WO2011018439A1 - Bedieneinheit, gerät und verfahren - Google Patents

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WO2011018439A1
WO2011018439A1 PCT/EP2010/061570 EP2010061570W WO2011018439A1 WO 2011018439 A1 WO2011018439 A1 WO 2011018439A1 EP 2010061570 W EP2010061570 W EP 2010061570W WO 2011018439 A1 WO2011018439 A1 WO 2011018439A1
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WO
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input field
operating unit
signal
display
button
Prior art date
Application number
PCT/EP2010/061570
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English (en)
French (fr)
Inventor
Helmut DÖRRE
Dominik Hartleib
Harald Karl
Heiko Oester
Stefan Sattler
Matthias Wolfgang
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Siemens Aktiengesellschaft
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Publication date
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    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H13/00—Switches having rectilinearly-movable operating part or parts adapted for pushing or pulling in one direction only, e.g. push-button switch
    • H01H13/70—Switches having rectilinearly-movable operating part or parts adapted for pushing or pulling in one direction only, e.g. push-button switch having a plurality of operating members associated with different sets of contacts, e.g. keyboard
    • H01H13/83—Switches having rectilinearly-movable operating part or parts adapted for pushing or pulling in one direction only, e.g. push-button switch having a plurality of operating members associated with different sets of contacts, e.g. keyboard characterised by legends, e.g. Braille, liquid crystal displays, light emitting or optical elements
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
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    • G06F3/02—Input arrangements using manually operated switches, e.g. using keyboards or dials
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    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
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    • H03K17/94—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the way in which the control signals are generated
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    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H2239/00—Miscellaneous
    • H01H2239/078—Variable resistance by variable contact area or point

Definitions

  • the invention relates to an operating unit comprising at least one push-button with a movable key element and at least one display.
  • the invention further relates to a device for carrying out a safety-relevant action with at least one such operating unit and to a method for carrying out a safety-relevant action.
  • control units are used to control moving components or to start or perform other actions.
  • Such devices are, for example, medical devices, in particular diagnostic and intervention systems in angiography, cardiology or neurology, or robots, construction machines or the like.
  • a movable component of a medical device is, for example, the so-called C-arm or C-arm, which serves as a carrier for imaging components, for example of X-ray devices.
  • C-arm or C-arm which serves as a carrier for imaging components, for example of X-ray devices.
  • imaging components for example of X-ray devices.
  • a hardware error does not lead to a malfunction of the movable components. Unintentional, uncontrolled or autonomous movement of such a movable component can seriously injure a patient in the worst case.
  • an operation of components in functional units of medical devices which do not lead directly to an impairment of the patient by moving components, should be as feasible as possible that errors are avoided.
  • Such a functional unit would be, for example, a lens system or a radiation collimator, wherein an unintentional adjustment of optical components could prevent the use of acquired image data. If necessary, the examination should be repeated and the patient, for example, exposed to a new radiation.
  • Another functional unit would be, for example, one for switching on X-ray radiation, which could also result in patient injury if it is operated incorrectly.
  • the interfaces between medical devices in particular of diagnosis and intervention systems in angiography, cardiology or neurology, and the operators are realized by push-buttons. These usually have two mechanically coupled contacts, both of which can be queried. This possibly reveals a failure of one of the contacts and prevents unwanted and uncontrolled action of the medical device.
  • touch-sensitive input fields have been developed, which are also known under the names Touch screen, touchpad, touch screen, touch screen and the like are known.
  • This is an operating unit for a computing unit, in which a program sequence on the arithmetic unit can be influenced by touching selected areas of an image.
  • the image can either be generated dynamically by means of displays, monitors or via a projection or, alternatively, generated by a static, for example, printed image.
  • a touch-sensitive input field has at least one area that responds to touch.
  • a touch-sensitive input field has a multiplicity of regions which, when touched, react independently of one another and enable spatial resolution of the touch position on the input field.
  • an operating unit comprising at least one button with a movable key element, at least one display and at least one transparent, touch-sensitive input field, wherein the at least one input field is connected to the key element such that upon actuation of the at least one input field of at least one Button is actuated, and wherein the at least one display is visible through the at least one input field or through the at least one input field and the key element.
  • the at least one touch-sensitive input field is moved with intentional and correct operation of the control unit with the key element of the button, the button provides the operator with a clear haptic feedback on the operator action taken.
  • the display is usually arranged between the at least one input field and the key element.
  • the key element may be opaque in this case.
  • the display is moved here with the key element and the at least one input field.
  • the at least one input field is usually arranged directly on the key element or forms a unit with this.
  • the at least one input field and the key element are transparent or at least partially transparent, in order to recognize the display and to be able to select a specific position thereon.
  • the display is preferably a liquid crystal display, in particular an active matrix display, an OLED display or the like.
  • a touch of a certain area of the input field and, on the other hand, an actuation of the button can be interrogated in order to carry out a plausibility check of the operating action undertaken.
  • Touch-sensitive input field and buttons form redundant systems, which allow a check of the functionality of the other system. If there is a simultaneous contact with an area of the input field and the simultaneous actuation of a button located behind it, the operator is very probably been implemented, which can be implemented in succession. A defect in the area of an input field or button is clearly identifiable, since in this case a simultaneous operating action of both systems is not present.
