CN107924713A - 医学治疗系统所用的非触摸界面 - Google Patents

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Abstract

一种透析机，包括：一个或多个处理单元，其被配置为发送控制数据；泵，其被配置为至少部分地基于从所述处理单元接收到的控制数据来将医用流体泵送到患者以及将医用流体从患者泵送出；电子面板，其包括：显示面；以及至少一个面板控制单元，其被配置为使所述电子面板显示用户能够调用的至少一个用户界面元素；至少一个投影仪；以及至少一个照相机，其中，所述一个或多个处理单元被配置为进行以下操作：处理所述照相机所接收到的输入；基于处理后的输入来确定物理对象在所述照相机的视野内的位置；基于至少一次接收到的处理后的输入，确定为所述物理对象的位置表示对所述电子面板上所显示的所述至少一个用户界面元素的调用；以及基于处理后的输入来确定所述控制数据。

Description

医学治疗系统所用的非触摸界面
技术领域
本发明涉及医学治疗系统所用的输入装置(例如，显示器)。
背景技术
透析是用于支持肾功能不足的患者的治疗。透析机通常包括可以由护士或医生使用以将与治疗有关的信息输入到透析机中的输入装置。
发明内容
在一个方面中，一种透析机，包括被配置为发送控制数据的一个或多个处理单元。所述透析机还包括泵，其被配置为至少部分地基于从所述处理单元接收到的控制数据来将医用流体泵送到患者并且将医用流体从患者泵送出。所述透析机还包括电子面板。所述电子面板包括：显示面以及至少一个面板控制单元，所述至少一个面板控制单元被配置为使所述电子面板显示用户能够调用的至少一个用户界面元素。所述透析机还包括至少一个投影仪和至少一个照相机。所述一个或多个处理单元被配置为处理所述照相机所接收到的输入。所述一个或多个处理单元还被配置为基于处理后的输入来确定物理对象在所述照相机的视野内的位置。所述一个或多个处理单元还被配置为基于至少一次接收到的处理后的输入，确定为所述物理对象的位置表示对所述电子面板上所显示的所述至少一个用户界面元素的调用。所述一个或多个处理单元还被配置为基于处理后的输入来确定所述控制数据。
实现方式可以包括以下特征中的一个或多个。
在一些实现方式中，所述投影仪包括发光装置。
在一些实现方式中，所述照相机所接收到的输入包括像素的图像。各像素至少由表示水平位置的u坐标值和表示垂直位置的v坐标值来定义。
在一些实现方式中，所述物理对象的位置是基于所述图像的像素的u坐标值和v坐标值来确定的。
在一些实现方式中，所述物理对象的位置是通过计算x坐标值、y坐标值和z坐标值来确定的。所述x坐标值、所述y坐标值和所述z坐标值各自是基于以下中的一个或多个来确定的：所述u坐标值、所述v坐标值、所述照相机的以像素为单位的焦距、以及所述投影仪和所述照相机之间的距离。
在一些实现方式中，所述一个或多个处理单元被配置为确定为所述物理对象是关注的物理对象。
在一些实现方式中，至少部分地基于所述物理对象的宽度来将所述物理对象确定为关注的物理对象。
在一些实现方式中，所述关注的物理对象是人手的手指。
在一些实现方式中，所述投影仪发出线。所述线的长度依赖于空间中的点和所述投影仪之间的距离。
在一些实现方式中，所述透析机包括四个投影仪和四个照相机。第一投影仪位于所述电子面板的上方，第二投影仪位于所述电子面板的下方，第三投影仪位于所述电子面板的左侧，并且第四投影仪位于所述电子面板的右侧。
在另一方面中，一种由透析机的一个或多个处理器进行的方法，包括处理视觉输入。所述方法还包括基于处理后的视觉输入来确定物理对象的位置。所述方法还包括基于至少一次接收到的处理后的视觉输入，来确定为所述物理对象的位置表示对所述透析机的电子面板所显示的至少一个能调用的用户界面元素的调用。
实现方式可以包括以下特征中的一个或多个。
在一些实现方式中，所述视觉输入包括与投射到所述物理对象上的光有关的信息。
在一些实现方式中，所述光包括红外光。
在一些实现方式中，所述视觉输入包括像素的图像。各像素至少由表示水平位置的u坐标值和表示垂直位置的v坐标值来定义。
在一些实现方式中，所述物理对象的位置是基于所述图像的像素的u坐标值和v坐标值来确定的。
在一些实现方式中，所述物理对象的位置是通过计算x坐标值、y坐标值和z坐标值来确定的。所述x坐标值、所述y坐标值和所述z坐标值各自是基于以下中的一个或多个所确定的：所述u坐标值、所述v坐标值、用于处理所述视觉输入的照相机的以像素为单位的焦距、以及所述照相机和用于发出投射到所述物理对象上的光的投影仪之间的距离。
在一些实现方式中，所述方法还包括以下步骤：确定为所述物理对象是关注的物理对象。
在一些实现方式中，至少部分地基于所述物理对象的宽度来将所述物理对象确定为关注的物理对象。
在一些实现方式中，所述关注的物理对象是人手的手指。
在另一方面中，一种存储有软件的非暂时性计算机可读介质，其中所述软件在由一个或多个处理器执行的情况下，进行以下方法，所述方法包括处理视觉输入。所述方法还包括基于处理后的视觉输入来确定物理对象的位置。所述方法还包括基于至少一次接收到的处理后的视觉输入，来确定为所述物理对象的位置表示对透析机的电子面板所显示的至少一个能调用的用户界面元素的调用。
实现方式可以包括以下优点中的一个或多个优点。
在一些实现方式中，这里所述的装置和技术可以促进透析环境的清洁和消毒，由此降低便于感染传播的风险并且使得用户不必戴手套。由于患者的健康状况脆弱，因此清洁和消毒在医疗环境中尤为重要。所述装置和技术的非触摸性质允许用户在不触摸透析机的情况下与透析机交互。
在一些实现方式中，所述电子面板被配置为接收来自用户的多个输入。所述多个输入可以是在不同的时间接收到的(例如，手势)，或者可以是同时的(例如，多手势输入)。用以接收来自用户的多个输入的能力增加了用户可以利用显示器118进行的不同交互的数量，由此增加了用户对透析机的控制水平。
