DE102004041871B4

DE102004041871B4 - Verfahren zur Herstellung einer autoklavierbaren Fernbedienung und autoklavierbare Fernbedienung

Info

Publication number: DE102004041871B4
Application number: DE102004041871.3A
Authority: DE
Inventors: Ingo Eberhardt
Original assignee: WOM World of Medicine GmbH
Current assignee: WOM World of Medicine GmbH
Priority date: 2004-08-27
Filing date: 2004-08-27
Publication date: 2014-01-30
Anticipated expiration: 2024-08-28
Also published as: DE102004041871A1

Abstract

Verfahren zur Herstellung einer autoklavierbaren Fernbedienung, dadurch gekennzeichnet, dass a) eine Platine (1) mit Bauelementen hermetisch in eine Vergussmasse (9) eingegossen wird, b) wobei mechanische Elemente der Fernbedienung, insbesondere Taster (2) und/oder Schnappscheiben, mindestens teilweise gegenüber der Vergussmasse (9) aus der Vergussmasse (9) herausstehen und c) ein Oberteil (5) mit der Vergussmasse (9) verbunden, insbesondere verklebt wird, d) wobei mindestens ein Taster (2) mit mindestens einem definierten Lufteinschluss (8) umgeben wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer autoklavierbaren Fernbedienung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine autoklavierbare Fernbedienung.
Fernbedienungen haben sowohl im täglichen wie auch beruflichen Leben einen wichtigen Stellenwert als Benutzerschnittstelle zur Bedienung technischer Geräte eingenommen. In der Medizintechnik sind Fernbedienungen zu wichtigen Zubehörprodukten und Hilfsmitteln geworden, um in Operationsräumen medizintechnische Geräte, die in einem nichtsterilen Bereich stehen, aus dem sterilen Bereich heraus bedienen zu können.
Als Beispiel für die Verwendbarkeit einer Fernbedienung in der Medizintechnik sind Arthroskopiepumpen zu nennen. Da sich die Pumpe stets räumlich getrennt vom Operationsgebiet befindet, kann eine Verstellung der Sollwerte an der Pumpe ohne Fernbedienung nur nach Anweisung des Operateurs mit Hilfe des OP-Personals umgesetzt werden.
Generell lassen sich Fernbedienungen für den Einsatz in der Medizintechnik in einmalverwendbare und wiederverwendbare Geräte unterteilen. Während einmalverwendbare Geräte keine Aufbereitung benötigen, müssen wiederverwendbare Geräte sterilisiert werden. Dies erfolgt durch Autoklavierung in einem Autoklaven.
Zur Autoklavierung bedient man sich meist des „fraktionierten Vakuumverfahrens”. In der Konditionierungsphase wird in der Sterilisierkammer ein Vakuum erzeugt. Anschließend wird Wasserdampf in die Kammer eingelassen. In der sich anschließenden Sterilisierphase wird bei einer Temperatur von 134°C und einem Betriebsdruck von 3 bar über eine Dauer von mindestens 5 Minuten das Gerät sterilisiert. In der anschließenden Evakuierungsphase wird der Dampf abgeblasen, es folgt die Trocknungsphase, in der unter Anlegen eines erneuten Vakuums über eine Dauer von ca. 5 bis 20 Minuten das Gerät getrocknet wird. Diese Schritte werden in der Regel mehrfach wiederholt.
Die beschriebene Prozedur stellt eine enorme Beanspruchung für das Material, die Elektronik und die Fernbedienung selbst dar.
Bekannt sind autoklavierbare Fernbedienungen oder autoklavierbare Schalter (z. B. US-A 5769211 , WO 95/14438 A1 ), welche zumeist für die Sterilisation zerlegt bzw. geöffnet werden müssen. Nach der Reinigung und Autoklavierung muss die Fernbedienung wieder zusammengebaut werden. Es besteht aufgrund des relativ offenen Aufbaus grundsätzlich die Gefahr des Verschmutzens der Schaltkontakte, z. B. durch Körperflüssigkeiten, die Gefahr von Korrosion an den Kontakten, sowie latent die Gefahr von Kurzschlüssen aufgrund des Verbleibs von Restfeuchtigkeit im Inneren der Fernbedienung, insbesondere, wenn beim Aufbereiten das Zerlegen versäumt wurde. Weiter ist zu bemerken, dass durch das Zerlegen und erneute Zusammenbauen hohe Aufbereitungskosten entstehen.
