体感控制医疗设备及医疗设备体感控制方法
【专利摘要】本发明公开一种体感控制医疗设备及医疗设备体感控制方法。所述体感控制医疗设备，包括：用于医疗设备的体感传感器，用于采集使用者的手掌和/或手指的空间坐标信息，并将该空间坐标信息发送至所述用于医疗设备的体感控制器；用于医疗设备的体感控制器，用于根据来自所述体感传感器的空间坐标信息生成运动信息，并将该运动信息对应的运动指令发送至所述医疗设备；医疗设备本体，用于根据运动指令与按键指令之间的对应关系，确定来自所述体感控制器的运动指令对应的按键指令，并根据该按键指令对执行所述体感控制器对医疗设备本体进行的操控动作。本发明可通过手势对医疗设备进行操控，提高了操控医疗设备的准确性和及时性。
【专利说明】体感控制医疗设备及医疗设备体感控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及医疗【技术领域】，尤其涉及一种体感控制医疗设备及医疗设备体感控制 方法。
【背景技术】
[0002] 在手术室中，患者术野周围、医生的双手、手术器械均做过消毒处理，均是无菌的。 各种医疗仪器的控制面板却不会做消毒处理，是带菌的。在手术过程中，医生的收不能接触 任何有均的物品，否则会造成交叉感染，从而导致病人受到伤害。
[0003] 然后，在手术进行过程中，难免需要对医疗设备进行调整，以辅助医生完成手术。
[0004] 现有的医疗设备的控制方式有通过带有普通按键、旋钮或触摸屏进行操控。当医 护人员在操作这些医疗设备的时候，均需要接触这些医疗设备。为了避免交叉感染，医生不 能自己操作这些设备，而是需要其他的工作人员，例如巡回护士或麻醉医生来协助操作。
[0005] 现有技术中控制医疗设备会导致如下缺点：
[0006] 手术过程中需要更多的工作人员进行协助，而其他工作人员对医疗设备的操控很 难快速而准确的达到医生的要求。
[0007] 在紧急手术过程中，提高操控医疗设备的准确性和及时性是亟待解决的技术问 题。
【发明内容】
[0008] 本发明为解决上述技术问题，提供了一种体感控制医疗设备及医疗设备的体感控 制方法。其可通过手势对医疗设备进行操控，提高了操控医疗设备的准确性和及时性。
[0009] 本发明提供的一种体感控制医疗设备，包括：医疗设备本体，用于医疗设备的体感 传感器、用于医疗设备的体感控制器；
[0010] 所述用于医疗设备的体感传感器，用于采集使用者的手掌和/或手指的空间坐标 信息，并将该空间坐标信息发送至所述用于医疗设备的体感控制器；
[0011] 所述用于医疗设备的体感控制器，用于根据来自所述体感传感器的空间坐标信息 生成运动信息，并将该运动信息对应的运动指令发送至所述医疗设备；
[0012] 所述医疗设备本体，用于根据运动指令与按键指令之间的对应关系，确定来自所 述体感控制器的运动指令对应的按键指令，并根据该按键指令对执行所述体感控制器对医 疗设备本体进行的操控动作。
[0013] 其中，所述用于医疗设备的体感传感器，包括：
[0014] 标识分配模块，用于为所述体感传感器感应范围内的每个手掌分配一个唯一的手 掌标识，以及为每个手指分配一个唯一的手指标识；
[0015] 坐标记录模块，用于记录所述手掌以及手指相对于所述传感器的空间坐标信息；
[0016] 坐标发送模块，用于将所述坐标记录模块所记录的空间坐标信息发送至与该体感 传感器连接的体感控制器。
[0017] 其中，所述坐标记录模块中记录的坐标信息在所述手掌和/或手指离开所述体感 传感器的感应范围内时自动清空。
[0018] 其中，所述用于医疗设备的体感控制器，包括：
[0019] 指令预置模块，用于预置运动信息与预存手势以及运动指令之间的对应关系；
[0020] 输入输出模块，用于接收来自体感传感器的空间坐标信息；
