一种集成控制系统论文和设计-陆启良

全文摘要

本实用新型提供了一种集成控制系统，通过在医用吊臂上设置信号处理模块以及手势检测模块，通过手势检测模块来采集手势信号，并根据手势信号来控制吊臂的动作。本实用新型提出的控制系统可有效减少手术过程中移动医用吊臂吊臂的时间，为手术救援过程争取了宝贵的时间。另外发明人发现还可在医用吊臂内部集成触摸屏控制系统，解决了医用吊臂医疗系统中控制设备较多且分散不易操作的缺点，可实时监测吊臂内气体成分变化状态，预防泄漏，且可记录吊臂及其医疗系统维护历史和维护信息，方便判断吊臂日常运行状态。

主设计要求

1.一种集成控制系统，用于医用吊臂，其特征在于，包括信号处理模块、手势检测模块，所述医用吊臂包括一吊臂，所述吊臂内设置有驱动模块；所述信号处理模块设置在所述医用吊臂上，并与所述手势检测模块以及所述驱动模块通信连接，所述手势检测模块采集手势信号并发送给所述信号处理模块，所述信号处理模块收集并分析所述手势信号；所述信号处理模块根据所述手势信号向所述驱动模块发出驱动所述吊臂作出相应动作的驱动信号。

设计方案

1.一种集成控制系统，用于医用吊臂，其特征在于，包括信号处理模块、手势检测模块，所述医用吊臂包括一吊臂，所述吊臂内设置有驱动模块；

所述信号处理模块设置在所述医用吊臂上，并与所述手势检测模块以及所述驱动模块通信连接，所述手势检测模块采集手势信号并发送给所述信号处理模块，所述信号处理模块收集并分析所述手势信号；

所述信号处理模块根据所述手势信号向所述驱动模块发出驱动所述吊臂作出相应动作的驱动信号。

2.如权利要求1所述的一种集成控制系统，其特征在于，还包括显示模块，所述显示模块设置在所述医用吊臂上，并与所述信号处理模块通信连接，所述显示模块用于显示所述医用吊臂的实时情况。

3.如权利要求2所述的一种集成控制系统，其特征在于，还包括语音检测模块，所述语音检测模块与所述信号处理模块通信连接，所述语音检测模块采集语音信号并发送给所述信号处理模块，所述信号处理模块采集并分析所述语音信号；

所述信号处理模块根据所述手势信号发出驱动所述吊臂作出相应动作的指令；

所述显示模块用于显示所述吊臂的工作状态。

4.如权利要求3所述的一种集成控制系统，其特征在于，还包括灯光模块，所述灯光模块设置在所述医用吊臂上，并与所述信号处理模块通信连接；

所述显示模块用于显示所述灯光模块的工作状态。

5.如权利要求4所述的一种集成控制系统，其特征在于，所述信号处理模块根据所述语音信号发出驱动所述灯光模块作出相应照明的指令。

6.如权利要求2所述的一种集成控制系统，其特征在于，还包括气体检测模块，所述医用吊臂内有一腔体空间，所述气体检测模块设置在所述腔体空间内并与所述信号处理模块通信连接，所述气体检测模块采集所述腔体空间内的气体信号并发送给所述信号处理模块，所述信号处理模块收集并分析所述气体信号；

所述显示模块设置在所述医用吊臂表面，并用于显示所述腔体空间的气体状态。

7.如权利要求6所述的一种集成控制系统，其特征在于，还包括报警模块，所述报警模块设置在所述医用吊臂上，并与所述信号处理模块通信连接，所述信号处理模块根据所述气体信号判断是否给所述报警模块发出驱动所述报警模块发出报警信息的指令；

所述显示模块用于显示所述报警信息。

8.如权利要求6所述的一种集成控制系统，其特征在于，所述气体检测模块包括气体传感器，所述气体传感器设置在所述腔体空间内并与所述信号处理模块通信连接，所述气体传感器采集所述腔体空间内的气体信号并发送给所述信号处理模块。

9.如权利要求8所述的一种集成控制系统，其特征在于，所述气体传感器包括氧气传感器，所述氧气传感器设置在所述腔体空间内并与所述信号处理模块通信连接，所述氧气传感器采集所述腔体空间内的氧气信号并发送给所述信号处理模块。

10.如权利要求2所述的一种集成控制系统，其特征在于，所述显示模块为触摸显示屏。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及一种医疗设备，特别涉及一种用于医用吊臂的集成控制系统。

