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Die Erfindung betrifft ein Laborgerät mit einer Bedienvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Laborgerät, das mit einer berührungsempfindlichen Anzeigeeinheit ausgestattet ist, welche der Aktivierung und/oder Steuerung von Bedienfunktionen des Laborgerätes dient. Außerdem betrifft die Erfindung eine Bedienvorrichtung für mindestens ein Laborgerät, insbesondere für die Bedienung mehrerer Laborgeräte.
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Herkömmlicherweise werden Laborgeräte mit Bedienvorrichtungen und Bedienelementen ausgestattet, die aus einzelnen Bauelementen, wie Knöpfen, Tasten, Potentiometern oder dergleichen, bestehen. Auch kommen häufig Folientastaturen zum Einsatz, um Parameter einzustellen, wie z. B. Temperatur, Drehgeschwindigkeit usw. Die Parameter betreffen verschiedene Bedienfunktionen, welche auch von der Art des jeweiligen Laborgerätes abhängen. Als typische Laborgeräte sind z. B. Zentrifugen, Spektrometer, Mischer, Shaker, Freezer, Thermocycler oder Inkubatoren zu nennen. Der jeweils eingestellte Parameter wird häufig zusammen mit weiteren Informationen über den Gerätestatus angezeigt. Als Anzeigeeinheit dient z. B. ein Matrix-Display oder das Anzeigefeld eines Vollgrafikdisplays; auch sind Laborgeräte bekannt, die lediglich einfache Leuchtanzeigen (z. B. LEDs) an den Bedienelementen (z. B. hinterleuchtete Tasten) aufweisen. Die bekannten Anzeigefelder dienen also der Mensch-Maschine-Kommunikation und sind in der Regel für einfache Geräte ausreichend. Die Bedienung erfolgt über Bedienelemente, wie z. B. Taster, Schalter, Potentiometer und dergleichen. Für eine effizientere Bedienung bzw. zur Darstellung komplexer Sachverhalte fehlt jedoch eine geeignete Bedien- und Anzeigemöglichkeit. Auch sind bei komplexeren Geräten häufig viele Tasten (z. B. zur Eingabe alphanumerischer Informationen) notwendig bzw. komplizierte Bedienkonzepte mit Mehrfachbelegung von Bedienelementen erforderlich.
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Es sind bereits Laborgeräte bekannt, die mit einer Bedienvorrichtung ausgestattet sind, welche eine berührungsempfindliche Anzeigeeinheit in Gestalt eines sog. Touchscreens aufweisen, wobei die Anzeigeeinheit zum Anzeigen mehrerer Bedienelemente in Form von sog. Soft-Buttons oder Soft-Keys beschaffen ist. Die Bedienelemente sind verschiedenen Bedienfunktionen des Laborgerätes zugeordnet, wobei die Bedienelemente zur Einstellung von Parametern der Bedienfunktionen ausgestaltet sind, wie z. B. zur Einstellung einer Drehzahl für den Elektromotorantrieb einer Zentrifuge.
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Bei der Bedienung der Laborgeräte unter alltäglichen Einsatzbedingungen werden in der Regel keine kapazitiven Touchscreen eingesetzt, da diese nicht mit Handschuhen, auch nicht mit Laborhandschuhen, zuverlässig bedient werden können. Vielmehr kommen resistive Touchscreens zum Einsatz, die auf Druck reagieren. Daher ist deren Bedienung, insbesondere bei häufiger Bedienung im Laboralltag, recht mühsam und unbequem und somit nicht ergonomisch. Die Bedienung von kapazitiven Touchscreens wiederum kann problematisch sein, weil das die Laborgeräte bedienende Personal häufig mit feuchten Laborhandschuhen die Einstellung der Parameter vornehmen muss. Schon bei der ersten Berührung des Touchscreens kann es zu Fehleinstellungen kommen, die dann umgehend wieder korrigiert werden müssen. Das wiederum erschwert und verlangsamt den Prozessablauf im Labor.
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, die genannten Nachteile zu überwinden. Insbesondere soll ein Laborgerät mit einer Bedienvorrichtung geschaffen werden, das eine berührungsempfindliche Anzeigeeinheit aufweist und für eine vereinfachte, intuitive, sichere und ergonomische Bedienung geeignet ist.
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Gelöst wird die Aufgabe durch ein Laborgerät mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Demnach wird ein Laborgerät mit einer Bedienvorrichtung vorgeschlagen, die eine berührungsempfindliche Anzeigeeinheit aufweist, wobei die Anzeigeeinheit zum Anzeigen mehrerer Bedienelemente beschaffen ist, die verschiedenen Bedienfunktionen des Laborgerätes zugeordnet sind, wobei die Bedienelemente zur Einstellung von Parametern der Bedienfunktionen ausgestaltet sind. Das Laborgerät zeichnet sich durch eine Anzeigeeinheit aus, bei der mindestens zwei der Bedienelemente derselben Bedienfunktion zugeordnet sind und zur Einstellung desselben Parameters dieser Bedienfunktion verschieden ausgestaltet sind.
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Demzufolge stehen auf der Anzeigeeinheit zur Bedienung derselben Bedienfunktion und zur Einstellung desselben (zentralen) Parameters mindestens zwei verschiedenartige Bedienelemente zu Verfügung, so dass dem Bediener im Labor zumindest zwei alternative Einstellmöglichkeiten für denselben Parameter zur Verfügung gestellt werden. Dem Benutzer werden somit stets mehrere Wege zum Einstellen eines Parameters bzw. für die Gerätebedienung erlaubt, wie z. B. für die Einstellung der Drehzahl einer Zentrifuge. Vorzugsweise ist die berührungsempfindliche Anzeigeeinheit als Multi-Touch-Screen bzw. Multi-Touch-Bildschirm ausgebildet, welcher auch Fingerbewegungen des Benutzers, sog. Gesten, als Bedienanweisungen erkennen kann. Die Erfindung ist auf jede Art von Anzeigeeinheit anwendbar, so auch auf Single-Touchscreens. Durch das Bereitstellen mehrerer Bedienelemente für dieselbe Bedienfunktion wird dem Anwender bzw. dem Benutzer die Gelegenheit gegeben, den gewünschten Bedienbefehl schnell und zuverlässig abzusetzen.
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Außerdem wird eine Bedienvorrichtung für mindestens ein Laborgerät vorgeschlagen, wobei die Bedienvorrichtung vorzugsweise ein Gehäuse aufweist, das räumlich getrennt von dem mindestens einen Laborgerät angeordnet ist. Die Bedienvorrichtung kann mit mehreren Laborgeräten, wie z. B. mehreren Mischern, Zentrifugen, Bio-Reaktoren usw., verbunden sein, um diese zentral anzusteuern bzw. bedienen zu können. Die Verbindung bzw. Vernetzung der Geräte kann auch drahtlos (z. B. per WLAN) erfolgen.
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Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen:
Demnach ist es vorteilhaft, wenn die mindestens zwei Bedienelemente zur Einstellung desselben Parameters für verschiedene Bedienweisen ausgestaltet sind, insbesondere für Bedienweisen, bei denen der Bediener der Bedienvorrichtung eine Tipp-, Wisch- oder Zeige-Bewegung ausführt. Hierdurch kann der Benutzer den gewünschten Bedienbefehl immer schnell und zuverlässig absetzen. Beispielsweise kann der Bediener ein Bedienelement für „Tippen” benutzen, wenn die Befehlseingabe durch z. B. eine ”Wischbewegung” mit einem feuchten Laborhandschuh nicht erfolgreich wäre.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform umfassen die mindestens zwei Bedienelemente zumindest zwei der folgenden verschieden ausgestalteten Bedienelemente: Schieberegler, Drehregler, Taste, Wippe, Schaltier und Stufenschalter. Es hat sich gezeigt, dass diese als Softregler bzw. Softbuttons ausgestalteten Bedienelemente besonders bedienfreundlich sind.
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Vorzugsweise sind die mindestens zwei Bedienelemente zur Einstellung eines der folgenden Parameter verschieden ausgestaltet: Temperatur, Geschwindigkeit, Umdrehungszahl, Beschleunigung, Zeitdauer oder Ventilstellung usw. Beispielsweise kann die Temperatur durch ein erstes Bedienelement in Form eines Schiebereglers und alternativ durch ein zweites Bedienelement in Form eines Tasters, einer Wippe oder dergleichen eingegeben werden.
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Bevorzugt sind die mindestens zwei Bedienelemente einer der folgenden Bedienfunktion zugeordnet: Steuerung eines Elektromotors, Steuerung eines Heiz- und/oder Kühlelementes, Steuerung einer Messvorrichtung. In diesem Zusammenhang ist es vorteilhaft, wenn das Laborgerät als Zentrifuge, Thermocycler, Spektrometer, Shaker, ULT Freezer, oder CO2-Inkubator ausgebildet ist. Des Weiteren sind beispielhaft auch Mischer und kleine Laborgeräte zu nennen. Die Erfindung ist nicht auf die Bedienung von Laborgeräten im engeren Sinn beschränkt, sondern eignet sich generell für den Einsatz in allen Geräten, die unter laborartigen oder laborähnlichen Bedingungen bedient werden müssen, wie z. B. Bioreaktoren.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Anzeigeeinheit so beschaffen, dass die mehreren Bedienelemente innerhalb eines Bedienfeldes in einer zumindest teilweise ineinander verschachtelten Anordnung angezeigt werden. Hierdurch werden die verschiedenen Einstellmöglichkeiten für denselben Parameter (z. B. Drehzahl) in einer kompakten Anordnung angezeigt, wodurch sich eine sehr übersichtliche Anzeige ergibt, wenn mehrere Parameter eingestellt werden sollen. Denn durch diese Ausgestaltung können auf dem Bildschirm mehrere Gruppen von Bedienelementen angezeigt werden, welche jeweils der Einstellung eines bestimmten Parameters dienen.
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Das Laborgerät ist vorzugsweise so ausgebildet, dass die Anzeigeeinheit mehrere der einzustellenden Parameter innerhalb eines Anzeigefeldes anzeigt, wobei das Anzeigefeld denjenigen Parameter, der momentan eingestellt wird, gegenüber den anderen Parametern hervorgehoben anzeigt. Hierdurch werden die einzustellenden bzw. wesentlichen Parameter, wie z. B. Temperatur, Drehzahl, Zeitdauer, gemeinsam auf dem Bildschirm angezeigt, so dass der Benutzer alle wesentlichen Informationen auf einen Blick erfassen kann, wobei der einstellbare bzw. momentan eingestellte Parameter in einer hervorgehobenen Weise angezeigt wird. In diesem Zusammenhang kann zusätzlich vorgesehen sein, dass die Anzeigeeinheit auch zumindest eines der Bedienelemente anzeigt. Somit können direkt neben einer Parameteranzeige auch Bedienelemente, wie z. B. Plus-Minus-Tasten, angezeigt werden, um die Änderung des Parameters direkt an der Position der Parameteranzeige vornehmen zu können. Alternativ oder zusätzlich dazu kann vorgesehen sein, dass das Bedienfeld auch zumindest einen der Parameter anzeigt, insbesondere den Parameter anzeigt, der momentan eingestellt wird. Demnach können Parameter und Bedienelemente nebeneinander zusammen im Bedienfeld angezeigt werden. Bedienfeld und Anzeigefeld verwachsen quasi miteinander.
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Auch wenn die Begriffe „Bediendfeld” und „Anzeigefeld” sich zunächst auf Display-Bereiche beziehen, die entweder der Bedienung des Gerätes dienen, also Bedienelemente anzeigen, oder der Anzeige von Anzeigeelementen, insbesondere Parametern und Information, dienen, so können die jeweiligen Bereiche auch Elemente des jeweils anderen Bereichs aufweisen. Eine strenge Trennung zwischen Bedienfeld und Anzeigefeld muss nicht eingehalten werden. Es kann zu einer teilweisen oder sogar ganzen Verschmelzung kommen, so dass Bedienelemente und Anzeigeelemente direkt nebeneinander liegend in demselben Bereich des Displays angeordnet sind.
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Was die Anzeige von Parametern angeht, so besteht eine weitere Möglichkeit der Anzeige für den Zustand darin, dass, wenn gerade keine Verstellung eines Parameters erfolgt, d. h. das Laborgerät also gerade ein Programm abarbeitet bzw. dort ein Programm abläuft, dann immer der Parameter hervorgehoben angezeigt wird, welcher den wesentlichen Parameter für das Laborgerät darstellt. Dies könnte z. B. in einer Grundeinstellung des Gerätes voreingestellt sein. Beispielsweise wird die Drehzahl für eine Zentrifuge oder die Temperatur für einen Freezer in angezeigt. Dies könnte in der Grundeinstellung bzw. Werkseinstellung des Gerätes festgelegt werden, könnte aber auch vom Nutzer individuell festlegbar sein.
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Vorteilhaft ist es auch, wenn die Anzeigeeinheit die Bedienelemente in einer Anordnung angezeigt, welche abhängig von dem momentan eingestellten Parameter ist. Besonders vorteilhaft ist es, wenn dabei ein bildhafter/metaphorischer Zusammenhang mit dem physikalischen Parameter hergestellt wird und/oder die Anzeige in Zusammenhang mit einem aus der Historie bekannten Bedienelement steht (z. B. „Fieberthermometer” und Drehregler zur Einstellung der Temperatur). Hierdurch wird die Anzeige von Bedienelementen für den jeweiligen Parameter optimal angepasst. Beispielsweise umfasst die Anzeige von Bedienelementen zum Einstellen der Temperatur einen Schieberegler entlang einer Temperaturskala und eine Wippe oder ggf. eine numerische Tasteneingabe, wohingegen die Anzeige von Bedienelementen zum Einstellen der Drehzahl einen Drehregler und einen Stufenschalter umfasst, der Veränderungen der Drehzahl in z. B. 1er, 10er, 100er und 1000er Schritten ermöglicht. Auch kann z. B. die Anzahl der Bedienelemente abhängig von dem jeweils einzustellenden Parameter sein.
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Es kann vorteilhaft sein, wenn die Anzeigeeinheit die Position eines oder mehrerer der Bedienelemente auf dem Anzeigefeld in Abhängigkeit von dem Wert des momentan eingestellten Parameters ändert. Wird der Parameter stark verändert, so kann dies auch dadurch angezeigt werden, dass die Parameteranzeige an einer auf dem Bildschirm besonders exponierten Position erfolgt.
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Die Erfindung und die sich daraus ergebenden Vorteile werden nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen im Detail beschrieben, wobei auf die beiliegenden Zeichnungen Bezug genommen wird, welche die folgenden schematischen Darstellungen wiedergeben:
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1a zeigt als erstes Ausführungsbeispiel ein als Zentrifuge ausgebildetes Laborgerät, das eine Bedienvorrichtung mit einer erfindungsgemäßen Anzeigeeinheit aufweist;
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1b zeigt im Detail ein mehrere Bedienelemente aufweisendes Bedienfeld der Anzeigeeinheit nach 1a;
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1c zeigt im Detail ein mehrere Parameter anzeigendes Anzeigefeld der Anzeigeeinheit nach 1a;
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2a–e veranschaulichen die Handhabung der verschiedenen Bedienelemente nach 1b zum Einstellen eines Drehzahl-Parameters;
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3 zeigt als zweites Ausführungsbeispiel eine Anzeigeeinheit, die mehrere Bedienelemente zum Einstellen eines Temperatur-Parameters und eine Anzeige des Parameter-Wertes aufweist;
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4a zeigt als ein drittes Ausführungsbeispiel und im Vergleich zur 3 eine andere Anzeigeeinheit, die eine alternative Anordnung mehrerer Bedienelemente zum Einstellen eines Temperatur-Parameters und eine Anzeige des Parameter-Wertes aufweist;
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4b zeigt in einer schematischen Darstellung die Bedienelemente der in 4a gezeigten Anzeigeeinheit;
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5a–e veranschaulichen die Handhabung der verschiedenen Bedienelemente nach 4b zum Einstellen des Temperatur-Parameters;
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6 zeigt als viertes Ausführungsbeispiel eine Anzeigeeinheit, die mehrere Bedienelemente zum Einstellen eines Drehzahl-Parameters und eine Anzeige des Parameter-Wertes aufweist;
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7 zeigt als fünftes Ausführungsbeispiel einer Anzeigeeinheit, die mehrere Bedienelemente zum Einstellen eines Radius-Parameters und eine Anzeige des Parameter-Wertes aufweist;
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8 veranschaulicht eine Einstellung zur zeitgesteuerten Änderung von Parametern, in Form von Gradienten bzw. Rampen;
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9a–b zeigen Varianten zu einem weiteren Ausführungsbeispiel, das sich auf einen PCR-Thermocylcer bezieht; und
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10a–c veranschaulichen die Einstellung eines Temperatur-Kurvenverlaufs an einem solchen PCR-Thermocylcer.
