尤其用于医院病床和护理床的通信方法

摘要

本发明涉及一种经由通信总线从激活单元向接收器传递状态的通信方法，其中该状态可以是激活单元的激活/停用，并且该状态经由通过时钟信号定时的串行数据流被传递给接收器，所述数据流传输包含标识部分和数据部分的数据包，其中：该标识部分包含识别该数据包所涉及的激活单元的多个位，以及该数据部分包含各自识别激活单元的状态的多个位。本发明还涉及基于该通信方法的包含激活单元和接收器的系统。另外，本发明涉及激活单元和接收器。

说明书

技术领域

本发明涉及一种尤其用于医院病床和护理床以及患者躺椅的经由通信箱从激活单元向接收器传递状态的通信方法。此外，本发明还涉及一种基于该通信方法的包含激活单元和接收器的系统。另外，本发明涉及激活单元和接收器。

背景技术

为了方便起见，本发明的公开将是基于例如从J.Nesbit Evans &Co.Ltd.的EP 498111B2已知的医院病床，在该专利中可使用至少两个致动器将床垫支承面调节至某一轮廓，并且可使用另外两个致动器使床垫支承面安装在其中的框架升高和降低以及围绕水平轴倾斜(Trendelenburg位置)。为了操作床，有患者用的电话听筒，或者作为替代或补充，控制面板可并入护栏。同样，可为工作人员提供单独的电话听筒以及控制箱(被称为ACP)，它们安装在床脚端部，工作人员可在该处阅读所有调节功能。所有这些单元通过各自的多芯电缆连接到也被称为包含控制器的控制单元的中央控制箱(CB)，预期连接到电力网的电源，以及可充电电池组，从而床可在不连接到电力网时临时起作用。Hill-Rom Services，Inc.的WO 01/47340内示出床的另一个示例。Tri W-G，Inc.的US 5014688内公开了简单治疗躺椅的示例。

控制器通常包含适合于各个床以及床的特定预期使用的微处理器和相关软件。

对于致动器系统内的许多不同单元，布线相当复杂并且必须被小心翼翼地建立以便避免在可移动机械部件内过载。此外，还需要连接更多单元，例如用于调节颈部支承的附加致动器，用于帮助患者自动翻身的设备，防褥疮设备，按摩设备、高级充气床垫等等。

因此，希望电话听筒上具有许多键(功能)，并且在该系统内并行具有许多电话听筒。

传统系统的特征在于从任何电话听筒功能到控制单元存在直接连接。电话听筒功能不必仅被设置在一个物理单元内；这些功能可分布在并行连接的多个电话听筒上，但是应理解在此情况下，对于每种功能具有一个键(激活单元)并且其直接连接。

键可指的是连线或两条连线之间的开关(矩阵电话听筒)。

在第一种情况下，可通过普通的9芯电缆实现最大8个功能(1个共用以及8个信号)。对于矩阵类型，可使用9根导线实现最大20个键(4×5线路)。但是，通常，一根导线用于接地，因此可仅使用对应于16个键的4×4矩阵。不幸的是，矩阵电话听筒具有以下缺陷，即由于不存在键根据其而被激活的唯一解码，所以一些键不能在同时被肯定地检测到。

US 2003/00729289A1描述了一种尤其为严重超重的患者设计的可调节床。该床可通过串行信号控制，其中调节被写入多个RAM电路，并且内容被定期读取和执行，由中断信号控制。这是比较复杂的控制，其需要大量特殊特征，并且其实现以及扩展附加功能比较复杂。

US 6396224B1和US 5600214A描述了可调节床的其它控制系统。此外，涉及复杂的解决方案，其中每次仅有一个单元起作用。

前述方案的另一个缺陷是它们都是基于主从通信。由于在通信设计方面系统内的所有单元必须具有各自的地址，所以需要预先知道系统内的所有单元。

发明内容

本发明的一个目标是为上述问题提供解决方案。

这利用一种经由通信总线从激活单元向接收器传递状态的通信方法实现，其中该状态可以是激活单元的激活/停用，并且经由通过时钟信号定时的串行数据流传递该状态。数据流传输包含标识部分和数据部分的数据包，其中

