CN211409357U - 一种用于手术机器人的力信息反馈视听装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于手术机器人的力信息反馈视听装置，包含：用于采集力信息的信息采集组件；用于对采集的力信息进行存储、处理的数据存储‑处理元件；及，用于对所述数据存储‑处理元件输出的信息进行反馈的信息反馈组件，其包含听觉反馈元件，其根据采集的力信息的力值大小进行相应的声音提示：在正常范围内，无提示音；在临界范围内，发出第一警报提示音；在危险范围内，发出第二警报提示音；其中，第一警报提示音的声调与频率均小于第二警报提示音；信息采集组件、信息反馈组件分别与数据存储‑处理元件信号连接。本实用新型采用指示灯序列及蜂鸣的音调同时对应反馈，视听结合更全面的反馈力信息，便捷、有效，能提高手术效率。

Description

一种用于手术机器人的力信息反馈视听装置

技术领域

本实用新型涉及一种医疗器械辅助装置，具体涉及一种用于手术机器人的力信息反馈视听装置。

背景技术

目前，主从控制式手术机器人已广泛应用于普外科、骨科、妇产科等不同临床科室。

手术机器人的应用可滤除主刀医生在执行精细操作时不可避免存在的细微震颤，使手术操作的稳定性与精确性得到了极大的提升。同时机器人技术也将传统的床边手术模式，变成了主刀医生在床旁、甚至是异地遥操作手术，这在给医生、患者带来便利的同时，也剥离了医生对手术区域的直观触觉体验，大大增加了一些极度依赖触觉力反馈操作的挑战性。

力反馈功能的实现可进一步确保机器人手术的安全、有效开展，但目前缺乏一种能综合、便捷反馈力信息的视听装置，大多仅反馈在显示器上，或有简单报警声提示，其识别需要一定时间。

实用新型内容

本实用新型的目的是解决目前反馈力信息方式单一，不能更有效识别的缺陷，提出一种力信息反馈视听装置，采用指示灯序列及蜂鸣的音调同时对应反馈，更全面的进行力信息反馈，便捷、有效，能提高手术时的动作效率。

为了达到上述目的，本实用新型提供了一种用于手术机器人的力信息反馈视听装置，该力信息反馈视听装置包含：

信息采集组件，用于力信息采集；

数据存储-处理元件，用于对采集的力信息进行存储、处理；及

信息反馈组件，用于对所述数据存储-处理元件输出的处理后的信息进行反馈，该信息反馈组件包含听觉反馈元件，其根据采集的力信息程度进行相应的声音提示；

所述的信息采集组件、信息反馈组件分别与数据存储-处理元件信号连接。

可选地，所述的信息采集组件包含至少一个传感器，所述信号的传输有线或无线地并且连续地实时进行。

可选地，所述的信息反馈组件还包含：视觉反馈组件。

可选地，所述的视觉反馈组件包含：显示器，用于根据所述的数据存储-处理元件的处理结果，进行力信息可视化以及工作状态提醒。

可选地，所述的显示器用于显示实时力信息曲线。

可选地，所述的信息反馈组件还包含：若干指示灯，根据不同力值范围亮起相应灯光。

可选地，所述的指示灯在工作状态显示不同颜色。

可选地，在工作状态下，采集的力信息的力值越大，对应颜色灯光亮灯数量越多。

可选地，在工作状态下，绿色指示灯代表在正常范围内，黄色指示灯代表在临界范围内，红色指示灯代表在危险范围内。

可选地，所述的根据采集的力信息程度进行相应的声音提示包含：在正常范围内，无提示音；在临界范围内，发出第一警报提示音，该第一警报提示音为低频、低调音；在危险范围内，发出第二警报提示音，该第二警报提示音为高频、高调音；当红灯全亮状态时，警报为长鸣状态。

可选地，所述的第一警报提示音、第二警报提示音均随着采集力值增大而提高，且第一警报提示音对应黄色指示灯亮状态，第二警报指示音对应红色指示灯亮状态，当红色指示灯全亮状态时，警报为长鸣状态。

本实用新型的技术效果：

1.采用指示灯序列及蜂鸣的音调同时对应反馈，视听结合更全面的反馈力信息，便捷、有效，能提高手术效率。

2.实现实时操作力信息可视化，可辅助手术安全进行。

3.各组件之间采用通用有线或无线连接，微型力传感器可应用于不同需要精细操作的手术器械末端，可兼容不同类型机器人。

附图说明

图1为本实用新型的一种用于手术机器人的力信息反馈视听装置的结构示意图。

图2为所述显示器显示的界面示意图。

图3为本实用新型的一种用于手术机器人的力信息反馈视听装置的工作流程图。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型的简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