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Als erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird hier mit Bezugnahme auf die beiliegenden 1a–c ein als Zentrifuge ausgebildetes Laborgerät beschrieben. Die in 1 schematisch dargestellte Zentrifuge 100 weist eine Bedienvorrichtung mit einer erfindungsgemäßen Anzeigeeinheit 100 auf, die als Multi-Touch-Screen ausgebildet ist und Benutzer-Eingaben auch in Form von Gesten bzw. Gestures erkennen kann. In der 1a ist die Anzeigeeinheit 100 exemplarisch für zahlreiche Konfigurationsmöglichkeiten so dargestellt, dass sie ein Bedienfeld 110 und ein Anzeigefeld 120 aufweist. Es ist möglich auch mehrere Bedien- und/oder Anzeigefelder anzuzeigen bzw. diese zumindest teilweise ineinander zu verschachteln, so wie dies später noch beschrieben werden wird. Zur Veranschaulichung des prinzipiellen Aufbaus und der Grundfunktionen von Bedienfeldern und Anzeigefeldern ist jeweils ein Beispiel in der 1b bzw. 1c im Detail dargestellt. Wie dort zu erkennen ist, muss keine strenge Trennung zwischen Bedienfeld und Anzeigefeld eingehalten werden. Es kann zu einer teilweisen oder sogar ganzen Verschmelzung kommen, so dass Bedienelemente und Anzeigeelemente direkt nebeneinander liegend in demselben Bereich des Displays angeordnet sind.
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Die 1b zeigt ein Bedienfeld 110, das zur Steuerung der Zentrifugen-Motorik, insbesondere zum Einstellen der Drehzahl, dient und beispielhaft vier verschieden gestaltete Bedienelemente 111–114 aufweist. Als ein erstes Bedienelement 111 werden Softkeys in Form von Plus-Minus-Tasten bereitgestellt, mit denen die aktuelle Drehzahl schrittweise erhöht bzw. verringert werden kann. Diese Softkeys haben demnach auch die Funktion eines Wippschalters, der z. B. die Drehzahl um 1 Umdrehung/Min. erhöhen bzw. erniedrigen kann. Die Schrittweite muss nicht 1 Umdrehung/Min. betragen, sondern kann, je nach Anwendungsfall, auch vorgegeben werden und z. B. 100 Umdrehungen/Min. betragen. Des Weiteren ist denkbar, die Schrittweise auch dynamisch zu ändern und abhängig von der Länge (Zeitdauer) des gedrückten Bedienelementes zu machen. Als zweites Bedienelement 112 wird ein Drehregler bzw. kreisförmiger Schieberegler angezeigt, der über eine Schiebebewegung entlang des Kreises und der sich daraus ergebenden Positionsänderung des Schiebers 112 eingestellt wird. Auf dem Kreis können auch Zahlenwerte oder Symbolwerte wie „I”, „II” und „III” angezeigt werden, die jeweils eine bestimmte Drehzahlstufe repräsentieren, wie z. B. I = 1000, II = 1500 und III = 2000 Umdrehungen/Min. Durch ein direktes Antippen des gewünschten Symbolwertes wird der Drehzahl-Parameter auf den entsprechenden Wert eingestellt. Somit handelt es sich hier um ein weiteres Bedienelement 113, das die Funktion eines Stufenschalters aufweist. Eine Sektorisierung in mehrere Bereiche I, II, III usw. ist nicht immer von Vorteil. In vielen Anwendungsfällen ist es sinnvoller, dass man überall auf dem Kreis des Schiebereglers (radialen Sliders) tippen kann, um eine Voreinstellung vorzunehmen. Die örtliche Anordnung sowie Orientierung von Bedienelementen und deren Anzahl ist variabel und muss nicht zwingend der hier dargestellten Anordnung entsprechen. Beispielsweise können Bedienelemente 111 auch um 90° gedreht angeordnet sein.
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Noch ein weiteres Bedienelement 114 kann die Funktion eines Favoriten-Knopfes annehmen, mit dem der Parameter auf einen favorisierten Wert eingestellt werden kann. Die Einstellung des Favoritenwertes kann z. B. durch langes Drücken an der gewünschten Stelle (gewünschter Parameterwert) erfolgen. Auch ist es denkbar, dass beim Drücken des Favoriten-Knopfes eine Liste mit den letzten n Einstellungen (z. B. n = 5) zur Auswahl angezeigt wird. Die Handhabung der verschiedenen Bedienelemente 111–114 wird noch eingehender und im Detail anhand der 2a–e beschrieben.
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Die 1c zeigt zunächst noch eine Ausführungsform für ein erfindungsgemäßes Anzeigefeld 120, das mehrere einzustellende Parameter 121–123 anzeigt und das zudem noch Bedienelemente 115 aufweist, mit denen jeweils einer der Parameter eingestellt bzw. verändert werden kann. Als ein erster Parameter 121 wird in einem ersten Feld z. B. die aktuell eingestellte Drehzahl der Zentrifuge angezeigt. Neben dem Feld befinden sich Bedienelemente 115 in Form von z. B. Plus-Minus-Tasten oder graphischen Symbolen (up/down Pfeile usw.), mittels denen der Parameter unmittelbar verändert werden kann. Der Benutzer muss nicht zwingend auf das Bedienfeld 110 (s. 1a und 1b) wechseln und hat den eingestellten Parameter 121 sowie die Verstelltasten 115 direkt in seinem Blick. Als weitere Parameter werden hier noch die Temperatur 122 und die Zeit 123 angezeigt. Die Darstellung der mehreren Parameter erfolgt hier in nebeneinander geordneten Feldern, kann aber auch in anderen Darstellungsformen erfolgen.