·该标识部分包含识别该数据包所涉及的激活单元的多个位，以及

·该数据部分包含各自识别激活单元的状态的多个位。

因此，并行信息被转换成串行数据流。时钟信号可具有双重功能。时钟信号中的长暂停指示数据包开始。此数据包以包含例如3个位的标识符开始，该标识符指定了类型。随后是32个位，每个位对应于例如可能是医院病床的控制单元上的键的激活单元，并且单个位指示该键是否被激活。原则上，数据流可非常长或者可被多个数据包共享，从而可传递几乎无限个键的状态，并且所有的键都可被唯一地读取，而不管有多少键已经被激活。激活单元可以是一个连接到控制单元的单元，它希望把它的状态传递到另一个单元。

接收器可例如是控制单元，只要激活单元的状态是被激活，则该控制单元使用来自激活单元的状态指示以便启动特定控制，例如升高床头。接收器还可以是其它单元，例如ACP，使用根据本发明的方法向其传递特定安全设置被激活的情况，因此ACP内的发光二极管必须被开启以指示这种情况。此外，接收器可以是多接线盒(MJB)，该多接线盒基于激活单元的状态读取数据信号并且激活例如床下灯。

该系统的特征在于，当激活单元未被激活时各个位是逻辑0。但是，所有激活单元能够添加代表激活单元的状态是被激活的逻辑1。在结构方面，通信总线可被设计成在每个位的位置它们都可贡献逻辑1。

因此，总线的特征在于，由于所有单元都贡献激活键，所以数据流不具有例如校验和或其它安全形式。因此，相对适当的处理器开销就足够了。

因此，非常简单的通信协议使得电话听筒的硬件可以极低的成本实现。

在一个实施例中，数据包的标识部分因数据包不同而不同。因此，数据包的用途可改变。

在一个实施例中，数据包的标识部分在周期序列中改变。这确保连续优化，并且通过例如30ms的周期时间，当前所有数据都被传输。

本发明还涉及一种包含使计算机能够执行上述方法的指令的存储介质。

此外，本发明涉及一种包含激活单元和接收器的系统，其中该激活单元能够经由通信总线将状态传递给接收器，并且该状态可以是激活单元的激活/停用，所述系统还包括：

·主单元，该主单元包括：

用于生成时钟信号以便对通信总线上的串行数据流

定时的装置；

用于生成串行数据流的装置，该数据流包含具有标识部分和数据部分的数据包，所述标识部分包含识别该数据包所涉及的激活单元的多个位，所述数据部分包含各自识别激活单元的状态的多个位，

·该活动单元另外还与以下装置相关联：

用于读取该标识部分的装置，

用于如果该标识部分识别出激活单元并且如果该激活单元的状态是被激活，则改变数据部分内的位的装置，

·该接收器另外还与以下装置相关联：

用于读取该标识部分的装置，

用于如果标识部分识别出与接收器相关联的激活单元，则读取数据部分内的位的装置。

另外，本发明涉及一种包含根据本发明的系统的致动器系统。特别是在与例如医院或护理用床以及治疗躺椅有关的致动器系统方面，由于通常存在一些操作选项，所以可有利地使用本发明。

此外，本发明涉及一种激活单元，用于从该激活单元向接收器传递状态，其中该状态可以是激活单元的激活/停用，并且该状态经由通过时钟信号定时的串行数据流传递给接收器，所述数据流传输包含标识部分和数据部分的数据包，所述标识部分包含识别数据包所涉及的激活单元的多个位，所述数据部分包含各自识别激活单元的状态的多个位，所述激活单元另外还包括：

用于读取该标识部分的装置，

用于如果该标识部分识别出激活单元并且如果该激活单元的状态是激活，则改变数据部分内的位的装置。

激活单元可以是例如具有键的操作单元，可选择地，操作单元可包含多个激活单元(键)。

此外，本发明涉及一种用在包含激活单元的系统中的接收器，其中该激活单元能够经由通信总线向接收器传递状态，其中该状态可以是用于从激活单元向接收器传递状态的激活单元的激活/停用，其中该状态可以是激活单元的激活/停用，并且该状态经由通过时钟信号定时的串行数据流传递给接收器，所述数据流传输包含标识部分和数据部分的数据包，所述标识部分包含识别数据包所涉及的激活单元的多个位，所述数据部分包含各自识别激活单元的状态的多个位，所述接收器另外还包括：