[0021] 处理模块，用于将所述输入输出模块接收到的空间坐标信息生成运动信息，并将 该运动信息与所述指令预置模块中的预存手势相比较，判定该运动信息对应的手势以及运 动指令；
[0022] 通讯模块，用于将所述处理模块判定的运动指令发送至医疗设备本体以对所述医 疗设备本体进行操控。
[0023] 其中，所述处理模块包括：
[0024] 运动信息生成单元，用于根据所述输入输出模块接收到的当前帧和前一帧的空间 坐标信息，生成运动信息；
[0025] 运动指令判定单元，用于将所述运动信息生成单元所生成的运动信息与所述指令 预置模块中的预存手势相比较，判定该运动信息对应的手势以及运动指令。
[0026] 其中，所述运动信息生成单元生成的运动信息包括：
[0027] 手掌平移的速度、方向；手掌位置；手掌旋转的方向和角度；手指指尖位置；手指 指尖的运动方向；手指指尖的运动速度。
[0028] 其中，所述医疗设备本体，包括：
[0029] 指令配置模块，用于配置手势指令和按键指令之间的对应关系；
[0030] 指令接收模块，用于接收来自所述体感控制器的手势指令；
[0031] 指令处理模块，用于根据所述指令预置模块预置的手势指令和按键指令之间的对 应关系，确定所述指令接收模块接收到的手指指令对应的按键指令；
[0032] 指令执行模块，用于根据所述指令处理模块确定的按键指令，对所述医疗设备本 体进行操控。
[0033] 其中，所述医疗设备本体包括：手术灯、手术床、医用吊塔、医用吊桥或者监护仪。
[0034] 相应的，本发明还提供一种医疗设备的体感控制方法，所述方法前述的体感控制 医疗设备实现，包括：
[0035] 通过所述用于医疗设备的体感传感器采集使用者的手掌和/或手指的空间坐标 信息，并将该空间坐标信息发送至所述用于医疗设备的体感控制器；
[0036] 通过所述体感控制器根据来自所述体感传感器的空间坐标信息生成运动信息，并 将该运动信息对应的运动指令发送至所述医疗设备；
[0037] 通过所述医疗设备本体根据运动指令与按键指令之间的对应关系，确定来自所述 体感控制器的运动指令对应的按键指令，并根据该按键指令对执行所述体感控制器对医疗 设备本体进行的操控动作。
[0038] 其中，所述通过所述用于医疗设备的体感传感器采集使用者的手掌和/或手指的 空间坐标信息，并将该空间坐标信息发送至所述用于医疗设备的体感控制器，包括：
[0039] 为所述体感传感器感应范围内的每个手掌分配一个唯一的手掌标识，以及为每个 手指分配一个唯一的手指标识；
[0040] 记录所述手掌以及手指相对于所述传感器的空间坐标信息；
[0041] 将所述记录的空间坐标信息发送至与该体感传感器连接的体感控制器。
[0042] 其中，所述方法还包括：
[0043] 在所述手掌和/或手指离开所述体感传感器的感应范围内时，所述记录的坐标信 息自动清空。
[0044] 其中，所述通过所述体感控制器根据来自所述体感传感器的空间坐标信息生成运 动信息，并将该运动信息对应的运动指令发送至所述医疗设备，包括：
[0045] 预置运动信息与预存手势以及运动指令之间的对应关系；
[0046] 接收来自体感传感器的空间坐标信息；
[0047] 将所述接收到的空间坐标信息生成运动信息，并将该运动信息与所述预存手势相 比较，判定该运动信息对应的手势以及运动指令；
[0048] 将所述判定的运动指令发送至医疗设备本体以对所述医疗设备本体进行操控。
[0049] 其中，将所述接收到的空间坐标信息生成运动信息，包括：
[0050] 根据接收到的当前帧和前一帧的空间坐标信息，生成运动信息；
[0051] 将所述生成的运动信息与所述预存手势相比较，判定该运动信息对应的手势以及 运动指令。
[0052] 其中，所述生成的运动信息包括：
