ES2265156T3 - Sistema de control de quirofanos distribuido de uso general. - Google Patents

Abstract

Sistema (10) de control para seleccionar de y controlar una pluralidad de dispositivos en un quirófano, comprendiendo el sistema de control: un controlador (12) maestro, comprendiendo el controlador maestro: a) medios (28) para recibir instrucciones de selección por voz de un usuario en los que cada instrucción de selección de voz está asociada con uno de una pluralidad de dispositivos en comunicación eléctrica o inalámbrica con el controlador maestro; b) medios (30) para recibir instrucciones de control por voz de un usuario; c) medios (42) para enviar una señal que representa una instrucción de control por voz recibida al dispositivo (16) asociado con una instrucción de selección por voz sólo si la instrucción de control por voz recibida sigue inmediatamente a la instrucción de selección por voz recibida.

Description

Sistema de control de quirófanos distribuido de uso general.

1. Campo de la invención

La presente invención se refiere generalmente a sistemas de control. Más particularmente, la presente invención se refiere a un aparato y sistema de control que permite controlar múltiples dispositivos quirúrgicos desde uno o más dispositivos de entrada. Todavía más particularmente, la presente invención proporciona un sistema de control configurable de periodo de ejecución que permite la conectividad y el control de los componentes del quirófano.

2. Descripción de la técnica relacionada

Muchos procedimientos quirúrgicos se realizan con múltiples instrumentos. Por ejemplo, algunos procedimientos laparoscópicos se realizan utilizando un sistema de brazo robótico producido por Computer Motion, Inc. de Goleta, California para sujetar y mover un endoscopio. El cirujano también puede utilizar un láser para cortar tejido, un dispositivo electrocauterizador para cauterizar el tejido y luces para iluminar el sitio quirúrgico.

Cada instrumento tiene una interfaz de control único para su funcionamiento. Por lo tanto, el cirujano debe manejar cada dispositivo de manera independiente. Por ejemplo, el cirujano debe utilizar un pedal de pie para controlar el dispositivo electrocauterizador, un pedal de pie distinto para manejar el brazo robótico y todavía otra interfaz para manejar el láser.

El manejar dispositivos múltiples puede distraer al cirujano, reduciendo así la eficiencia de realizar varios procedimientos. Adicionalmente, es engorroso utilizar varios dispositivos donde cada dispositivo tiene una interfaz de usuario distinto. Si se introduce un dispositivo nuevo en el entorno del quirófano, el doctor debe aprender a utilizar la nueva interfaz de usuario. Adicionalmente, en la actualidad no se conoce ningún sistema configurable de periodo de ejecución para manejar más de un dispositivo de quirófano específico por medio de control por voz. Como tal, hay dos o más dispositivos en el quirófano que se controlan por voz, el doctor tiene que quitar el micrófono utilizado para un dispositivo y sustituirlo con el micrófono para otro dispositivo. Evidentemente, esto crea muchos problemas asociados con la productividad. Adicionalmente, la necesidad de intercambiar realmente muchas interfaces de usuario lleva una cantidad de tiempo apreciable y como tal, prolonga el tiempo que un paciente está bajo anestesia lo que puede añadir al peligro de un procedimiento.

Por lo tanto, lo que se necesita en la técnica es una plataforma de uso general para controlar una pluralidad de dispositivos, de tal manera que tales dispositivos puedan añadirse o sustraerse de la plataforma dependiendo del entorno en el se introduce la plataforma, también denominada sistema de control. Adicionalmente, el sistema puede configurarse automáticamente en la puesta en marcha. Adicionalmente, lo que se necesita es un sistema y un método para seleccionar y manejar uno de la pluralidad de dispositivos acoplados, principalmente dispositivos de quirófanos. La presente invención se dirige precisamente a solucionar los problemas mencionados anteriormente. Un ejemplo de una disposición de la técnica anterior puede encontrarse en el documento WO-A-97/15240 (Universidad de John Hopkins) titulado "Voice Command and Control Medical Care System" ("Sistema de orden y control por voz para cuidados médicos").

Sumario de la invención

Según la presente invención, se proporciona un sistema de control para seleccionar de y controlar una pluralidad de dispositivos en un quirófano, tal como se expone en las reivindicaciones adjuntas.

Según un primer aspecto de la presente invención, se proporciona un controlador maestro para seleccionar y controlar una pluralidad de dispositivos. Cada uno de la pluralidad de dispositivos que se va a controlar está en comunicación eléctrica o en comunicación inalámbrica con el controlador maestro, o bien directamente o a través de un controlador subordinado que se describirá en más detalle a continuación en el presente documento con respecto al segundo aspecto de la presente invención.

El controlador maestro incluye medios para recibir instrucciones de selección emitidas por un usuario. Las instrucciones de selección disponibles para el usuario se basan en los dispositivos en comunicación eléctrica con el controlador maestro. El controlador maestro puede reconocer aquellos dispositivos que están en comunicación eléctrica con el mismo al poner en marcha el controlador maestro. Esto se describirá en más detalle en la descripción de la realización preferida. Cada dispositivo en comunicación eléctrica con el controlador maestro está representado por una instrucción de selección disponible en consecuencia.

