DE102015204767A1

DE102015204767A1 - Operation of a medical device

Info

Publication number: DE102015204767A1
Application number: DE102015204767.9A
Authority: DE
Inventors: Hans Schweizer
Original assignee: Siemens Healthcare GmbH
Current assignee: Siemens Healthineers Ag De
Priority date: 2015-03-17
Filing date: 2015-03-17
Publication date: 2016-09-22

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Bedieneinheit (1) für ein Medizingerät sowie ein Verfahren zur Bedienung eines Medizingerätes. Um eine Lösung zur Bedienung von Medizingeräten bereitzustellen, die sich besonders für sterile Umgebungen eignet, wird eine Bedieneinheit (1) vorgeschlagen, die folgendes umfasst: eine Projektionsfläche (2), eine Projektionseinheit (3) zum Projizieren einer Bedienoberfläche (4) auf die Projektionsfläche (2), eine Aufnahmeeinheit (7) zum Aufnehmen einer ersten Bedienaktion in Form einer Bewegung eines Objektes in einem Projektionsvolumen (8) zwischen der Projektionseinheit (3) und der Projektionsfläche (2), eine Erkennungseinheit (15) zum Umwandeln der aufgenommenen Bewegung in ein erstes Bediensignal (21) sowie eine Steuereinheit (17) zum Ansteuern des Medizingerätes und/oder der Projektionseinheit (3) mit Hilfe wenigstens eines auf der Grundlage des ersten Bediensignals (21) erzeugten Steuersignals (23).The invention relates to an operating unit (1) for a medical device and to a method for operating a medical device. In order to provide a solution for operating medical devices, which is particularly suitable for sterile environments, an operating unit (1) is proposed which comprises a projection surface (2), a projection unit (3) for projecting a user interface (4) onto the projection surface (2) a pickup unit (7) for picking up a first operation in the form of a movement of an object in a projection volume (8) between the projection unit (3) and the projection surface (2), a detection unit (15) for converting the picked up motion into a first operating signal (21) and a control unit (17) for controlling the medical device and / or the projection unit (3) with the aid of at least one control signal (23) generated on the basis of the first operating signal (21).

Description

Die Erfindung betrifft eine Bedieneinheit für ein Medizingerät sowie ein Verfahren zur Bedienung eines Medizingerätes. The invention relates to an operating unit for a medical device and a method for operating a medical device.

Aktuelle Medizingeräte, auch als medizintechnische Geräte bezeichnet, wie beispielsweise C-Bögen oder Radiographie/Fluoroskopie-Anlagen, verwenden oftmals eine Mensch-Maschine-Schnittstelle unter Verwendung eines sogenannten Touchscreens. Touchscreens erlauben eine flexible und kontextabhängige Bedienung. So sind moderne Touchscreens heute in der Lage, Mehrfingereingaben (Multitouch) zu erkennen. Dadurch wird eine besonders intuitive Bedienbarkeit ermöglicht. Current medical devices, also referred to as medical devices, such as C-arms or radiography / fluoroscopy equipment, often use a man-machine interface using a so-called touch screen. Touch screens allow flexible and context-sensitive operation. Today modern touchscreens are able to detect multi-touch inputs. This allows a particularly intuitive operation.

Oft muss diese Schnittstelle in sterilen Umgebungen funktionieren, z. B. in der Nähe eines OP-Tisches. Bisher wurde die Sterilität der Touchscreen-Bedienung durch sterile Abdeckfolien verwirklicht. Diese Folien werden ähnlich einer Plastiktüte über das Bedienelement gestülpt. Von Nachteil bei dieser Lösung ist es, dass die Bildqualität des Touchscreen-Monitors beeinträchtigt wird. Zudem werden durch die Abdeckfolien solche Bedienschritte erschwert, die ein Gleiten der Finger erfordern (z. B. „Drag & Drop“). Besonders erschwert sind auch Mehrfingergesten, wie z. B. bei der Aktivierung einer Zoom-Funktion verwendet werden. Often, this interface must work in sterile environments, eg. B. near an operating table. So far, the sterility of the touch screen operation has been realized by sterile cover films. These films are slipped over the control element, similar to a plastic bag. The disadvantage of this solution is that the image quality of the touch screen monitor is impaired. In addition, the cover films make it difficult to use those operating steps that require the fingers to slide (eg, "drag & drop"). Particularly difficult are also Mehrfingergesten, such. B. be used when activating a zoom function.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Lösung zur Bedienung von Medizingeräten bereitzustellen, die sich besonders für sterile Umgebungen eignet. Diese Aufgabe wird durch eine Bedieneinheit nach Anspruch 1 bzw. durch ein Verfahren zur Bedienung eines Medizingerätes nach Anspruch 9 gelöst. Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. An object of the present invention is to provide a solution for operating medical devices, which is particularly suitable for sterile environments. This object is achieved by an operating unit according to claim 1 or by a method for operating a medical device according to claim 9. Advantageous embodiments of the invention are specified in the subclaims.

Die im Folgenden im Zusammenhang mit der Bedieneinheit erläuterten Vorteile und Ausgestaltungen gelten sinngemäß auch für das erfindungsgemäße Verfahren und umgekehrt. The advantages and configurations explained below in connection with the operating unit also apply mutatis mutandis to the method according to the invention and vice versa.

Die erfindungsgemäße Bedieneinheit für ein Medizingerät umfasst eine Projektionsfläche, eine Projektionseinheit zum Projizieren einer Bedienoberfläche auf die Projektionsfläche, eine Aufnahmeeinheit zum Aufnehmen einer ersten Bedienaktion in Form einer Bewegung eines Objektes in einem Projektionsvolumen zwischen der Projektionseinheit und der Projektionsfläche, eine Erkennungseinheit zum Umwandeln der aufgenommenen Bewegung in ein erstes Bediensignal und eine Steuereinheit zum Ansteuern des Medizingerätes und/oder der Projektionseinheit mit Hilfe wenigstens eines auf der Grundlage des ersten Bediensignals erzeugten Steuersignals. The operating unit according to the invention for a medical device comprises a projection surface, a projection unit for projecting a user interface onto the projection surface, a recording unit for recording a first operating action in the form of a movement of an object in a projection volume between the projection unit and the projection surface, a detection unit for converting the recorded movement in a first operating signal and a control unit for controlling the medical device and / or the projection unit with the aid of at least one control signal generated on the basis of the first operating signal.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Bedienung eines Medizingerätes, umfasst die Schritte: Projizieren einer Bedienoberfläche auf eine Projektionsfläche mit Hilfe einer Projektionseinheit, Aufnehmen einer ersten Bedienaktion in Form einer Bewegung eines Objektes in einem Projektionsvolumen zwischen der Projektionseinheit und der Projektionsfläche mit Hilfe einer Aufnahmeeinheit, Umwandeln der aufgenommenen Bewegung in ein erstes Bediensignal und Ansteuern des Medizingerätes und/oder der Projektionseinheit mit Hilfe wenigstens eines auf der Grundlage des ersten Bediensignals erzeugten Steuersignals. The method according to the invention for operating a medical device comprises the steps of: projecting a user interface onto a projection surface with the aid of a projection unit, recording a first operating action in the form of a movement of an object in a projection volume between the projection unit and the projection surface with the aid of a recording unit, converting the recorded image Moving into a first operating signal and driving the medical device and / or the projection unit with the aid of at least one control signal generated on the basis of the first operating signal.

Eine erste Idee der Erfindung ist es, das bisherige Funktionsprinzip eines Touchscreens mit integriertem Bildschirm aufzugeben und stattdessen einen virtuellen Touchscreen zu verwenden. Die Bedienoberfläche der Mensch-Maschine-Schnittstelle wird dabei nicht mehr auf einem Bildschirm angezeigt, sondern mit Hilfe einer Projektionseinheit auf eine Projektionsfläche projiziert. A first idea of the invention is to abandon the previous functional principle of a touch screen with an integrated screen and instead to use a virtual touch screen. The user interface of the human-machine interface is no longer displayed on a screen, but projected onto a projection screen with the aid of a projection unit.

Da es sich nicht mehr um einen Bildschirm mit Touchscreen handelt, sondern lediglich um eine für eine Projektion geeigneten, vorzugsweise ebenen Oberfläche, ohne elektrische oder elektronische Komponenten, Kabelanschlüsse und dergleichen, kann die Sterilisation besonders einfach, schnell und gründlich erfolgen. Eine solche Bedieneinheit eignet sich daher besonders für den Einsatz in sterilen Umgebungen. Since it is no longer a screen with touch screen, but only a suitable for a projection, preferably flat surface, without electrical or electronic components, cable connections and the like, the sterilization can be done very easily, quickly and thoroughly. Such a control unit is therefore particularly suitable for use in sterile environments.