用于读取该标识部分的装置，

用于如果该标识部分识别出与该接收器相关联的激活单元，则读取数据部分内的位的装置。

接收器例如可以是连接到例如与医院病床有关的操作单元的控制单元。该接收器还可包含如上所述的主单元。

附图说明

下文将参照附图说明本发明，在附图中：

图1示出医院病床及其操作，

图2示出操作单元和控制单元之间的通信，

图3示出根据本发明的通信协议内的数据信号和时钟信号，

图4示出根据本发明的通信协议内的数据包的结构，

图5示出从主单元传递各种数据包的顺序，

图6示出单元如何向根据本发明的通信协议的数据包内写数据以及从中读数据，

图7示出当与通信协议通信的单元经由32管脚连接器连接时的管脚的逻辑结构，

图8示出当操作单元使用根据本发明的通信协议通信时操作单元如何连接到控制单元，

图9示出其中使用根据本发明的通信协议的医院病床的致动器系统的实施例。

具体实施方式

图1示出医院病床101，并且可通过一个或多个操作单元103操作此医院病床。一种操作单元类型是电话听筒(HB)，该电话听筒使得医院病床的患者可调节床的不同部分，包括高度、靠背部分的角度以及腿板部分105的角度。关于医院病床，还可以有专用操作单元(ACP(护理人员控制面板))，该操作单元只有医院工作人员可用，并且除了调节床之外还可提供根据患者锁定特定调节可能性的选项。锁定功能是专用的，其目的是防止患者不正确地调节床111。还可存在其它操作单元：关于例如牙科医生的座椅或理发师的座椅，还可存在脚踏控制器。通常，操作单元包含多个键(激活单元)，并且这些键的功能特别依赖于它们如何耦合到床。

除了使用用于操作床的人体工程调节107的操作单元之外，还可存在可被从控制器任意控制的其它单元，这些单元包括：

·打开/关闭在床下的形式为阅读灯或定向灯的灯109(床下灯)

·通过例如两个键——一个键用于变亮而另一个键用于变暗，调节灯光强度

·护士呼叫，当需要时患者可呼叫工作人员。

除了从操作单元到床的通信之外，还可存在从床到操作单元的通信——其中键可具有指示它们代表的单元的调节被闭锁的闭锁灯113。

关于医院病床，操作单元201与控制单元(CB)205通信203，这在图2内示出。控制单元(CB)205例如从操作单元201接收输入，并且随后确保相关操作被执行。这例如可以是激活床头升高207。当操作单元201上的代表此功能的键被激活时，信号被提供给控制单元205，并且控制单元然后确保调节靠背部分的致动器被准确地激活。如果这不是调节床的设置而是激活床下灯209，则操作单元201上的代表此功能的激活的键(激活单元)被激活，并且信号被提供给控制单元205，随后该控制单元向灯发送一个用于激活灯的信号。另一个示例可能是出于安全原因闭锁调节211。当操作单元201上的代表此功能的键被激活时，信号被提供给控制单元205，并且控制单元然后起作用以准确地闭锁精确控制此调节的致动器。在此方面，还可向操作单元返回用于激活被激活键内的灯的信号。

本发明还涉及一种可与激活单元和接收器之间的上述通信一起使用的通信协议。下文将结合医院病床的控制系统说明该协议，但是该协议通常还可与用于调节家具例如牙科医生的座椅、床、扶手椅等的系统一起使用。

图3示出结合根据本发明的协议查看的数据信号。该协议需要存在主单元，该主单元传输同步时钟信号300和数据信号301。时钟信号具有两种功能：指示新数据包303开始——在一个实施例中，这通过做出例如5个时钟周期的暂停302实现，并且时钟信号300还用于对后续数据包303定时。数据包303包含识别随后的数据部分涉及哪个单元(电话听筒、ACP等)的第一标识部分305，和后续数据部分305，该数据部分305代表单元的状态(电话听筒上的哪个单元被激活，哪个键闪烁，等等)。

图4示出数据包的结构的实施例。数据包包括3个标识位(I₀、I₁、I₂)401和随后的32个数据位(D₀、D₁...，D₃₁)403。主单元确定将通过数据信号传输哪些数据包，并且主单元用来填充标识位。标识位识别随后的数据位内的数据的类型。下表内示出如何使用三个标识位：

