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

• Applicants: Professor Dr.-Ing. Alexander W. Koch; Dr.-Ing. Georg Passig
• Subject Area: Measurement Systems ; Medical Physics, Biomedical Technology
• Term: from 2007 to 2010
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 40403039

• Final Report Year: 2010

Final Report Abstract

Das Forschungsvorhaben konnte deutliche Fortschritte bei der Anwendung der Fasersensorik im Bereich der Medizintechnik erreichen. Speziell wurden zahlreiche Erkenntnisse sowohl zu den Grundlagen der Fasersensoren, wie auch zu deren Anwendung gewonnen. Dabei stellt sich zum einen die Anbringung der Faser an der Messstelle als Herausforderung dar, die jedoch durch vielversprechende Ansätze überwunden werden kann. Es konnten verschiedene Varianten eines miniaturisierten Kraft-Moment Sensors entwickelt publiziert oder zum Teil auch patentiert werden. Trotzdem dominieren noch fertigungstechnische Fragen zur Faserzuführung, Biegeradien, Klebung und Ähnlichem. Des Weiteren hat sich die Temperaturkompensation sowohl an der Messteile selbst als auch in der Auswertung als kritischer Punkt herausgestellt.

Publications

• "Kraft Momenten Sensor" European Patent Application, EP07021502, 2007
  Müller, M.S.; Hoffmatm, L.; Koch, A.W.; Lautenschlager, T.
  
• 'Prototypic force feedback instrument for minimally invasive robotic surgery.' Medical Robotics, Seiten 377-400. I-Tech Education and Publishing, Wien, Österreich, 2008. ISBN-13: 978-3-902613-18-9
  Seibold, U.; Kuebler, B. und Hirzinger, G.
  
• 'Soldering fiber Bragg grating sensors for strain measurement' OFS - Optical Fibre Sensors Conference, 19:7004/ 183, Perth', 2008
  Müller, M.S.; Hoffmann, L.; Lautenschlager, T. & Koch., A.,
  
• (2008),'Realization of a fiberoptic force-torque sensor with six degrees of freedom, 'International Symposium on Optomechatronic Technologies, San Diego'
  Müller, M.; Hoffmann, L.; Buck, T.C. & Koch, A.
  
• Kraft-Moment-Sensor zum Messen von mindestens drei orthogonalen Belastungen, DE 10 2007 037 262, 2008
  Seibold, U.; Haslinger, R.; Passig, G.
  
• 'Analytical Solution of Four- Mode Coupling in Shear Strain Loaded Fiber-Bragg-Grating Sensors', Optics Letters 34(17), 2622-2624, 2009
  Müller, M.S.; Khozondar, H.J.E.; Buck, T.C. & Koch, A.W.
  
• 'DLR MiroSurge - A versatile system for research in endoscopic telesurgery.' International Journal of Computer Assisted Radiology and Surgery, 2009
  Hagn, U.; Konietschke, R.; Tobergte, A.; Nicki, M.; Jörg, S.; Kuebler, B.; Passig, G.; Gröger, M.; Fröhlich, F.; Seibold, U; Le-Tien, L.; AIbu-Schäffer, A.; Nothhelfer, A.; Hacker, F.; Grebenstein, M.aund Hirzinger, G.
  (See online at https://doi.org/10.1007/s11548-009-0372-4)
• 'Fiber Bragg Grating Based Force-Torque Sensor with Six Degrees of Freedom', International Journal of Optomechatronics, 3(3), 2009
  Müller, M.S.; Hoffmann, L.; Buck, T. & Koch, A.W.
  
• 'Full strain tensor treatment of fiber Bragg grating sensors', IEEE Journal of Quantum Electronics 45, 547-553, 2009
  Müller, M.S.; Hoffmann, L.; Sandmair, A. & Koch, A.W.
  
• 'Untersuchungen zu Kraft-Momenten-Sensoren auf Basis von Faser-Bragg- Gittem', Shaker Verlag, ISBN 9783-8322-8960-7, Dissertation, 2009
  Müller, M.S.
  
• Faseroptische Messvorrichtung und Messverfahren, DE 10 2009 013 795.5, 2009
  Müller, M.S.; Hoffmann, L.; Koch, A.W.