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Projektionsfläche Teil eines einzeln, d.h. unabhängig von anderen Konstruktionselementen der Bedieneinheit, handhabbaren Konstruktionselements, insbesondere Teil einer Projektionsplatte. Die Projektionsplatte kann dann einfach aus ihrer Betriebsposition entfernt und bei Bedarf sterilisiert werden, beispielsweise in einem Autoklaven. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Bedieneinheit über austauschbare Projektionsflächen verfügt, so dass beispielsweise dem jeweiligen Anwendungsfall angepasste, unterschiedlich große Projektionsflächen verwendet werden können. In a particularly advantageous embodiment of the invention, the projection surface is part of a single, i. independent of other construction elements of the operating unit, manageable construction element, in particular part of a projection plate. The projection plate can then be easily removed from its operating position and sterilized as needed, for example in an autoclave. It is particularly advantageous if the operating unit has exchangeable projection surfaces, so that, for example, differently sized projection surfaces adapted to the respective application can be used.

Bei der ersten Bedienaktion in Form einer Bewegung eines Objektes handelt es sich vorzugsweise um eine Geste, ausgeführt durch die Hand eines Benutzers. Bei dem Objekt kann es sich jedoch auch um ein Zeigerinstrument handeln, beispielsweise einen Bedienstift. The first operating action in the form of a movement of an object is preferably a gesture carried out by the hand of a user. However, the object may also be a pointer instrument, for example a stylus.

Das Aufnehmen der Objektbewegung im Projektionsvolumen erfolgt vorzugsweise berührungslos, insbesondere mit Hilfe einer (3D-)Kamera. Alternativ ist eine berührungslose Erfassung der Objektbewegung aber auch mittels anderer geeigneter Methoden möglich, beispielsweise unter Zuhilfenahme eines Systems mit elektromagnetischen Sendern bzw. Empfängern. Die Verwendung einer rein optischen Aufnahmelösung ist im OP-Bereich von Vorteil, da unterwünschte Wechselwirkungen mit dem zu steuernden Medizingerät bzw. anderen Medizingeräten auf ein Minimum verringert bzw. vollständig vermieden werden können. The object movement in the projection volume is preferably recorded without contact, in particular with the aid of a (3D) camera. Alternatively, a non-contact detection of the object movement but also by other suitable methods possible, for example with the aid of a system with electromagnetic transmitters or receivers. The use of a purely optical recording solution is advantageous in the operating theater, since undesired interactions with the medical device or other medical devices to be controlled can be minimized or completely avoided.

Typischerweise wird mit einer geeigneten Kamera eine Bediengeste des Benutzers am virtuellen Touchscreen erkannt und in ein Bediensignal umgewandelt. Anschließend wird daraus ein Steuersignal erzeugt zur Ansteuerung des Medizingerätes bzw. der Projektionseinheit. Auf diese Art und Weise erfolgt die Interaktion des Benutzers mit dem virtuellen Touchscreen. Typically, an operating gesture of the user on the virtual touchscreen is detected with a suitable camera and converted into an operating signal. Subsequently, a control signal is generated for controlling the medical device or the projection unit. In this way, the user interacts with the virtual touchscreen.

Im Zusammenhang mit der ersten Erfindungsidee eines virtuellen Touchscreens steht folgende zweite Erfindungsidee, die sich auf sicherheitsrelevante Benutzereingaben bezieht. In connection with the first idea of the invention of a virtual touchscreen, the following second idea of the invention relates to security-relevant user inputs.

In modernen Medizingeräten sollen mit solchen Mensch-Maschine-Schnittstellen auch sicherheitsrelevante Systemfunktionen bedient werden, z. B. motorische Bewegungen oder die Auslösung von Röntgenstrahlung. Dabei soll insbesondere die Erstfehlersicherheit als das zentrale Sicherheitsprinzip der DIN EN 60601-1 gewährleistet sein. Das bedeutet, dass das Medizingerät beim Auftreten eines einzelnen Fehlers frei von unvertretbaren Risiken bleibt. Mit anderen Worten sollen im Fall eines Steuerungsdefektes gefährliche Betriebszustände unterbunden werden. Bei den im vorliegenden Fall hauptsächlich in Frage kommenden „Erstfehlern“ handelt es sich in erster Linie um menschliche Fehler, insbesondere unbeabsichtigte Handlungen, wie z. B. die Betätigung eines Bedienelements. In modern medical devices with such man-machine interfaces and safety-related system functions are served, for. As motor movements or the triggering of X-rays. In particular, the Erstfehlersicherheit as the central safety principle of DIN EN 60601-1 to be guaranteed. This means that when a single error occurs, the medical device remains free of unreasonable risks. In other words, dangerous operating conditions should be prevented in the event of a control failure. The "primary errors" which are primarily relevant in the present case are primarily human errors, in particular unintentional acts such as B. the operation of a control element.

Zur Gewährleistung der Erstfehlersicherheit sind zumeist redundante, unabhängig voneinander arbeitende Kanäle vorgesehen, so dass eine zumindest zweikanalige Erfassung und Auswertung sicherheitsrelevanter Signale möglich ist. Aktuell eingesetzte Touchscreen-Technologien sind ungeeignet für die Bedienung sicherheitskritischer Funktionen, da keine Erkennung eines „ersten Fehlerfalles“ im Sinne der Norm möglich ist. In order to ensure the first fault safety, redundant, independently operating channels are usually provided, so that at least two-channel detection and evaluation of safety-relevant signals is possible. Currently used touch screen technologies are unsuitable for the operation of safety-critical functions, since no recognition of a "first error case" in the sense of the standard is possible.

Bei Touchscreen-basierten Mensch-Maschine-Schnittstellen wurden aus diesem Grund bisher oftmals zusätzlich zu dem Touchscreen physische Taster vorgesehen. Damit werden redundante Schaltelemente verwirklicht, um eine Zweikanaligkeit im Sinne der normativen Anforderungen sicherzustellen. For touchscreen-based man-machine interfaces, physical buttons have often been provided in addition to the touch screen. This redundant switching elements are realized to ensure a two-channel in the sense of normative requirements.

Um nun die Erstfehlersicherheit bei einer Verwendung des erfindungsgemäßen virtuellen Touchscreens zu gewährleisten, ist in einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass für bestimmte, insbesondere sicherheitsrelevante Benutzereingaben, nicht nur ein sondern zwei Eingangssignale für die Steuereinheit bereitgestellt werden. Die Steuereinheit empfängt mit anderen Worten bei sicherheitsrelevanten Bedienaktionen zwei Eingangssignale, nämlich ein erstes Bediensignal und ein zweites Bediensignal. Diese Eingangssignale werden von der Steuereinheit verarbeitet, vorzugsweise mit einem logischen „UND“ verknüpft, und ausgewertet. Auf der Grundlage beider Bediensignale erzeugt dann die Steuereinheit das wenigstens eine Steuersignal als Ausgangssignal zum Ansteuern des Medizingerätes, beispielsweise zur Auslösung motorischer Gerätebewegungen oder von Röntgenstrahlung, bzw. der Projektionseinheit. In order to ensure the first fault safety when using the virtual touch screen according to the invention, it is provided in a particularly advantageous embodiment of the invention that not only one but two input signals for the control unit are provided for specific, in particular safety-relevant user inputs. In other words, in safety-relevant operating actions, the control unit receives two input signals, namely a first operating signal and a second operating signal. These input signals are processed by the control unit, preferably combined with a logical "AND", and evaluated. On the basis of both operating signals, the control unit then generates the at least one control signal as an output signal for activating the medical device, for example for triggering motor device movements or X-radiation, or the projection unit.

Während es sich bei der ersten Bedienaktion um eine Bewegung eines Objektes in dem Projektionsvolumen handelt, vorzugsweise eine Handgeste, und die aufgenommene Bewegung mit Hilfe der nachgeschalteten Erkennungseinheit in das erste Bediensignal umgewandelt wird, wird das zweite Bediensignal zur Herstellung der Erstfehlersicherheit auf der Grundlage einer zweiten Bedienaktion erzeugt, die mit der ersten Bedienaktion in einem unmittelbaren zeitlichen Zusammenhang steht. While the first operating action is a movement of an object in the projection volume, preferably a hand gesture, and the recorded movement is converted into the first operating signal with the aid of the downstream recognition unit, the second operating signal for establishing the first error security is based on a second Generates an operator action that is in immediate temporal relationship with the first operator action.