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Wie anhand der 1c verdeutlicht wird, kann in der Anzeige mindestens einer der Parameter optisch hervorgehoben werden, wie z. B. durch Anzeige des Parameters in einem vergrößerten Feld. Vorzugsweise wird derjenige Parameter hervorgehoben, der aktuell verändert wird oder der zuletzt verändert wurde. Es ist auch sinnvoll, den „wesentlichen Parameter” des Gerätes hervorzuheben, der ggf. vom Benutzer definiert werden kann. Bei einer Zentrifuge kann das z. B. die Drehzahl sein.
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Die Handhabung bzw. Bedienung der verschiedenen Bedienelemente wird nun anhand der 2a–e näher beschrieben:
Die 2a und 2b beziehen sich auf die Bedienung des Drehreglers 112, wobei in 2a ein einfaches Schieben des Reglers erfolgt, so dass die Drehzahl kontinuierlich hoch oder herunter geregelt werden kann. Die 2b zeigt, dass auch durch direktes Antippen eines Punktes auf der Kreisbahn (Tippen auf Schiebebahn des Reglers) sofort zu einem neuen Einstellpunkt gesprungen werden kann. Der Wert des jeweils angesteuerten Einstellpunktes wird in der Anzeige dargestellt, damit der Benutzer genau überprüfen kann, auf welchen Zielwert hin die Regelung erfolgen soll. Das Bedienelement 112 in Form eines kreisförmigen Drehreglers nimmt relativ wenig Platz auf der Anzeigeeinheit ein, kann aber zumindest die beiden genannten Bedienfunktionen „Schieben” und „Tippen” realisieren. Auch kann die Schrittweite dynamisch, abhängig von der Geschwindigkeit der Fingerbewegung (Geste), eingestellt bzw. verändert werden.
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Die 2c und 2d beziehen sich auf die Bedienung eines anderen Bedienelements 111 bzw. einer Bedienelementegruppe bestehend aus einer Plus-Taste und einer Minus-Taste, welche sich im Innern des kreisförmigen Drehreglers 112 befinden. Anstelle von +/– Symbolen können auch andere passende Symbole (z. B. up/down Pfeile) angezeigt werden. Diese Tasten dienen dazu, den Parameter, hier die Drehzahl, zu inkrementieren oder zu dekrementieren. Der Benutzer drückt dazu die Plus-Taste (2c) oder die Minus-Taste (2d). Dabei kann sich Schrittweite dynamisch ändern und zwar abhängig von der Zeitdauer des Tastendrucks. Je länger der Benutzer die Taste drückt, umso größer wird die Schrittweite.
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Wie die 2a–c und auch bereits die 1b zeigen, können mehrere Bedienelemente 111–114 ineinander verschachtelt werden, z. B. ringförmig, um eine sehr kompakte Anzeige der verschiedenen Bedienelemente zu erhalten. Die Anordnung der Bedienelemente ist platzsparend und dennoch sehr übersichtlich. Die einzelnen Bedienelemente sind klar voneinander unterscheidbar angeordnet. Somit kann der Benutzer gezielt das gewünschte Bedienelement erreichen und sicher bedienen.
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In der 2e ist noch ein weiteres Bedienelement 114 dargestellt, dass die Funktion eines Favoriten-Knopfes bzw. einer Rückstell-Taste ausführt. Wenn der Benutzer diese Taste 114 drückt, so springt der Parameter auf einen vorbestimmten Wert, z. B. auf einen Standard-Drehzahlwert. Der Wert kann z. B. geräteabhängig sein und/oder vom Benutzer vorgegeben sein. Es können auch mehrere Favoritenwerte eingestellt werden. Die Einstellung des/der Favoritenwerte(s) selber kann z. B. durch langes Drücken an der Stelle (gewünschter Parameterwert) erfolgen.
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Wie die 2a–e verdeutlichen kann derselbe Parameter, hier die Drehzahl einer Zentrifuge, über verschiedene Bedienelemente eingestellt und verändert werden. Je nach Situation kann der Benutzer das jeweils am besten geeignete Bedienelement betätigen. Auch kann der Benutzer, wenn ein Bedienelement in einer Situation nur schwer zu handhaben ist, weil der Benutzer z. B. Laborhandschuhe trägt, sofort eines der alternativ angebotenen Bedienelemente auswählen und betätigen. Die Wahrscheinlichkeit eines Bedienfehlers und/oder einer zeitlichen Verzögerung bei der Bedienung des Laborgerätes verringert sich wesentlich.
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Die Anzeige der Bedienelemente wird vorzugsweise mittels eines Multi-Touch-Screens realisiert und kann an die aktuelle Situation angepasst werden, d. h. beispielsweise an den Prozessablauf, an den jeweiligen Benutzer, an den jeweils einzustellenden Parameter und vieles mehr. Beispielsweise passt sich die Anzeige darauf an, ob der Benutzer Rechtshänder oder Linkshänder ist. Die Anzeigeeinheit ist vorzugsweise ein berührungsempfindliches Display, bei dem zur Berücksichtigung der verschiedensten in Laboren anzutreffenden Alltagsanforderungen das Anzeigefeld und Bedienfeld flexibel konfiguriert werden können. Dabei ist nicht zwingend eine Trennung von Anzeigefeld 120 und Bedienfeld 110 erforderlich (s. 1a); es kann auch eine Verschachtelung oder Verschmelzung zu einem Anzeige- und Bedienfeld erreicht werden (s. insbes. 6 und 7).
