CN116110204A - 手术机械臂隔离装置、手术机器人及隔离装置的监测方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种手术机械臂隔离装置、手术机器人及隔离装置的监测方法。包括：无菌袋，套装在待使用的手术机械臂上；柔性电子皮肤，设置在无菌袋上，用于检测无菌袋被拉伸时所受到的应力；处理器，与柔性电子皮肤电连接，用于在无菌袋被拉伸时所受到的应力大于第一阈值时，发出提示信号。本申请的装置能够对手术过程中无菌袋的受力情况进行监控，并及时提醒操作者，避免无菌袋在手术过程中破裂，从而保证手术的无菌环境不被破坏，提高了手术的安全性。

Description

手术机械臂隔离装置、手术机器人及隔离装置的监测方法

技术领域

本申请涉及医疗器械技术领域，特别是涉及一种手术机械臂隔离装置、手术机器人及隔离装置的监测方法。

背景技术

随着医疗技术的发展，微创伤的手术越来越普及。微创手术是指利用腹腔镜、胸腔镜等现代医疗器械及相关设备在人体内部施行手术的一种手术方式。微创伤外科手术与传统手术相比，具有创口小，术后并发症少，恢复快等优点。在手术过程中，需要保证无菌环境来避免细菌对患者造成感染。

传统技术中，通过在微创伤手术的机械臂上捆扎无菌袋的方式，来避免机械臂与空气中的细菌接触，保证手术的无菌环境。

然而，由于无菌袋通常由聚乙烯薄膜制备而成，其弹性性能较差，容易因为拉扯而破裂或者脱落，从而破坏手术的无菌环境造成安全事故，因此，采用传统技术的方式，无法保证手术的安全性。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够对无菌袋收到的拉扯力进行监测，并提醒医生，从而避免无菌袋破裂，保证手术的安全性的手术机械臂隔离装置、手术机器人及隔离装置的监测方法。

一种手术机械臂隔离装置，所述装置包括：无菌袋，套装在待使用的手术机械臂上；柔性电子皮肤，设置在所述无菌袋上，用于检测所述无菌袋被拉伸时所受到的应力；处理器，与所述柔性电子皮肤电连接，用于在所述无菌袋被拉伸时所受到的应力大于第一阈值时，发出提示信号。

在其中一个实施例中，所述处理器用于在所述应力大于所述第一阈值，且小于或等于第二阈值时，发出第一提示信号；在所述应力大于所述第二阈值时，发出第二提示信号；所述装置还包括：报警模块，与所述处理器电连接，用于在接收到所述第一提示信号时，发出第一报警信号，在接收到第二提示信号时，发出第二报警信号。

在其中一个实施例中，用户通过与所述手术机械臂电连接的操作组件控制所述手术机械臂运动，所述处理器和所述操作组件电连接，用于在所述应力大于所述第一阈值，且小于或等于所述第二阈值时，控制所述操作组件向所述用户施加反馈力，其中，所述反馈力的大小与所述应力的大小正相关。

在其中一个实施例中，所述无菌袋包括袋体和设置在所述袋体上的第一磁铁；所述手术机械臂上设置有用于与所述第一磁铁吸合的第二磁铁。

在其中一个实施例中，所述手术机械臂上设置有光电传感器和安装槽，所述光电传感器包括发射端和接收端，所述发射端和接收端相对设置在所述安装槽的两侧，所述发射端用于发射光信号，所述接收端用于接受所述光信号；所述无菌袋还包括设置在所述第一磁铁上的挡板，当所述第一磁铁和所述第二磁体吸合时，所述挡板位于所述安装槽内，以阻挡所述发射端向所述接收端发射所述光信号；所述处理器与所述光电传感器连接，用于根据所述接收端是否接收到所述光信号，确定所述无菌袋是否套装在所述手术机械臂上。

在其中一个实施例中，所述处理器还用于在接收到手术结束的用户指令时，发送弹出信号；所述装置还包括：弹簧和弹簧自锁机构，所述弹簧设置在所述安装槽内，所述弹簧的一端与所述挡板相抵，所述弹簧的另一端与所述弹簧自锁机构机械连接；所述弹簧自锁机构用于在接收到所述弹出信号时，释放所述弹簧，以使所述弹簧推动所述挡板，将所述第一磁体和所述第二磁体分离。