Adicionalmente, el controlador maestro incluye medios para recibir instrucciones de control del usuario. Tanto los medios para recibir instrucciones de selección como los medios para recibir instrucciones de control de un usuario pueden incluirse en una interfaz de control por voz (ICV) para recibir instrucciones vocales. El sistema puede utilizar adicionalmente un pedal de pie, un dispositivo de mano o algún otro dispositivo que recibe instrucciones o entradas de control o de selección indicativos de tales instrucciones de un usuario. La ICV proporciona señales indicativas de la selección por parte de un usuario de un dispositivo específico y señales indicativas de instrucciones de control que el usuario desea proporcionar al dispositivo especificado por una instrucción de selección específica. Estos se conocen, respectivamente, como señales de selección y señales de control. Si el usuario está utilizando un pedal de pie, un controlador de mano o algún otro dispositivo de entrada, la ICV no se utiliza debido a que las entradas ya están en forma de señales eléctricas en contraposición a la entrada de voz. Alternativamente, se puede utilizar una combinación de dispositivos para recibir instrucciones de selección y de control y proporcionar señales de selección y de control indicativas de tales instrucciones.

El controlador maestro incluye adicionalmente medios para enviar las señales de control a un dispositivo especificado por una instrucción de selección. Por ejemplo, si el usuario quiere hacer funcionar el láser, un dispositivo utilizado en muchas cirugías y que se prevé que pueda estar incluido como uno de los dispositivos que puede manejarse a través del sistema de control de la presente invención, entones el usuario puede emitir una instrucción de selecciona indicando esto, es decir, decir la palabra "láser" o las palabras "seleccionar láser". Como tal, el nombre del dispositivo puede servir como la instrucción de selección, o la instrucción de selección puede ser la combinación de dos o más palabras.

Después de recibir la instrucción de selección del usuario y convertir la instrucción de selección en una señal de selección si es necesario, el controlador maestro envía entonces instrucciones de control o señales de control para un dispositivo seleccionado indicativo de las instrucciones de control recibidas del usuario al dispositivo especificado por la instrucción de selección anterior. En este ejemplo, las señales de control se enviarían al láser. Las estructuras preferidas para tanto las instrucciones de selección como para las instrucciones de control se describen en el presente documento en la descripción detallada de la realización preferida de la presente invención.

Adicionalmente, un controlador puede incluir medios para garantizar que las señales de control indicativas de las instrucciones de control emitidas después de la recepción de una instrucción de selección son, de hecho, señales de control válidas. Esto se consigue por medio de una base de datos de instrucciones y gramática de control válidas que o bien se prealmacenan en el controlador maestro o bien se prealmacenan en un controlador subordinado antes de o a la puesta en marcha del sistema que se describe a continuación en el presente documento.

Un segundo aspecto de la presente invención es al menos un controlador subordinado conectado eléctricamente al controlador maestro. Cada controlador subordinado conectado al controlador maestro funciona de manera similar al controlador maestro para dispositivos específicos conectados eléctricamente al mismo; adicionalmente, los controladores subordinados pueden recibir instrucciones de control directamente del usuario si van a utilizarse como una unidad independiente. Sin embargo, si van a utilizarse como controladores subordinados, entonces las instrucciones de control se reciben en el controlador maestro y se convierten en señales de control y se transmiten desde el controlador maestro al controlador subordinado que tiene el dispositivo especificado por la última instrucción de selección recibida por el controlador maestro conectado al mismo. Esto permite que el sistema de control de la presente invención funcione con una pluralidad de dispositivos diferentes sin que el controlador maestro necesite ningún conocimiento de los dispositivos conectados a los controladores subordinados antes de la puesta en marcha del sistema de
control.

Los controladores subordinados están conectados al controlador maestro justo como cualquier otro dispositivo; sin embargo, cada controlador subordinado proporciona al controlador maestro información relativa a los dispositivos específicos conectados al mismo, de manera que al controlador maestro, generalmente en la puesta en marcha, se le proporciona información acerca de qué dispositivos están conectados al sistema. Las instrucciones de selección disponibles para el usuario incluyen todos los dispositivos conectados a cada uno de los controladores subordinados así como los dispositivos conectados directamente al controlador maestro. Mediante la provisión de una arquitectura abierta tal como la expuesta anteriormente en el presente documento de manera general, y más particularmente, un controlador maestro y controladores subordinados, se pueden controlar varios dispositivos desde un solo controlador o una pluralidad de controladores, de tal manera que un doctor que utiliza el sistema de control no tendrá que cambiar entre sistemas de control o interfaces distintos o como mínimo tendrá una interfaz más fácil para controlar cada uno de los dispositivos. Se prevé adicionalmente que los medios principales para seleccionar u controlar cada uno de los dispositivos tendrán un sistema de reconocimiento de voz que se describirá detalladamente a continuación en el presente documento.

