医疗模拟器手持件制造技术

一种医疗程序模拟器(100)，具有用于运行医疗模拟软件以模拟医疗过程的计算机(102)，用于被握在用户手中并由用户在现实空间中操控的至少一个手持件(112,114)，所述手持件包括用于在真实空间中创建手持件的位置和/或方向数据的惯性测量单元(220)；以及，从所述手持件到所述计算机的用于传输所述位置和/或方向数据的数据链路(222)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本申请涉及用于医疗模拟器的手持件。更具体地，本申请涉及用于眼科手术模拟器的多功能手持件。
技术介绍
用于医疗程序的模拟器在本领域是公知的，如申请人拥有的Simodon(TM)牙科训练器。已知的模拟器包括控制该模拟并且创建虚拟环境的计算机、显示该模拟环境的VDU以及可连接到该计算机以提供输入的一个或两个手持件。该模拟环境包括对象，以及由该手持件控制的工具的虚拟版本。该工具可以是手术器械(手术刀、注射器等)或者其他设备(例如镜或者探针)。该手持件连接到传感器，该传感器确定该手持件的位置，用于控制该工具在虚拟环境的位置。在更精密的系统中，该手持件安装在触觉反馈系统中，该系统允许计算机控制用户通过该手持件感知到的力，从而为实现更逼真的模拟提供可能性。显然，计算机需要及时知道手持件在任意给定时间点时所处的位置，以便将手持件的运动作为用户输入。一种现有技术解决方案(在VRMagicEyeSiCataract(TM)和DenxDentSim(TM)上使用)是采用视觉系统。该系统采用相机通过图像处理软件监控和检测手持件的位置。典型地，所述手持件包括一些典型的视觉元素(例如亮点或光线)，该视觉元素可被照相机和相关联的图像处理软件追踪。该解决方案的问题在于，照相机和手持件之间的视线在使用中可能被阻挡，这极大地降低了系统精度。另一种现有技术中的解决方案是在手持件和计算机之间使用万向节，并在每个接头或枢纽处设置旋转位置编码器。现有技术的SensAblePhantom(TM)系统和申请人拥有的SimoDont(TM)牙科训练器使用这样一种解决方案。该解决方案的主要缺点在于编码器和相关联的安装结构的(i)尺寸和(ii)重量。尺寸的问题主要在于，在某些类型的仿真器(具有位于手持件附近的VDU)中，笨重的万向节可能干扰用户的视野。此外，在小规模的外科手术(例如眼科手术)中，两个手持件可能被紧邻使用，庞大、笨重的万向节会彼此碰撞。重量过大的问题主要在于，这增加了系统的“不逼真”的感觉。在“现实”中的外科手术中，所述手持件是自由的(即，未连接到任何外部结构)。虽然将手持件连接到仿真器将不可避免地限制其运动和增加质量，产生不逼真的感觉，但如果万向节的质量被保持在较低水平，这种影响可被减轻。在万向节中添加传感器和相关联的支撑结构增加了它的重量且削弱了使用中的逼真感。
技术实现思路
本申请旨在克服该问题。根据本申请第一方面，提供了一种医疗过程仿真器，包括：被配置为运行医疗模拟软件以模拟医疗过程的计算机；被配置为被握在用户手中并由用户在现实空间中操控的至少一个手持件，所述手持件包括用于在真实空间中生成手持件的位置和/或方向数据的惯性测量单元；以及，从所述手持件到所述计算机的用于传输所述位置和/或方向数据的数据链路。有益地，惯性测量单元(IMU)的使用克服了现有技术的视觉系统的缺陷(没有“视线”可被阻挡)和万向节-传感器配置的缺陷(任何万向节上都不需要传感器，因此它可以做得非常紧凑和轻便)。IMU可被有益地用于测量平移加速度、旋转速度和/或使用加速度计、陀螺仪和/或磁力计的手持件的磁场强度。有益地，IMU可被小型化。IMU消除了对笨重和沉重的传感器的需求。优选地，手持件被通过至少一个具有自由的、活动的接头连接到仿真器。手持件可以通过具有自由的、灵活的接头的万向节被连接到仿真器。优选地，所述手持件通过手持件安装件连接到所述仿真器，该手持件安装件被驱动以在至少一个自由度上向手持件提供动力运动。优选地：所述至少一个接头是旋转的；所述惯性测量单元(220)被用于生成指示所述手持件的旋转方向的方向数据；以及，其中动力运动是线性的。因此，可以通过线性自由度提供触觉反馈和动力运动，从而使旋转自由度自由移动(该移动由IMU感测)。因此，所述手持件安装件可由用于向手持件提供触觉反馈的触觉系统驱动。优选地，所述手持件包括代表第一医疗工具的第一结构，该第一结构包括传感器，该传感器产生表示所述第一结构的驱动的第一结构数据。所述第一结构数据优选地通过所述数据链路传输到所述计算机。这种方式使模拟更真实，因为用户可以向现实空间中的工具施加力，而这将在模拟空间中引发动作。优选地，所述位置和/或方向数据用串行数据总线传输。优选地，这允许多个数据源使用相同的数据链路。