[发明专利]一种基于光纤布拉格光栅的腹腔镜三维力传感抓钳

摘要

本发明涉及一种基于光纤布拉格光栅的腹腔镜三维力传感抓钳。包括抓钳头用于夹持组织并将夹持力信号转换为光纤布拉格光栅光信号；驱动手柄用于外界载荷施加，将握持力转换为抓钳所需闭合力；连接套管用于连接抓钳头与驱动手柄，并将光信号传至信号处理单元。所述的腹腔镜三维力传感抓钳将将器械与组织作用力转换为光信号，通过光纤光栅解调仪采集与设计的计算机算法解耦，恢复外科医生对于器械‑组织作用力的感知。本发明，具有传感器体积紧凑、具备生物相容性、可消毒性、抗电磁干扰等优点，能在腹腔镜手术中实时提供力觉反馈以协助外科医生实现精准的力控制，提升手术安全性。

主权项

一种基于光纤布拉格光栅的腹腔镜三维力传感抓钳，包括：力传感抓钳头，用于夹持组织并将夹持力信号转换为光纤布拉格光栅光信号；驱动手柄，用于外界载荷施加，将握持力转换为力传感抓钳头所需闭合力；连接套管，用于连接力传感抓钳头与驱动手柄，并将光信号传至信号处理单元；信号处理单元，用于将光信号转换为数字信号，并进行显示；其特征在于：所述的驱动手柄包括旋转手柄(7)、握持手柄(9)以及设置在该握持手柄(9)内的驱动滑块(14)；所述的连接套管包括具有两排平行光纤通道的内导管(5)、套设在该内导管(5)外的外套管(6)、固定在该外套管(6)内的上钢丝绳索(11a)和下钢丝绳索(11b)以及光纤连接器(8)；所述的力传感抓钳头包括抓钳头本体(4)和四根光纤布拉格光栅；所述信号处理单元包括光纤光栅解调仪(2)和计算机(3)；所述的抓钳头本体(4)由上抓钳头(4a)和下抓钳头(4b)组成，所述的上抓钳头(4a)和下抓钳头(4b)通过销钉(10)铰接，且分别通过所述的上钢丝绳索(11a)和下钢丝绳索(11a)与所述的外套管(6)的一端相连，该外套管(6)的另一端与所述的旋转手柄(7)相连，所述的内导管(5)从外套管(6)中延伸与所述的驱动滑块(14)连接；第一根光纤布拉格光栅(12a)和第二根光纤布拉格光栅(12b)的一端嵌入在上抓钳头(4a)内，第三根光纤布拉格光栅(13a)和第四根光纤布拉格光栅(13b)的一端嵌入在下抓钳头(4b)内，第一根光纤布拉格光栅(12a)和第二根光纤布拉格光栅(12b)的另一端与第三根光纤布拉格光栅(13a)和第四根光纤布拉格光栅(13b)的另一端分别通过两排平行光纤通道与光纤连接器(8)的一端相连，该光纤连接器(8)的另一端外接光纤光栅解调仪(2)的输入端，该光纤光栅解调仪(2)的输出端与计算机(3)相连。