  • touch-sensitive input field can generally be any of the already known input fields, the operation of which is well known and need not be explained here, are used. However, it has proven useful to use a resistance-controlled input field, a capacitor-controlled or capacitively controlled input field, a sound-wave-controlled input field or an optically controlled input field as a transparent touch-sensitive input field.
  • the at least one touch-sensitive input field is arranged congruently to the at least one display on or above it. This does not exclude that between the input field and the display, a number of transparent films, adhesives, glass films or the like and transparent combinations thereof can be located.
  • the key element has an operator-facing front side and the at least one input field, if appropriate, the at least one
  • Display at least partially cover this front.
  • the at least one input field and the at least one display completely cover the front side in each case.
  • an input field that includes a plurality of touch-sensitive areas, only one button is assigned, which forms a redundant system in combination with each one of the touch-sensitive areas.
  • one display and one input field comprising at least one or a multiplicity of touch-sensitive areas are each connected to one key element.
  • the operating unit can also have at least two buttons. These can be arranged directly next to each other or at a distance from each other. A larger number of buttons, for example, form a keyboard in which the buttons are arranged in a grid.
  • the at least two buttons can generally be arranged in one plane or in at least two different planes. The different levels can be aligned parallel to each other or be angled to each other.
  • a person skilled in the art will readily be able to carry out the mechanical coupling of a touch-sensitive input field, optionally also a display, with the at least one push-button.
  • an input field, a display and a key element can be glued together.
  • an input field can be glued to a key element and the display can be arranged in the contact direction behind the key element, for example on a housing part.
  • a device for performing a safety-relevant action which is equipped with at least one operating unit according to the invention, is advantageous.
  • Such a device may be, for example, a medical device such as a diagnosis or intervention system in angiography, cardiology or neurology, a magnetic resonance tomograph, an X-ray machine and the like.
  • a device for performing a safety-relevant action but also construction machines, robots or the like are used.
  • the operating unit according to the invention is suitable for other machines or systems in which increased safety requirements apply.
  • a set position can be approached by briefly tapping the control unit or by a longer hold the keypress a correspondingly long movement can be performed.
  • the device preferably comprises at least one arithmetic unit which is set up to receive at least one first signal which can be generated when the at least one input field is touched and to receive at least one second signal which can be generated when the at least one button is pressed in the direction of contact behind the input field , to process and output only in the case of a simultaneous presence of the at least one first signal and the at least one second signal at least one control signal for performing the safety-relevant action, such as the control of a positioning device and the like.
  • a method for carrying out a safety-relevant action by means of a device having at least one operating unit according to the invention is carried out such that only in the event that the at least one input field is touched and at the same time the at least one button located behind the input field in the contact direction is pressed , the security-related action is performed.
  • d) becomes the safety-relevant action only in the case of simultaneous presence of the at least one first signal and the at least one second signal.
  • FIGS. 1 to 6 are intended to illustrate possible embodiments of operating units by way of example. So shows:
  • Figure 1 shows a first operating unit in the side view
  • FIG. 2 shows the first operating unit according to FIG. 1 in FIG.
  • FIG 3 shows the first control unit according to Figure 1 in depressed
  • FIG. 4 schematically shows an electrical connection of a
  • Figure 5 shows a second operating unit comprising two buttons in the side view
  • FIG. 6 shows a third operating unit in the side view.
  • FIG. 1 shows a first operation unit 1 in the Soan ⁇ view, with a section I - I is defined by a base plate 5 ( ⁇ he Figure 2).
  • FIG. 2 shows the first operating unit 1 and the base plate 5 according to FIG. 1 in plan view.
  • the operating unit 1 comprises a button 2, which a
  • Switching element 2a four mechanical springs 2b, 2c, 2b ', 2c' (see Figure 2) and a movable key element 2d ⁇ has.
  • the four mechanical springs 2b, 2c, 2d ', 2c' are only two in the side view of Figure 1 recognizable.
  • the mechanical springs 2b, 2c, 2d ', 2c' are in the region of the corners of the key element 2d and cause after actuation of the button 2 a uniform return of the key element 2d in the basic position shown in FIG.
  • the four mechanical springs 2b, 2c, 2d ', 2c' could alternatively also be provided a different return mechanism, for example in the form of a single coil spring, which is arranged around the switching element 2a around, or in the form of a compressible plastic element, such as a foam ring, or similar.
  • the switching element 2a and the mechanical springs 2b, 2c, 2b ', 2c' are fixed here on one side to the base plate 5.
  • the other side of the springs 2b, 2c, 2b ', 2c' is fastened to the key element 2d.
  • the other side of the switching element 2a touches the
  • the design of the base plate 5 can be varied within wide limits and it is not mandatory part of the control unit 1. It is only important that when pressing the button 2 by an operator, the key element 2 d can be pressed against the switching element 2 a to
  • Switching element 2a to close a switching contact and to generate a switching signal. Subsequently, the key element 2d must be returned to the basic position, so that a renewed actuation of the button 2 is possible.
  • a display 3 here in the form of a liquid crystal display, which is also known by the name LCD, and on this in turn a transparent touch-sensitive input field 4 are arranged.
  • the input field 4 has one or a plurality of independently touch-sensitive areas. Accordingly, image information displayed by the display 3 can pass through the transparent input field 4 are read out visually by an operator.
