CN114599310A - 用于医疗设备的手持组件 - Google Patents

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Abstract

描述了一种用于医疗设备的手持组件，该手持组件包括用于医疗设备的手持件(4)，该手持件包括手持件远端部分(22)，手持件远端部分被适配成接收插入组件(1)，插入组件包括射频识别器(3)、插入件天线(8)以及被适配成与患者身体的一部分相互作用的插入件(2)。用于医疗设备(4)的手持件组件还包括被布置在手持件远端部分(22)中的手持件天线(12)以及射频信号供应装置，该射频信号供应装置被配置成为手持件天线(12)提供被适配成由手持件天线(12)传输的射频信号。手持件天线(12)被配置成当所述插入件尖端组件被插入到手持件(4)中的包含在手持件远端部分(22)中的插入区域中时，与插入件天线(8)进行无线通信。手持件天线(12)是圈形天线或分段环形天线，手持件天线包括串联电布置的至少两个手持件天线区段，其中，第一区段的第一端可操作地连接至射频信号供应装置的第一末端，并且所述至少两个手持件天线区段中的最后区段的第二端可操作地连接至射频信号供应装置的第二末端，以便在插入区域周围形成线圈辐射结构，线圈辐射结构被配置成在插入区域中产生具有取决于所述射频信号的射频的电磁场。所述至少两个手持件天线区段中的每一个均包括辐射金属元件，其特征在于串联电连接至电容性元件的对应电感，电容性元件具有电容以便补偿由于辐射金属元件的电感对在手持件天线(12)的线圈中循环电流的影响，并且使手持件天线(12)的特性阻抗适配于医疗设备(20)的控制元件(21)的射频发生器。还描述了一种医疗设备(20)，该医疗设备包括控制元件(21)、插入组件(1)、以及如上所述的医疗设备手持组件。

Description

用于医疗设备的手持组件
技术领域
本发明涉及一种用于医疗设备的手持组件。
特别地，本发明涉及一种包括手持件的用于医疗设备的手持组件。该手持件被适配成通过插入来容纳插入件组件和手持件天线。
例如，本发明涉及一种用于超声压电设备的手持组件，该手持组件被适配成通过使用小型化的射频识别器来识别插入件或插入件尖端。
此外，本发明涉及超声系统的背景，该超声系统特别且有利地应用于医学外科手术领域(例如，神经脊柱、颅面、矫形、耳鼻喉科)、牙齿、外科手术和非外科手术领域(例如，口腔外科手术、植入体、牙齿卫生、和预防等)中，但是根据其他实施例，其同样可用于工业或建筑领域中。
更确切地，这种系统可以用于需要执行材料(例如，矿化材料)的去除、磨损、切割或钻孔的行业中。
在下文中，本申请将意味着应用于医学外科手术领域(例如，神经脊柱、颅面、矫形、耳鼻喉科)、牙科、外科手术和非外科手术(例如，在口腔外科手术、植入体、牙齿卫生、和预防等)中，但是根据其他实施例，其同样可用于工业或建筑领域、需要执行材料(例如矿化类型，如骨、釉质、牙本质、牙结石和生物膜)的去除、磨损、切割或钻孔的行业中。
背景技术
在医学或牙科领域中，并且具体地在外科手术或植入学领域中，功率超声被应用到硬组织(骨)和软组织的解剖中、血管的烧灼中以及用于去除牙垢的牙齿预防领域中。
仅仅通过实例的方式参考植入学领域，通过使用上述类型的旋转工具来准备用于将螺钉或其他固定系统插入骨头中的部位，然而，这些旋转工具对于操作者而言在外科手术内和对于患者而言在外科手术后均具有严重的局限性。
仅举几例，当在存在困难或有限手术通路的复杂解剖结构、或接近精细解剖结构(如神经和血管)的情况下，在外科手术部位上操作时，传统仪器是有问题的。
由旋转产生的大量机械能以及操作者必须施加到仪器上的相当大的压力造成对非矿化结构的可能的损害、产生大量热量、由于摩擦造成的损失、以及随之而来的矿化组织的过热、以牺牲所需的手术内的精度和控制为代价的操作者疲劳。
本发明的背景涉及用于医学和牙科用途(例如作为口腔植入学的用途)的超声功率系统。然而，本发明同样可以应用于医疗和工业行业的其他领域。
大多数超声功率系统的操作是基于在应用设备中的纵向波的传输。这种波通过压电换能器产生，并且通过称为超声变幅杆的集中器或波导传递到设备中。
然而，存在一些使用挠曲、扭转或复合振动的应用。例如，在牙科领域中，在超声换能器中激发的纵向振动通过非对称形状的尖端或插入件尖端转换成挠曲振荡。在插入件尖端轮廓中，一个或更多个曲线的结合具有双重目的，即，允许很好的进入口腔的内部并且在靠近插入件尖端的操作部分将换能器的纵向运动转换成线性挠曲振动。
在超声消融器中，钩状插入件/插入件尖端的挠曲运动通常用于从牙齿上去除钙化的沉积物(牙石)。在超声手术刀(例如由MeshemS.p.A.制造的“压电手术设备”)中，在长柄大镰刀形插入件/插入件尖端中产生的横向运动被用来精确地解剖下颌骨和其他矿化组织。
还存在通过线性和椭圆振荡去除牙垢的超声消融器(如DE102005044074A1或EP2057960B1中所描述的)。在这些系统中，具有双向部件的振动运动借助于传感器在正交平面上的挠曲振动在插入件尖端中产生，具体参见EP2057960B1。这些挠曲换能器的配置涉及先前公开的概念，其中，横向振荡由具有相反极化的径向和轴向插入的相邻压电体引起[参见Mori,E等，“New Bolt Clamped Flexural Mode Ultrasonic High PowerTransducer with One-Dimensional Construction”，Ultrasonics International 89Conference Proceedings；Watanabe,Y.等,“A Study on a New Flexural-modeTransducer-solid Horn System and its Application to Ultrasonic PlasticWelding”,Ultrasonics Vol.34,1996,pp.235-238；Yun,C-H.等“AHigh Power UltrasonicLinear Motor using a Longitudinal and Bending Hybrid Bolt-Clamped LangevinType Transducer”，Jpn.J.Appl.Phys.,Vol.40,2001,pp.3773-3776]。
在颌面外科手术过程中，插入件尖端的超声振荡通常用于切断骨组织。
根据牙科植入学协议，一旦已经形成具有减小尺寸的第一孔，使用具有增加截面的旋转钻头将其逐渐扩大，直到其达到与植入体相匹配的直径。
典型地在超声系统中使用的用于在口腔中进行的手术的插入件尖端具有不足以进行植入部位准备的所有阶段的振荡振幅。这样的限制在这些设备的设计中是固有的，其中，手持件相同时，插入件尖端的截面越大，所产生的振动的振幅越小。插入件/插入件尖端的截面和振荡之间的这种相反的关系是对技术的适用性的限制，尤其是在需要直径几毫米的钻孔的口腔植入学中。
存在与插入件尖端的线性振动相关的另一问题，该线性振动不允许下颌织物的穿孔，除非手持件的手动摆动与其组合使用。这种辅助运动确实难以由操作者在口腔内产生，并且在任何情况下这种辅助运动都不符合当今临床植入性实践所要求的精度要求非常兼容。