Además, el sistema de control puede incluir salidas de audio y vídeo que pueden avisar al usuario de errores en la selección o el control de dispositivos específicos. Las salidas de audio y vídeo pueden utilizarse adicionalmente para avisar al usuario de problemas con cada uno de los dispositivos específicos, así como de proporcionar notificaciones de estado acerca de qué dispositivo(s) está(n) disponible(s), qué dispositivos están activos así como una gran cantidad de otra información de funcionamiento de dispositivos que se describirán a continuación en el presente
documento.

Para una comprensión más completa de la presente invención se hace referencia a la siguiente descripción detallada y los dibujos adjuntos. En los dibujos, caracteres de referencia semejantes hacen referencia a partes semejantes, en los que:

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Breve descripción de los dibujos

La figura 1 es un diagrama de bloques de un controlador maestro en comunicación eléctrica con tanto los controladores subordinados como los dispositivos de quirófano según la presente invención;

la figura 2 es un diagrama de bloques de la interfaz de control por voz según la presente invención;

la figura 3 es un esquema de la tarjeta de la interfaz de control por voz según la presente invención;

la figura 4 es un diagrama esquemático del controlador maestro según la presente invención;

la figura 5 es un diagrama de árbol de ejemplo de una gramática para manejar un dispositivo según la presente invención.

Descripción de las realizaciones preferidas

Según la presente invención, la figura 1 muestra un sistema de control de quirófanos, generalmente en 10, según la presente invención. El sistema de control de quirófanos o sistema 10 de control generalmente comprende un controlador 12 maestro que se acopla preferiblemente a al menos un controlador 14 subordinado. Aunque se muestra que el ejemplo de realización preferida tiene tanto un controlador 12 maestro como al menos un controlador 14 subordinado en comunicación eléctrica con el mismo, el sistema 10 de control puede implementarse con sólo un controlador 12 maestro como se describirá a continuación en el presente documento.

El controlador 12 maestro está conectado eléctricamente a y en comunicación eléctrica con una pluralidad de dispositivos 16 a través de una pluralidad de puertos 46 de comunicación. Alternativamente, el controlador 12 maestro puede estar conectado con cualquier dispositivo médico específico a través de sistemas de comunicación inalámbricos tales como transmisores o receptores de señales IR o RF sobre cada controlador 12 maestro, controladores 14 subordinados y dispositivos 16. Algunos de estos dispositivos 16 pueden ser al menos un controlador 14 subordinado cuyo funcionamiento se describirá a continuación en el presente documento. Otros dispositivos que se pretende que estén conectados eléctricamente al controlador 12 maestro, bien directamente o bien a través del al menos un controlador 14 subordinado, incluyen dispositivos que se encuentran habitualmente en el entorno de un quirófano.

A modo de un ejemplo no limitativo, hay un dispositivo 18 electrocauterizador conectado directamente con el controlador 12 maestro en la figura 1. Un brazo 20 robótico para sujetar y manipular un endoscopio como el producido por Computer Motion de Goleta, California y comercializado bajo la denominación AESOP está conectado eléctricamente con el controlador 12 maestro a través de uno del al menos un controlador 14 subordinado. También en comunicación eléctrica con el controlador 12 maestro a través de un controlador subordinado está una mesa 22 de quirófano, un insuflador 24 y un sistema 26 de iluminación del quirófano. Se prevé que cualquier dispositivo controlado eléctricamente y utilizado en un entorno de quirófano pueda acoplarse al controlador 12 maestro bien directamente o bien a través de uno del al menos un controlador 14 subordinado.

El controlador 12 maestro está configurado para proporcionar una interfaz de usuario principal para cada uno de los dispositivos conectados eléctricamente al mismo. Como tal, el doctor puede manipular el entorno del quirófano de una manera más sencilla y más directa. En la actualidad, cada dispositivo en un quirófano incluye una interfaz distinta. La proximidad del doctor a cada interfaz requiere una cantidad sustancial de movimiento bien por parte del doctor o bien de un(a) enfermero(a) para efectuar los cambios requeridos por el doctor durante un procedimiento médico.

Por ejemplo, si el doctor necesita que las luces se atenúen ligeramente, entonces un(a) enfermero(a) tiene que aproximarse actualmente al sistema de iluminación del quirófano y atenuar las luces. Sería altamente ventajoso que el doctor fuera capaz de controlar tales cambios directamente para mantener el movimiento en el quirófano a un mínimo para aumentar la esterilidad, y porque el control directo por parte del doctor del entorno del quirófano y los dispositivos que está utilizando garantiza el grado de seguridad más alto con la cantidad más pequeña de error debido a la mala comunicación entre las personas en el quirófano. La minimización del movimiento en el entorno de un quirófano es adicionalmente ventajosa para reducir el riesgo de contaminación de instrumentos estériles específicos así como para el mismo sitio operativo.

Para efectuar tal sistema 10 de control, el controlador maestro 12 comprende generalmente una interfaz 32 de control por voz (ICV). La ICV 32 incluye medios 28 para recibir instrucciones de selección de un usuario en los que cada instrucción de selección está asociada a un dispositivo específico en comunicación eléctrica con el controlador 12 maestro. Esto se consigue proporcionando al controlador 12 maestro una lista de los dispositivos que están en comunicación eléctrica con el mismo a la puesta en marcha del sistema 10 de control. El procedimiento y el hardware para proporcionar al controlador 12 maestro una lista de este tipo se describirán a continuación en el presente documento.

