[发明专利]手术刀空间轨迹的物联预测控制方法与装置

权利要求书

1.一种伸缩式手术刀的手柄装置，其特征在于，包括刀柄主体和位于主体内的刀柄控制系统，该刀柄控制系统包括微控制器、电磁传动装置、探测器、无线信号收发器和电源，电源提供前述微控制器、电磁传动装置、探测器和无线信号收发器的工作电压，其中：前述微控制器用于控制手术刀的工作模式并发出控制信号，前述电磁传动装置用于根据前述控制信号驱动手术刀伸缩，前述探测器用于检测手术刀的空间位置，前述无线信号收发器用于与外部的通讯和交互。

2.根据权利要求1所述的伸缩式手术刀的手柄装置，其特征在于，前述手柄装置还包括一模式控制开关连接至前述微处理器，用于从外部可接近地操作以设定手术刀的工作模式。

3.根据权利要求2所述的伸缩式手术刀的手柄装置，其特征在于，前述探测器自动或可控制地检测手术刀的空间位置，并通过前述无线信号收发器发送检测信号；前述无线信号收发器自动或可控制地接收外部主控设备发送的对手术刀的控制命令信号，前述微处理器根据该控制命令信号控制电磁传动装置实现对手术刀的伸缩控制。

4.根据权利要求1所述的伸缩式手术刀的手柄装置，其特征在于，前述手柄装置还包括一个或多个指示器，该指示器置于前述刀柄主体表面上或刀柄主体内并由微处理器控制，微处理器基于手术刀的不同工作模式和/或前述电源的工作状态而激活该指示器以提供视觉指示。

5.一种手术刀空间轨迹的物联预测控制系统，其特征在于，包括伸缩式手术刀、刀柄控制系统以及手术刀空间主控系统，刀柄控制系统与手术刀空间主控系统之间通过各自的无线信号收发器建立信号传输链接，其中：

刀柄控制系统包括微控制器、电磁传动装置、探测器和第一无线信号收发器，前述微控制器用于控制手术刀的工作模式并发出控制信号，前述电磁传动装置用于根据前述控制信号驱动手术刀伸缩，前述探测器用于检测手术刀的空间位置；

手术刀空间主控系统具有一手术刀空间物联控制装置，该装置包括环境动态平衡传感器、平衡分析模块、模式分析模块、手术刀伸缩控制指令模块和第二无线信号收发器，前述平衡分析模块基于环境动态平衡传感器检测的手术环境判断其稳定状态，存在异常状态时通过第二无线信号收发器向刀柄控制系统发送安全控制指令信号，前述模式分析模块基于前述探测器检测的空间位置信号与预设手术方案轨迹的比较结果，控制通过前述第二无线信号收发器向刀柄控制系统发送手术刀工作模式驱动控制指令信号，前述安全控制指令信号和手术刀工作模式驱动控制指令信号在手术刀伸缩控制指令模块中生成；

前述刀柄控制系统中的微控制器基于前述安全控制指令信号或手术刀工作模式驱动控制指令信号控制电磁传动装置驱动手术刀伸缩。

6.根据权利要求5所述的手术刀空间轨迹的物联预测控制系统，其特征在于，前述手术刀工作模式驱动控制指令信号中包括手术刀的伸缩距离和伸缩速度信号；前述刀柄控制系统中的微控制器基于前述安全控制指令信号控制手术刀自动缩回手术刀刀柄内锁定。

7.根据权利要求5所述的手术刀空间轨迹的物联预测控制系统，其特征在于，前述模式分析模块以手术刀的空间位置作为预测控制量，采用PID型反馈控制进行比较分析。

8.根据权利要求5所述的手术刀空间轨迹的物联预测控制系统，其特征在于，前述手术刀空间物联控制装置包括一个或多个指示器，配置为根据前述安全控制指令信号或手术刀工作模式驱动控制指令信号激活以提供视觉指示；前述手术刀空间物联控制装置还包括一告警处理模块，根据前述平衡分析模块或模式分析模块的输出信号激活前述指示器和/或一蜂鸣器以提供告警。

9.一种手术刀空间轨迹的物联预测控制方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

1）检测外科手术环境的稳定状态，判断手术环境是否存在平衡异常；

2）检测手术刀的空间位置，并将空间位置信号发送至手术刀空间主控系统；

3）手术刀空间主控系统将空间位置信号与预设的手术方案轨迹的比较，进行反馈控制输出手术刀工作模式驱动控制指令信号并发送至刀柄控制系统；

4）刀柄控制系统根据前述指令信号控制手术刀伸缩；

前述方法中，如果判断手术环境存在平衡异常，则发送安全控制指令信号至刀柄控制系统，刀柄控制系统根据该指令信号控制手术刀自动缩回手柄内锁定；

前述方法中，手术刀空间主控系统内以手术刀的空间位置作为预测控制量，采用PID型反馈控制进行比较分析。

10.根据权利要求9所述的手术刀空间轨迹的物联预测控制方法，其特征在于，前述方法中，还设置有一个或多个指示器，配置为根据手术刀空间主控系统的输出以激活从而提供视觉指示。