Anders ausgedrückt sind, um die gewünschte Erstfehlersicherheit zu gewährleisten, das erste und das zweite Bediensignal zwei voneinander unabhängigen Bedienaktionen zuzuordnen, die aufgrund ihres zeitlichen Zusammenhangs als Teilaktionen eines Bedienschrittes einer sicherheitsrelevanten Benutzereingabe aufgefasst werden können. In other words, in order to ensure the desired first-fault safety, the first and the second operating signal can be assigned to two mutually independent operating actions which, because of their temporal relationship, can be regarded as partial actions of an operating step of a safety-relevant user input.

Beispielsweise wird zunächst ein virtuelles Bedienelement der Bedienoberfläche betätigt, wobei diese Betätigung nach der Erfassung der Geste in ein erstes Bediensignal umgewandelt wird. Anschließend wird innerhalb eines geeigneten definierten Zeitraums eine zweite Bedienaktion erfasst, die sich für eine normenkonforme erstfehlersichere Benutzereingabe eignet. Bei dem geeigneten Zeitraum kann es sich beispielsweise um wenige Sekunden handeln. For example, a virtual operating element of the user interface is first actuated, this actuation being converted into a first operating signal after the detection of the gesture. Subsequently, within a suitable defined period of time, a second operating action is detected, which is suitable for standard-compliant, first-error-proof user input. For example, the appropriate time period may be a few seconds.

Zur Erfassung der zweiten Bedienaktion ist eine Sensoreinheit vorgesehen, die gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung eine Berührung und/oder eine Druckbeaufschlagung der Projektionsfläche während der zweiten Bedienaktion erfasst. In order to detect the second operating action, a sensor unit is provided which, according to a preferred embodiment of the invention, detects a touch and / or a pressurization of the projection surface during the second operating action.

Im Unterschied zu aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen sind somit keine separaten Taster oder Schalter mehr erforderlich. Die Projektionsfläche selbst dient als betätigbares Bedienelement zum Erzeugen des zweiten Bediensignals. Für das Prinzip der Erstfehlersicherheit wesentlich ist dabei, dass die Sensoreinheit unabhängig von der Aufnahmeeinheit funktioniert. Die zu erfassende zweite Bedienaktion kann dabei im Zusammenhang mit einer Berührung der Projektionsfläche stehen oder aber berührungslos erfolgen. Im Fall einer Berührung kann beispielsweise eine kapazitive oder resistive Erfassungsmethode angewendet werden. Ist eine Druckbeaufschlagung der Projektionsfläche vorgesehen, so weist die Sensoreinheit vorzugsweise eine Anzahl Drucksensoren auf, welche geeignet sind, eine Druckbeaufschlagung der Projektionsfläche zu erfassen, beispielsweise Druckschalter, Dehnmessstreifen, Wägezellen, Piezokristalle oder Kondensatoren. In contrast to solutions known from the prior art, therefore, no separate buttons or switches are required anymore. The projection surface itself serves as an actuatable operating element for generating the second operating signal. Essential for the principle of first-fault safety in that the sensor unit works independently of the recording unit. The second operating action to be detected may be in connection with a touch of the projection surface or be carried out without contact. In the case of a touch, for example, a capacitive or resistive detection method may be used. If a pressurization of the projection surface is provided, the sensor unit preferably has a number of pressure sensors which are suitable for detecting a pressurization of the projection surface, for example pressure switches, strain gauges, load cells, piezocrystals or capacitors.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Projektionsfläche an bestimmten, feststehenden Positionen eine gegenüber der sonstigen Oberflächenstruktur der Projektionsfläche veränderte Oberflächenstruktur auf. Dabei handelt es sich vorzugsweise um eine leichte Erhebung oder eine Riffelung. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn in der projizierten graphischen Benutzeroberfläche stets an bestimmten, feststehenden Positionen bestimmte Bedienelemente, wie beispielsweise Taster oder Slider, dargestellt werden. Durch die an diesen Stellen veränderte Oberflächenstruktur der Projektionsfläche ist es dem Benutzer möglich, die virtuellen, projizierten Bedienelemente zu fühlen. Dadurch ist beispielsweise eine Blindbedienung möglich. In jedem Fall ist damit jedoch ein spürbarer Ergonomiegewinn verbunden. Herkömmliche Touchscreen nach dem Stand der Technik weisen bauartbedingt keine derartigen selektiv oberflächenstrukturveränderten Bedienoberflächen auf. In an advantageous embodiment of the invention, the projection surface at certain, fixed positions on a relation to the other surface structure of the projection surface changed surface structure. This is preferably a slight elevation or corrugation. This is particularly advantageous if in the projected graphical user interface certain operating elements, such as buttons or sliders, are always displayed at specific, fixed positions. The changed surface structure of the projection surface at these points makes it possible for the user to feel the virtual, projected operating elements. As a result, for example, a blind operation is possible. In any case, however, this is associated with a noticeable gain in ergonomics. Conventional touchscreen according to the prior art, by design, no such selective surface structure changed user interfaces.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird das mechanisch erzeugte Drucksignal nicht nur binär betrachtet, um zu ermitteln, ob eine Betätigung vorliegt oder nicht. Statt dessen wird der gemessene absolute Wert zusätzlich in die Signalverarbeitung einbezogen. Vorzugsweise ist dabei bei sicherheitskritischen Bedienschritten ein bestimmter, variabler Mindestdruck einstellbar oder ein derartiger Mindestdruckwert wird vom System selbsttätig eingestellt. Es ist von Vorteil, wenn zusätzlich bei der Ansteuerung sicherheitsrelevanter Systemfunktionen, wie beispielsweise der Ansteuerung einer Gerätebewegung, eine Eigenschaft der anzusteuernden Systemfunktion, wie z.B. die Geschwindigkeit der anzusteuernden Gerätebewegung, in Abhängigkeit von der ermittelten Stärke des Drucks in mehreren Stufen oder stufenlos gesteuert wird, beispielsweise derart, dass eine Freigabe bzw. eine Ansteuerung höherer Gerätegeschwindigkeiten einen größeren mechanischen Druck auf die Projektionsfläche voraussetzen. In a further embodiment of the invention, the mechanically generated pressure signal is not considered binary only to determine whether or not there is an actuation. Instead, the measured absolute value is additionally included in the signal processing. In the case of safety-critical operating steps, a specific, variable minimum pressure is preferably adjustable or such a minimum pressure value is set automatically by the system. It is advantageous if, in addition, in the control of safety-relevant system functions, such as, for example, the control of a device movement, a property of the system function to be controlled, such as, for example, the speed of the device movement to be controlled is controlled in a plurality of stages or steplessly as a function of the determined intensity of the pressure, for example in such a way that a release or an activation of higher device speeds presupposes a greater mechanical pressure on the projection surface.

Soll das zweite Bediensignal auf einer berührungslosen Erfassung der zweiten Bedienaktion beruhen, ist die Sensoreinheit zusätzlich oder alternativ zu einer auf Berührung oder Druckbeaufschlagung beruhenden Methode zur berührungslosen Erfassung der zweiten Bedienaktion ausgebildet. Vorzugsweise ist dann eine Lichtschranke oder ein Lichtschrankennetz bzw. eine Lichtschrankenmatrix oberhalb der Projektionsfläche vorgesehen. If the second operating signal is to be based on a non-contact detection of the second operating action, the sensor unit is additionally or alternatively designed for a touch-or pressure-based method for non-contact detection of the second operating action. Preferably, a light barrier or a light barrier network or a light barrier matrix is then provided above the projection surface.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist es zusätzlich eine Rückmeldeeinheit vorgesehen zur Bereitstellung einer haptischen Rückmeldung an der Projektionsfläche im Fall einer erfolgreichen Bedienaktion. Vorzugsweise umfasst die Rückmeldeinheit ein Vibrationselement, in Gestalt eines geeigneten Vibrationsgebers, der entweder in der Projektionsfläche selbst oder in der mechanischen Halterung der Projektionsfläche angebracht ist, so dass bei bestimmten Bedienaktionen und/oder bei bestimmten Ereignissen, beispielsweise erfolgreich abgeschlossenen Bedienschritten, eine fühlbare Rückmeldung an den Benutzer gegeben werden kann. Die Rückmeldeeinheit kann zusätzlich auch eine akustische Ausgabe bereitstellen. In a further advantageous embodiment of the invention, there is additionally provided a feedback unit for providing a haptic feedback on the projection surface in the case of a successful operator action. Preferably, the feedback unit comprises a vibrating element, in the form of a suitable vibration generator, which is mounted either in the projection surface itself or in the mechanical support of the projection surface, so that in certain operations and / or in certain events, such as successfully completed operations, a tactile feedback to the user can be given. The feedback unit may additionally provide an acoustic output.