[0053] 手掌平移的速度、方向；手掌位置；手掌旋转的方向和角度；手指指尖位置；手指 指尖的运动方向；手指指尖的运动速度。
[0054] 其中，所述通过所述医疗设备本体根据运动指令与按键指令之间的对应关系，确 定来自所述体感控制器的运动指令对应的按键指令，并根据该按键指令对执行所述体感控 制器对医疗设备本体进行的操控动作，包括：
[0055] 配置手势指令和按键指令之间的对应关系；
[0056] 接收来自所述体感控制器的手势指令；
[0057] 根据所述预置的手势指令和按键指令之间的对应关系，确定所述接收到的手指指 令对应的按键指令；
[0058] 根据所述确定的按键指令，对所述医疗设备本体进行操控。
[0059] 实施本发明，具有如下有益效果：
[0060] 由于本发明提供体感控制医疗设备中，通过体感传感器可采集使用者的手掌和/ 或手指的空间坐标信息，而体感控制器根据空间坐标信息生成运动信息，并判定该运动信 息对应的手势指令，以该手势指令实现对医疗设备本体的操作控制，整个过程只需要医疗 设备的使用者单独完成，医生自己可以根据需要来调整设备的参数，从而提高设备调整的 精准度，这样既能提高手术的效率，降低因沟通而带来的误操作的风险，同时也避免了手术 过程中，因医疗设备调整的需要，而导致交叉感染的出现。
【专利附图】
【附图说明】
[0061] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有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 发明的一些实施例，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。
[0062]图1为本发明一个实施例提供的体感控制医疗设备的结构示意图。
[0063]图2为本发明一个实施例提供的体感控制医疗设备的体感传感器的结构示意图。 [0064]图3为本发明一个实施例提供的体感控制医疗设备的体感控制器的结构示意图。 [0065]图4为本发明一个实施例的体感控制医疗设备中的体感传感器的安装位置的示 意图。
[0066] 图5为图4中A1位置处体感传感器的安装示意图。
[0067] 图6为图4中A2位置处体感传感器的安装示意图。
[0068] 图7为图4中A3位置处体感传感器的安装示意图。
[0069] 图8为本发明一个实施例的体感控制医疗设备的体感传感器的坐标系统示意图。
[0070] 图9为本发明一个实施例的体感控制医疗设备的结构示意图。
[0071] 图10为本发明一个实施例的体感控制医疗设备为带中置摄像头的手术灯产品架 构示意图。
[0072] 图11为本发明一个实施例的体感控制医疗设备为外置摄像头的手术灯产品架构 示意图。
[0073] 图12为本发明一个实施例的体感控制医疗设备为手术床的架构示意图。
[0074] 图13为本发明一个实施例的一种医疗设备的体感控制方法的流程示意图。
[0075] 图14为本发明一个实施例的一种医疗设备的体感控制方法的又一流程示意图。
【具体实施方式】
[0076] 本发明提出了一种在手术室无菌区对医疗设备的无接触式的体感控制技术方案。 具体的为在无菌区的指定区域，通过手指的形态、动作或者形态与动作的配合来给医疗设 备发送控制指令，从而实现无接触式的对医疗设备的控制。
[0077] 如图1所示，本发明一个实施例提供的体感控制医疗设备包括体感传感器1、体感 控制器2和医疗设备本体3。
[0078] 所述用于医疗设备的体感传感器1，用于采集使用者的手掌和/或手指的空间坐 标信息，并将该空间坐标信息发送至所述用于医疗设备的体感控制器；
[0079] 所述用于医疗设备的体感控制器2,用于根据来自所述体感传感器1的空间坐标 信息生成运动信息，并将该运动信息对应的运动指令发送至所述医疗设备3 ;