Tal como se muestra en la figura 2, la ICV 32 comprende adicionalmente medios 32 para recibir instrucciones de control de un usuario. En la realización preferida, tanto los medios 28 para recibir instrucciones de selección como los medios 30 para recibir instrucciones de control pueden coexistir en la ICV 32 como un micrófono 34 para recibir el habla precisa del usuario, un convertidor 36 de analógico a digital para convertir el habla analógica a una representación digital de la misma, un extractor 38 de características para convertir la representación digital en una representación digital que es adecuada para decodificarse, y un decodificador 40 para comparar las características de la representación digital transformada del habla en un conjunto de modelos 41 de usuario guardados anteriormente para determinar si el habla recibida en el micrófono 34 era una instrucción de selección, una instrucción de control o algún otro habla que debe ignorarse por el controlador 12 maestro. Tal "otro habla" incluiría ruido extraño, el habla entre el doctor y otra persona en el sitio de operación, así como el habla de otras personas en el sitio de operación en general.

Los extractores de características, tal como el empleado en la presente invención, se conocen bien en la técnica de reconocimiento de voz. Los vectores de características se generan preferiblemente por el extractor 38 de características utilizando técnicas tales como Mel-Cepstrum, o predicción lineal. Debe apreciarse que las técnicas de este tipo se conocen bien y se emplean en el extractor 38 de características para desarrollar vectores de características que representan el habla recibida por la ICV 32.

Adicionalmente, también está disponible software de voz que proporciona extractores y decodificadores tales como los expuestos en la presente solicitud. Como tal, aunque en este documento se presenta una implementación específica para el reconocimiento de voz, puede llevarse a cabo mediante la inclusión de un sistema de reconocimiento de voz prefabricado que se adquiere de un vendedor tal como Creative Labs bajo la denominación comercial de VOICE BLASTER, Dragon Dictate producido por Dragon Systems, o VOICE PAD producido por Kurzweil AI de Massachussets, cada una de dichas empresas produce sistemas de reconocimiento de voz frontal.

El decodificador 40 utiliza la información producida por el extractor 38 de características mediante la correspondencia de los modelos 41 de usuario almacenados con la salida del extractor 38 utilizando un método bien conocido, tal como un método de modelos ocultos de Markov. Un modelo oculto de Markov (Hidden Markov Model, HMM) se crea para cada fonema. Los HMM se entrenan para identificar sus respectivos fonemas dada la salida Mel-Cepstrum del extractor 38 de características. El uso de modelos ocultos de Markov generalmente es bien conocido.

Los modelos 41 de usuario almacenados utilizados por el decodificador 40 pueden colocarse en una memoria 44 asociada con el mismo ICV. Tal como se muestra en la figura 3, una memoria 44 de este tipo puede incorporarse sobre una tarjeta 46 de ICV como una EPROM, una PROM o algún otro dispositivo de almacenamiento de memoria programable. Sin embargo, es preferible almacenar los modelos sobre un dispositivo 45 de memoria transportable, como un disco, un medio de almacenamiento transportable o similares. Es todavía más preferible que el dispositivo de memoria transportable sea una tarjeta 48 de formato PCMCIA porque se reducen los tiempos de transferencia de datos y aumenta la robustez del sistema. Las tarjetas de formato PCMCIA retienen los datos mejor que los disquetes. Adicionalmente, la configuración de tarjetas PCMCIA producidas en la actualidad permiten almacenar datos de programas adicionales en la tarjeta de formato PCMCIA y descargar estos datos en el controlador 12 maestro cuando se hacen cambios del sistema (es decir, actualizaciones al software del sistema etc.). Por lo tanto, el uso de una tarjeta de factor de formato PCMCIA de este tipo es preferible en el sistema 10 de control de la presente invención.

La figura 3 muestra en más detalle la ICV 32. Una vez que se ha digitalizado el habla del usuario en el convertidor 36 A/D, se alimenta al extractor 38 de características. El extractor 38 de características funciona tal como se ha expuesto anteriormente en el presente documento. Más detalladamente, el extractor 38 de características convierte la señal digitalizada en una representación que es adecuada para decodificarse (por ejemplo Mel-Cepstrum). Esta representación para entonces al decodificador 40 que compara las representaciones producidas en el extractor 38 de características con los modelos almacenados en una memoria 44 que contiene los modelos 41 de usuario. Los modelos 41 pueden proporcionarse a esta memoria 44 por medio de un proceso de descarga del dispositivo 45 de memoria transportable. Los modelos almacenados en la memoria 44 constituyen un léxico, que es el conjunto entero de pronunciaciones válidas, o todas las palabras válidas que el controlador 12 maestro debe reconocer. Debido a que el léxico se almacena sobre un medio 41 de almacenamiento de datos transportable, se puede añadir a o sustraer del léxico dependiendo de los dispositivos que van a ser conectados al controlador 12 maestro. De este manera, si se adquiere un equipo nuevo en una fecha posterior a la adquisición del controlador 12 maestro, entonces se pueden añadir palabras nuevas al léxico a través de una técnica de adquisición de datos bien conocida, en la que el usuario dice las palabras que deben añadirse al léxico y se utilizan para actualizar los modelos 41 de usuario en la memoria 45 transportable.