通过说明书和附图并且通过权利要求书，本发明的其它方面、特征和优点将变得明显。
附图说明
图1是包括具有非触摸界面的显示器的血液透析系统的正面立体图。
图2a是图1的显示器的正向视图。
图2b是该显示器的立体图。
图3a是显示器的立体图，其中对象位于该显示器前方的空间中。
图3b是照相机基于图3a中的对象的位置所构建的图像的示例。
图3c是图3a的显示器的立体图，其中对象与从投影仪发射的光的平面相交。
图3d是照相机基于图3c中的对象的位置所构建的图像的示例。
图4是示出如何确定图3c中的对象的位置的坐标系的示例。
图5是图3a和图3c的显示器的立体图，其中对象正调用用户界面元素。
图6a是图1的显示器的正向视图，其中血液透析系统包括多个照相机和多个投影仪。
图6b是图6a的显示器的立体图，其中对象正调用用户界面元素。
图7是示出用于确定对用户界面元素的调用的技术的流程图。
图8是计算机系统和相关部件的示例。
具体实施方式
在诸如透析治疗等的医用流体治疗之前、期间或之后的各点处，医务人员可能需要向透析机输入信息。例如，在治疗之前，护士可以输入诸如患者ID等的患者信息。护士还可以输入诸如与患者的治疗处方有关的信息等的医学治疗信息。
这里所述的医用流体治疗系统(例如，透析系统)可以包括具有用于接收来自用户的输入的非接触式(例如，非触摸)界面的输入装置。在一些示例中，透析机包括显示器、照相机、投影仪和处理器。显示器被配置为显示能够在用户不与显示器进行接触的情况下由用户调用的用户界面元素，例如用户界面按钮等。基于照相机所接收到的输入，处理器可以确定用户的手的手指在照相机的视野中的位置。处理器还可以确定为手指的位置表示对正显示的特定用户界面元素的调用。
在一些示例中，用户的手指可以位于显示器前方的空间中。投影仪被配置为在穿过显示器前方的空间的平面中发射红外光。在用户的手指与红外光的平面相交的情况下，红外线段被投射到用户的手指上。照相机检测投射到用户的手指上的红外线段，并且构建包括通过像素对红外线段的表示的图像。该图像可以是二维的并且可以具有如下的坐标系，其中u坐标表示像素的水平位置并且v坐标表示像素的垂直位置。这样，像素可以通过表示u坐标的值(例如，数值)和表示v坐标的值来表征。
处理器接收并处理从照相机接收到的信息以确定手指的位置是否表示对特定用户界面元素的调用。例如，处理器接收与照相机所构建的图像有关的信息并且确定为物理对象位于显示器前方的特定空间中。
作为预备步骤，处理器可以确定物理对象(例如，手指)是否是关注的物理对象。这种确定可以基于手指的宽度，其中可以基于投射到手指上的红外线段的长度来确定手指的宽度。
如果手指被确定为关注的物理对象，则处理器确定手指关于显示器的(例如，关于x,y,z坐标的)位置。手指的位置是至少部分地基于照相机所构建的图像、红外线段的u坐标和v坐标、照相机的位置、投影仪的位置、投影仪相对于显示器的投射角度以及照相机的焦距来确定的。照相机的焦距是系统使光收敛或发散的程度的度量，并且与对象在照相机所构建的图像中出现的尺寸相对应。如果对象的位置离镜头的距离接近焦距，则该对象在照相机的视野内趋于聚焦。较长的焦距倾向于与较窄的视角相对应，而较短的焦距倾向于与较宽的视角相对应。
可以根据以下的等式来确定手指的位置：
一旦确定了手指的x、y、z坐标，处理器确定手指的位置是否表示对特定用户元素的调用。处理器识别显示器上的与手指的x,y,z坐标正交的位置。如果所识别的位置与用户界面元素相对应，则处理器确定为特定的用户界面元素正在被调用。透析机可以基于正被调用的用户界面元素来进行一个或多个动作。
使用非接触式输入装置可以促进透析环境的清洁和消毒，由此降低便于感染传播的风险并且使得用户不必戴手套。由于患者的健康状况脆弱，因此清洁和消毒在医疗环境中尤为重要。输入装置的非触摸性质允许用户在不与透析机进行物理接触的情况下与透析机交互。
参考图1，血液透析系统100包括血液透析机102，形成血液回路的一次性血液用部件组104连接至所述血液透析机102。如以下所述，血液透析系统100包括诸如电子面板等的输入装置(例如，显示器118)。
通常，在血液透析期间，血液用部件组104中的动脉患者管线106和静脉患者管线108连接至患者，并且血液经由血液用部件组104中的各血液管线以及包括透析器110的部件循环。同时，透析液经由透析器110所形成的透析液回路以及连接至血液透析机102的各种其它透析液部件和透析液管线循环。这些透析液部件和透析液管线中的许多部件和管线位于血液透析机102的壳体103内，因而在图1中不可见。透析液连同血液一起经过透析器110。经过透析器110的血液和透析液由透析器110的半渗透结构(例如，半渗透膜和/或半渗透微管)彼此分离。作为该配置的结果，将毒素从患者的血液中去除并且收集到透析液中。离开透析器110的滤过后的血液返回至患者。离开透析器110的透析液包括从血液中去除的毒素并且通常被称为“用过的透析液”。用过的透析液从透析器110引出到排出口。
血液用部件组104的部件之一是空气释放装置112。空气释放装置112包括允许空气穿过、同时抑制(例如，防止)液体穿过的自密封性排气组件。结果，在治疗期间通过血液回路的血液包含空气的情况下，空气在血液经过空气释放装置112时被排放到大气。
如图1所示，透析液容器124经由透析液供给管线126连接至血液透析机102。排出管线128和超滤管线129也从血液透析机102延伸出。透析液供给管线126、排出管线128和超滤管线129流体连接至血液透析机102的壳体103内的形成透析液回路的一部分的各种透析液部件和透析液管线。在血液透析期间，透析液供给管线126将新鲜透析液从透析液容器124运送到位于血液透析机102内的透析液回路的一部分。如上所述，新鲜透析液经由形成透析液回路的各种透析液管线和包括透析器110的透析液部件循环。在透析液通过透析器110时，透析液从患者的血液收集毒素。如此得到的用过的透析液从透析液回路经由排出管线128被运送到排出口。在治疗期间进行超滤的情况下，用过的透析液和从患者抽取的多余液体的组合经由超滤管线129被运送到排出口。
