DE102019121843A1 - Interface für ein medizinisches Gerät mit einem adaptiven Betätigungssensor - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Interface (1) für ein medizinisches Gerät, insbesondere eine extrakorporale Blutbehandlungsmaschine oder eine Dialysemaschine, mit einem Display (3) zur Anzeige von Display-Bedienelementen, Basis-Bedienelementen (4a, 4b, 4c), welche neben dem Display (3) bereitgestellt sind, und einem optischen Betätigungssensor (5), welcher dazu ausgelegt ist, eine Interaktion, insbesondere ein Berühren, eines Nutzers mit den Display-Bedienelementen des Displays (3) sowie mit den in einer Ebene dazu angeordneten Basis-Bedienelementen (4a, 4b, 4c) zu erfassen und welcher partiell aktivierbar oder deaktivierbar ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Interface für ein medizinisches Gerät, insbesondere eine extrakorporale Blutbehandlungsmaschine oder eine Dialysemaschine, mit einem Display zur Anzeige von Display-Bedienelementen und Basis-Bedienelementen, welche neben dem Display bereitgestellt sind.
  • Stand der Technik
  • Medizinische Geräte, insbesondere extrakorporale Blutbehandlungsmaschinen oder Dialysemaschinen, haben Anzeigevorrichtungen und Eingabeelemente, nachfolgend auch als Interfaces bezeichnet, welche zur Informationsausgabe und zur Bedienung durch den Nutzer notwendig sind. Diese Interfaces unterliegen vielfältigen Anforderungen und Auflagen, insbesondere hinsichtlich der Betriebssicherheit und der Desinfizierbarkeit.
  • Beispielsweise existieren medizinische Geräte, welche für die sichere Bedienung wichtiger Komponenten der Maschine/des medizinischen Geräts unterhalb eines Bildschirms eine Leiste mit verschiedenen Hardware-Druckknöpfen oder -Buttons aufweisen. Diese beinhalten beispielsweise einen Power-Button, einen Enter Button, einen Start/Stopp-Button für die Blutpumpe, einen Quittier-Button für eingehende Alarme sowie einen Plus- und einen Minus-Button. Diese Knöpfe/Buttons müssen gegen biologische Kontamination abgesichert sein und gleichzeitig eine Verträglichkeit gegenüber aggressiven Desinfektionsmitteln aufweisen. Dies lässt sich dadurch realisieren, dass Druckknöpfe gewählt werden, welche diesen Anforderungen bereits genügen, oder man schützt sie durch eine entsprechende desinfizierbare Folie. Beispielsweise ist ein Frontpanel vorgesehen, in dem Druckknöpfe verwendet werden, welche hinter einer abgedichteten Kunststofffolie angebracht werden. Die Folie ist an den Stellen der Buttons halbtransparent, um die Knöpfe durch integrierte LEDs hervorheben zu können. Weiterhin kann eine solche Maschine mittels eines resistiven Touch-Displays bedient werden. Dieses ist in das Gehäuse eingelassen und wird ebenfalls über eine desinfizierbare Folie geschützt. Undichtigkeiten beim Anbringen der Kunststofffolie können chemischen und biologischen Substanzen die Möglichkeit geben, hinter die Folie zu gelangen und ggf. die Druckknöpfe/den Touch-Screen zu beschädigen oder festzusetzen.
  • Beispielsweise verwenden einige Konkurrenzprodukte eine solche Lösung für ihr Frontpanel. Dabei sind neben den Buttons gesonderte Plätze für Status-LEDs vorgesehen. Das Hauptbedienfeld ist bei allen Maschinen ein in das Gehäuse eingelassenes Touch-Display (kapazitiv oder resistiv). Die Touch-Funktionalität ist mit der Displayfunktion direkt verbunden.
  • Es ist von Nachteil, dass das eingelassene Display bei starker Verschmutzung fehlerhaft funktionieren kann. In einem Spalt zwischen dem Gehäuse und dem Display kann sich leicht Flüssigkeit ansammeln und festsetzen, was eine Reinigung und Desinfektion erschwert und ggf. zudem zu einem Defekt des Displays führen kann. Im Falle eines Defekts des Displays sind diese Maschinen nur über die genannten Druckknöpfe zu bedienen. Ein Defekt der Displaydarstellung hat folglich eine komplette Deaktivierung der Touch-Funktionalitäten zur Folge und führt zu einer umständlichen und patientenunfreundlichen Beendigung der Therapie. Ein weiterer Nachteil eines Touch-Displays besteht darin, dass eine Bedienung desselben mit Handschuhen ggf. nicht erkannt werden kann.
  • Nachteilig an den bisherigen Geräten ist ferner, dass Druckknöpfe mechanische Bauelemente sind, welche demnach auch mechanischem Verschleiß unterliegen. Gleiches gilt für eine resistive Touch-Funktion, welche (bedingt durch Berührung) einer physikalischen Beanspruchung ausgesetzt ist. Touch-Displays können mit der Zeit und unter aktiver Nutzung verschleißen, indem sich Abdruckstellen bis hin zu Fehlern bei der Touch-Erkennung einstellen. Unsachgemäße oder gar rabiate Bedienung der Knöpfe und/oder des Touch-Displays können diese/s beschädigen, was einen Austausch des kompletten Frontpanels notwendig macht. Ferner ist eine Montage oder ein Austausch eines solchen Frontpanels oder Interfaces aufwändig, da mehrere Baugruppen (z.B. elektromechanische Baugruppen, LEDs, Button-/Knopfgehäuse, die Abdeckfolie, resistive Touch-Funktionselemente sowie das Display) bei der Montage genutzt/montiert werden müssen. Ferner müssen elektrische Schalter hard- und/oder softwareseitig entprellt werden. Bereits entprellte Buttons sind unter anderem teuer.