[0080] 所述医疗设备本体3，用于根据运动指令与按键指令之间的对应关系，确定来自所 述体感控制器2的运动指令对应的按键指令，并根据该按键指令对执行所述体感控制器对 医疗设备本体3进行的操控动作。
[0081] 参见图2,为本发明提供的体感控制医疗设备的体感传感器的结构示意图。
[0082] 如图2所述，该体感传感器1，包括：
[0083] 标识分配模块10,用于为所述体感传感器感应范围内的每个手掌分配一个唯一的 手掌标识，以及为每个手指分配一个唯一的手指标识；
[0084] 坐标记录模块11，用于记录所述手掌以及手指相对于所述传感器的空间坐标信 息；其中，所述坐标记录模块11中记录的坐标信息在所述手掌和/或手指离开所述体感传 感器的感应范围内时自动清空。
[0085] 坐标发送模块12,用于将所述坐标记录模块11所记录的空间坐标信息发送至与 该体感传感器连接的体感控制器。
[0086] 参见图3,为本发明提供的体感控制医疗设备的体感控制器的结构示意图。
[0087] 该体感控制器2,包括
[0088] 指令预置模块20,用于预置运动信息与预存手势以及运动指令之间的对应关系；
[0089] 输入输出模块21，用于接收来自体感传感器的空间坐标信息；
[0090] 处理模块22,用于将所述输入输出模块21接收到的空间坐标信息生成运动信息， 并将该运动信息与所述指令预置模块20中的预存手势相比较，判定该运动信息对应的手 势以及运动指令；
[0091] 其中，所述处理模块22包括：
[0092] 运动信息生成单元220,用于根据所述输入输出模块21接收到的当前帧和前一帧 的空间坐标信息，生成运动信息；
[0093] 运动指令判定单元221，用于将所述运动信息生成单元220所生成的运动信息与 所述指令预置模块20中的预存手势相比较，判定该运动信息对应的手势以及运动指令。
[0094] 通讯模块23,用于将所述处理模块22判定的运动指令发送至医疗设备以对所述 医疗设备本体进行操控。
[0095] 具体实现中，体感传感器可以捕捉使用者手势，生成空间坐标信息，通过输入输出 模块（I/O模块）传入体感控制器。体感控制器根据该空间坐标信息生成运动信息，并将该 运动信息与系统内预存的手势进行对比，判断其属于哪一个手势，然后通过通讯模块将对 应该手势的运动指令发给医疗设备。通讯模块可以以有线方式传输、红外无线传输，也可以 配置蓝牙、zigbee、等射频无线模块，通过无线方式与医疗设备连接。在具体实现中，医疗设 备可以是手术灯，也可以是手术床、医用吊塔、医用吊桥或者监护仪等医用设备。
[0096] 以下将以医疗设备为手术灯为例进行说明体感传感器的安装位置，如图4?图7 所示：
[0097] 其中，Al、A4是体感传感器安装在手术灯中心旋转体正下方的实例图。旋转体底 部开孔，体感传感器可以通过开孔接收信号。
[0098] A2、A5是体感传感器安装在灯头前后罩之间的实例图。体感传感器可以安装在灯 头组件内部，在灯后罩与玻璃面板之间；也可以固定在遮盖上，也可以固定在顶后罩上。
[0099] A3、A6是体感传感器安装在弹簧臂的实例图。体感传感器可以通过一个独立的安 装结构安装在手术灯的弹簧臂上，该安装结构可以围绕弹簧臂下转接头轴线旋转。
[0100] 图4至图7说明的体感传感器的安装位置仅仅是几个实际的例子。本发明的实施 例中，体感传感器也可以根据实际情况安装在其它适合的位置，而不局限在图4至图7所描 述的位置中。
[0101] 下面以体感传感器安装在手术灯中心旋转体正下方为例说明其工作原理，如图8 所不，以体感传感器的中心为坐标的原点建立一个直角坐标系，坐标的X轴平行于传感器， 指向体感传感器长边。Y轴平行于体感传感器，指向体感传感器短边。Z轴垂直与体感传感 器表面，远离体感传感器。单位可以根据需要选用，例如可以为毫米。
