DE102005039638A1 - Ergonomische Unterstützung für Bedienelemente - Google Patents
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Abstract
Wärmedefizite am Arbeitsplatz machen sich am meisten in den Händen und Füßen bemerkbar. Bei langer einseitiger Körperhaltung und Bewegung führt dies zu Missempfindungen, Schmerzen und Verspannungen anderer Körperteile. Am Computerarbeitsplatz können kalte Hände die Arbeitsleistung deutlich einschränken. Diese Wärmedefizite sind in kalten Jahreszeiten nur mit sehr hohem energetischem Aufwand in den jeweiligen Räumen zu kompensieren. Oftmals kann dann eine Überhitzung des Raumes vorliegen, obwohl noch lokal individuelle Kälteempfindungen an Händen und Füßen vorliegen können. Die thermisch-elektrische Erwärmung von Gegenständen und Bedienelementen und Kleidungsstücken ist bislang bekannt, aber wegen technischer Probleme wenig verbreitet. Kleinflächige Wärmequellen für alltägliche Gegenstände und Bedienelemente sind schwierig umzusetzen aufgrund fehlender geeigneter elektrischer Werkstoffe. Am Beispiel von Computerarbeitsplätzen wird deutlich, wie lange die Arbeit an einem Objekt (z. B. Maus) stattfinden kann. Treten Verspannungen an der Hand oder dem Arm auf, kann es zum "Mausellbogen" kommen. Das Wärmedefizit in der Umgebung der Maus führt dann zur unerwünschten Wärmeabgabe des Körpers und wird dort zuerst als Kältemissempfinden wahrgenommen. Die DIN 4701 beschreibt die Ursachen von Wärmedefiziten durch falsch dimensionierte Heizsysteme. Ein ergonomischer Arbeitsplatz ist nicht immer gegeben, wie zum Beispiel am Fenster im Winter. In dieser Situation nimmt die ...
Description
- Problemstellung
- Wärmedefizite am Arbeitsplatz machen sich am meisten in den Händen und Füssen bemerkbar. Bei langer einseitiger Körperhaltung und Bewegung führt dies zu Missempfindungen, Schmerzen und Verspannungen anderer Körperteile. Am Computerarbeitsplatz können kalte Hände die Arbeitsleistung deutlich einschränken. Diese Wärmedefizite sind in kalten Jahreszeiten nur mit sehr hohem energetischem Aufwand in den jeweiligen Räumen zu kompensieren. Oftmals kann dann eine Überhitzung des Raumes vorliegen, obwohl noch lokal individuelle Kälteempfindungen an Händen und Füssen vorliegen können. Die thermisch- elektrische Erwärmung von Gegenständen und Bedienelementen und Kleidungsstücken ist bislang bekannt aber wegen technischer Probleme wenig verbreitet. Kleinflächige Wärmequellen für alltägliche Gegenstände und Bedienelemente sind schwierig umzusetzen aufgrund fehlender geeigneter elektrischer Werkstoffe. Am Beispiel von Computerarbeitsplätzen wird deutlich, wie lange die Arbeit an einem Objekt (z.B. Maus) stattfinden kann. Treten Verspannungen an der Hand oder dem Arm auf, kann es zum „Mausellbogen kommen. Das Wärmedefizit in der Umgebung der Maus führt dann zur unerwünschten Wärmeabgabe des Körpers und wird dort zuerst als Kältemissempfinden wahrgenommen. Die DIN 4701 beschreibt die Ursachen von Wärmedefiziten durch falsch dimensionierte Heizsysteme. Ein ergonomischer Arbeitsplatz ist nicht immer gegeben, wie zum Beispiel am Fenster im Winter. In dieser Situation nimmt die Konzentration und Arbeitsleistung ab. Durch Erwärmung dieses Bedienelementes kann die Arbeit erleichtert werden.
- Andere Kleidungsstücke, Matten, Sitzflächen und Bedienelemente können ebenfalls erwärmt werden. Durch die Kombination aus Wärme und Elektrosmogfreiheit und gesunder aufmodulierter natürlicher Magnetfelder und Frequenzen kann ein physiologisch positiver Effekt ausgelöst werden zur Erleichterung der Arbeit, Konzentration und Sicherheit. Manche Arbeitsplätze sind in kalten Räumen: Kühlhäuser, Krankabinen, Baggerführerhäuschen, Container. Im medizinischen Bereich wird bewusst Wärme angewendet. Es kann Sinn machen ergotherapeutische Übungen an Objekten mit Wärme zu unterstützen. Entspannung ist ausgesprochen wichtig um die Symptome beim "Mausellbogen" nicht zu verschlechtern.
- Stress am Arbeitsplatz kann durch Elektrosmog auftreten. Dieser kann u.U. abgeschirmt werden, was auch zu einem ergonomischen Arbeitsplatz gehört. Gleichfalls sind die Anwendungsmöglichkeiten von magnetischen und elektromagnetischen Feldern bekannt im Bereich Heilung und Medizin. Durch geeignete Materialauswahl lassen sich diese Techniken für die Zukunft auch direkt in oben genannten Bereichen einsetzen. Dies soll dem Zweck dienen Stresssymptome zu mindern, Konzentration zu steigern und das Wohlbefinden zu verbessern.
- Allgemeine Beschreibung zum Thema Wärmedefizit
- Die Körperwärme und der Energieumsatz wird besonders abhängig von der Körperbewegung gesteuert und dadurch wird alles im Gleichgewicht gehalten.
- Der Körper gibt dabei Wärme ab (unter normalen Bedingungen 100 kcal/Stunde) oder in Abhängigkeit von den Klimaverhältnissen kann es auch sein dass der Körper Wärme aufnimmt. Der Wärmeaustausch ist abhängig von:
Raumlufttemperatur, Oberflächentemperatur, Luftfeuchte, Luftbewegung, Wärmeleitfähigkeit des Kontaktmaterials sowie von der Kleidung. Der Wärmeaustausch des menschlichen Körpers ist mit variablen Anteilen vertreten: Wärmeleitung, Konvektion, Strahlung sowei Transpiration und Atmung.
Wärmleitung 0–10%
Konvektion 25–30%
Strahlung 40–60%
Transpiration und Atmung 25–30% - Das bedeutet, dass der Strahlungsanteil den größten Anteil ausmacht, und hat somit den den größten Einfluss auf die Thermoregulation des Körpers.
- Wärmeleitung und Oberflächentemperatur beeinflussen maßgeblich Wärmeaustausch. Besonders zu beachten ist dabei: Fussböden, Fenster, Möbel, Tischplatte (besonders), Arbeitsgeräte, Maschinenteile, aber auch die Kleidung (Schuhe) sowie die Art der Heizkörper.
- Der Wärmeaustausch wird von der Oberflächentemperatur der raumumschließenden Flächen, wie der Inneneinrichtung maßgeblich beeinflusst. Die primäre Ursache der Wärmeempfindung ist die Körperoberfläche. Es wird Wärme zugeführt oder entzogen durch Strahlung, Konvektion oder Wärmeableitung. Die thermische Behaglichkeit oder das thermische Behaglichkeitsempfinden wird nicht gleichmäßig über alle Hautpartien gleichmäßig beeinflusst. Kopf, Hände, Füße nehmen trotz ihres geringen Flächenanteils eine Sonderstellung ein im Bezug auf die thermische Regulation und Behaglichkeit. Kopf, Hände und Füße nehmen trotz Ihres geringen Flächenanteils eine Sonderstellung als Indikatoren für das thermische Behaglichkeitsempfinden ein. Obwohl Hände und Unterarme nur 7,4% Flächenanteil des Körpers ausmachen, machen diese Körperpartien 19% der kalorischen Oberflächenbelastung aus.
