设备的针磁化的磁化***。一旦被磁化，可以通过针引导***来跟踪所述针，所述***通过在所述针***患者体内后在显示器上显示所述针的位置和定向来帮助临床医生放置所述针。定向键***随所述磁化***被包括，以确保将所述针正确定位在所述磁化***中。这继而确保使所述针被适当地磁化，以便被所述针引导***准确地跟踪。在一个实施方案中，第一键随所述磁化***被包括并被配置成与随所述医疗设备的针被包括的第二键协作地配合。本文公开了各种类型的键。

Description

用于针组件的磁化***
相关申请的交叉引用
本申请要求2017年4月27日提交的题为“Magnetizing System for NeedleAssemblies”的美国临时专利申请No.62/491,037的权益，该临时专利申请的全部内容以引用的方式并入本申请中。
发明内容
简要地概述，本发明的实施方案针对一种用于选择性地使医疗设备的针(或用于***患者体内的其他插管或可磁化部件)磁化的磁化***。一旦被磁化，可以通过针引导***来跟踪所述针，所述***通过在所述针***患者体内后显示(visualize)所述针的位置和定向来帮助临床医生放置所述针。在一个实施方案中，由所述针引导***产生的所述针的图像被叠加在诸如成像的静脉或其他血管之类的体内部分的超声图像上，以使得临床医生能够将所述针准确地放置在期望的位置，例如在静脉内腔内。
本文的实施方案还针对一种随所述磁化***被包括的定向键***，以确保将所述针正确定位在所述磁化***中。这继而确保使所述针被适当地磁化，以便被所述针引导***准确地跟踪。在一个实施方案中，第一键随所述磁化***被包括并被配置成与随所述医疗设备的针被包括的第二键协作地配合。本文公开了各种类型的键。
根据以下描述和所附权利要求，本发明实施方案的这些和其他特征将变得更加充分明显，或者可以通过实践如下所述的本发明的实施方案来学习。
附图说明
将参考附图中示出的本公开文本的具体实施方案来呈现对本公开文本的更具体的描述。应了解，这些附图只是描绘了本发明的典型实施方案，因此不应被认为是对本发明范围的限制。通过使用附图，将借助额外的特定性和细节来描述和解释本发明的示例实施方案，在附图中：
图1A和图1B描绘了根据一个实施方案的导管***设备的各种视图；
图2A至图2D描绘了根据一个实施方案的与图1A和图1B的导管***设备一起使用的针罩的各种视图；
图3A至图3C描绘了根据一个实施方案的针罩的各种视图；
图4A至图4C描绘了根据一个实施方案的针罩的各种视图；
图5是根据一个实施方案的磁化器和托盘组件的立体图；
图6A至图6C描绘了图5的磁化器的各种视图；
图7A至图7C描绘了图5的托盘的各种视图；
图8A至图8C描绘了图5的托盘的各种视图；
图9A至图9C是根据一个实施方案的磁化器和托盘组件的各种视图；
图10A至图10C描绘了图9A至图9C的磁化器的各种视图；
图11A至图11C描绘了图9A至图9C的托盘的各种视图；
图12是根据一个实施方案的磁化器的一部分的立体图；
图13是根据一个实施方案的磁化器的立体图；
图14A至图14C描绘了根据一个实施方案的磁化器和托盘组件的各种视图；
图15是医疗设备的引导***的框图；并且
图16是用于将导管组件***患者体内的引导***的简化图。
具体实施方式
现在将参考附图，其中相似的结构将被提供以相似的参考标记。应当理解，附图是本发明的示例性实施方案的图解和示意性表示，并且既不是限制性的也不一定按比例绘制。
为清楚起见，应理解，“近侧”一词是指离使用本文所述的设备的临床医生相对更近的方向，而“远侧”一词是指相对远离该临床医生的方向。例如，导管放置在患者体内的末端被认为是导管的远侧端，而留在体外的导管末端是导管的近侧端。此外，本文(包括权利要求书)中所使用的词语“包含”和“具有”应与“包括”一词具有相同的含义。
本文的实施方案总体上针对一种用于选择性地使医疗设备的针(或其他可磁化的插管、穿透组织的部件或用于***患者体内的医疗部件)磁化的磁化***。一旦被磁化，可以通过针引导***来跟踪所述针，所述***通过在所述针***患者体内后显示所述针的位置和定向来帮助临床医生放置所述针。在一个实施方案中，由所述针引导***产生的所述针的图像被叠加在诸如成像的静脉或其他血管之类的体内部分的超声图像上，以使得临床医生能够将所述针准确地放置在期望的位置，例如在静脉内腔内。
本文的实施方案还针对一种被包括在所述磁化***中的定向键***，以确保将所述针正确定位在所述磁化***中。这继而确保使所述针被适当地磁化，以便被所述针引导***准确地跟踪。在一个实施方案中，第一键随所述磁化***被包括并被配置成与随所述医疗设备的针被包括的第二键协作地配合。本文公开了各种类型的键。