Anwendungsfreundlicher, da mit deutlich geringerem Reinigungsaufwand und mit einer geringeren Gefahr von Verschmutzung verbunden, sind autoklavierbare Fernbedienungen, deren Gehäuse hermetisch geschlossen aufgebaut ist.
In einer typischen Bauform ist das Gehäuse ein Hohlkörper aus einem autoklavierbaren Material, in den eine Platine mit aufgesetzten Tastern oder aber eine (formflexible) Leiterplatte mit Schnappscheiben ( US-A 5,512,721 ) eingebaut ist. Die Taster bzw. Schnappscheiben werden bei einer solchen Bauform durch eine Membran betätigt, welche flexibel, autoklavierbar und darüber hinaus mit dem Gehäuse hermetisch abschließend gestaltet sein muss. Da im Zuge einer Autoklavierung enorme Temperatur- und Druckunterschiede in der Sterilisierkammer auftreten, entstehen ebenfalls erhebliche Druckunterschiede in dem hermetisch geschlossenen Gehäuse. Beim Aufbau des Vakuums im Autoklaven kann die sich ausdehnende Luft unter den Tastermembranen sowie die in den Tastern an sich eingeschlossene Luft dazu führen, dass das Material über den Tastern aufreißt. Ebenso ist ein Eindrücken und damit auch ein ungewolltes Auslösen einer Schaltfunktion, oder gar ein Einreißen der Membrane unter hohen Drücken in der Kammer möglich. Ebenfalls ist ein Aufplatzen des gesamtem Gehäuses möglich. Die Wahrscheinlichkeit für den Ausfall einer Fernbedienung nach dieser Bauart ist umso größer, je größer die eingeschlossene Luftmenge ist, und je unflexibler das Material der Fernbedienung ist.
In einer anderen denkbaren Bauform sind Taster auf einer Leiterplatte angeordnet, wobei die Platine komplett in Silikon oder aber Harzmaterialien eingegossen ist. Problematisch ist hier, dass bei einer vollständigen Umgießung der Tasten die benötigten Druckkräfte zum Auslösen einer Schaltfunktion enorm hoch sind. Um diese zu verringern, ist zunächst die Dicke der Materialschicht über den Schaltelementen stark zu verringern, was wiederum die mechanische Stabilität der Fernbedienung bei der Betätigung der Tasten sehr negativ beeinflusst. Weiterhin ist zu bedenken, dass bei mechanisch schaltenden Tastern stets ein gewisser Schaltweg überwunden werden muss, um die eigentliche Schaltfunktion des Tasters auszulösen. Der Schaltweg bedingt, dass zumindest im Inneren des Tasters ein Lufteinschluss vorhanden sein muss, welcher bei Betätigung der Taste komprimiert werden kann. Wird die komplett eingegossene Platine autoklaviert, so kann aufgrund der Permeabilität der dünnen Materialschicht über den Tastern ein geringfügiger Druckausgleich zwischen der Umgebung und der im Inneren der Taster eingeschlossenen Luft stattfinden. Dadurch ist ebenfalls ein Aufplatzen der dünnen Materialschicht über den Tastern während des Vakuumaufbaus im Autoklaven möglich. In der Phase des Druckaufbaus ist, wie in der zuvor ( US-A 5,512,721 )beschriebenen Variante, eine ungewollte Betätigung des Tasters und damit bei einer batteriebetriebenen drahtlosen Fernbedienung ein ungewolltes Entladen der Batterie möglich.
Grundsätzlich kann festgestellt werden, dass jegliche Art eingeschlossener Luft in einem vergossenen Körper sich negativ auf die Stabilität einer nach diesem Prinzip aufgebauten Fernbedienung auswirkt. Es gilt, dass der negative Effekt der Luft umso größer ist, je mehr Luft eingeschlossen ist, je unflexibler das die Luft umgebende Material ist und je geringer die Wandstärke über dem Lufteinschluss ist.
Um das Problem der Lufteinschlüsse zu umgehen und ein sicheres Auslösen einer Schaltfunktion bei gleichzeitig geringen Druckkräften realisieren zu können, bieten einige Hersteller autoklavierbare Fernbedienungen bzw. Schalter an, bei denen der elektrisch aktive bzw. auswertende Teil der Schalteinheit von dem auslösenden, also mechanisch bewegten Teil trennbar aufgebaut ist. In der EP 0834891 A2 wird eine autoklavierbare Fernbedienung beschrieben, bei der die auswertende Einheit Hall- oder Reed-Sensoren enthält. Jeder Hallsensor wird durch einen dazugehörigen Magneten aktiviert, der in ein elastisches Tastenelement in einem von der auswertenden Einheit getrennten autoklavierbaren Rahmen eingebracht ist. Diese auslösende Einheit kann auf die auswertende Einheit aufgeklappt werden. Durch Drücken eines Tastenelementes wird der Abstand des jeweiligen Magneten zum Sensor verringert, und die Hallsensoren bzw. REED-Schalter werten die sich hierbei verändernden Magnetfeldstärken aus. Da zum Auslösen einer Schaltfunktion bei diesem Konzept eine mechanische Betätigung einer Taste mit den oben beschriebenen Problemen auf der eigentlichen Auswerteeinheit entfällt, kann die Platine mit Sensoren komplett in einem autoklavierbaren Material vergossen werden. Dies erfolgt idealerweise unter Vakuum, um Lufteinschlüsse zu vermeiden. Zum Reinigen und Autoklavieren müssen die magnetfelderzeugende Einheit (auslösende Einheit) und die Auswerteeinheit voneinander getrennt werden, wodurch latent die Gefahr einer Verschmutzung besteht. Nachteilig an der beschriebenen Konstruktion ist, dass beim Drücken einer Taste und damit bei einer Annäherung der in den Tastenelementen eingebrachten Magnete an die Auswerteeinheit keine taktile Rückmeldung an den Bediener gegeben wird. Es fehlt ein definierter Druckpunkt, der eine sichere, „blinde” Bedienung ermöglicht. Daneben muss konstruktiv ein relativ großer Schaltweg vorgesehen werden, um ein unbeabsichtigtes Schalten sicher ausschließen zu können.
Ein vom Prinzip vergleichbares Schaltkonzept ist in der DE 19954497 C1 beschrieben. Die Fernbedienung ist auch hier trennbar aufgebaut, die Auswertung eines sich ändernden Magnetfeldes erfolgt ebenfalls mittels Hallsensoren. Allerdings handelt es sich hierbei um eine Erfindung, bei der nur die Bedieneinheit (auslösende Einheit), nicht jedoch die Auswerteeinheit autoklaviert werden kann bzw. autoklaviert werden muss: Bei einer Operation wird die Auswerteeinheit unter das sterile OP-Tuch und die Bedieneinheit auf das OP-Tuch gelegt. Aufgrund der magnetischen Kräfte ist eine Bedienung auch durch das Tuch hindurch uneingeschränkt möglich. Bedien- und Auswerteeinheit sind hierbei derart mechanisch aufgebaut, dass beide Teile formschlüssig ineinander greifen und somit auch bei einem dazwischenliegenden OP-Tuch die Teile sicher miteinander verbunden sind.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zu entwickeln, mit dem eine hermetisch geschlossene und leicht zu reinigende autoklavierbare Fernbedienung herzustellen ist, die mechanische Tasten mit geringen Druckkräften und einem definierten Druckpunkt aufweist. Auch solle eine entsprechende Fernbedienung bereit gestellt werden.
Es besteht ferner die Aufgabe, das Design der Fernbedienung sowohl optisch ansprechend, wie auch technisch und ergonomisch günstig zu gestalten, so dass sowohl beim Halten mit feuchten Händen wie auch beim Aufliegen auf einer ebenen Unterlage eine sichere Bedienung möglich ist. Weiter besteht die Vorgabe, einen Aufbau zu realisieren, welcher konzeptionell sowohl eine drahtgestützte wie auch eine kabellosen Fernbedienung z. B. per Funk ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit dem Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Dabei werden folgende Schritte ausgeführt:

a) Eine Platine mit Bauelementen wird hermetisch in eine Vergussmasse eingegossen,
b) wobei mechanische Elemente der Fernbedienung, insbesondere Taster und/oder Schnappscheiben, mindestens teilweise gegenüber der Vergussmasse aus der Vergussmasse herausstehen und
c) ein Oberteil mit der Vergussmasse verbunden, insbesondere verklebt wird,
d) wobei mindestens ein Taster mit mindestens einem definierten Lufteinschluss umgeben wird.

Damit wird eine mit mechanischen Tastern versehene temperaturfeste Platine geschaffen, die in ein autoklavierbares elastisches Material eingegossen ist, wobei zwischen Tastern und umgebenem Material definierte Lufteinschlüsse vorgesehen sind.
Zum Erreichen eines definierten Lufteinschlusses ist es vorteilhaft, wenn mindestens ein Taster vor dem Verguss mit der Vergussmasse mit Abdeckkappen versehen wird.
Auch ist es vorteilhaft, wenn das Oberteil vor dem Verkleben mit der Vergussmasse mit mindestens einer Tasterabdeckung versehen ist oder mindestens ein Taster vor dem Verkleben der Vergussmasse mit dem Oberteil mit mindestens einer Tasterabdeckung versehen wird. Die Tasterabdeckung dient dem Schutz vor äußeren Einflüssen.
Vor dem Zusammenfügen des Oberteils und der Vergussmasse ist es sinnvoll, dass das Vergießen der Platine unter Vakuum realisiert wird. Damit wird vermieden, dass sich um die Platine Lufteinschlüsse bilden, die zu einer Verformung des Vergusskörpers bei variablen Umgebungstemperaturen und/oder -drücken führen würden. Dies könnte zum Abreißen von Kabeln oder zum Abscheren von Bauteilen führen.
In einer alternativen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine Tasterabdeckung und/oder ein Oberteil mit mindestens einem Druckdom für mindestens einen Taster verwendet. Der Druckdom gestattet eine direkte Übertragung der auf ein elastisches Material ausgeübten Druckkraft auf die Taster, wodurch der Schaltpunkt der Taster gut fühlbar bleibt. Dabei ist es vorteilhaft, wenn der definierte Lufteinschluss umlaufend zu dem Druckdom ist.
Für eine leichtere Bedienbarkeit ist es vorteilhaft, wenn die mindestens eine Tasterabdeckung eine geringere Shorehärte als das Oberteil aufweist.
Auch ist es vorteilhaft, wenn die Innenkontur der mindestens einen Tasterabdeckung bzw. des Oberteils der Außenkontur der jeweiligen Taster entspricht. Dies trägt zur Minimierung des Lufteinschlusses bei.
Mit Vorteil umgibt die Vergussmasse mechanische Elemente, insbesondere Taster oder Schnappscheiben zumindest teilweise.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn ein hochtemperaturfestes Kabel mit Silikonummantelung an der Platine auf der den Schaltern gegenüberliegenden Seite befestigt ist. Wobei es vorteilhaft ist, wenn das Kabel von der Vergussmasse umhüllt ist und/oder das aus der Vergussmasse herausgeführte Kabel einen Knickschutz aufweist.
Die Aufgabe wird auch durch eine autoklavierbare Fernbedienung mit den Merkmalen des Anspruchs 13 gelöst. Die Fernbedienung weist

a) eine hermetisch in eine Vergussmasse eingegossene Platine mit Bauelementen auf,
b) wobei mechanische Elemente der Fernbedienung, insbesondere Taster und/oder Schnappscheiben, mindestens teilweise gegenüber der Vergussmasse aus der Vergussmasse herausstehen,
c) ein Oberteil zur Verbindung mit der Vergussmasse,
d) wobei mindestens ein Taster mit mindestens einem definierten Lufteinschluss umgeben ist.

Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn der Lufteinschluss durch eine Gestaltung einer Tasterabdeckung mit einem Druckdom, insbesondere durch die Form einer Verjüngung gebildet ist.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Verjüngung als umlaufende Materialverdünnung und/oder als Druckdom mit veränderlichem Durchmesser ausgebildet ist.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen:
1 Längsschnitt durch eine Ausführungsform der Fernbedienung in der Schnittebene A-A in 3;
2 Querschnitt durch die Fernbedienung in der Schnitt-ebene B-B in 3;
3 Aufsicht auf eine Ausführungsform der Fernbedienung;
4A–4H Darstellung einzelner Schnittansichten, die Schritte einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung einer Fernbedienung darstellen;
5 weitere Ausführungsform für eine Tasterabdeckung mit einer Verjüngung im Druckdom;
6 weitere Ausführungsform für eine Tasterabdeckung mit einer Verjüngung oberhalb einer Kontaktfläche zu einem Taster.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer Fernbedienung wird anhand eines der Endprodukte näher erläutert.
1 zeigt einen Längsschnitt durch die Fernbedienung gemäß der Linie A-A in 3.
Zunächst wird eine Platine 1, z. B. mit elektronischen Bauelementen, unter Vakuum in eine Vergussmasse 9 eingegossen, wobei mechanische Taster 2 zu etwa drei Vierteln aus der Vergussmasse 9 herausstehen. Die Vergussmasse 9 bildet das Unterteil der Fernbedienung.
In alternativen Verfahren können auch andere mechanische Schaltelemente der Platine 1 aus der Vergussmasse 9 herausstehen.
Anschließend wird das Oberteil 5 mit den Tasterabdeckungen 7 mit dem aus der Vergussmasse 9 gebildeten Unterteil verklebt.
Bei diesem Zusammenbau von Oberteil 5 und dem Unterteil werden die Taster 2 von einer definierbaren Menge Luft 8 umgeben. Der definierte Lufteinschluss 8 liegt zwischen Tasterabdeckung 7 und Taster 2.
Beim Verguss der Platine 1 unter Vakuum wird keine Luft eingeschlossen, wohl aber beim Zusammensetzen des Oberteils 5 mit dem Unterteil (Vergussmasse 9). Die mechanischen Taster 2 werden als bewegliche Teile dabei nicht mit vergossen, da diese während des Vergussvorgangs von Abdeckkappen (siehe unten) umgeben sind.
Zur Optimierung des Gussvorganges und zur verbesserten Fixierung der Platine 1 in der Vergussmasse 9 weist die Platine 1 mehrere, hier nicht dargestellte Bohrungen auf. Zum einen ist damit ein verbessertes Befüllen und Entlüften der Form möglich, zum anderen wird die Position der Platine 1 im ausgehärteten Silikon durch diese Maßnahme optimiert.
2 zeigt die Ausgestaltung der Tasterabdeckungen 7, deren Innenkontur weitestgehend der Außenkontur der Taster 2 entsprechen. Durch diesen Formschluss wird das eingeschlossene Volumen seitlich der Taster 2 minimiert. Die Tasterabdeckungen 7 gemäß dieser Ausführungsform sind in 5 näher dargestellt.
Oberhalb der Taster 2 ist konstruktiv in der Tasterabdeckung 7 jeweils ein Druckdom 10 angeformt, welcher direkt auf dem Druckknopf der Taster 2 aufliegt. Umlaufend um den Druckdom 10 verläuft jeweils oberhalb ein Bereich, in dem die Tasterabdeckung 7 eine relativ geringe Materialstärke aufweist (siehe 5 für eine genauere Darstellung einer Verjüngung 11 in der Tasterabdeckung 7). Nach dem Aufsetzen der Tasterabdeckung 7 auf die Taster 2 wird umlaufend zu dem Druckdom 10 ein definierter Lufteinschluss 8 unter der Tasterabdeckung 7 gebildet.
Der Lufteinschluss 8 ist konstruktiv derart ausgestaltet, dass eine Druckdifferenz zwischen Umgebung und Lufteinschluss 8 nicht zu einem ungewollten Auslösen einer Schaltfunktion führt. Dies wird insbesondere durch einen günstigen konstruktiven Aufbau, in dem das Verhältnis vom Durchmesser des Druckdomes 10 zur Breite der umlaufenden Materialverjüngung optimiert ist, sowie eine Verringerung der eingeschlossenen Luftmenge 8 erreicht.
Wesentliches Merkmal der Ausführungsform der Fernbedienung ist, dass der definierte Lufteinschluss 8 in der Fernbedienung, insbesondere zwischen Tastern 2 und diese umgebendem Material, bis auf einen vorgebbaren Wert minimiert ist. Dies wird insbesondere dadurch erreicht, dass die Innenkontur des die Taster 2 umgebenden elastischen Materials der Außenkontur der Taster 2 entspricht, wobei der definierte Lufteinschluss 8 zwischen Taster 2 und umgebendem Material der Tasterabdeckung 7 realisiert ist. Dadurch kann die Materialdicke über den Tastern 2 einerseits ausreichend dimensioniert sein, um ein Aufplatzen während des Autoklavierungsprozesses zu vermeiden, andererseits bleibt dennoch ein leichtes Betätigen der Taster 2 gewährleistet.
Die Fernbedienung wird so aufgebaut, dass die mit gedichteten Tastern 2 versehene Platine 1 zunächst in die Vergussmasse 9 eingegossen wird, wobei die auf der Platine aufgesetzten und verlöteten Taster 2 nur zu etwa ein Viertel von dem Material bedeckt sind und zu etwa drei Viertel aus diesem der kompakten Vergussmasse 9 herausstehen. Ein ebenfalls aus einem autoklavierbaren Material bestehendes Oberteil 5 wird mit der Vergussmasse 9 fest verbunden, z. B. mit Silikon verklebt.
Dabei werden die Taster 2 mit speziellen, hier nicht dargestellten Abdeckkappen versehen, welche sie gegen Eindringen der flüssigen Vergussmasse während des Vergussprozesses schützen und gleichzeitig die Platine 1 in der Vergussmasse definiert positionieren.
Zur Vermeidung von Lufteinschlüssen beim Verguss der Platine 1 (hier sind Lufteinschlüsse im Gegensatz zum Zusammensetzen von Oberteil 5 und Vergussmasse 9 zu vermeiden) wird diese in einem vorteilhaften Verfahren unter Vakuum eingegossen. Als Vergussmaterial kommt hierbei insbesondere Silikon in Betracht, es sind aber auch andere autoklavierbare Materialien, z. B. Harze denkbar.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung besteht das Oberteil 5 der Fernbedienung aus einem Material, z. B. Silikon, mit einer relativ großer Shorehärte, in welches Tasterabdeckungen 7 aus einem Material, z. B. Silikon, mit relativ geringer Shorehärte eingeklebt sind. Während das harte Material des Oberteils 5 der Fernbedienung eine ausreichend hohe Formstabilität gibt, ermöglichen die weichen Tasterabdeckungen 7 eine leichte Betätigung der Taster 2. Weitere Vorteile dieses zweigeteilten Aufbaus bestehen in einer größeren Auswahlmöglichkeit hinsichtlich der Materialhärten, einer besseren Anpassungsfähigkeit an den jeweils verwendeten mechanischen Taster 2 sowie größeren designerischen Möglichkeiten, z. B. unterschiedlicher Farbgebung einzelner Tasten. Natürlich ist aber auch ein Aufbau denkbar, bei dem das gesamte Oberteil 5 aus einem Stück besteht.
Die Fernbedienung kann sowohl drahtlos als auch kabelunterstützt ausgeführt sein. Ein herausgeführtes Silikonkabel 3 wird beim Verguss mit dem Vergussmaterial 9 umhüllt. Bei Verwendung von Silikon als Vergussmaterial vernetzt sich das Kabel 3.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der kabelunterstützten Variante ist ein hochtemperaturfestes Anschlusskabel 3 mit Silikonummantelung mittels Gewindeeinpressbolzen, einer Kabelschelle und weiterem Befestigungsmaterial an der Platine 1 auf der den Tastern 2 gegenüberliegenden Seite befestigt. Die Kabelschelle bewirkt dabei eine Zugentlastung. Die Anschlusslitzen des Kabels sind auf der Leiterplatte angelötet.
In 2 ist ein Querschnitt durch die Fernbedienung in der Schnittebene B-B durch zwei beispielhafte Taster 2 dargestellt. Im Wesentlichen sind hier die gleichen Merkmale wie in 1 zu erkennen. Insbesondere ist das in die Vergussmasse 9 eingeklebte Kabel 3 mit Silikonummantelung zu erkennen.
In 3 ist eine Gesamtansicht einer Ausführungsform der Fernbedienung dargestellt. Gemäß 1 weist der Verguss einen Knickschutz 4 auf, der an ein Kabel 3 angegossen ist. Hierdurch wird die mechanische Stabilität dieser beanspruchten Stelle erhöht. Da das Vergussmaterial mit dem Silikonkabel eine chemische Verbindung eingeht, ergibt sich ein hermetischer Abschluss zwischen Kabel, Vergussmaterial und Umgebung.
In den 4A bis 4H werden einzelne Schnittansichten durch Bauteile dargestellt, die unterschiedliche Baustufen während einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung einer Fernbedienung beschreiben. Die Tastaturabdeckung ist hierbei gemäß der in 5 dargestellten Ausführungsform ausgeführt.
Dabei wird in den 4 aus Gründen der Einfachheit jeweils nur ein mechanischer Taster dargestellt.
Ausgangspunkt in 4A ist eine Platine 1 mit einem konventionellen mechanischen Taster 2 (d. h. Taster ist nicht als SMD (Surface Mounted Device) ausgebildet).
Anschließend werden für eine kabellose Fernbedienung SMD-Bauteile eines Funkmoduls 20 und eine Batterie 21 eingesetzt und verlötet (4B).
Alternativ wird für eine Kabelfernbedienung ein Kabel 3 an der Platine 1 angelötet (4C). In 4D ist der Zustand des Bauteils gemäß dieser Alternative nach dem Vergießen der Platine 1 unter Vakuum in eine Silikonmasse (Vergussmaß 9) dargestellt. Der mechanische Taster 2 ragt zu ca. 2/3 aus der Vergussmasse 9 heraus. Die Vergussmasse 9 selbst bildet das Unterteil der Fernbedienung.
In 4E ist das separat hergestellte Oberteil 5 der Fernbedienung dargestellt. Es weist Öffnungen 30 für die mechanischen Taster 5 auf. Die in 4F dargestellte Tasterabdeckung 7 mit einem Druckdom 10 wird ebenfalls separat hergestellt, wobei in 4G dargestellt ist, wie die Tastaturabdeckung 7 in die Öffnung 30 des Oberteils 5 der Fernbedienung eingesetzt ist. Die Funktion und Gestaltung des Druckdoms 10 wird im Zusammenhang mit den 4H und 5 näher erläutert.
Anschließend wird das so zusammengesetzte Oberteil 5 mit der Vergussmasse 9 verbunden (siehe 4H). Hier wird die Alternative mit einem Kabel dargestellt. Die Herstellung einer kabellosen Fernbedienung verläuft aber analog.
In 4H ist auch der definierte Lufteinschluss 8 um den Druckdom 10 herum dargestellt. Der Druckdom 10 ist an die Tasterabdeckung 7 angeformt.
Der Druckdom 10 leitet eine Druckkraft F, die von einem Bediener auf die Tasterabdeckung 7 ausgeübt wird, gezielt auf den mechanischen Taster 2 weiter.
Die Gestaltung des Druckdoms 10 muss dabei zwei gegenläufigen Tendenzen gerecht werden. Wird der Druckdom 10 sehr massiv ausgebildet, so ist er zwar in sich mechanisch stabil, jedoch ist die auszuübende Druckkraft F hoch, was für den Bediener negativ sein kann.
In 5 ist daher eine Gestaltung dargestellt, bei der die Verjüngung 11 in Form einer Materialverdünnung in der Kuppel der Tasterabdeckung 7 ausgebildet ist. Die Materialverdünnung ist hier umlaufend um den Druckdom 10 kreisförmig ausgebildet. Damit lässt sich die Tasterabdeckung leichter eindrücken. Für die Gestaltung des Druckdoms 10 und der Verjüngung 11 ist aber auch zu berücksichtigten, dass scharfe Übergänge zur Verjüngung 11 sich aufgrund der Kerbwirkung negativ auf die mechanische Dauerfestigkeit auswirken können; d. h. es können Risse entstehen. Durch die Ausgestaltung der Materialverdünnung 11 kann das eingeschlossene Luftvolumen gezielt beeinflusst werden.