从US73744552B2、US6402769B1、US2009/236938A1、US2011/0278988A1中已知的超声设备能够通过激发扭转或组合扭转和纵向超声振动来解剖生物组织。这些设备的共同特征是它们都具有单一的几何展开轴线，它们基本上是轴向对称的系统。在颌面部应用中，例如牙科种植学，在口腔中使用的振荡插入件尖端具有相对于传感器轴线明显不对称的展开。因此，在这些背景下，遵循上述发明的教导，在插入件尖端的操作部分中产生扭转或纵向和扭转振动是不可能的(仅对于换能器和操作部分在其中同轴的系统有效)。
Slipszenko(US2013/0253559A1)发明了超声系统配置，其中在超声手术刀中交替地产生扭转、挠曲或纵向振动用于展开轴垂直于换能器展开轴的软组织的治疗。根据这个解决方案，压电换能器的横向振动可以通过结合相对于换能器轴线偏心地安装的超声变幅杆或波导被转换成扭转、挠曲或纵向振荡。为了正确地进行振动传递，变幅杆的背部的直径必须大于换能器的直径。虽然能够在正交平面上产生交替的振动系列，但是牙齿和医疗设备的紧凑性、人体工程学以及重量的特定要求不能通过应用Slipszenko的解决方案来实现。超声变幅杆的大尺寸和偏心安装将显著限制口腔内的可见性。此外，在Sipszenko的解决方案中，一个或更多个波导被插入在手术刀与转换/振动传输变幅杆之间以传输足够的振动。即使将这些部件的数量减少到最小，设备的总长度仍将不兼容于在小的、狭窄的、以及精细的空间中的应用，如在口腔或颌面部或神经脊柱或颅骨腔内部的应用。
Mishiro(JPH0373207A)提出了一种用于去除材料的超声系统，该系统理论上可以在牙科应用中找到适用性。所提出的解决方案基于超声马达的典型操作原理，其中，在由耦接至波导的超声换能器形成的接头中产生的椭圆振动产生与波导的尖端保持接触的操作元件(工具)的旋转。在JPH0373207A中示出的配置中，操作元件(其对称轴可垂直于或平行于换能器的对称轴)除了旋转之外还超声振荡，从而允许去除材料。操作元件和波导之间的接触点(振荡运动通过该接触点传递)通过旋转产生，并且对应于在换能器-波导的接头中产生的纵向和横向振动的波腹。根据在解决方案中描述的配置，操作元件由定位在沿振荡元件产生的相同数量的固定节点处的两个垫支撑。这样的解决方案在其实施方式中看起来是复杂的并且不适用于操作元件(插入件/插入组件)在其中必须被使用并连续地替换的应用(如在牙科植入学中)。
此外，在生物医学或医疗仪器领域中，强烈地感受到对患者安全性的持续改善的需求。
出于这个原因，必须保证用于生物医学仪器的插入件/插入件尖端(例如，被适配成在用于牙科使用的医疗设备中的患者牙齿上操作的插入件尖端，或例如在用于区域(如颌面或神经脊柱或颅骨或矫形区域)中的外科手术使用的仪器中的骨骼上操作的插入件)总是正确和安全地操作，来自可靠的制造商，是医疗设备的正确类型，未被过度使用，等等。
为了此目的，使插入件/插入件尖端被装配有识别器是非常重要的，该识别器能够向医疗设备的控制单元提供关于插入件尖端及其操作的信息。
对此，被装配有RFID识别器的插入件是已知的，这些插入件能够与医疗设备的其余部分进行无线通信。
例如在WO2006082340、US2011087605A1、US2015147718A1、US2009047624A1、US2008044790A1、US2009065565A1、US2015150647A1中描述了这种类型的解决方案。
然而，由于在领域中所使用的插入件/插入件尖端的特定特征，尤其是非常小的尺寸和构成插入件尖端的本体的金属元件的存在，这些已知解决方案所提供的通信性能相对于需求而言是令人不满意的或者目前没有找到可供用户使用的应用。
更具体地，布置在插入件尖端中以保证RFID识别器与医疗设备的其余部分的无线通信(即用于激励RFID识别器)的微型天线起类似电感的作用。
然而，这样的电感受插入件尖端的本体的金属的存在的干扰，并且还受可能存在于插入件尖端中的可能的液体(例如，本质上是含盐的生理溶液)的干扰，它们充当电磁场的拮抗剂，因为它们倾向于吸收这些电磁场，并且在金属的情况下，倾向于对称地重新发射这些电磁场，引起其在金属的边界区域中抵消。
简言之，这种现象的总体结果是由插入件尖端天线附近的电磁场承载的信号的强衰减或甚至消除，这恶化了RFID识别器与医疗设备的其余部分之间的通信性能或甚至阻碍这种通信的发生。
这种情况有效地抑制了RFID识别器的优点。
具有RFID识别器的插入件/插入件尖端的上述已知解决方案的另一缺点在于，根据用于这种类型的通信在各个国家提供的不同标准，难以设计在UHFRFID通信所要求的频率下操作的插入件尖端天线。
总之，对被装配有识别器的医疗器械插入件/插入件尖端的需求仍未得到满足，该识别器能够支持与医疗设备的其余部分的有效且可靠的通信。
此外，必须考虑的是，这些插入件尖端必须可互换地连接到超声波发生器并且为了重复使用，它们必须能够与手持件分离并且放置在高压灭菌器中，从而导致对于与其连接的任何RFID识别器的重复且非常紧张的治疗周期。
因此，仍然强烈地感觉到对于插入件/插入件尖端识别解决方案的需求，该插入件识别解决方案不仅尺寸小，并且因此能够被适配于手持件的小的远端部分(即被适配于严密的操作或干预领域)，而且同时对由高压灭菌器或用于其灭菌的类似处理循环施加的压力非常耐受。
先前提到的需要插入件尖端的RFID识别器与医疗设备的其余部分无线通信对医疗设备手持件提出了另外的要求。这种手持件必须装配有射频天线，该射频天线必须被适当地供电。
位于手持件内的读取天线必须满足非常严格的尺寸和操作要求。天线的尺寸必须被小型化，使得天线可以被包含在手持件中。这建议使用环形天线或圈状天线。
然而，小的环形天线或圈状天线存在若干问题。主要问题之一起因于以下事实：取决于工作频率和几何尺寸，在天线环中循环的电流倾向于具有所谓的空隙(即电流经历相位反转的点)。这种现象意味着天线发射在某些点处为零，因为电流为零，并且还导致其他低发射点，其中相电流与初级电流相反。最终，这显著地恶化了天线的传输性能。
进一步的基本需求是对最小化能量损失和由于环境电磁杂散事件而产生的线反射，这源自于保证在UHF频率范围内的天线阻抗适配于医疗设备中的发生器的需求，由于天线的小尺寸和可用空间，其在此应用范围内不容易实现。
最后，在阻抗适配条件下并且在没有射频连接器的情况下，为了给手持件天线供电，产生了在手持件内部传输射频信号的需求。
因此，在手持件中的对有效的射频信号收发器解决方案以允许与插入件尖端射频识别器的有效无线通信的进一步需求仍被强烈地感受到并且目前未被满足。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于医疗设备的手持组件，该手持组件允许解决以上参考现有技术描述的缺点并且响应在所考虑的技术行业中特别感受到的上述需求。
这样的目的是借助于根据权利要求1所述的手持组件来实现的。
权利要求2-16限定了这种手持组件的另外的实施例。
本发明的另一目的是提供一种包括上述手持组件的医疗设备。
这样的目的是通过根据权利要求17所述的医疗设备实现的。
在权利要求18中定义了这种设备的另一实施例。
源自本发明的一些主要优点如下：
材料的位置、厚度和类型允许最小化插入件尖端的直径的增加，而不妨碍临床医生对外科手术部位的视线，因此保证并维持患者的安全性；
