DE19954599C1 - Geschirmtes Eingabegerät - Google Patents

Abstract

Bei einem geschirmten Eingabegerät ist eine Eingabeeinheit (8) von einer hohlleiterförmigen elektrischen Schirmung (2, 6) umgeben. Die Schirmung (2, 6) besitzt in einem Abstand von der Eingabeeinheit (8) eine Zugangsöffnung (12), wobei der Abstand zwischen der Zugangsöffnung (12) und der Eingabeeinheit (8) durch eine gewünschte Abschirmwirkung der Schirmung (2, 6) bestimmt ist. Damit das Eingabegerät während medizinischer Eingriffe benutzt werden kann, ohne daß der Benutzer unsteril wird, ist im Innenraum (4) der Schirmung (2, 6) ein steriler Schutzsack (15) angeordnet.

Description

Die Erfindung betrifft ein geschirmtes Eingabegerät mit einer Eingabeeinheit und einer die Eingabeinheit umgebenden hohlleiterförmigen elektrischen Schirmung, wobei die Schir­ mung in einem Abstand von der Eingabeinheit eine Zugangsöff­ nung besitzt und wobei det Abstand zwischen der Zugangsöff­ nung und der Eingabeeinheit durch eine gewünschte Abschirm­ wirkung der Schirmung bestimmt ist.

Ein geschirmtes Eingabegerät der eingangs genannten Art ist aus der DE 195 28 764 A1 bekannt. Dort werden Öffnungen als schirmende Stutzen ausgeführt, indem diese Stutzen ausrei­ chend lang sind und eine bestimmte innere Weite besitzen. In diesen Öffnungen bewegen sich nichtleitende Bedienungsele­ mente, damit die Schirmwirkung der Öffnung nicht zerstört wird.

Das dabei benutzte Prinzip der Dämpfung von elektromagneti­ schen Wellen zu niedriger Frequenzen in Hohlleitern ist etwa im Lehrbuch von Johannes Wilhelm u. a.: "Elektromagnetische Verträglichkeit (EMV)", 2. Auflage, expert-Verlag, Grafenau, 1983, Seiten 256-258, beschrieben.

Aus der DE 198 36 827 A1 ist es bekannt, eine Schirmung, die in der Nähe von diagnostischen Magnetresonanzgeräten verwen­ det werden soll, mit nicht-ferromagnetischen Materialien zu realisieren.

Ein weiteres geschirmtes Eingabegerät der eingangs genannten Art ist aus der DE 197 36 928 C1 bekannt. Das Eingabegerät ist zum Verschieben einer Marke auf einem Monitor ausgebildet und umfaßt ein vollständig geschlossenes, hermetisch dichtes und sterilisierbares Gehäuse mit einer elektrischen Abschir­ mung. Innerhalb des Gehäuses befindet sich eine Sensorein­ richtung zur Erfassung einer Bewegung des Gehäuses, eine mit der Sensoreinrichtung verbundene Auswerteeinheit und eine der Auswerteeinheit nachgeschaltete Wandlereinheit. Die Wandler­ einheit moduliert die von der Auswerteeinheit abgegebenen Signale und führt sie einer Sendeeinrichtung zu. Ein in der Umgebung positionierter Empfänger erfaßt die gesendeten Sig­ nale und wandelt sie in Signale zur Verschiebung der Marke auf dem Monitor um. Zusätzlich sind innerhalb des Gehäuses drei Drucktasten angeordnet, die durch Druckausübung auf das Gehäuse betätigt werden können. Das Eingabegerät ist speziell zur Verwendung in unmittelbarer Umgebung von diagnostischen Magnetresonanzgeräten entwickelt. Zusätzlich ist es möglich, das Eingabegerät steril zu bedienen, d. h., daß im Zusammen­ hang mit magnetresonanzgeführten operativen Eingriffen ein Operateur dieses Eingabegerät benutzen kann, ohne durch die Benutzung unsteril zu werden.

Auch ein in der DE 44 41 169 A1 beschriebenes geschirmtes Eingabegerät ist für den Betrieb in einer unmittelbaren Umge­ bung eines diagnostischen Magnetresonanzgeräts ausgebildet. Innerhalb eines elektrisch geschirmten Gehäuses ist eine Aus­ werte- und Protokollschaltung und eine damit verbundene elektro-optische Wandlereinheit angeordnet. Die elektroopti­ sche Wandlereinheit wandelt von der Auswerte- und Protokoll­ schaltung abgegebene elektrische Signale in entsprechende op­ tische Signale um. In der Abschirmung ist ein Durchführungs­ filter angeordnet, worüber zumindest die Auswerte- und Proto­ kollschaltung mit elektrische Energie versorgt werden kann. Des weiteren ist in der Abschirmung eine Öffnung eingebracht, worüber mit der elektro-optischen Wandlereinheit verbundene faseroptische Übertragungsmittel aus der Abschirmung heraus­ geführt sind.