在其中一个实施例中，所述装置还包括：无线通信标签，设置在所述无菌袋上，所述无线通信标签内存储有对应的无菌袋的信息；读写模块，设置在所述手术机械臂上，用于在所述无菌袋套装在所述手术机械臂上时，与所述无线通信标签通信连接，以读取所述无线通信标签内存储的无菌袋的信息；所述处理器与所述读写模块电连接，用于根据所述读写模块获取的无菌袋的信息，确定所述无菌袋是否符合手术标准。

在其中一个实施例中，所述读写模块包括：读写天线，用于产生交变磁场；读写芯片，与所述读写天线电连接，用于通过所述读写天线发送读取命令；所述无线通信标签包括：标签天线，在所述交变磁场中发生感应耦合，产生电能；标签芯片，与所述标签天线电连接，所述标签芯片内存储有对应的无菌袋的信息，所述标签芯片用于在所述标签天线提供电能的驱动下，根据所述读取命令反馈所述无线通信标签内存储的无菌袋的信息；所述读写芯片还用于接收所述标签芯片内存储的无菌袋的信息，并将所述无菌袋的信息传输至所述处理器。

在其中一个实施例中，所述读写模块还用于在与所述无线通信标签通信连接时，对所述无线通信标签内存储的无菌袋的信息进行校验。

在其中一个实施例中，所述处理器用于在所述手术机械臂向各个方向进行旋转和平移时，实时获取所述无菌袋被拉伸时所受到的应力，若在所述手术机械臂的运动过程中，所述应力均小于设定值，则判定所述手术机械臂上套装所述无菌袋的设定位置合格；若在所述手术机械臂的运动过程中，所述应力大于或等于所述设定值，则发出位置告警信号，以提示用户调整所述手术机械臂上套装所述无菌袋的设定位置。

一种手术机器人，包括手术机械臂以及手术机械臂隔离装置。

一种手术机械臂隔离装置的监测方法，所述方法应用于手术机械臂隔离装置，所述方法包括：

获取所述无菌袋被拉伸时所受到的应力；

在所述无菌袋被拉伸时所受到的应力大于第一阈值时，发出提示信号。

上述手术机械臂隔离装置、手术机器人及隔离装置的监测方法，通过设置能够套装在待使用的手术机械臂上的无菌袋，能够将手术机械臂与外界环境隔离开，从而保证了手术机械臂处于无菌环境中，提高手术的安全性。通过在无菌袋上设置柔性电子皮肤，从而当无菌袋在手术过程中由于机械臂的运动而被拉扯形变时，柔性电子皮肤同样会被拉扯形变，柔性电子皮肤自身所受到应力等效于无菌袋所受到的应力，从而柔性电子皮肤能够检测无菌袋被拉伸时所受到的应力。通过设置与柔性电子皮肤电连接的处理器，能够获取柔性电子皮肤检测到的应力，并在该应力大于第一阈值时，发出提示信号。从而能够提示手术机械臂的操作者此时无菌袋所受到的应力可能过大，使得操作者能够及时得知无菌袋的受力情况，避免操作者继续手术使得无菌袋破裂。本申请的装置能够对手术过程中无菌袋的受力情况进行监控，并及时提醒操作者，避免无菌袋在手术过程中破裂，从而保证手术的无菌环境不被破坏，提高了手术的安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例或传统技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为一个实施例中手术机械臂隔离装置的结构示意图；

图2为一个实施例中手术机械臂隔离装置的示意图；

图3为一个实施例中柔性电子皮肤的结构框图；

图4为一个实施例中手术机器人***的示意图；

图5为一个实施例中无菌袋设置在手术机械臂上的示意图；

图6为一个实施例中处理器报警的控制流程框图；

图7为另一个实施例中手术机械臂隔离装置的结构示意图；

图8为又一个实施例中手术机械臂隔离装置的结构示意图；

图9为又一个实施例中手术机械臂隔离装置的结构示意图；

图10为又一个实施例中手术机械臂隔离装置和手术机械臂的结构示意图；

图11为一个实施例中无菌袋上的挡板的示意图；

图12为一个实施例中手术机械臂上的光电传感器的示意图；

图13为又一个实施例中手术机械臂隔离装置和手术机械臂的结构示意图；

图14为又一个实施例中手术机械臂隔离装置的结构示意图；

图15为一个实施例中无菌袋上的通信标签的示意图；

图16为一个实施例中手术机械臂上的读写模块的示意图；

图17为一个实施例中读写模块和无线通信标签的结构示意图；

图18为一个实施例中读写模块和无线通信标签的示意图；

图19为又一个实施例中手术机械臂隔离装置和手术机械臂的结构示意图；

图20为一个实施例中处理器检查无菌袋设置位置的控制流程框图；

图21为一个实施例中手术机械臂隔离装置的监测方法的流程图。

具体实施方式

为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使本申请的公开内容更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。