背景技术

医用吊臂是医院现代化手术室必不可少的医疗设备，医用吊臂可以为医护人员提供照明，还可以为患者提供氧气供应。医用吊臂的吊臂的运动需要内部的电机驱动的支持，在手术过程中，医护人员若想要移动吊臂，需要人工手动移动吊臂或者依靠医用吊臂上的控制键。然而在手术中，医护人员在做手术时，大都需要带上无菌手套。此时如果手动移动吊臂或者手动按键来控制吊臂，由于手术中需保持绝对洁净的环境，就必须脱掉手套，会浪费宝贵的手术救援时间，很可能错过最佳救援时间。

因此，需要提出一种控制医用吊臂吊臂运动的集成控制系统。

实用新型内容

本实用新型提出一种集成控制系统，用以解决现有技术中由于需要人工手动控制医用吊臂吊臂，导致浪费手术救援时间的问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型提出一种集成控制系统，包括信号处理模块、手势检测模块，所述医用吊臂包括一吊臂，所述吊臂内设置有驱动模块；

所述信号处理模块根据所述手势信号向所述驱动模块发出驱动所述吊臂作出相应动作的驱动信号。

可选的，还包括显示模块，所述显示模块设置在所述医用吊臂上，并与所述信号处理模块通信连接，所述显示模块用于显示所述医用吊臂的实时情况。

可选的，还包括语音检测模块，所述语音检测模块与所述信号处理模块通信连接，所述语音检测模块采集语音信号并发送给所述信号处理模块，所述信号处理模块采集并分析所述语音信号；

所述信号处理模块根据所述手势信号发出驱动所述吊臂作出相应动作的指令；

所述显示模块用于显示所述吊臂的工作状态。

可选的，还包括灯光模块，所述灯光模块设置在所述医用吊臂上，并与所述信号处理模块通信连接；

所述显示模块用于显示所述灯光模块的工作状态。

可选的，所述信号处理模块根据所述语音信号发出驱动所述灯光模块作出相应照明的指令。

可选的，还包括气体检测模块，所述医用吊臂内有一腔体空间，所述气体检测模块设置在所述腔体空间内并与所述信号处理模块通信连接，所述气体检测模块采集所述腔体空间内的气体信号并发送给所述信号处理模块，所述信号处理模块收集并分析所述气体信号；

所述显示模块设置在所述医用吊臂表面，并用于显示所述腔体空间的气体状态。

可选的，还包括报警模块，所述报警模块设置在所述医用吊臂上，并与所述信号处理模块通信连接，所述信号处理模块根据所述气体信号判断是否给所述报警模块发出驱动所述报警模块发出报警信息的指令；

所述显示模块用于显示所述报警信息。

可选的，所述气体检测模块包括气体传感器，所述气体传感器设置在所述腔体空间内并与所述信号处理模块通信连接，所述气体传感器采集所述腔体空间内的气体信号并发送给所述信号处理模块。

可选的，所述气体传感器包括氧气传感器，所述氧气传感器设置在所述腔体空间内并与所述信号处理模块通信连接，所述氧气传感器采集所述腔体空间内的氧气信号并发送给所述信号处理模块。

可选的，所述显示模块为触摸显示屏。

本实用新型提出一种集成控制系统，通过在医用吊臂上设置信号处理模块以及手势检测模块，通过手势检测模块来采集手势信号，并根据手势信号来控制吊臂的动作。本实用新型提出的控制系统可有效减少手术过程中移动医用吊臂吊臂的时间，为手术救援过程争取了宝贵的时间。另外发明人发现还可在医用吊臂内部集成触摸屏控制系统，解决了医用吊臂医疗系统中控制设备较多且分散不易操作的缺点，可实时监测医用吊臂内气体成分变化状态，预防泄漏，且可记录医用吊臂及其医疗系统维护历史和维护信息，方便判断医用吊臂日常运行状态。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的一种集成控制系统示意图；

图2为本实用新型实施例提供的另一种集成控制系统示意图；

10-信号处理模块，20-手势检测模块，30-显示模块，40-语音检测模块，50-灯光模块，60-气体检测模块，70-报警模块，11-摄像头，12-麦克风，13-功能配置触摸块，14-气体情况显示块，15-灯光情况显示块，16-吊臂控制触摸块，17-电源开关触摸块，18-异常预警显示块，19-日常维护查询触摸块。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本实用新型提出的一种集成控制系统作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本实用新型的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本实用新型实施例的目的。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或者位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