如所提及的，所述针可以被包括为医疗设备的一部分，诸如下面进一步描述的导管***工具，但是可以预期具有其他类型医疗设备的许多其他实施方式。
图1A和图1B描绘了用于帮助将导管***患者体内的***工具或***设备10的各种细节，该***工具或***设备还用作医疗设备的示例，该医疗设备包括可以利用根据一个实施方案的本发明的磁化***而被磁化的针。如图1A所示，***工具10包括外壳12的顶部和底部外壳部分12A、12B，从其延伸的导管42布置在针16上方。还示出了可滑动地布置在限定于顶部外壳部分12A中的槽1236中的引导丝推进组件20的指垫1218，以及导管推进组件40的手柄组件1220的一部分。下面给出本***工具10及其根据本实施方案的各种细节的更多细节。
图1A和图1B示出了作为引导丝推进组件20的一部分的指垫1218可以由用户的一个或多个手指沿着槽1236向远侧滑动，以便能够选择性地推进引导丝22(最初布置在针16的内腔内)经过针16的远侧端16B。引导丝22的近侧端附接到顶部外壳部分12A的内部部分，使得指垫1218的向远侧滑动推进的单个单位导致引导丝向远侧推进两个单位。通过使引导丝22从其在顶部外壳部分12A上的附接点环行(looping)并且在延伸到针16的内腔中之前穿过引导丝杆24上所包括的引导表面，使得这成为可能。注意，在本实施方案中，引导丝推进组件20的引导丝杆24和指垫1218彼此一体地形成，尽管它们可以在其他实施方案中单独地形成。还要注意，引导丝22可以附接到***工具10的其他外部或内部部分，包括底部外壳部分12B、针座1214等。
图1A和图1B还示出了用于在远侧方向上选择性地从***工具10的外壳12推进导管42的导管推进组件40包括手柄组件1220，该手柄组件继而除其他部件外还包括当导管要推进时被用户手指抓住的两个翼片1280。翼片1280经由在顶部和底部外壳部分12A、12B之间限定的间隙1250向远侧推进。
顶部和底部外壳部分12A、12B经由顶部外壳部分的四个突片1230与位于底部外壳部分上的四个相应凹部1232的接合而配合在一起。当然，可以采用其他配合机构和方案将顶部和底部外壳部分结合在一起。
图1B中的***工具10的分解图示出了手柄组件1220包括从其延伸出翼片1280的头部部分1222，以及尾部部分1224。头部部分1222和尾部部分1224都可移除地附接到导管座46。***工具10的布置在外壳12内的内部部件(每一个都由针16穿过)包括阀52、安全外壳54(在其中布置有滑架1008和针***件56)、以及安全外壳的帽58。还示出了随针***件56被包括的O形环1002，以及针座1214，其被固定到针16的近侧端并安装到外壳12以将针16固定在***工具10内的适当位置。注意，在图1B中，在一个实施方案中，其中布置有引导丝推进组件20的指垫的槽1236包括相对较宽的部分，以使引导丝杆24能够***其中，以便将引导丝推进组件联接到外壳12。
临床医生使用***工具10将导管42***患者的静脉***(或其他位置)，以便能够将流体、药剂等输注到患者中和/或从患者移除。尽管在这里被描绘为中线导管，但是导管42可以包括各种长度的导管，包括相对较短的***导管，从******的中央导管、CVC等。此外，受益于本公开，可以采用其他细长的医疗设备，包括实心和空心针和插管、抽血针、活检针、引导针、引导丝、管心针、穿透组织的医疗部件等。有关***工具10及其操作的更多详细信息可以在题为“Catheter Placement Device Including Guidewire and CatheterControl Elements”的美国专利No.9,950,139中找到，该专利的全部内容以引用的方式并入本申请中。
图15和图16描绘了通常以1110表示的基于超声的引导***(“***”)的各个方面，该***用作一个示例环境，其中可以实践本文描述的实施方案的原理，包括使用图1A和图1B中示出的***工具10将导管42***，如上面进一步描述的。
更详细地，引导***1110被配置用于在基于超声的过程或其他合适的过程期间定位和引导针或其他医疗部件，以便例如进入患者的皮下血管。在一个实施方案中，引导***使得能够将针的位置、定向和推进实时地叠加在血管的超声图像上，从而使临床医生能够将针准确地引导到预期目标。此外，在一个实施方案中，引导***以五个运动度来跟踪针的位置：X、Y和Z空间坐标空间、针俯仰(needle pitch)和针偏转(needle yaw)。这种跟踪使得能够以相对较高的精度引导和放置针。
如图15和图16所示，***1110通常包括超声(“US”)成像部分，该超声成像部分包括控制台1120、显示器1130和探头1140，下面将进一步详细描述这些部件中的每一个。然而，应当注意，除了本文示出和描述的方式之外，超声成像部分还可以以各种方式之一进行配置。
