DE202018000858U1 - Gerät zum manuellen Auftragen einer Flüssigkeit - Google Patents

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Abstract

Gerät zum manuellen Auftragen einer Flüssigkeit, insbesondere zum Malen, Markieren, Zeichnen, Schreiben und/oder Schminken von keratinischen Oberflächen, wobei das Gerät einen Kapillarspeicher (8) für die Flüssigkeit aufweist, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (3, 4) zum Messen des Füllstands des Kapillarspeichers (8).

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Gerät zum manuellen Auftragen einer Flüssigkeit, insbesondere zum Malen, Markieren, Zeichnen, Schreiben und/oder Schminken von keratinischen Oberflächen, wobei das Gerät einen Kapillarspeicher für die Flüssigkeit aufweist.
  • Mit anderen Worten betrifft die Erfindung insbesondere einen Stift oder einen Marker. Derartige Geräte sind bekannt. Ist der Kapillarspeicher leer, so stellt das Gerät seine Funktion ohne Vorwarnung ein. Das ist besonders ärgerlich, wenn während der Benutzung gerade kein Ersatzgerät und keine Möglichkeit des Nachfüllens zur Verfügung steht.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den obigen Nachteil zu beseitigen und einem Benutzer die Möglichkeit zu geben, sich auf das baldige Erschöpfen des Flüssigkeitsvorrats beizeiten einzustellen.
  • Erfindungsgemäß wird die gestellte Aufgabe bei einem Gerät der eingangs genannten Art durch eine Einrichtung zum Messen des Füllstands des Kapillarspeichers gelöst. Durch eine solche Füllstandsmessung kann sich ein Benutzer des Geräts frühzeitig auf ein Erschöpfen des Flüssigkeitsspeichers einstellen und beizeiten für Ersatz oder für ein Nachfüllen sorgen.
  • Erfindungsgemäß bevorzugt weist die Füllstandsmesseinrichtung einen Feuchtesensor auf. Ein solcher Feuchtesensor ist insbesondere sehr gut dazu geeignet, den Füllstand eines als Kapillarspeicher ausgestalteten Flüssigkeitsspeichers zu messen.
  • Der Feuchtesensor weist erfindungsgemäß weiter bevorzugt Leiterbahnen auf, die dazu ausgelegt und derart angeordnet sind, dass sie resistiv oder kapazitiv den Füllstand des Kapillarspeichers messen. Mit anderen Worten nutzt die Erfindung die Tatsache aus, dass der Gesamtwiderstand und die Kapazität zwischen den beiden Arten der Leiterbahnenschaltung sich abhängig vom Füllstand des Kapillarspeichers ändert. Diese Schaltung beinhaltet nämlich einen Stromkreis, zu dem ein von dem Kapillarspeicher selbst gebildeter Abschnitt zwischen Leiterbahnen gehört, wobei sich Widerstand und Kapazität des genannten Abschnitts füllstandsabhängig ändern. Dabei kann ein Teil der Leiterbahnen an den Pluspol und der andere an den Minuspol einer Spannungsquelle angeschlossen sein.
  • Dabei können die Leiterbahnen prinzipiell beliebig ausgestaltet sein. Als vorteilhaft hat es sich herausgestellt, den Leiterbahnen eine kammartige Struktur zu geben.
  • Nach einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Gerät eine Schnittstelle auf, die dazu ausgelegt ist, das Ergebnis der Füllstandsmessung berührungslos abzugeben. Dadurch ist keine eigene Anzeigeeinrichtung für den Füllstand an dem Gerät erforderlich. Vielmehr kann das Ergebnis der Füllstandsmessung beispielsweise mittels eines Smartphones oder eines anderen Gerätes ausgegeben werden, das berührungs- bzw. drahtlos Daten empfangen kann.