如图1所示，本实用新型实施例提出一种集成控制系统，包括信号处理模块10、手势检测模块20，所述医用吊臂包括一吊臂，所述吊臂内设置有驱动模块。所述信号处理模块10设置在所述医用吊臂上，并与所述手势检测模块20以及所述驱动模块通信连接。所述手势检测模块20采集手势信号并发送给所述信号处理模块10，所述信号处理模块10收集并分析所述手势信号。所述信号处理模块10根据所述手势信号向所述驱动模块发出驱动所述吊臂作出相应动作的驱动信号。

在平时或手术过程中，医护人员需要对吊臂的位置进行移动时，比如，需要移动吊臂上的医用照明灯，只要医护人员对着所述手势检测模块20作出相应的手势动作。此时，所述信号处理模块10接收到来自所述手势检测模块20的手势信号，将手势信号与所述信号处理模块10内部存储的手势信息进行比对，在找到对应的手势信号时，并向所述驱动模块发出驱动所述吊臂作出相应动作的驱动信号。所述信号处理模块10可以是实时处理模块，可根据反馈实时作出发出指令的动作，相比手动操作吊臂可节省很多时间，并且这个过程不需要医护人员作出任何多余的或者可能会污染手术环境的动作。保证了手术过程的安全性。

进一步地，所述集成控制系统还可包括显示模块30，所述显示模块30设置在所述医用吊臂上，并与所述信号处理模块10通信连接，所述显示模块30用于显示所述医用吊臂的实时情况。所述显示模块30可将医用吊臂的按键全部集成在一起，使得医用吊臂的控制更加便捷。

进一步地，发明人发现还可在所述集成控制系统内集成一语音检测模块40。所述语音检测模块40与所述信号处理模块10通信连接，医护人员在发出一条语音指令时，所述语音检测模块40会立刻采集语音信号并发送给所述信号处理模块10，所述信号处理模块10采集并分析所述语音信号。在所述信号处理模块10分析完所述语音信号后，就根据所述手势信号发出驱动所述吊臂作出相应动作的指令，以此来控制吊臂的动作。所述集成控制系统还可包括灯光模块50，所述灯光模块50设置在所述医用吊臂上，并与所述信号处理模块10通信连接。所述语音检测模块40除了可以控制吊臂的动作外，还可以用于控制所述灯光模块50的工作，比如医护人员在手术时需要切换灯光时，只要对着语音检测模块40说出相应的语音指令，所述语音检测模块40会根据检测到的语音指令，对所述灯光模块50发出相应的指令。可以进一步地节省手术过程中的时间。所述显示模块30可用于显示所述吊臂以及所述灯光模块50的工作状态。

需要注意的是，所述语音检测模块40可以是一种声音传感器或者是一种声音处理芯片，还可以是其它类型的具有声音采集功能的设备，例如还可以是一个麦克风12，在此不做限制。但是，不同的语音检测模块的成本不同，因此在实际选择时要根据需求来选择合适的语音检测模块。

可选地，发明人发现，医用吊臂大都用于手术室供氧、吸引、压缩空气、氮气等医用气体，因此内部的气体状况监测就显得格外重要，所述集成控制系统还可包括一气体检测模块60。所述医用吊臂内有一腔体空间。所述气体检测模块60设置在所述腔体空间内并与所述信号处理模块10通信连接，所述气体检测模块60采集所述腔体空间内的气体信号并发送给所述信号处理模块10。所述信号处理模块10收集并分析所述气体信号，所述腔体空间的气体状态可用所述显示模块30来显示。

需要注意的是，这里提到的气体检测模块60可以是氧气传感器，或者是氮气传感器或者是其它类型的气体传感器，还可以是多种气体传感器的组合，在此不做限制。这些气体检测模块60主要用来检测医用吊臂内部的气体的浓度，例如，氧气传感器用于检测医用吊臂内部氧气的浓度情况，氮气传感器用于检测医用吊臂内部氮气的浓度情况。另外，还可设置一气压传感器，用于检测医用吊臂内部气压情况并反馈给信号处理模块10。

另外，所述集成控制系统中还可集成一报警模块70，所述报警模块70设置在所述医用吊臂上，并与所述信号处理模块10通信连接，所述信号处理模块10会根据所述气体检测模块60检测的气体信号来判断是否给所述报警模块70发出驱动所述报警模块70发出报警信息的指令，并且将报警信号显示在所述显示模块30上。需要注意的是，这里提到的报警模块70可以是蜂鸣器，利用蜂鸣器发出的声音来提醒异常，或者可使用灯光报警器，利用其发出的灯光来提醒异常，还有很多其它类型的报警装置，在此不一一赘述。设置报警模块70可在发生异常时做到及时提醒人员以尽量减少损失并将风险降到最低。

