Taktiler optischer Sensor für die minimal invasive Chirurgie

Summary

In minimally invasive surgery high sensory palpation of the organs in the interior of the body is largely lost. It is the purpose of this work to recover tactile sensing for the surgeon. To achieve this goal, a new tactile optical pressure sensor was developed which allows 64 measuring points to be made on a 1-cm² surface area. The sensor was conceived for application in laparoscopic grasping forceps and has an outside diameter of 15 mm. The optical sensor enables to display induration spreads of different tissues on a PC-Monitor. Furthermore, the measured values serve to activate a vibrotactile display unit for tactile feedback of the measured pressures onto the fingertip of the operator. In order to obtain information regarding requirements for an analogue pin-positioning mechanism for signal display, an actuator array was implemented with 144 pins on a 4-cm² surface area. The array allows various test objects to be recognised in a true scale representation by exploratory movements of the fingers.

Zusammenfassung

In der minimal invasiven Chirurgie geht die feinfühlige Palpation von inneren Organen weitgehend verloren. Das Ziel dieser Arbeit ist die Wiedererlangung des Tastgefühls für den Chirurgen. Deshalb wurde ein neuartiger taktiler optischer Drucksensor entwickelt, der die Messung von 64 Punkten auf einer Fläche von 0,64 cm² ermöglicht. Der Sensor wurde im Hinblick auf den Einsatz in einer laparoskopischen Faßzange konzipiert. Mit diesem optischen Sensor können auftretende Härteverteilungen im Gewebe grafisch sichtbar gemacht werden. Zudem dienen die Meßwerte zur An-steuerung eines vibrotaktilen Displays, das zur taktilhaptischen Rückkopplung der Druckdaten auf den Finger des Operateurs dient. Um die Anforderungen an einen analogen Stiftsetzmechanismus für die Darstellung der Signale zu erhalten, wurde ein Aktorarray mit 144 Stiften auf einer Fläche von 4 cm² realisiert. Der Stiftsetzmechanismus erlaubt das Erkennen von verschiedenen Testobjekten durch erkundende Fingerbewegungen.