可以理解，本申请所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种元件，但这些元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个元件与另一个元件区分。

空间关系术语例如“在...下”、“在...下面”、“下面的”、“在...之下”、“在...之上”、“上面的”等，在这里可以用于描述图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。应当明白，除了图中所示的取向以外，空间关系术语还包括使用和操作中的器件的不同取向。例如，如果附图中的器件翻转，描述为“在其它元件下面”或“在其之下”或“在其下”元件或特征将取向为在其它元件或特征“上”。因此，示例性术语“在...下面”和“在...下”可包括上和下两个取向。此外，器件也可以包括另外地取向(譬如，旋转90度或其它取向)，并且在此使用的空间描述语相应地被解释。

需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件时，它可以是直接连接到另一个元件，或者通过居中元件连接另一个元件。此外，以下实施例中的“连接”，如果被连接的对象之间具有电信号或数据的传递，则应理解为“电连接”、“通信连接”等。

在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也可以包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应当理解的是，术语“包括/包含”或“具有”等指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的存在，但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的可能性。

在一个实施例中，如图1所示，提供了一种手术机械臂隔离装置，该装置包括：无菌袋10、柔性电子皮肤20、处理器30，其中：

无菌袋10套装在待使用的手术机械臂100上。

具体地，无菌袋10为聚乙烯薄膜，将其套装在手术机械臂100上，能够将手术机械臂100与外界空气隔绝，保证手术机械臂100处于无菌环境中。

示例性地，如图2所示，无菌袋10套装在手术机械臂100上。无菌袋10具体套装在手术机械臂100上的哪个部分，以及无菌袋10所包覆的手术机械臂100的范围，可以由医生根据实际的手术需要进行适应性的调整。

柔性电子皮肤20设置在无菌袋10上，用于检测无菌袋10被拉伸时所受到的应力。

具体地，柔性电子皮肤20设置在无菌袋10上，当无菌袋10在手术过程中由于机械臂的运动而被拉扯形变时，柔性电子皮肤20同样会被拉扯形变，因此柔性电子皮肤20能够检测到无菌袋10所受到的应力。

示例性地，可以将柔性电子皮肤20设置在无菌袋10被拉伸时，受到的应力最大的区域。从而柔性电子皮肤20能够实时检测无菌袋10受到的最大应力，只要柔性电子皮肤20所处的区域的应力在合理范围内，则整个无菌袋10都不会破裂。

示例性地，柔性电子皮肤20是采用弹性聚合物聚二甲基硅氧烷(PDMS)作为衬底制备得到的导电薄膜，能够检测压力的微小变化以及受到的拉伸力的大小。采用聚二甲基硅氧烷原料制成的薄膜具有良好的伸缩性和柔韧性，同时可以跟电子材料很好的结合，所以在拉伸、折叠、弯曲的恶劣条件下，能够恢复到原来的形状，且柔性电路本身不受影响。

示例性地，请继续参见图2，柔性电子皮肤20贴附设置在无菌袋10上。

示例性地，如图3所示，柔性电子皮肤20包括电阻抗薄膜21、处理器30内部还可以包括采样电路22、运算放大器23、模数转换器24。电阻抗薄膜21在发生形变时，其内部的阻抗值会随着形变而发生变化。采样电路22与电阻抗薄膜21电连接，能够采集到电阻抗薄膜21的电阻值的电信号。运算放大器23与采样电路22电连接，能够将采样电路22输出的电信号放大。模数转换器24与运算放大器23电连接，能够将运算放大器23输出的电信号进行模数转换，从而输出包括柔性电子皮肤20收到的应力的信息的电信号。

处理器30与柔性电子皮肤20电连接，用于在无菌袋10被拉伸时所受到的应力大于第一阈值时，发出提示信号。

具体地，处理器30接收到柔性电子皮肤20传来的包括应力的电信号时，将无菌袋10被拉伸时所受到的应力与第一阈值进行比较，从而发出提示信号，第一阈值可以被设定成无菌袋10被拉伸的即将要破裂时的受力值。