  • Des Weiteren ist beispielsweise aus DE 10 2016 112 886 A1 bekannt, eine durch einen Projektor anstrahlbare Projektionsfläche einer Dialysemaschine mit darauf projizierbaren Interaktionselementen bereitzustellen, wobei eine Betätigung der Interaktionselemente beispielsweise zweikanalig über ein erstes Positionserkennungssystem mit einer Ultraschalleinrichtung und einer Touch-Sensorik an der Projektionsfläche sowie über ein zweites Positionserkennungssystem mit einer Infrarotabtastung und einer 3D-Kamera erfolgen kann. Auch dieses System weist eine Vielzahl von Problemen auf. Beispielsweise ist die Ausfallsicherheit nicht gewährleistet, da z.B. bei einem Ausfall des Projektors die Dialysemaschine ggf. nicht mehr sicher betätigt werden kann. Ferner unterliegen die einzelnen Betätigungselemente Verschleiß und potentiellen Beschädigungen durch einen Nutzer. Zudem ist eine Reinigung des Gesamtsystems erschwert, u.a., da der Projektor und dessen Anbringung neue, schwer zu reinigenden Kanten und Schnittstellen schaffen.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, Nachteile des Stands der Technik zu verbessern oder zu beseitigen. Insbesondere soll ein Interface für ein medizinisches Gerät bereitgestellt werden, welches funktionssicher und/oder schwer zu beschädigen und/oder gut bedienbar und/oder leicht zu reinigen ist.
  • Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird durch ein Interface mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
  • Genauer ausgedrückt, wird die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe durch ein Interface für ein medizinisches Gerät, insbesondere eine extrakorporale Blutbehandlungsmaschine oder eine Dialysemaschine gelöst, mit einem Display zur Anzeige von Display-Bedienelementen, Basis-Bedienelementen, welche neben dem Display bereitgestellt sind, und einem/r optischen Betätigungssensor oder Betätigungssensorik, welche/r dazu angepasst ist, eine Interaktion, insbesondere ein Berühren, eines Nutzers mit den Display-Bedienelementen des Displays sowie mit den in einer Ebene dazu angeordneten Basis-Bedienelementen zu erfassen und welcher partiell aktivierbar oder deaktivierbar ist.
  • Der Grundgedanke der vorliegenden Erfindung besteht demzufolge darin, dass durch die Nutzung eines Positionierungssensors (als Touch-Element) in Kombination mit einem normalen Anzeigedisplay mechanische Belastungen, fehlerhafte oder verschleißende Bauteile, mögliche Undichtigkeiten durch fehlerhafte Montage sowie Probleme bei der Desinfektion des Monitors/Interfaces vermieden werden sollen. Der optische und adaptiv beschaltbare Positionierungssensor/Betätigungssensor für glatte Oberflächen ermöglicht eine Touch- oder Näherungsdetektion auf einer beliebigen glatten Oberfläche, ohne diese zwingend direkt berühren zu müssen.
  • In anderen Worten ausgedrückt, wird die Aufgabe durch ein Interface mit einem optischen Betätigungssensor oder einer optischen Berührungs-/Näherungssensorik und einer Anzahl von auf und neben einem Display bereitgestellten Bedienelementen gelöst, welche wahlweise und bevorzugt unabhängig voneinander durch den optischen Betätigungssensor überwacht werden, um therapie- oder situationsabhängig bestimmte Bereiche oder Bedienelemente zu überwachen und deren Betätigung zu erfassen. Oder in nochmals anderen Worten kann durch einen adaptiven rein optischen Betätigungssensor eine Betätigung von bestimmten, wahlweise deaktivierten Eingabeflächen oder Bedienelementen verhindert werden, oder andererseits eine Betätigung von bestimmten, wahlweise aktivierten Eingabeflächen oder Bedienelementen zugelassen werden, wenn diese benötigt werden.
  • Das Interface weist vorzugsweise einen Controller auf, welcher die Daten des optischen Betätigungssensors und ggf. zusätzlich bereitgestellter Sensoren mit Informationen hinsichtlich einer Position der Display- und Basis-Bedienelemente abgleicht, um eine Eingabe eines Nutzers auszuwerten oder zu erkennen. Die Positionen der Bedienelemente, insbesondere der Basis-Bedienelemente, können als feste Ortsdaten (Positionsdaten/Daten hinsichtlich einer festen Position der Bedienelemente an dem medizinischen Gerät oder dem Interface) in einem Speicher des Controllers hinterlegt sein. Alternativ oder zusätzlich können die Positionen der Display-Bedienelemente mit Daten einer Display-Steuerung verglichen werden, wenn eine Betätigung eines Nutzers im Bereich des Displays durch den optischen Betätigungssensor erfasst wird. Die partielle Aktivierbarkeit und Deaktivierbarkeit kann ebenfalls durch den Controller gesteuert werden, entweder indem Teile des/r optischen Betätigungssensors/-sensorik unmittelbar an- und abgeschaltet werden, was besonders energiesparend ist, oder indem nur Teile der durch den/die optische/n Betätigungssensor/-sensorik erfassten Daten ausgewertet werden, was ggf. eine genauere Messung/Erfassung zulässt.
  • Der optische Betätigungssensor kann eine beliebige Technologie nutzen, welche ausreichend präzise und für eine Detektion von Berührungen oder Näherungen auf einer flachen oder ebenen Detektionsfläche geeignet ist.