Lo más preferible para la implementación del presente sistema 10 es proporcionar un controlador 12 maestro y al menos un controlador 14 subordinado. En una configuración de este tipo, que se describirá más detalladamente a continuación en el presente documento, una vez que el controlador maestro o maestro 12 recibe una instrucción de selección, toda habla que se recibe en la ICV 32 del maestro 12 que no es una instrucción de selección nueva se alimenta al extractor de características del controlador 14 subordinado acoplado adecuadamente. De esta manera, una pluralidad de dispositivos puede acoplarse a varios controladores diferentes y el léxico almacenado en cada controlador no tiene que descargarse en el maestro 12. El maestro 12 sólo contiene el léxico de todos los dispositivos que pueden estar conectados al sistema 10 así como el léxico para las instrucciones de aquellos dispositivos que están directamente acoplados al maestro 12 en contraposición a estar acoplados a un controlador 14 subordinado que está, a su vez, acoplado al maestro 12.

Todos los otros controladores, que para los fines en el presente documento, se denominan controladores 14 subordinados, incluyen el léxico para los dispositivos que están directamente conectados a los mismos. Por ejemplo, en la figura 1, un subordinado incluye el léxico para las instrucciones de control y las instrucciones de selección para un brazo robótico y una mesa de operaciones. De esta manera, ese controlador puede tener un micrófono enchufado en la ICV que se incluye en la unidad y puede servir como una unidad sola. O, dependiendo de la configuración del sistema 10 de control, puede incluso servir como un maestro. El sistema 10 entero es configurable a la puesta en marcha y como tal es extensible. Cada controlador incluye preferiblemente una ICV.

El decodificador 40 contiene adicionalmente un modelo de lenguaje. Este término se conoce bien en la técnica y se explicará con más detalle a continuación en el presente documento. Esencialmente, ciertas palabras pueden decirse válidamente en ciertos órdenes. El modelo de lenguaje se implementa desarrollando una red que representa todas las posibilidades válidas de combinaciones de palabras y que decodifica los vectores extraídos a lo largo de cada trayecto en la red. Cualquiera que sea la probabilidad más alta de correspondencia con el habla entrante, el decodificador 40 selecciona la información asociada con ese trayecto. Debe apreciarse adicionalmente que para realizar la presente invención, se dispone de un trayecto de silencio y también se proporciona un trayecto de instrucción no reconocida. Como tal, aunque hable un usuario, si no se dan instrucciones válidas, el sistema 10 no responderá.

La figura 5 expone un ejemplo de modelo de lenguaje para el funcionamiento correcto del brazo 20 robótico. Los modelos de lenguaje de este tipo se desarrollan para cada dispositivo en comunicación eléctrica con el controlador 12 maestro. Una vez más, un dispositivo puede estar en comunicación inalámbrica con el controlador 12 maestro. Es preferible almacenar los modelos de lenguaje para cada dispositivo en su controlador respectivo. Por ejemplo, si un dispositivo está conectado directamente con un controlador 14 subordinado entonces el modelo de lenguaje de control (aquel modelo de lenguaje que contiene el lenguaje utilizado para controlar el dispositivo) para el dispositivo se almacena en la ICV subordinada. Si el dispositivo está directamente conectado con el maestro 12, entonces el modelo de lenguaje de control se incluye en la ICV del maestro 12. Debe apreciarse que el modelo de lenguaje seleccionado debe almacenarse en el maestro 12 para todos los dispositivos posibles que puedan estar conectados directamente con el maestro 12 en contraposición a estar conectados con un subordinado. Como tal, dependiendo de qué dispositivos están conectados al sistema en cualquier tiempo dado, un usuario puede seleccionar de cualquiera de los dispositivos conectados. Si un dispositivo no está conectado, el sistema reconocerá esto en la puesta en marcha y no intentará acceder al dispositivo porque no está allí. Esto se describirá con más detalle a continuación en el presente documento.

Si un dispositivo está conectado directamente con el controlador 12 maestro, entonces es preferible almacenar el modelo de lenguaje para controlar el dispositivo bien en la misma ICV o bien en la memoria 45 transportable. Las ventajas de esta configuración se exponen a continuación en el presente documento con respecto a la puesta en marcha del sistema 10 de control.

Si se da una instrucción de selección para un dispositivo que está directamente conectado con el maestro 12, entonces la información pasa al decodificador en el maestro 12 y el decodificador 40 genera un paquete 52 de información. Este paquete incluye la dirección del dispositivo que va a hacerse funcionar, un código que representa el funcionamiento específico, y una suma de control para garantizar que los datos no se corrompan a medida que se transfiere el paquete 52 sobre varios buses. El empaquetado de información de este tipo es bien conocido aunque el paquete específico expuesto anteriormente en el presente documento no se ha utilizado hasta ahora para controlar uno de la pluralidad de dispositivos médicos. También es bien conocida en la técnica la comprobación de datos utilizando una suma de control.