材料和RFID芯片(即添加到插入件尖端的金属中的材料)的小尺寸和轻重量(小于15克)不会显著地影响超声换能器在其机械连接到插入件尖端时的机械性能，因此保持工作参数(诸如设备的超声频率、振幅和功率)不变，始终保证医疗设备的最大性能和安全性能。
材料和RFID芯片在插入件尖端上的位置、小尺寸和重量防止劣化并且确保插入件尖端保持其寿命、效率和有效性。
插入件尖端直径的位置和小幅增加不影响插入件尖端与换能器之间通过扭矩扳手或基于测力方法的仪器的机械耦合的简单性。
在插入件尖端上的RFID系统材料的类型适用于灭菌过程中使用的温度，例如高压灭菌器和/或仪器洗涤器。
在插入件尖端上与患者接口连接的RFID涂层材料的类型是生物相容的。
在插入件尖端上的RFID系统的层数减少保证了生产过程的简单性，提供了一种始终高效的系统。
RFID系统的减小的厚度和随之发生的插入件尖端的直径的最小增加保证了没有围绕手持件的部件的足够的同心区域，保证生产过程公差或由临床医生在手术期间施加的过大压力所引起的挠曲可以使换能器的机械部分与插入件尖端相接触，从而引起设备的工作参数的变化。
通过RFID插入尖端芯片的唯一的、非可写的代码来识别插入件尖端。
通过RFID手持件芯片的唯一、非可写的代码来识别手持件或手持件天线。
特别地，关于患者的安全，唯一的RFID识别与医疗设备相结合，允许：
a.插入件尖端或手持件在其整个生命周期中的安全可追溯性
b.向临床医生指示插入件尖端和手持件是适当的且兼容
c.向临床医生指示所选择的插入件尖端是适当的且适用于所选择的干预类型
d.在已经评估了当前和过去的使用方式和使用时间后，向临床医生指示插入件尖端的性能
e.对临床医生指示关于使用中的插入件尖端的医疗设备的适当设置
f.临床方案和各个操作步骤的指示
g.预测性维护
h.定期维护
i.与制造商共享数据用于对产品及其使用状态的统计和连续改进
j.与制造商共享数据以更新医疗设备和新产品或使用模型的可能的集成，用于提高具有插入件尖端的医疗系统的效率和有效性
k.与大学、训练中心等共享数据
1.写入医疗记录，并且特别地，写入用于患者治疗的插入件尖端的历史。
根据通常的临床方案，所有RFID系统(插入件尖端和远端天线手持件的位置以及手持件和将医疗设备连接到手持件的电线)容易清洁和消毒。
在一些实施方式中，可以取出天线手持件以用于维护以及用于清洁和消毒。
RFID系统的数据传输通道在存在时共享用于照亮在远端位置中的手持件锥体的连接，其优点在于不增加由于更多的连接和导线引起的可能的异常，并且保持将医疗设备连接到手持件的电线的柔性。
因此，本发明提供了一种通用解决方案，该通用解决方案可应用于牙科外科手术和预防或颌面外科手术或骨科或神经脊柱或耳鼻喉科或颅面外科手术、以及医学和工业领域的其他领域中。
附图说明
根据本发明的用于医疗设备的手持件的进一步特征和优点将从以下通过指示性非限制性实例给出的优选实施例的描述中显现，参照附图，其中：
-图1示出了医疗设备的装配示意图，该医疗设备包括具有激发手持件的超声系统以及可互换的插入组件(例如用于牙科或显微外科)；
-图2示出了沿图1中的线Ⅱ-Ⅱ截取的图1中的手持组件和插入组件的一部分的截面视图，在图2中手持件的部件(诸如换能器(例如压电换能器))被突出显示；
-图3示出了图1的手持组件和插入组件的一些部件的多个部分分开的轴测图，在图3中示出了插入组件、远端手持件部分盖、具有光聚集器的光导、支撑至手持件天线连接元件的手持件天线和这些内部手持件部件(诸如压电换能器)；
-图4仅是手持件的中心部分的轴测图，而没有描述远端部分盖和手持件天线，突出了用于插入组件的可互换连接的换能器轴插入件连接柄脚；
-图5是插入组件的轴测图；
-图6示出了图5的部分分离的插入件尖端的轴测图，在图中突出显示了射频识别器的不同层；
-图7示出了插入件天线在其平面轮廓的其延伸部分的放大的平面视图，该平面轮廓适于缠绕并围绕或部分围绕插入件尖端的插入尖端脚；
-图8是插入件尖端天线的细节的轴测图，识别芯片被连接至该插入件天线，以便将所述识别芯片及其整个本体布置成仅从所述插入件天线的延伸平面的一侧突出；
-图9是被连接至识别芯片的插入件天线的另一实施例的轴测图；
-图10是图9中的插入件天线的细节的轴测图，其中示出了识别芯片被连接至该插入件天线的细节，以便将所述识别芯片及其整个本体布置成仅从所述插入件天线的延伸平面的一侧突出；
-图11是一个插入件天线的细节的轴测图，识别芯片被连接至该插入件天线上，以便将所述识别芯片及其整个本体放置在与所述插入件天线相同的水平上，并且仅从所述插入件天线的延伸平面的一侧部分地超出或突出超出；
-图12示出了插入组件的俯视图；
-图13示出了沿图12中的线XIII-XIII截取的图12的插入件截面，在图13中射频识别器被突出显示；
-图14示出了图13中由XIV指示的放大，在图14中射频识别器的层被突出显示；
-图15示出了图14中的放大的截面视图；
-图16是根据另一实施例的插入组件的横截面的细节；
-图17是分离的手持件天线连部件同手持件远端部分的部件以及包括与插入件相关联的不同射频识别器的各层的插入组件的轴测图；
-图18示出了由RFID识别芯片和插入件天线形成的组件的串联表示的等效电路的实例；
-图19示出了由RFID识别芯片和插入件天线形成的并联表示的等效电路的另一实例，还包括连接模型；
-图20是插入件天线和识别芯片的实施例的框图；
-图21示出了包含手持件天线的医疗设备手持件部分的框图；
-图22示出了手持件中的RF信号分布模式的简化框图；
-图23示出了用于连接手持件与医疗系统控制单元的同轴缆线连接的框图；
-图24示出了手持件天线的实施例的等效电路。
具体实施方式
术语“小型化的”是指具有在50微米与800微米之间，优选地在100微米与600微米之间的尺寸的设备或部件。
术语“医疗设备”是指在其中压电手持件驱动超声频率插入件尖端的机械运动的机电设备。这些设备可应用于几个领域，其中下列仅作为实例列出：
·医疗：特别地，神经脊柱、颅颌面科、矫形、耳鼻喉科、儿科中的外科手术；
·牙科，并且特别是外科手术、一般的牙科、卫生和预防(特别地，牙结石、牙菌斑和生物膜的去除)。
由设备在骨骼或牙齿上执行的功能是指，例如：
·切割；
·穿孔；
·去除；
·侵蚀。
由设备在结石/板/生物膜上执行的功能是指，例如：
·去除；
·崩解。
在图1中，参考标号101将超声系统101作为整体识别，超声系统包括发生器设备102或控制元件21，发生器设备102或控制元件21可操作地连接至换能器25，换能器25产生超声微振动，超声微振动在连接的插入件尖端2中产生振动。
仅作为示例，超声系统101是外科手术或预防仪器，例如牙科或医疗仪器。根据其他实施例，该超声系统101是工业仪器。
下文描述了具有射频识别器3的插入组件1。这种插入组件1被适配成被插入到医疗设备的手持件4中。
根据一般实施例，插入组件1包括插入件2、铁磁层6、介电层7、插入件天线8、以及识别芯片10。
插入件(插入件尖端)2被设计成与患者身体的一部分相互作用并且包括至少一个插入件金属柄脚5。
铁磁层6被布置成与插入件2的上述插入件金属柄脚5接触或在其一部分上。
根据一实施例，所述铁磁层6被胶合到插入件2的所述插入件金属柄脚5。根据一不同实施例，通过插入双面粘合剂将所述铁磁层6应用到所述金属柄脚5上。
铁磁层6包括铁磁材料。
介电层7被布置成与上述铁磁层6接触。