  • Weiter bevorzugt ist erfindungsgemäß eine elektronische Schaltung vorgesehen, die mit einer Antenne und der Füllstandsmesseinrichtung verbunden ist. Im Prinzip dient dabei die elektronische Schaltung dazu, das Messergebnis in einer sachgemäßen Form über die Antenne abzugeben.
  • Die Antenne dient dabei erfindungsgemäß weiter bevorzugt nicht nur zum Abgeben des Messergebnisses, sondern vielmehr auch dazu, die elektronische Schaltung mit Energie zu versorgen. Mit anderen Worten arbeitet das Gerät erfindungsgemäß bevorzugt nach dem Prinzip des RFID (Radio Frequency Identification) oder des Transponders (Transmitter and Responder).
  • Erfolgt das Auslesen des Füllstands nach dem Prinzip des RFID, so ist es in vielen Fällen für eine verlässliche Datenübertragung vorteilhaft, wenn die Antenne des Geräts parallel zu der Antenne der Ausleseeinheit liegt, wobei es sich bei der Ausleseeinheit beispielsweise um ein Mobiltelefon handeln kann. Sollte also das Gerät die Form eines flachen Markers haben, ergeben sich entsprechende Vorgaben. So ist es erfindungsgemäß bevorzugt, dass insbesondere dann, wenn das Gerät eine sich in Längsrichtung des Gerätes erstreckende ebene Außenfläche aufweist, die Antenne parallel zu der Außenfläche liegt.
  • Zusätzlich oder alternativ können erfindungsgemäß mindestens zwei Antennen vorgesehen sein, die in aufeinander senkrecht stehenden Ebenen liegen. Auf diese Weise ist es besonders einfach, den erforderlichen Antennengewinn unabhängig von der gegenseitigen Ausrichtung zu erzielen.
  • Nach einer weiter bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind ein Kondensator und ein Gleichrichter zur Versorgung der elektronischen Schaltung mit Energie vorgesehen. Dadurch besteht die Möglichkeit, die für den Betrieb der elektronischen Schaltung erforderliche Energie beispielsweise induktiv unter Verwendung der Antenne zu gewinnen, wobei der Kondensator als Puffer dient.
  • Nach einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Füllstandsmesseinrichtung und/oder die Schnittstelle auf einem Träger liegen, insbesondere auf einem Träger aus flexiblem Kunststoff. Daraus ergeben sich Vorteile sowohl mechanischer Art im Hinblick auf die Stabilität als auch im Hinblick auf die Herstellung. Es sind nämlich keine Änderungen im Fertigungsprozess des erfindungsgemäßen Gerätes im Vergleich mit bisherigen Geräten erforderlich. Wird im Fertigungsprozess des Kapillarspeichers der Träger mit der darauf liegenden Füllstandsmesseinrichtung und/oder der ebenfalls darauf liegenden Schnittstelle zusammen mit den Fasern für den Kapillarspeicher zugeführt, ist die Integration der Füllstandsmesseinrichtung bzw. der Schnittstelle in den Fertigungsprozess besonders einfach und reibungslos.
  • Die Füllstandsmesseinrichtung und/oder die Schnittstelle sind erfindungsgemäß weiter bevorzugt in dem Kapillarspeicher angeordnet. Dies dient insbesondere der Freiheit bei der Auslegung des äußeren Erscheinungsbildes des Gerätes.
  • Erfindungsgemäß bevorzugt ist schließlich vorgesehen, dass der Kapillarspeicher eine Längsmittelachse hat und die Füllstandsmesseinrichtung und/oder die Schnittstelle in der Querschnittsansicht von der Längsachse und/oder von der äußeren Begrenzung des Kapillarspeichers jeweils einen Abstand von mindestens 5 % der maximalen Querausdehnung des Kapillarspeichers hat/haben.