除非清楚地指出相反的，这里限定的每个方面或实施方案可以与任何其他一个或多个方面或一个或多个实施方案组合。特别地，任何指出的作为优选的或有利的特征可以与任何其他指出的作为优选的或有利的特征组合。

本文所述的“力信息”是指在使用含有力传感器的手术器械进行相关手术操作时，传感器探测到与力的大小、方向等有关的可以用于后续存储、处理、显示以起到提示、辅助手术安全进行作用的相关信息。

如图1所示，为本实用新型的一种用于手术机器人的力信息反馈视听装置的结构示意图，该力信息反馈视听装置包含：

信息采集组件10，其包含传感器(可根据需要采用不同类型的传感器)，用于力信息采集；传感器装在需要使用的手术器械末端或与应用的手术器械并联设置，使用时手持或利用机械臂夹持手术器械进行操作；

数据存储-处理元件20，用于对采集的力信息进行存储、处理；及

信息反馈组件30，用于对所述数据存储-处理元件输出的处理后的信息进行反馈，该信息反馈组件包含听觉反馈元件31，其根据采集的力信息程度进行相应的声音提示；

所述的信息采集组件10、信息反馈组件30分别与数据存储-处理元件20信号连接，包含通过数据传输线40连接或者无线信号传输，如蓝牙等。

在本申请实施例中，作为一示例，所述的信息采集组件包含至少一个传感器，其采集的力信息信号有线地并且连续地实时进行传输。

所述的根据采集的力信息程度进行相应的声音提示包含：在正常范围内，无提示音；在临界范围内，发出第一警报提示音，该第一警报提示音为低频、低调音；在危险范围内，发出第二警报提示音，该第二警报提示音为高频、高调音。

本申请的一个示例，第一警报提示音报警频率为每秒1次，音调依次为钢琴C2、D2、E2(前34％，中33％，后50％)。第二警报提示音警报频率每秒2次，音调范围依次为钢琴F2、G2、A2、B2、C2(各20％范围)。

在本申请实施例中，作为一示例，所述的第一警报提示音、第二警报提示音均随着采集力值增大而提高。

所述的数据存储-处理元件20根据需要内设各种手术模式及相应的力参数，如正常值范围，临界值范围以及危险值范围，也可以根据需要手动输入参数。

在本申请实施例中，作为一示例，所述的信息反馈组件还包含：视觉反馈组件32。所述的视觉反馈组件包含：显示器，用于根据所述的数据存储-处理元件的处理结果，进行力信息可视化以及工作状态提醒。

如图2所示，为所述显示器显示的界面示意，用于显示实时力信息曲线，使用者根据显示的实时力信息曲线即可清楚知悉力信息情况。不同操作可能拥有不同特性曲线，且曲线可以更直观的显示具体数值、显示动态变化趋势。主刀医生在实施一定数量相同操作后，可根据经验利用不同曲线特性对植入力进行预测，并以此调整操作方式。亦可收集曲线相关信息，在获得一定数量同类型曲线后，利用计算机可建立相关操作力预测模型，用于操作力预测等。

在本申请实施例中，作为一示例，所述的视觉反馈组件还包含：若干指示灯构成的灯光序列，其可根据不同力值范围亮起相应灯光。

在本申请实施例中，作为一示例，所述的指示灯在工作状态显示不同颜色。

在本申请实施例中，作为一示例，在工作状态下，绿色指示灯代表在正常范围内，黄色指示灯代表在临界范围内，红色指示灯代表在危险范围内。绿色指示灯、黄色指示灯、红色指示灯分别设置若干盏，在同一范围内亮起的同颜色的灯越多表示力信息的力值越大。

在本申请实施例中，作为一示例，指示灯由下往上排列8盏绿色指示灯、6盏黄色指示灯、5盏红色指示灯。不同颜色指示灯的数目可自定义，原则是可以和声音匹配，因为绿色无声，黄色有3种音调，红色有5种音调。

所述的灯光序列可内置于软件界面，通过显示器显示灯光状况；亦可为外接灯光设备。

在本申请实施例中，作为一示例，所述的声音提示与视觉反馈对应：在正常范围内，无提示音，绿色指示灯亮起，且该亮起的指示灯数随着力的大小变化而变化；在临界范围内，发出第一警报提示音，该第一警报提示音为低频、低调音，对应地，黄色指示灯亮起，且该亮起的指示灯数随着力的大小变化而变化；在危险范围内，发出第二警报提示音，该第二警报提示音为高频、高调音，对应地，红色指示灯亮起，且该亮起的指示灯数随着力的大小变化而变化，当红灯全亮状态时，警报为长鸣状态。

