一种示踪装置、手术工具及手术系统的制作方法

1.本发明属于示踪设备技术领域，更具体地说，是涉及一种示踪装置、手术工具及手术系统。


背景技术：

2.机器人辅助外科手术的导航过程中，用于定位解剖结构、手术工具以及机械臂的示踪器是机器人获知实际空间中手术环境的靶标，机器人系统需要根据靶标的定位，按照预定的手术计划精确有序地进行外科手术。因此，靶标信息获取的顺畅和精确与否直接影响了手术过程的顺畅性和手术精度。
3.示踪器通常由架体和安装于其上的多个示踪装置组成。在临床使用中，如果医生从经济的角度考虑而重复使用示踪装置，会存在如下问题：多次拆装会造成安装部位的磨损，导致不易察觉的安装松动，也会造成示踪装置的定位精度下降。另外，手术过程中示踪装置是暴露在手术环境中的，可能会有体液、碎屑溅射对示踪装置造成污染，污染本身和擦拭会使示踪装置的定位精度下降，后续使用精度会越来越低。此外，示踪装置在不使用时需要从架体上取下进行存储保藏，存储运输的过程中也可能对示踪装置产生划伤或碰撞变形，也会造成示踪装置定位精度下降。因此，如果重复使用示踪装置，会存在示踪装置因上述的污染或磨损会影响手术过程的定位精度，或者在术中发现精度问题后临时更换新示踪装置导致手术流程不畅的问题。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种示踪装置、手术工具及手术系统，旨在避免示踪装置重复使用。
5.为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种示踪装置，用于对被标记物进行示踪，示踪装置包括光学元件、标记主体、阻碍机构以及限制机构，光学元件用于提供示踪信号；标记主体用于承载光学元件；阻碍机构与标记主体连接，未触发状态的阻碍机构能被安装在被标记物上；限制机构，与阻碍机构具有第一连接关系和第二连接关系，第一连接关系下限制机构将阻碍机构限制为未触发状态，阻碍机构安装时形成使限制机构脱离对阻碍机构限制的第二连接关系；其中，阻碍机构拆卸时，处于第二连接关系下的阻碍机构被触发，被触发的阻碍机构在二次安装时与被标记物产生干涉。
6.结合上述可能的实施方式，在第二种可能的实现方式中，被标记物设置有保持机构，保持机构在阻碍机构安装时使阻碍机构保持为未触发状态。
7.结合上述可能的实施方式，在第三种可能的实现方式中，阻碍机构为可产生弹性形变的结构件。
8.结合上述可能的实施方式，在第四种可能的实现方式中，结构件包括若干片周向间隔设置的弹片体，弹片体可沿结构件的径向变形。
9.结合上述可能的实施方式，在第五种可能的实现方式中，限制机构为形变约束结
构，形变约束结构套设于阻碍机构上。
10.结合上述可能的实施方式，在第六种可能的实现方式中，形变约束结构为箍环。
11.结合上述可能的实施方式，在第七种可能的实现方式中，还包括与标记主体连接的保护套；保护套套设在阻碍机构的外周。
12.结合上述可能的实施方式，在第八种可能的实现方式中，还包括用于对示踪装置与被标记物进行定位的定位结构，定位结构设置于保护套、阻碍机构中的至少一者上。
13.结合上述可能的实施方式，在第九种可能的实现方式中，定位结构为凸缘或凹槽。
14.结合上述可能的实施方式，在第十种可能的实现方式中，保护套与阻碍机构之间设有防脱结构，防脱结构用于防止阻碍机构被限制机构恢复为未触发状态。
15.本发明的第二方面提出一种手术工具，包括上述的一种示踪装置。
16.本发明的第三方面提出一种手术系统，包括上述的一种示踪装置或手术工具。
17.本发明提供的一种示踪装置、手术工具及手术系统的有益效果在于：与现有技术相比，本发明一种示踪装置、手术工具及手术系统，通过阻碍机构、限制机构与被标记物的配合，实现初次使用时该示踪装置能正常安装在被标记物上，将该示踪装置拆下再次安装时该示踪装置不能安装在被标记物上，进而达到使该示踪装置不可重复使用的目的。