  • Die Basis-Bedienelemente können an den Rändern des Interface bzw. um das Display herum Funktionsflächen bereitstellen. Diese können beispielsweise allgemeine Bedienfunktionen, wie z.B. ein An-/Aus-Schalter (Power-Button), ein Eingabe-Bestätigungsschalter (Enter-Button) und ein Plus-/Minus-Schalter, oder grundlegende Funktionen erfüllen, welche für jedes entsprechende medizinische Gerät notwendig sind. Am Beispiel einer Dialysemaschine können dies ein Start/Stopp-Schalter für eine Blutpumpe und/oder ein Quittierschalter für eingehende Alarme (Bestätigung oder Abschaltung des Alarms) sein. Ferner können ein kleines Mousepad oder (Schnell-) Funktionsschalter/-knöpfe vorgesehen sein, z.B. für ein Anschließen oder Sperren eines Bypasses, ein Ablegen eines Patienten oder eine Entleerung einer Bikarbonat-Kartusche. Die Basis-Bedienelemente können an einer nahezu beliebigen Position (in der Nähe des Displays) positioniert werden. Beispielsweise dadurch, dass auf bekannte Druckknöpfe verzichtet werden kann, da eine Betätigung der Basis-Bedienelemente durch den optischen Betätigungssensor erfasst wird, müssen vorteilhafter Weise weniger Komponenten montiert oder bei einer Beschädigung ausgetauscht werden.
  • Weiterhin ist es von Vorteil, dass anstelle eines (kapazitiven oder resistiven) Touch-Displays, wie es im Stand der Technik verwendet wird, ein normales Anzeigendisplay (welches keine Touch-Funktionalität aufweist) verwendet werden kann, auf welches kein unnötiger Druck durch einen Nutzer aufgebracht werden muss und welches somit einem geringerem Verschleiß und einer geringeren Beschädigungswahrscheinlichkeit unterliegt. Dadurch kann ein kostengünstiges, robustes Display gewählt werden. In anderen Worten ausgedrückt, ist eine Ersparnis bezüglich des Displays (Monitors) möglich, da kein Touch-Display sondern ein normales Anzeigedisplay genutzt werden kann. Ferner ist eine Betätigung mit Handschuhen, welche bei einem Touch-Display problematisch wäre, bei dem erfindungsgemäßen Interface problemlos möglich. Die Touch-Funktion und das Display sind somit für eine bessere Robustheit und Fehlererkennung getrennt.
  • Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die Problematik der bekannten, vorstehend beschriebenen Geräte vermieden werden kann, gemäß welcher bei einem Display-Ausfall die Touch-Funktion entweder noch aktiv sein würde, was eine nicht erlaubte Bedienbarkeit ohne visuelles Feedback darstellen würde, oder gemäß welcher der Touch komplett deaktiviert würde, was die Bedienbarkeit auf die elektro-mechanischen Druckelemente begrenzen würde. Stattdessen kann gemäß der vorliegenden Erfindung bei einem Display-Ausfall die durch den optischen Betätigungssensor bereitgestellte Touch-Funktionalität an die vorliegende Situation angepasst werden, genauer ausgedrückt auf die funktionierenden Teile des Interfaces begrenzt werden, wodurch weiterhin eine Bedienbarkeit sichergestellt wird.
  • Demgemäß stellt die vorliegende Erfindung zusammenfassend eine robuste, funktionssichere Touch-Erkennung durch ein optisches Betätigungssensormodul/einen optischen Betätigungssensor bereit, welches/r auf allen glatten Oberflächen funktionsfähig ist.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche und werden später genauer beschrieben.
  • Vorzugsweise sind die Display-Bedienelemente oder das Display sowie die Basis-Bedienelemente separat oder in Gruppen durch die partielle Aktivierung oder Deaktivierung des optischen Betätigungssensors adaptiv beschaltbar. In anderen Worten ausgedrückt kann der optische Betätigungssensor, welcher die Interface-Fläche hinsichtlich einer Betätigung durch einen Nutzer überwacht, bestimmte Interface-Teilflächen ausblenden und auf diese Weise eine Interaktion eines Nutzers mit einer dieser Teilflächen ignorieren. Das heißt, auf der kompletten Monitoroberfläche können verschiedene Bedienzonen adaptive an- und abgeschaltet werden. Demgemäß kann die Wahrscheinlichkeit einer Fehlbenutzung durch einen Nutzer reduziert werden. Beispielsweise kann z.B. für eine Parametereingabe der optische Betätigungssensor für sämtliche Bereiche außer der für diese Eingabe notwendigen Felder deaktiviert werden, sodass ein Nutzer die Bedienung des Geräts nicht fortsetzen kann, ohne diese Parameter einzugeben. Ferner können bestimmte Bedienelemente je nach Notwendigkeit zugeschaltet werden, was eine redundante Sicherheit gewährleistet. Beispielsweise werden auf diese Weise Bedienfunktionalitäten bei Ausfall einer der (drei) Monitorkomponenten (optischer Betätigungssensor, Display und ein später genauer beschriebener kapazitiver Näherungssensor) gewährleistet.
  • Dies ist beispielsweise dann von Vorteil, wenn der optische Betätigungssensor dazu eingerichtet ist, bei einem zumindest teilweisen Ausfall des Displays im Bereich des Displays oder einem entsprechenden Teilbereich desselben deaktivierbar zu sein. Auf diese Weise kann verhindert werden, dass ein Nutzer Eingaben an dem Display vornimmt, welches nicht mehr korrekt funktioniert. Das heißt, die Bereitstellung einer adaptiven Aktivierbarkeit und Deaktivierbarkeit bzw. der Möglichkeit, bestimmte Teile des durch den optischen Betätigungssensor überwachten Bereichs zu ignorieren/deaktivieren, dient als Absicherung der Funktionalität des Interfaces und ermöglicht es, auch bei einem Ausfall des Displays das medizinische Gerät noch sicher zu bedienen.
  • Ferner kann das medizinische Gerät dazu eingerichtet sein, dass es nur durch die Basis-Bedienelemente und ohne das Display zumindest derart bedienbar ist, dass eine laufende Therapie sicher und vorzugsweise regulär abgeschlossen werden kann. Dies ist insbesondere von Vorteil, da auf diese Weise selbst bei einem Ausfall oder Defekt des Displays das medizinische Gerät noch ausreichend bedienbar ist, um eine Therapie auf eine den Patienten nicht oder nur geringfügig beeinträchtigende oder störende Weise abzuschließen.