在本实施例中，通过设置能够套装在待使用的手术机械臂100上的无菌袋10，能够将手术机械臂100与外界环境隔离开，从而保证了手术机械臂100处于无菌环境中，提高手术的安全性。通过在无菌袋10上设置柔性电子皮肤20，从而当无菌袋10在手术过程中由于机械臂的运动而被拉扯形变时，柔性电子皮肤20同样会被拉扯形变，柔性电子皮肤20自身所受到应力等效于无菌袋10所受到的应力，从而柔性电子皮肤20能够检测无菌袋10被拉伸时所受到的应力。通过设置与柔性电子皮肤20电连接的处理器30，能够获取柔性电子皮肤20检测到的应力，并在该应力大于第一阈值时，发出提示信号。从而能够提示手术机械臂100的操作者此时无菌袋10所受到的应力可能过大，使得操作者能够及时得知无菌袋10的受力情况，避免操作者继续手术使得无菌袋10破裂。本申请的装置能够对手术过程中无菌袋10的受力情况进行监控，并及时提醒操作者，避免无菌袋10在手术过程中破裂，从而保证手术的无菌环境不被破坏，提高了手术的安全性。

示例性地，包括本申请中的手术机械臂100的手术机器人***如图4所示，无菌袋10设置在手术机械臂100上的示意图如图5所示。手术机器人***包括医生控制台40，医生控制台40上设置有操作组件41。手术机器人***还包括手术机器人50，手术机器人50包括立柱51、手术机械臂100(包括调整臂52和工具臂53)和手术器械54。医生通过操作组件41来控制手术机器人的工作。手术机器人***还包括图像台车55、工具台车56等。患者躺在手术台上，手术台能够升降和旋转。

立柱51用于支撑多个调整臂52，每个调整臂52的末端连接工具臂53，工具臂53用于挂载手术器械54(即手术器械54设置在工具臂53的末端)。调整臂52和工具臂53的运动能够带动手术器械54的运动，从而进行手术。

在图5中，手术机器人50上安装有无菌袋10，无菌袋10的近端用于与手术机械臂100上的指定位置连接，无菌袋10的远端用于覆盖手术机械臂100的末端。这里“指定位置”一般是指操作人员能接触到的机械臂的位置。通过将操作人员能接触到的机械臂的部位通过无菌隔离装置隔离，实现操作环境的无菌化。

在一个实施例中，如图6所示，处理器30用于执行如下步骤：

S600，获取无菌袋被拉伸时所受到的应力。

S610，判断应力是否大于第一阈值。若应力大于第一阈值，则执行步骤S620；若应力小于等于第一阈值，则重复执行步骤S610。

S620，判断应力是否大于第一阈值且小于或等于第二阈值。若应力大于第一阈值且小于或等于第二阈值，则执行步骤S630；若应力大于第二阈值，则执行步骤S640。

S630，在应力大于第一阈值，且小于或等于第二阈值时，发出第一提示信号。

S640，在应力大于第二阈值时，发出第二提示信号。

如图7所示，手术机械臂隔离装置还包括：报警模块60。报警模块60与处理器30电连接，用于在接收到第一提示信号时，发出第一报警信号，在接收到第二提示信号时，发出第二报警信号。

示例性地，报警模块60可以为包括多个指示灯和扬声器的声光报警器。第一报警信号可以是第一颜色的指示灯亮起，第二报警信号可以是第二颜色的指示灯亮起，同时当应力大于第一阈值时，扬声器也会发出声音，并且扬声器发出的声音可以随着应力的增大而变大。

示例性地，医生的操作控制台也可以接收报警信号，然后将报警信号在显示屏上显示出来提示医生。

在本实施例中，通过设置报警模块60，处理器30能够根据接收到的应力来控制报警模块60发出不同警报，从而提示医生，便于医生进行操作的判断，避免无菌袋10破裂。

在一个实施例中，用户通过与手术机械臂电连接的操作组件控制手术机械臂运动，如图8所示，处理器30和操作组件41电连接，用于在应力大于第一阈值，且小于或等于第二阈值时，控制操作组件41向用户施加反馈力，其中，反馈力的大小与应力的大小正相关。

示例性地，可参见图4，操作组件41即为医生控制台上的操作端，可以为操作把手等，处理器30能够根据应力，控制操作组件中的操作把手的电机，比如阻碍操作把手的电机的运作，从而阻碍医生继续移动操作组件41，使得医生感受到反馈力。