  • Der obige Mindestabstand von der Längsachse dient dazu, die Füllstandsmesseinrichtung bzw. die Schnittstelle außerhalb desjenigen Bereichs anzuordnen, in dem beispielsweise eine Spitze des Auftraggeräts liegt oder später zu liegen kommt. Der Mindestabstand von der äußeren Begrenzung des Kapillarspeichers dient dazu, die Füllstandsmess-einrichtung und/oder die Schnittstelle und gegebenenfalls den Träger vor übermäßiger Erwärmung zu schützen, wenn die genannten Elemente während einer Extrusion bereits in den Kapillarspeicher eingebettet sind, beispielsweise während des Ausbildens einer Hülle für den Kapillarspeicher durch Extrusion.
  • Im Folgenden ist die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung mit weiteren Einzelheiten näher erläutert. Dabei zeigen
    • 1 eine schematische perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Auftraggerätes in Form eines flachen Markers,
    • 2 den Marker aus 1, jedoch ohne dessen Vorderteil,
    • 3 eine schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Füllstandsmesseinrichtung, einschließlich elektronischer Schaltung und Antenne,
    • 4 schematisch die Anordnung der in 3 gezeigten Elemente in einem Kapillarspeicher und
    • 5 die gleiche Ansicht wie 4, jedoch von einer anderen Ausführungsform.
  • Die 3 bis 5 zeigen ein Trägerband 1, eine Antenne 2, eine elektronische Schaltung 3, Leiterbahnen 4, einen insgesamt mit der Bezugszahl 8 bezeichneten Faserspeicher und eine Füllung 9 des Faserspeichers 8.
  • Die elektronische Schaltung 3 stellt den Kern des Systems dar. Dabei handelt es sich um einen RFID-Chip mit einem integrierten A/D-Wandler, der auf dem in diesem Ausführungsbeispiel flexibel ausgebildeten Trägerband 1 aufgebracht ist. Die elektronische Schaltung 3 ist einerseits mit der Antenne 2 verbunden, über die sie mittels eines elektromagnetischen Wechselfeldes mit Energie versorgt wird. Ferner ist sie mit den Leiterbahnen 4 verbunden. Die Leiterbahnen 4 weisen zwei kammartige Teile auf, mittels denen resistiv der Anteil an Flüssigkeit in dem Faserspeicher 8 gemessen werden kann. Diese Einheit ist im Folgenden als Schaltkreis bezeichnet. Abhängig vom Grad der Benetzung des Zwischenraums zwischen den Leiterbahnen 4 mit der in dem Faserspeicher 8 enthaltenen Flüssigkeit sinkt der elektrische Widerstand zwischen den beiden Kämmen der Leiterbahnen 4 und damit der Widerstand in dem Schaltkreis mit steigendem Füllstand in dem Faserspeicher 8.
  • Um den Füllstand abzufragen, muss eine Auswerteinrichtung verwendet werden, bei der es sich in dem dargestellten Ausführungsbeispiel um ein Mobiltelefon handeln kann, auf dem eine einschlägige App installiert ist. Das Mobiltelefon muss zu diesem Zweck zur Nearfieldcommunication (NFC) fähig sein. Die NFC versorgt die Antenne des Mobiltelefons mit einem elektrischen Wechselstrom, der über ein Magnetfeld in umliegenden leitfähigen Gegenständen einen Strom induziert. Bringt man nun den Faserspeicher 8 mit den darin angeordneten und oben beschriebenen Elementen in die Nähe des Telefons, wird ein Wechselstrom in der Antenne 2 induziert. Durch einen in der elektronischen Schaltung 3 vorgesehenen Gleichrichter 5 wird ein ebenfalls in der elektronischen Schaltung 2 vorgesehener Kondensator 6 aufgeladen, der den RFID-Chip mit der erforderlichen Energie versorgt. Der Chip misst nun den Ohmschen Widerstand in dem obengenannten Schaltkreis und sendet das Messergebnis über die Antenne 2 an das Mobiltelefon. Dort kann das Ergebnis angezeigt werden. Die elektronische Schaltung 3 stellt mithin zusammen mit den Leiterbahnen 4 einen Feuchtesensor dar. Die Antenne 2 dient als Schnittstelle zum berührungslosen Abgeben des Ergebnisses der Füllstandsmessung.