插入件尖端天线8被布置成与上述介电层7接触并且包括插入件天线金属元件9，该插入件天线金属元件沿着预定义的基本上为平面的轮廓P延伸。这种插入件天线8被配置成接收和发射在给定的频率范围内的调制的或未调制的电磁场。
识别芯片10可操作地连接至上述插入件尖端天线8并且被配置成当被激活时传输与插入组件1相关的信息。
上述铁磁层6被适配成减小或消除由插入件天线8附近的场寄生效应引起的电磁场的衰减和/或畸变现象，该场寄生效应是由于被传输/接收的电磁场与插入件2的插入件金属柄脚5的金属部分、和/或与存在于插入件2中的液体、和/或与插入件天线金属元件9的相互作用所引起的。
上述铁磁层6、介电层7、和插入件天线8形成收发器设备11，该收发器设备被适配成将识别芯片10无线连接至包括在手持件4中的手持件天线12，插入组件1被插入手持件中。
根据另一实施例，插入组件1包括插入件尖端2和射频识别器3。
所述插入组件1被适配成被插入到医疗设备手持件4中。
所述插入组件1包括：
-插入件尖端2被适配成与患者身体的一部分相互作用，其中插入件尖端2包括插入件金属柄脚5；
-射频识别器3。
所述射频识别器包括铁磁层6，该铁磁层被布置在插入件尖端2的所述插入件金属柄脚5的侧面上，换言之，考虑到插入在所述铁磁层6与所述插入件金属柄脚5之间的胶水层或双面粘合剂层而直接接触。
所述铁磁层6包括铁磁材料。特别地，所述铁磁层6被适配成用于减小或消除由插入件天线8附近的场寄生效应引起的电磁场的衰减和/或畸变现象，该场寄生效应是由于发射/接收的电磁场与插入件金属柄脚5的金属部件和/或与存在于插入件尖端中的液体和/或用插入件天线金属元件9的相互作用所产生的。
所述射频识别器还包括介电层7，该介电层被布置成与所述铁磁层6接触。
所述射频识别器还包括被布置成与所述介电层7接触的所述插入件天线8，并且包括插入件天线金属元件9，该插入件天线金属元件沿着预定义的大致上为平面的轮廓P延伸。
所述插入件天线8被配置成用于接收和发射给定频率范围内的调制的或非调制的电磁场。
所述射频识别器还包括识别芯片10。
所述识别芯片10可操作地连接至所述插入件天线8，并且被配置成当被激活时传输与插入组件1相关的信息。
另外，所述医疗设备手持件4包括手持件天线12。
所述铁磁层6、所述介电层7以及所述插入件尖端天线8形成收发器设备11，收发器设备被适配成将所述识别芯片10无线连接至所述手持件4的所述手持件天线12。
有利地，所述铁磁层6和/或所述介电层7包括芯片壳体13。
所述识别芯片10可操作地连接至所述插入件天线8，其连接方式为避免从所述插入件天线8的所述插入件天线金属元件9的所述基本上为平面的轮廓P的至少一个第一侧或外侧14突出。
此外，所述识别芯片10以其芯片部分16在相对于所述基本上为平面的轮廓P的所述外侧14的相对侧突出，并从所述插入件天线8的所述插入件天线金属元件9的内侧15突出。
有利地，所述突出的芯片部分16被容纳在所述芯片壳体13内，这使得所述射频识别器特别紧凑且节省空间。
此外，将所述突出的芯片部分16插入所述芯片壳体13进一步屏蔽所述识别芯片10，使其对外部电磁干扰更加稳固，并且还使所述识别芯片10和所述插入件天线8的组件对外部应力机械上更加稳固，并且更多的受到免于热应力的热保护，该热应力例如通过杀菌高压灭菌器或洗涤消毒器施加的热应力。
根据一实施例，所述铁磁层6、所述介电层7和所述插入件天线8具有尺寸在50微米与800微米之间、优选地在100微米与600微米之间的范围内的堆叠体并且被适配成放置在插入件的顶部上，该插入件具有横向于其纵向延伸部的尺寸(例如，在其纵向延伸轴之一处的径向尺寸)不超过6400微米。这些值是指堆叠体在平面上的厚度，因此它们体现插入件尖端2的半径的增加，如果，举例来说，插入件是圆柱形的，而插入件尖端的径向尺寸是插入件尖端2的金属的直径，如果，例如插入件是圆柱形的。
根据一实施例，铁磁层6的厚度，即相对于插入件尖端2的纵向延伸部的径向尺寸在20微米与400微米之间，优选地在50微米与300微米之间的范围内。
根据一实施例，内部绝缘层17(例如，双面粘合剂)相对于所述铁磁层6被布置在内部(即，所述插入件金属柄脚5与所述铁磁层6之间)。
根据一实施例，所述介电层7是双面粘合剂。
根据一实施例，所述插入件天线8由铝制成。
根据一实施例，所述插入件天线8具有扁平矩形形状，并且矩形边的各个短边的尺寸在1mm与6mm之间、优选地在2mm与4mm之间，并且各个长边在10mm与30mm之间、优选地在12mm与25mm之间，并且所述插入件天线8的厚度小于50微米。
根据一实施例，所述射频识别器3还包括外部绝缘层18，该外部绝缘层相对于所述铁磁层6、所述介电层7、所述识别芯片10和所述插入件天线8被放置在外部。
根据一实施例，所述射频识别器3还包括保护层19(例如生物相容的)，所述保护层相对于所述铁磁层6、所述介电层7、所述识别芯片10和所述插入件天线8被布置在外部。
根据一实施例，所述射频识别器3还包括保护层19(例如，生物相容的)，所述保护层相对于所述外部绝缘层18被布置在外部。
根据一实施例，所述外绝缘层18由PVC(聚氯乙烯)、或PET聚对苯二甲酸乙二醇酯、或例如
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的聚酰胺制成。
根据一实施例，所述保护层19是生物相容的，例如，具有一种或更多种组分的涂料或环氧化合物。
根据一实施例，所述铁磁层6、所述介电层7和所述插入件天线8形成堆叠体。
根据一实施例，所述铁磁层6、所述介电层7和所述插入件尖端天线8缠绕所述插入件金属柄脚5，从而形成被围绕所述中央金属元件5的大致同心的结构。术语“同心”并不意味着该结构完全环绕中心金属元件，也不意味着该结构必须与其完全同心，而是仅意味着该结构沿着中心金属元件的周边的一部分包围内部金属元件，例如，以允许所述插入件天线围绕插入件尖端周边的最小延伸，延伸被适配成期望的发射/接收。
根据一实施例，这种铁磁层6包括铁氧体。根据一实施例，所述铁磁层6实际上由具有高磁导率的薄的烧结铁氧体或聚合物基底制成，与分散在整个材料中的微米级尺寸的磁粉混合。
根据一实施例，所述铁磁层6所述识别芯片10是RFIDTAG芯片。
根据一实施例，所述识别芯片10具有平行六面体形状，其底边尺寸在50微米与1200微米之间，优选地在100微米与1000微米之间，并且厚度小于300微米。
根据一实施例，所述插入组件1被配置成与用于牙科(或预防性或植入性)的医疗设备和在颌面部或颅面或神经脊柱或矫形或其他解剖学区域中的医疗应用相关联地操作。
本发明还涉及一种医疗设备20，该医疗设备包括控制元件21、装配有用于RF收发的手持件天线12的医疗设备手持件4以及根据上述实施例中的任一项所描述的插入组件1。
根据一实施例，所述插入组件1可操作地、机械地且可分离地连接至所述手持件4。
根据一实施例，所述医疗设备手持件4包括终止于手持件远端30的手持件远端部分22、手持件中央部分23和手持件近侧部分24。换能器25(例如压电换能器)被连接至超声波发生器或控制单元26。所述换能器25被容纳在所述医疗设备手持件4中，并且插入件附接柄脚27突出穿过所述手持件远端部分22，该插入件附接柄脚以可移除的方式连接至所述插入件2上以便在被激活时使所述插入件2共振。
根据一实施例，所述手持件远端部分22包括所述手持件天线12。根据一实施例，所述手持件天线12以可移动的方式连接至所述手持件4。根据一实施例，所述手持件天线12被包含在所述手持件4中并且以固定方式连接至所述手持件4。