***1110的超声成像部分用于在经皮***针或其他设备以接近患者身体的目标内部部分之前对该目标进行成像。如下所述，在一个实施方案中，在随后将导管***患者脉管***的静脉或其他部分之前执行针的***。然而，应当理解，可以出于除了导管***之外的各种医疗目的执行将针***患者体内。
图16示出了根据一个实施方案的在通过皮肤***部位1173将导管42(参见图1A和图1B)最终放置到患者脉管***中的过程期间上述部件与患者1170的总体关系。图16示出了导管42通常包括保持在患者外部的近侧部分1174和在放置完成之后驻留在患者脉管***内的远侧部分1176。***1110用于将导管42的远侧尖端1176A最终定位在患者脉管***内的期望位置。
导管近侧部分1174还包括鲁尔连接头1174A，该鲁尔连接头被配置成将导管42与输注设备可操作地连接。如所提及的，通常在***导管之前在***部位1173处执行将针放入患者脉管***中，但是应当理解，可以采用其他放置方法。此外，应当理解，以上讨论仅是使用***1110的一个示例；事实上，其可以用于各种用途，诸如如上所述的在***导管之前的针放置、用于其他用途的针***、或用于将其他医疗部件***患者体内，包括x射线或超声标记、活检鞘、消融部件、膀胱扫描部件、腔静脉过滤器等。
控制台1120容纳***1110的各种部件，并且应当理解，控制台可以采用各种形式中的一种。包括例如诸如EEPROM等非易失性存储器的处理器1122被包括在控制台1120中，以用于在***1110的操作期间控制***功能和执行各种算法，从而用作控制处理器。数字控制器/模拟接口1124也随控制台1120被包括，并且与处理器1122和其他***部件通信以管理探头1140和其他***部件之间的接口连接(interfacing)。
***1110还包括用于与诸如包括打印机、存储介质、键盘等的可选部件1154之类的附加部件连接的端口1152。在一个实施方案中，这些端口是USB端口，但是可以为此接口和本文所述的其他接口连接使用其他端口类型或端口类型的组合。电源连接1156随控制台1120被包括，以实现与外部电源1158的可操作连接。还可以与外部电源一起或排除外部电源采用内部电池1160。电源管理电路***1159被包括在控制台的数字控制器/模拟接口1124中，以调节电力使用和分配。
在本实施方案中，显示器1130集成到控制台1120中，并用于在放置过程期间向临床医生显示信息，该信息例如是由探头1140获得的目标体内部分的超声图像。在另一个实施方案中，显示器可以与控制台分开。在一个实施方案中，控制台按钮接口1132和包括在探头1140上的控制按钮1184(图16)可以被临床医生用来立即调用期望模式到显示器1130，以帮助放置过程。在一个实施方案中，显示器1130是LCD设备。
图16还描绘了基于针的设备，即图1A和图1B中描绘的***设备10，用于经由***部位1173获得对患者脉管***的初始进入并且将导管42部署到患者1170中。如下面将进一步详细描述的，***设备10的针16被配置成与***1110协作以使***能够在基于超声的放置过程期间检测针的位置、定向和推进。
图15和图16还示出了***1110包括下文进一步更详细描述的磁化器1500，该磁化器被配置成使***设备10的针16的全部或一部分磁化，以便能够在导管放置过程期间跟踪针。在本实施方案中，磁化器1500包括RFID阅读器1560，以使其能够读取被包括在***设备10中的RFID标签，这使得***1110除了其他方面外能够将其操作根据被包括在***设备中的针的特定尺寸和类型定制。下面进一步给出关于RFID阅读器1560的更多详细信息。
在准备将针16和/或导管42***脉管***中时，探头1140结合基于超声的血管(诸如静脉)可视化使用。这种可视化提供了实时超声引导，并且帮助减少通常与这种引入相关联的并发症，包括无意的动脉穿刺、血肿、气胸等。
手持式探头1140包括容纳有压电阵列的头部1180，该压电阵列用于当该头部靠近预期***部位1173(图16)被放置抵靠患者皮肤时产生超声脉冲并且在患者身体反射之后接收其回波。探头1140进一步包括用于控制***的多个控制按钮1184(图16)，因此消除了临床医生伸出无菌区域以控制***1110的需要，该无菌区域是在建立***部位之前围绕患者***部位建立的。
这样，在一个实施方案中，临床医生采用***1110的超声成像部分来确定合适的***部位并在引入导管42(也被包括在***工具上)以使该导管最终穿过脉管***朝预期目的地推进之前建立血管通路(诸如利用***工具针16)。