血液用部件组104固定到模块130，并且模块130附接至血液透析器102的正面。模块130包括能够驱动血液通过血液回路的血泵132。模块130还包括能够监测流经血液回路的血液的各种其它仪器。模块130包括门，如图1所示，所述门在关闭时与模块130的正面协作以形成大小和形状适合容纳血液用部件组104的隔间。在关闭位置中，门将血液用部件组104中的某些血液用部件压抵至模块130的正面上暴露的相应仪器。如以下更详细地所述，该配置便于控制通过血液回路的血液流动并且便于监测流经血液回路的血液。
血泵132可以由血泵模块134控制。血泵模块134包括显示窗口、启动/停止键、上键、下键、水平调整键和动脉压端口。显示窗口显示血泵工作期间的血液流量设置。启动/停止键启动和停止血泵132。上键和下降使血泵132的速度增大和减小。水平调整键使动脉滴注室内的流体的水平面上升。
药物泵192也从血液透析机102的正面延伸出。药物泵192是注射泵，其包括被配置为保持血液用部件组104的注射器178的夹紧机构。药物泵192还包括被配置为使注射器178的柱塞沿着注射器178的轴线移动的步进马达。步进马达的轴以如下方式固定到柱塞：在步进马达沿第一方向工作时，该轴将柱塞推入注射器，并且在步进马达沿第二方向工作时，该轴将柱塞拉出注射器178。因而，药物泵192可用于在使用期间将液体药物(例如，肝素)从注射器178经由药物输送管线174注射到血液回路中，或者在使用期间将液体从血液回路经由药物输送管线174抽到注射器178中。
仍参考图1，血液透析机102包括显示器118和控制面板120。显示器118具有用于接收来自用户的输入的非接触式(例如，非触摸)界面。显示器118和控制面板120允许操作员将数据(例如，各种不同的治疗参数)输入到血液透析机102并且控制血液透析机102。另外，显示器118向血液透析系统100的操作员传送信息。
血液透析机102包括被配置为发送控制数据(例如，使透析机102进行一个或多个透析功能的数据)的一个或多个处理单元。在该示例中，血液透析机102包括控制单元105(例如，诸如微处理器或微控制器等的处理器)，其中该控制单元105驻留在血液透析机102内，并且被配置为发送控制数据，与显示器118和控制面板120进行通信，并且使血液透析机102执行透析功能(例如，启动或停止透析机102的泵)。如以下更详细描述的，控制单元105被配置为从显示器118和控制面板120接收数据，并且基于所接收到的数据来控制血液透析机102。血液透析机102还包括面板控制单元109(例如，诸如微处理器或微控制器等的处理器)，其中该面板控制单元109被配置为使显示器118显示能够在用户不与显示器118接触的情况下由用户调用的一个或多个用户界面元素。
血液透析机102包括附接到显示器118的投影仪101和照相机107。投影仪101被配置为在穿过显示器118前方的空间的平面中发射光(例如，红外光)。如果在该平面中存在对象，则光投射到该对象上。如以下更详细描述的，照相机107被配置为检测投射到对象上的光并且构建包括红外线段的表示的图像。
尽管与血液透析机结合地说明了图1，但应当特别注意，这里所述的系统和技术可以与包括腹膜透析(PD)的其它类型的透析及其机器一起使用。
图2a示出电子面板的示例，例如显示器118。显示器118包括显示面202和面板控制单元(图1的109)。显示器118呈现一个或多个用户界面元素204a～204c。在该示例中，用户界面元素204a～204c是能够由用户调用的按钮。
三维坐标系(图2b的210)与显示器118相关联。该坐标系包括x轴、y轴和z轴。z轴延伸向纸面/画面外，因而在图2a中未示出。该坐标系的原点在显示器118的左下角处。照相机107沿着y轴被定位于约x＝0处。在该示例中，x轴被表示为x的负值出现于右侧且x的正值出现于左侧。投影仪101位于x＝-b处并且位于与照相机107大致相同的y值处。
图2b示出图2a的显示器118关于三维坐标系210的立体图。投影仪101被定位成：投影仪101在穿过显示器118前方的空间208(例如，三维区域，有时被称为体积)的特定平面206中发射红外光。在该示例中，投影仪101向下倾斜。如此，光从显示器118的顶部开始以向下对角线的方式穿过空间208从显示器发射出去。利用图2b所示的虚线矩形棱柱来表示显示器118前方的空间208。在对象(例如，用户的手指)与平面206相交的情况下，红外光被投射到该对象上。
图3a示出图2a和图2b的显示器118的立体图，其中用户的手指102没有正与平面206相交。尽管用户的手指302位于显示器118前方的空间208内，但用户的手指302不是在投影仪101发射光的位置处。如以下更详细描述的，血液透析系统100可以包括在穿过显示器118前方的空间208的附加平面中发射光的附加投影仪。包括附加投影仪可以增加显示器118前方的空间208内的、(例如，通过与光的附加平面之一相交)可以检测到用户的手指302的位置的数量。