根据一实施例，所述手持件远端部分22包括手持件天线连接元件28。
所述手持件天线12被支撑并且电连接至所述手持件天线连接元件28并且从所述手持件天线连接元件28朝向所述手持件远端30突出，以便当所述插入件尖端连接至所述手持件4时至少部分地与所述插入件天线8重叠。
根据一实施例，，所述手持件天线12从所述手持件天线连接元件28朝向所述手持件远端30突出，以便当所述插入件尖端连接至所述手持件4时与所述插入件天线8不重叠。
根据一实施例，所述手持件天线连接元件28以固定或可移除的方式电连接到所述手持件。所述手持件天线连接元件28可包括至少一个LED29。
根据一实施例，各手持件天线连接元件28不包括LED29。
根据一实施例，如果所述手持件天线连接元件28包括至少一个LED29，则它可包括光导元件31，该光导元件包括与所述手持件天线连接元件28相关联的至少一个光聚集器32，以便在手持件远端30处引导至少一个LED29的光以照亮所述医疗设备20的工作区域。
根据一实施例，所述光导元件31、所述手持件天线连接元件28以及所述手持件天线12被远端手持件部分帽33覆盖，该手持件远端部分盖(例如由铝制成)以可移除的方式连接至所述远端手持件部分22。
根据一实施例，所述医疗设备20通过连接缆线34将所述手持件4连接至所述超声波发生器或控制单元21以用于供应电力和流体。
根据一实施例，所述医疗设备手持件4可互换地接收插入件/插入件尖端2，该插入件机械地耦合至产生超声微振动的设备(例如，压电换能器25)并且根据插入件2的所选类型在不同频率和功率范围以及超声波振幅下操作。
根据插入组件的一实施例，插入件天线8是被适配成在射频下工作的RF天线，识别芯片10是射频识别芯片并且上述频率范围包括一个或更多个射频范围。
根据插入组件1的一实施例，由铁磁层6、介电层7和插入件天线8形成的上述收发器设备(下文中也称为“收发器结构”)可以借助于电路建模，其中电气参数取决于铁磁层6的大小和材料。
根据一实施方式选项，可以通过电路LC对由铁磁层6、介电层7、插入件天线8和识别芯片10形成的上述收发器结构进行建模，其中，电感La参数和电容Cc参数取决于铁磁层6、介电层7、插入件天线8和识别芯片10的尺寸和材料。特别地，电感La主要取决于铁磁层、介电层和插入件天线的尺寸和材料，而电容Cc主要取决于识别芯片10。
在这种情况下，收发器结构可以操作的频率范围取决于上述电感La参数和电容Cc参数。
根据插入组件的使用选项，收发器结构的操作频率范围包括UHF RFID频带中的频率范围(在860MHz与960MHz之间)：例如，865-868MHz ETSI欧洲技术标准、902-928MHz FCCFHSS北美技术标准、916.7-920.9MHz和916.7-923.5MHz MICLBT日本技术标准、902-907.5MHz以及915-928MHz ANATEL FHSS巴西技术标准、920.5-924.5MHz M11 FHSS中国技术标准。
根据插入组件的实施方式选项，铁磁层的厚度(即，相对于插入件的径向尺寸)在20微米与400微米之间的范围内。
更优选地，铁磁层的厚度(即，相对于插入件的径向尺寸)是包括在50微米与300微米之间的范围内。
根据插入组件的不同的可能的实施方式选项，铁磁层实际上由具有高磁导率的薄烧结铁氧体或聚合物基底制成，与分散在整个材料中的微米尺寸的磁粉混合。
根据插入组件1的一实施例，识别芯片10是RFID芯片(例如，本身已知的RFID芯片)。
根据插入件尖端组件1的一实施例，识别芯片10被配置成存储并且在激发时通过上述收发器结构传输属于以下组件的一条或多条信息：
-插入组件的唯一且不可修改的识别码信息；
-与插入组件的制造商和可追溯性相关的信息和/或插入组件可以在其中操作的一种或多种类型的医疗器械；
-关于插入组件的收发器结构可以在其中操作的操作频率范围的信息；
-被旋拧到手持件上的插入件尖端适合于在医疗设备中选择的外科手术类型的信息；
-关于使用模式和使用时间的历史信息；
-关于插入组件的完整性的信息，以最大化临床手术阶段对患者的效率和有效性；
-关于用于适当定期维护的插入组件的完整性的信息；
-关于如果插入组件被插入对应的手持件中，该插入组件是否被正确地插入的信息；
-关于插入组件的运行参数的信息和/或在存在异常运行情形下的错误或警报消息。
根据使用实例，插入组件被配置成与用于牙科(或预防性或植入性)的医疗设备和在颌面部或颅面或神经脊柱或矫形或其他解剖区域中的医疗应用相关联地操作。
在此描述了根据本发明的医疗设备。
这种医疗设备包括控制单元、具有手持件天线的手持件以及根据以上实施例中任一项所描述的插入组件，其中，这种插入组件被可操作地且机械地连接至医疗设备的上述手持件，并且其中，插入件天线被配置成与手持件天线进行无线通信。
参见图18-20，在下文中将给出关于插入组件的可能实施例的进一步信息。
图18示出了由RFID识别芯片10和插入件天线8形成的组件的串联表示的等效电路。忽略整体的寄生电容，识别芯片10由电容Cc和电阻Rc建模；插入件天线8由电感La和电阻Ra建模。实际上，整个电路是LC电路，而且电阻部件考虑“非理想情况”，即，辐射系统损耗和能量损耗。
这种模型表示了以下实施例：其中，无线收发器结构是基于近场UHF(860MHz÷960MHz)技术的，并且利用电磁场的无功部分，其作为具有优选地分段的闭环几何结构的所谓的“磁天线”来操作。
从场的观点来看，铁磁层具有将无线收发器结构与插入件/插入件尖端本体的金属部分隔离的功能，从而防止产生由可变初级磁场感应的杂散电流引起的反射的对抗场，从而避免整体电磁场的衰减或归零的现象。
换言之，具有复杂的有效磁导率的铁磁层的添加通过影响互感和自感来修改磁场分布。通过适当地选择铁磁层的材料和尺寸(例如，如在上述实施方式的选项中)，可以具有优化收发器结构的设计的自由度，最大化天线处存在的总场的强度，并且根据需要改进通信。
从“集中参数”电的角度来看，铁磁层决定了增加LC系统的电感的效果(其中，C由芯片主导)。进而，该特征决定了降低“天线-芯片”系统的谐振频率的进一步效果，这具有将其带入UHF频带所需求的限制内的优点(并且因此方便和改进收发器结构的设计，使其更容易适于所期望的用途)。
图19示出了由RFID识别芯片10和插入件天线8形成的组件的并联表示的等效电路的另一实例，还包括连接G的模型。该表示包括系统寄生元件，诸如天线寄生电容。
特别地，在这种情况下，包括插入件天线8和铁磁层6的收发器结构借助于RLC电路进行建模，而使用RC电路对识别芯片10进行建模。
从实质性的角度来看，以上关于图18已经做出的考虑适用。
图20是插入件天线8和识别芯片10的一实施例的框图。
特别地，磁场线在近场天线8周围被突出显示。
在本实施例中，识别芯片10包括模拟前端(功率管理元件71和调制器/解调器元件72)和具有控制器73(本身已知的类型，例如，RFID标签)以及非易失性存储器74的数字控制部分。
如第52段(ìx-x-xì)所示，非易失性存储器74被配置成存储使用信息，如使用时间累积总和以及统计上估计的磨损程度，以便即使插入件/插入件尖端在除了原始(具有若干办公室的临床医生)之外的地方使用但始终与适当且兼容的医疗设备一起使用时向临床医生提供更新的情况。