  • Zu der elektronischen Schaltung 3 gehören ein Gleichrichter 5, ein Kondensator 6 und ein Schalter 7. In der in 3 gezeigten Stellung verbindet der Schalter 7 die Antenne 2 mit dem Gleichrichter 5. In diesem Zustand kann der Kondensator 6 induktiv über die Antenne 2 aufgeladen werden. Ist der Kondensator 6 voll, verbindet der Schalter 7 die Antenne 2 mit dem Antennenausgang der elektronischen Schaltung 3, damit sichergestellt ist, dass das Funksignal nicht in dem Gleichrichter 5 verlorengeht.
  • Im Folgenden ist die Fertigung eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Gerätes erläutert. Die elektronische Schaltung 3, die Leiterbahnen 4 sowie die Antenne 2 werden auf einem Endlosband aus einem flexiblem Kunststoff aufgebracht. Die dafür erforderlichen Fertigungsschritte sind allgemein bekannt. Vorteilhafterweise entspricht dabei die Teilung zwischen zwei Einheiten genau der Länge eines Faserspeichers der herzustellenden Geräte. Dadurch ist ein präzises Einlegen der genannten Elemente in den Faserspeicher 8 möglich.
  • Der Faserspeicher 8 weist als Füllung 9 einen Strang von Fäden (beispielsweise aus Polyester) auf, der durch den Kern einer Ringdüse gezogen wird. Diese Ringdüse extrudiert einen Schlauch aus Hüllmaterial (beispielsweise aus Polypropylen) um den Faserstrang herum. Dieser mit der Umhüllung versehene Endlosstrang wird nach Erkalten des Hüllmaterials durch rotierende Messer auf die gewünschte Länge abgelängt.
  • Vor der Ringdüse wird das Endlosband mit den darauf befindlichen Schaltelementen dem Strang hinzugefügt, so dass es in den Strang eingebettet wird. Der mit der Umhüllung versehene Endlosstrang wird immer zwischen zwei Schaltungseinheiten geschnitten. Dies kann z.B. durch eine optische oder induktive Messung der Position der Schaltkreise auf dem Endlosband bei der Zuführung geschehen, die das Schneiden synchronisiert. Ein solcher mit den Schaltelementen ausgestatteter Speicher kann wie ein gewöhnlicher Faserspeicher in einem Stift oder dergleichen verbaut werden.
  • Die Schaltelemente werden dabei möglichst nicht am Rand des Stranges hinzugefügt. Werden sie komplett von Fasern umschlossen, werden sie auch weniger beim Extrusionsprozess erwärmt, was die Verwendung von günstigeren, weniger wärmefesten Kunststoffen wie Polyester für das Trägerband 1 ermöglicht. Das Trägerband 1 sollte aber auch nicht genau in der Mitte des Faserspeichers 8 liegen. Denn dort wird bei der Montage des Gerätes das eigentliche Auftragelement (also beispielsweise die Spitze eines Stiftes) eingesteckt.
  • In 4 ist die Längsachse des Faserspeichers 8 mit L bezeichnet. Der Abstand A des Trägerbandes 1 und damit der Antenne 2 sowie der elektronischen Schaltung 3 und der Leiterbahnen 4 von der Längsachse L sollte mehr als 5 % des Durchmessers D betragen. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind es 44 %. Der Abstand a vom äußeren Rand beträgt in dem gezeigten Ausführungsbeispiel 11 % des Durchmessers D.
  • Verglichen mit herkömmlichen Geräten der eingangs genannten Art muss also der Fertigungsprozess prinzipiell nicht geändert werden. Es muss nur vor dem Extrudieren der Träger mit den darauf befindlichen Schaltungselementen in das Faserbündel eingelegt werden.