Die spezielle, abgeschirmte Ausführung dieser Eingabegeräte ist im Vergleich zu kommerziellen Eingabegeräten, wie sie für gewöhnliche Büroanwendungen zur Verfügung stehen, relativ teuer. Zudem sind diese Eingabegeräte wegen sehr viel gerin­ gerer Stückzahlen als herkömmliche Eingabegeräte einer kos­ tengünstigen Massenfertigung schlecht zugänglich.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein geschirmtes Eingabegerät anzugeben, welches während medizinischer Eingriffe benutzt werden kann, ohne daß der Benutzer unsteril wird, und bei welchem im wesentlichen kommerziell erhältliche Teile Verwendung finden.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß im Innenraum der Schir­ mung ein steriler Schutzsack angeordnet ist.

Die Art der hohlleiterförmigen elektrischen Schirmung nutzt eine physikalische Eigenschaft von Hohlleitern aus, nämlich daß innerhalb des Hohlleiters ein elektromagnetisches Feld unterhalb einer bestimmten, kritischen Frequenz rasch ab­ klingt. In Abhängigkeit der Abmessungen und der Frequenz ist ein Feld im Hohlleiter schon nach wenigen Zentimetern nicht mehr meßbar. Damit können Störungen sowohl von außen nach in­ nen wie auch von innen nach außen abgeschirmt werden. Es ist auch möglich, mehrere Zugangsöffnungen in die Schirmung ein­ zubringen. Dabei ist für jede Öffnung die Hohlleiterdämp­ fungsbedingung einzuhalten. Durch die Anordnung des sterilen Schutzsacks kann ein Operateur das Eingabegerät während eines operativen Eingriffs benutzen, ohne durch die Benutzung un­ steril zu werden.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, daß die Schirmung ausschließlich nicht ferromagnetische Mate­ rialien umfaßt. Damit ist eine Verwendung des geschirmten Eingabgeräts in unmittelbarer Nähe eines Magnetresonanzgeräts möglich.

Das Eingabegerät kann, ähnlich wie beim eingangs zitierten Stand der Technik kabellos ausgeführt sein. Bei einer weite­ ren vorteilhaften Ausgestaltung ist jedoch die Signalisier­ einrichtung mit Signalübertragungsleitungen verbunden, die über Filtermittel aus der Schirmung geführt sind. Damit sind auch mit dem Eingabegerät verbundene Leitungen entstört.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung umfassen die Signalübertragungsleitungen elektrische Leitungen, die aus der Schirmung geführt sind und optische Leitungen, die über Hohlleiterdurchführungen aus der Schirmung geführt sind. Da­ mit ist eine getrennte Weiterleitung und Filterung von schmalbandigen und breitbandigen Protokollsignalen möglich. Die schmalbandigen Protokollsignale werden als elektrische Signale und die breitbandigen Protokollsignale als optische Signale übertragen.

Der Schutzsack ist gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausge­ staltung außerhalb des Innenraums über die Öffnung umgebende Teile der Schirmung gestülpt. Damit kann ein Großteil der Au­ ßenseite der hohlleiterförmigen Schirmung abgedeckt werden und die Gefahr, mit unsterilen Teilen in Berührung zu kommen, ist weiter vermindert.

Das geschirmte Eingabegerät läßt sich schnurlos ausführen, wenn gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung eine elektrische Energiequelle und optische Übertragungsmittel vorhanden sind.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, daß die optischen Übertragungsmittel einen optischen Empfänger zur bidirektionalen Signalübertragung umfassen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im Folgenden an­ hand von drei Figuren erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 in einer Seitenansicht den prinzipiellen Aufbau ei­ nes geschirmten Eingabegeräts in einer Schnittdar­ stellung,

Fig. 2 in einer Seitenansicht eine vergrößerte Darstellung von Leitungsdurchführungen des Eingabegeräts nach Fig. 1 und

Fig. 3 in einer Seitenanschicht den prinzipiellen Aufbau eines schnurlosen geschirmten Eingabegeräts.

Fig. 1 zeigt den prinzipiellen Aufbau eines geschirmten Ein­ gabegeräts, das zur Benutzung in unmittelbarer Umgebung eines diagnostischen Magnetresonanzgeräts geeignet ist. Damit las­ sen sich beispielsweise bei einem magnetresonanzgeführten operativen Eingriff in einem Sterilitätsbereich von einem Operateur Steuersignale für einen Steuer- oder auch Bildrech­ ner des Magnetresonanzgeräts erzeugen. Das Magnetresonanzge­ rät ist auf Störsignale, deren Frequenz in der Nähe der Ar­ beitsfrequenz liegt, besonders empfindlich. Andererseits wer­ den beim Betrieb des Magnetresonanzgeräts auch leistungsstar­ ke Signale erzeugt, die ihrerseits empfindliche elektronische Geräte stören können. Die Arbeitsfrequenz derartiger Geräte liegt im Bereich von mehreren 10 MHz.