根据实施方式的一特定选项，为了确保数据完整性和真实性，数据甚至可以在加密或密码认证过程之后被存储在非易失性存储器74中，该加密或密码认证过程仅可以由与插入件相关联的适当医疗设备进行解码。
以下描述了包括用于医疗设备4的手持件的用于医疗设备的手持组件。这种手持件4包括手持件远端部分22，该手持件远端部分被适配成通过插入来接收插入组件1(例如，根据上述实施例的插入组件)，该插入组件1包括射频识别器3、插入件天线8以及被适配成与患者身体的一部分相互作用的插入件2。
用于医疗设备的手持组件还包括：手持件天线12，该手持件天线被布置在手持件远端部分22中；以及射频信号供应装置，该射频信号供应装置被配置成为手持件天线12提供被适配成由手持件天线12传输的射频信号。
当所述插入组件被插入到手持件4中的包括在手持件远端部分22中的插入区域R中时，上述手持件天线12被配置成与插入件天线8进行无线通信。
上述手持件天线12是单线圈圈形天线，优选地是分段环形天线，包括串联电布置的至少两个手持件天线区段S1、S2，手持件天线区段S1、S2将在下文中被命名为“第一区段”S1和“最后区段”S2。所述至少两个手持件天线区段的第一区段S1的第一端41可操作地被连接至所述射频信号供应装置的第一末端51，并且上述最后区段S2的第二端42可操作地被连接至所述射频信号供应装置的第二末端52，以在上述插入区域R周围构成线圈辐射结构，所述线圈辐射结构被配置成在这样的插入区域R中产生具有取决于上述射频信号的射频的电磁场。
单线圈环或上述至少两个手持件天线区段(S1，S2)中的每一个均包括辐射金属元件(S11，S21)，其特征在于串联电连接至电容性元件(S12，S22)的对应电感L，该电容性元件具有电容C以便在UHFRFID范围(860MHz÷960Mhz)内补偿由于辐射金属元件的电感L对在手持件天线12的线圈中循环的电流的影响。
根据手持组件的一实施例，电容性元件(S12、S22)中的每一个上述电容C进一步使得手持件天线12的特征阻抗适配于放置在医疗设备20的控制元件21中的射频发生器，该控制元件可操作地被连接至手持组件。
根据上述手持件的一实施例，上述手持件天线12还包括输入阻抗适配第一电网络43，该输入阻抗适配第一电网络被包括在信号供应装置的上述第一末端51和第二末端52与手持件天线12的第一区段的上述第一端41和最后区段的上述第二端42之间；并且还包括天线阻抗适配第二电网络44，所述天线阻抗第二适配电网络被包括在分段天线环中并且被串联电连接在上述至少两个手持件天线区段的两个区段(S1’，S2’)之间。
根据一实施方式选项，上述输入阻抗适配第一电网络43包括电感电容电路LC或电容电路。
根据一实施方式选项，上述天线阻抗适配第二电网络44包括RC电阻-电容电路或电容电路，该电阻-电容电路RC或电容电路被配置成将天线阻抗适配于所需求的阻抗值，该所需求的阻抗值被适配成优化由医疗设备21生成并且沿缆线34和手持件4承载的射频信号的传输。
例如，在UHFRFID范围(860MHz-960MHz)中的此类阻抗值可以用复数Z＝R+iX来表示，该复数具有在20欧姆与80欧姆之间、优选地在45欧姆与55欧姆之间的模块。
根据手持件4的一实施例，分段式环形天线的上述辐射金属元件(S11，S21)可以通过包括电感L和电阻R的等效电路来建模，其中，所述电感在2nH与30nH之间，并且优选地在4nH与20nH之间的范围内。
由定义为LC＝(ω2)-1并且其中ω＝2πf并且f为工作谐振频率的系统的谐振关系控制的上述电容性元件(S12，S22)是具有在1pF与12pF之间、优选地在2pF与10pF之间的电容的电容器。
根据手持件4的一实施例，上述手持件天线12被配置成在860MHz与960MHz之间的UHFRFID频带中的频率范围内操作。
根据一实施方式选项，所有天线区段的特征在于相等的电容C值和电感L值。
根据实施方式的另一选项，辐射金属元件的电感值L逐段不同，并且取决于相应区段的电感值L的电容性元件的电容值C逐段不同。
根据一实施例，手持组件4还包括手持件识别器45，该手持件识别器被适配成与上述手持件天线12无线地或有线地进行通信。
这种手持件识别器45被配置成提供手持件天线识别信息和/或关于手持件天线12的操作状态和/或操作频率的信息。
根据手持组件4的一实施例，上述射频信号供应装置包括信号引导件50和手持件天线连接元件28。
根据优选实施例，信号引导件包括具有50欧姆阻抗的微带印刷电路，该微带印刷电路被配置成将射频电源信号从在手持件4与医疗设备20的控制元件21之间的连接缆线34传送至手持件天线12。
根据另一实施例，信号引导件50包括50欧姆阻抗的小型化同轴缆线。
连接至所述信号引导件50和手持件天线12的手持件天线连元件28包括射频信号供应装置的所述第一末端51和第二末端52。
根据一实施例，上述微带电路是50欧姆的阻抗控制电路，包括厚度小于一毫米的金属迹线。
上述微带电路可以基于本身已知的技术通过多层印刷电路制成。
根据实施方式的一特定选项，包括金属迹线的上述微带电路的厚度包括在0.2mm与1.0mm之间、优选地在0.35mm与0.85mm之间，并且上述微带电路由Vetronite材料类型FR4或Kapton-Polyamide或Rogers制成。
根据手持组件的一实施例，手持件天线的上述线圈辐射结构具有小于30mm的直径，以便被包含在手持件远端部分22的内壁内。
根据手持组件的一实施例，手持件天线12以固定或可分离的方式连接至手持件远端部分22。
根据手持组件的一特定实施例，手持件天线12由T形或Г形柔性-刚性多层印刷电路板制成，其中，柔性部分(例如，Kapton-聚酰胺)从刚性部分(例如，Vetronite型FR4或Rogers)延伸。
当上述柔性-刚性多层印刷电路板被放置在在手持件的圆锥体内侧的适当位置时(例如通过锡或超声焊接)，T或Г的上部分被围绕在光导的圆锥体上，使得T或Г的上部分的边缘重叠，从而允许电接触(即，形成圈或分段环)。
在这种情况下，恰好在T或Г的垂直区段与水平区段的结合部分中放置TAG，该TAG通过解耦电容器电连接。这种TAG执行上述手持件识别器的功能，并且执行识别手持件天线锥形的功能，例如，出于可追溯性的目的，验证相对于地理区域的正确使用(例如，根据目的地的大陆或国家，例如，欧洲、美国或日本-需要使手持件天线适配至本地工作频率，这可以通过一组具有适配于正确工作频率的适当值的特定天线电容器来实现)，并且插入件尖端与临床应用相兼容。
参照图21-24，以下将提供关于医疗设备手持组件的可能的实施例的进一步信息。
图22示出了手持件中的RF信号分配模式的简化框图。在这样的框图中，在上述实施例中表示了的包括多层柔性电路的微带电路50，该多层柔性电路又包括在印刷电路53上的阻抗适配电路以及在这样的电路53的每一端的相应的RF54阻抗适配网络。
在这个实施例中，微带50电路具有以可能的最低损耗传输复合信号的功能，该复合信号包括用于手持件天线的RF信号和用于光锥的LED照明电路的DC信号。
微带或带状线电路是在阻抗受控印刷电路板领域中已建立的技术，其中高频信号的高完整性有待维持。此外，这种微带电路具有非常小的尺寸(特别是厚度)，因此适配于手持件中可用的小的内部空间。例如，微带线被设计成获得范围在在0.2-1.0mm之间的，优选地在0.35-0.85mm之间的厚度。