可选地，所述显示模块30可以是触摸显示屏，可在触摸显示屏上集成各种功能模块的触摸按键，例如可在触摸显示屏上集成控制手术灯的按键，传统机械按键会导致医用吊臂的晃动，触摸按键的方式可有效避免此问题。还可在触摸显示屏上设置医用吊臂的功能配置模块，更加有效便捷的控制医用吊臂，可记录医用吊臂及其医疗系统维护历史和维护信息，方便判断医用吊臂日常的运行状态。

上述的多个模块，如信号处理模块10模块、语音检测模块40、手势检测模块20、报警模块70等均可一起集成在所述触摸显示屏处，将这些功能模块集成在所述触摸显示屏中可以形成一个类似操作终端的智能设备，该终端可通过声音或手势来控制医用吊臂的照明、吊臂的运动，还可通过触摸屏上的触摸键来控制医用吊臂的照明、吊臂的运动，同时还可实时监测医用吊臂内部的气体状况并有异常报警系统。这样高度集成化的机构可以解决现有医用吊臂系统中控制设备多而分散且不易操作的缺点。如图2所示，本实施例中该终端配备有摄像头11、麦克风12、功能配置触摸块13、气体情况显示块14、灯光情况显示块15、吊臂控制触摸块16、电源开关触摸块17、异常预警显示块18以及日常维护查询触摸块19。其中摄像头11用于实现所述手势检测模块20的功能，麦克风12用于实现所述语音检测模块40的功能；功能配置触摸块13用于配置整个触摸显示屏的功能实现模块，比如可用于配置触摸显示屏的亮度或声音大小等参数；气体情况显示块14用于显示医用吊臂内部的气体情况；灯光情况显示块15用于显示医用吊臂的灯光工作情况以及可用于控制所述灯光模块50；吊臂控制触摸块16用于触摸控制医用吊臂的吊臂的运动；电源开关触摸块17用于控制整个触摸显示屏的电源；异常预警显示块18用于显示医用吊臂的异常情况；日常维护查询触摸块19用于使用人员查询医用吊臂的日常维护记录。

需要注意的是，所述信号处理模块10可以包括一具有数据处理和分析能力的芯片，可以是MCU，或FPGA，甚至可以是一个终端，还有很多其它具有相同作用的设备，在此不一一赘述。另外，对于所述信号处理模块10与其它模块之间的通信方式，例如，所述信号处理模块10与所述显示模块30，可利用所述信号处理模块10本身的GPIO口来通信，还可利用一些其它的外设接口来实现通信，而所述信号处理模块10与所述手势检测模块20之间的通信可利用外设串行通信接口，可使用UART接口来实现通信，此时所述信号处理模块10与所述手势检测模块20之间的通信协议就需要利用串口通信协议来进行；还可使用SPI接口来实现通信，类似地，此时所述信号处理模块10与所述手势检测模块20之间的通信就需要利用SPI协议来进行；还可使用I2C接口来实现通信，类似地，此时所述信号处理模块10与所述手势检测模块20之间的通信就需要利用I2C协议来进行；还可以用其它的通信接口来进行通信，在此不一一赘述。这里提到的手势检测模块，现在主流的技术中，一般有摄像头检测、红外对管、ELMOS或者GS200，这些手势检测模块各有优缺点，具体如表1所示。在实际应用时需根据需求来具体选择合适的手势检测模块，不属于本申请重点保护内容。

表1各种手势检测模块优缺点

综上所述，本实用新型提出一种集成控制系统，通过在医用吊臂上设置信号处理模块以及手势检测模块，通过手势检测模块来采集手势信号，并根据手势信号来控制吊臂的动作。本实用新型提出的控制系统可有效减少手术过程中移动医用吊臂吊臂的时间，为手术救援过程争取了宝贵的时间。另外发明人发现还可在医用吊臂内部集成触摸屏控制系统，解决了医用吊臂医疗系统中控制设备较多且分散不易操作的缺点，可实时监测吊臂内气体成分变化状态，预防泄漏，且可记录吊臂及其医疗系统维护历史和维护信息，方便判断吊臂日常运行状态。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”或“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围。

设计图

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主设计要求

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设计说明书

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