图3b示出照相机107基于图3a中的用户的手指302的位置所构建的图像304的示例。图像304与如下的坐标系相关联，其中在该坐标系中，u坐标值表示像素的水平位置并且v坐标值表示像素的垂直位置。图像304的原点306与照相机107的x,y位置相对应。更具体地，原点306与照相机107的镜头的中心相对应。在该示例中，由于照相机107位于显示器118的左上角处，因此图像304的一个象限的u,v坐标值与在显示器118前方的空间208内的x,y坐标值相对应。该象限是图像304的右上象限308。由于照相机图像的镜像性质，图像304的右上象限308是具有与在空间208内的x,y坐标值相对应的u,v坐标值的象限。换句话说，从照相机107的前向的角度，空间208位于照相机107的左下方，但在照相机107所构建的图像304中，右上象限308与空间208的坐标相对应。如果对象要与平面(图3a的206)相交，则照相机107将检测所投射的红外光，并且红外线段的表示将出现在图像304的右上象限308中。然而，在该示例中，用户的手指302没有与平面206相交。因此，图像300基本为空白(例如，图像300不包括红外线段的表示)。
图3c示出图2a和图2b的显示器118的立体图，其中用户的手指302正与所发射的红外光的平面206相交。用户的手指302的位置使投影仪101所发射的红外光的一部分310投射到用户的手指302上。
如上所述，照相机107检测到被投射到用户的手指302上的红外光并且构建包括所述红外光的表示的图像。图3d示出照相机107基于图3c中的用户的手指302的位置所构建的图像312的示例。红外光的表示作为像素的线段314而出现。由于用户的手指302的表面呈圆形，因此线段314弯曲。
在一些实现方式中，控制单元(图1的105)可以在继续进一步处理之前，确定线段314所表示的对象是否是关注的物理对象。这种确定可以基于线段314的宽度。例如，如果线段的宽度大于阈值(例如，预定阈值)，则控制单元105可以确定为使得产生该线段的对象可能不是用户的手指，因而可以将该线段识别为不期望或不适当的输入并且选择忽略该线段。
在用户在特定时间开始使用非接触式界面时，在阈值基于血液透析系统100可用的数据的情况下，该阈值是预定的。在一些实现方式中，该阈值可以基于在血液透析系统100上和/或由血液透析系统100存储的数据，诸如制造时所存储的配置数据等。在一些实现方式中，该数据可以基于血液透析系统100的一次或多次校准。例如，可以通过涉及用户的手指的校准来确定阈值，并且随后可以基于附加校准来修改阈值。
控制单元105可以基于线段314来确定对象位置图像点316。在附图所示的示例中，控制单元105是与面板控制单元109分开的单元。如上所述，面板控制单元109被配置为使显示器118显示一个或多个用户界面元素204a～204c。此外，控制单元105负责使血液透析机102执行透析功能。由于控制单元105和面板控制单元109可以是单独隔开的处理器，因此涉及面板控制单元109的用户界面故障将不会影响控制单元105所执行的透析功能，由此降低了患者遇到不安全状况的风险。
在一些实现方式中，控制单元105可以对线段314中的各像素的坐标值求平均以确定线段314的平均(例如，均值)坐标值。然后，控制单元105可以将该平均坐标值指派至对象位置图像点316。将线段314表示为单个对象位置图像点316可以简化针对与图像312有关的信息的随后处理。在该示例中，在图像312中对象位置图像点316具有坐标值u1,v1。
一旦已知了对象位置图像点316的u,v坐标值，控制单元105可以确定与用户的手指302在显示器118前方的空间208内的位置相对应的点的x,y,z坐标值。图4示出了图示如何确定该点的x,y,z坐标值的坐标系400的示例。坐标系400包括图2a、图2b、图3a和图3c的三维坐标系210以及参考图3b和图3d所述的u,v坐标系。坐标系400的原点402与照相机107的位置相对应。将原点402表示为点c。
在一个轴上示出x值和u值。简单地返回参考图2a和图2b，x的负值表示可以位于显示器118的正前方的位置，并且x的正值表示不是位于显示器118的正前方的位置。这是由于坐标系210的x轴例如被定义为，x的正值与不在显示器118的前方的位置相对应。简单地返回参考图3b和图3d，u的正值表示图像中的可以与在显示器118的正前方的位置相对应的位置，并且u的负值表示图像中的不与在显示器118的正前方的位置相对应的位置。
在延伸向纸面/画面外的一个轴上表示y值和v值。简单地返回参考图2a和图2b，y的正值表示可以位于显示器118的正前方的位置，并且y的负值表示不是位于显示器118的正前方的位置。简单地返回参考图3b和图3d，v的正值表示图像中的可以与在显示器118的正前方的位置相对应的位置，并且v的负值表示图像中的不与在显示器118的正前方的位置相对应的位置。
例如，具有负的x值和正的y值的点位于显示器118的正前方，只要该x值和y值没有超过显示器的尺寸即可。同样，具有正的u值和正的v值的点表示图像中的与在显示器118的正前方的位置相对应的位置，只要该u值和v值不表示超过显示器118的尺寸的值即可。
在一个轴上示出z值。z轴表示相对于显示器118的表面的位置。简单地返回参考图2a和图2b，z的正值表示位于显示器118的前方(而未必是显示器118的正前方)的位置。z的负值表示位于显示器118的后方的位置。将照相机107的焦距f表示为位于z轴的负部分上的负值。照相机107所构建的图像的尺寸与照相机107的焦距相对应。
将投影仪101的位置表示为点p 404。简单地返回参考图2a，利用长度b来表示投影仪101和照相机107之间的距离。将从投影仪101发射的光相对于显示器118的投射角度表示为角度θ。图3d的对象位置图像点316被表示为点i406，并且具有坐标值u1,v1。点i 406的z坐标是照相机107的焦距f。
可以基于以下中的一个或多个来确定与用户的手指302的位置相对应的、被表示为点o 408的对象位置点408的x,y,z坐标值：对象位置图像点316的u坐标值(例如，u1)、对象位置图像点316的v坐标值(例如，v1)、照相机107的以像素为单位的焦距、以及投影仪101和照相机107之间的距离。在一些示例中，可以根据以下的等式来确定对象位置点408的x,y,z坐标值：