图15示出了探头1140进一步包括用于管理按钮和探头操作的按钮和存储器控制器1142。在一个实施方案中，按钮和存储器控制器1142可以包括非易失性存储器，诸如EEPROM。按钮和存储器控制器1142与控制台1120的探头接口1144可操作地通信，该探头接口包括用于与探头压电阵列接口连接的压电输入/输出部件1144A以及用于与按钮和存储器控制器1142接口连接的按钮和存储器输入/输出部件1144B。
同样如图15中看到的，探头1140包括传感器阵列1190，该传感器阵列用于在超声成像过程期间检测***工具针16的位置、定向和移动，诸如上述那些。在本实施方案中，传感器阵列1190包括嵌入探头外壳内或包括在探头外壳上的多个磁传感器1192。传感器1192被配置成在针16被磁化时检测与该针相关联的磁场并因此使***1110能够跟踪该针。尽管这里配置为磁传感器，但是应当理解，传感器1192可以是其他类型和配置的传感器，如将描述的。而且，在一个实施方案中，尽管它们在本文中描述为被包括在探头1140中，但是传感器阵列1190的传感器1192可以被包括在与探头分开的部件中，诸如单独的手持式设备。在一个实施方案中，传感器1192以环形配置布置在探头1140的头部部分周围，但是应当理解，传感器可以以其他配置安排，诸如采用拱形、平面或半圆形安排。
在本实施方案中，每个传感器1192包括三个正交的传感器线圈，以便能够在三个空间维度上检测磁场。这种三维(“3D”)磁传感器可以从例如新泽西州莫里斯敦的霍尼韦尔传感和控制公司(Honeywell Sensing and Control)购买。此外，本实施方案的传感器1192被配置为霍尔效应传感器，但是可以采用其他类型的磁传感器。此外，代替3D传感器，可以包括多个一维磁传感器并根据需要对其进行安排以实现1D、2D或3D检测能力。
在本实施方案中，传感器阵列1190中包括五个传感器1192，以便能够在不仅三个空间维度(即，X、Y、Z坐标空间)上检测针1200，而且还能够检测针本身的俯仰和偏转定向。注意，在一个实施方案中，两个或更多个传感器1192的正交感测部件使得能够确定针16的俯仰和偏转姿态。
在其他实施方案中，可以在传感器阵列中采用更少或更多的传感器。更一般地，应当理解，传感器阵列的传感器的数量、大小、类型和放置可以与这里明确示出的不同。
应当理解，针16由可磁化的材料组成，以使针能够被下文描述的磁化器磁化，并且随后在将针或相关医疗设备***患者体内的过程期间在将针经皮***患者1170的体内时被引导***1110跟踪。在一个实施方案中，针16由不锈钢组成，诸如SS 304不锈钢，但是可以采用能够被磁化的其他合适的针材料。在一个实施方案中，针材料是铁磁性的。在另一个实施方案中，针是顺磁性的。如此配置，针16产生可由超声探头1140的传感器阵列1190检测的磁场，以便能够由***1110跟踪针16的位置、定向和移动，如下面进一步描述的。
在***1110的操作期间，将超声探头1140的头部部分抵靠患者皮肤放置并产生超声束，以对患者皮肤表面下方的血管的一部分进行超声成像。可以在***1110的显示器1130(图15、图16)上描绘血管的超声图像。
如以上所提及的，在本实施方案中，***1110被配置成检测上述***设备10的针16的位置、定向和移动。具体地，探头1140的传感器阵列1190被配置成检测磁化针16的磁场。传感器阵列1190的每个传感器1192被配置成在三维空间中空间检测磁化针。因此，在***1110的操作期间，由每个传感器1192感测的针的磁场的磁场强度数据被转发到处理器，诸如控制台1120(图15)的处理器1122，该处理器实时地计算针16的位置和/或定向。
鉴于以上，针16的整个长度相对于传感器阵列1190在X、Y和Z坐标空间中的位置可以由***1110使用传感器1192感测到的磁场强度数据来确定。此外，还可以确定针16的俯仰和偏转。探头1140、控制台1120或***的其他部件的合适电路***可以提供这种位置/定向所需的计算。在一个实施方案中，可以使用以下美国专利中的一个或多个的教导来跟踪磁性元件210：5,775,322；5,879,297；6,129,668；6,216,028；以及6,263,230，其每一个的全部内容以引用的方式并入本申请中。
由***1110确定的以上位置和定向信息连同针16的长度(如***已知或输入到***中的)使得***能够准确地确定针的整个长度(包括其远侧尖端16B)相对于传感器阵列1190的位置和定向。这继而使得***1110能够例如经由显示器1130(图15、图16)上描绘的屏幕截图将针16的图像叠加到由探头1140的超声束1222产生的图像上。例如，在显示器1130上描绘的超声图像可以包括对患者皮肤表面和针16有待进入的皮下血管的描绘，以及对由***1110检测到的针16及其相对于血管的位置的描绘。超声图像对应于由探头1140的超声束获取的图像。在另一个实施方案中，应当理解，针16的长度的仅一部分被磁化并且因此被引导***跟踪。