[0102] 体感传感器会给视野范围内出现的每个手掌和每个手指分配一个唯一标识ID(支 持单手操作和双手操作)，并记录每个ID的空间坐标(三维向量，相对于传感器坐标原点，毫 米为单位)。一旦手掌或手指离开视野范围，其ID会自动清空，并停止当前的操作。该空间 坐标信息会定时发送给传感控制器，每份这样的空间坐标信息称为帧。
[0103] 传感控制器可以根据每帧和前帧检测到的空间坐标信息，生成运动信息。这些运 动信息包括：
[0104] 手掌平移的速度、方向；
[0105] 手掌位置；
[0106] 手掌旋转的方向和角度；
[0107] 手指指尖位直；
[0108] 手指指尖的运动方向；
[0109] 手指指尖的运动速度；
[0110] 体感控制器将运动信息与预置的手势进行对比，判断其属于哪一个手势。
[0111] 例如，一个实施例中，运动信息与系统预置的手势以及运动指令的对应关系可以 如下表1所示：
[0112] 需要说明的是，表1中还示出了运动指令与实际的按键之间的对应关系。
[0113]
【权利要求】
1. 一种体感控制医疗设备，其特征在于，包括：医疗设备本体、用于医疗设备的体感传 感器、用于医疗设备的体感控制器； 所述用于医疗设备的体感传感器，用于采集使用者的手掌和/或手指的空间坐标信 息，并将该空间坐标信息发送至所述用于医疗设备的体感控制器； 所述用于医疗设备的体感控制器，用于根据来自所述体感传感器的空间坐标信息生成 运动信息，并将该运动信息对应的运动指令发送至所述医疗设备； 所述医疗设备本体，用于根据运动指令与按键指令之间的对应关系，确定来自所述体 感控制器的运动指令对应的按键指令，并根据该按键指令对执行所述体感控制器对医疗设 备本体进行的操控动作。
2. 如权利要求1所述的体感控制医疗设备，其特征在于，所述用于医疗设备的体感传 感器，包括： 标识分配模块，用于为所述体感传感器感应范围内的每个手掌分配一个唯一的手掌标 识，以及为每个手指分配一个唯一的手指标识； 坐标记录模块，用于记录所述手掌以及手指相对于所述传感器的空间坐标信息； 坐标发送模块，用于将所述坐标记录模块所记录的空间坐标信息发送至与该体感传感 器连接的体感控制器。
3. 如权利要求2所述的体感控制医疗设备，其特征在于，所述坐标记录模块中记录的 坐标信息在所述手掌和/或手指离开所述体感传感器的感应范围内时自动清空。
4. 如权利要求1所述的体感控制医疗设备，其特征在于，所述用于医疗设备的体感控 制器，包括： 指令预置模块，用于预置运动信息与预存手势以及运动指令之间的对应关系； 输入输出模块，用于接收来自体感传感器的空间坐标信息； 处理模块，用于将所述输入输出模块接收到的空间坐标信息生成运动信息，并将该运 动信息与所述指令预置模块中的预存手势相比较，判定该运动信息对应的手势以及运动指 令； 通讯模块，用于将所述处理模块判定的运动指令发送至医疗设备本体以对所述医疗设 备本体进行操控。
5. 如权利要求4所述的体感控制医疗设备，其特征在于，所述处理模块包括： 运动信息生成单元，用于根据所述输入输出模块接收到的当前帧和前一帧的空间坐标 信息，生成运动信息； 运动指令判定单元，用于将所述运动信息生成单元所生成的运动信息与所述指令预置 模块中的预存手势相比较，判定该运动信息对应的手势以及运动指令。
6. 如权利要求5所述的体感控制医疗设备，其特征在于，所述运动信息生成单元生成 的运动信息包括： 手掌平移的速度、方向；手掌位置；手掌旋转的方向和角度；手指指尖位置；手指指尖 的运动方向；手指指尖的运动速度。