  • Wird der Faserspeicher 8 mit der mit nur einer Antenne 2 versehenen Füllstandsmesseinrichtung in den flachen Marker nach den 1 und 2 verwendet, muss er derart eingelegt werden, dass die Antenne 2 mit ihrer Hauptebene parallel zu Planflächen 11 des Markers liegt. Um dies zu gewährleisten, ist zusätzlicher Aufwand erforderlich.
  • Dieser Aufwand ist bei dem Ausführungsbeispiel nach 5 nicht erforderlich. Nach 5 ist eine zweite Antenne 10 orthogonal zu der ersten Antenne 2 angeschlossen. Elektrisch liegen die beiden Antennen 2, 10 parallel an der elektronischen Schaltung 3. In dieser Form wird bei beliebiger Lage der Antennen 2 und 10 bezüglich einer Auswerteinrichtung (beispielsweise Mobiltelefon) durch induktive Kopplung eine ausreichende Energiemenge übertragen und ein eventuell übertragenes Funksignal wird mit ausreichender Stärke an der Auswerteinrichtung empfangen.
  • Die in der obigen Beschreibung, den Ansprüchen sowie der Zeichnung offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebigen Kombinationen für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.

Claims (13)

  1. Gerät zum manuellen Auftragen einer Flüssigkeit, insbesondere zum Malen, Markieren, Zeichnen, Schreiben und/oder Schminken von keratinischen Oberflächen, wobei das Gerät einen Kapillarspeicher (8) für die Flüssigkeit aufweist, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (3, 4) zum Messen des Füllstands des Kapillarspeichers (8).
  2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllstandsmesseinrichtung (3, 4) einen Feuchtesensor (4) aufweist.
  3. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Feuchtesensor Leiterbahnen (4) aufweist, die dazu ausgelegt und derart angeordnet sind, dass sie resistiv oder kapazitiv den Füllstand des Kapillarspeichers (8) messen.
  4. Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterbahnen (4) eine kammartige Struktur haben.
  5. Gerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Schnittstelle (2, 10), die dazu ausgelegt ist, das Ergebnis der Füllstandsmessung berührungslos abzugeben.
  6. Gerät nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine elektronische Schaltung (3), die mit einer Antenne (2, 10) und der Füllstandsmesseinrichtung (3, 4) verbunden ist.
  7. Gerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Antenne (2, 10) dazu dient, die elektronische Schaltung (3) mit Energie zu versorgen.
  8. Gerät nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass es eine sich in Längsrichtung des Gerätes erstreckende ebene Außenfläche (11) aufweist und die Antenne (2, 10) parallel zu der Außenfläche liegt.
  9. Gerät nach einem der Ansprüche 6 bis 8, gekennzeichnet durch mindestens zwei Antennen (2, 10), die in aufeinander senkrecht stehenden Ebenen liegen.
  10. Gerät nach einem der Ansprüche 6 bis 9, gekennzeichnet durch einen Kondensator (6) und einen Gleichrichter (5) zur Versorgung der elektronischen Schaltung (3) mit Energie.
  11. Gerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllstandsmesseinrichtung (3, 4) und/oder die Schnittstelle (2, 10) auf einem Träger (1) liegen, insbesondere auf einem Träger aus flexiblem Kunststoff.
  12. Gerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllstandsmesseinrichtung (3, 4) und/oder die Schnittstelle (2, 10) in dem Kapillarspeicher (8) angeordnet sind.
  13. Gerät nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Kapillarspeicher (8) eine Längsmittelachse (L) hat und die Füllstandsmesseinrichtung (3, 4) und/oder die Schnittstelle (2, 10) in der Querschnittsansicht von der Längsachse und/oder von der äußeren Begrenzung des Kapillarspeichers jeweils einen Abstand von mindestens 5 % der maximalen Querausdehnung (D) des Kapillarspeichers haben.
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