如图3所示，为本实用新型的一种用于手术机器人的力信息反馈视听装置的工作流程图，其包含以下步骤：

1)设定本次操作相关力参数(通过内置预设值设定，或手动输入参数)，如正常值范围，临界值范围以及危险值范围。

2)利用力传感器进行力信息采集并输入至数据存储-处理元件。

3)进行信息处理：

3.1)根据采集信息实时作实时力信息曲线图：横坐标-时间；纵坐标-力大小；

3.2)将采集的力信息与设定参数比较。

4)显示实时力信息曲线，并根据比较结果，调整视觉反馈装置工作状态(通过软件界面直接显示或外接灯光显示)；根据比较结果，调整听觉反馈装置工作状态。

在本申请实施例中，作为一示例，所述的数据存储-处理元件20、信息反馈组件30均设有数据端口，该端口可选USB接口。

本实用新型提供的一种用于手术机器人的力信息反馈视听装置的使用方法如下：

1.将传感器连接至数据存储-处理元件20；

2.打开数据采集处理软件(其安装在数据存储-处理元件20中)；

3.可选择软件(其安装在数据存储-处理元件20中)内置预设手术模式(如肿瘤切除、耳蜗植入等)，或直接输入设定本次操作力参数，如正常值范围，临界值范围以及危险值范围。

4.进行相关手术操作；

5.随时结合实时力曲线、工作状态指示灯及蜂鸣警报器警报，根据反馈信息调整手术操作。

综上所述，本实用新型提供的力信息反馈视听装置，结合力信息曲线、指示灯序列及蜂鸣的音调同时对应反馈，视听结合更全面地反馈力信息，可实现实时操作力信息可视化，辅助手术安全进行，便捷、有效，用户体验好，提高了手术效率和安全性，还可兼容不同类型机器人，应用前景良好。

尽管本实用新型的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本实用新型的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本实用新型的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本实用新型的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种用于手术机器人的力信息反馈视听装置，其特征在于，该力信息反馈视听装置包含：

用于采集力信息的信息采集组件；

用于对采集的力信息进行存储、处理的数据存储-处理元件；及

用于对所述数据存储-处理元件输出的信息进行反馈的信息反馈组件，该信息反馈组件包含听觉反馈元件，其根据采集的力信息的力值大小进行相应的声音提示；所述的相应的声音提示是指：在正常范围内，无提示音；在临界范围内，发出第一警报提示音；在危险范围内，发出第二警报提示音；其中，第一警报提示音的声调与频率均小于第二警报提示音；

所述的信息采集组件、信息反馈组件分别与数据存储-处理元件信号连接。

2.如权利要求1所述的用于手术机器人的力信息反馈视听装置，其特征在于，所述的信息采集组件包含至少一个传感器，所述信号的传输有线或无线地并且连续地实时进行。

3.如权利要求1所述的用于手术机器人的力信息反馈视听装置，其特征在于，所述的第一警报提示音为低频、低调音；所述的第二警报提示音为高频、高调音。

4.如权利要求1所述的用于手术机器人的力信息反馈视听装置，其特征在于，所述的信息反馈组件还包含：视觉反馈组件。

5.如权利要求4所述的用于手术机器人的力信息反馈视听装置，其特征在于，所述的视觉反馈组件包含：显示器，用于根据所述的数据存储-处理元件的处理结果，进行力信息可视化以及工作状态提醒。

6.如权利要求5所述的用于手术机器人的力信息反馈视听装置，其特征在于，所述的显示器用于显示实时力信息曲线。

7.如权利要求4所述的用于手术机器人的力信息反馈视听装置，其特征在于，所述的信息反馈组件还包含：灯光序列，其由若干指示灯构成，根据不同力值范围亮起相应灯光。

8.如权利要求7所述的用于手术机器人的力信息反馈视听装置，其特征在于，所述的指示灯在工作状态显示不同颜色：绿色指示灯代表力值在正常范围内，黄色指示灯代表力值在临界范围内，红色指示灯代表力值在危险范围内。

9.如权利要求8所述的用于手术机器人的力信息反馈视听装置，其特征在于，在工作状态下，采集的力信息的力值越大，对应颜色灯光亮灯数量越多。

10.如权利要求8所述的用于手术机器人的力信息反馈视听装置，其特征在于，所述的第一警报提示音、第二警报提示音均随着采集力值增大而提高，且第一警报提示音对应黄色指示灯亮状态，第二警报指示音对应红色指示灯亮状态，当红色指示灯全亮状态时，警报为长鸣状态。

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