附图说明
18.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
19.图1为本发明实施例提供的一种示踪装置与被标记物的爆炸图；
20.图2为本发明实施例提供的一种示踪装置与被标记物处于连接状态的剖视结构示意图；
21.图3为本发明实施例提供的一种示踪装置与被标记物处于分离状态的剖视结构示意图；
22.图4为本发明实施例提供的一种示踪装置的剖视结构示意图；
23.图5为本发明实施例提供的另一种示踪装置的局部结构示意图。
24.图中：1、标记主体；2、被标记物；3、安装孔；4、阻碍机构；5、限制机构；6、保护套；7、凹槽；8、凸缘；9、防脱结构；10、圈形孔。
具体实施方式
25.为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
26.本技术提出一种示踪装置，用于对被标记物2进行示踪，包括光学元件(附图中未示出)、标记主体1、阻碍机构4和限制机构5。光学元件用于提供示踪信号；标记主体1用于承载光学元件；阻碍机构4与标记主体1连接，未触发状态的阻碍机构4能被安装在被标记物2上；限制机构5与阻碍机构4具有第一连接关系和第二连接关系，第一连接关系下限制机构5
将阻碍机构4限制为未触发状态，阻碍机构4安装时形成使限制机构5脱离对阻碍机构4限制的第二连接关系；其中阻碍机构4拆卸时，处于第二连接关系下的阻碍机构4被触发，被触发的阻碍机构4在二次安装时与被标记物2产生干涉。
27.可以理解的是，示踪装置在未被使用时，阻碍机构4与限制机构5具有第一连接关系，限制机构5将阻碍机构4限制成未触发的状态，该状态下阻碍机构4与被标记物2上承载示踪装置的接纳处不存在干涉，阻碍机构4不会对示踪装置的安装产生阻碍。首次使用的安装过程中，阻碍机构4与限制机构5的连接关系被改变为第二连接关系，限制机构5不再对阻碍机构4产生限制。但基于示踪装置与被标记物2的定位和配合，阻碍机构4仍被被标记物2限制而保持在未触发状态。在拆除示踪装置的过程中，限制机构5与阻碍机构4不会恢复至第一连接状态，在示踪装置完全脱离被标记物2后，被标记物2本身对阻碍机构4的限制也解除，阻碍机构4被触发。若再次安装示踪装置，阻碍机构4与被标记物2之间发生干涉，使示踪装置无法/难以安装。
28.具体的，请一并参阅图1至图5，现对本发明提供的一种示踪装置进行说明。一种示踪装置，用于对被标记物2进行示踪，包括：光学元件(附图中未示出)、标记主体1、阻碍机构4以及限制机构5，光学元件用于提供示踪信号，光学元件可以是无源的反光片或反光球，也可以是有源的光源或传感器；标记主体1与光学元件连接用于承载光学元件；阻碍机构4与标记主体1连接；未触发状态的阻碍机构4能被安装在被标记物2上；限制机构5用于将阻碍机构4保持为未触发状态并在阻碍机构4的安装过程中被失效；其中，阻碍机构4被设置为拆卸时被触发；被触发的阻碍机构4在二次安装时阻碍安装。
29.需要说明的是，被标记物2上设有安装孔3。本发明提供的一种示踪装置插接于安装孔3，安装孔3作为保持结构在安装时保持阻碍机构4为未触发状态。
30.首次使用时，限制机构5对阻碍机构4进行限制，使阻碍机构4处于未触发状态，未触发状态下的阻碍机构4的径向尺寸小于等于安装孔3的直径，其能插入安装孔3内；在阻碍机构4插入安装孔3的过程中，限制机构5失效，但阻碍机构4在安装孔3的限制下仍处于未触发状态，保证该示踪装置能顺利安装在安装孔3内。当该示踪装置由安装孔3拔出后，阻碍机构4失去限制机构5的限制和安装孔3的限制，阻碍机构4由未触发状态变为触发状态，触发状态下的阻碍机构4的径向尺寸大于安装孔3的直径，安装时会与安装孔3产生干涉，该示踪装置失去了再次插入安装在被标记物2上的能力，避免了该示踪装置的重复使用。
