[发明专利]一种有力/位感测功能的手术钳及力位解耦系统

说明书

本发明提供了一种有力/位感测功能的手术钳及力位解耦系统，所述手术钳包括力位解耦系统、握把、两根连接杆、上夹钳组件、下夹钳组件和显示器，两根连接杆分别连接在握把的两端，上夹钳组件、下夹钳组件分别架设在两根连接杆上，上夹钳组件、下夹钳组件分别设置有力位检测光纤光栅、温度补偿光纤光栅，力位检测光纤光栅、温度补偿光纤光栅均通过力位解耦系统与显示器连接，本发明结构简单、强度合适、灵敏度高、维间耦合小、容易标定、抗电磁干扰、生物兼容性好，通过智能算法处理可实现实时地将力/位信息传送到显示器，便于医生利用这些信息，控制抓取物体时的握力，而且本发明还可以检测被抓取物体位于夹钳所在的位置。

技术领域

本发明涉及手术设备技术领域，特别涉及一种有力/位感测功能的手术钳及力位解耦系统。

背景技术

在一般的开放式、腹腔镜和机器人辅助手术中，夹持是最常见的操作方式，然而人体组织、器官等被夹持的对象一般较为柔软，因此很容易因夹持过程中施加了超负荷的力使得组器官等发生破裂。

据了解，在目前发展最为成熟的外科手术之一的腹腔镜胆囊切除手术中，就有56%的手术失误是由于施加的力过大或者过小导致的。手术过程中施加的力过大会造成组织损伤，而不足又会导致组织滑移，同时后者还涉及组织位于夹钳中的位置的问题。因此，在手术夹钳中引入力/位检测就显得尤为重要，目前也缺少相关的设备。

发明内容

本发明提供了一种有力/位感测功能的手术钳及力位解耦系统，以解决现有技术中，在腹腔镜等相关手术中，医生无法获知施加力的大小和手术过程中，手术器械的夹持位置的技术问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

本发明提供了一种力位解耦系统，包括依次连接的温度补偿模块、位置估计模块和力值预测模块；

所述温度补偿模块用于对多个光纤光栅中心波长漂移值中心波长漂移值和多个温度比例系数进行预处理，过滤掉温度造成的影响，输出温度补偿后的波长漂移值，并将温度补偿后的波长漂移值传输给所述位置估计模块，温度补偿后的波长漂移值即为温度补偿结果；

所述位置估计模块用于接收所述温度补偿结果，并将温度补偿结果分别经过全连接层FC1、第一激活函数Relu、全连接层FC2处理，获得力的作用位置；

所述力值预测模块用于将所述温度补偿结果和所述力的作用位置进行合并，并将合并后的信息分别经过全连接层FC3、第二激活函数Relu、全连接层FC4处理，最终输出对应位置所受力的大小。

优选地，所述位置估计模块是一个神经网络，包括依次连接的输入层、多个隐藏层以及输出层，所述隐藏层的个数为5~10个。

本发明另一方面还提供一种有力/位感测功能的手术钳，包括以上所述的力位解耦系统，以及，

握把，所述握把呈U型，其两端均朝向相同的一侧；

两根连接杆，两根所述连接杆分别连接在所述握把的两端；

上夹钳组件，所述上夹钳组件包括第一基体、弹性件、力位检测光纤光栅和若干个凸齿；所述第一基体连接在其中一根所述连接杆上远离所述握把的一侧，所述弹性件布设在所述第一基体的底面上，所述弹性件的中部形成有空腔，所述力位检测光纤光栅是一根刻有两个光栅点的光纤，其一端设置在所述空腔内，所述力位检测光纤光栅另一端穿过所述空腔与力位解耦系统连接，若干个所述凸齿并排连接并架设在所述弹性件上远离所述第一基体的一侧；

下夹钳组件，所述下夹钳组件包括第二基体、接触件以及温度补偿光纤光栅，所述第二基体连接在另一根所述连接杆上远离所述握把的一端，所述接触件架设在所述第二基体上朝向所述上夹钳组件的一侧，所述接触件和所述凸齿相对匹配设置，所述温度补偿光纤光栅的一端架设在所述接触件内，另一端与所述力位解耦系统连接；

显示器，所述显示器与所述力位解耦系统连接，所述力位解耦系统对信号进行处理并将信号传输给所述显示器进行显示。