一旦确定了对象位置点408的x,y,z坐标值，控制单元105确定(对应于用户的手指302与平面206相交的位置的)对象位置点408是否表示对特定用户界面元素的调用(例如，按钮的“按下”)。在一些示例中，控制单元105将对象位置点408的x,y,z坐标值与显示器118上的能够被调用的用户界面元素的x,y,z坐标值进行比较。如果对象位置点408的坐标值落在特定用户界面元素的区域内，则控制单元105确定为用户正调用该特定用户界面元素。
图5示出显示器118的立体图，其中通过用户的手指302的位置来调用特定用户界面元素204b(例如，“停止血泵”按钮)。控制单元105确定定义用户界面元素204a～204c的区域的坐标值。控制单元105将对象位置点(未示出)的x,y,z坐标值与定义用户界面元素204a～204c的区域的坐标值进行比较，以确定对象位置点是否位于用户界面元素204a～204c其中之一的区域内。在该示例中，用户的手指302位于对象位置点的坐标值处或靠近对象位置点的坐标值。如利用垂直于显示器118并且与用户的手指302对齐的线502所示，对象位置点的坐标值位于“停止血泵”用户界面元素204b内。控制单元105确定为用户的手指302的位置表示对“停止血泵”用户界面元素204b的调用。控制单元105可以基于处理后的输入(例如，照相机107所接收到的输入)来确定控制数据。在该示例中，控制单元105可以确定使血液透析机102停止血泵132的控制数据。
图6a和图6b分别示出显示器118的正向视图和立体图，其中血液透析系统100包括四个投影仪601a～601d和四个照相机607a～607d。投影仪601a～601d位于显示器118的各边缘的中央处或其附近，并且照相机607a～607d位于显示器118的角处或其附近。
各投影仪601a～601d在穿过显示器118前方的空间208的各平面606a～606d中发射红外光。如在前面的图中所示的示例那样，第一投影仪601a在从显示器118的顶部向着显示器118前方的空间208的底部的特定平面606a中以对角线向下的方式发射光。第二投影仪601b在从显示器118的右侧向着显示器118前方的空间208的左侧的特定平面606b中以侧向对角线的方式发射光。第三投影仪601c在从显示器118的底部向着显示器118前方的空间208的顶部的特定平面606c中以对角线向上的方式发射光。第四投影仪601d在从显示器118的左侧向着显示器118前方的空间208的右侧的特定平面606d中以侧向对角线的方式发射光。通过具有多个投影仪601a～601d，在显示器118前方的空间208内存在红外光被投射到对象上的更多区域。因而，可以认为，具有附加投影仪的血液透析系统100具有较少的“盲点”(例如，显示器118前方的空间208内的不与投影仪所发射的光的平面相交的位置)。同样，通过具有多个照相机607a～607d，显示器118前方的空间208中的用于检测所投射的红外光的覆盖范围更大，从而进一步限制了潜在的盲点。
如上所述，照相机607a～607d各自被配置为检测被投射到对象上的红外光，并且构建包括红外光的表示的图像。红外光的表示作为像素的线段而出现在所构建图像中。(图1所示的)控制单元105被配置为：确定通过像素的线段表示的对象是否是关注对象(例如，用户的手指302)、基于该线段来确定所构建图像中的对象位置图像点的u,v坐标、确定与用户的手指302的位置对应的点在显示器118前方的空间内的x,y,z坐标值(例如，对象位置点)、并且确定该对象位置点是否表示对特定用户界面元素的调用(例如，按钮的“按下”)。
如图6b所示，用户的手指302与第三投影仪601c所发射的红外光的平面610c和第四投影仪601d所发射的红外光的平面610d这两个平面相交。控制单元105确定定义用户界面元素204a～204c的区域的坐标值，并且将对象位置点(未示出)的x,y,z坐标值与定义用户界面元素204a～204c的区域的坐标值进行比较，以确定对象位置点是否位于用户界面元素204a～204c其中之一的区域内。在该示例中，如利用垂直于显示器118并且与用户的手指302对齐的线602所示，对象位置点位于“停止血泵”用户界面元素204b内。控制单元105确定为用户的手指302的位置表示对“停止血泵”用户界面元素204b的调用。
除减少显示器118前方的空间208内的盲点的数量外，使用四个投影仪601a～601d和四个照相机607a～607d还可以提高系统的准确度。在该示例中，由于用户的手指302与所发射的红外光的平面中的两个平面610c、610d相交，因此照相机607a～607d所构建的图像中的一个或多个图像可以包括投射到用户的手指302上的红外线的表示，所述表示具有与图3d所示的线段314的外观不同的外观。例如，图像可以包括两个线段，其中各线段与平面610c、610d其中之一相对应。同样，可以基于两个线段(例如，通过对两个线段中的各像素的坐标值求平均)来确定对象位置图像点的u,v坐标，由此提高确定的准确度。
在该示例中，照相机607a～607d中的一个或多个照相机可能构建了包括红外光的表示的图像，并且照相机607a～607d中的零个或更多个照相机可能构建了不包括红外光的表示的图像。换句话说，照相机中的零个或更多个照相机可能未能检测到投射到用户的手指302上的红外光。在多个照相机607a～607d构建包括红外光的表示的图像的情况下，在确定对象位置图像点的u,v坐标时可以考虑各相应图像。例如，可以利用与各图像的线段有关的合并信息来确定对象位置图像点的u,v坐标。在一些实现方式中，将第一图像中的线段中的各像素的u,v坐标与第二图像中的线段中的各像素的u,v坐标求平均，以确定对象位置图像点的u,v坐标。在一些实现方式中，与一个或多个图像有关的坐标在求平均之前经过转换，以考虑到用于构建图像的特定照相机607a～607d之间的位置差异。