El decodificador 40, al decodificar una instrucción de selección válida, activa la dirección del dispositivo que se ha almacenado en una tabla de consulta y está relacionada con el dispositivo. Esto se consigue como se describe a continuación. A la puesta en marcha, cada controlador, sea el controlador 12 maestro o un controlador 14 subordinado conoce las direcciones de sus puertos de comunicación. Envía una interrogación a cada puerto de comunicación para ver si hay un dispositivo conectado al mismo. Si es así, un adaptador conectado al dispositivo especifica el nombre del dispositivo y una identificación de que funciona correctamente. Los adaptadores de este tipo se conocen bien en las técnicas eléctricas y como tal, no se describirán más en el presente documento. Cada controlador subordinado establece una tabla de consulta de direcciones y códigos o nombres de dispositivos asociados. Los códigos o nombres se transmiten al maestro 12 que incluye todos los dispositivos y la dirección correspondiente del puerto al que el controlador subordinado asociado está conectado al maestro 12.

Las direcciones de todos los dispositivos disponibles se almacenan inicialmente en una memoria asociada con la ICV de tal manera que puede utilizarse un multiplexor para activar una dirección específica o hacer que esa dirección esté disponible. De este modo, una vez que el maestro 12 recibe una instrucción de selección válida que es capaz de identificar, entonces envía todas las instrucciones de control al ICV del controlador subordinado apropiado en el caso en que el dispositivo seleccionado está conectado con un controlador subordinado. Si el dispositivo seleccionado está conectado directamente al maestro 12 entonces las instrucciones de control se alimentan a través del decodificador 40 del maestro 12 y el paquete de información de control se produce y envía al dispositivo a través del procesador 44 central del maestro 12. De este modo, se alimentan señales de control al ICV de un controlador subordinado y éste procesa esas señales como si se recibieran del convertidor A/D, que es donde se envía la entrada al subordinado. Cada controlador subordinado puede acoplarse a un maestro y ese maestro puede, a su vez, acoplarse a otro maestro, proporcionando así una cadena de controladores subordinados todos los cuales están conectados a un maestro que tiene un micrófono acoplado al mismo.

Además de la ICV 32, el controlador 12 maestro comprende medios 42 para enviar señales de control a un dispositivo especificado por una instrucción de selección recibida en la ICV 32. La figura 4 muestra el controlador 12 maestro que tiene un controlador 14 subordinado y dos dispositivos médicos en comunicación eléctrica con el mismo. El controlador maestro incluye a la ICV 32 así como a los medios 42 para enviar señales de control. Una vez que el habla se ha extraído y decodificado en o bien una instrucción de selección o bien una instrucción de control, la instrucción específica se transmite al procesador 44 central del controlador 12 maestro.

En la realización preferida, los medios 42 para enviar señales de control se incorporan en el procesador 44 central del controlador 12 maestro. Los medios 42 para enviar son esencialmente un multiplexor direccionable y tienen una memoria de las direcciones para cada dispositivo y su puerto asociado de la pluralidad de puertos 46 de comunicación al que están conectados. Si las direcciones se almacenan en el decodificador 40, entonces el procesador 44 central estará en comunicación con esa memoria.

Los medios 42 para enviar cogen el paquete 50 de información o la señal de control, si la información ha de enviarse a un controlador 14 subordinado, comprueban a cuál de la pluralidad de puertos 46 de comunicación deben dirigir la información y entonces dirigen la información al puerto deseado de la pluralidad de puertos 46.

Las direcciones y sus puertos asociados se descargan en el maestro 12 a la puesta en marcha del sistema. Este procedimiento está intercalado en el software y tal procedimiento se conoce bien en la técnica.

Por ejemplo, en la figura 4, un dispositivo 18 electrocauterizador transmite una dirección al controlador 12 maestro. Se recibe esta dirección en uno de la pluralidad de puertos 46 de comunicación, la dirección se guarda en la memoria junto con el número del puerto de comunicación asociado. Debe apreciarse que las instrucciones de selección válidas se almacenan en la memoria transportable. Para los dispositivos conectados directamente con el maestro, el modelo de lenguaje puede almacenarse en una memoria en el maestro 12 o en la memoria transportable. Los modelos de lenguaje se almacenan en los subordinados asociados para los dispositivos que están directamente conectados a un controlador 14 subordinado. De este modo, a la puesta en marcha, el maestro 12 conoce todos los dispositivos que están conectados al sistema, porque cada subordinado envía al maestro las direcciones de cada dispositivo y el nombre (es decir, los fonemas codificados que constituyen el dispositivo) del dispositivo. Los nombres de los dispositivos se descargan en el maestro para que la validez de las instrucciones de selección pueda tener lugar en el maestro 12. Sin embargo, los modelos de lenguaje para la validez de las instrucciones de control no se transmiten al maestro 12 porque esto llevaría demasiado tiempo y ralentizaría el sistema 10 de control. Por lo tanto, el controlador 12 maestro en realidad contiene un subconjunto de la gramática necesaria para hacer funcionar los dispositivos conectados al mismo, pero ese modelo de lenguaje se limita sólo a nombres de dispositivos. La información con respecto a las secuencias válidas de las instrucciones de control (es decir, su modelo de lenguaje de control) se almacena en cada controlador subordinado al que están conectadas. Por supuesto, si el dispositivo 14 está conectado directamente al maestro, entonces el modelo de lenguaje se almacena en el maestro 12 tal como se ha descrito anteriormente en el presente documento.