在微带电路的上游(在图22和23中指示为B的参考点)，存在具有引脚连接的最小RF区域连接器55，该最小RF面积连接器被配置成连接至具有与同轴60缆线接口的引脚连接的相对应的最小RF区域连接器65。
这种同轴缆线60(图23中所示)将手持件4连接至医疗设备的控制元件21并且被用于在手持件4与控制元件21之间传输RF信号。
返回图22，在微带电路的下游(在图22和21中指示为C的参考点)，存在具有引脚连接的另一最小RF区域连接器55，该最小RF区域连接器被配置成连接至具有与RF-DC解耦网络(或解耦器)56接口的引脚连接的相对应的另一最小RF区域连接器55。
确实，在这种情况下，在柔性-刚性电路中，还获得了RF-DC解耦器56(图21中所示)，RF-DC解耦器将RF分量和DC分量分离并且将DC分量路由到光锥的LED照明电路57，并且将RF分量路由到手持件天线12。
上述具有引脚连接的最小区域RF连接器55被配置成用于最小化插入面积(例如最小化互连点处的RF辐射损耗)，并且甚至在用于同轴缆线的已知RF连接器由于尺寸而不能被使用的背景下允许足够的传输性能。
图21还示出了与照明电路57和光信号引导件DC58以及手持件天线12相对应的功能块，该功能块是具有RF输入阻抗调节59的近场天线。
图21还示出了与手持件45的识别器(标签)相对应的功能块，这些功能块借助于将电容器与手持件天线12解耦合而以无线近场模式或有线模式进行连接。
图24示出了根据一实施例的手持件天线的等效电路。
在下文中，描述了一种医疗设备20，该医疗设备包括控制元件21、根据上述实施例中任一项所描述的医疗设备手持件4以及插入组件1，该插入组件包括射频识别器3、插入件天线8以及被适配成与患者身体的一部分相互作用的插入件2。
上述插入组件1可操作地且机械地与手持组件的手持件4可分离地连接。
上述插入件天线8和手持件天线12被配置成在射频中彼此无线通信。
根据一实施例，医疗设备20被配置的方式为使得当插入组件1连接至手持件4时，插入件天线8被布置在上述插入区域R中的手持件天线4附近，在该插入区域R中由手持件天线4产生的射频电磁场以辐射状态存在。
如可以注意到的，本发明的目的是通过以上开发和描述的系统链(插入组件1-手持组件22；4；24-缆线34-医疗设备20-控制设备21)并借助于其结构和功能特征来完全实现的。
确实，借助于以上详细描述的特征，插入组件允许减少和最小化使插入组件与医疗设备的其余部分之间的连通恶化的不被希望的现象。
特别地，从场的观点来看，铁磁层具有将无线收发器结构与插入件本的金属部件隔离的功能，防止所反射的对抗场的产生，并且因此避免整体电磁场的衰减或归零的现象(在现有技术中抱怨)。
具有复杂的有效磁导率的铁磁层的添加通过影响互感和自感来修改磁场分布。通过适当地选择铁磁层的材料和尺寸(例如，如在上述实施方式的选项中)，可以获得优化收发器结构的设计的自由度，最大化天线处存在的总场的强度，并且根据需要改进通信。
最终，这导致患者的安全需求的改进，这在所指示的技术和应用领域中是极其重要的，但是特别是在文件中限定的牙科和医疗领域中。
从“集中参数”电的角度来看，铁磁层增加了系统LC的电感(其中，C由芯片表示)。进而，该特征决定了降低“天线-芯片”系统的谐振频率的进一步效果，这具有将其带入UHF频带所需要的限制内的进一步的优点，并且达到了进一步的期望的目的，并且因此方便和改进收发器结构的设计，使其更容易地被适于所期望的用途。
参照手持件天线的需求，值得注意的是手持件天线凭借以上描述的功能和结构特性具有非常小的尺寸(适于使用背景)，该手持件天线可以容易地制造并且提供足够的传输性能。
确实，借助于环路或分段环路结构以及在远端手持件部分中的在插入组件的插入区域周围的定位，手持件天线在其整个发射区上具有均匀的发射瓣并且在插入组件的插入区域中精确地产生稳定且足够强的电磁场。
分段式环形天线结构包括由电容器连接的多个线路区段，这些电容器利用其电容来补偿和/或消除对应的铜线路区段的电感，避免在线圈上循环的电流的相位反转，因此在旨在与手持件天线通信的插入件天线被定位在其中的区域中获得均匀且强的场，尤其是在线圈的中心，最终允许唯一插入识别器被读取并且插入件的操作参数和维护参数被写入非易失性存储器或读取至非易失性存储器。
连接分段式环形天线结构的线路区段的电容器的串联配置允许谐振频率的精确调谐，能够依赖于由保证总电容值的精细分辨率的多个电容器实现的整体电容而不是由市场强加的具有粗公差和标称值的单个部件。
此外，手持件包括通信线路(手持件天线和相关的RF信号供应装置)，即使在不允许使用共同的阻抗适配的RF传输方法(例如，同轴缆线和相关的RF连接器)的小的结构中，该通信线路也可以允许足够的阻抗适配(对于有效的RF信号传输和发射是必不可少的)。该目的是例如通过包括在天线的分段式环形结构中的阻抗适配电源网络以及通过具有上述特征的微带RF信号分布电路来实现。
本领域技术人员可对上述插入组件和医疗系统的实施例进行改变和调整，或者可用功能上等效的其他元件替换元件以满足可能地需求，而不脱离所附权利要求的保护范围。以上描述的属于可能的实施例的所有特征可以独立于其他所描述的实施例而被实现。
参考标号列表
1 插入组件
2 插入件
3 射频识别器
4 医疗设备手持件
5 插入件金属柄脚
6 铁磁层
7 介电层
8 插入件天线
9 插入件天线金属元件
10 识别芯片
11 收发器设备
12 手持件天线
13 芯片壳体
14 所述插入件天线的所述插入件天线金属元件的所述基本上为平面的轮廓的外侧
15 所述插入件天线的所述插入件天线金属元件的内侧
16 突出芯片部分
17 内部绝缘层，例如，双面粘合剂
18 外部绝缘层，例如，PVC或PET或聚酰胺
19 生物相容性保护层，例如涂料或单组分或多组分环氧化合物
20 医疗设备
21 控制元件
22 手持件远端部分
23 手持件中心部分
24 手持件近侧部分
25 换能器，例如压电换能器
26 超声波发生器或控制单元
27 用于插入件连接的螺纹柄脚
28 手持件天线连接元件
29 LED
30 手持件远端
31 光导元件
32 聚光器
33 手持件远端部分帽
34 连接缆线
41 手持件天线第一区段第一端
42 手持件天线最后区段第二端
43 手持件天线输入阻抗适配第一电网络
44 手持件天线-天线阻抗适配第二电网络
45 手持件识别器
50 射频信号供应装置的信号引导件(例如，微带电路)
51 信号供应装置的第一末端
52 信号提供装置的第二末端
53 微带印刷电路板上的阻抗适配电路
54 微带电路RF阻抗适配网络
55 具有引脚连接的最小区域RF连接器
56 RF-DC解耦网络(或解耦器)
57 LED照明电路
58 DC光信号的引导件
59 手持件天线输入RF阻抗适配网络
60 手持件与控制单元之间的同轴连接缆线
61 50欧姆RF同轴连接器
65 具有引脚连接的最小区域RF连接器
71 识别芯片电源管理元件71
72 识别芯片调制器/解调器元件
73 识别芯片控制器
74 识别芯片非易失性存储器
101 超声系统
102 发生器设备

Claims (18)

1.一种用于医疗设备的手持组件，包括用于医疗设备的手持件(4)，所述手持件(4)包括手持件远端部分(22)，所述手持件远端部分(22)被适配成通过插入来接收插入组件(1)，所述插入组件(1)包括射频识别器(3)、插入件天线(8)以及被适配成与患者身体的一部分相互作用的插入件(2)；