- Über 7,4% der Körperoberfläche gehen 19% Wärme verloren oder werden zugeführt! Das macht rund 1/5 des Wärmehaushaltes aus. Aus dieser Betrachtung geht bereits hervor, wie wichtig es ist bestimmten Oberflächen bestimmte Oberflächentemperaturen zuzuordnen. Also eine gleichmäßige Temperierung ist nicht bedeutsam, sondern, dass bestimmte Körperpartien gewärmt sind. Dies sind Hände, Füsse und Kopf. Das Wohlbefinden und Gesundheit, insbesondere Erkältung, Rheuma, Kreislaufstörungen, Erkrankungen der inneren Organe werden von diesen Umständen sehr beeinflusst. Insbesondere diese neuralgischen Stellen und die Solltemperaturen von Hände, Kopf und Füsse wirken auf das thermische Wohlbefinden überproportional gegenüber Temperaturabweichungen an anderen Körperpartien ein. Thermisch bedingte Wohlbefinden des Menschen wird beeinflusst von Lufttemperatur, Oberflächentemperatur, Art der Wärmequelle, Luftbewegung als Folge unausgeglichener Wärmeverhältnisse, Zugluft sowie wärmeabhängige Luftfeuchte gemeinsam. Einzelne Flächen können in den Räumen sich unbehaglich auswirken und mindern den Wohnkomfort. Wenn die Abweichung mehr als 2–3 Grad Celsius beträgt, kommt es zu Missempfinden. Diese Missempfinden beruht auf einer physiologischen Wirkung infolge der unsymetrischen Wärmeabgabe des Organismus sowie Zuglufterscheinungen. Das Wärmeempfinden ist individuell verschieden und streut sehr stark. Besonders in Abhängigkeit von der Person, der Bekleidung, der körperlichen Betätigung, der Nahrungsaufnahme, dem Alter, der Gesundheit, dem Geschlecht und der Anpassung an die Heizungsart, die Luftfeuchte, die Jahreszeit. z.B. 22 Grad Celsius werden im Winter als warm und im Sommer als kühl empfunden. Licht und Farbverhältnisse beeinflussen zusätzlich. Wohnzimmer und Büros sollten so zwischen 18 und 22 Grad betragen.
- Ein Temperaturdefizit kompensiert ausf heizungstechnischer Ebene kann sehr kostspielig sein und aufwendig, wohingegen eine Kompensation durch das Aufwärmen dieser neuralgischen Stellen für Kopf, Hände oder Füsse dieses viel kostengünstiger und ökologischer kompensieren könnte und damit Kostenersparnis hervorrufen können. Außerdem sind übermäßig überhitzte Räume predestiniert dazu, dass die Konzentration und die Leistungsfähigkeit nachlässt. Es kommt zum anstieg der Pulsfrequenz, zur Müdigkeit und Unwohlsein. Umgekehrt ist die angemessene niedrige Raumtemperatur förderlich für die Tiefenatmung vor allen Dingen für die Regenaration. Ein Kältegefühl hingegen führt zur verminderten Konzentration bei geistiger Arbeit, Unruhe und Bewegungsdrang, zur sinkenden Wärmestrahlung des Körpers und gestörten Wohlbefinden. Die Luftfeuchte hat hingegen einen geringen Einfluss auf die Behaglichkeitstemperatur. Die Behaglichkeit hängt auch stark von der Luftbewegung ab. Dies gilt besonders für Luftströmungen am Fussboden. Eine Differenz von 2 Grad zwischen Oberflächentemperatur und der Raumlufttemperatur verursacht bereits eine Luftbewegung von 20 cm/sec. Dies ist etwa die Grenze zur Entstehung von Zugluftempfindungen. Der Grenzwert als erträgliches Maß liegt bei 10 cm/sec. Geringe Luftbewegung ist besonders bei ruhendem Körper, sitzender Tätigkeit erforderlich. Zugluft wird als ungemütlich empfunden, sie verursacht intensiven Wärmeentzug und kann besonders bei empfindlichen Menschen zu neuralgischen und rheumatischen Beschwerden führen.
- Neuralgie: In Anfällen auftretender Schmerz im Ausbreitungsgebiet bestimmter Nerven ohne nachweisbare entzündliche Veränderung oder Störung der Sensibilität. Bei körperlich anstrengender Arbeit kann auch eine Luftbewegung von 50 cm/sec. toleriert werden. Das ist aber bei Computerarbeit nicht der Fall. Die Raumtemperatur wird am Arbeitsplatz durch die Verordnung über Arbeitsstätten geregelt. Es geht um Gesundheit, Unfallverhütung und Wohlbefinden und Leistungsfähigkeit des Menschen zu fördern. In dieser Verordnung wird auf günstige Temperaturbedingungen besonders Wert gelegt. Dies wird in näheren Paragrafen angesprochen. Dies ist die Verordnung über Arbeitsstätten.
- Form der Wärme der Thermomaus:
- Strahlung bei nicht direktem Kontakt der Hand, also Lücken wenn die Hand nicht direkt aufliegt. Oder Wärmeleitung. Der Strahlungsanteil liegt bei 80–95% wenn es ein organisches Gehäuse ist, wozu auch Kunststoff und Plastik gehört.