31.本发明提供的一种示踪装置，与现有技术相比，通过阻碍机构4、限制机构5与被标记物2的配合，实现初次使用时该示踪装置能正常安装在被标记物2上，将该示踪装置拆下再次安装时该示踪装置不能安装在被标记物2上，进而达到使该示踪装置不可重复使用的目的。能有效解决现有技术中存在重复使用反射标记存在影响手术正常进度的隐患的问题。
32.本发明提供的一种示踪装置，不可重复使用，使用后及时自毁，极大地减小手术过程中示踪装置受影响的可能性，进而保证手术顺畅和手术精度，保障患者利益。
33.在一些实施例中，请一并参阅图1至图5，阻碍机构4为可产生弹性形变的结构件。保证阻碍机构4被使用时在安装前和拆卸后具有不同的状态，分别为不受力状态和弹性形变状态。
34.在一些实施例中，阻碍机构4包括主体部，主体部一端与标记主体1的中心位置连
接，另一端为自由端。主体部包括若干片沿标记主体1中心位置的周向间隔设置的弹片体，弹片体在无限制机构5限制的状态下为不受力状态。使用前，限制机构5套设在弹片体外围使其受力产生聚拢形成弹性形变状态(即未触发状态)，聚拢形态下的弹片体具有向外膨胀的趋势，此时弹片体在聚拢作用下能伸入安装孔3内。在该阻碍机构4伸入安装孔3的过程中，限制机构5被移动或破坏，使限制机构5丧失对弹片体的约束作用，弹片体有产生膨胀的趋势，但此时弹片体还位于安装孔3内，弹片体被安装孔3约束而不能膨胀。当阻碍机构4与安装孔3分离时，弹片体完全失去限制机构5和安装孔3的约束产生膨胀变为不受力状态(即触发状态)，使得阻碍机构4的直径大小大于安装孔3的直径大小，阻碍机构4不能再次插进安装孔3内与被标记物2完成安装。
35.在阻碍机构4具体设置时，弹片体可以作倾斜设置。且弹片体与标记主体1连接的一端与标记主体1中心位置的中心线的距离大小小于弹片体背离标记主体1的一端与标记主体1中心位置的中心线的距离大小。这样，弹片体在没有限制机构5的约束下其轮廓呈圆台状，且圆台底面口径大于安装孔3的口径；弹片体在限制机构5的约束下其轮廓聚拢为底面更小的圆台或圆柱，此时，弹片体轮廓的底面口径小于安装孔3的口径。
36.在一些实施例中，请一并参阅图1至图5，限制机构5为形变约束结构；限制机构5套设于阻碍机构4上。形变约束结构包括箍环、缠绕线/绳、皮筋等结构中的一种或多种，限制机构5的结构不唯一，只要能实现对阻碍机构4形变状态具有约束限定作用，且在阻碍机构4安装在安装孔3内时限制机构5通过活动或被破坏的途径丧失对阻碍机构4的约束限定作用即可。
37.首次安装前限制机构5套合于阻碍机构4下端，阻碍机构4在限制机构5的限制下具有向外膨胀的趋势。
38.示例性的是，限制机构5为箍环，箍环的外径大小大于安装孔3入口处的内径大小。箍环限制下阻碍机构4背离标记主体1的一端的外径大小小于或等于安装孔3入口处的内径大小。箍环在套设在阻碍机构4外时，能使阻碍机构4安装进安装孔3内。且在与安装孔3的连接过程中，安装孔3的开口端会推动箍环沿阻碍机构4的高度方向移动，当箍环移动至特定位置时，箍环丧失对阻碍机构4的限制作用，此时阻碍机构4的状态只被安装孔3限制。拆卸时，阻碍机构4与安装孔3分离，阻碍机构4不再被限制。更具体的是，箍环对阻碍机构4的限制使该示踪装置首次使用时通过安装孔3配合正常插接于被标记物2，此时该示踪装置与被标记物2之间具有正确的轴向定位和径向定位关系。使用前，箍环对阻碍机构4形成一定状态的限制使之可以插入安装孔3中。该示踪装置插入被标记物2的过程中，破坏箍环对的阻碍机构4限制。安装孔3继续对阻碍机构4形成一定限制(径向限制)保证阻碍机构4能够顺利进入。