El sistema 10 de control según la presente invención proporciona una manera de configurar y reconfigurar un quirófano de un modo muy sencillo. Adicionalmente, debe apreciarse que el sistema 10 proporciona una interfaz muy intuitiva por la que un usuario puede seleccionar un dispositivo para controlar y posteriormente controlar ese dispositivo. El sistema comprueba para garantizar que las instrucciones de control recibidas para un dispositivo específico son válidas.

Adicionalmente, el sistema 10 requiere la inclusión de adaptadores 52 colocados entre un dispositivo específico de la pluralidad de dispositivos 16 y un controlador subordinado o el maestro 12. Los adaptadores 52 transmiten señales a su controlador 14 subordinado o maestro 12 respectivo indicativo de la dirección del dispositivo y traducen las señales de control enviadas desde el controlador al que están conectados a señales comprendidas por el dispositivo particular para el que están destinadas. Los adaptadores de este tipo se construyen fácilmente y se conocen bien en la técnica. Adicionalmente, los adaptadores de este tipo pueden incluirse o bien en el controlador 14 subordinado o maestro 12 respectivo o acoplarse a un dispositivo concreto de la misma pluralidad de dispositivos 16. Hay una ventaja sustancial en acoplar los adaptadores 52 a los dispositivos 16 ya que entonces los dispositivos pueden acoplarse a cualquier puerto, mientras que si los adaptadores se acoplan en el interior del controlador 12, 14, el dispositivo específico para el que se diseñaron, debe acoplarse al puerto específico de la pluralidad de puertos 46 de comunicación.

Si se añaden dispositivos nuevos al sistema o si se hacen mejoras o actualizaciones al software del sistema, tales cambios pueden incorporarse a una tarjeta de formato PCMCIA, tal como la tarjeta que almacena los modelos de voz del usuario. La tarjeta puede insertarse en la misma interfaz, sin embargo, el software del sistema puede descargarse en el maestro para hacer la actualización sin desmontar al maestro. Esto se consigue incorporando una interfaz en serie en la tarjeta de formato PCMCIA. Como tal, el procesador 44 central comprueba además a la puesta en marcha si hay que hacer una actualización del sistema comprobando los datos suministrados por la tarjeta de formato PCMCIA. La comprobación de la actividad de una interfaz en serie se conoce bien, sin embargo, no se conoce hasta ahora la incorporación de una interfaz en serie en una tarjeta de formato PCMCIA. Por lo tanto, la combinación se considera novedosa. Adicionalmente, no se conoce hasta ahora la incorporación de modelos de voz en la tarjeta de formato PCMCIA de este tipo.

Cada uno de los controladores 14 subordinados es sustancialmente similar al controlador 12 maestro. Y cada uno de la pluralidad de controladores 14 subordinados puede incluir la ICV completa para que cada controlador 14 subordinado pueda funcionar como un maestro. Alternativamente, aunque no se prefiere, los controladores subordinados pueden no incluir el extractor de características y contener solamente un subconjunto del modelo de lenguaje (es decir, instrucciones de control) relacionado con el manejo de cada dispositivo específico. Esto es todo lo que puede ser necesario en el controlador subordinado por que el controlador subordinado recibe del controlador maestro una dirección específica al que ha de enviarse una instrucción y que es de hecho una instrucción. Por lo tanto, el controlador subordinado sólo necesita comprobar para garantizar que es una instrucción válida para el dispositivo específico. De este modo, los dispositivos pueden estar directamente conectados al maestro o pueden estar conectados a un controlador subordinado que está en comunicación con el maestro 12.

Finalmente, el sistema 10 puede incluir medios de salida que incluyen un monitor 86 de vídeo y un altavoz 88. El altavoz puede incorporarse en la ICV 32 a través de un convertidor 90 D/A de tal manera que el sistema pueda comunicar al usuario cualquier error cometido por el usuario en el funcionamiento o la selección de un dispositivo específico. Adicionalmente, los medios de salida pueden comunicar errores del sistema o el funcionamiento incorrecto de un dispositivo específico. La información de este tipo se incluye en cada adaptador y es específica para el dispositivo acoplado al adaptador. Debe apreciarse que las comunicaciones de este tipo se transmitirían al maestro donde se mostrarían de manera auditiva o visual. El sistema y el controlador según la invención pueden incluir adicionalmente un controlador de pie, un controlador de mano o cualquier otro controlador bien conocido. Cada uno de estos controladores puede utilizarse para controlar cualquiera de los dispositivos conectados al maestro o a un controlador subordinado, tal como se describe en la solicitud de patente incorporada como referencia en el presente documento. Como tal, la ICV puede utilizarse para seleccionar determinados dispositivos y una vez seleccionado, el dispositivo puede controlarse a través de uno de los controladores bien conocidos. En última instancia, la flexibilidad de un sistema de este tipo puede reducir costes y aumentar la seguridad de los procedimientos quirúrgicos.