Mit der vorliegenden Erfindung wird eine multitouchfähige, erstfehlersichere Bedienung auch in sterilen Umgebungen auf einfache Art und Weise möglich, ohne dass hierzu physische Touchscreens oder klassische Bedienelemente verwendet werden müssen. Eine Erstfehlersicherheit wird nicht nur hinsichtlich Bedienfehlern des Benutzers, sondern auch hinsichtlich Erkennungsfehlern des optischen Kamerasystems, wie sie beispielsweise durch Einstreuung von Fremdlicht oder mehrdeutigen Bediengesten hervorgerufen werden können, sowie hinsichtlich anderer Systemfehler erreicht. With the present invention, multitouch-capable, first-fail-safe operation is possible in a simple manner, even in sterile environments, without the need for physical touchscreens or classic operating elements. Firstfault safety is achieved not only with regard to operating errors of the user, but also with regard to recognition errors of the optical camera system, such as can be caused for example by interference with extraneous light or ambiguous operating gestures, as well as with regard to other system errors.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die erfindungsgemäße Bedieneinheit einen Computer umfasst und zumindest eine der folgenden Komponenten als Computerprogramm ausgeführt sind: die Erkennungseinheit zum Umwandeln der aufgenommenen Bewegung in ein erstes Bediensignal, die Sensoreinheit zum Erzeugen eines der erfassten zweiten Bedienaktion entsprechenden zweiten Bediensignals, die Steuereinheit zum Ansteuern des Medizingerätes und/oder der Projektionseinheit mit Hilfe wenigstens eines auf der Grundlage des ersten und/oder zweiten Bediensignals erzeugten Steuersignals. Mit anderen Worten kann die Erfindung, soweit es die Datenverarbeitung betrifft, entweder in Form von Computerhardware oder in Form von Computersoftware oder in einer Kombination aus Hardware und Software verwirklicht werden. Soweit die Erfindung in Form von Software, also als Computerprogramm, verwirklicht ist, werden sämtliche beschriebenen Funktionen durch Computerprogrammanweisungen realisiert, wenn das Computerprogramm auf einem Rechner mit einem Prozessor ausgeführt wird. Die Computerprogrammanweisungen sind dabei auf an sich bekannte Art und Weise in einer beliebigen Programmiersprache verwirklicht und können dem Rechner in beliebiger Form bereitgestellt werden, beispielsweise in Form von Datenpaketen, die über ein Rechnernetz übertragen werden, oder in Form eines auf einer Diskette, einer CD-ROM oder einem anderen Datenträger gespeicherten Computerprogrammprodukts. It is particularly advantageous if the operating unit according to the invention comprises a computer and at least one of the following components are embodied as a computer program: the recognition unit for converting the recorded movement into a first operating signal, the sensor unit for generating a second operating signal corresponding to the detected second operating action, the control unit for driving the medical device and / or the projection unit with the aid of at least one control signal generated on the basis of the first and / or second operating signal. In other words, as far as the data processing is concerned, the invention can be realized either in the form of computer hardware or in the form of computer software or in a combination of hardware and software. Insofar as the invention is implemented in the form of software, ie as a computer program, all the functions described are realized by computer program instructions when the computer program is executed on a computer with a processor. The computer program instructions are on known per se in any programming language and can be provided to the computer in any form, for example in the form of data packets that are transmitted over a computer network, or in the form of a diskette, a CD-ROM or other disk stored computer program product.

Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Dabei zeigt: The above-described characteristics, features, and advantages of this invention, as well as the manner in which they will be achieved, will become clearer and more clearly understood in connection with the following description of the embodiments, which will be described in connection with the drawings. Showing:

1 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Bedieneinheit, 1 a schematic representation of the control unit according to the invention,

2 eine Schnittdarstellung der Projektionsplatte mit Halterelement, 2 a sectional view of the projection plate with holder element,

3 die erfindungsgemäße Bedieneinheit an einem C-Bogen-Trolley, 3 the control unit according to the invention on a C-arm trolley,

4 die erfindungsgemäße Bedieneinheit in einem Radiographie/Fluoroskopie-Befundungsraum. 4 the control unit according to the invention in a radiography / fluoroscopy examination room.

Sämtliche Figuren zeigen die Erfindung lediglich schematisch und mit ihren wesentlichen Bestandteilen. Gleiche Bezugszeichen entsprechen dabei Elementen gleicher oder vergleichbarer Funktion. All figures show the invention only schematically and with its essential components. The same reference numerals correspond to elements of the same or comparable function.

Wie in 1 dargestellt, umfasst eine erfindungsgemäße Bedieneinheit 1 für ein Medizingerät (nicht abgebildet), beispielsweise einen C-Bogen, eine Projektionsfläche 2 und eine Projektionseinheit 3 zum Projizieren einer Bedienoberfläche 4 mit Bedienelementen 5 auf die Projektionsfläche 2. Die Projektionsfläche 2 ist Teil einer unabhängig von den übrigen Konstruktionselementen, selbständig handhabbaren Projektionsplatte 6. Die Bedieneinheit 1 umfasst weiter eine Aufnahmeeinheit 7 zum Aufnehmen einer ersten Bedienaktion in Form einer Bewegung eines Objektes in einem Projektionsvolumen 8 zwischen der Projektionseinheit 3 und der Projektionsfläche 2. Vorteilhafterweise sind Projektionseinheit 3 und Aufnahmeeinheit 7 in einer gemeinsamen Baueinheit, dem Projektionskopf 9, zusammengefasst. Dadurch verringert sich die Anzahl der zu montierenden Elemente der Bedieneinheit 1. As in 1 illustrated, comprises a control unit according to the invention 1 for a medical device (not shown), for example a C-arm, a projection screen 2 and a projection unit 3 for projecting a user interface 4 with controls 5 on the projection screen 2 , The projection screen 2 is part of an independent of the other construction elements, independently handled projection plate 6 , The operating unit 1 further comprises a receiving unit 7 for receiving a first operating action in the form of a movement of an object in a projection volume 8th between the projection unit 3 and the projection screen 2 , Advantageously, projection unit 3 and recording unit 7 in a common unit, the projection head 9 , summarized. This reduces the number of elements to be mounted on the control unit 1 ,

Die Projektionseinheit 7 umfasst in dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel einen (2D-)Beamer 11, der vorzugsweise mit geeigneten optischen Korrekturvorrichtungen ausgestattet ist, z. B. einer Trapezkorrektur. Bei dem Beamer 11 handelt es sich vorzugsweise um ein Gerät, das als Lichtquelle LED-Technologie verwendet. Die geringe Wärmeentwicklung in diesem Fall ist von Vorteil, wenn die Lichtquelle unmittelbar im Projektionskopf 9 verbaut wird. Alternativ enthält der Projektionskopf 9 nur eine Umlenkeinheit 12, beispielsweise einen Spiegel oder dergleichen, sowie eine geeignete Faseroptik oder dergleichen, während die Lichtquelle aus dem Projektionskopf 9 ausgelagert ist. Anstelle von LED-Technologie kann beispielsweise auch Laser-Technologie als Lichtquelle für den Beamer 11 verwendet werden. The projection unit 7 includes in the embodiment described here a (2D) projector 11 which is preferably equipped with suitable optical correction devices, e.g. B. a keystone correction. In the projector 11 it is preferably a device that uses LED technology as a light source. The low heat development in this case is advantageous when the light source is directly in the projection head 9 is installed. Alternatively, the projection head contains 9 only one deflection unit 12 For example, a mirror or the like, as well as a suitable fiber optic or the like, while the light source from the projection head 9 is outsourced. Instead of LED technology, for example, laser technology as a light source for the projector 11 be used.

Die Aufnahmeeinheit 7 ist zum berührungslosen Aufnehmen der Objektbewegung ausgebildet. Die Aufnahmeeinheit 7 ist zum Aufnehmen einer Handgeste ausgeführt und umfasst eine (3D-)Tiefenkamera 13, z.B. eine nach dem Time-of-Flight-Prinzip arbeitende Kamera. Das Projektionsvolumen 8 zwischen Projektionskopf 9 und Projektionsfläche 2, typischerweise in Gestalt eines Pyramidenstumpfes, wird von der Tiefenkamera 13 erfasst. Interagiert ein Benutzer mit einem oder mehreren Fingern mit den projizierten Inhalten, beispielsweise indem er Bedienelemente 5 der Bedienoberfläche 4 „anklickt“ oder mit zwei Fingern eine „Zoom“-Funktion aktiviert oder dergleichen, werden diese Bedienaktionen von der Tiefenkamera 13 erfasst. Die Aufnahmeeinheit 7 kann zusätzlich eine integrierte (2D-)RGB-Kamera 14 aufweisen. Optional sind in dem Projektionskopf 9 zusätzliche, je nach Kameratechnologie im sichtbaren bzw. Infrarot-Spektrum arbeitende, Lichtquellen vorgesehen (nicht abgebildet), um das Projektionsvolumen 8 (Interaktionsvolumen) auszuleuchten. The recording unit 7 is designed for contactless recording of the object movement. The recording unit 7 is designed to record a hand gesture and includes a (3D) depth camera 13 eg a time-of-flight camera. The projection volume 8th between projection head 9 and projection surface 2 , typically in the shape of a truncated pyramid, is taken by the depth camera 13 detected. Interacts with a user with one or more fingers with the projected content, for example by using controls 5 the user interface 4 "Clicks" or with two fingers a "zoom" function activated or the like, these operations are from the depth camera 13 detected. The recording unit 7 can also have an integrated (2D) RGB camera 14 exhibit. Optional are in the projection head 9 additional, depending on the camera technology in the visible or infrared spectrum working, light sources provided (not shown) to the projection volume 8th Illuminate (interaction volume).

Die Bedieneinheit 1 umfasst weiter eine Erkennungseinheit 15 zum Umwandeln der aufgenommenen Bewegung in ein erstes Bediensignal 21. Zu diesem Zweck führt die Erkennungseinheit 15 eine Gestenerkennung durch. Dafür geeignete Verfahren sind aus dem Stand der Technik bekannt. The operating unit 1 further comprises a recognition unit 15 for converting the recorded movement into a first operating signal 21 , For this purpose, the recognition unit performs 15 a gesture recognition by. Suitable methods for this are known from the prior art.

Die Bedieneinheit 1 umfasst weiter eine unabhängig von der Aufnahmeeinheit 7 arbeitende Sensoreinheit 16 zum Erfassen einer mit der ersten Bedienaktion in einem definierten zeitlichen Zusammenhang stehenden zweiten Bedienaktion bei sicherheitsrelevanten Benutzereingaben und zum Erzeugen eines der erfassten zweiten Bedienaktion entsprechenden zweiten Bediensignals 22. The operating unit 1 further includes one independent of the receiving unit 7 working sensor unit 16 for detecting a second operating action in a defined temporal context with the first operating action during safety-relevant user inputs and for generating a second operating signal corresponding to the detected second operating action 22 ,

Die Bedieneinheit 1 umfasst weiter eine mit der Erkennungseinheit 15 und der Sensoreinheit 16 verbundene, nachgeschaltete Steuereinheit 17 zum Ansteuern des Medizingerätes und/oder der Projektionseinheit 3 mit Hilfe wenigstens eines Steuersignals 23. Wird nur ein einziges Steuersignal 23 verwendet, so ist dieses erstfehlersicher ausgeführt, beispielsweise mittels zyklischer Wiederholung in Verbindung mit einer Timeoutüberwachung. Vorzugsweise erfolgt die Ansteuerung des Medizingerätes, beispielsweise des Antriebsmotorcontrollers des C-Bogens, jedoch mit Hilfe von zwei geeigneten Steuersignalen 23. The operating unit 1 further includes one with the detection unit 15 and the sensor unit 16 connected, downstream control unit 17 for driving the medical device and / or the projection unit 3 with the help of at least one control signal 23 , Will only a single control signal 23 used, this is first-fail-safe executed, for example by means of cyclic repetition in conjunction with a timeout monitoring. Preferably, the control of the medical device, for example the drive motor controller of the C-arm, but with the help of two suitable control signals 23 ,

Die Ansteuerung der Projektionseinheit 3 erfolgt dabei über eine mit der Projektionseinheit 3 verbundene, separate Bildsteuerung 18. Während bei nicht sicherheitsrelevanten Benutzereingaben das Steuersignal 23 auf der Grundlage des ersten Bediensignals 21 erzeugt wird, erfolgt die Erzeugung des Steuersignals 23 bei sicherheitsrelevanten Benutzereingaben, genauer gesagt bei Eingaben, die Systemfunktionen aktivieren, die eine zweikanalige Ansteuerung benötigen, mit Hilfe wenigstens eines auf der Grundlage des ersten und des zweiten Bediensignals 21, 22 erzeugten Steuersignals 23. Die Bedieneinheit 1 ist zu diesem Zweck mit dem Medizingerät über eine Steuerleitung 19 verbunden. The control of the projection unit 3 takes place via a with the projection unit 3 connected, separate image control 18 , While with non-safety-relevant user inputs the control signal 23 based on the first operating signal 21 is generated, the generation of the control signal takes place 23 for safety-related user inputs, more specifically for inputs that activate system functions that require a two-channel control, with the help of at least one based on the first and the second operating signal 21 . 22 generated control signal 23 , The operating unit 1 is for this purpose with the medical device via a control line 19 connected.

Soll eine sicherheitskritische Bedienfunktion realisiert werden, beispielsweise eine motorische Bewegung an dem Medizingerät oder das Einschalten einer Röntgenstrahlung, so wird zusätzlich zu dem ersten Bediensignal 21 ein zweites Bediensignal 22 erzeugt. In dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung muss dafür der Benutzer die Projektionsplatte 6 mit einer bestimmten Kraft nach unten drücken. Beide Bediensignale 21, 22 werden in der Steuereinheit 17 verknüpft. Nur wenn beide Bediensignale 21, 22 vorliegen, wird die sicherheitskritische Funktion von der Steuereinheit 17 angesteuert bzw. freigegeben. Die entsprechende Sensoreinheit 16 ist zur Erfassung einer Berührung und/oder einer Druckbeaufschlagung der Projektionsplatte 6 während der zweiten Bedienaktion ausgebildet und umfasst zu diesem Zweck eine Anzahl Drucksensoren 24, auf denen die Projektionsplatte 6 gelagert ist. Die in dem dargestellten Beispiel als einfache durch Druck betätigbare Schalter ausgeführten Drucksensoren 24 verbinden die Projektionsplatte 6 mit einem geeigneten Halteelement 25, beispielsweise einer Montageplatte. Das Halteelement 25 dient zur Verbindung der Projektionsplatte 6 mit dem Medizingerät. Die Projektionsplatte 6 ist von den Drucksensoren 24 abnehmbar und beispielsweise in einem Autoklaven sterilisierbar. Zusammen mit den Drucksensoren 24 sind erforderlichenfalls Rückstellelemente 26 vorgesehen, wie beispielsweise Federelemente, die nach einer Druckbeaufschlagung der Projektionsplatte 6 deren Rückstellung in die Ausgangsposition sicherstellen. If a safety-critical operating function is to be implemented, for example a motorized movement on the medical device or the switching on of an X-radiation, then in addition to the first operating signal 21 a second operating signal 22 generated. In the in 2 illustrated embodiment of the invention for the user has the projection board 6 push down with a certain force. Both operating signals 21 . 22 be in the control unit 17 connected. Only if both operating signals 21 . 22 are present, the safety-critical function of the control unit 17 activated or released. The corresponding sensor unit 16 is for detecting a touch and / or a pressurization of the projection plate 6 during the second operating action and includes for this purpose a number of pressure sensors 24 on which the projection plate 6 is stored. The in the example shown as a simple pressure-actuated switch running pressure sensors 24 connect the projection plate 6 with a suitable retaining element 25 , For example, a mounting plate. The holding element 25 serves to connect the projection plate 6 with the medical device. The projection plate 6 is from the pressure sensors 24 removable and sterilizable, for example, in an autoclave. Together with the pressure sensors 24 If necessary, reset elements 26 provided, such as spring elements, after a pressurization of the projection plate 6 ensure their return to the starting position.