  • the display 3 and the touch-sensitive input field 4 are the same size and congruent to each other. Alternatively, however, the display 3 and the touch-sensitive input field 4 may also have different areal extent and / or be arranged only partially overlapping.
  • the touch-sensitive input field 4 can be any known type of input field, for example a resistive, capacitive, sound wave or optically controlled input field.
  • FIG. 3 shows the first operating unit 1 according to FIG. 1 in the pressed state in the side view. If an operator presses the button 2 of the operating unit 1 (see arrow), he simultaneously touches the input field 4 in a certain area and thus triggers a first switching signal Sl and simultaneously a second switching signal S2 on the button 2. If the operator releases the button 2, the button element 2d returns to its basic position due to the restoring force of the mechanical springs 2b, 2c, 2d ', 2c' (see FIG. 1).
  • Figure 4 shows schematically an electrical interconnection of the button 2 and the input field 4 of the control unit 1 according to Figures 1 to 3, which is here, for example, in a device 7, which may be a medical or other device, is installed.
  • the first switching signal Sl which is generated when a specific area of the input field 4 is touched, is transmitted to a computing unit 6.
  • the arithmetic unit 6 is part of the device 7 here, but need not always be.
  • the second switching signal S2 which is generated when the pushbutton 2 is actuated, is likewise sent to the controller. chenech 6 transmitted.
  • the arithmetic unit 6 is set up to carry out a comparison as to whether both switching signals S1 and S2 are present at the same time.
  • control command or control signal B output to, for example, a positioning device 8 of the device 7 in order to effect a change in position of a C-arm.
  • a positioning device 8 instead of a positioning device 8 but also another component of a device for performing a safety-relevant action can be controlled.
  • the redundant detection of the switching signals Sl and S2 is particularly important in devices in which a faulty operation or a defect of the operating unit can cause serious consequences.
  • FIG. 5 shows a side view of a second operating unit 1 'comprising two buttons 2, 20, which is arranged on a base plate 5 shown in section.
  • the first button 2 shown on the left in FIG. 5 is constructed like that in FIG. 1, wherein the same reference numbers designate the same components.
  • the second button 20 shown on the right in the picture is basically the same as the button 2 and includes a
  • Switching element 20a four mechanical springs 20b, 20c (only two visible in the side view) and a key element 20d.
  • On the key element 20d are a display 30 and a touch-sensitive input field 40.
  • the input fields 4, 40 can be the same or different be formed, for example by two resistance-controlled input fields, a resistance-controlled and a capacitively controlled input field, etc.
  • the input fields 4, 40 may also each have one or a plurality of touch-sensitive areas.
  • FIG. 6 shows in cross-section a third operating unit 1 "comprising a push-button 2 which is arranged on a base plate 5.
  • the button 2 here comprises two switching elements 2a, 20a and a key element 2d, 2d '.
  • On the key element 2d, 2d ' is a transparent touch-sensitive input field 4 comprising a glass plate which simultaneously forms a component 2d' of the key element 2d, 2d '.
  • the display 3 is here below the input field 4 comprising the glass plate and within the key element 2d, 2d 'also comprising the glass plate through which the display 3 is visible through.
  • the display 3 can also be located at the same height or in a plane below the switching elements 2a, 20a.
  • the height of the key element 2d, 2d ' can be adjusted here, so that the distance between the input field 4 and the display 3 remains as small as possible and an unambiguous assignment of an image area to be selected on the display 3 to a touch-sensitive area of the input field 4 is ensured ,
  • FIGS. 1 to 6 merely serve to illustrate the invention.
  • a control unit may comprise a plurality of buttons, comprise buttons of a different design, buttons on different spatial levels, etc., without departing from the spirit of the invention.
  • operating units according to the invention can be used in a wide variety of sizes.

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Bedieneinheit (1) umfassend mindestens einen Taster (2, 20) mit einem beweglichen Tastenelement (2d, 20d), mindestens ein Display (3, 30) sowie mindestens ein transparentes, berührungsempfindliches Eingabefeld (4, 40), wobei das mindestens eine Eingabefeld (4, 40) mit dem Tastenelement (2d, 20d) derart verbunden ist, dass bei Betätigung des mindestens einen Eingabefeldes gleichzeitig der Taster (2, 20) betätigbar ist, und wobei das mindestens eine Display (3, 30) durch das mindestens eine Eingabefeld (4, 40) hindurch oder durch das mindestens ein Eingabefeld (4, 40) und das Tastenelement hindurch sichtbar ist. Die Erfindung betrifft weiterhin en Gerät mit mindestens einer derartigen Bedieneinheit sowie ein Verfahren.

Description

Beschreibung
Bedieneinheit, Gerät und Verfahren Die Erfindung betrifft eine Bedieneinheit umfassend mindestens einen Taster mit einem beweglichen Tastenelement und mindestens ein Display. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Gerät zur Durchführung einer sicherheitsrelevanten Aktion mit mindestens einer solchen Bedieneinheit sowie ein Verfahren zur Durchführung einer sicherheitsrelevanten Aktion.
Bei der Bedienung von Geräten zur Durchführung einer sicherheitsrelevanten Aktion, wobei insbesondere Personen, aber auch Anlagen, die Umwelt usw., beeinträchtigt werden können, werden unterschiedlichste Bedieneinheiten zur Steuerung beweglicher Bauteile oder zum Starten oder Durchführen von sonstigen Aktionen verwendet. Bei derartigen Geräten handelt es sich beispielsweise um medizinische Geräte, insbesondere Diagnose- und Interventionssysteme in der Angiographie, Kar- diologie oder Neurologie, oder um Roboter, Baumaschinen oder dergleichen .