注意，关于上述引导***的结构和操作的更多详细信息可以在题为“Apparatusfor Use with Needle Insertion Guidance System”的美国专利No.9,456,766中找到，该专利的全部内容以引用的方式并入本申请中。
如以上所提及的，在本实施方案中，***工具10的针16被磁化以便当针***患者体内时可由引导***1110追踪。针16的这种基于磁性的跟踪通过将表示针的实时位置和定向的模拟针图像叠加到针进入的患者身体内部区域的超声图像上，来帮助临床医生将针的远侧尖端16B放置在期望位置，诸如在静脉内腔中。
如下所述的实施方案提供了用于使针(诸如图1A和图1B所示的针16)磁化的设备和***，包括来自各种医疗设备的针和插管，包括作为医疗设备的针本身。因此，尽管处理的是***工具10的针16的磁化(图1A和图1B)，但是以下讨论不应被认为是限制性的。
图2A至图2D描绘了根据一个实施方案的用于使***工具10的针16(图1A、图1B)磁化的设备的一个示例。如所示，包括了针罩1400，其被配置成装配到并且可移除地附接到***工具10上，以覆盖针16和导管42的从***工具外壳12向远侧延伸的部分。针罩1400限定了腔1402，用于在其中接收针16和导管42，并且其尺寸设置成可移除地与外壳12的远侧部分接合，以便在使用***工具10(如图2D所示)之前保护用户免受意外针刺。
帽1404永久地(诸如经由粘合剂)附接到针罩1400的远侧端，并且包括围绕帽的外周等距间隔开的四个槽1406。在每个槽1406内布置有磁性元件，诸如永磁体1408。在本实施方案中，永磁体1408被配置为条形磁体1408A，其尺寸设置成永久地接收在槽1406内并且通过粘合剂或其他合适的模式保持在适当位置。永磁体1408的磁极被对齐以与其他磁体相对应。
当针罩1400与***工具10配合以使针16的远侧部分布置在其腔1402内时(图2D)，布置在相应槽1406内的磁体1408被定位成靠近针的远侧部分。针罩在制造后以这种方式放置在针16上方，并在包装、运输和储存期间保持在适当位置，直到临床医生可以使用***工具为止。
磁体1408靠近针16的定位立即使针的远侧部分磁化。在一个实施方案中，磁体1408各自具有约1英寸的纵向长度，足以使针16的远侧部分磁化。然而，应当理解，在其他实施方案中，磁体和针的其他数量、尺寸、长度和磁化长度也是可能的。例如，在一个实施方案中，三个相对较短的磁体可以被包括在帽1404上。还应当理解，尽管在本实施方案中永磁体1408是偶极磁体，但是在其他实施方案中，每个槽1406可以保持多个首尾相连的磁体，以形成多极磁体布置(arrangement)。在一个实施方案中，永磁体1408是稀土磁体，如钕磁体，但是也可以采用其他合适的磁性材料。设想了这些和其他配置。
图3A至图3C描绘了根据另一个实施方案的针罩1400的细节，其中省略了帽1404，并且永磁体1408包括单个永久的环形磁体1408B，该单个永久的环形磁体滑动到针罩的外表面上，以便于当针罩与***工具10配合时靠近驻留于针罩腔1402上的针16的远侧部分布置，类似于图2D所示。以这种方式，当针罩1400处于适当位置时针16被图3A至图3C的环形磁体1408B磁化，从而使得能够由合适的针跟踪***来跟踪针。
图4A至图4C描绘了根据另一个实施方案的针罩1400的细节，其中键特征1420被包括在其中。当针罩1400与***工具10配合(类似于图2D所示)并且***工具放置在磁化器上或靠近磁化器时，键特征1420帮助将针16相对于(用于使针磁化的)磁化器定位在期望的位置和定向。例如，图5中示出了类似的磁化器的示例。简而言之，当***工具放置在磁化器之上/靠近磁化器时，磁化器被配置成立即使***工具10的针16的远侧部分的预定段磁化(图1A和图1B)。为此，磁化器包括一个或多个永磁体，其被布置和安排成当针16如本文所讨论的那样被定位时使该针磁化。例如，在本实施方案中，五个永磁***于磁化器中，并且在多极布置中首尾相连放置。这导致赋予针16的远侧部分的多极磁化轮廓，该多极轮廓然后可以由上面讨论的引导***1110检测和跟踪。注意，多极磁体布置帮助向针16提供稳固的磁化，使得可能存在于针上的其他残余磁场毫无问题。应当理解，在其他实施方案中，可以采用其他磁源(诸如电磁体)来使针磁化。这样，本文描述的实施方案并不意味着是限制性的。在本实施方案中，磁化器构成引导***1110的一部分，但是在其他实施方案中，它可以是一个单独的部件。
