Faseroptische Sensorik auf Bragg-Gitter-Basis für Force-Feedback-Anwendung in Instrumenten der minimal invasiven, robotergestützten Chirurgie

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Alexander W. Koch; Dr.-Ing. Georg Passig
• Fachliche Zuordnung: Messsysteme ; Medizinische Physik, Biomedizinische Technik
• Förderung: Förderung von 2007 bis 2010
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 40403039

Die Roboterentwicklung verzeichnet einen deutlichen Trend hin zu mehr Sensorik am Roboter. Die Medinzinrobotik ist ein aktives Entwicklungsfeld, in dem diese Tendenz besonders deutlich wird. Wenn Sensoren in chirurgische Instrumente integriert werden, können dem Operateur Interaktionskräfte vom Operationssitus vermittelt werden. Ein prototypisches Instrument für die minimal invasive robotergestützte Chirurgie ist derzeit mit Dehnungsmessstreifen ausgestattet. Zur Kraft-Momentenmessung sind mehrere dieser Sensoren auf einen geeigneten mechanischen Sensorkörper aufgeklebt. Der weiteren Miniaturisierung, der Sterilisierbarkeit des Instruments sowie einer wirklichkeitsnahen haptischen Darstellung sind damit jedoch Grenzen gesetzt. Mit der faseroptischen Messung von Dehnungen durch Faser-Bragg-Gitter-Sensoren existiert ein Messprinzip, das in der Lage ist, herkömmliche Verfahren zu ersetzen. Zudem kann damit ein Mehrwert durch Vermeidung von elektrischen Hilfsspannungen im Patienten, eine höhere Bandbreite der Messung, eine störungsfreie Übertragung der Signale, einfache Sterilisierbarkeit und gute Miniaturisierbarkeit erzielt werden. In diesem Vorhaben soll faseroptische Kraft-Momentenmessung erforscht werden. Als Ziel des Projektes soll ein Instrument für die minimal invasive, robotergestützte Chirurgie mit einem faseroptischen Sensor für Kräfte und Momente ausgerüstet werden. Dieser komplexe Demonstrator soll als Prüfstein für einen weitergehenden Einzug von faserbasierter Sensorik in die Robotik dienen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen