CN102891674A - 用于医疗设备的开关装置和用于操作开关装置的方法 - Google Patents

Abstract

一种用于医疗设备(2)的开关装置(1)包括：用于开关医疗设备(2)的操作功能的至少一个第一开关元件和用于释放所述至少一个第一开关元件的开关功能的至少一个第二开关元件。所述开关元件的开关操作基于两种不同的开关原理。所述第二开关元件具有探测空间，且探测所述探测空间中操作物体的存在性，且所述第一开关元件中的至少一个设置在所述第二开关元件中的至少一个的探测空间中。

Description

用于医疗设备的开关装置和用于操作开关装置的方法

技术领域

本发明涉及一种用于医疗设备的开关装置，特别是涉及一种用于手术台的开关装置，所述手术台可以人机工程的方式运行，其中，所述开关装置包括旨在实现第一故障保安的装置。

背景技术

医疗设备，特别是不是以重力或人力操作的有源的医疗设备，必须具有第一故障保安，以防在安全至关重要的功能的情况下危及患者、操作人员和第三人的安全。在开关装置开关医疗设备的操作功能的情况下，一方面，这些功能不要被意外地开关，另一方面如果开关装置中发生了故障要能探测到该故障，这属于第一故障保安。

所述操作功能的意外开关大部分是通过空间上彼此分离的两个机电式开关的操作来防止的。然而由于空间上的彼此分离，操作难度增大了，其中，如果两个开关由一只手操作，操作力就会变大，而且由于两个分离的开关都需要操作，操作的可靠性就会降低。

此外，具有以下风险：当使用具有类似的开关原理的两个同类型开关时，在发生错误的情况下(例如机械损坏或液体溢出)，两个开关都可能被损坏，此时，特别地，如果它们由于人机工程原因而紧邻设置，它们就会错误地开关。

开关中的一个开关的故障(例如，触点粘接在一起)并不能马上被探测到，即，在释放开关时。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种用于医疗设备的开关装置，其以人机工程的方式操作，且确保了第一故障保安。

上述目的通过具有权利要求1的特征的主题以及具有权利要求17的特征的方法来实现。本发明的进一步的改进构成各从属权利要求的主题。

根据一个方面，提出了一种旨在获得第一故障保安的用于医疗设备的开关装置，其中，所述开关装置包括：用于开关医疗设备的操作功能的至少一个第一开关元件和用于使所述至少一个第一开关元件的开关功能能够启用的至少一个第二开关元件，其中，所述第一和第二开关元件的开关操作基于不同的开关原理，且所述第二开关元件包括探测空间，且探测所述探测空间中操作物体的存在性，而且所述第一开关元件中的至少一个设置在所述第二开关元件中的至少一个的探测空间中。

附图说明

现在，通过实施例的方式说明本发明，特别参照附图：

图1示出了手术台形状的医疗设备以及所述医疗设备的遥控器形状的开关装置；

图2a示出了所述开关装置没有操作功能符号时的透视图；

图2b示出了所述开关装置具有操作功能符号时的透视图；

图3示出了开关装置的分解图；

图4a示出了通过图3中示出的剖切线A-A的横截面的一部分，具有第一开关装置；以及

图4b示出了通过图3中示出的剖切线A-A的横截面的一部分，具有第二开关装置；

具体实施方式

图1示出了用于医疗设备2的开关装置1。在此，开关装置1为医疗设备2的遥控器的形式，而医疗设备2为手术台的形式。所述手术台包括控制装置3，其配置为控制医疗设备2的功能，例如高度调整4的驱动，纵向移位5的驱动以及枢转6的驱动。所述开关装置1以无线数据连接7的方式连接到所述医疗设备，通过所述无线数据连接7，操作功能的指令(如高度调整、纵向移位或枢转)被提供给医疗设备2的控制装置3。

在此，开关装置1被配置为遥控器，然而，其也可整合到医疗设备2中，或者其可被设置在另一个合适的地方(例如，侧壁或医疗供应单元中)。在此，数据连接7实现为红外通信和无线电通信组合的形式。可选地，两种原理中只有一个被采用，或者指令可以通过其他方式发送。也并不严格地需要操作功能的指令通过无线方式传输，例如某些情况下，开关装置1和医疗设备2的控制装置3之间为有线连接也是可以的，特别是当开关装置1被整合到医疗设备2中的情况下。

此外，可使用开关装置1的医疗设备2例如为手术灯、麻醉机、医疗供应单元和错误地开关可能会对患者、操作者和第三人造成威胁的其他多种设备。

图2中示出了开关装置1的透视图。图2a和图2b中，多个按键8(随后描述)提供在开关装置1的上侧。在这些按键上，如图2b所示，为指定的操作功能分别暂时标出了合适的符号。仅标示出了由于所述医疗设备2的配置(即具有不同的定位板部件的手术台配置)而可能的、以及由于手术台的实际位置而允许的操作功能的符号，以防手术台倾斜。

在开关装置1上(图2的右侧)，提供了可用于对医疗设备2进行基本调节(例如，速度预选)的触摸屏9。此外，例如，通过触摸屏9也可以开关手术台处的内窥镜灯光，以存储多个定位板部件的位置或者控制其他医疗设备(例如手术灯)。

此外，如果开关装置1用作遥控器，可在开关装置1中提供位置/加速度传感器11。通过所述位置/加速度传感器11，可以探测到是否遥控器被移动，那么，例如遥控器被从歇眠状态激活这一事件可能发生了。此外，可配置遥控器，以便只要位置/加速度传感器11探测到了移动，遥控器就一直维持激活，而不会返回歇眠状态。

图3所示为开关装置1的分解图。开关装置1包括但不限于上盖12、箔片13、开关垫14和电路板15。

上盖12由耐消毒剂的塑料制成，且其形成了作为开关装置1的遥控器的壳体的上部分。上盖12包括凹部25，箔片13嵌入所述凹部中并与上盖12接合。在遥控器上按键8的位置(见图2)处，上盖中设有通孔21(随后描述)。在图3的左侧区域处，上盖中提供了用于触摸屏9的孔眼。在上盖12的下侧，可以看到4个隆凸，通过这些隆凸，上盖12被连接到由相同材料制成的下盖(未示出)。

一方面，箔片13充当保护和装饰箔片。所述箔片由耐消毒剂的材料构成，并且具有易于清洁的光滑表面。另一方面，箔片被设计为在设有按键8的位置处传输光线，以便使指定给按键8的操作功能的符号可见且使箔片13也承担按键8的功能(随后描述)。

如图3的左侧所示，箔片13中提供了透明窗口26用于触摸屏9。

开关垫14由传输光线的弹性体制成。所述弹性体开关垫14在遥控器中设有按键8的相应位置处包括按钮区域18，其作为凸出部形成。在弹性体开关垫14的下侧提供有闭合触点(随后示出)。

电路板15由可商业获得的材料构成，并且在上侧相应地设有位于按键8的位置处的两个接触区域16。所述接触区域16分别被配置为齿条状，并且它们在之间距离小的情况下以交错的方式联锁(verzahnt ineinander)，其中，接触区域16之一配置有较大区域，以便为另一开关元件提供传感器区域。可选地，可为每个按键8提供多个接触区域。在此，接触区域16由铜、或者可替代地由其他适当的材料制成。在电路板15上提供有用于开关装置1的位置/加速度传感器11和分析处理装置17。所述位置/加速度传感器11也可设置在遥控器中的另一位置处。

图4a示出了通过图3中示出的剖切线A-A的横截面的一部分中的按键8。

基本上，按键8由箔片13、弹性体开关垫14处的具有闭合触点19的按钮区域18以及具有接触区域16的电路板15构成。

箔片13配置成使它在按键8的位置处包括球状凸出部22。所述球状凸出部22经由边缘部23连接到箔片13的周边区域，所述边缘部23在横截面上与所述球状凸出部相反地弯曲。所述箔片13的周边区域连接到上盖12。通过球状凸出部22和弯曲边缘部23的这种配置以及通过箔片13的材料选择，当球状凸出部22被压入时，箔片在球状凸出部22的周围被径向张紧，使得当它进一步被压入时球状凸出部向下反向弯出，从而会产生“冲裁”效果，且操作人员触觉上获得了一种按键8操作的感觉。当释放按键8的球状凸出部22时，在所示位置发生自主复位。

通过向下按压球状凸出部22，弹性体开关垫14的按钮区域18也被向下按压。这是由于开关垫14的按钮区域18与周边区域之间的过渡区域27的适当配置。该过渡区域27的横截面相对于弹性体开关垫的周边区域被缩减，并且朝按键8的中心沿开关垫14的上侧的方向径向倾斜。过渡区域27在与按钮区域18连接的区域中是弯曲的。通过过渡区域27的这样的配置，当箔片13的球状凸出部22被按压时，按钮区域18可向下移动。过渡区域27的该配置优选设计为使开关垫14不干扰触觉特性的发生。然而，在开关装置1的可选实施例中，通过过渡区域27的另一种设计，只有开关垫14可产生所需的唯一的按钮操作触觉特性。显然，例如，按键8的二级触觉特性也可首先由箔片13产生，并接着由开关垫14产生。

在按钮区域18的下侧，提供有两个闭合触点19。在此，闭合触点19以截面示出，并且它们与图面垂直地延伸，以便连接所述的两个联锁的接触区域16。在此，所述闭合触点19是镀金的。可选地，它们也可采用其他合适的材料制成，或者它们可被覆盖有其他合适的材料。所述弹性体开关垫14采用硅树脂制成，但其也可采用其他合适的材料制造。所述弹性体开关垫14的材料是透光的，这样弹性体开关垫14可用作光纤。

电路板15被加装在遥控器的壳体内，以便所述开关垫14放置在电路板15和上盖12之间。电路板15的上侧具有接触区域16。所述接触区域16在图4中以剖视图示出，然而，它们垂直于图面的方向延伸，其中，在按钮区域18被按下时，这些接触区域16连接到闭合触点19，以执行按键8的开关操作。

而且，接触区域16作为用于第二开关元件的传感器(随后描述)进行操作。

在按键8的正下方，电路板15相应地设有孔，在所述孔中设有发光体20，在此为LED的形式。如上所述，当相应的按键执行的操作功能可用时，所述发光体20被激活。发光体20所发出的光线穿过传输光线的弹性体开关垫14，其中，按钮区域18用作光纤，然后光线又穿过作为箔片13的半透明区域提供的符号而达到球面凸出部22，使得相应的符号可以看清。

通孔21的直径与按钮区域18的直径对准，使得通孔21的直径基本上对应于过渡区域27的外径，以便为按钮区域18提供确定的引导作用，而不会限制按钮区域18的移动能力。

具有闭合触点19的开关垫14、具有触点的电路板15以及具有球状凸出部22的箔片13形成第一开关元件，所述第一开关元件基于机电式开关的开关原理运行。

在开关装置1中，还提供了基于接近开关的开关原理运行的第二开关元件。在图4b中，示出了接触区域16，其中，具有较大区域(未示出)的接触区域以及电路板15上的紧邻接触区域16的另外的导电区域作为电容式传感器的电极。通过作为传感器区域的接触区域16，形成在接触区域16上方延伸的探测空间24。在探测空间24，电场生成，探测何时介电物体(例如手指)伸入到探测空间24中。所述接触区域16与另外的导电区域以及分析处理装置17一起构成第二开关元件。

作为电容式传感器的替代方式，接近开关也可基于另一开关原理。例如，用于探测热辐射的热力传感器、用于探测噪声(例如声音输入)的微音器或光学传感器都是可以的。电容式传感器的优势在于，电磁场和静电电荷可通过特定的辐射分布图识别和抑制。

在图4b中，对探测空间24的描绘只是原理性地示出了一个探测空间24。整个探测空间由各个单独的探测空间24的组合形成，在此处的本实施例中，该单独的探测空间24由五个邻近的按键8的接触区域16形成。在可选实施例中，形成整个探测空间的组合的单独的探测空间24的数目可以变化，从每个按键8一个单独的探测空间到所有按键8一个组合的探测空间不等。然而，如果存在至少两个未组合的单独的探测空间或至少两个作为单独的探测空间24的组合的整个探测空间，对进一步的功能是有益的。

所述第二开关元件适于使探测空间24中操作物体的出现基本上会被探测到。而且，第二开关元件也能识别操作部件与触点16之间的距离。分析处理装置17适于通过第二开关元件对操作部件与接触区域16之间距离的探测能够识别操作部件是否只是位于探测空间中、操作部件是否接触设置在探测空间24中的按键8中的一个、或者设置在探测空间24的按键8中的一个是否被操作。

在操作中，如果配置为无线遥控器，开关装置1处于歇眠状态，以便不必要地消耗遥控器中的能量存储。如果开关装置1通过电缆连接到医疗设备2，则它可一直是激活的。

作为无线遥控器的开关装置1通过将操作物体(例如，手)伸入第二开关元件的至少两个探测空间24中被激活。如上所述，在可选的实施例中，也可能通过位置/加速度传感器探测到的移动来激活遥控器。仅在一个探测空间24中伸入操作物体的激活并不会发生，因为具有高的意外激活的危险，例如，医疗器械掉落到遥控器上。

医疗设备2的操作功能的开关被这样控制：指定给用于期望的操作功能的相应按键8的第二开关元件首先识别操作物体的接近情况，从而，它释放与第二开关元件相应的第一开关元件的按键。在接下来的步骤中，探测空间24中的第一开关元件的被释放的按键中的一个被操作，且开关装置1为控制装置3提供指令，以执行相应的操作功能。

如果探测空间24中的两个按键8被操作，则控制装置1会输出错误消息，并且不执行任何功能。

由于第二开关元件不仅识别操作物体是否位于探测空间24中，而且还识别探测空间24中的操作物体是否处于触碰或操作按键8之一的位置，分析处理装置17识别第一开关元件是否发生以下故障：即使相应的按键8被操作，但第一开关元件仍不能开关操作功能，或者尽管未通过按键8操作，但第一开关元件却开关了操作功能。在这两种情况下，分析处理装置17不输出用于操作功能的开关指令，且当识别出故障时立刻输出错误消息。

作为进一步的保安功能，当被构造成遥控器的开关装置1通过遥控器的位置/加速度传感器识别出遥控器的按键8朝下指向时，开关装置1可不输出开关信号，因为这样可假设它发生了误操作。

而且，第二开关元件在其处理时具有自动重校准。在所述循环重校准过程中，传感器的敏感度被重新调节。重校准的目的也是维持传感器在不同的操作条件下敏感度的恒定。因此，例如，即使发射出高的电辐射的设备(例如操作中的电气手术设备)处于周围环境中，也可给予开关装置1可靠的功能。在此，一方面可确保开关装置的期望功能的可靠，另一方面也可防止不期望的开关操作。

Claims (21)

1.一种旨在实现第一故障保安的用于医疗设备(2)的开关装置(1)，所述开关装置(1)具有：

用于开关指定的操作功能的至少一个第一开关元件和用于释放所述至少一个第一开关元件的开关功能的至少一个第二开关元件，其中，所述开关元件的开关操作基于两种不同的开关原理，

其特征在于，

所述第二开关元件适于使它具有探测空间(24)，且探测所述探测空间中操作物体的存在性，以及

所述第一开关元件中的至少一个设置在所述第二开关元件中的至少一个的探测空间(24)中。

2.如权利要求1所述的开关装置(1)，其特征在于，设有至少两个第二开关元件。

3.如权利要求1或2所述的开关装置(1)，其特征在于，当第一开关元件设置在第二开关元件的探测空间(24)中时，给每个第一开关元件指定至少一个第二开关元件，且设有当第一开关元件以及指定的第二开关元件被操作物体操作时开关第一开关元件的操作功能的分析处理装置(17)。

4.如权利要求3所述的开关装置(1)，其特征在于，给每个第一开关元件仅指定一个第二开关元件。

5.如上述任一权利要求所述的开关装置(1)，其特征在于，所述第一开关元件为机电式开关。

6.如上述任一权利要求所述的开关装置(1)，其特征在于，所述第二开关元件为接近开关。

7.如权利要求6所述的开关装置(1)，其特征在于，所述第二开关元件为电容式传感器。

8.如上述任一权利要求所述的开关装置(1)，其特征在于，所述第一开关元件与所述第二开关元件具有共同的功能部件。

9.如权利要求8所述的开关装置(1)，其特征在于，所述第一开关元件的开关触点(16)包括第二开关元件的传感器区域。

10.如上述任一权利要求所述的开关装置(1)，其特征在于，用于分析处理开关信号的分析处理装置(17)配置为：分析处理装置(17)通过第二开关元件的信号识别操作物体何时处于操作第一开关元件的位置。

11.如权利要求10所述的开关装置(1)，其特征在于，分析处理装置(17)配置为：当分析处理装置(17)通过第二开关元件的信号识别出第一开关元件被操作、但第一开关元件并未向分析处理装置(17)给出任何开关信号时，分析处理装置(17)输出错误信号。

12.如上述任一权利要求所述的开关装置(1)，其特征在于，所述开关装置(1)为用于医疗设备(2)的遥控器。

13.如权利要求12所述的开关装置(1)，其特征在于，所述遥控器包括位置传感器(11)和用于识别遥控器的方位的分析处理装置(17)。

14.如权利要求12或13所述的开关装置(1)，其特征在于，遥控器包括多个第二开关元件，且所述遥控器配置为：当分析处理装置(17)识别出用于多个第二开关元件的同时操作的开关信号时，所述遥控器被激活。

15.如权利要求12-14中任一个所述的开关装置(1)，其特征在于，医疗设备(2)为手术台。

16.一种医疗设备(2)，其特征在于，它具有如权利要求1-15中任一个所述的开关装置(1)。

17.一种用于操作如权利要求1-15中任一个所述的开关装置(1)的方法，其特征在于，所述方法包括：

使操作物体接近所述开关装置(1)，

在第一步骤中，第二开关元件在探测空间中探测到被接近的操作物体的存在，且指定的第一开关元件被释放，以及

在第二步骤中，所述操作物体在指定的第二开关元件的探测空间中操作第一开关元件，使得通过第一开关元件开关的操作功能被开关。

18.如权利要求17所述的方法，其特征在于，在第二步骤中，操作物体操作第一开关元件时的位置被第二开关元件识别。

19.如权利要求18所述的方法，其特征在于，当在第二步骤中所述操作物体实际操作第一开关元件时的位置被识别出、但第一开关元件并未开关时，或者尽管并未识别出操作物体处于操作第一开关元件的位置、但第一开关元件被开关时，分析处理装置(17)输出错误信号。

20.如权利要求17-19中任一个所述的方法，其特征在于，在第二步骤中，当多个第二开关元件识别出操作物体接近时，开关装置(1)被激活。

21.如权利要求17-20中任一个所述的方法，其特征在于，开关装置(1)为遥控器，且当分析处理装置(17)通过遥控器的位置传感器(11)识别出遥控器的按键(8)朝向指向时，分析处理装置(17)不输出任何开关信号。

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