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Die Konfiguration der hier vorgeschlagenen Mensch-Maschine-Schnittstelle kann auch entsprechend den Wünschen des Laborgeräteherstellers ausgelegt sein, so dass Laboranwender eine grundlegende Struktur bei der Bedienung der Laborgeräte dieses Herstellers wiedererkennen und dadurch die Laborgeräte auch bei unterschiedlichen Abläufen im Labor einfach bedienen und zuverlässig benutzen können. Durch eine übersichtliche und wiederzuerkennende Struktur wird der Laboralltag vereinfacht und schneller gemacht.
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Die Bedienelemente erlauben auch die Steuerung von Laborgeräten durch Gesten bzw. Gestures. Die Steuerung geschieht anhand von detektierbaren Interaktions-Mustern (Interaction Patterns) mittels der berührungsempfindlichen Anzeigeeinheit, die z. B. als ein Multitouch-Screen (berührungsempfindliche, voll-grafische Anzeige mit Gestenerkennung) ausgestaltet ist.
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Als einzustellende Parameter können beispielsweise folgende genannt werden: Temperatur; Geschwindigkeit, z. B. bei Zentrifugen die Umdrehungsgeschwindigkeit/Zentrifugalbeschleunigung; Zeitdauer, z. B. Zentrifugationsdauer; Rotorradius bei Zentrifugen. Auch kann die Einstellung von Gradienten und Rampen, z. B. der Anlauf- und Abbremsrampe bei Zentrifugen, durchgeführt werden.
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Anhand der 3–5 werden nachfolgend weitere Ausführungsbeispiele beschrieben, bei denen die Temperatur eines Laborgerätes eingestellt werden kann.
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Die 3 zeigt eine Anzeigeeinheit 200, die mehrere Bedienelemente 211–213 zum Einstellen eines Temperatur-Parameters 221 und eine Anzeige des Parameter-Wertes aufweist. Die Anzeigeeinheit 200 zeigt in integrierter Weise die Elemente eines Anzeigefeldes und eines Bedienfeldes. Die Anzeige der Temperatur erfolgt als Zahlenwert, wobei zwischen der Maßeinheit Celsius und Fahrenheit umgeschaltet werden kann. Als Bedienelemente sind Auf-Ab-Tasten 211, ein Schieberegler 212 und eine antippbare Skala 213 vorgesehen. Wird nun über die Bedienelemente der Temperaturwert geändert, so erscheint dies sofort auf der Temperatur-Anzeige.
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Auch hat die Betätigung eines Bedienelementes ggf. Auswirkungen auf die Darstellung eines anderen Bedienelementes. Wird beispielsweise auf der Skala 213 die Temperatur durch Antippen des Skalenwertes 25°C verändert, so verschiebt sich auch die Position des Schiebereglers 212 auf eben diesen Wert.
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Die 4a und 4b zeigen als ein drittes Ausführungsbeispiel eine Anzeigeeinheit 300, die eine alternative Anordnung mehrerer Bedienelemente zum Einstellen eines Temperatur-Parameters 321 und eine Anzeige des Parameter-Wertes aufweist. Die 4b zeigt in einer vereinfachten schematischen Darstellung die Anordnung eines Schiebereglers 312, von Plus-Minus-Tasten 311 und einer Rückstell- bzw. Favoriten-Taste 314.
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Die Handhabung dieser verschiedenen Bedienelemente, welche alle zur Einstellung desselben Temperatur-Parameters 321 dienen, wird durch die 5a–e veranschaulicht: Die 5a und 5b beziehen sich auf die Bedienung des Schiebereglers 312, wobei in 5a ein einfaches Schieben des Reglers erfolgt, so dass die Temperatur kontinuierlich hoch oder herunter geregelt werden kann. Die 5b zeigt, dass auch durch direktes Antippen eines Punktes auf der linearen Schiebebahn des Reglers sofort zu einem neuen Einstellpunkt gesprungen werden kann. Das Bedienelement 112 kann demnach zumindest die beiden genannten Bedienfunktionen „Schieben” und „Tippen” realisieren.
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Die 5c und 5d beziehen sich auf die Bedienung der Plus-Minus-Tasten 311, welche sich neben dem Schieberegler 312 befinden. Mit Hilfe der Tasten 311 kann die Temperatur inkrementiert und dekrementiert werden, indem der Benutzer die Plus-Taste (5c) bzw. die Minus-Taste (5d) drückt. Zwischen diesen beiden Tasten 311 befindet sich als weiteres Bedienelement eine Rückstell-Taste bzw. Favoriten-Taste 314, mit der die Temperatur auf einen vorgegeben Wert, wie z. B. Raumtemperatur 20°C, eingestellt werden kann. Es können auch mehrere Favoriten-Werte angeboten werden. Oder das Zurückstellen geht immer auf den zuletzt eingestellten Wert. Viele weitere Varianten sind denkbar.
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Die 6 zeigt als viertes Ausführungsbeispiel eine Anzeigeeinheit 400, die ein integriertes Anzeige- und Bedienfeld aufweist. Auch in diesem Beispiel werden mehrere Bedienelemente zum Einstellen eines Drehzahl-Parameters 412 und eine Anzeige des Parameter-Wertes gleichzeitig angezeigt. Als Bedienelemente werden ein Drehregler 412, Auf-Ab-Tasten 411 und eine antippbare Skala 413 dem Benutzer zur Auswahl angeboten. Die Anordnung der Bedienelemente umschließt quasi die Parameter-Anzeige und führt somit zu einer sehr kompakten bedienfreundlichen Darstellung. Der Benutzer sieht alle Bedienelemente und auch die Parameter-Anzeige auf einen Blick.