图7是示出用于利用透析机的处理器来确定对透析机所显示的用户界面元素的调用的技术的流程图700。处理视觉输入(702)。该视觉输入可以是由照相机接收到的。基于处理后的视觉输入来确定物理对象的位置(704)。该视觉输入可以包括与投射到物理对象上的光有关的信息。该光可以是由投影仪发射的。该光可以在红外范围内。该视觉输入可以包括像素的图像。各像素至少可以由表示水平位置的u坐标值和表示垂直位置的v坐标值来定义，并且可以基于图像的像素的u坐标值和v坐标值来确定物理对象的位置。可以通过计算x坐标值、y坐标值和z坐标值来确定物理对象的位置，其中x坐标值、y坐标值和z坐标值各自是基于以下中的一个或多个所确定的：u坐标值、v坐标值、照相机的以像素为单位的焦距、以及照相机和投影仪之间的距离。可以确定物理对象是否是关注的物理对象。可以至少部分基于物理对象的宽度来将物理对象确定为关注的物理对象。关注的物理对象可以是人手的手指。投射到物理对象上的光可以是线，并且该线的长度可以依赖于空间内的点和投射光的原点(例如投影仪)之间的距离。物理对象的位置可被确定为表示对至少一个可调用的用户界面元素的调用(706)。该用户界面元素可以由透析机的电子面板显示。该确定可以基于至少一次接收到的处理后的视觉输入。
在一些实现方式中，显示器118被配置为接收来自用户的多个输入。多个输入可以是在不同的时间接收到的(例如，手势)，或者可以是同时的(例如，多手势输入)。用以接收来自用户的多个输入的能力增加了用户能够与显示器118进行的不同互动的数量。
在一些实现方式中，用户通过使对象(例如，用户的手指)移动通过显示器118前方的空间208移动来进行手势。在用户的手指在第一位置处与平面206相交的情况下，可以接收到第一输入，并且在用户的手指移动到与平面206相交的第二位置的情况下，可以接收到第二输入。从第一位置向第二位置的移动的特性可以确定正调用的特定手势。例如，用户可以使他的手指从左向右滑动以使显示器118呈现先前显示的画面(例如，“回放”手势)，或者用户可以使他的手指从右向左滑动以使显示器118呈现下一画面(例如，“下一个”手势)。同样，用户可以使他的手指从顶部位置向底部位置滑动以使显示器118向下滚动，或者用户可以使他的手指从底部位置向顶部位置滑动以使显示器118向上滚动。在一些实现方式中，显示器118被配置为在检测到手势时提供指示。视觉指示可以表示所检测到的特定手势。
在一些实现方式中，用户通过将两个对象(例如，用户的第一手指和第二手指)同时放置在空间内来进行多手势输入。在一些实现方式中，如上所述，第一手指和第二手指其中之一或两者以相似方式移动通过所述空间。手指的位置和/或移动的特性可以确定正调用的特定多手势输入。例如，用户可以将他的手指放置在显示器118前方的空间208中，使得各手指与平面206相交，并且随后使他的两个手指靠近到一起(例如，捏合)。该捏合可以使显示器118缩小。同样，用户可以将他的手指放置在显示器118前方的空间208中，并且随后使他的两个手指进一步分开移动(例如，扩张)。该扩张可以使显示器118放大。在一些实现方式中，显示器118被配置为在检测到多手势输入的情况下提供指示。视觉指示可以表示所检测到的特定多手势输入。
尽管说明了特定实现方式，但其它实现方式也是可以的。
尽管血液透析系统已被描述为包括具有非接触式界面的显示器，但在一些实现方式中，血液透析系统可以包括一个或多个附加输入装置。在一些实现方式中，血液透析系统包括键盘(例如，传统的按钮QWERTY键盘)。作为显示器的替代(例如，作为不想使用显示器的非接触式界面的用户所用的替代输入装置)，或者除显示器外，可以使用一个或多个附加输入装置(例如，以对采用使用显示器的非接触式界面的方式不容易输入的数据进行输入)。在一些实现方式中，除具有非接触式界面外，显示器还可以是能够接收触摸输入的触摸屏。
尽管血液透析系统被描述为包括控制单元和面板控制单元两者(例如，两个单独处理器)，但在一些实现方式中，血液透析系统包括被配置为进行控制单元和面板控制单元两者的功能的单个控制单元。例如，血液透析系统可以包括单个处理器，其中该单个处理器被配置为发送用于透析机的控制数据、处理照相机所接收到的输入、确定物理对象在照相机的视野内的位置、并且确定为物理对象的位置表示对特定用户界面元素的调用。
在血液透析系统包括多个照相机的情况下，如果这些照相机其中之一被遮挡，则血液透析系统可以使用不同的照相机来执行这里所述的功能。此外，使用多个未被遮挡的照相机可以提供与物理对象有关的附加位置数据。附加位置数据可以允许血液透析系统在无需知晓这里所述的信息中的一个或多个其它信息项的情况下确定物理对象的位置。例如，包括多个照相机的血液透析系统可能能够在无需知晓照相机的焦距以及投影仪和照相机之间的距离其中之一或这两者的情况下，确定对象的x,y,z坐标值。
在血液透析系统包括多个投影仪的情况下，如果这些投影仪其中之一被遮挡，则血液透析系统可以使用不同的投影仪来执行这里所述的功能。此外，如上所述，使用多个未被遮挡的投影仪可以使得显示器的非接触式界面能够在显示器前方的空间内的更多位置处检测物理对象。例如，多个未被遮挡的投影仪可以在穿过显示器前方的空间的附加平面中发射光，由此产生较少的盲点，并且在一些示例中，完全消除盲点。
尽管血液透析系统被描述为包括：i)一个投影仪和一个照相机；以及ii)四个投影仪和四个照相机，但血液透析系统可以包括其它数量的投影仪和/或照相机。例如，在一些实现方式中，血液透析系统包括两个投影仪和一个照相机。在一些实现方式中，血液透析系统包括两个投影仪和两个照相机。在一些实现方式中，血液透析系统包括两个投影仪和四个照相机。在一些实现方式中，血液透析系统包括四个投影仪和一个照相机。在一些实现方式中，血液透析系统包括四个投影仪和两个照相机。