Ein bewegliches Bauteil eines medizinischen Geräts ist beispielsweise der sogenannte C-Bogen oder C-Arm, der als Träger für bildgebende Komponenten, beispielsweise von Röntgengeräten, dient. Speziell bei der Bedienung von medizinischen Geräten, bei denen ein solches bewegliches Bauteil im Hinblick auf eine Person positioniert werden muss, ist es wichtig, dass ein Hardwarefehler nicht zu einem Fehlverhalten der be- weglichen Bauteile führt. Durch ein ungewolltes, unkontrolliertes oder selbstständiges Bewegen eines solchen beweglichen Bauteils kann ein Patient im schlimmsten Fall schwer verletzt werden. Aber auch eine Bedienung von Bauteilen in Funktionseinheiten von medizinischen Geräten, die nicht direkt zu einer Beeinträchtigung des Patienten durch bewegte Bauteile führen, soll möglichst so durchführbar sein, dass Fehler vermieden werden. Eine solche Funktionseinheit wäre beispielsweise ein Linsensystem oder ein Strahlungskollimator, wobei eine ungewollte Verstellung optischer Bauteile eine Nutzung gewonnener Bilddaten verhindern könnte. Die Untersuchung müsste gegebenen- falls wiederholt und der Patient beispielsweise einer erneuten Bestrahlung ausgesetzt werden. Eine weitere Funktionseinheit wäre beispielsweise eine zum Einschalten von Röntgenstrahlung, die bei einer Fehlbedienung ebenfalls eine Patientenschädigung zur Folge haben könnte.
Weiterhin ist es für den Bediener eines Geräts zur Durchführung einer sicherheitsrelevanten Aktion hilfreich, durch die Bedieneinheit eine haptische Rückmeldung, auch durch sterile Abdeckungen oder einen Handschuh hindurch, über eine erfolg- reich durchgeführte Gerätebedienung zu erhalten. Nachdem die primäre Aufmerksamkeit des Bedieners beispielsweise eines medizinischen Geräts für Diagnose und/oder Intervention in der Regel einem Patienten und den erzielten Untersuchungsergebnissen gilt, ist die Notwendigkeit einer visuellen Kontrolle der Bedieneinheit störend und soll durch die haptische Rückmeldung weitgehend vermieden werden.
Bisher werden beispielsweise die Schnittstellen zwischen medizinischen Geräten, insbesondere von Diagnose- und Interven- tionssystemen in der Angiographie, Kardiologie oder Neurologie, und den Bedienern durch Taster realisiert. Diese besitzen üblicherweise zwei mechanisch gekoppelte Kontakte, die beide abgefragt werden können. Dies offenbart gegebenenfalls ein Versagen eines der Kontakte und verhindert eine ungewoll- te und unkontrollierte Aktion des medizinischen Gerätes.
Aus der DE 101 51 236 Al sind für medizinische Geräte bereits Taster in Kombination mit einem Flüssigkristalldisplay bekannt, die neben einer Bedienung gleichzeitig eine Anzeige von Informationen ermöglichen.
In den letzten Jahren wurden berührungsempfindliche Eingabefelder entwickelt, welche auch unter den Bezeichnungen Touch- screen, Touchpad, Tastschirm, Sensorbildschirm und dergleichen bekannt sind. Es handelt sich hierbei um eine Bedieneinheit für eine Recheneinheit, bei der durch Berührung von ausgewählten Bereichen eines Bildes ein Programmablauf auf der Recheneinheit beeinflusst werden kann. Das Bild kann dabei entweder dynamisch mittels Displays, Monitoren oder über eine Projektion generiert werden oder alternativ auch durch ein statisches, beispielsweise gedrucktes Bild generiert werden. Ein berührungsempfindliches Eingabefeld weist dabei mindes- tens einen Bereich auf, der auf Berührung reagiert. Vorzugsweise weist ein berührungsempfindliches Eingabefeld aber eine Vielzahl von Bereichen auf, die bei Berührung unabhängig voneinander reagieren und eine Ortsauflösung der Berührposition am Eingabefeld ermöglichen.
Für eine Bedienung von sicherheitsrelevanten Gerätefunktionen, die insbesondere negative Auswirkungen auf eine Person, einen Patienten und/oder ein Untersuchungsergebnis zur Folge haben können, wurden solche berührungsempfindlichen Eingabe- felder bisher nicht eingesetzt, da diese die Anforderungen an eine Fehlersicherheit und ausreichende haptische Rückmeldung nicht erfüllen.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Bedien- einheit für Geräte zur Durchführung einer sicherheitsrelevanten Aktion umfassend mindestens ein berührungsempfindliches Eingabefeld bereitzustellen.