更详细地，图4A至图4C的罩1400的键特征1420被配置成与磁化器上或与磁化器相关联的相应键结构配合，从而将针16放置在磁化器上的期望位置和定向。因此，建立了定向键***，其中相应的键被包括在针罩1400和磁化器上。一旦被适当地放置在磁化器上，针16的远侧部分就可以被上述多极磁体布置磁化。
在本实施方案中并且如图4A至图4C中看到的，本实施方案中的键特征1420包括从针罩1400的底表面1400B延伸的鳍片1424。可以在磁化器的主体中包括相应的槽以接收鳍片1424，该鳍片使针罩1400和附接的***工具10以指定的期望定向放置在磁化器上。这继而使布置在针罩1400内的针16的远侧部分被放置成与磁化器中的一组磁体足够靠近并且在适当的期望定向上，以便由此被磁化。一旦发生磁化(这基本上是立即发生的)，则可以从磁化器上移除***工具10，移除针罩，并使用***工具将针和导管***患者体内。
图5至图8C描绘了根据一个实施方案的磁化***的各种细节，包括磁化器1500和可与磁化器可移除地配合的托盘1510。如图5至图6C所示，磁化器包括主体1502，该主体限定了接收器1504，在其下方以多极布置(图6B)线性地布置了多个永磁体1508。注意，在其他实施方案中，一个或多个磁体可以以不同于线性布置的方式安排在磁化器内。
定向键***1518的第一键特征1506随磁化器主体1502被包括。具体地，第一键特征1506包括凹部1507，该凹部由接收器1504的一部分限定，并且其尺寸设置成在其中接收托盘1510的相应键特征1520。托盘1510(包括接收器1514)在其底表面上包括用作第二键特征1520的突起1524。托盘接收器1514的尺寸设置成被接收在磁化器主体1502的接收器1504内。相应地，托盘接收器1514的尺寸设置成在预定定向上将***工具10(或其他合适的医疗设备)接收在其中。此外，突起1524被接收在磁化器接收器1504的相应形状的凹部1507中，使得当将装载有***工具的托盘1510***到磁化器主体1502的接收器1504中时，使针相对于磁体1508被准确地定位。然后立即发生***工具10的针16的期望的远侧部分(通过托盘1510)的磁化。
因此可见，第一键特征1506(即本实施方案中图5的凹部1507)和第二键特征1520(即本实施方案中的突起1524)共同用作定向键***，以确保***工具10在磁化器1500上的正确定位，尤其是确保针16相对于磁化器的永磁体1508的正确定位。应当理解，定向键***可以以例如在下面进一步描述的实施方案中看到的其他方式配置。
图7A至图7C示出了被配置成将包括8cm针16的***工具10保持在其中的托盘1510，而图8A至图8C示出了被配置成保持具有10cm针的***工具的托盘。这样，突起1524作为接收器1514的一部分被不同地定位，以在每种情况下容纳不同尺寸的针。设想了这些和其他变化。
图9A至图11C描绘了根据另一个实施方案的包括磁化器1500和托盘1510的磁化***的各种细节，该托盘可与磁化器可移除地配合。如所示，磁化器1500包括限定接收器1504的主体1502。本实施方案中的接收器1504包括略微凹陷形状的相对较宽的第一部分1504A和狭窄的第二部分1504B。多个永磁体1508以多极布置线性地布置在磁化器主体1502内，并且布置在接收器第二部分1504B的表面下方，如图9C中最佳看到的。
在本实施方案中，限定接收器1514的托盘1510是翻盖(clamshell)设计的，因此包括顶部部分1510A和底部部分1510B。在本实施方案中，托盘1510包括PETG，尽管可以采用其他聚乙烯、热塑性或合适材料。如在先前的实施方案中，托盘接收器1514的尺寸设置成可移除地接收在磁化器的接收器1504内。图10A至图10C(示出了磁化器主体1502)和图11A至图11C(示出了托盘1510)示出了托盘接收器1514包括相对较宽的部分和相对狭窄的部分，该相对较宽的部分被配置成接收在磁化器接收器1504的第一部分1504A中，该相对狭窄的部分被配置成接收在磁化器接收器的第二部分1504B中。相应地，托盘接收器1514的尺寸还设置成以预定的定向将***工具10接收在其中，如图9A至图9C中看到的，使得针16布置在托盘接收器1514的狭窄部分中，其相应地将针放置在磁化器接收器1504的第二部分1504B内并与永磁体1508相邻，从而当托盘放置在磁化器主体1502上时允许针由此被磁化。
磁化器1500和托盘1510还包括定向键***1518，该定向键***被配置成确保***工具10在磁化器1500上的正确定位，并且具体地确保针16相对于磁化器的永磁体1508的正确定位。在本实施方案中，定向键***1518包括第一键特征1506，即被包括在磁化器主体1502上的多个柱1530。如所示，两个柱1530以偏离配置被包括并且布置在接收器1504的第二部分1504B的两侧上。每个柱1530的尺寸设置成与另一个柱的直径不同。