- Technik
- Anspruch 1: Beschreibt die Beheizung von Computerbedienelementen durch Carbonelemente, die elektrisch Wärme erzeugen. Aufgrund des höheren spez. Widerstandes als Metallwiderstände können Carbonelemente in kleinen Umgebungen flächig beheizen und sind besser verformbar um alle Winkel und Ecken zu erwärmen.
- In
1 (Skizze) ist am Beispiel der Computermaus ein Carbonstreifen elektrisch an einer USB-Schnittstelle angeschlossen (vgl. Anspruch 5). Der Carbonstreifen erwärmt die Computermaus gleichmäßig und flächig im Gegensatz zu einem normalen elektrischen Heizelement. Damit ist eine optimale Wärmeleitung oder Wärmestrahlung zur Bedienhand gesichert. - Das Kohlenstoffgewebe wird durch eine interne oder externe Stromversorgung elektrisch erhitzt. Die Wärme wird an das Gehäuse innenseitig oder außenseitig weitergegeben und temperiert das Arbeitsgerät flächenhaft. Die Wärme wird über Wärmestrahlung oder Wärmeleitung an die Hand abgegeben.
- Anspruch 2: Wie in
2 (Skizze 2) lässt sich durch Ausstanzung des Carbongewebes ein optimaler elektrischer Widerstand einstellen. Am Beispiel ergibt sich eine Erhöhung von 3,9 Ohm auf 15,5 Ohm. Ohne aufwändige Elektronik und Vorwiderstände lässt sich so ein Widerstand für optimale Wärmeversorgung einstelen. - Anspruch 3: Die Kontaktierung erfolgt über Drahtgeflechte. Die Anschlüsse sind extrem belastbar und elastisch. Das Drahtgeflecht kann gleichzeitig als Zuleitung dienen. Der Zweck ist die Vermeidung von unflexiblen Körpern im erwärmten Objekt. Zusätzliche Klemmverbindungen werden dadurch überflüssig.
- Anspruch 4: Durch das Einpressen und Eingießen der Carbonelemente in andere Werkstoffe können die Gehäuseteile an beliebiger Stelle unmittelbar erwärmt werden. Der Vorteil besteht darin flächig und integriert kleine lokale Flächen zu erwärmen.
- Anspruch 5: Unter Ausnutzung bestehender Schnittstellen des Computers wie der USB-Schnittstelle kann auf eine extra Zuleitung verzichtet werden. Die Stromführung läuft mit über den üblichen Anschluss der Maus oder anderen Bedienelementen.
- Anspruch 6: Weitere Thermische Anwendungen liegen außerhalb der EDV. Die oben beschriebenen Anwendungen von Carbonelementen lassen sich auch in Handschuhen umsetzen. Vgl.
3 . Anhand des Wärmehandschuhs soll gezeigt werden wie eine unregelmäßige und verformbare Fläche mit Kohlefasermatten gleichmäßig erwärmt werden kann. Die dargestellten Kohlefaserstreifen können zwischen Außen- und Innenschicht eingenäht werden, so das sie elektrisch isoliert sind. Das Gewebe kann nicht brechen oder durch Feuchtigkeit rosten. Die unterschiedlich langen Kohlefasermatten können durch Wahl entsprechender Breite (Veränderung des elektrischen Widerstandes) eine gleichmäßige Wärmeverteilung erhalten. Hierbei ist auf eine gleichmäßige Leistungsverteilung per Flächeneinheit zu achten (W/cm2). - Thermisch- elektrische Erwärmung von Bedienelementen, Kleidungen sonstige Erwärmungsvorrichtungen mit elektrisch leitenden Carbonelementen. Zum Ausgleich von Wärmedefiziten im Haushalt und Arbeitsbereich.
- Anspruch 7: Hier geht es um die nichtthermische Anwendung der in Anspruch 1–6 beschriebenen Elemente. Hier werden Spannungen mit beliebigen therapeutischen Frequenzen auf die elektrischen Elemente gekoppelt. Die therapeutische Wirkung von magnetischen Feldern und elektromagnetischen Feldern ist bekannt. Der Einsatz für den dauerhaften ergonomischen Einsatz ermöglicht eine gezielte Prävention. In Verbindung mit Wärme treten zusätzliche gesundheitliche und ergonomische Synergien auf. Einsetzbar bei Bedienelementen wie in Anspruch 1 + 2, Kleidungsstücken, Matten, Liege- und Sitzflächen, Schuhen, Handschuhen, Himmel in Arbeitskabinen und Führerhäusern und Möbeln für Freizeit und Beruf.