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Die 7 zeigt als fünftes Ausführungsbeispiel eine Anzeigeeinheit 500 mit mehreren Bedienelementen zum Einstellen eines Radius-Parameters 521 bei einer Zentrifuge. Als Bedienelemente werden ein Schieberegler 513, Auf-Ab-Tasten 511 und eine antippbare kreisförmige Fläche 413 angeboten. Die antippbare Fläche zeigt mehrere konzentrische Ringe, von denen jeweils einer einen bestimmten Radiuswert repräsentiert. Damit wird dem Benutzer sehr anschaulich die Einstell-Möglichkeit für den Parameter „Radius” angezeigt. Wenn der Benutzer einen äußeren Ring antippt wird ein größerer Radius eingestellt, als wenn der Benutzer einen kleinen Radius antippt.
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Die 8 zeigt eine Anzeigeneinheit 600 für die Prozesssteuerung, bei der der Parameter 621 „Drehzahl” gemäß eines vorgebbaren Kurvenverlaufs eingestellt bzw. verändert wird. Der Kurvenverlauf weist konstante Abschnitte und aufsteigende bzw. abfallende Rampen auf. Als Bedienelement wird ein Schieber 612 angezeigt, mit dem der Anfang, das Ende und die Steigung der Rampe festgelegt werden kann. Weitere Schalter ermöglichen es, den Übergang zur Rampe bzw. von der Rampe mehr oder weniger weich zu gestalten. Somit kann durch die Einstellung von Gradienten und Rampen, z. B. die Anlauf- und Abbremsrampe bei Zentrifugen und der Temperaturverlauf bei PCR Geräten, sehr benutzerfreundlich eingestellt werden.
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Anhand der 9 und 10, die sich auf einen PCR-Thermocylcer beziehen, werden nachfolgend weitere Varianten der erfindungsgemäßen Mensch-Maschine Schnittstelle beschrieben. Der PCR-Thermocylcer, auch kurz PCR-Cycler genannt, ist ein Laborgerät, das kontrolliert die sog. Polymerase-Kettenreaktion (PCR: Polymerase Chain Reaction) durchführt. Der PCR-Cycler erhitzt und kühlt die in ihm befindlichen Reaktionsgefäße präzise auf die Temperatur, die für den jeweiligen Schritt benötigt wird. Dazu werden insbesondere die Zeitdauer (s. 9a) und die Temperatur (s. 9b) eingestellt. Der Prozess verläuft gemäß einer vorgebbaren Temperatur-Kurve, deren Parameter (Temperatur, Zeit) entsprechend dem gewünschten Prozessverlauf eingestellt werden (s. 10a–c).
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Die 9a gibt die Anzeigeeinheit 700 eines PCR-Cyclers wieder, bei dem die Zeitdauer mittels eines Bedienfeldes 110 eingestellt wird, das zuvor anhand der 1b und 2a–e eingehend beschrieben worden ist. Das Bedienfeld 110 weist u. a. ein als Drehregler ausgebildetes Bedienelement auf, mit dem die gewünschte Zeitdauer schnell und bedienfreundlich eingestellt werden kann. Mit Hilfe von einzelnen Softkeys kann bestimmt werden, ob der Stundenwert (Hour), der Minutenwert (Minute) oder der Sekundenwert (Second) eingestellt werden soll. Alternativ zu dem Drehregler steht auch eine Wippe mit Auf-Ab-Tasten bzw. Plus-Minus-Tasten zur Verfügung. An einer unteren Anzeigenleiste befinden sich Felder mit denen angezeigt wird, welcher Parameter eingestellt bzw. angezeigt wird, wie hier z. B. die Zeit (Time). Zur weiteren Erhöhung der Bedienfreundlichkeit kann auch vorgesehen werden, dass zusätzlich Hilfstexte und/oder -grafiken in Form von Pop-Ups angezeigt werden, wenn der Benutzer eine bestimmte Stelle bzw. Feld des Touchscreens berührt, insbesondere für eine längere Zeitdauer (z. B. mehr als 2 Sekunden) berührt. Beispielsweise wird, wenn der Benutzer das Feld „Time” berührt, ein Pop-Up angezeigt, welches das Einstellen der Zeitdauer erläutert.
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Die 9b gibt die veränderte Anzeigeeinheit 700* wieder, welche dazu dient, die Temperatur mittels eines anderen Bedienfeldes 310 einzustellen, das zuvor anhand der 4b und 5a–e eingehend beschrieben worden ist. Dieses Bedienfeld 310 weist u. a. ein als Schieberegler ausgebildetes Bedienelement auf, mit dem die gewünschte Temperatur durch lineares Verschieben des Reglers bzw. Antippen der Reglerbahn schnell und bedienfreundlich eingestellt werden kann. Alternativ zu dem Schieberegler steht auch eine Wippe mit Plus-Minus-Tasten zur Verfügung. An der unteren Anzeigenleiste wird durch Hervorheben des Feldes „Temperature” angezeigt, dass der Temperaturwert eingestellt bzw. angezeigt wird. Der Vergleich mit der 9a zeigt, dass auf der Anzeigeeinheit jeweils ein für die Parameter-Einstellung passendes Bedienfeld (hier 110 oder 310) angezeigt wird. Demnach kann das Bedienfeld abhängig von dem jeweils einzustellenden Parameter wechseln. Hierzu kann der Benutzer Vorgaben machen, die in der Geräteeinstellung des Laborgerätes, insbesondere im Benutzerprofil, abgespeichert sind. Will der Benutzer z. B. die Zeit über den Drehregler einstellen, die Temperatur aber über den Schieberegler, so gibt er dieses in der Geräteeinstellung vor. Dadurch ändert sich die Darstellung beim Betätigen der jeweiligen Funktionstaste „Temperature” oder „Time” entsprechend den Benutzer-Vorgaben. Die Vorgaben können auch werkseitig festgelegt werden.