具体的是，在阻碍机构4进入安装孔3后，位于阻碍机构4下端的箍环被安装孔3入口处的边缘推动至阻碍机构4上端，阻碍机构4失去箍环的限制而与安装孔3具有径向的相互作用力，依靠该作用力阻碍机构4和安装孔3轴向和径向定位。轴向和/或径向定位的配合还可以通过其他部件进行实现，该阻碍机构4仅实现阻碍安装的作用。阻碍机构4由安装孔3中拔出后，阻碍机构4失去箍环和安装孔3的限制且两个限制均不可恢复，阻碍机构4失去再次插入被标记物2的能力，避免示踪装置的重复使用。更具体的是，将阻碍机构4件由被标记物2中拔出后，箍环遗留在阻碍机构4上端，阻碍机构4无径向限制而呈胀开状态，胀开状态的阻碍机构4下端的外径大于安装孔3入口的内径，阻碍机构4无法进入安装孔3内完成配合。
39.示例性的是，限制机构5也可以为连接强度薄弱的连接段，更具体的是，阻碍机构4由若干弹片体组成，若干弹片体处于聚拢状态时，相邻的弹片体之间仍间隔一定的距离且被连接段连接，连接段使阻碍机构4保持聚拢状态。安装孔3入口处或安装孔3内设置有破坏结构，破坏结构可以是可以使连接段断裂的较尖锐的凸起。在该阻碍机构4安装进安装孔3时，连接段与破坏结构接触并被破坏结构破坏，连接段断裂，阻碍机构4由聚拢状态变为不受力状态(触发状态)。
40.在一些实施例中，标记主体1为盘状体结构，标记主体1用于承载光学元件。
41.在一些实施例中，请一并参阅图1至图5，还包括与标记主体1连接的保护套6；保护套6套设在阻碍机构4的外周。保护套6对阻碍机构4具有保护作用。
42.需要说明的是，被标记物2上设置有圈形孔10，圈形孔10与保护套6相匹配。
43.保护套6的长度大小大于阻碍机构4的长度大小。保护套6包围阻碍机构4，狭小的空间阻碍试图手工将阻碍机构4或限制机构5复位的尝试。保证首次拆卸后胀开的阻碍机构4不能被手动捏合复位或手动将限制机构5复位而能够再次插入安装孔3内。
44.保护套6和圈形孔10的配合也可以给出阻碍机构4和安装孔3正确配合的限位和提示，保护套末端6进入圈形孔10底部接触时，操作者不能再向下插入示踪装置，使操作者可以知道该示踪装置已安装到位。
45.保护套6与阻碍机构4之间设有用于防止限制机构5产生滑脱的防脱结构9。防脱结构9为楔形空间(楔形空间的内径随靠近标记主体1而减小)、设置能够在一定力作用下跨越的凸起结构等中的一种或多种。防脱结构9的设置保证被推到阻碍机构4上端的限制机构5不易滑脱复位。防脱结构9更具体的设置位置为该示踪装置与被标记物2配合时限制机构5所处阻碍机构4和保护套6之间空间的顶部。
46.以防脱结构9为楔形空间为例进行详细说明，限制机构5在安装孔3入口的推动下进入楔形空间，楔形空间的直径逐渐增大，标记主体1或阻碍机构4内壁对限制机构5的内径形成过盈配合，过盈配合使限制机构5需要较大的力才能脱离楔形空间而不至于自由滑脱。
47.也可以使楔形空间的斜面和平面互换位置，同样通过过盈配合可以防止限制机构5的滑脱。
48.在另一示例中，设置为一定力(安装时安装孔3口部推动限制机构5的力)作用下能够跨越的凸起结构则是对限制机构5(为箍环)产生一个轴向的限位而防止滑脱。
49.在一些实施例中，还包括用于对示踪装置与被标记物2连接位置进行定位的定位结构；定位结构实现对该示踪装置安装在被标记物2上时在径向或/横向上的定位。定位结构的设置保证了该示踪装置安装在被标记物2上时，该示踪装置能正确示踪。
50.定位结构设置于保护套6上，保护套6与被标记物2之间的配合可以设置为实现该轴向和径向定位，如采用凸缘凹槽的配合。
51.定位结构也可以设置与阻碍机构4上，示例性的是，定位结构包括设置在阻碍机构4上的第一定位结构，第一定位结构为凸缘8或/和凹槽7。具体的是，阻碍机构4上设有凸缘8；被标记物2上设有与凸缘8适配的凹槽7。也可以阻碍机构4上设有凹槽7；被标记物2上设有与凹槽7适配的凸缘8。第一定位结构的设置保证阻碍机构4与被标记物2安装时在轴向定位和径向定位的可靠性。凸缘8和凹槽7的配合可以在轴向上对阻碍机构4和安装孔3的配合进行定位。
