[发明专利]软体机器人系统的监测系统

说明书

本发明公开了软体机器人系统的监测系统，用于实时监测术中心脏组织辅助固定的软体机器人系统的工作状态，软体机器人用于术中心脏组织辅助固定，包括U型吸附结构、刚柔转换支撑臂；光纤法珀传感器用于检测所述U型吸附结构对心脏组织的吸附压力；光纤光栅传感器用于感知刚柔转换支撑臂各结构点形变产生的应变位移；还包括光谱仪、光纤信号解调仪、上位机及光源。本发明将光纤传感器植入软体固定器内并封装保护，实时监测吸附腔体内气压变化，实时的监测软体手术机器人的形态，并通过三维形态重构，实时监测和调控软体心脏辅助机器人，防止手术中心脏组织产生吸附损伤，保证手术的顺利和成功执行。

技术领域

本发明涉及医疗机器人领域，尤其涉及一种软体机器人系统的监测系统。

背景技术

心脏固定器是非体外循环冠状动脉搭桥术手术顺利实施的一项必不可少的装置为，它可以保证在心脏跳动情况下，其所固定的局部手术操作区相对稳定，为微小血管吻合提供保障。但是，现有心脏固定器的U型八孔吸盘所提供的吸附力较为固定且需要手工调整，为了维持手术视野的清晰和稳定，外科医生通常忽视心肌所能承受的压力进行吸附固定，导致患者心脏OPCABG术后所固定的八孔吸盘区出现心肌损伤，轻者导致术后心脏水肿、心功能不全，严重者可致巨大心肌血肿，威胁患者生命。近年来，采用软性材料制作而成的软体机器人, 能够柔软连续地变形适应各类组织结构，通过气动等方式实现软体机构的动作及转换，可显著提高手术机器人系统的适应性和安全性。软体机器人技术作为一项新兴的前沿技术迅速发展，逐渐在医疗领域得到应用，已成为手术机器人技术的重要发展方向。

随着光纤传感及精密微纳加工技术的发展，各种新型柔性材料和微型传感器件不断出现，这为生物传感技术的发展提供了新的契机。基于光纤和微机电系统的生物传感器是以光纤传导和收集光信号进行生物检测的柔性微型传感器，结合了先进传感技术与生物分子识别技术，在生物医学检测、临床应用与医学研究等领域受到广泛关注。目前，已研究应用的各类光纤生物传感器主要包括荧光标记型传感器、光纤倏逝波传感器、干涉型传感器、表面等离子体共振型传感器、光纤光栅型传感器以及光纤珐珀传感器等，将光纤生物传感器应用于临床诊断，解决病人体内环境参数检测与实时监测等问题，已成为临床医学先进传感监测技术的发展方向。

发明内容

本发明的目的是通过在软体机器人体内植入光纤传感器，利用软体辅助机器人结构各点应变等物理量信息，拟合重构柔性变形的三维结构形态，实时监测和调控软体心脏辅助机器人，在有效固定心脏组织的同时防止产生吸附损伤，保证手术的顺利和成功执行。

为实现上述发明目的，本发明的技术方案是：软体机器人系统的监测系统，用于实时监测术中心脏组织辅助固定的软体机器人系统的工作状态，包括：

软体机器人，用于术中心脏组织辅助固定，包括U型吸附结构、刚柔转换支撑臂；

光纤法珀传感器，用于检测所述U型吸附结构对心脏组织的吸附压力；所述法珀传感器安装在所述U型吸附结构吸附心脏组织的仿生吸盘内；

光纤光栅传感器，用于感知所述刚柔转换支撑臂各结构点形变产生的应变位移；所述光纤光栅传感器沿轴向固定安装在所述刚柔转换支撑臂的内部；

光谱仪，用于接收所述光纤法珀传感器、光纤光栅传感器输出信号，转换光纤传感信号；

光纤信号解调仪，用于光纤传感信号的解调；

上位机，用于接收解调信号，分析监测结果，以及通过三维重构软件完成软体机器人的三维形变拟合重构；

还包括光源，光源用于提供所述光纤法珀传感器、光纤光栅传感器工作所需光信号。