  • Bevorzugter Weise hat der optische Betätigungssensor ein sich parallel zu dem Display und den Basis-Bedienelementen verlaufendes Sensorpanel, welches sich derart erstreckt, dass eine durch den Betätigungssensor aufgespannte Detektionsfläche das Display und die Basis-Bedienelementen überlagert. Insbesondere kann eine Länge des Sensorpanels zumindest einer Erstreckung des Displays und der Basis-Bedienelemente entsprechen und vorzugsweise der gesamten Länge des Interfaces entsprechen.
  • Hierfür wird über die gesamte Fläche unterhalb des Sensormoduls, über mehrere optische Emitter, eine Detektionsfläche geschaffen, welche durch mehrere Sensoren im selben Modul auf Unterbrechungen kontrolliert wird. Beispielsweise kann eine durch Infrarot-Emitter (als Teil des optischen Betätigungssensors nach einer Ausführungsvariante) bereitgestellte/aufgespannte Infrarot-Fläche oder Detektionsfläche genutzt werden. Sollte ein Gegenstand oder Finger die Fläche unterbrechen, wird vom Modul (dem optischen Betätigungssensor) die genaue Position, Form sowie Bewegungsrichtung bestimmt. Diese Positionsdaten lassen sich dann interpretieren und auf hinterlegte Funktionen zurückführen (Touch erkannt).
  • Nach einem Aspekt der Erfindung sind die Basis-Bedienelemente oder Frontpanel-Elemente zweidimensionale Marker, insbesondere Aufdrucke oder Aufkleber, auf einem Gehäuseabschnitt des medizinischen Geräts, welche an sich keine mechanischen oder elektrischen Komponenten haben. In anderen Worten ausgedrückt, können die Frontpanel-Elemente durch einfache Aufdrucke, insbesondere ohne weitere (freiliegende) Elektronik und/oder Mechanik realisiert werden. Denkbar ist ebenfalls eine gelaserte oder geätzte Kennzeichnung. Das heißt, die Basis-Bedienelemente an sich, mit welchen ein Nutzer interagiert und welche Umgebungseinflüssen wie Desinfektionsmitteln, Keimen, o.Ä. ausgesetzt sein könnten, haben im Wesentlichen die gleiche Stabilität wie der Gehäuseabschnitt selbst und es kann auf eine schützende Folie verzichtet werden. Dies ist u.a. dadurch möglich, dass ein optischer Betätigungssensor bereitgestellt ist, welcher zur Erfassung einer Betätigung der Basis-Bedienelemente lediglich eine Sichtlinie zu diesen benötigt. Alternativ oder zusätzlich wird dies dadurch möglich, dass kapazitive Näherungssensoren, wie sie nachfolgend genauer beschrieben werden, hinter den entsprechenden Markern angebracht sind. Sollte der den Marker/das Basis-Bedienelement bildende Aufdruck oder Aufkleber bzw. dessen Farben abgenutzt und nicht mehr ordentlich erkennbar sein, ist es von Vorteil, wenn diese derart ausgebildet sind, dass sie auf einfache Weise zu erneuern sind, insbesondere ohne den gesamten Gehäuseabschnitt austauschen zu müssen.
  • Es ist ferner bevorzugt, dass hinter den Basis-Bedienelementen kapazitive Näherungssensoren angeordnet sind, welche parallel zu dem Betätigungssensor oder, insbesondere bei einem Ausfall desselben, anstelle des Betätigungssensors betrieben oder zugeschaltet werden. In anderen Worten ausgedrückt, können als redundante Maßnahme die Frontpanel-Elemente durch kapazitive Touch-Flächen erweitert werden, um so eine erweiterte Bedienbarkeit bei möglichen Komponentenausfällen zu gewährleisten.
  • Die kapazitiven Näherungssensoren basieren beispielsweise auf einer sogenannten CapSense-Technologie („capacitive sensing“/kapazitive Sensorik), welche es ermöglicht, Annäherungen und Berührungen ohne mechanische Komponenten zu erkennen. Hierfür werden auf einer Platine eine oder mehrere Berührungs-/Druckflächen vorgesehen und entsprechend beschaltet, sodass sich eine bestimmte Kapazität an selbiger (der Platine oder der zumindest einen Druckfläche) einstellt. Die Druckfläche wird dafür in zwei oder mehrere Abschnitte eingeteilt, damit sich die gewünschte Kapazität zwischen den Abschnitten einstellen kann. Wird ein Gegenstand oder ein Körperteil in die Nähe der Druckfläche gebracht, verändert sich die Kapazität zwischen den Abschnitten. Diese Änderung lässt sich durch einen entsprechenden Mikrocontroller oder eine sogenannte CapSense-IC registrieren und interpretieren. Auf diese Weise können Tastendrücke bis hin zu Bewegungsmustern wie Swipes erkannt werden oder sogar Mousepad-ähnliche Bedienelemente realisiert werden.
  • Vorteilhaft an dem erfindungsgemäßen Interface ist, dass (für die Basis-Bedienelemente) keine elektro-mechanischen Baugruppen für einen Tastendruck notwendig sind. Es ist lediglich eine einfache Integration (der kapazitiven Näherungssensoren für die Basis-Bedienelemente/Knöpfe) auf einer in der Regel bereits vorhandenen Frontpanel-Platine vorzusehen. Lediglich ein Footprint auf dem PCB (Printed Circuit Board/Leiterplatte/Platine) sowie ein passender Controller werden benötigt, um alle kapazitiven Bedienelemente zu integrieren. Eine sichere Erkennung eines Tastendrucks (bzw. einer Tastenberührung oder -näherung) ist möglich und es besteht keine Notwendigkeit einer mechanischen Entprellung. Die Tastenfunktionen sind über den genutzten Controller leicht erweiterbar und ggf. individuell anpassbar/belegbar. Eventuell kann (zusätzlich zu der einfachen Betätigungserkennung) auch eine Erweiterung zur Bewegungserkennung von Slide- und Rotationsbewegungen (kleines Touchpad) vorgesehen werden.
  • Die kapazitiven Näherungssensoren/CapSense-Elemente können als ein redundantes Sicherheitsfeature dienen, sollte das Sensormodul/der optische Betätigungssensor einen Defekt aufweisen. Beispielsweise kann über ein CapSense-Mousepad eine etwas eingeschränkte aber immer noch alles (alle wesentlichen Funktionen) abdeckende Bedienbarkeit gewährleistet werden. Im Falle eines Displaydefekts kann die Touch-Funktionalität des Sensormoduls/des optischen Betätigungssensors für diesen Bereich (d.h., für den Bereich des Displays) deaktiviert werden und ggf. eine Therapie über Hilfstasten am Monitorrand noch ausreichend geregelt und beendet werden. Alternativ oder zusätzlich kann im Falle eines Ausfalls der CapSense-Elemente/der kapazitiven Näherungssensoren die Bedienbarkeit über das Sensormodul weiterhin gegeben/gewährleistet sein. Sensorflächen (d.h., Teile der Detektionsfläche des optischen Betätigungssensors) für die Hilfstasten und das Mousepad (Basis-Bedienelemente) können erst im Falle eines Displaydefekts adaptiv hinzugeschaltet und sonst durch das Sensormodul deaktiviert werden. Alternativ können die Basis-Bedienelemente parallel zu den Display-Bedienelementen aktiviert sein, sodass der Nutzer entscheiden kann, wie er das medizinische Gerät bevorzugt bedient. Alternativ oder zusätzlich kann im Falle eines Ausfalls des optischen Betätigungssensors die Steuerung des medizinischen Geräts bzw. einer damit ausgeführten Therapie über die kapazitiven Näherungssensoren erfolgen. Dies ist auch dann noch möglich, wenn zudem auch das Display ausgefallen ist. Zusammenfassend stellt die vorliegende Erfindung eine mehrstufige Redundanz durch Ersetzen der Display-Eingabe und durch Ersetzen der optischen Positionserkennung bereit.
  • Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine vorzugsweise starre Schutzscheibe, welche derart bereitgestellt ist, dass sie sich über einen das Display aufweisenden Bereich des Interfaces erstreckt. Vorzugsweise liegt/erstreckt sich die Schutzscheibe über einem Bereich des gesamten Interfaces, d.h., über die gesamte Interface-Fläche, und liegt weiter vorzugsweise vollständig über einen Gehäuseabschnitt des medizinischen Geräts, an welchem das Interface bereitgestellt ist.
  • In anderen Worten ausgedrückt, kann das (Anzeige-) Display hinter einer Schutzscheibe, insbesondere einer Plexiglas- oder Glasscheibe, installiert werden. Insbesondere ist es von Vorteil, wenn die Schutzscheibe eine Kunststoffplatte aus starrem Material ist. Dadurch, dass die Schutzscheibe eine starre Scheibe ist, ist diese leichter zu montieren und z.B. können sich bei der Montage, im Gegensatz zu einer aus dem Stand der Technik bekannten Folie, keine Falten oder Risse bilden. Ferner ist die Schutzscheibe weniger anfällig für Verschleiß, da diese stabiler als eine aus dem Stand der Technik bekannte Folie ist und zudem im Gegensatz zu dieser keinen Druck oder Bewegungen ausgesetzt ist, wie sie die Folie bei einer Betätigung der von ihr abgedeckten Bedienelementen in Form von mechanischen Druckknöpfen erfahren würde. Ein glatter/ebener Kunststoff/Glas lässt sich gut desinfizieren. Ferner kann ein Kunststoff gewählt werden, welcher beständig gegen aggressive Desinfektionsmittel ist. Die Schutzscheibe dient dazu, das Display vor Beschädigung, z.B. durch derartige Desinfektionsmittel, sowie vor Verschmutzung zu schützen. Gleichermaßen verhindert die Schutzscheibe, wenn diese sich auch über die Basis-Bedienelemente erstreckt, dass die entsprechenden Aufdrucke oder Aufkleber nicht durch häufiges Berühren durch den Nutzer abgenutzt werden.
  • Des Weiteren ergeben sich, insbesondere wenn die Schutzscheibe das Interface oder den ganzen Gehäuseabschnitt vollständig bedeckt und mit einem/r Gehäuserand oder -kante abschließt/fluchtet, keine Möglichkeiten für undichte Stellen oder können diese zumindest weitgehend vermieden werden. D.h., es liegen keine Montagespalten oder Kanten/Verschneidungen/Rillen/Ecken vor, die mögliche Undichtigkeiten und schwer zu desinfizierende Gegenden darstellen würden, wo z.B. Flüssigkeiten einfließen könnten. Ggf. kann zudem ein Verschleiß der Druckflächen (Basis-Bedienelemente und zugehörige kapazitive Näherungssensoren) verhindert werden, da es sich bei diesen nur um Kupfer-Footprints hinter der stabilen Schutzscheibe oder Kunststoffplatte handelt. Zusammenfassend ist anzumerken, dass die Auswahl und das Zusammenspiel der Sensorik der vorliegenden Erfindung es ermöglicht, eine/n robuste/n, einfach zu montierende/n und zu desinfizierende/n Abdeckung oder Schutz für die Display- und/oder Basis-Bedienelemente bereitzustellen.
  • Nach einem weiteren vorteilhaften Aspekt der Erfindung ist zumindest eine Indikatoreinrichtung vorgesehen, insbesondere in Form von Vibrationselementen und/oder LEDs, welche einem Nutzer ein Feedback, insbesondere ein haptisches und/oder optisches Feedback, über vorgenommene Eingaben und/oder Meldungen des medizinischen Geräts ausgeben.
  • In anderen Worten ausgedrückt, kann ein haptisches Feedback über zusätzliche Vibration und/oder optische Signalisierung integriert werden. In diesem Fall werden kleine Vibrationszellen hinter oder neben der Schutzscheibe (Glas- bzw. Kunststoffplatte) angebracht oder ggf. auch LEDs hinter oder neben den Frontpanel-Elementen (Basis-Bedienelementen) für ein optisches Feedback vorgesehen. Auf diese Weise erhält ein Nutzer auch bei einem Ausfall des Displays noch eine Rückmeldung über seine anhand der Basis-Bedienelemente vorgenommenen Eingaben. Beispielsweise kann ein Zustand, dass das medizinische Gerät bereit ist, den nächsten Behandlungsschritt einzuleiten, durch eine grüne LED angezeigt werden und kann andererseits eine Fehleingabe durch eine rote LED und/oder ein Vibrieren des Interfaces signalisiert werden. Alternativ oder zusätzlich kann ein Lautsprecher als Indikatoreinrichtung vorgesehen sein.
  • Zudem wird die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe durch ein medizinisches Gerät, insbesondere eine extrakorporale Blutbehandlungsmaschine oder Dialysemaschine, mit einem vorstehend beschriebenen Interface gelöst.
  • In anderen Worten wird die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe dadurch gelöst, dass anstelle von bei Dialysemaschinen des Stands der Technik vorgesehenen Frontpanel-Druckknöpfen und einem Touch-Display ein optischer und adaptiver Betätigungssensor eingesetzt wird, welcher die genaue Positionierung und Gestenerkennung eines Fingers oder Gegenstands sowie dessen Form auf einer beliebigen glatten Oberfläche ermöglicht. Der optische Betätigungssensor (das Sensormodul) kann jede beliebige und aktuelle Technologie nutzen, sofern diese eine präzise Detektion für eine optische und flache Sensorfläche gewährleistet und adaptiv beschaltbar ist. Im aktuellen Stand der Technik werden keine adaptiv veränderbare Touch-Sensorfläche sowie keine mehrstufige Redundanz im Fehlerfall beschrieben. Die Idee der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine optische Fläche für die Touch-Detektion zu nutzen, welche den gesamten Monitor abdeckt und adaptiv für bestimmte Bereiche de- bzw. aktiviert werden kann. So könnte im Falle eines Displayausfalls die Bedienfunktionalität für den Bereich der Displayfläche deaktiviert werden, ohne Frontpanelelemente oder erweiterte Bedienfelder am Gehäuserand (d.h., Basis-Bedienelemente) zu beeinflussen. Weiterhin kann durch die Redundanz der kapazitiven (Basis-)Bedienelemente auch bei Ausfall des Sensormoduls eine beschränkte aber immer noch ausreichende Bedienbarkeit der Maschine gewährleistet werden. Zusammenfassend kann bei einem Ausfall des Displays oder des Touch-Elements ein einhergehendes Ausfallen der jeweils anderen Komponente vermieden werden und ist bei sicherheitsrelevanten Bedienelementen des Frontpanels eine Redundanz (durch IR- und CapSense-Sensoren) gewährleistet. Ein solches adaptives und redundantes Bedienkonzept welches ohne mechanische Beeinflussungen und auf beliebig glatten Oberflächen anwendbar ist, ist im aktuellen Stand der Technik nicht vorhanden.
  • In nochmals anderen Worten ausgedrückt, basiert die vorliegende Erfindung auf einem Monitorkonzept (Interface), das ein vorstehend beschriebenes optisches Sensormodul (optischer Betätigungssensor) aufweist, welches die komplette Monitorfront (das komplette Interface) abdeckt. Als ein Display kann jede herkömmliche Displaytechnologie genutzt werden. Frontpanel-Elemente sowie ggf. weitere Funktionsflächen (d.h., Basis-Bedienelemente), welche bei gängigen Dialysemaschinen als elektromechanische Bedienknöpfe angebracht sind, werden gemäß der vorliegenden Erfindung vorzugsweise auf die Monitorfront (bzw. den Gehäuseabschnitt, an welchem das Interface/das Monitorkonzept angeordnet ist) symbolisch aufgedruckt und ebenfalls über das Sensormodul erkannt. Um eine Bedienbarkeit bei einem Ausfall des Sensormoduls zu gewährleisten, können diese Elemente noch via eines kapazitiven Touch-Sensors (CapSense Technologie) hinter der bedruckten Oberfläche hinterlegt werden. Das angebrachte Sensormodul ist in der Lage, Touch-Funktionalitäten auf der Displayfläche sowie auf den umliegenden aufgedruckten und mit CapSense hinterlegten Bedienelementen erkennen zu können und diese auch umzusetzen/zu verarbeiten. Dabei lässt sich die Touch-Funktion adaptiv für verschiedene Monitorbereiche Ab- bzw. Zuschalten. So können Hilfstasten oder Mousepads (d.h., Basis-Bedienelemente) oder auch die Touch-Funktionalität des Displays (d.h., Display-Bedienelemente) getrennt und adaptiv beschaltet werden. Über die komplette Monitorfront kann eine glatte und robuste Kunststoff- oder Glasplatte gelegt werden, welche beständig gegen Chemikalien und leicht desinfizierbar ist.
  • Figurenliste
  • Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand einer bevorzugten Ausführungsform beschrieben. Diese ist jedoch nur veranschaulichender Natur und soll den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung nicht einschränken.
    • 1 zeigt eine schematische Draufsicht auf ein erfindungsgemäßes Interface nach einer Ausführungsform der Erfindung.
    • 2 zeigt eine schematische Querschnittsansicht des Interfaces nach der Ausführungsform.
  • Ein in 1 frontal dargestellte Interface 1 gemäß der vorliegenden Erfindung ist an einem Gehäuseabschnitt 2, insbesondere einem Frontpanel, einer Dialysemaschine angeordnet. Das Interface 1 weist ein Display 3 auf, welches zur Darstellung behandlungsspezifischer Informationen und Eingabeflächen oder Display-Bedienelementen vorgesehen ist. In der Nähe des (unmittelbar angrenzenden) Displays 3 sind Basis-Bedienelemente 4a, 4b, 4c (nachfolgend als Knöpfe bezeichnet) dargestellt. In dieser Ausführungsform sind dies beispielhaft erste Knöpfe 4a, welche unterhalb des Displays 3 angeordnet sind und z.B. grundlegende Funktionen wie ein Ein- und Ausschalten, Bestätigen/Enter, etc. bedienen, zweite Knöpfe 4b, welche rechts des Displays 3 angeordnet sind und z.B. als Schnellfunktionsknöpfe für Funktionen wie „Bypass“, „Patienten ablegen“, Kartusche leeren‟, etc. dienen, sowie dritte Knöpfe 4c, welche links des Displays 3 angeordnet sind und als Mousepad dienen. Diese Knöpfe 4a, 4b, 4c sind auf den Gehäuseabschnitt 2, an welchem das Interface 1 angeordnet ist, aufgedruckte oder aufgeklebte Marker, welche zusätzliche Eingabeflächen zur Bedienung der Dialysemaschine kennzeichnen.
  • Des Weiteren ist neben dem Display 3, in dieser Ausführungsform oberhalb derselben, ein Sensorpanel 5 angebracht. Dieses Sensorpanel 5 erstreckt sich parallel zu einem Rand des Displays 3 und weist eine Länge auf, welche mindestens der Länge des Displays 3 und der daneben liegenden Knöpfe 4c, 4b entspricht. D. h., dass Sensorpanel 5 erstreckt sich derart, dass sowohl das Display 3 und die darauf ggf. angezeigten Display-Bedienelemente als auch die Knöpfe 4a, 4b, 4c seitlich des Sensorpanels 5 liegen und davon erfasst werden können. In einer Seite des Sensorpanels 5 bereitgestellte optische Sensoren, insbesondere Infrarot-Sensoren und/oder im Emitter, sind in Richtung des Displays 3 und der Knöpfe 4a, 4b, 4c ausgerichtet und spannen eine Detektionsfläche 6 auf, welche sich sowohl über das Display 3 parallel dazu als auch über die Knöpfe 4a, 4b, 4c erstreckt. Somit kann das Sensorpanel 5 erfassen, wenn ein Anwender die Detektionsfläche 6 durchbricht und an welcher Position dies geschieht, um eines der Display-Bedienelemente des Displays 3 oder einen der Knöpfe 4a, 4b, 4c zu berühren und somit das Interface 1 zu bedienen. Durch ein Abgleichen der Messdaten des Sensorpanels 5 mit den bekannten oder eingestellten Positionen der Display-Bedienelemente und Knöpfe 4a, 4b, 4c kann demgemäß eine Steuerung der Dialysemaschine erfolgen.
  • 2 ist eine schematische Querschnittsansicht des Interfaces 1 und veranschaulicht dessen Aufbau. Wie vorstehend beschrieben, ist an einer Vorderseite des Gehäuseabschnitts 2 das Display 3 angeordnet oder eingelassen. Unterhalb des Displays 3 sind an dem Gehäuseabschnitt 2 die Knöpfe 4a, 4b, 4c aufgeklebt oder aufgedruckt, sind jedoch aufgrund ihrer zweidimensionalen Ausbildung in dieser Ansicht nicht sichtbar. Hinter den Knöpfen 4a, 4b, 4c sind in dem Gehäuseabschnitt 2 kapazitive Berührungssensoren 7 angebracht, welche als redundante Sensoren zur Erfassung von Berührungen oder Bedienungen der Knöpfe durch einen Anwender dienen. Ferner sind oberhalb des Displays 3 und unterhalb der Knöpfe 4a, 4b, 4c Indikatoreinrichtungen 8, insbesondere Vibrationselemente und/oder LEDs, an dem Gehäuseabschnitt 2 angebracht oder eingelassen. Diese können einem Anwender ein haptisches und/oder optisches Feedback bei bestimmten Eingaben oder Meldungen bereitstellen.
  • Der Gehäuseabschnitt 2, welcher das Interface 1 aufweist, wird von einer Schutzscheibe 9, vorzugsweise aus Plexiglas, vollständig bedeckt. Diese Schutzscheibe 9 verhindert ein Verschmutzen des Displays 3 und der Knöpfe 4, verhindert eine Abnutzung oder Beschädigung derselben durch Berührungen des Anwenders, aggressive Desinfektionsmittel, etc. und schützt diese ferner vor übermäßigen Krafteinwirkungen. Eine solche Schutzscheibe 9 ist stabil und zudem einfach und schnell anzubringen und zu reinigen, insbesondere da diese den Gehäuseabschnitt 2 vollständig bedeckt.
  • Wie bereits vorstehend beschrieben ist ferner das Sensorpanel 5 oberhalb des Displays 3 an einer Vorderseite der Schutzscheibe 9 angebracht, derart dass durch die darin angeordneten optischen Sensoren/Emitter ein Detektionsfeld 6 aufgespannt wird, welches unmittelbar neben der Schutzscheibe 9 und parallel dazu verläuft und sich sowohl über das Display 3 als auch über die Knöpfe 4a, 4b, 4c erstreckt.
  • In anderen Worten ausgedrückt, zeigen die Figuren eine mögliche Ausführungsvariante des adaptiven Monitorkonzepts. Das Display 3 und die Bedienelemente 4a, 4b, 4c sind in aufgedruckter Form auf dem Monitorgehäuse 2 und als CapSense-Elemente 7 hinter selbigen realisiert. Die Schutzscheibe, insbesondere eine Plexiglasscheibe 9 wird über die komplette Monitorfront gelegt, auf welcher das Sensormodul 5 installiert wird. Dieses legt eine optische Sensorfläche 6 über die Monitorfront, welche Elemente sowie deren Bewegung und Form erfassen kann, sofern diese die Sensorfläche 6 unterbrechen. Ein haptisches Feedback kann z.B. über Vibrationselemente (Indikatoreinrichtungen) 8 hinter der Schutzscheibe/Plexiglasplatte 9 ermöglicht werden.
  • Im Normalbetrieb kann so die komplette Monitorfront über das optische Sensormodul 5 bedient werden. Hilfsfunktionalitäten wie das Mousepad 4c oder die Schnellfunktionsknöpfe 4b, können inaktiv geschaltet sein und werden von der Sensorfläche 6 ignoriert. Im Falle eines Displaydefekts können die Touch-Funktionalitäten der Displayfläche 3 deaktiviert und die der Hilfstasten 4a, 4b, 4c aktiviert werden, um die Behandlung des Patienten sicher und weitestgehend komfortabel abschließen zu können. Hierbei würde die Sensorfläche 6 nur Kontakte außerhalb des Displaybereichs 3 auswerten. Sollte das Sensormodul 5 ausfallen, ist eine Bedienung durch die Hilfstasten 4a, 4b, 4c ebenfalls noch gewährleistet, da jetzt die CapSense-Funktionalitäten aktiviert werden können. So kann die Maschine, ähnlich wie ein Laptop, noch weitestgehend umstandsfrei über das Mousepad 4c in einen sicheren Zustand überführt werden, ohne Notfallmaßnahmen einleiten zu müssen. Durch diese adaptiv und redundant beschaltbaren Touch-Flächen 6 lässt sich ein robustes und innovatives Bedienkonzept entwickeln, welches leicht zu reinigen und auch mit Handschuhen oder Gegenständen präzise bedienbar ist.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Interface
    2
    Gehäuseabschnitt/Frontpanel
    3
    Display
    4a, 4b, 4c
    Basis-Bedienelemente/Knöpfe
    5
    Optischer Betätigungssensor/Sensorpanel
    6
    Detektionsfläche
    7
    Kapazitiver Näherungssensor
    8
    Indikatoreinrichtung (Vibrationselement/LED)
    9
    Schutzscheibe
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102016112886 A1 [0007]

Claims (11)

  1. Interface (1) für ein medizinisches Gerät, insbesondere eine extrakorporale Blutbehandlungsmaschine weiter vorzugsweise eine Dialysemaschine, mit einem Display (3) zur Anzeige von Display-Bedienelementen und vorzugsweise kapazitiven oder mechanischen Basis-Bedienelementen (4a, 4b, 4c), welche neben dem Display (3) bereitgestellt sind gekennzeichnet durch zumindest einen optischen Betätigungssensor (5), welcher dazu ausgelegt ist, eine Interaktion, insbesondere ein Berühren, eines Nutzers mit den Display-Bedienelementen des Displays (3) sowie mit den in einer Ebene dazu angeordneten Basis-Bedienelementen (4a, 4b, 4c) zu erfassen und welcher partiell aktivierbar oder deaktivierbar ist.
  2. Interface (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Display-Bedienelemente oder das Display (3) sowie die Basis-Bedienelemente (4a, 4b, 4c) separat oder in Gruppen durch die partielle Aktivierung oder Deaktivierung des optischen Betätigungssensors (5) adaptiv beschaltbar sind.
  3. Interface (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der optischer Betätigungssensor (5) bei einem zumindest teilweisen Ausfall des Displays (3) im Bereich des Displays (3) oder einem entsprechenden Teilbereich desselben deaktivierbar ist.
  4. Interface (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Basis-Bedienelemente (4a, 4b, 4c) dafür ausgelegt sind, das medizinische Gerät ohne das Display (3) zumindest derart bedienbar zu halten, dass eine laufende Therapie sicher und vorzugsweise regulär abgeschlossen werden kann.
  5. Interface (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der optische Betätigungssensor (5) ein sich parallel zu dem Display (5) und den Basis-Bedienelementen (4a, 4b, 4c) derart erstreckendes Sensorpanel aufweist, dass eine durch den Betätigungssensor (5) aufgespannte Detektionsfläche (6) das Display (3) und die Basis-Bedienelementen (4a, 4b, 4c) überlagert.
  6. Interface (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Länge des Sensorpanels zumindest einer Erstreckung des Displays (3) und der Basis-Bedienelemente (4a, 4b, 4c) entspricht und vorzugsweise der gesamten Länge des Interfaces (1) entspricht.
  7. Interface (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Basis-Bedienelemente (4a, 4b, 4c) zweidimensionale Marker, insbesondere Aufdrucke oder Aufkleber, auf einem Gehäuseabschnitt (2) des medizinischen Geräts sind.
  8. Interface (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass hinter den Basis-Bedienelementen (4a, 4b, 4c) kapazitive Näherungssensoren (7) angeordnet sind, welche parallel zu dem Betätigungssensor (5) oder, insbesondere bei einem Ausfall desselben, anstelle des Betätigungssensors (5) betrieben oder zugeschaltet werden.
  9. Interface (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine vorzugsweise starre Schutzscheibe (9) vorgesehen ist, welche sich über einen das Display (3) aufweisenden Bereich des Interfaces (1) erstreckt und sich vorzugsweise über einen Bereich des gesamten Interfaces (1), insbesondere vollständig über einen Gehäuseabschnitt (2) des medizinischen Geräts, an welchem das Interface (1) bereitgestellt ist, erstreckt.
  10. Interface (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Indikatoreinrichtung (8), insbesondere Vibrationselemente und/oder LEDs, vorgesehen sind, welche einem Nutzer ein Feedback, insbesondere ein haptisches und/oder optisches Feedback, über vorgenommene Eingaben und/oder Meldungen des medizinischen Geräts ausgeben.
  11. Medizinisches Gerät, insbesondere extrakorporale Blutbehandlungsmaschine oder Dialysemaschine, mit einem Interface (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche.
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