- Anspruch 8: In Verbindung mit der thermischen Anwendung lassen sich sowohl Magnetfeldtherapien und Wärmeanwendungen kombinieren unter Ausnutzung der elektrischen und mechanischen Eigenschaften der Carbonelemente.
- Anspruch 9: Die Abschirmung von Kleidungsstücken ist im Zuge der immer wieder umstrittenden E-Smog-Debatte mit Carbongeweben optimal, wenn keine metallischen Gewebe erwünscht sind.
- Mögliche Anwendungsfelder:
- Heizbare Bedienelemente und Flächen für Haushalt und Arbeit und Anwendungen:
Fussmatten in Kabinen
Fussmatte fürs Badezimmer
Fussmatte für Autos
Fussmatten mechanisch belastbar. Wasser- Säurebeständigkeit.
Grymnastikmatten
Beheizte Einlegesohlen
Computermaus
Knauf
Joystick
Steuerungen
Lenkräder
Tastaturen
Flächen an Bedienpulten
Handschuhe: (z.B. Gabelstaplerfahrer im Kühlhaus)
Überall dort wo bei geringen Temperaturen um Bedienelemente zu erwärmen. Überall wo ohne Schutzhandschuhe Bedienelemente zu bedienen sind.
Arbeitskleidung für Tiefsttemperaturbereich.
Claims (9)
- Elektrische Erwärmung von Computerbedienelementen wie Mäusen, Joysticks, Trackballs, Mauspads, Tastaturen, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Erwärmung von einem leitenden Carbonstreifen, Carbonfäden, Carbonlitzen und Carbonschläuchen erfolgt.
- Elektrische Erwärmung von Computerbedienelementen wie Mäusen, Joysticks, Trackballs, Mauspads, Tastaturen, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Erwärmung von leitendem Carbongewebe erfolgt, dessen Widerstand durch geeignetete Ausstanzung erreicht wird.
- Elektrische Erwärmung wie in Patentanspruch 1 + 2, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Kontaktierung der Gewebe oder Streifen aus Carbon über Drahtgeflechte erfolgt, die verklemmt oder vernäht sind.
- Elektrische Erwärmung wie in Patenanspruch 1 + 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Carbongewebe und Streifen aus Patentanspruch 1 + 2 in Formen eingepresst sind und in thermisch verformbare Materialien eingebracht.
- Elektrische Erwärmung von Computer-Mäusen, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Erwärmung von elektrisch leitenden Metallwiderständen, Carbongeweben, Carbonfäden, Carbonlitzen und Carbonschläuchen erfolgt und die Stromversorgung über die USB-Schnittstelle oder extern versorgt, erfolgt.
- Elektrische Erwärmung von Kleidungsstücken, Matten, Liege- und Sitzflächen, Schuhen, Handschuhen und Möbeln für Freizeit und Beruf, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Erwärmung von leitendem Carbongewebe oder Streifen aus Carbongewebe erfolgt. Die Kontaktierung erfolgt wie in Patentanspruch 3.
- Therapeutische Applikatoren zur Übertragung gesunder oder therapeutischer magnetischer oder elektromagnetischer Frequenzen oder Felder, dadurch gekennzeichnet, dass leitende Carbonstreifen Carbongewebe, Carbonfäden, Carbonlitzen und Carbonschläuche die beliebigen Frequenzen von internen oder externen Steuergeräten übertragen.
- Therapeutische Applikatoren wie in Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich eine Erwärmung wie in Patentanspruch 1 + 2 erfolgt.
- Abschirmung in Kleidungsstücken, dadurch gekennzeichnet, dass elektrisch leitendes Carbongewebe in Kleidungsstücken eingenäht ist.
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|---|---|---|---|---|
| DE102007020058A1 (de) * | 2007-04-27 | 2008-10-30 | Siemens Ag | Vorrichtung zum Einsatz in der Medizin oder Medizintechnik und Verwendung der Vorrichtung |
| CN105975108A (zh) * | 2016-05-03 | 2016-09-28 | 苏州天擎电子通讯有限公司 | 一种可发热的保暖型鼠标 |
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2005
- 2005-08-21 DE DE200510039638 patent/DE102005039638A1/de not_active Withdrawn
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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