Das geschirmte Eingabegerät umfaßt als elektromagnetische Schirmung einen geraden Hohlleiter 2 der einseitig abge­ schlossen ist. Im Innenraum 4 des Hohlleiters 2 ist in der Nähe des Abschlusses 6 eine übliche Eingabeeinheit 8 von der Art angeordnet, wie sie auch für gewöhnliche Büroanwendungen Verwendung findet. Hier ist als Eingabeeinheit 8 ein Joystick dargestellt. Als Eingabeeinheit 8 ist anstatt des Joystick auch ein Trackball einsetzbar. Bei einer entsprechenden Aus­ gestaltung der Bodenplatte 10 des Hohlleiters 2 sind auch Computer-Mäuse als Eingabeeinheiten verwendbar. Die Eingabe­ einheit 8 umfaßt eine Betätigungseinrichtung 8A und eine elektrische Signalisierungseinrichtung 8B, wobei die elektri­ sche Signalisierungseinrichtung 8B im Betrieb Störsignale ab­ strahlt, die im Bereich des Arbeitsfrequenz des Magnetreso­ nanzgeräts, beispielsweise 20 bis 70 MHz, liegen.

Der Hohlleiter 2 einschließlich seines Abschlusses 6 besteht durchgehend aus einem elektrisch leitenden und nicht-ferro­ magnetischen Material, z. B. aus Aluminium. Alternativ kann der Hohlleiter 2 und Abschluß 6 auch als ein festes oder fle­ xibles Netz aufgebaut sein, was hier jedoch nicht weiter dar­ gestellt ist. Eine andere Ausführungsform für den Hohlleiter 2 mit seinem Abschluß 6 besteht aus einem transparenten Trä­ germaterial, z. B. Plexiglas, und einem daran befestigten leitfähigen Netz. Bei der Ausführung des Hohleiters 2 mit dem Abschluß 6 als elektrisch leitendes Netz muß darauf geachtet werden, daß die Maschenweite und die Dicke der Drähte der ge­ forderten Schirmfrequenz angepaßt sind. Die netzartige Ausge­ staltung hat den Vorteil, daß eine, wenn auch eingeschränkte Sichtverbindung zu der Eingabeeinheit 8 möglich ist.

Der Hohlleiter 2 besitzt eine Zugangsöffnung 12, die in ihrer lichten Weite so groß ist, daß die Hand eines Benutzers ein­ schließlich dessen Unterarm in den Innenraum 4 hineinpaßt, um die dort angeordnete Eingabeeinheit 8 zu bedienen. Der Ab­ stand der Eingabeeinheit 8 von der Zugangsöffnung 12 ist so gewählt, daß die höchste abzuschirmende Frequenz noch sicher abgedämpft wird. Dabei bestimmt die lichte Weite der Zu­ gangsöffnung 12 weitgehend den Abstand der Eingabeeinheit 8 von der Zugangöffnung 14 und damit auch die Länge des Hohl­ leiters 2: Je größer die lichte Weite, desto größer ist auch der Abstand zu wählen.

Die Eingabeeinheit 8 ist über eine Leitungsverbindung 14 mit einer Computer-Schnittstelle (hier nicht dargestellt) verbun­ den.

Zum Einsatz im Sterilitätsbereich bei operativen Eingriffen ist in den Innenraum 4 ist ein steriler Schutzsack 15 einge­ bracht, dessen Rand über die Zugansöffnung 12 nach außen ge­ stülpt ist und dort noch einen äußeren Bereich des Hohllei­ ters 2 abdeckt. Der sterile Schutzsack 15 ist als Einmalarti­ kel aus einer dünnen und reißfesten Folie hergestellt. Zur Bedienung des Eingabegeräts führt der Benutzer seine sterile Hand in den Schutzsack 15 und kann dann die an sich nicht sterile Betätigungseinrichtung 8A mit seiner durch den Sack 15 geschützten Hand umgreifen.