Die Aufgabe wird durch eine Bedieneinheit gelöst umfassend mindestens einen Taster mit einem beweglichen Tastenelement , mindestens ein Display sowie mindestens ein transparentes, berührungsempfindliches Eingabefeld, wobei das mindestens eine Eingabefeld mit dem Tastenelement derart verbunden ist, dass bei Betätigung des mindestens einen Eingabefeldes gleichzeitig der mindestens eine Taster betätigbar ist, und wobei das mindestens eine Display durch das mindestens eine Eingabefeld hindurch oder durch das mindestens ein Eingabefeld und das Tastenelement hindurch sichtbar ist. Das mindestens eine berührungsempfindliche Eingabefeld wird bei absichtlicher und richtiger Betätigung der Bedieneinheit mit dem Tastenelement des Tasters mitbewegt, wobei der Taster dem Bediener eine eindeutige haptische Rückmeldung über die erfolgte Bedienaktion liefert.
Bei einer Anordnung des mindestens einen Displays derart, dass dieses lediglich durch das mindestens eine Eingabefeld hindurch sichtbar ist, ist das Display üblicherweise zwischen dem mindestens einen Eingabefeld und dem Tastenelement angeordnet. Das Tastenelement kann in diesem Fall opak ausgebildet sein. Das Display wird hier mit dem Tastenelement und dem mindestens einen Eingabefeld mitbewegt. Bei einer Anordnung des mindestens einen Displays derart, dass dieses durch das mindestens eine Eingabefeld sowie das Tastenelement hindurch sichtbar ist, ist das mindestens eine Eingabefeld üblicherweise direkt auf dem Tastenelement angeordnet oder bildet mit diesem eine Einheit. In diesem Fall sind das mindestens eine Eingabefeld und das Tastenelement transparent oder zumindest teilweise transparent ausgebildet, um das Display erkennen und darauf eine bestimmte Position anwählen zu können. Bei dem Display handelt es sich vorzugsweise um ein Flüssigkristalldisplay, insbesondere ein Aktiv-Matrix-Display, ein OLED-Display oder ähnliches.
Es kann gleichzeitig eine Berührung eines bestimmten Bereichs des Eingabefeldes und andererseits eine Betätigung des Tasters abgefragt werden, um eine Plausibilisierung der vorgenommenen Bedienaktion durchzuführen. Berührungsempfindliches Eingabefeld und Taster bilden hierbei redundante Systeme, die eine Überprüfung der Funktionsfähigkeit des jeweils anderen Systems ermöglichen. Bei einem gleichzeitigen Vorliegen einer Berührung eines Bereichs des Eingabefeldes und der gleichzeitigen Betätigung eines dahinter liegenden Tasters ist mit sehr hoher Wahrscheinlichkeit vom Bediener eine gewollte Be- dienaktion durchgeführt worden, die in Folge umgesetzt werden kann. Ein Defekt im Bereich eines Eingabefeldes oder Tasters ist eindeutig identifizierbar, da in diesem Fall eine gleichzeitige Bedienaktion beider Systeme nicht vorliegt.
Als transparentes, berührungsempfindliches Eingabefeld kann generell ein jedes der bereits bekannten Eingabefelder, deren Funktionsweise hinreichend bekannt ist und hier nicht näher erläutert werden muss, eingesetzt werden. Es hat sich aber bewährt, als transparentes berührungsempfindliches Eingabefeld ein widerstandgesteuertes Eingabefeld, ein kondensatorgesteuertes bzw. kapazitiv gesteuertes Eingabefeld, ein schallwellengesteuertes Eingabefeld oder ein optisch gesteuertes Eingabefeld einzusetzen.
Vorzugsweise ist das mindestens eine berührungsempfindliche Eingabefeld deckungsgleich zum mindestens einen Display auf oder über diesem angeordnet. Das schließt nicht aus, dass sich zwischen dem Eingabefeld und dem Display eine Anzahl an transparenten Folien, Klebern, Glasfolien oder dergleichen sowie transparenten Kombinationen daraus befinden kann.
Es hat sich bewährt, wenn das Tastenelement eine einem Bediener zugewandte Vorderseite aufweist und das mindestens eine Eingabefeld, gegebenenfalls weiterhin das mindestens eine
Display, diese Vorderseite zumindest teilweise bedecken. Besonders bevorzugt bedecken das mindestens eine Eingabefeld und das mindestens eine Display die Vorderseite jeweils vollständig.
Insbesondere ist einem Eingabefeld, das eine Vielzahl an berührungsempfindlichen Bereichen umfasst, lediglich ein Taster zugeordnet, der in Kombination mit einem jeden einzelnen der berührungsempfindlichen Bereiche ein redundantes System bil- det. Vorzugsweise sind je ein Display und je ein Eingabefeld umfassend mindestens einen oder eine Vielzahl an berührungsempfindlichen Bereichen, mit je einem Tastenelement verbunden . Die Bedieneinheit kann auch mindestens zwei Taster aufweisen. Diese können unmittelbar nebeneinander oder beabstandet voneinander angeordnet sein. Eine größere Anzahl an Tastern kann beispielsweise eine Tastatur bilden, bei der die Taster in einem Raster angeordnet sind. Die mindestens zwei Taster können generell in einer Ebene oder in mindestens zwei unterschiedlichen Ebenen angeordnet sein. Die unterschiedlichen Ebenen können dabei parallel zueinander ausgerichtet sein oder zueinander angewinkelt sein.