在本实施例中，处理器30能够根据应力的大小控制操作组件向用户施加反馈力，从而使得用户能够直观的感受到力反馈，提醒用户需要调节操作的方式，避免无菌袋10的破裂。

在一个实施例中，如图9所示，无菌袋10包括袋体11和设置在袋体11上的第一磁铁12。

手术机械臂100上设置有用于与第一磁铁12吸合的第二磁铁102。

具体地，第一磁铁12和第二磁铁102吸合时，无菌袋10正好被套装固定到手术机械臂100上的设定位置。

具体地，第一磁铁12和第二磁铁102的设置位置均可以根据实际的手术需要进行调节。

在本实施例中，通过在无菌袋10的袋体11上设置第一磁铁12，在手术机械臂100上设置第二磁铁102，从而可以简单方便的通过磁铁吸合的方式将无菌袋10套装在手术机械臂100上，并且位置不容易出错，提高了无菌袋10设置的准确性。

在一个实施例中，如图10所示，手术机械臂100上设置有光电传感器和安装槽200，光电传感器包括发射端81和接收端82，发射端81和接收端82相对设置在安装槽200的两侧，发射端81用于发射光信号，接收端82用于接受光信号。

具体地，光电传感器的发射端81会持续发射光信号，在发射端81和接收端82中间的空间未被遮挡时，接收端82持续接收到光信号。

无菌袋10还包括设置在第一磁铁12上的挡板13，当第一磁铁12和第二磁体吸合时，挡板13位于安装槽200内，以阻挡发射端81向接收端82发射光信号。

具体地，挡板13的设置位置被设计为，在第一磁铁12与第二磁铁102吸合时，挡板13正好嵌入在安装槽200内部，从而能阻挡住发射端81向接收端82发射光信号的光路，使得接收端82接收不到光信号。

处理器30与光电传感器连接(图中未示出连接线，也可以为无线连接)，用于根据接收端82是否接收到光信号，确定无菌袋10是否套装在手术机械臂100上。

具体地，处理器30与光电传感器连接，在第一磁铁12和第二磁铁102未吸合时，则代表无菌袋10还未套装在手术机械臂100上，此时处理器30能够检测到接收端82接收到光信号，而当第一磁铁12和第二磁铁102吸合时，无菌袋10就套装在手术机械臂100上，挡板13遮挡住光电传感器的发射端81，此时处理器30检测到接收端82没有接收到光信号。从而处理器30可以根据接收端82是否接收到光信号来判断无菌袋10是否已经被套装在手术机械臂100上。

示例性地，光电传感器可以被配置为，当接收端82接收到发射端81发射的光信号时，向处理器30发出高电平信号，当接收端82未接收到发射端81发射的光信号时，向处理器30发出低电平信号。从而处理器30可以根据接收到的光电传感器的信号的电平，来判断无菌袋10是否被套装在手术机械臂100上。

示例性地，无菌袋10的安装流程如下：第一磁体和第二磁铁102吸合。挡板13遮挡在发射端81和接收端82之间。处理器30确定接收端82是否接收到光信号。

示例性地，如图11、图12所示，袋体11上设置有挡板13，在手术机械臂100上的安装槽200两侧设置有发射端81和接收端82。另外，袋体11上还包括插头14，手术机械臂100上对应的位置包括插座85，当无菌袋10套装在手术机械臂100上时，插头和插座电连接，实现无菌袋10和手术机械臂100的电连接。插头可以包括电源线、地线、通信线、时钟线、片选信号线，实现无菌袋10和手术机械臂100的数据交互。

在本实施例中，通过在手术机械臂100上设置光电传感器和安装槽200，在无菌袋10上设置挡板13，从而能够检测识别无菌袋10是否已经被套装在手术机械臂100上，从而便于医生对无菌袋10是否安装到位进行判断。

在一个实施例中，处理器还用于在接收到手术结束的用户指令时，发送弹出信号。

具体地，医生在手术完成后，无需使用无菌袋时，可以向处理器发出手术结束的用户指令，此时处理器会发送弹出信号。

如图13所示，手术机械臂隔离装置还包括：弹簧83和弹簧自锁机构84。其中：

弹簧83设置在安装槽200内，弹簧83的一端与挡板13相抵，弹簧83的另一端与弹簧自锁机构84机械连接。

弹簧自锁机构84用于在接收到弹出信号时，释放弹簧83，以使弹簧83推动挡板13，将第一磁体和第二磁体分离。

具体地，弹簧83被挡板13压缩从而被弹簧自锁机构84自锁，弹簧自锁机构84在未接收到弹出信号时将弹簧锁住，此时弹簧83不会对挡板13施加推力，弹簧自锁机构84在接收到弹出信号时，解除对弹簧83的自锁，释放弹簧83，使得弹簧83的形变弹力被施加在挡板13上，推动挡板13，将第一磁体和第二磁体分离。