  名称  I₀  I₁  I₂  HB  0  0  0  ACP  1  0  0  DATA  0  1  0  Service  1  1  0  预留1  0  0  1  预留2  1  0  1  预留3  0  1  1  预留4  1  1  1

有四种数据包，它们分别是HB、ACP、DATA和SERVICE。另外，还有四个数据包被预留以用于将来的使用。

下文示出其中标识位识别出随后的数据位涉及电话听筒的示例。主单元填充此标识部分，并且后续位的值取决于电话听筒的哪些键被激活。32个数据位中的每个数据位均代表电话听筒上的一个功能或一个键。并且如果该键被激活，则位值被设定为高(1)。当该键未被激活时，则位值自动变为低(0)。结合图7说明此实施例。

下文示出其中标识位识别出后续数据位涉及ACP的示例。

除了识别对应于电话听筒哪些键被激活的来自ACP的数据之外，还存在到ACP的数据。这可能是由于激活闭锁所以ACP上的键将闪烁的指示。

下文示出其中标识位识别出后续数据位涉及数据的示例。

这种数据包是开放部分，并且用于单元之间的通信。32位可用于例如控制单元和其它单元之间的数据的全部形式。

下文示出其中标识位识别出后续数据位涉及服务数据的示例：

服务数据用于服务，并且前三个数据位(S₀、S₁、S₂)识别服务数据所涉及的单元。数据位S₃识别向该单元执行读还是写，并且最后的位S₄-S₃₁识别被读或写的信息。

因此，存在通过标识位识别的多种不同类型的数据包，因此主单元必须通过改变标识位的值在各个数据包类型之间正确地切换。

图5示出此情况的一个示例。这里，标识位最初501被设定为指示涉及来自电话听筒(HB)的数据。然后是503，表明其是到/来自ACP的数据。然后是505，表明其是开放数据包，并且协议以这种方式继续通过各种数据类型而进行。当已按预定顺序(序列)处理所有数据类型之后，过程重新开始507，从而改变周期序列中的标识位。该顺序取决于单个系统并且在主机内被设定。

图6示出例如表现为激活单元或接收器的形式的单元如何使用数据信号的示例。在603，单元尤其利用时钟信号读取数据信号内的标识位。在604，检查标识位是否涉及该单元，并且如果情况并非如此(N)，则不再执行其它步骤，而仅仅继续执行读取数据信号内的标识位的过程。如果在604证实标识位涉及该单元(Y)，则然后将预定义的位读入数据部分，或者将位的值设定为1。如果例如该单元是电话听筒，并且在电话听筒上激活了键(激活单元)，则等待涉及来自电话听筒的数据的数据包。这通过数据包内的标识位识别出来。然后，对应于被激活的键的数据部分内的位被设定为1。相应地，控制单元随后可读取数据包的内容，并且启动与已被设定为1的位相对应的功能。

使用根据本发明的协议的系统内的部件可经由32管脚连接器相互连接，并且图7内示出这种连接器的管脚的逻辑结构。每个管脚可添加高信号，但是由于该逻辑结构其不可能强制为0。

图8示出操作单元801如何连接到控制单元803。除了电源之外，还存在两条工作线、时钟(CLK)和数据(D)。唯一的选项是协议对定制设备805开放，允许在总线上直接与任意单元通信。

图9示出医院病床的致动器系统，并且该系统包含连接到电力网的外部电源901和可充电电池组，就如同其包含内部电源903一样。此外，系统包括用于调节床的多个致动器，所述致动器905具有处理器907。系统的控制单元908包含用于两个致动器的处理器908。另外，系统包含蜂鸣器911。存在用于使外围设备919连接到控制单元908的总处理器913的接口延伸部917，该总处理器913通过电源总线915连接到外部电源。外围设备如上所述与控制单元通信。

如上文所述，通信协议用在包含控制单元、多个操作单元和主单元的系统中。在一个实施例中，主单元可以是专用的分立单元，但是其还可以是控制单元或操作单元的集成部分。当然，通信可延伸到附加单元，包括多接线箱(MJB)之间的通信，该多接线箱基于操作单元的状态读取数据信号并且激活例如床下灯。