在一些实现方式中，血液透析系统的照相机中的一个或多个照相机可以采用除上述方式以外的方式定向。例如，照相机中的一个或多个照相机可以被定向成照相机向着显示器倾斜。这种定向可以提高照相机检测投射到对象上的红外光的能力，由此消除盲点。在一些实现方式中，调整照相机的定向可能需要与上述等式不同的用于确定对象位置点的x,y,z坐标值的等式。例如，照相机的特定倾斜角度可能导致所构建的图像发生扭曲(例如，被拉伸)，并且这种扭曲可能需要倾斜角度的因子对扭曲进行校正的不同等式。在一些实现方式中，倾斜的照相机所构建的扭曲图像可以经过预处理以校正扭曲，由此消除对不同等式的需求。
尽管投影仪所发射的光被描述为红外光，但投影仪可以发射其它类型的光。在一些实现方式中，投影仪发射人眼不可见的另一类型的光。在一些实现方式中，投影仪发射人眼可见的类型的光。
尽管控制单元被描述为通过对图像的线段中的各像素的坐标值求平均来确定对象位置图像点，但可以采用其它技术。在一些实现方式中，控制单元计算线段的端点像素的坐标值的平均值。在一些实现方式中，控制单元计算线段的中点。在一些实现方式中，不确定单个对象位置图像点，而是使用线段的像素的坐标值本身来表示对象的位置。在一些实现方式中，采用其它方式来处理线段的像素的坐标值以表示对象的位置。
尽管对用户界面元素的调用被描述为使透析机停止血泵，但这里所述的技术还可用于响应于对用户界面元素的调用来使透析机进行一个或多个其它动作。这些功能可以与透析相关或者无关。
尽管描述了利用显示器可以接收到的手势和多手势输入的一些具体示例，但这些示例并非穷尽性的。在一些实现方式中，显示器被配置为接收一个或多个其它的手势和多手势输入。
尽管非接触式输入装置主要被描述为血液透析机的一部分，但输入装置备选地可以包括在其它类型的医学治疗系统中。可以使用输入装置的其它医学治疗系统的示例包括血液滤过系统、血液透析滤过系统、血液分离(apheresis)系统、心肺旁路系统和腹膜透析系统。
图8是示例计算机系统800的框图。例如，参考图1，控制单元105、面板控制单元109或这两者(作为分开的单元或作为一个单元)可以是这里所述的系统800的示例。在该示例中，系统800包括处理器810、存储器820、存储装置830和输入/输出装置840。各部件810、820、830和840例如可以使用系统总线850互连。在一些实现方式中，控制单元105、面板控制单元109或这两者(作为分开的单元或作为一个单元)可以是处理器810的示例(例如，与控制单元105和/或面板控制单元109是整个系统800的示例形成对比)。如以上详细所述，处理器810能够处理在系统800内执行的指令。处理器810可以是单线程处理器、多线程处理器或量子计算机。处理器810可以能够处理存储器820中、存储装置830上或这两者所存储的指令。处理器810可以执行诸如以上针对控制单元105和面板控制单元109详细所述的操作等的操作。
存储器820在系统800内存储信息。在一些实现方式中，存储器820是计算机可读介质。存储器820例如可以是易失性存储器单元或非易失性存储器单元。
存储装置830能够为系统800提供大容量存储。在一些实现中，存储装置830是非暂时性计算机可读介质。存储装置830例如可以包括硬盘装置、光盘装置、固态驱动器、闪存驱动器、磁带或一些其它大容量存储装置。存储装置830备选地可以是云存储装置，例如包括分布在网络上并且使用网络来访问的多个物理存储装置的逻辑存储装置。
输入/输出装置840向系统800提供输入/输出操作。在一些实现方式中，输入/输出装置840包括网络接口装置(例如，以太网卡)、串行通信装置(例如，RS-232 10端口)和/或无线接口装置(例如，802.11卡、3G无线调制解调器或4G无线调制解调器)中的一个或多个。网络接口装置允许系统800与其它装置进行通信(例如，发送和接收数据)。在一些实现方式中，输入/输出装置840包括被配置为接收输入数据并且将输出数据发送至其它输入/输出装置(例如，显示器118、控制面板120、键盘和/或打印机等)的驱动器装置。在一些实现方式中，使用移动计算装置、移动通信装置和其它装置。这里所述的系统可以与诸如以下的适当的无线通信技术中的任一个或多个(包括它们的组合)一起使用：例如蜂窝或移动网络技术、WiFi技术、以及/或者包括Bluetooth(蓝牙)和/或近场通信(NFC)的其它短距离无线通信技术。无线通信可以涉及适当的安全和加密协议或标准，并且可以与支持这些无线通信技术的适当的无线硬件和软件部件相结合地使用。
尽管参考图8说明了示例计算机系统800，但上述的主题和功能操作的实现可以被实现为其它类型的数字电子电路、或者包括本说明书中所公开的结构及其结构等同物的计算机软件、固件或硬件、或者它们中的一个或多个的组合。本说明书中所描述的主题的实现，诸如用于确定对透析机所显示的用户界面元素的调用的软件等(例如，如参考图6所述的)，可被实现为诸如计算机可读介质等的一个或多个计算机程序产品(例如，编码在有形程序载体上的计算机程序指令的一个或多个模块)，以供处理系统执行或者控制处理系统的操作。计算机可读介质可以是机器可读的存储装置、机器可读的存储基板、存储器装置、影响机器可读传播信号的物质的组成、或者它们中的一个或多个的组合。
术语“计算机系统”可以涵盖用于处理数据的所有设备、装置和机器，例如包括可编程处理器、计算机、或者多个处理器或计算机。处理系统除包括硬件外，还可以包括为所涉及的计算机程序创建执行环境的代码(例如，构成处理器固件的代码)、协议栈、数据库管理系统、操作系统、或者它们中的一个或多个的组合。