Ein Fachmann ist ohne weiteres in der Lage, die mechanische Kopplung eines berührungsempfindlichen Eingabefelds, gegebenenfalls weiterhin eines Displays, mit dem mindestens einen Taster vorzunehmen. So können ein Eingabefeld, ein Display und ein Tastenelement miteinander verklebt werden. Auch kann ein Eingabefeld mit einem Tastenelement verklebt und das Display in Berührungsrichtung hinter dem Tastenelement, beispielsweise auf einem Gehäuseteil, angeordnet werden. Ein Gerät zur Durchführung einer sicherheitsrelevanten Aktion, das mit mindestens einer erfindungsgemäßen Bedieneinheit ausgestattet ist, ist von Vorteil. Ein solches Gerät kann beispielsweise ein medizinisches Gerät, wie ein Diagnoseoder Interventionssystem in der Angiographie, Kardiologie oder Neurologie, ein Magnetresonanztomograph, ein Röntgengerät und dergleichen sein. Als ein Gerät zur Durchführung einer sicherheitsrelevanten Aktion werden aber auch Baumaschinen, Roboter oder dergleichen eingesetzt. Die erfindungsgemäße Bedieneinheit ist für weitere Maschinen oder Anlagen ge- eignet, bei denen erhöhte Sicherheitsanforderungen gelten.
Insbesondere handelt es sich um Geräte mit mindestens einem Bauteil, welches mittels einer Positioniereinrichtung positionierbar ist, wobei mittels der mindestens einen Bedienein- heit eine Ansteuerung der Positioniereinrichtung durchführbar ist. Dabei kann durch kurzes Antippen der Bedieneinheit eine Sollposition angefahren werden oder durch ein längeres Halten des Tastendrucks eine entsprechend lange Bewegung ausgeführt werden .
Anstelle einer Ansteuerung einer Positioniereinrichtung kann auch eine andere sicherheitsrelevante Aktion durchgeführt werden, wie beispielsweise ein Einschalten von Röntgenstrahlung. Durch ein Halten des Tastendrucks kann auch hier eine Dauer einer bestimmten Aktion definiert werden. Das Gerät umfasst bevorzugt mindestens eine Recheneinheit, welche eingerichtet ist, mindestens ein bei Berührung des mindestens einen Eingabefelds erzeugbares erstes Signal zu empfangen und mindestens ein bei gleichzeitiger Betätigung des mindestens einen Tasters, der sich in Berührungsrichtung hinter dem Eingabefeld befindet, erzeugbares zweites Signal zu empfangen, zu verarbeiten und nur im Fall eines zeitgleichen Vorliegens des mindestens einen ersten Signals und des mindestens einen zweiten Signals mindestens ein Steuersignal zur Durchführung der sicherheitsrelevanten Aktion, wie der Ansteuerung einer Positioniereinrichtung und dergleichen, auszugeben .
Erfindungsgemäß erfolgt ein Verfahren zur Durchführung einer sicherheitsrelevanten Aktion mittels eines Geräts mit mindes- tens einer erfindungsgemäßen Bedieneinheit derart, dass nur in dem Fall, dass das mindestens eine Eingabefeld berührt wird und gleichzeitig der mindestens eine, sich in Berührungsrichtung hinter dem Eingabefeld befindende Taster gedrückt wird, die sicherheitsrelevante Aktion durchgeführt wird.
Dadurch wird verhindert, dass eine ungewollte Bedienung des Geräts oder ein Defekt an der Bedieneinheit zu einer Aktion führt, die beispielsweise einer Person, insbesondere einem Patienten, einer Anlage oder der Umwelt mittelbar oder unmittelbar Schaden zufügen kann.
Besonders bevorzugt ist es bei dem Verfahren, wenn a) das mindestens eine Eingabefeld berührt und dadurch min¬ destens ein erstes Signal erzeugt wird;
b) optional gleichzeitig der mindestens eine, sich in Berüh¬ rungsrichtung hinter dem mindestens einen Eingabefeld befin- dende Taster gedrückt wird und dadurch gegebenenfalls mindes¬ tens ein zweites Signal erzeugt wird;
c) das mindestens eine erste Signal und gegebenenfalls das mindestens eine zweite Signal an die mindestens eine Rechen¬ einheit übermittelt werden; und
d) lediglich bei einem gleichzeitigen Vorliegen des mindestens einen ersten Signals und des mindestens einen zweiten Signals die sicherheitsrelevante Aktion wird.
Die Figuren 1 bis 6 sollen mögliche Ausführungsformen von Be- dieneinheiten beispielhaft erläutern. So zeigt:
Figur 1 eine erste Bedieneinheit in der Seitenansicht;
Figur 2 die erste Bedieneinheit gemäß Figur 1 in der
Draufsicht;
Figur 3 die erste Bedieneinheit gemäß Figur 1 in gedrücktem
Zustand;
Figur 4 schematisch eine elektrische Verschaltung eines
Tasters und eines Eingabefelds der Bedieneinheit gemäß Figur 1;
Figur 5 eine zweite Bedieneinheit umfassend zwei Taster in der Seitenansicht; und
Figur 6 eine dritte Bedieneinheit in der Seitenansicht.