相应地，定向键***1518包括第二键特征1520，该第二键特征被包括在托盘1510上，被配置成与第一键特征1506(即本实施方案中的柱1530)协作地相互作用，以便满足定向键***1518的目的，即提供***工具针16相对于永磁体1508的正确定位。在本实施方案中，第二键特征1520包括两个孔1534，这两个孔穿过托盘1510的顶部和底部部分1510A、1510B限定。孔1534根据其通过哪个托盘部分限定而有所不同：在托盘顶部部分1510A上的两个偏离位置限定相对较大的长圆形(oblong)孔1534A，并在托盘底部部分1510B上的两个偏离位置限定相对较小的圆孔1534B以便与相应的孔1534A对齐。
如图9A中最佳看到的，当将托盘放置在磁化器主体1502上时，孔1534被接收在磁化器主体1502的相应定位的柱1530中。这继而将***工具10的针16(布置在托盘1510中)放置在磁化器接收器1504的第二部分1504B中并与永磁体1508相邻，从而当托盘放置在磁化器主体1502上时允许针由此被磁化。在本实施方案中，孔1534和柱1530被定位成使得针16的远侧尖端16B与相邻的最末端永磁体1508是基本上共终端的，如图9C中看到的。如所期望的那样，这向从针远侧尖端16B开始并自其向近侧延伸的针16提供磁化。然而，在其他实施方案中，孔、柱和针可以以其他位置配置布置，以提供可能期望的磁化轮廓。
注意，当将托盘放置在磁化器1500上时，针16的期望部分的磁化基本上立即发生。因此，可以看到，托盘孔1534(作为第二键特征1520)与磁化器主体1502的柱1530(作为第一键特征1506)的接合确保了针16相对于磁体的适当定位，从而确保实现针的期望部分的磁化。再次注意，尽管在本实施方案中，针16的远侧部分的多极磁化从其远侧尖端开始沿针向近侧延伸，但是在其他实施方案中，可以执行针的其他部分(或其他可磁化医疗部件)的磁化。
如所提及的，在本实施方案中，柱1530的尺寸设置成各不相同。在本实施方案中，较大的柱1530具有约0.363英寸的直径，而相对较小的柱具有约0.300英寸的直径，但是其他尺寸也是可以的。限定在托盘1510的底部部分1510B中的孔1534B的尺寸也相应地设置成仅在一个定向(即，图9A至图9C所示的定向)上与柱1530配合，这防止针16与永磁体1508不对齐。
另外，本实施方案中的柱1530在磁化器主体1502上方延伸预定高度，这迫使用户在针磁化之后从磁化器中移除托盘1510时将托盘竖直向上抬起，直到托盘孔1534脱离这些柱为止，这个方向与磁化器主体1502中包括的多个永磁体1508的纵向长度正交(图9C)。这确保了针16在一个方向上从与永磁体1508接近的位置上被撤回，该方向不会使由磁体施加其上的针上的磁场重写或变形，如果针在近距离处相对于永磁体横向滑动时可能会发生这种情况。注意，柱的高度可以根据永磁体的磁强度等而有所不同。在本实施方案中，柱的高度约为0.83英寸，但是其他高度也是可以的。还要注意，托盘可以在制造/包装期间进行消毒，这样，在使包含在其中的***工具磁化之后，可以打开托盘并使***工具从包装掉落到患者的无菌区域中，从而保持***工具和该区域的无菌性。
注意，在本实施方案中，磁化器主体接收器1504和托盘接收器1514也被配置成使得托盘可以仅在一个期望的定向上被接收在磁化器主体接收器中。因此，磁化器主体和托盘接收器1504、1514的配置用作附加键特征，以确保适当的针与磁体的定位并防止托盘在磁化器上向后、上下颠倒等的定位。
注意，图9A至图11C的两个孔/两个柱的实施方案仅仅是定向键***的一个示例。应当理解，柱和孔的尺寸、数量、形状、位置和其他配置可以与本文描述的有所不同。实际上，可以采用多于两个柱，如图12的磁化器主体1502的实施方案中看到的，其中包括三个柱1530。在其他实施方案中，除了柱之外的不同形状的特征可以布置在磁化器主体和/或托盘上以用作键特征。在一个实施方案中，这些柱可被包括在托盘上，而相应的孔被包括在磁化器主体上。在另一个实施方案中，磁化器和托盘上都包括柱和孔的混合组合。在又一个实施方案中，除托盘以外的部件可用于保持***工具/针并与磁化器配合。根据以上讨论，应当理解，定向键***还用作视觉提示，用于使临床医生能够理解用于将托盘(或医疗设备)放置在磁化器上的适当模式。