示例性地，弹簧自锁机构84与处理器30电连接或通信连接。

在本实施例中，通过设置弹簧83和弹簧自锁机构84，能够在手术结束时，用户仅需通过发出包括弹出信号的用户指令。本装置就能够快速的使得无菌袋10从手术机械臂100上脱离，更加方便快捷。

在一个实施例中，如图14所示，装置还包括：无线通信标签86、读写模块87，其中：

无线通信标签86设置在无菌袋10上，无线通信标签86内存储有对应的无菌袋的信息。

示例性地，无线通信标签86可以为近场通信标签(Near Field Communication，NFC)。

示例性地，无菌袋的信息包括无菌袋10的规格参数、无菌袋的序列号等。

读写模块87设置在手术机械臂100上，用于在无菌袋10套装在手术机械臂100上时，与无线通信标签86通信连接，以读取无线通信标签86内存储的无菌袋的信息。

具体地，读写模块87能够读取无线通信标签86内的无菌袋的信息。

示例性地，读写模块87执行的步骤如下：首先调用NfcAdaptar.onDiscovered函数，监听NFC标签。然后调用NfcAdaptar.startDiscovered函数,扫描周边环境中的NFC标签。同时将无菌袋的无线通信标签86靠近读写模块87的读写器；接着调用Nfc.connect函数,准备连接NFC标签，连接上后进行密码校验，密码校验通过后，触发回调函数，通过回调参数内的techs字段可以获取NFC支持的协议，接着调用NfcAdaptar.getNfcA函数根据协议读取标签信息，读取完成后就关闭NFC扫描NfcAdaptar.offDiscovered，关闭事件监听NfcAdaptar.offDiscovered，将无菌袋的信息上传至上位机，由上位机验证无菌袋的信息是否正确。

处理器30与读写模块87电连接，用于根据读写模块87获取的无菌袋10的信息，确定无菌袋10是否符合手术标准。

具体地，处理器30在获取到无菌袋的信息后，判断无菌袋的规格参数是否符合当前的手术需求，根据无菌袋的序列号判断无菌袋10是否已经被使用过。若无菌袋的规格参数符合当前的手术需求且无菌袋10未被使用过，则确定无菌袋10符合手术标准。并且处理器30会将无菌袋的信息保存下来，便于之后追溯。

示例性地，若无菌袋10不符合手术标准，处理器30可以发出提示信号，也可以直接发出弹出信号。

示例性地，处理器30在接收到手术结束的用户指令后，还可以自检一下是否已经保存了无菌袋10的信息，如已经保存无菌袋的信息，才发出弹出信号。

示例性地，如图15、图16所示，在无菌袋10上的设置有无线通信标签86，在手术机械臂100上设置有读写模块87，从而实现无菌袋10和手术机械臂100的数据交互。

在本实施例中，通过设置无线通信标签86和读写模块87，实现了无菌袋10和手术机械臂100的数据通信，从而便于根据无菌袋的信息判断无菌袋10是否符合手术标准，避免无菌袋10的滥用或重复使用，并且可以对无菌袋10进行追溯，实现了对无菌袋10的监管，从而提高了手术的安全性。

在一个实施例中，如图17所示，读写模块87包括：读写天线88和读写芯片89，无线通信标签86包括：标签天线90和标签芯片91，其中：

读写天线88用于产生交变磁场。

具体地，读写天线88能够产生交变磁场，从而能够向标签天线90传递能量。

读写芯片89与读写天线88电连接，用于通过读写天线88发送读取命令。

具体地，读写芯片89能够通过读写天线88发送各种读取命令，从而可以读取标签芯片91中存储的信息。

标签天线90，在交变磁场中发生感应耦合，产生电能。

具体地，标签天线90在交变磁场中发生感应耦合，将读写天线88发送过来的能量转换为电能，从而为标签芯片91供电。

标签芯片91，与标签天线90电连接，标签芯片91内存储有对应的无菌袋10的信息，标签芯片91用于在标签天线90提供电能的驱动下，根据读取命令反馈无线通信标签86内存储的无菌袋10的信息。

读写芯片89还用于接收标签芯片91内存储的无菌袋10的信息，并将无菌袋10的信息传输至处理器30。

示例性地，如图18所示，读写芯片89与阻抗匹配电路92连接，阻抗匹配电路92与读写天线88连接，读写天线88产生磁场向标签天线90传递能量，标签天线90为标签芯片91供电。