Bei den Drucksensoren 24 handelt es sich in einer anderen, nicht dargestellten Ausführungsform der Erfindung um berührungsempfindliche Piezo-Kristalle. Wird ein mechanischer Druck auf die Projektionsplatte 6 ausgeübt, wie er bei beabsichtigten Bedienungen vorkommt, ändert sich die erzeugte Spannung der Piezokristalle. Das Spannungssignal kann als zweites Bediensignal 22 erfasst und mit einem ersten Bediensignal 21 verknüpft werden, welches auf einer im gleichen Zeitfenster auf der virtuellen Bedienoberfläche 4 erkannten Bediengeste beruht. At the pressure sensors 24 is in another, not shown embodiment of the invention to touch-sensitive piezo crystals. Will be a mechanical pressure on the projection plate 6 exerted as it occurs in intended operations, the voltage generated by the piezoelectric crystals changes. The voltage signal can be used as a second operating signal 22 detected and with a first operating signal 21 which are linked to one another in the same time window on the virtual user interface 4 recognized operating gesture based.

Alternativ können als Drucksensoren 24 ein oder mehrere Dehnungsmessstreifen (nicht dargestellt) verwendet werden, bei denen die Verformung proportional zur wirkenden Kraft auf die Projektionsplatte 6 ist. Alternatively, as pressure sensors 24 one or more strain gauges (not shown) may be used in which the deformation is proportional to the force acting on the projection plate 6 is.

Eine weitere Alternative ist es, die Lagerelemente der Projektionsplatte 6 als Plattenkondensatoren auszuführen (nicht dargestellt). Eine der beiden Platten des Kondensators ist dabei feststehend mit dem Halteelement 25 verbunden, während die andere Platte mit der beweglichen Projektionsplatte 6 verbunden ist. Durch den mechanischen Druck auf die Projektionsplatte 6 nähern sich die beiden Platten des Lagerkondensators proportional an. Dies führt zu einer Kapazitätsänderung, die erfasst und in ein entsprechendes, der Bewegung proportionales zweites Bediensignal 22 umgerechnet wird. Werden vier Lagerkondensatoren an den vier Ecken der Projektionsplatte 6 verwendet, kann die Position des Druckpunktes in x/y-Richtung in der Ebene der Projektionsplatte 6 ermittelt werden. Optional kann bei den vorstehend genannten, auf Berührung bzw. Druck basierenden Bedienaktionen die Stärke der Druckausübung aus der z-Verschiebung ermittelt werden. Diese Information kann herangezogen werden, um verschieden starke Druckergebnisse auszuwerten. So kann es beispielsweise vorgesehen sein, dass für ein sicherheitsrelevantes Steuerungssignal ein bestimmter Mindestdruck erforderlich ist. Another alternative is to use the bearing elements of the projection plate 6 to perform as plate capacitors (not shown). One of the two plates of the capacitor is stationary with the holding element 25 connected while the other plate with the moving projection plate 6 connected is. Due to the mechanical pressure on the projection plate 6 The two plates of the bearing capacitor approach proportionally. This leads to a capacitance change, which is detected and in a corresponding, proportional to the movement second operating signal 22 is converted. Be four storage capacitors at the four corners of the projection plate 6 used, the position of the pressure point in x / y direction in the plane of the projection plate 6 be determined. Optionally, in the case of the abovementioned contact-based or pressure-based operator actions, the magnitude of the pressure exerted on the z-displacement can be determined. This information can be used to evaluate different strong print results. For example, it may be provided that a certain minimum pressure is required for a safety-relevant control signal.

In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird das zweite Bediensignal 22 also nur dann erzeugt, wenn der auf die Projektionsplatte 6 ausgeübte Druck einen definierten Mindestwert übersteigt. In einem weiteren Ausführungsbeispiel wird die Stärke des auf die Projektionsplatte 6 ausgeübten Drucks von der Sensoreinheit 16 erfasst und je nach Stärke des Drucks werden verschiedene zweite Bediensignale 22 erzeugt. Mit anderen Worten wird die Art und Weise der Druckbeaufschlagung bewertet und zur Erzeugung des zweiten Bediensignals 21 und/oder zur Freigabe einer sicherheitskritischen Bedienaktion verwendet. In einem weiteren Ausführungsbeispiel wird, bei Verwendung mehrerer, an verschiedenen Stellen der Projektionsplatte 6 angeordneter Drucksensoren 24, der Ort der Druckausübung auf die Projektionsplatte 6 erfasst und bewertet sowie zur Erzeugung des zweiten Bediensignals 22 und/oder zur Freigabe einer sicherheitskritischen Bedienaktion verwendet. So kann beispielsweise vorgesehen sein, dass lediglich Berührungen in der Plattenmitte als gültige zweite Bedienaktion zählen, während Berührungen am Plattenrand als unbeabsichtigte Berührungen verworfen werden. In one embodiment of the invention, the second operating signal 22 So only generated when the on the projection plate 6 applied pressure exceeds a defined minimum value. In a further embodiment, the thickness of the on the projection plate 6 applied pressure from the sensor unit 16 detected and depending on the strength of the pressure are different second control signals 22 generated. In other words, the manner of the pressurization is evaluated and for the generation of the second operating signal 21 and / or used to release a safety-critical operator action. In a further embodiment, when using several, at different locations of the projection plate 6 arranged pressure sensors 24 , the place of pressure on the projection plate 6 recorded and evaluated and for generating the second operating signal 22 and / or used to release a safety-critical operator action. For example, it may be provided that only touches in the center of the plate count as a valid second operating action, while contacts on the edge of the plate are discarded as unintentional touches.

In einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel erfasst die Sensoreinheit 16 die zweite Bedienaktion berührungslos. Dies erfolgt vorzugsweise mit Hilfe einer Lichtschrankenmatrix. Zur Erzeugung einer solchen Lichtschrankenmatrix ist ein die Projektionsfläche 2 umfassender, auf der Projektionsfläche 2 aufliegender oder in einem definierten Abstand zu der Projektionsfläche 2 angeordneter Rahmen vorgesehen. In diesem Rahmen befinden sich Lichtermitter und -empfänger, die z. B. im Infrarotspektrum arbeiten. Der Rahmen spannt in einem definierten Abstand über der Projektionsfläche 2, vorzugsweise wenige Millimeter über der Projektionsfläche 2, eine Lichtschrankenmatrix auf. Die Positionsangaben der Lichtschrankenmatrix und der virtuellen, projizierten Bedienoberfläche 4 sind zueinander kalibriert. Wird eine beabsichtigte Bedienung vom Benutzer ausgelöst, beispielsweise mit dem Finger oder einem Zeigerinstrument, dann wird sowohl die virtuelle Bedienoberfläche 4 als auch die Lichtschrankenmatrix an ein und derselben Stelle im x/y-Gitter eine Auslösung melden. Aufgrund einer Plausibilitätskontrolle dieser beiden unabhängig voneinander erzeugten Bediensignale durch die Steuereinheit 17 wird der Bedienwunsch erst dann realisiert, wenn beide Signale zueinander passen. Erfolgt eine unbeabsichtigte Auslösung, z. B. eine versehentliche Betätigung eines Bedienelements 5 der virtuellen Bedienoberfläche 4, so verhindert die Plausibilitätskontrolle die Funktionsauslösung, da die durch die Lichtschrankenmatrix definierte zweite Signalebene keine Bedienung meldet. In an embodiment not shown, the sensor unit detects 16 the second operating action contactless. This is preferably done with the aid of a light barrier matrix. To produce such a light barrier matrix, the projection surface is one 2 more complete, on the projection screen 2 overlying or at a defined distance to the projection surface 2 arranged frame provided. In this context, there are light emitter and receiver, the z. B. work in the infrared spectrum. The frame spans at a defined distance above the projection surface 2 , preferably a few millimeters above the projection surface 2 , a light barrier matrix. The position information of the light barrier matrix and the virtual, projected user interface 4 are calibrated to each other. If an intended operation is triggered by the user, for example with a finger or a pointer instrument, then both the virtual user interface becomes 4 and the light barrier matrix at the same point in the x / y grid report a trip. Due to a plausibility check of these two independently generated by the control unit control signals 17 the operating request is only realized if both signals match each other. If an unintentional triggering, z. B. accidental operation of a control 5 the virtual user interface 4 , the plausibility check prevents the function triggering, as the second signal level defined by the light barrier matrix does not signal any operation.