Aunque ciertas realizaciones de la presente invención se han descrito y mostrado en los dibujos adjuntos, debe entenderse que estas realizaciones son meramente ilustrativas y no restrictivas de la invención amplia, y que esta invención no se limita a las construcciones y disposiciones específicas mostradas y descritas, ya que a los expertos en la materia se les pueden ocurrir otras diversas modificaciones. Como tal, lo que se reivindica es.

Claims (13)

1. Sistema (10) de control para seleccionar de y controlar una pluralidad de dispositivos en un quirófano, comprendiendo el sistema de control:

un controlador (12) maestro, comprendiendo el controlador maestro:

a) medios (28) para recibir instrucciones de selección por voz de un usuario en los que cada instrucción de selección de voz está asociada con uno de una pluralidad de dispositivos en comunicación eléctrica o inalámbrica con el controlador maestro;

b) medios (30) para recibir instrucciones de control por voz de un usuario;

c) medios (42) para enviar una señal que representa una instrucción de control por voz recibida al dispositivo (16) asociado con una instrucción de selección por voz sólo si la instrucción de control por voz recibida sigue inmediatamente a la instrucción de selección por voz recibida.

2. Sistema de control según la reivindicación 1, que incluye además un controlador (14) subordinado en comunicación eléctrica o inalámbrica con el controlador maestro.

3. Sistema de control según la reivindicación 1, en el que el controlador maestro comprende además:

a) un micrófono (34) configurado para recibir instrucciones de voz;

b) un convertidor (36) A/D configurado para convertir instrucciones de voz en representaciones digitales de las mismas;

c) un extractor (38) de características conectado eléctricamente a y en comunicación con el convertidor A/D;

d) un decodificador (40) en comunicación eléctrica con el extractor de características, estando configurado el decodificador para generar paquetes de información indicativos de las instrucciones de control por voz recibidas en el extractor de características;

e) una memoria (44) en comunicación eléctrica con el decodificador en la que la memoria contiene modelos de usuario indicativos de palabras específicas que se utilizan para controlar el sistema;

f) un procesador central que comprende:

1) medios para enviar los paquetes de información generados por el decodificador a un dispositivo direccionado específicamente;

2) una memoria que contiene las direcciones para cada dispositivo en comunicación eléctrica o inalámbrica con el controlador maestro.

4. Sistema de control según la reivindicación 3, en el que el controlador maestro incluye una interfaz (41) de tarjeta PCMCIA.

5. Sistema de control según la reivindicación 4, en el que los modelos de usuario se contienen sobre una tarjeta PCMCIA que puede insertarse en la interfaz de tarjeta PCMCIA.

6. Sistema de control según la reivindicación 2, en el que el controlador (14) subordinado comprende medios para modelar una secuencia de instrucciones válidas.

7. Sistema de control según la reivindicación 6, que incluye además una pluralidad de adaptadores (52) que corresponden a la pluralidad de dispositivos en comunicación eléctrica o inalámbrica con el controlador maestro, en el que cada adaptador tiene una dirección asociada y medios para convertir las señales de control en señales que cada dispositivo específico puede reconocer.

8. Sistema de control según la reivindicación 1, en el que la pluralidad de dispositivos comprende dispositivos médicos.

9. Sistema de control según la reivindicación 3, en el que el controlador maestro comprende medios de almacenamiento desmontables.

10. Sistema de control según la reivindicación 1, en el que los medios para recibir instrucciones de selección por voz y los medios para recibir instrucciones de control por voz están incluidos en una interfaz de control por voz.

11. Sistema de control según la reivindicación 1, en el que los medios para enviar incluyen:

a) medios para comparar la instrucción de selección por voz recibida con un léxico de una o más instrucciones de selección por voz almacenadas, correspondiendo cada instrucción de selección por voz almacenada a un dispositivo respectivo en la pluralidad de dispositivos; y

b) medios para enviar la señal que representa la instrucción de control por voz recibida a una dirección que corresponde a una instrucción de selección por voz almacenada que es la más parecida a la instrucción de selección por voz recibida.

12. Sistema de control según la reivindicación 1, que comprende además un controlador subordinado, estando el controlador subordinado acoplado al controlador maestro y al menos un dispositivo en la pluralidad de dispositivos, comprendiendo el controlador subordinado:

a) un léxico de instrucciones de control por voz válidas para un dispositivo acoplado:

b) medios para recibir la señal que representa la instrucción de control por voz recibida;

c) medios para determinar si la instrucción de control por voz recibida corresponde a una instrucción de control por voz válida del léxico; y

d) medios para transmitir una o más señales de control al dispositivo acoplado si la instrucción de control por voz recibida corresponde a una instrucción de control por voz válida.

13. Sistema de control según la reivindicación 12, en el que el controlador subordinado comprende además;

medios para convertir la señal que representa la instrucción de control por voz recibida en la una o más señales de control.