示例性地，读写天线88和标签天线90之间通过13.56MHz的射频通信频段进行无线数据通信。

在本实施例中，通过设置读写天线88、读写芯片89、标签天线90和标签芯片91，使得无线通信标签86无需设置电池就可以与读写模块87进行数据通信，并实现了无菌袋10和手术机械臂100的数据通信。

示例性地，如图19所示，第一磁铁12和第二磁铁102吸合，袋体11和手术机械臂100的外壳103贴合，挡板13挡在光电传感器的发射端81和接收端82之间，弹簧83被压缩，弹簧自锁机构84将弹簧83锁定，标签芯片91通过标签天线90和读写天线88与读写芯片89进行数据通信，处理器30将无菌袋10的信息传输给通讯模块93，由通讯模块93传递给主站94。

在一个实施例中，读写模块还用于在与无线通信标签通信连接时，对无线通信标签内存储的无菌袋的信息进行校验。

具体地，读写模块和无线通信标签之间可以采用加密通信，在通信时都需要进行密码校验，并且数据都是经过加密处理器的。

在本实施例中，读写模块在与无线通信标签通信连接时，对无线通信标签内存储的无菌袋的信息进行校验，从而提高通信的安全性。

在一个实施例中，提供了一种手术机器人，手术机器人包括手术机械臂以及上述任一实施例中的手术机械臂隔离装置。

在一个实施例中，处理器用于在手术机械臂向各个方向进行旋转和平移时，实时获取无菌袋被拉伸时所受到的应力，若在手术机械臂的运动过程中，应力均小于设定值，则判定手术机械臂上套装无菌袋的设定位置合格；若在手术机械臂的运动过程中，应力大于或等于设定值，则发出位置告警信号，以提示用户调整手术机械臂上套装无菌袋的设定位置。

示例性地，在手术正式开始前，可以对套装在手术机械臂上的无菌袋的位置进行检查。

如图20所示，检查流程如下：

步骤S2000，将无菌袋套装在手术机械臂上的设定位置。

步骤S2010，控制手术机械臂旋转和平移，在此过程中处理器实时获取无菌袋所受到的应力。

步骤S2020，若应力大于设定值，则处理器发出位置告警信号。

示例性地，无菌袋在受到设定值的应力时不会发生破裂。

在本实施例中，在手术正式开始前，可以对无菌袋套装在手术机械臂上的无菌袋的位置进行自检，确定无菌袋当前的安装位置能够使得无菌袋在手术机械臂的运动过程中不发生破裂。从而保证了无菌袋的安装位置是合适的。降低手术过程中无菌袋破裂的概率。

在一个实施例中，如图21所示，提供了一种手术机械臂隔离装置的监测方法，该方法应用于上述任一实施例中的手术机械臂隔离装置。该方法包括：

步骤S2100，获取无菌袋被拉伸时所受到的应力。

步骤S2110，在无菌袋被拉伸时所受到的应力大于第一阈值时，发出提示信号。

在本实施例中，通过获取柔性电子皮肤检测到的应力，并在该应力大于第一阈值时，发出提示信号。从而能够提示手术机械臂的操作者此时无菌袋所受到的应力可能过大，使得操作者能够及时得知无菌袋的受力情况，避免操作者继续手术使得无菌袋破裂。本申请的装置能够对手术过程中无菌袋的受力情况进行监控，并及时提醒操作者，避免无菌袋在手术过程中破裂，从而保证手术的无菌环境不被破坏，提高了手术的安全性。

应该理解的是，虽然图6、图20、图21的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图6、图20、图21中的至少一部分步骤可以包括多个步骤或者多个阶段，这些步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤中的步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和易失性存储器中的至少一种。非易失性存储器可包括只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、磁带、软盘、闪存或光存储器等。易失性存储器可包括随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)或外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM可以是多种形式，比如静态随机存取存储器(Static Random Access Memory，SRAM)或动态随机存取存储器(Dynamic Random Access Memory，DRAM)等。

在本说明书的描述中，参考术语“有些实施例”、“其他实施例”、“理想实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特征包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性描述不一定指的是相同的实施例或示例。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (12)