计算机程序(也称为程序、软件、软件应用、脚本、可执行逻辑或代码)可以采用包括编译语言或解释语言或者声明性或过程性语言的任何形式的编程语言来编写，并且可以采用任何形式来部署计算机程序，包括作为单独的程序或者作为模块、部件、子例程或适合用在计算环境中的其它单元。计算机程序未必与文件系统中的文件相对应。程序可以存储在文件的保持其它程序或数据的部分(例如，标记语言文档中所存储的一个或多个脚本)中、存储在所涉及的程序专用的单个文件中、或者存储在多个协调文件(例如，存储一个或多个模块、子程序或代码部分的文件)中。计算机程序可被部署成在一个计算机上执行、或者在位于一个位点或分布于多个位点并通过通信网络互连的多个计算机上执行。
适合存储计算机程序指令和数据的计算机可读介质包括所有形式的非易失性或易失性存储器、介质和存储器装置，例如包括：半导体存储器装置(例如EPROM、EEPROM和闪速存储器装置)；磁盘(例如内部硬盘或可移除盘或磁带)；磁光盘；以及CD-ROM盘和DVD-ROM盘。处理器和存储器可以由专用逻辑电路补充或者并入专用逻辑电路中。系统的部件可以利用数字数据通信的任何形式或介质(例如，通信网络)互连。通信网络的示例包括局域网(“LAN”)和广域网(“WAN”)(例如，因特网)。
描述了多个实现方式。然而，应当理解，可以在没有背离本发明的精神和范围的情况下进行各种修改。因而，其它实现方式也在所附权利要求书的范围内。

Claims (20)

1.一种透析机，包括：
一个或多个处理单元，其被配置为发送控制数据；
泵，其被配置为至少部分地基于从所述处理单元接收到的控制数据来将医用流体泵送到患者以及将医用流体从患者泵送出；
电子面板，其包括：
显示面，以及
至少一个面板控制单元，其被配置为使所述电子面板显示用户能够调用的至少一个用户界面元素；
至少一个投影仪；以及
至少一个照相机，
其中，所述一个或多个处理单元被配置为进行以下操作：
处理所述照相机所接收到的输入，
基于处理后的输入来确定物理对象在所述照相机的视野内的位置，
基于至少一次接收到的处理后的输入，确定为所述物理对象的位置表示对所述电子面板上所显示的所述至少一个用户界面元素的调用，以及
基于处理后的输入来确定所述控制数据。
2.根据权利要求1所述的透析机，其中，所述投影仪包括发光装置。
3.根据前述权利要求中任一项所述的透析机，其中，所述照相机所接收到的输入包括像素的图像，其中各像素至少由表示水平位置的u坐标值和表示垂直位置的v坐标值来定义。
4.根据权利要求3所述的透析机，其中，所述物理对象的位置是基于所述图像的像素的u坐标值和v坐标值来确定的。
5.根据权利要求3或4所述的透析机，其中，所述物理对象的位置是通过计算x坐标值、y坐标值和z坐标值来确定的，其中所述x坐标值、所述y坐标值和所述z坐标值各自是基于以下中的一个或多个来确定的：所述u坐标值、所述v坐标值、所述照相机的以像素为单位的焦距、以及所述投影仪和所述照相机之间的距离。
6.根据前述权利要求中任一项所述的透析机，其中，所述一个或多个处理单元被配置为确定为所述物理对象是关注的物理对象。
7.根据前述权利要求中任一项所述的透析机，其中，至少部分地基于所述物理对象的宽度来将所述物理对象确定为关注的物理对象。
8.根据权利要求6或7所述的透析机，其中，所述关注的物理对象是人手的手指。
9.根据前述权利要求中任一项所述的透析机，其中，所述投影仪发出线，其中所述线的长度依赖于空间中的点和所述投影仪之间的距离。
10.根据前述权利要求中任一项所述的透析机，其中，所述透析机包括四个投影仪和四个照相机，其中第一投影仪位于所述电子面板的上方，第二投影仪位于所述电子面板的下方，第三投影仪位于所述电子面板的左侧，并且第四投影仪位于所述电子面板的右侧。
11.一种由透析机的一个或多个处理器进行的方法，所述方法包括以下步骤：
处理视觉输入；
基于处理后的视觉输入来确定物理对象的位置；以及
基于至少一次接收到的处理后的视觉输入，确定为所述物理对象的位置表示对所述透析机的电子面板所显示的至少一个能调用的用户界面元素的调用。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述视觉输入包括与投射到所述物理对象上的光有关的信息。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述光包括红外光。
14.根据权利要求11至13中任一项所述的方法，其中，所述视觉输入包括像素的图像，其中各像素至少由表示水平位置的u坐标值和表示垂直位置的v坐标值来定义。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述物理对象的位置是基于所述图像的像素的u坐标值和v坐标值来确定的。
16.根据权利要求14或15所述的方法，其中，所述物理对象的位置是通过计算x坐标值、y坐标值和z坐标值来确定的，其中所述x坐标值、所述y坐标值和所述z坐标值各自是基于以下中的一个或多个所确定的：所述u坐标值、所述v坐标值、用于处理所述视觉输入的照相机的以像素为单位的焦距、以及所述照相机和用于发出投射到所述物理对象上的光的投影仪之间的距离。
17.根据权利要求11至16中任一项所述的方法，其中，还包括以下步骤：确定为所述物理对象是关注的物理对象。
18.根据权利要求11至17中任一项所述的方法，其中，至少部分地基于所述物理对象的宽度来将所述物理对象确定为关注的物理对象。
19.根据权利要求17或18所述的方法，其中，所述关注的物理对象是人手的手指。
20.一种存储有软件的非暂时性计算机可读介质，其中所述软件在由一个或多个处理器执行的情况下，进行包括以下步骤的方法：
处理视觉输入；
基于处理后的视觉输入来确定物理对象的位置；以及
基于至少一次接收到的处理后的视觉输入，确定为所述物理对象的位置表示对透析机的电子面板所显示的至少一个能调用的用户界面元素的调用。
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