Fig. 2 zeigt in einem vergrößerten Ausschnitt, wie die Lei­ tungsverbindung 14 durch den Abschluß 6 des Hohlleiters 2 ge­ führt ist. Die Leitungsverbindung 14 umfaßt eine elektrische Leitung 16 und eine optische Leitung 18. Die elektrische Lei­ tung 16 dient zur Übertragung von schmalbandigen elektrischen Signalen sowie der Stromversorgung der Eingabeeinheit 8. Die elektrische Leitung 16 ist über ein Durchführungs-Tiefpaß­ filter 20 in den Innenraum 4 des Hohlleiters 2 geführt und mit der elektrischen Signalisiereinrichtung 8B verbunden. Über die optische Leitung 18 werden die breitbandigen Proto­ kollsignale von der Eingabeeinheit 8 an die Computer-Schnitt­ stelle geführt. Die Leitung 18 ist über eine Hohlleiterdurch­ führung 22 in den Innenraum 4 des Hohlleiters 2 geführt und dort mit der elektrischen Signalisiereinrichtung 8B verbun­ den. Die optische Leitung 18 ist innerhalb der Signalisier­ einrichtung mit einem elektro-optischen Wandler 24 gekoppelt, der die elektrischen Protokollsignale in optische Signale um­ wandelt. In der Computerschnittstelle werden die optischen Signale mittels eines opto-elektrischen Wandlers wieder in elektische Signale umgewandelt und dann an den Rechner wei­ tergeleitet.

Die in Fig. 3 gezeigte schnurlose Ausführung eines geschirm­ ten Eingabegeräts umfaßt eine elektrische Energiequelle 26 in Form einer Batterie oder eines wiederaufladbaren Akkumulators oder auch eines Kondensators. Bei einem Einsatz in unmittel­ barer Nähe eines diagnostischen Magnetresonanzgeräts wird ein antimagnetischer Akkumulator beispielsweise in der Lithium- Technologie verwendet. Die Energiequelle 26 versorgt die in der Signalisiereinrichtung 8B vorhandene Elektronik sowie da­ mit verbundene optische Signalübertragungsmittel 28 mit elek­ trischer Energie. Die Signalübertragungsmittel 28 umfassen einen optischen Sender 30 in Form von Infrarot-LED und einen optischen Empfänger 32, beispielsweise einen Infrarot-Photo­ transistor. Sowohl der Sender 30 wie auch der Empfänger 32 sind innerhalb der Schirmung 2 in der Nähe eines hochfre­ quenzdichten optischen Fensters 34 angeordnet.

Claims (12)

1. Geschirmtes Eingabegerät mit einer Eingabeeinheit (8) und einer die Eingabeinheit (8) umgebenden hohlleiterförmigen elektrischen Schirmung (2, 6), wobei die Schirmung (2, 6) in einem Abstand von der Eingabeinheit (8) eine Zugangsöffnung (12) besitzt und wobei der Abstand zwischen der Zugangsöff­ nung (12) und der Eingabeeinheit (8)durch eine gewünschte Ab­ schirmwirkung der Schirmung (2, 6) bestimmt ist, da­ durch gekennzeichnet, dass im Innenraum (4) der Schirmung (2, 6) ein steriler Schutzsack (15) angeordnet ist.

2. Geschirmtes Eingabegerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schirmung (2, 6) ausschließlich nicht ferromagnetische Materialien umfaßt.

3. Geschirmtes Eingabegerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingabeeinheit (8) mit einer Leitungsverbindung (14) verbun­ den ist, die über Filtermittel (20, 22) aus der Schirmung (2, 6) geführt ist.

4. Geschirmtes Eingabegerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitungsverbin­ dung (14) eine elektrische Leitung (16) umfaßt, die über Durchführungsfilter (20) aus der Schirmung (2, 6) geführt ist.

5. Geschirmtes Eingabegerät nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitungsverbindung (14) eine optische Leitung (18) umfaßt, die über eine Hohlleiterdurchführung (22) aus der Schirmung (2, 6) geführt ist.

6. Geschirmtes Eingabegerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Schutzsack (15) außerhalb des Innenraums (4) über die Zu­ gangsöffnung (12) umgebende Teile der Schirmung (2) gestülpt ist.

7. Geschirmtes Eingabegerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingabeeinheit (8) zur Abgabe von digitalen Signalen ausgebildet ist.

8. Geschirmtes Eingabegerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingabeeinheit (8) zur Abgabe von Daten für einen Rechner ausgebildet ist.

9. Geschirmtes Eingabegerät nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine elektrische Energiequelle (26) und optische Signalübertra­ gungsmittel (28) vorhanden sind.

10. Geschirmtes Eingabegerät nach Anspruch 9, da­ durch gekennzeichnet, dass die Signalübertragungsmittel (28) einen optischen Sender (30) umfassen.

11. Geschirmtes Eingabegerät nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalübertragungsmittel (28) einen optischen Empfänger (32) umfassen.

12. Geschirmtes Eingabegerät nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalübertragungsmittel (28) innerhalb der Schirmung an einem optischen Fenster (34) angeordnet sind.