In 6 ist eine alternative Darstellung des Druckdoms dargestellt. Dabei ist ein Durchmesser D₁ des Druckdoms 10, der auf dem Taster 2 aufliegt, größer als ein Durchmesser D₂ Druckdoms 10 oberhalb der Kontaktfläche mit dem Taster 2. Somit ist oberhalb des Druckdoms 10 eine Verjüngung 11 angeordnet, über deren Gestaltung sich der Lufteinschluss 8 in definierter Weise einstellen lässt. Je größer die Verjüngung 11, desto größer ist auch der definierte Lufteinschluss 8.
Bezugszeichenliste

1: Platine
2: mechanische Taster
3: silikonummanteltes Kabel
4: Knickschutz
5: Oberteil der Fernbedienung
7: Tasterabdeckungen
8: definierte Lufteinschlüsse
9: Vergussmasse
10: Druckdom
11: Verjüngung in Tasterabdeckung/am Druckdom
20: Funkmodul
21: Batterie
30: Öffnung in Oberteil der Fernbedienung
D₁: Durchmesser des Druckdoms an Kontaktfläche zum Taster
D₂: Durchmesser des Druckdoms oberhalb der Kontaktfläche zum Taster
F: Druckkraft

Claims

Verfahren zur Herstellung einer autoklavierbaren Fernbedienung, dadurch gekennzeichnet, dass a) eine Platine (1) mit Bauelementen hermetisch in eine Vergussmasse (9) eingegossen wird, b) wobei mechanische Elemente der Fernbedienung, insbesondere Taster (2) und/oder Schnappscheiben, mindestens teilweise gegenüber der Vergussmasse (9) aus der Vergussmasse (9) herausstehen und c) ein Oberteil (5) mit der Vergussmasse (9) verbunden, insbesondere verklebt wird, d) wobei mindestens ein Taster (2) mit mindestens einem definierten Lufteinschluss (8) umgeben wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Taster (2) vor dem Verguss mit der Vergussmasse (9) mit Abdeckkappen versehen wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Oberteil (5) vor dem Verkleben mit der Vergussmasse (9) mit mindestens einer Tasterabdeckung (7) versehen ist oder mindestens ein Taster (2) vor dem Verkleben der Vergussmasse (9) mit dem Oberteil (5) mit mindestens einer Tasterabdeckung (7) versehen wird.
Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Vergießen der Platine (1) unter Vakuum realisiert wird.
Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch mindestens eine Tasterabdeckung (7) und/oder ein Oberteil (5) mit mindestens einem Druckdom (10) für mindestens einen Taster (2) verwendet wird.
Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der definierte Lufteinschluss (8) umlaufend zu dem Druckdom (10) erzeugt wird.
Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Tasterabdeckung (7) eine geringere Shorehärte als das Oberteil (5) aufweist.
Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenkontur der mindestens einen Tasterabdeckung (7) bzw. des Oberteils (5) der Außenkontur der jeweiligen Taster (2) entspricht.
Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vergussmasse (9) mechanische Elemente, insbesondere Taster (2) oder Schnappscheiben, mindestens teilweise umgibt.
Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein hochtemperaturfestes Kabel (3) mit Silikonummantelung an der Platine (1) auf der den Schaltern (2) gegenüberliegenden Seite angeordnet wird.
Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kabel (3) von der Vergussmasse (9) umhüllt wird.
Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das aus der Vergussmasse (9) herausgeführte Kabel (3) mit einem Knickschutz (4) versehen wird.
Autoklavierbare Fernbedienung, gekennzeichnet durch a) eine hermetisch in eine Vergussmasse (9) eingegossene Platine (1) mit Bauelementen, b) wobei mechanische Elemente der Fernbedienung, insbesondere Taster (2) und/oder Schnappscheiben, mindestens teilweise gegenüber der Vergussmasse (9) aus der Vergussmasse (9) herausstehen, c) ein Oberteil (5) zur Verbindung mit der Vergussmasse (9), d) wobei mindestens ein Taster (2) mit mindestens einem definierten Lufteinschluss (8) umgeben ist.
Autoklavierbare Fernbedienung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Lufteinschluss (8) durch eine Gestaltung einer Tasterabdeckung (7) mit einem Druckdom (10), insbesondere durch die Form einer Verjüngung (11) gebildet ist.
Autoklavierbare Fernbedienung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Verjüngung (11) als umlaufende Materialverdünnung und/oder als Druckdom (10) mit veränderlichem Durchmesser (D₁, D₂) ausgebildet ist.