52.在一些实施例中，示踪装置的设置为与被标记物2插接，插接时示踪装置突出于被标记物2。
53.在一些实施例中，示踪装置的设置为与被标记物2插接，插接时示踪装置完全嵌入被标记物2，这样可以保证该示踪装置在使用过程中不容易受到外界的碰撞。
54.本发明还提供一种手术工具，包括如上文任一项所述的一种示踪装置。
55.本发明还提供一种手术系统，包括如上文任一项所述的一种示踪装置或如上文所述的一种手术工具。
56.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种示踪装置，用于对被标记物进行示踪，其特征在于，包括：光学元件，用于提供示踪信号；标记主体，用于承载所述光学元件；阻碍机构，与所述标记主体连接，未触发状态的所述阻碍机构能被安装在所述被标记物上；限制机构，与所述阻碍机构具有第一连接关系和第二连接关系，所述第一连接关系下所述限制机构将所述阻碍机构限制为未触发状态，所述阻碍机构安装时形成使所述限制机构脱离对阻碍机构限制的所述第二连接关系；其中所述阻碍机构拆卸时，处于所述第二连接关系下的所述阻碍机构被触发，被触发的所述阻碍机构在二次安装时与所述被标记物产生干涉。2.如权利要求1所述的一种示踪装置，其特征在于：所述被标记物设置有保持机构，所述保持机构在所述阻碍机构安装时使所述阻碍机构保持为未触发状态。3.如权利要求1所述的一种示踪装置，其特征在于：所述阻碍机构为可产生弹性形变的结构件。4.如权利要求3所述的一种示踪装置，其特征在于：所述结构件包括若干片周向间隔设置的弹片体，所述弹片体可沿所述结构件的径向变形。5.如权利要求1所述的一种示踪装置，其特征在于：所述限制机构为形变约束结构，所述形变约束结构套设于所述阻碍机构上。6.如权利要求5所述的一种示踪装置，其特征在于：所述形变约束结构为箍环。7.如权利要求1所述的一种示踪装置，其特征在于：还包括与所述标记主体连接的保护套；所述保护套套设在所述阻碍机构的外周。8.如权利要求1所述的一种示踪装置，其特征在于：还包括用于对所述示踪装置与所述被标记物进行定位的定位结构，所述定位结构设置于所述保护套、所述阻碍机构中的至少一者上。9.如权利要求8所述的一种示踪装置，其特征在于：所述定位结构为凸缘或凹槽。10.如权利要求8所述的一种示踪装置，其特征在于：所述保护套与所述阻碍机构之间设有防脱结构，所述防脱结构用于防止所述阻碍机构被所述限制机构恢复为未触发状态。11.一种手术工具，其特征在于：包括如上文1-10任一项所述的一种示踪装置。12.一种手术系统，其特征在于：包括如上文1-10任一项所述的一种示踪装置或如权利要求11所述的一种手术工具。

技术总结
本发明提供了一种示踪装置、手术工具及手术系统，包括：光学元件、标记主体、阻碍机构以及限制机构，光学元件用于提供示踪信号；阻碍机构与标记主体连接，未触发状态的阻碍机构能被安装在被标记物上；限制机构与阻碍机构具有第一连接关系和第二连接关系，第一连接关系下限制机构将阻碍机构限制为未触发状态，阻碍机构安装时形成使限制机构脱离对阻碍机构限制的第二连接关系。本发明提供的一种示踪装置，与现有技术相比，通过阻碍机构、限制机构与被标记物的配合，实现初次使用时该示踪装置能正常安装在被标记物上，将该示踪装置拆下再次安装时该示踪装置不能安装在被标记物上，进而达到使该示踪装置不可重复使用的目的。到使该示踪装置不可重复使用的目的。到使该示踪装置不可重复使用的目的。


技术研发人员：李富强 刘晓飞
受保护的技术使用者：北京和华瑞博医疗科技有限公司
技术研发日：2022.01.11
技术公布日：2023/7/25