Die Bediengesten bei der Bedienung der projizierten Bedienoberfläche 4 erfolgt in der Regel nicht im gesamten Projektionsvolumen 8, sondern zumindest in unmittelbarer Nähe der Projektionsfläche 2. In den meisten Fällen wird es ein Benutzer als vorteilhaft ansehen, wie bei einem herkömmlichen Touchscreen unmittelbar auf der Projektionsfläche 2 zu arbeiten, mit anderen Worten die Projektionsfläche 2 mit seinen Fingern zu berühren. Dies ist jedoch für die Bedienung der erfindungsgemäßen Bedieneinheit 1 nicht zwingend erforderlich, soweit es erste Bedienaktionen zur Erzeugung erster Bediensignale 21 betrifft. Sofern unter dem Gesichtspunkt der Erstfehlersicherheit zweite Bedienaktionen erfasst und auf dieser Grundlage zweite Bediensignale 22 erzeugt werden sollen, und diese zweiten Bedienaktionen auf einer Berührung der Projektionsfläche 2 beruhen, ist eine Berührung der Projektionsfläche 2 unumgänglich. Es ist jedoch möglich, zur Erzeugung der zweiten Bediensignale solche zweite Bedienaktionen zu definieren, die eine Berührung der Projektionsfläche 2 nicht zwingend erforderlich machen. So kann beispielsweise ein von der Projektionsfläche 2 entfernt angebrachtes Lichtschrankensystem etabliert werden, das, losgelöst von der Bedienung der virtuellen Bedienoberfläche 4, durch eine gezielte Bewegung der Hand des Benutzers oder des Zeigerinstrumentes einfach oder mehrfach unterbrochen werden muss, wobei diese Bewegung bewusst von der Projektionsfläche 2 weg erfolgen muss und beispielsweise ein definiertes Bewegungsmuster zeigen muss. The operating gestures when operating the projected user interface 4 usually does not occur in the entire projection volume 8th but at least in the immediate vicinity of the projection screen 2 , In most cases, a user will find it beneficial, as in a conventional touch screen directly on the screen 2 to work, in other words the projection screen 2 to touch with his fingers. However, this is for the operation of the control unit according to the invention 1 not absolutely necessary, as far as there are first operating actions for generating first operating signals 21 concerns. Insofar as second operator actions are detected from the point of view of first error safety, and second operator signals are based on this 22 should be generated, and these second operations on a touch of the screen 2 is a touch of the screen 2 unavoidable. However, it is possible to define for generating the second operating signals such second operating actions, the touch of the screen 2 not mandatory. For example, one of the projection screen 2 remote mounted light barrier system are established, which, detached from the operation of the virtual user interface 4 , must be interrupted by a targeted movement of the user's hand or the pointer instrument simply or repeatedly, with this movement aware of the screen 2 away and, for example, must show a defined movement pattern.

Die Farbe der Projektionsfläche 2 ist vorzugsweise weiß. Andere helle Farben sind ebenfalls geeignet. Die Projektionsfläche 2 weist darüber hinaus eine Oberflächenstruktur auf, die das Darübergleiten von Fingern erleichtert und Reflektionen verringert. Vorzugsweise verfügt die Projektionsfläche 2 über eine geeignet aufgeraute Oberfläche und ist somit für eine diffuse Lichtstreuung ausgebildet. Die Projektionsfläche 2 ist dabei möglichst parallel zum Projektionskopf angeordnet, um eine verzerrungsfreie Darstellung der projizierten Benutzeroberfläche 4 zu gewährleisten. The color of the screen 2 is preferably white. Other bright colors are also suitable. The projection screen 2 moreover has a surface structure which facilitates the sliding over of fingers and reduces reflections. Preferably, the projection surface has 2 via a suitably roughened surface and is thus designed for diffuse light scattering. The projection screen 2 is arranged as parallel as possible to the projection head to a distortion-free representation of the projected user interface 4 to ensure.

Die Bedieneinheit 1 umfasst weiter eine Rückmeldeeinheit 27 zur Bereitstellung einer haptischen Rückmeldung einer erfolgreichen Bedienaktion an der Projektionsfläche 2. Die Rückmeldeeinheit 27 umfasst zu diesem Zweck beispielsweise einen in dem Halteelement 24 angeordneten Vibrator, wie in 2 dargestellt. The operating unit 1 further includes a feedback unit 27 to provide haptic feedback of a successful operator action on the screen 2 , The feedback unit 27 For this purpose, for example, includes one in the holding element 24 arranged vibrator, as in 2 shown.

Abgesehen von den als Datenverarbeitungseinheiten ausgeführten Komponenten, wie der Erkennungseinheit 15 und der Steuereinheit 17, umfasst die Bedieneinheit 1 im wesentlichen zwei physisch getrennt handhabbare Komponenten, nämlich zum einen die vorzugsweise als Platte 6 ausgeführte Projektionsfläche 2 und zum anderen den Projektionskopf 9, in dem neben der Projektionseinheit 7 vorzugsweise auch die Aufnahmeeinheit 7 integriert ist. Die Bedieneinheit 1 wird vorteilhafterweise an einer geeigneten Stelle am Medizingerät selbst oder an einem Medizingerätezubehör montiert. Apart from the components designed as data processing units, such as the recognition unit 15 and the control unit 17 , includes the operating unit 1 essentially two components that can be handled separately, namely, preferably as a plate 6 executed projection surface 2 and on the other hand the projection head 9 , in addition to the projection unit 7 preferably also the receiving unit 7 is integrated. The operating unit 1 is advantageously mounted at a suitable location on the medical device itself or on a medical device accessory.

In 3 dargestellt ist ein C-Bogen-Trolley 31, bei dem die Monitore 32 um 180° nach hinten gedreht werden können, um ganz nahe an das sterile Feld am OP-Tisch (nicht abgebildet) heranfahren zu können. Projektionskopf 9 und Projektionsplatte 6 sind an der Rückseite 33 des Trolleys 31 befestigt. Durch die Nähe zum OP-Tisch kann der Chirurg selbst an der Bedieneinheit 1 arbeiten. Sterilabdeckungen, wie bisher aus dem Stand der Technik bekannt, werden nicht mehr benötigt, da die abnehmbare Projektionsplatte 6 autoklavierbar ist. In 3 shown is a C-arm trolley 31 in which the monitors 32 180 ° backwards to be able to approach very close to the sterile field on the operating table (not shown). projection head 9 and projection plate 6 are at the back 33 of the trolley 31 attached. Due to the proximity to the operating table, the surgeon can himself at the operating unit 1 work. Sterile covers, as hitherto known from the prior art, are no longer needed because the removable projection plate 6 autoclavable.

Die Befestigung des Projektionskopfes 9 erfolgt dabei vorzugsweise an der höhenverstellbaren Monitorsäule 34. In einigem Abstand von dem Projektionskopf 9 ist die Projektionsfläche 6 angebracht. Durch die Höhenverstellung des Projektionskopfes 9 kann erreicht werden, dass unterschiedlich große Projektionsplatten 6 benutzt werden können, was bei manchen Bedienorten mit erhöhter Umgebungshelligkeit von Vorteil sein kann. Die Verwendung unterschiedlich großer Projektionsplatten 6 ist abhängig vom Anwendungsfall, insbesondere vom Platzbedarf, und der nötigen Helligkeit der Projektion, die bei geringerem Abstand des Projektionskopfes 9 zur Projektionsfläche 2 zunimmt. The attachment of the projection head 9 takes place preferably on the height-adjustable monitor column 34 , At some distance from the projection head 9 is the projection surface 6 appropriate. Due to the height adjustment of the projection head 9 can be achieved that different sized projection plates 6 can be used, which may be advantageous for some control points with increased ambient brightness. The use of different sized projection plates 6 depends on from the application case, in particular the space required, and the required brightness of the projection, with a smaller distance of the projection head 9 to the projection surface 2 increases.

Wir die Bedieneinheit 1 nicht verwendet, kann die Projektionsplatte 6 von der in 3 gezeigten Betriebsstellung in eine Ruhestellung an die Rückseite 33 des Trolleys 31 geklappt werden, zu welchem Zweck an der Projektionsplatte 6 bzw. deren Halteelement 25 Scharniere (nicht dargestellt) vorgesehen sind. We the control unit 1 not used, the projection plate can 6 from the in 3 shown operating position in a rest position to the back 33 of the trolley 31 be folded, for what purpose on the projection plate 6 or the retaining element 25 Hinges (not shown) are provided.

Eine besonders starke Lichtquelle zur Erzeugung besonders heller Bilder, wie sie in einem hell beleuchteten OP-Umfeld vorteilhaft sind, wird dadurch erreicht, dass die Lichtquelle nicht im Projektionskopf 9, sondern in der Monitorsäule 34 des Trolleys 31 verbaut ist, während im Projektionskopf 9 selbst lediglich eine Umlenkeinheit 12 sowie die 3D-Tiefenkamera 13 vorgesehen ist. Der Projektionskopf 9 kann daher besonders kompakt und wenig störend ausgeführt sein. A particularly strong light source for producing particularly bright images, as they are advantageous in a brightly lit surgical environment, is achieved in that the light source is not in the projection head 9 but in the monitor column 34 of the trolley 31 is installed while in the projection head 9 itself only a deflection unit 12 as well as the 3D-depth camera 13 is provided. The projection head 9 can therefore be made very compact and less disturbing.

Da die Projektionsplatte 6 auch abnehmbar ist, können in einer nicht dargestellten weiteren Ausführungsform der Erfindung verschieden große Projektionsplatten 6 verwendet werden. Im Zusammenhang mit dem höhenverstellbaren Projektionskopf 9 wird somit sichergestellt, dass das projizierte Bild der virtuellen Bedienoberfläche 4 stets die optimale Größe aufweist und die Projektionsfläche 2 vollständig ausfüllt. Optional kann die Höhenverstellung, also die Verstellung des Abstandes zwischen Projektionsfläche 2 und Projektionskopf 9, automatisch, insbesondere unter Zuhilfenahme eines elektromotorischen Antriebes, erfolgen, vorzugsweise in Abhängigkeit von der Größe der Projektionsplatte 6, die von der verwendeten RGB-Kamera 14 automatisch erkannt wird. Because the projection plate 6 can also be removed, in a not shown further embodiment of the invention different sized projection plates 6 be used. In connection with the height-adjustable projection head 9 This ensures that the projected image of the virtual user interface 4 always the optimal size and the projection surface 2 completely filled out. Optionally, the height adjustment, so the adjustment of the distance between the projection surface 2 and projection head 9 , automatically, in particular with the aid of an electric motor drive, take place, preferably as a function of the size of the projection plate 6 that used by the RGB camera 14 automatically detected.

Eine alternative Anwendung der erfindungsgemäßen Bedieneinheit 1 ist der Einsatz bei der Befundung an einem Mammographie-Arbeitsplatz oder bei einem Befundungsplatz 36 einer Radiographie/Fluoroskopie-Anlage. Während im Stand der Technik ein zusätzlicher Touchscreen auf den eigentlichen Befundungsbildschirmen 37 angebracht werden muss, wodurch die diagnostische Bildqualität verringert wird, kann bei Verwendung der erfindungsgemäßen Bedieneinheit 1 mit virtueller Bedienoberfläche 4 unabhängig von dem Befundungsbildschirm 37 auf der Projektionsfläche 2 wie auf einem Zeichentablett mit einer geeigneten graphischen Benutzeroberfläche interagiert werden. Wie in 4 dargestellt, projiziert der an der Oberkante des Befundungsbildschirms 37 angebrachte Projektionskopf 9 die Bedienoberfläche 4 auf die vor dem Bildschirm 37 auf einem Arbeitstisch 38 liegende oder mit einem Halteelement 25 in den Arbeitstisch 38 eingelassene Projektionsfläche 2. In Befundungsräumen ist die Umgebungshelligkeit oft gering, so dass die Projektionseinheit 3 nur wenig Lichtleistung benötigt. Um Fremdlichtstörungen bei der Befundung zu vermeiden, kann das projizierte Bild dunkel geschaltet werden. Alternativ wird der Projektionskopf 9 abgedeckt. An alternative application of the operating unit according to the invention 1 is the use in the diagnosis at a mammography workstation or at a diagnostic station 36 a radiography / fluoroscopy facility. While in the prior art, an additional touch screen on the actual diagnostic screens 37 must be attached, whereby the diagnostic image quality is reduced, when using the control unit according to the invention 1 with virtual user interface 4 regardless of the diagnostic screen 37 on the projection screen 2 how to interact on a drawing tablet with a suitable graphical user interface. As in 4 displayed at the top of the diagnostic screen 37 attached projection head 9 the user interface 4 on the front of the screen 37 on a work table 38 lying or with a holding element 25 in the work table 38 recessed projection surface 2 , In diagnostic rooms, the ambient brightness is often low, leaving the projection unit 3 only little light output needed. In order to avoid extraneous light disturbances during the diagnosis, the projected image can be switched to dark. Alternatively, the projection head 9 covered.

Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht auf die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Although the invention has been further illustrated and described in detail by the preferred embodiment, the invention is not limited to the disclosed examples, and other variations can be derived therefrom by those skilled in the art without departing from the scope of the invention.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1 1: Bedieneinheitoperating unit
2 2: Projektionsflächeprojection
3 3: Projektionseinheitprojection unit
4 4: Bedienoberflächeuser interface
5 5: Bedienelementoperating element
6 6: Projektionsplatteprojection plate
7 7: Aufnahmeeinheitrecording unit
8 8th: Projektionsvolumenprojection volume
9 9: Projektionskopfprojection head
1010: (frei) (free)
1111: Beamer projector
1212: Umlenkeinheit Return unit
1313: Tiefenkamera deep camera
1414: RGB-Kamera RGB camera
1515: Erkennungseinheit recognizer
1616: Sensoreinheit sensor unit
1717: Steuereinheit control unit
1818: Bildsteuerung image control
1919: Steuerleitung control line
2020: (frei) (free)
2121: erstes Bediensignal first operating signal
2222: zweites Bediensignal second operating signal
2323: Steuersignal control signal
2424: Drucksensor pressure sensor
2525: Halteelement retaining element
2626: Rückstellelement Return element
2727: Rückmeldeeinheit Feedback unit
2828: (frei) (free)
2929: (frei) (free)
3030: (frei) (free)
3131: C-Bogen-Trolley C-arm Trolley
3232: Monitor monitor
3333: Rückseite back
3434: Monitorsäule monitor column
3535: (frei) (free)
3636: Befundungsplatz Befundungsplatz
3737: Befundungsbildschirm Befundungsbildschirm
3838: Arbeitstisch worktable

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

DIN EN 60601-1 [0015]

Claims

Control unit ( 1 ) for a medical device, - with a projection surface ( 2 ), - with a projection unit ( 3 ) for projecting a user interface ( 4 ) on the projection surface ( 2 ), - with a recording unit ( 7 ) for receiving a first operating action in the form of a movement of an object in a projection volume ( 8th ) between the projection unit ( 3 ) and the projection surface ( 2 ), - with a recognition unit ( 15 ) for converting the recorded movement into a first operating signal ( 21 ), - with a control unit ( 17 ) for driving the medical device and / or the projection unit ( 3 ) with the help of at least one based on the first operating signal ( 21 ) generated control signal ( 23 ).

Control unit ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the projection surface ( 2 ) Part of an independently operable projection plate ( 6 ).

Control unit ( 1 ) According to claim 1 or 2, characterized in that the receiving unit ( 7 ) is designed for contactless recording of the object movement.

Control unit ( 1 ) according to one of claims 1 to 3, - with an independent of the receiving unit ( 7 ) working sensor unit ( 16 ) for detecting a second operating action associated with the first operating action in a defined temporal relationship and for generating a second operating signal corresponding to the detected second operating action (( 22 ), the control unit ( 17 ) is designed to drive the medical device and / or the projection unit ( 3 ) using at least one of the two operating signals ( 21 . 22 ) generated control signal ( 23 ).

Control unit ( 1 ) according to claim 4, characterized in that the sensor unit ( 16 ) a touch and / or a pressurization of the projection surface ( 2 ) during the second operating action.

Control unit ( 1 ) according to claim 5, characterized in that the sensor unit ( 16 ) a number pressurizing the projection surface ( 2 ) detecting pressure sensors ( 24 ).

Control unit ( 1 ) according to claim 4, characterized in that the sensor unit ( 16 ) detects the second operating action without contact.

Control unit ( 1 ) according to one of claims 1 to 7, - with a feedback unit ( 27 ) for providing a haptic feedback of a successful operator action on the projection surface ( 2 ).

Method of operating a medical device, comprising the steps of: - projecting a user interface ( 4 ) on a projection surface ( 2 ) by means of a projection unit ( 3 ), - recording a first operating action in the form of a movement of an object in a projection volume ( 8th ) between the projection unit ( 3 ) and the projection surface ( 2 ) by means of a recording unit ( 7 ), - converting the recorded movement into a first operating signal ( 21 ), - controlling the medical device and / or the projection unit ( 3 ) with the help of at least one based on the first operating signal ( 21 ) generated control signal ( 23 ).

Method according to Claim 9, with the further steps of: detecting a second operating action associated with the first operating action in a defined temporal relationship with an independent of the receiving unit ( 7 ) working sensor unit ( 16 ) and generating a second operating signal corresponding to the detected operating action ( 22 ), - wherein the driving of the medical device and / or the projection unit ( 3 ) using at least one of the two operating signals ( 21 . 22 ) generated control signal ( 23 ) he follows.