1.一种手术机械臂隔离装置，其特征在于，所述装置包括：

无菌袋，套装在待使用的手术机械臂上；

柔性电子皮肤，设置在所述无菌袋上，用于检测所述无菌袋被拉伸时所受到的应力；

处理器，与所述柔性电子皮肤电连接，用于在所述无菌袋被拉伸时所受到的应力大于第一阈值时，发出提示信号。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述处理器用于在所述应力大于所述第一阈值，且小于或等于第二阈值时，发出第一提示信号；在所述应力大于所述第二阈值时，发出第二提示信号；

所述装置还包括：

报警模块，与所述处理器电连接，用于在接收到所述第一提示信号时，发出第一报警信号，在接收到第二提示信号时，发出第二报警信号。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，用户通过与所述手术机械臂电连接的操作组件控制所述手术机械臂运动；

所述处理器和所述操作组件电连接，用于在所述应力大于所述第一阈值，且小于或等于所述第二阈值时，控制所述操作组件向所述用户施加反馈力，其中，所述反馈力的大小与所述应力的大小正相关。

4.根据权利要求1-3任一项所述的装置，其特征在于，所述无菌袋包括袋体和设置在所述袋体上的第一磁铁；

所述手术机械臂上设置有用于与所述第一磁铁吸合的第二磁铁。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述手术机械臂上设置有光电传感器和安装槽，所述光电传感器包括发射端和接收端，所述发射端和接收端相对设置在所述安装槽的两侧，所述发射端用于发射光信号，所述接收端用于接受所述光信号；

所述无菌袋还包括设置在所述第一磁铁上的挡板，当所述第一磁铁和所述第二磁体吸合时，所述挡板位于所述安装槽内，以阻挡所述发射端向所述接收端发射所述光信号；

所述处理器与所述光电传感器连接，用于根据所述接收端是否接收到所述光信号，确定所述无菌袋是否套装在所述手术机械臂上。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述处理器还用于在接收到手术结束的用户指令时，发送弹出信号；

所述装置还包括：弹簧和弹簧自锁机构，

所述弹簧设置在所述安装槽内，所述弹簧的一端与所述挡板相抵，所述弹簧的另一端与所述弹簧自锁机构机械连接；

所述弹簧自锁机构用于在接收到所述弹出信号时，释放所述弹簧，以使所述弹簧推动所述挡板，将所述第一磁体和所述第二磁体分离。

7.根据权利要求1-3任一项所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

无线通信标签，设置在所述无菌袋上，所述无线通信标签内存储有对应的无菌袋的信息；

读写模块，设置在所述手术机械臂上，用于在所述无菌袋套装在所述手术机械臂上时，与所述无线通信标签通信连接，以读取所述无线通信标签内存储的无菌袋的信息；

所述处理器与所述读写模块电连接，用于根据所述读写模块获取的无菌袋的信息，确定所述无菌袋是否符合手术标准。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述读写模块包括：

读写天线，用于产生交变磁场；

读写芯片，与所述读写天线电连接，用于通过所述读写天线发送读取命令；

所述无线通信标签包括：

标签天线，在所述交变磁场中发生感应耦合，产生电能；

标签芯片，与所述标签天线电连接，所述标签芯片内存储有对应的无菌袋的信息，所述标签芯片用于在所述标签天线提供电能的驱动下，根据所述读取命令反馈所述无线通信标签内存储的无菌袋的信息；

所述读写芯片还用于接收所述标签芯片内存储的无菌袋的信息，并将所述无菌袋的信息传输至所述处理器。

9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述读写模块还用于在与所述无线通信标签通信连接时，对所述无线通信标签内存储的无菌袋的信息进行校验。

10.根据权利要求1-3任一项所述的装置，其特征在于，所述处理器用于在所述手术机械臂向各个方向进行旋转和平移时，实时获取所述无菌袋被拉伸时所受到的应力，若在所述手术机械臂的运动过程中，所述应力均小于设定值，则判定所述手术机械臂上套装所述无菌袋的设定位置合格；若在所述手术机械臂的运动过程中，所述应力大于或等于所述设定值，则发出位置告警信号，以提示用户调整所述手术机械臂上套装所述无菌袋的设定位置。

11.一种手术机器人，其特征在于，包括手术机械臂以及如权利要求1-10任一项所述的手术机械臂隔离装置。

12.一种手术机械臂隔离装置的监测方法，其特征在于，所述方法应用于如权利要求1-10任一项所述的手术机械臂隔离装置，所述方法包括：

获取所述无菌袋被拉伸时所受到的应力；

在所述无菌袋被拉伸时所受到的应力大于第一阈值时，发出提示信号。

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