Figur 1 zeigt eine erste Bedieneinheit 1 in der Seitenan¬ sicht, wobei ein Schnitt I - I durch eine Grundplatte 5 (sie¬ he Figur 2) gelegt ist. Figur 2 zeigt die erste Bedieneinheit 1 und die Grundplatte 5 gemäß Figur 1 in der Draufsicht. Die Bedieneinheit 1 umfasst einen Taster 2, welcher ein
Schaltelement 2a, vier mechanische Federn 2b, 2c, 2b', 2c' (siehe Figur 2) und ein bewegliches Tastenelement 2d auf¬ weist. Von den vier mechanischen Federn 2b, 2c, 2d', 2c' sind lediglich zwei in der Seitenansicht der Figur 1 erkennbar. Die mechanischen Federn 2b, 2c, 2d', 2c' befinden sich im Bereich der Ecken des Tastenelements 2d und bewirken nach einer Betätigung des Tasters 2 eine gleichmäßige Rückstellung des Tastenelements 2d in die gemäß Figur 1 dargestellte Grundstellung. Anstelle der vier mechanischen Federn 2b, 2c, 2d', 2c' könnte alternativ auch ein anderer Rückstellmechanismus vorgesehen sein, beispielsweise in Form einer einzelnen Spiralfeder, die um das Schaltelement 2a herum angeordnet ist, oder in Form eines kompressiblen Kunststoffelements, wie eines Schaumstoffrings, oder dergleichen. Das Schaltelement 2a und die mechanischen Federn 2b, 2c, 2b', 2c' sind hier auf einer Seite an der Grundplatte 5 befestigt. Die andere Seite der Federn 2b, 2c, 2b', 2c' ist am Tastenelement 2d befes- tigt. Die andere Seite des Schaltelements 2a berührt die
Rückseite des Tastenelements 2d. Die genaue Lage der vier Federn 2b, 2c, 2b', 2c' und des Schaltelements 2a unterhalb des Tastenelements 2d sind in Figur 2 mittels gestrichelter Linien dargestellt.
Die Ausgestaltung der Grundplatte 5 ist in weiten Grenzen variierbar und sie ist nicht zwingend Bestandteil der Bedieneinheit 1. Es kommt lediglich darauf an, dass bei Betätigung des Tasters 2 durch einen Bediener das Tastenelement 2d gegen das Schaltelement 2a gedrückt werden kann, um über das
Schaltelement 2a einen Schaltkontakt zu schließen und ein Schaltsignal zu generieren. Anschließend muss des Tastenelement 2d in die Grundstellung zurückgestellt werden, damit eine erneute Betätigung des Tasters 2 möglich ist.
Auf der einem Bediener zugewandten Vorderseite des Tastenelements 2d sind ein Display 3, hier in Form eines Flüssigkristalldisplays, das auch unter der Bezeichnung LCD bekannt ist, und auf diesem wiederum ein transparentes berührungsempfind- liches Eingabefeld 4 angeordnet. Das Eingabefeld 4 weist einen oder eine Vielzahl an unabhängig voneinander berührungsempfindlichen Bereichen auf. Vom Display 3 angezeigte Bildinformationen können demnach durch das transparente Eingabefeld 4 hindurch von einem Bediener visuell ausgelesen werden. In diesem Beispiel sind das Display 3 und das berührungsempfindliche Eingabefeld 4 gleich groß und deckungsgleich zueinander angeordnet. Das Display 3 und das berührungsempfindliche Ein- gabefeld 4 können aber alternativ auch unterschiedliche Flächenausdehnung aufweisen und/oder lediglich teilweise überlappend angeordnet sein.
Die elektrische Kontaktierung des Displays 3 und des berüh- rungsempfindlichen Eingabefelds 4 ist hier der Übersichtlichkeit halber nicht im Detail dargestellt und ist dem Fachmann hinreichend bekannt.
Bei dem berührungsempfindlichen Eingabefeld 4 kann es sich um jede bekannte Art von Eingabefeld handeln, beispielsweise um ein resistiv, kapazitiv, Schallwellen- oder optisch gesteuertes Eingabefeld.
Figur 3 zeigt die erste Bedieneinheit 1 gemäß Figur 1 in ge- drücktem Zustand in der Seitenansicht. Betätigt ein Bediener den Taster 2 der Bedieneinheit 1 (siehe Pfeil) , so berührt er gleichzeitig das Eingabefeld 4 in einem bestimmten Bereich und löst damit ein erstes Schaltsignal Sl und gleichzeitig ein zweites Schaltsignal S2 am Taster 2 aus. Lässt der Bedie- ner den Taster 2 los, so kehrt das Tastenelement 2d aufgrund der Rückstellkraft der mechanischen Federn 2b, 2c, 2d', 2c' in seine Grundstellung zurück (siehe Figur 1).
Figur 4 zeigt schematisch eine elektrische Verschaltung des Tasters 2 und des Eingabefelds 4 der Bedieneinheit 1 gemäß den Figuren 1 bis 3, welche hier beispielsweise in ein Gerät 7, das ein medizinisches oder ein anderweitiges Gerät sein kann, eingebaut ist. Das erste Schaltsignal Sl, das bei Berührung eines bestimmten Bereichs des Eingabefeldes 4 gene- riert wird, wird an eine Recheneinheit 6 übermittelt. Die Recheneinheit 6 ist hier Bestandteil des Geräts 7, muss es aber nicht immer sein. Das zweite Schaltsignal S2, das bei Betätigung des Tasters 2 generiert wird, wird ebenfalls an die Re- cheneinheit 6 übermittelt. Die Recheneinheit 6 ist dazu eingerichtet, einen Abgleich durchzuführen, ob beide Schaltsignale Sl und S2 gleichzeitig vorliegen. Nur wenn dies der Fall ist, wird ein Steuerbefehl bzw. Steuersignal B an beispiels- weise eine Positioniereinrichtung 8 des Geräts 7 ausgegeben, um eine Positionsänderung eines C-Arms zu bewirken. Anstelle einer Positioniereinrichtung 8 kann aber auch ein anderes Bauteil eines Geräts zur Durchführung einer sicherheitsrelevanten Aktion angesteuert werden.