其中，用于医疗设备的所述手持组件还包括被布置在所述手持件远端部分(22)中的手持件天线(12)以及射频信号供应装置，所述射频信号供应装置被配置成为所述手持件天线(12)提供被适配成由所述手持件天线(12)传输的射频信号，
当所述插入组件被插入到所述手持件(4)中的包含在所述手持件远端部分(22)中的插入区域(R)中时，所述手持件天线(12)被配置成与所述插入件天线(8)进行无线通信，
所述手持件天线(12)是圈形天线或分段环形天线，包括：
-串联电布置的至少两个手持件天线区段(S1，S2)，其中，所述至少两个手持件天线区段的第一区段(S1)的第一端(41)操作地被连接至所述射频信号供应装置的第一末端(51)，并且所述至少两个手持件天线区段的最后区段(S2)的第二端(42)操作地被连接至所述射频信号供应装置的第二末端(52)，以便在所述插入区域(R)周围形成线圈辐射结构，所述线圈辐射结构被配置成在所述插入区域(R)中产生具有取决于所述射频信号的射频的电磁场，
所述至少两个手持件天线区段中的每一个均包括辐射金属元件(S11，S21)，其特征在于串联电连接至电容性元件(S12，S22)的对应电感(L)，所述电容性元件具有电容(C)以便补偿由于所述辐射金属元件的所述电感(L)对在所述手持件天线(12)的线圈中循环的电流的影响。
2.根据权利要求1所述的用于医疗设备的手持组件，其中，所述电容性元件(S12、S22)中的每一个的所述电容(C)使得所述手持件天线(12)的特性阻抗适配于放置在所述医疗设备(20)的控制元件(21)中的射频发生器，所述控制元件(21)可操作地被连接至所述手持组件(4)。
3.根据权利要求1或2所述的用于医疗设备的手持组件，其中，所述手持件天线(12)还包括：
-输入阻抗第一适配电网络(43)，所述输入阻抗第一适配电网络(43)被包括在所述信号供应装置的所述第一末端(51)和所述第二末端(52)与所述手持件天线(12)的第一区段(41)的所述第一端和最后区段(42)的所述第二端之间；
-天线阻抗适配第二电网络(44)，所述天线阻抗适配第二电网络(44)被包括在所述分段天线环中，并且被串联电连接在所述至少两个手持件天线区段的两个区段(S1'，S2')之间。
4.根据权利要求3所述的用于医疗设备的手持组件，其中，所述输入阻抗适配第一电网络(43)包括电感-电容电路LC或电容电路。
5.根据权利要求3所述的用于医疗设备的手持组件，其中，所述天线阻抗适配第二电网络(44)包括电阻-电容电路RC或电容电路，所述电阻-电容电路RC或所述电容电路被配置成将所述天线阻抗适配于所需求的阻抗值，所述所需求的阻抗值被适配成优化所述射频信号的传输。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的用于医疗设备的手持组件，其中：
-所述分段环形天线的所述辐射金属元件(S11，S21)通过包括电感(L)和电阻(R)的等效电路来建模，其中，所述电感在2nH与30nH之间，并且优选地在4nH与20nH之间的范围内；
-所述电容性元件(S12，S22)是具有电容C的电容器，所述电容C包括在1pF与12pF之间，并且优选地在2pF与10pF之间的范围内。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的用于医疗设备的手持组件，其中，所述辐射金属元件的电感值(L)逐段不同，并且取决于相应区段的电感值(L)，所述电容性元件的电容值(C)逐段不同。
8.根据权利要求1至6中任一项所述的用于医疗设备的手持组件，其中，所述辐射金属元件的电感值(L)在不同的天线区段中彼此相等，并且所述电容性元件的电容值(C)在不同的天线区段中彼此相等。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的用于医疗设备的手持组件，其中，所述手持件天线(12)被配置成在860MHz与960MHz之间的UHF RFID频带中的频率范围内操作。
10.根据前述权利要求中任一项所述的用于医疗设备的手持组件，还包括手持件识别器(45)，所述手持件识别器(45)被适配成与所述手持件天线(12)无线地或有线地进行通信，所述手持件识别器(45)被适配成提供用于识别所述手持件天线(12)的信息、和/或与所述手持件天线(12)的操作状态和/或操作频率相关的信息。
11.根据前述权利要求中任一项所述的用于医疗设备的手持组件，其中，所述射频信号供应装置包括：
-信号引导件(50)，所述信号引导件(50)包括微带电路，所述微带电路被配置成将射频电源信号从在所述手持件(4)与所述医疗设备(20)的控制元件(21)之间的连接缆线(34)传导至所述手持件天线(12)；
-手持件天线连接元件(28)，所述手持件天线连接元件(28)连接至所述信号引导件并且连接至所述手持件天线(12)，所述手持件天线连接元件(12)包括所述射频信号供应装置的所述第一末端(51)和所述第二末端(52)。
12.根据权利要求11所述的用于医疗设备的手持组件，其中，所述微带电路是控制阻抗电路，所述微带电路的厚度包括在0.2mm与1.0mm之间，并且优选地在0.35mm与0.85mm之间，所述微带电路包括金属迹线。
13.根据前述权利要求中任一项所述的用于医疗设备的手持组件，其中，所述手持件天线的所述线圈辐射结构具有小于30mm的直径，以便被包含在所述手持件远端部分(22)的内壁内。
14.根据前述权利要求中任一项所述的用于医疗设备的手持组件，其中，所述手持件天线(12)以可分离的方式连接至所述手持件远端部分(22)。
15.根据前述权利要求中任一项所述的用于医疗设备的手持组件，其中，所述手持件天线(12)固定地或可分离地连接至中央手持件部分(23)。
16.根据前述权利要求中任一项所述的用于医疗设备的手持组件，其中，所述手持件天线(12)由柔性-刚性多层T形或Г形印刷电路形成，所述柔性-刚性多层印刷电路包括从刚性印刷电路部分延伸的柔性印刷电路部分，
其中，当所述柔性-刚性多层印刷电路被放置在所述手持件(12)的所述远端部分(22)内部的适当位置时，所述T或Г的上部分被缠绕到包括在所述远端手持件部分(22)中的圆锥体上，使得所述T或Г的上部分的边缘重叠，并且形成电接触，形成所述手持件天线(12)的所述圈形或分段环形。
17.一种医疗设备(20)，所述医疗设备包括控制元件(21)、根据权利要求1至16中任一项所述的用于医疗设备的手持组件、以及插入组件(1)，所述插入组件(1)包括射频识别器(3)、插入件天线(8)以及被适配成与患者身体的一部分相互作用的插入件(2)，
其中，所述插入组件(1)可操作地且机械地与所述手持组件的所述手持件(4)可分离地连接，
并且其中，所述插入件天线(8)和所述手持件天线(12)被配置成在射频中彼此无线通信。
18.根据权利要求17所述的医疗设备(20)，所述医疗设备被配置成使得当所述插入组件(1)连接至所述手持件(4)时，所述插入件天线(8)被布置在所述插入区域(R)中的所述手持件天线(12)的附近，在所述插入区域(R)中存在由所述手持件天线(12)在辐射状态下产生的射频电磁场。
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