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Die 10a–c beziehen sich ebenfalls auf den PCR-Cylcer und veranschaulichen, wie die Einstellung eines Temperatur-Kurvenverlaufs mit Hilfe der erfindungsgemäßen Bedienvorrichtung durchgeführt werden kann:
In der 10a ist auf der Anzeigeeinheit 800 der aktuell eingestellte Kurvenverlauf zu sehen. Der Parameter 822 „Temperatur” ändert sich über den Zeitverlauf, welcher in einzelne Abschnitte bzw. Schritte unterteilt ist, welche mehrfach zyklisch durchlaufen werden können. Ein Zyklus kann auch mehrere Schritte umfassen. Die Anzahl an Zyklen wird über den Parameter 823 eingestellt und bestimmt somit auch die Gesamtzeitdauer des/der betreffenden Schritte(s), hier z. B. der Schritte „Step 3” und „Step 4”.
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Anhand der 10a und 10b wird nun erläutert, wie der Kurvenverlauf mittels der erfindungsgemäßen Mensch-Maschine-Schnittstelle verändert werden kann:
Die 10b zeigt exemplarisch den Fall, dass der Benutzer die Einstellungen für den Prozessschritt „Step 3” ändern will. Dazu berührt er den entsprechenden Bereich auf dem Touchscreen und es wird dann ein Bedienfeld mit einem oder mehreren Bedienelementen angezeigt. Hier wird z. B. das zuvor beschriebene Bedienelement 111 „Wippe” angezeigt (vergl. 1b), die Plus-Minus-Tasten aufweist. Der Benutzer kann nun durch einfaches Berühren der Wippe-Tasten den Temperaturwert erhöhen oder erniedrigen. Auch kann der Benutzer durch Auf- oder Ab-Bewegen des gesamten Bedienfeldes den Temperaturwert erhöhen oder erniedrigen.
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Die 10c zeigt ein alternatives Bedienelement 122 und zeigt im Unterschied zur 10b eine Option, die Zeit einzustellen: Der Benutzer kann nun durch einfaches Pressen des Buttons und durch Ziehen/Bewegen auf der äußeren Kreisbahn beispielsweise die Minuten einstellen. Ein Pressen des Buttons und Ziehen/bewegen auf der inneren Kreisbahn dient zur Einstellung der Sekunden. Die Stunden werden für den Cycler i. d. R. nicht benötigt. Insgesamt sind aber immer noch zwei Einstellmöglichkeiten vorhanden: Einstellen der Temperatur durch UP/DOWN-Bewegung des Buttons 110 gemäß 10b und Betätigen von Plus/Minus zur Feineinstellung, wobei auch ein Wechsel auf die Slider-Seite gemäß 9b möglich ist durch Touch auf die Temperaturanzeige. Die Zeit wiederum wird durch die Bedienung gemäß der 10c eingestellt. Oder es erfolgt ein Wechsel auf die Zeiteinstellung gemäß 9a durch Touch auf die Zeitanzeige.
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Beide 10b und 10c zeigen, dass dem Benutzer zumindest immer zwei alternative Einstellmöglichkeiten zur Verfügung stehen. Dem Benutzer werden somit stets mehrere Wege zum Einstellen eines Parameters bzw. für die Gerätebedienung angeboten. Vorzugsweise ist die berührungsempfindliche Anzeigeeinheit als Multi-Touch-Screen ausgebildet, welcher auch Fingerbewegungen des Benutzers, sog. Gesten, als Bedienanweisungen erkennen kann. Die Erfindung ist nicht auf die Bedienung von Laborgeräten im engeren Sinn beschränkt, sondern eignet sich generell für den Einsatz in allen Geräten, die unter laborartigen oder laborähnlichen Bedingungen bedient werden müssen.
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Wie die beschriebenen Ausführungsbeispiele zeigen, wird durch die Erfindung eine besonders bedienfreundliche metaphorische Umsetzung der für die Ansteuerung von Laborgeräten erforderlichen Bedienelemente unter Berücksichtigung der Anforderungen an die Gerätebedienung im Laboralltag erreicht.
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So wird beispielsweise bedien-metaphorisch mittels Gestenerkennung auf den im Laboralltag bewährten ”Drehknopf” für die Temperatur- oder Zeiteinstellung Bezug genommen. Es werden zudem stets mehrere Wege zum Einstellen von Parametern bzw. für die Gerätebedienung allgemein erlaubt. Beispielsweise stehen gleichzeitig mehrere Bedienmöglichkeiten wie ”Wischen”, ”Zeigen” oder ”Tippen” dem Benutzer zur Verfügung. Dadurch wird dem Anwender Gelegenheit gegeben, den gewünschten Befehl erfolgreich abzusetzen, auch wenn z. B. eine ”Wischbewegung” mit einem feuchten Laborhandschuh nicht erfolgreich wäre.
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Die hier beschriebenen Mensch-Maschine Schnittstellen können für jede Art von Laborgeräten eingesetzt werden. Durch eine einheitlich gestaltete Grundstruktur kann eine Vereinfachung der Bedienprinzipien von Gerätetyp zu Gerätetyp übertragen werden. Der Anwender erkennt die Hersteller-typische Struktur und lernt somit viel schneller, das Gerät zu verstehen und zu bedienen.
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Die Einstellung von Parametern kann mittels Multi-Touch viel schneller und genauer erfolgen als mit herkömmlichen Bedienteilen, wie Knöpfe und Regler.