在本实施方案中，可以将RFID标签1550或其他识别模式附接到托盘1510，诸如图9A至9C和图11A至图11C中看到的。可以将相应的RFID阅读器1560定位在磁化器主体接收器1504的第一部分1504A下方(图9C)，以在托盘1510定位在磁化器主体1502上时读取该托盘的RFID标签1550。RFID阅读器1560包括诸如USB接口1564之类的接口，以使其能够由***1110驱动并且与该***可操作地连接(也参见图16)。以这种方式，引导***1110(图15、图16)(在本实施方案中磁化器1500是其一部分)可以读取在托盘RFID标签1550上编码的信息，以识别***工具10并确定布置在其中的***工具或其针16(或其他医疗设备)的诸如尺寸、长度、类型、材料等特性(包括针长度、量规等)。这继而使引导***1110能够将自身配置专用于与RFID标签1550上所包括的信息相对应的***工具10和针16。
当例如在托盘与磁化器主体配合时未检测到RFID标签，或者当标签先前已经被RFID阅读器1560读取预定次数时，这种RFID***还可以通过锁定针跟踪***的操作来防止未授权部件可与引导***1110一起使用。
图13描绘了用于识别***工具10/医疗设备的另一个***，包括布置在托盘1510上的条形码1590和定位在支撑臂1598上的条形码扫描器1594，以在将托盘放置在磁化器1500上时读取条形码。图14A至图14C描绘了另一个变型，其中窗口1600被包括在磁化器主体接收器1504中。条形码扫描器1594布置在窗口1600下方。托盘1510的底表面包括其上的条形码1590。条形码1590被定位成使得当托盘被接收在磁化器主体接收器1504中时与窗口1600对齐，从而允许条形码扫描器1594读取条形码并识别布置在托盘中的***工具/医疗设备。应当理解，磁化器可以包括各种其他条形码配置，以及其他识别方案。
注意，尽管本文描绘和讨论了永磁体，但在其他实施方案中也可以采用其他磁性部件，包括电磁体等。还注意，有关用于检测磁化针/医疗设备的磁场的传感器阵列和引导***的更多详细信息可以在以下美国专利和专利申请出版物中找到：2014/0257080；2014/0257104；9,155,517；9,257,220；9,459,087；和9,597,008；其各自的全部内容以引用的方式并入本申请中。
在不脱离本公开文本的精神的情况下，本发明的实施方案可以以其他特定形式实施。所描述的实施方案在所有方面都应被视为说明性的而非限制性的。因此，实施方案的范围是由所附权利要求书而不是由以上描述来指明。权利要求书的等效含义和范围内的所有变化都被包涵在权利要求书的范围内。

Claims (11)

1.一种用于引导针***患者体内的引导***，其包括：
超声成像设备，所述超声成像设备包括超声探头；
磁传感器，所述磁传感器被配置成感测与所述针相关联的磁场；
处理器，所述处理器接收由所述磁传感器感测的磁场数据，以确定所述针在三个空间维度上的位置；和
磁化组件，所述磁化组件包括：
针托盘，所述针托盘包括基底部分；和
针磁化器，所述针磁化器包括：
磁化器主体，所述磁化器主体限定凹部，所述凹部被配置成接收所述针托盘的基底部分，其中所述凹部和所述基底部分共同限定定向键***，所述定向键***被配置成将所述针在所述磁化器主体中定位在期望的定向上；和
磁性部件，所述磁性部件与所述凹部相邻。
2.如权利要求1所述的***，进一步包括显示器，所述显示器通过超声成像设备描绘所确定的所述针的位置以及所述患者身体内部的图像。
3.如权利要求1所述的***，其中所述磁性部件包括在所述磁化器主体中线性地布置的多个永磁体。
4.如权利要求3所述的***，其中以多极布置定位所述多个永磁体。
5.如权利要求4所述的***，其中所述针被包括在***工具中，所述***工具被配置成帮助将导管***所述患者体内。
6.如权利要求5所述的***，其中所述***工具包括外壳，并且其中所述外壳被布置在所述针托盘的接收器中。
7.一种用于引导针***患者体内的引导***，其包括：
超声成像设备，所述超声成像设备包括超声探头；
磁传感器，所述磁传感器被配置成感测与所述针相关联的磁场；
处理器，所述处理器接收由所述磁传感器感测的磁场数据，以确定所述针在三个空间维度上的位置；和
磁化组件，所述磁化组件包括：
针罩，所述针罩包括与所述针罩的纵向轴线形成角度的鳍片；和
针磁化器，所述针磁化器包括：
磁化器主体，所述磁化器主体限定凹部，所述凹部被配置成接收所述针罩的鳍片，其中所述凹部和所述鳍片共同限定定向键***，所述定向键***被配置成将所述针在所述磁化器主体中定位在期望的定向上；和
磁性部件，所述磁性部件与所述凹部相邻。
8.如权利要求7所述的***，其中所述角度是90度。
9.如权利要求7所述的***，其中所述针是***工具的部件，所述***工具被配置成帮助将导管***所述患者体内。
10.如权利要求7所述的***，其中所述磁性部件包括在所述磁化器主体中线性地布置的多个永磁体。
11.如权利要求10所述的***，其中以多极布置定位所述多个永磁体。
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