7. 如权利要求1所述的体感控制医疗设备，其特征在于，所述医疗设备本体，包括： 指令配置模块，用于配置手势指令和按键指令之间的对应关系； 指令接收模块，用于接收来自所述体感控制器的手势指令； 指令处理模块，用于根据所述指令预置模块预置的手势指令和按键指令之间的对应关 系，确定所述指令接收模块接收到的手指指令对应的按键指令； 指令执行模块，用于根据所述指令处理模块确定的按键指令，对所述医疗设备本体进 行操控。
8. 如权利要求7所述的体感控制医疗设备，其特征在于，所述医疗设备本体包括：手术 灯、手术床、医用吊塔、医用吊桥或者监护仪。
9. 一种医疗设备的体感控制方法，其特征在于，所述方法由权利要求1至8中任一项所 述的体感控制医疗设备实现，包括 ： 通过所述用于医疗设备的体感传感器采集使用者的手掌和/或手指的空间坐标信息， 并将该空间坐标信息发送至所述用于医疗设备的体感控制器； 通过所述体感控制器根据来自所述体感传感器的空间坐标信息生成运动信息，并将该 运动信息对应的运动指令发送至所述医疗设备； 通过所述医疗设备本体根据运动指令与按键指令之间的对应关系，确定来自所述体感 控制器的运动指令对应的按键指令，并根据该按键指令对执行所述体感控制器对医疗设备 本体进行的操控动作。
10. 如权利要求9所述的医疗设备的体感控制方法，其特征在于，所述通过所述用于医 疗设备的体感传感器采集使用者的手掌和/或手指的空间坐标信息，并将该空间坐标信息 发送至所述用于医疗设备的体感控制器，包括： 为所述体感传感器感应范围内的每个手掌分配一个唯一的手掌标识，以及为每个手指 分配一个唯一的手指标识； 记录所述手掌以及手指相对于所述传感器的空间坐标信息； 将所述记录的空间坐标信息发送至与该体感传感器连接的体感控制器。
11. 如权利要求10所述的医疗设备的体感控制方法，其特征在于，所述方法还包括： 在所述手掌和/或手指离开所述体感传感器的感应范围内时，所述记录的坐标信息自 动清空。
12. 如权利要求9所述的医疗设备的体感控制方法，其特征在于，所述通过所述体感控 制器根据来自所述体感传感器的空间坐标信息生成运动信息，并将该运动信息对应的运动 指令发送至所述医疗设备，包括： 预置运动信息与预存手势以及运动指令之间的对应关系； 接收来自体感传感器的空间坐标信息； 将所述接收到的空间坐标信息生成运动信息，并将该运动信息与所述预存手势相比 较，判定该运动信息对应的手势以及运动指令； 将所述判定的运动指令发送至医疗设备本体以对所述医疗设备本体进行操控。
13. 如权利要求12所述的医疗设备的体感控制方法，其特征在于，将所述接收到的空 间坐标信息生成运动信息，包括： 根据接收到的当前帧和前一帧的空间坐标信息，生成运动信息； 将所述生成的运动信息与所述预存手势相比较，判定该运动信息对应的手势以及运动 指令。
14. 如权利要求13所述的医疗设备的体感控制方法，其特征在于，所述生成的运动信 息包括： 手掌平移的速度、方向；手掌位置；手掌旋转的方向和角度；手指指尖位置；手指指尖 的运动方向；手指指尖的运动速度。
15.如权利要求9至14中任一项所述的医疗设备的体感控制方法，其特征在于，所述通 过所述医疗设备本体根据运动指令与按键指令之间的对应关系，确定来自所述体感控制器 的运动指令对应的按键指令，并根据该按键指令对执行所述体感控制器对医疗设备本体进 行的操控动作，包括： 配置手势指令和按键指令之间的对应关系； 接收来自所述体感控制器的手势指令； 根据所述预置的手势指令和按键指令之间的对应关系，确定所述接收到的手指指令对 应的按键指令； 根据所述确定的按键指令，对所述医疗设备本体进行操控。
【文档编号】A61B19/00GK104252225SQ201310263037
【公开日】2014年12月31日 申请日期:2013年6月27日 优先权日:2013年6月27日
【发明者】刘丽丽, 何卫光 申请人:南京迈瑞生物医疗电子有限公司