优选地，串行数据总线是数字集成电路(I2C)。附图说明下面结合附图对根据本申请的医疗模拟器和手持件进行描述，其中：图1为根据本专利技术的包括手持件的模拟器的示意图；图2为图1中模拟器的一个子部件的立体图；图3a是图2中的子部件的另一立体图；图3b是图3a中标记为“b”的区域的详细视图；以及，图3c是图3b中标记为“c”的区域的另一详细视图。具体实施方式图1为眼科手术模拟器100的示意图。该模拟器100包括壳体101，在该壳体101内具有包括存储器和处理器的计算机102。该处理器用于执行该存储器内的软件，尤其是用于模拟医疗程序的软件。该计算机102与安装到该壳体101的VDU104、模型106以及第一和第二触觉系统108、110连接。该触觉系统108、110(下文结合图2进行详细描述)分别包括第一和第二手持件112、114。该模拟器100用于接受来自于用户的语音指令。该模型106代表部分对象(例如人的头部)，并且为操作的发生提供必要的机械环境。例如，外科医生在过程中需要将他的手放置在该头部。参考图2，所示第一触觉系统108包括第一手持件112。该第一触觉系统108包括安装到该壳体101的框架116。第一、第二和第三电机118、120、122安装在该壳体116上。该第一和第二电机118、120具有平行且偏置的输出轴A、B，而第三电机122具有与轴A和轴B垂直的轴C。该第一手持件112(下文将会描述)被安装在一万向节124上，用于沿三个自由度旋转。万向节124安装在呈倒置“L”形的手持件安装件125上。手持件125在三维空间116中由第一，第二和第三连接件126、128、130驱动。第一连接件126包括从第一电动机118的输出端沿径向延伸的曲柄132。所述曲柄126在与电动机间隔开的位置连接到第一连接件134。第一连接件134连接到第二连接件136，所述第二连接件136围绕第二连接件的轴D(平行于轴A)相对于框架116枢转。在轴线D的第一连接件134相反的一侧，第二连接件136连接到第一推杆138。第一推杆138连接到手持件安装件125。类似地，第二连接件128包括从第二电动机120的输出端径向地延伸的曲柄140。曲柄140在与电动机间隔开的位置处连接到第三连接件142。第三连接件142连接到第四连接件144，所述第四连接件144围绕第四连接件的轴E(平行于轴B)相对于框架116枢转。在轴线E的与第三连接件142相反的一侧，第四连接件144连接到第二推杆146.第二推杆146连接到手持件安装件125。类似地，第三连接件130包括从第三电动机122的输出径向延伸的曲柄148。曲柄148在与电动机间隔开的位置处连接到第五连接件150。第五连接件150连接到第六连接件152，所述第六连接件围绕第六连接件的轴F(平行于轴C)相对于框架116枢转。在轴线F的与第五连接件150相对的一侧，第六连接件152连接到第三推杆本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种医疗程序模拟器(100)，包括：用于运行医疗模拟软件以模拟医疗过程的计算机(102)；用于被握在用户手中并由用户在现实空间中操控的至少一个手持件(112、114)，所述手持件包括用于在真实空间中生成手持件的位置和/或方向数据的惯性测量单元(220)；以及，从所述手持件到所述计算机的用于传输所述位置和/或方向数据的数据链路(222)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.08.22 EP 14181949.01.一种医疗程序模拟器(100)，包括：用于运行医疗模拟软件以模拟医疗过程的计算机(102)；用于被握在用户手中并由用户在现实空间中操控的至少一个手持件(112、114)，所述手持件包括用于在真实空间中生成手持件的位置和/或方向数据的惯性测量单元(220)；以及，从所述手持件到所述计算机的用于传输所述位置和/或方向数据的数据链路(222)。2.根据权利要求1所述的医疗程序模拟器(100)，其中，所述手持件被通过至少一个活动的接头(214、216、218)连接到所述模拟器。3.根据权利要求2所述的医疗程序模拟器(100)，其中，所述手持件被通过至少一个自由的、活动的接头的万向节(124)连接到所述模拟器。4.根据权利要求2或3所述的医疗程序模拟器(100)，其中，所述手持件被通过手持件安装件(125)连接到所述仿真器，该手持件安装件被驱动以在至少一个自由度上向手持件...

【专利技术属性】
技术研发人员：丹尼尔·卡森，皮特·拉默茨，
申请(专利权)人：穆格公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL