DE19813016B4

DE19813016B4 - Eingabeeinrichtung mit Mitteln zur Erwärmung eines Bedienbereichs

Info

Publication number: DE19813016B4
Application number: DE1998113016
Authority: DE
Inventors: Arno Schmidt
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1998-03-25
Filing date: 1998-03-25
Publication date: 2005-06-30
Anticipated expiration: 2018-03-26
Also published as: DE19813016A1

Abstract

Eingabeeinrichtung mit Mitteln zur Erwärmung eines Bedienbereichs, bei welcher der Bedienbereich eine Mehrzahl von Handbedienungselementen aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß Erwärmungselemente (1.3, 2.3, 2.5, 3.5) innerhalb der Eingabeeinrichtung in unmittelbarer Nähe zu den Handbedienungselementen in den Zwischenräumen zwischen den Handbedienungselementen angeordnet sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Eingabeeinrichtung mit Mitteln zur Erwärmung eines Bedienbereichs z.B. für eine Datenverarbeitungseinrichtung, die eine gezielte Erwärmung der Berührungsflächen mit ihren Randzonen im Bereich der Hände/Finger der bedienenden Personen vorzunehmen gestattet und z.B. für Computer und andere Anlagen, die mit Tasten, Schaltern und/oder Näherungssensoren oder ähnlichen Handbedienungselementen arbeiten, sowie für Schreib-, Steuer-oder Schaltaufgaben mit manueller Direktion geeignet ist, also im Wesentlichen für Tastaturen aber auch explizit für sog. Computermäuse, Zeichenflächen (Tableaus) usw.
Der Zweck solcher Einrichtungen im allgemeinen und der erfindungsgemäßen Ausführungen im besonderen ist, die bedienenden Finger oder Hände während der Eingabe- und Handhabungszeit zu erwärmen, um sie dadurch geschmeidiger, beweglicher und länger handlungsbereit zu halten, sowie präventiv den relativ häufigen gesundheitlichen Beeinträchtigungen wie z.B. RSI oder Sehnenscheidenentzündungen bei Schreibtätigkeiten zu begegnen.

Der Stand der Technik kennt für diesen Zweck eine Reihe schon einigermaßen wirksamer Mittel wie Infrarotstrahlungsquellen oder Warmluftgerätschaften mit vorzugsweise elektrischen Energiewandlern, die entweder das Arbeitsfeld bestrahlen oder mit einem temperierten Luftstrom überziehen. Eine Vielzahl derartig verwendbarer Gerätschaften ist bekannt und werden beispielsweise in US5193523A, JP08- 083674A, CH237750A oder der machveröffentlichten älteren Anmeldung DE 19638812 A1 schrieben.

Die Nachteile eben dieser gängigen Heizmittel für den erfindungsrelevanten Zweck sind signifikant und die Kritik setzt eben dort an, wo im Bedienungsbereich von Tastenfeldern zusätzliches Gerät ganz einfach stört, durch nicht angepaßte Funktion wiederholt korrigiert oder ausgerichtet werden muß und so zu einer ständigen Regelfolge nach dem Prinzip Versuch und Irrtum führt. Das kostet nicht nur Zeit, sondern lenkt natürlich auch von der eigentlichen Arbeit ab und ist nicht ungefährlich weil örtliche Überhitzungen zu Schäden an Mensch und Material führen können und wird aus diesen und einigen weiteren Gründen mehr schließlich doch wieder unterlassen. Allgemein trägt dieser Umstand dazu bei, die Produktivität des bedienenden Personals zu verringern, die Eingabezeiten zu vergrößern und die Behaglichkeit zu senken. Außerdem geht von der starren, angespannten Schreibhaltung ein nicht unerhebliches Gesundheitsrisiko aus, wie die Statistiken von Krankenkassen oder Berufsgenossenschaften beweisen.

Die Aufgabe der Erfindung ist somit, den Arbeitsbereich im Bedienungs- bzw. Tastenfeld von Computern, Schreib-, Kassen- oder ähnlichen Geräten auf ein einstellbares, optimales Temperaturniveau zu bringen, in dessen durch Strahlung, Konvektion und Kontakt gebildeten Einfluß eine Behaglichkeitszone für die arbeitenden Hände weitgehend unabhängig von der Umgebungstemperatur geschaffen wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß Erwärmungselemente innerhalb der Eingabeeinrichtung in unmittelbarer Nähe zu den Handbedienungselementen in den Zwischenräumen zwischen den Handbedienungselementen angeordnet sind.

Die Vielzahl der möglichen Ausführungsformen ergibt einen enormen Gestaltungsspielraum für den erfindungsgemäßen Gedanken. Es kann z.B. durch eine geeignete, zusätzlich eingebrachte Heizfolie in den Zwischenräumen der Tastenelemente vorzugsweise auch unterhalb der Tastenelementen gezielt der Tastenbereich beheizt werden, wodurch sich eine optimale Wärmeverteilung einstellt. Eine andere ähnlich vorteilhafte Lösung kann darin bestehen, die Tastaturober- oder Innenfläche und/oder das dazugehörige Gehäuseteil oder aber eine seperate Heizschicht aus elektrisch leitfähigem Material, auch Kunststoff, herzustellen oder mit einem solchen zu beschichten und direkt als Widerstandsleiter zu benutzen. Weiterhin kommen als Lösung aufgedruckte, eingespritzte, aufgeklebte oder aufgedampfte Widerstandsbahnen als Heizleiter ebenso in Frage wie ein einfacher Heizdraht, die die Erwärmungsaufgabe alle ähnlich gut bewältigen würden und sich auf einem möglichst flächigen, der Tastaturoberfläche nahem Bauteil befinden. Sehr vorteilhaft und kostengünstig wäre eine Ausführung direkt als Print auf der Platine oder Folie, die auch die Verdrahtung bzw. Verbindung der Tastenelemente übernimmt. Ebenfalls ist es vorstellbar, eine mechanische Trägerkonstruktion wie z.B. die im Tastaturenbau oft verwendeten Aluminiumprofile, die primär dem mechanischen Halt der Tasten und/oder Trägerplatinen dient, mittels mit ihr verbundener diskreter Heizelemente z.B. gebräuchlicher Widerstandsbauformen zu beheizen und so die Wärme ebenfalls möglichst gleichmäßig zu verteilen. Da diese meistens unterhalb der eigentlichen Tastenfläche angebracht sind können vorteilhaft gezielt eingebrachte Wärmebrücken aus besonders gut wärmeleitfähigem Material eingesetzt werden, um die Wärme über die Zwischenräume an die Oberfläche der Tastatur zu bringen.

Ferner können Einrichtungen vorgesehen werden, die eine gezielte Beeinflussung des sich ausbildenden Wärmestroms ermöglichen. So kann z.B. unterhalb einer Tastatur eine Isolationsschicht angebracht werden, um den Wärmestrom hauptsächlich nach oben zu leiten. Dieser Effekt kann z.B. mit den schon angesprochenen Wärmebrücken kombiniert für eine gezielte Flußrichtung und damit für einen optimierten Wirkungsgrad der Anordnung sorgen. Eine Isolation sorgt auch für eine Reduktion der benötigten Heizleistung und ist damit vorteilhaft für den Nutzen der Anordnung.

Verwendet man eine direkte joulsche Erwärmung innerhalb der Tastatur, so muß die Heizleistung, die für eine gängige Tastatur ca. 10-30 Watt beträgt, in elektrischer Form in die Tastatur gelangen. Dazu bietet sich eine Energieversorgung aus dem zu bedienenden Gerät an. Sie kann aber auch mit Hilfe von externem Gerät also z.B. gebräuchlichen Steckernetzteilen erfolgen. Es ist auch möglich, falls eine kabelgebundene Lösung unerwünscht ist, die Energieversorgung induktiv durch einen unter der Maus/Tastatur liegenden Induktor mit entsprechendem Empfänger z.B. Spule in der Tastatur/Maus zu realisieren. Alternativ dazu kann auch eine Versorgung z.B. über Licht- oder Infrarotsender und Empfänger wie z.B. Solarzellen o.ä. stattfinden.

Die Wärmeübertragung kann also auf drei gängige Arten erfolgen, durch Konvektion, durch Strahlung und durch Wärmeleitung. Alle führen zu dem Ziel, die Temperatur im Arbeitsbereich der Finger und Hände der bedienenden Person im sensiblen Behaglichkeitsbereich zu halten.

Die Möglichkeit die Tastenfelder und die Tasten zu erwärmen ist mit nur einigen wenigen Watt Heizleistung machbar. Allerdings sollte diese Heizleistung in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur dosiert werden, um ein konstantes Temperaturniveau zu erzielen. Diese Regelung kann unter Einbeziehung des bedienenden Personals durch eine einfache Stellung der Heizleistung nach dem Stufenprinzip erfolgen aber auch automatisch, wenn die Temperatur gemessen und über einen geschlossenen Regelkreis geregelt wird. Diese Aufgabe kann leicht mit ein wenig Elektronik vorteilhaft sogar unter Einbeziehung des ohnehin vorhandenen Tastatur- oder Mauscontrollers gelöst werden. Es ist dabei vorzuziehen, statt eines analogen Regelkreises eine digitale Variante einzusetzen die mit einem geeigneten Modulationsverfahren wie z.B. PWM oder PDM einen Leistungschalter betätigt und so die Leistung der Heizung regelt. Das optimale Temperaturniveau liegt dabei zwischen 30°C und 40°C. Um den Energieverbrauch oder die Grenztemperaturen einer solchen erfindungsgemäßen Einrichtung zu kontrollieren, ist der Einsatz einer Steuerung oder Regelung vorgesehen, die u.a. die ganze Heizeinrichtung nicht nur temperaturmäßig auf ein vorgegebenes oder eingestelltes Niveau hält, sondern auch komplett abschaltet, wenn während einer längeren Pause das Tastenfeld nicht betätigt wird. Insbesondere kann die Steuerung oder Regelung bei DV-Anlagen im weitesten Sinne auch per Software über Programme oder Betriebssysteme, besonders solche mit Powermanagement Funktionen erfolgen. Die Generierung der angesprochenen Pulsweiten-, Pulsdauer- oder Pulsfolgen- oder ähnliche Modulationen in Verbindung mit einer entsprechenden Leistungsstufe lassen sich leicht sowohl im Controller der Eingabegerätes als auch im Hauptprogramm der bedienten DV-Anlage unterbringen. Dabei können natürlich besonders vorteilhaft die Bedienelemente selbst zur Eingabe oder Einstellung der Solltemperatur genutzt werden. Das Regelproblem ist also leicht zu lösen, läßt sich sehr genau flächenmäßig begrenzen und produktionstechnisch günstig auch in Serienfertigung durchführen.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile sind nachhaltig und von mannigfaltiger Art. Zunächst ist auf diese Weise bei den tätigen Personen der störende Umstand steifer Finger oder kalter Hände weitgehend vermeidbar. Selbst in sehr gut beheizten Räumlichkeiten wird man diese Möglichkeit aus Behaglichkeitsgründen gerne wahrnehmen, denn selbst dort macht sich die schnelle Unterkühlung der Finger und/oder Hände bei Schreib- oder Eingabearbeiten im angesprochenen Sinn störend bemerkbar. Ein ganz wesentlicher Vorteil der Erfindung ist die gesundheitliche Prävention bei Personen, die häufig und langzeitig Eingabemittel an den genannten Anlagen bedienen müssen. Sehnenscheidenentzündungen im Handgelenk oder Armbereich, Schulterverkrampfungen oder Rückenverspannungen sind beim Bedienungspersonal auf Grund der langandauernden, stillen und den Kreislauf desaktivierten Tätigkeit schon ein Berufssyndrom. Krankenkassen oder Berufsgenossenschaften geben mittlerweile vielstellige Summen zur Regulierung derartig verursachter Schäden aus. In diesem Zusammenhang sind insbesondere das RSI-Syndrom (Repetetive-Strain-Injury) oder das Carpal-Tunnel-Syndrom zu nennen.

Direkte Einsparung an Heizkosten der Arbeitsräume schließlich kann man mit erfindungsgemäßen Eingabegeräten dadurch erreichen, daß eine Absenkung der Raumtemperaturen möglich ja sogar erforderlich ist, ohne den Behaglichkeitsbereich zu verlassen. Es ist hinreichend bekannt, daß eine Erhöhung der Raumtemperatur von z.B. 21°C auf 24°C nahe zu 100% höhere Heizkosten verursacht, die auf diese Weise eingespart werden können. Ein weiterer Vorteil der wiederum aus den abgesenkten Raumtemperaturen abzuleiten ist, ist das erhöhte Konzentrationsvermögen der dort arbeitenden Personen. Schließlich kommt noch ein Vorteil dort zum Tragen, wo angenehme Raumtemperaturen gar nicht eingehalten werden können, wie z.B. an den Kassen vieler Märkte. Die gezielt erwärmten Zwischenräume zwischen den Handbedienungselementen der Eingabeeinrichtungen sorgen auch dort für mehr Behaglichkeit und steigern so die Leistungsfähigkeit der bedienenden Personen.
Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.
Wie man erkennt, zeigt die 1 einen Ausschnitt aus einem Tastenfeld 1.1. Man erkennt hier deutlich eine Reihe von Tastenführungen 1.2. Die abschließende Deckplatte oder das Gehäuse ist hier nicht dargestellt, damit man den Heizdraht/-Leiterbahn 1.3 besser erkennen kann. Schließt man die Kontaktstellen 1.4 des Heizdrahtes/-Leiterbahn an eine Spannungsquelle an, fließt ein Strom durch den mäanderförmigen Heizdraht/-Leiterbahn und erwärmt in der erfindungsgemäßen Art und Weise den Tastenbereich.
In der 2 zeigt der Schnitt die Anordnung der wärmespendenden Heizmittel am Beispiel diskreter Heizwiderstände. Die einzelnen Tasten sind der Übersicht wegen in diesem Schnitt nicht zu sehen. Man erkennt jedoch deutlich das Tastaturgehäuse 2.1 sowie den darunter angeordneten Wärmeverteiler bzw. -Leiter 2.2. Die diskreten Heizwiderstände 2.3 die ihre Joulsche Wärme an den Wärmeverteiler 2.2 abgeben, werden über die elektrischen Anschlüsse 2.6 mit Strom versorgt. Werden zur Tastaturbeheizung keine diskreten Widerstände eingesetzt, sondern beispielsweise heizbare Bodenplatten 2.7, kann nach dem Wesen der Erfindung eine gezielt plazierte Isolation 2.4 einen unerwünschten Wärmefluß verhindern, oder mittels einer gut leitenden Wärmebrücke 2.5 diesen über die Tastenzwischenräume an die Tastaturoberfläche bringen.
Die 3 schließlich zeigt den Schnitt schematisch durch eine Folientastatur. Die Deck- und Bodenfolien 3.1 und 3.2 sind deutlich zu erkennen. Die einzelnen Tasten 3.3 mit ihren Kontaktstellen 3.4 die in der bekannten Weise eine Matrix schalten, werden von der Heizfolie 3.5 in der beschriebenen erfindungsgemäßen Weise erwärmt und stellen somit den angestrebten Effekt sicher.

Claims

Eingabeeinrichtung mit Mitteln zur Erwärmung eines Bedienbereichs, bei welcher der Bedienbereich eine Mehrzahl von Handbedienungselementen aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß Erwärmungselemente (1.3, 2.3, 2.5, 3.5) innerhalb der Eingabeeinrichtung in unmittelbarer Nähe zu den Handbedienungselementen in den Zwischenräumen zwischen den Handbedienungselementen angeordnet sind.
Eingabeeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erwärmungselemente in den Zwischenräumen auch unterhalb der Handbedienungselemente angeordnet sind.
Eingabeeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Erwärmungselemente auf einer in den Zwischenräumen befindlichen Trägerfolie (3.5) aufgebracht sind.
Eingabeeinrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Erwärmungselemente aus einem durch die Zwischenräume geführten Heizdraht oder einer Heizleiterbahn (1.3) bestehen.
Eingabeeinrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Erwärmungselemente aus elektrisch leitfähigen und/oder elektrisch leitfähig beschichteten Gehäuse- und/oder Strukturelementen der Eingabeeinrichtung selbst bestehen.
Eingabeeinrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Erwärmungselemente aus diskreten elektrischen Widerständen (2.3) bestehen.
Eingabeeinrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der Eingabeeinrichtung angeordnete Wärmebrücken (2.5) und/oder Wärmeisolierungen eine gezielte Führung des Wärmestroms ermöglichen.
Eingabeeinrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Erwärmungselemente über eine Steuerung und/oder Regelung derart in ihrer Wärmeabgabe beeinflußt werden, daß eine Erwärmung nur in der Zeit, wahlweise einschließlich einer frei wählbaren Hysteresezeitspanne erfolgt, in der auch eine tatsächliche Bedienung der Eingabeeinrichtung erfolgt.
Eingabeeinrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Erwärmungselemente über eine Steuerung und/oder Regelung derart in ihrer Wärmeabgabe beeinflußt werden, daß eine gezielte Einstellung des Temperaturniveaus innerhalb des Bedienbereichs erfolgt.
Eingabeeinrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Bedienung der genannten Steuerungen und/oder Regelungen über die Eingabeeinrichtung selbst erfolgt.
Eingabeeinrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Energieversorgung der Erwärmungselemente zusammen mit der Energieversorgung der Eingabeeinrichtung selbst erfolgt.