Liegt lediglich eines der Schaltsignale Sl oder S2 vor, so wird von der Recheneinheit 6 kein Steuerbefehl generiert. Gegebenenfalls wird eine Fehlermeldung ausgegeben, die den Bediener darauf aufmerksam macht, dass die Bedieneinheit 1 nicht ordnungsgemäß bedient, beispielsweise dass nur das Eingabefeld 4 berührt, jedoch der Taster 2 nicht gedrückt wurde, oder dass ein Defekt vorliegt. Ein solcher Defekt kann in einem Ausfall des Tasters 2 oder des Eingabefeldes 4 oder eines berührten berührungsempfindlichen Bereichs des Eingabefeldes 4 vorliegen.
Die redundante Erfassung der Schaltsignale Sl und S2 ist insbesondere bei Geräten von Bedeutung, bei denen eine Fehlbedienung oder ein Defekt der Bedieneinheit schwerwiegende FoI- gen nach sich ziehen kann.
Figur 5 zeigt in der Seitenansicht eine zweite Bedieneinheit 1' umfassend zwei Taster 2, 20, die auf einer im Schnitt dargestellten Grundplatte 5 angeordnet ist. Der links in Figur 5 dargestellte erste Taster 2 ist wie der in Figur 1 aufgebaut, wobei gleiche Bezugszeichen gleiche Bauteile kennzeichnen. Der rechts im Bild dargestellt zweite Taster 20 ist im Prinzip genauso aufgebaut wie der Taster 2 und umfasst ein
Schaltelement 20a, vier mechanische Federn 20b, 20c (in der Seitenansicht lediglich zwei davon sichtbar) und ein Tastenelement 20d. Auf dem Tastenelement 20d befinden sich ein Display 30 und ein berührungsempfindliches Eingabefeld 40. Die Eingabefelder 4, 40 können dabei gleich oder unterschiedlich ausgebildet sein, beispielsweise durch zwei widerstandsgesteuerte Eingabefelder, ein widerstandsgesteuertes und ein kapazitiv gesteuertes Eingabefeld usw. Die Eingabefelder 4, 40 können zudem jeweils einen oder eine Vielzahl an berüh- rungsempfindlichen Bereichen aufweisen.
Figur 6 zeigt im Querschnitt eine dritte Bedieneinheit 1 ' ' umfassend einen Taster 2, der auf einer Grundplatte 5 angeordnet ist. Der Taster 2 umfasst hier zwei Schaltelemente 2a, 20a und ein Tastenelement 2d, 2d' . Auf dem Tastenelement 2d, 2d' befindet sich ein transparentes berührungsempfindliches Eingabefeld 4 umfassend eine Glasplatte, die gleichzeitig einen Bestandteil 2d' des Tastenelements 2d, 2d' bildet. Das Display 3 befindet sich hier unterhalb des Eingabefeldes 4 umfassend die Glasplatte und innerhalb des Tastenelements 2d, 2d' umfassend ebenfalls die Glasplatte, durch welche das Display 3 hindurch sichtbar ist. Das Display 3 kann sich hier, je nach Ausgestaltung der Grundplatte 5, auch auf gleicher Höhe oder in einer Ebene unterhalb der Schaltelemente 2a, 20a befinden. Die Höhe des Tastenelements 2d, 2d' kann hier ange- passt werden, so dass der Abstand zwischen Eingabefeld 4 und Display 3 möglichst gering bleibt und eine eindeutige Zuordnung eines auszuwählenden Bildbereichs auf dem Display 3 zu einem berührungsempfindlichen Bereich des Eingabefeldes 4 ge- währleistet ist.
Die in den Figuren 1 bis 6 dargestellten Ausführungsbeispiele dienen lediglich der Veranschaulichung der Erfindung. So kann eine Bedieneinheit eine Vielzahl an Tastern umfassen, Taster in anderer Ausführung umfassen, Taster auf unterschiedlichen räumlichen Ebenen umfassen usw., ohne den Erfindungsgedanken zu verlassen. Weiterhin sind erfindungsgemäße Bedieneinheiten in unterschiedlichsten Größen einsetzbar.

Claims

Patentansprüche
1. Bedieneinheit (1, 1', 1'') umfassend mindestens einen Taster (2, 20) mit einem beweglichen Tastenelement (2d, 2Od), mindestens ein Display (3, 30) sowie mindestens ein transparentes, berührungsempfindliches Eingabefeld (4, 40), wobei das mindestens eine Eingabefeld (4, 40) mit dem Tastenelement (2d, 2Od) derart verbunden ist, dass bei Betätigung des mindestens einen Eingabefeldes gleichzeitig der mindestens eine Taster (2, 20) betätigbar ist, und wobei das mindestens eine Display (3, 30) durch das mindestens eine Eingabefeld (4, 40) hindurch oder durch das mindestens ein Eingabefeld (4, 40) und das Tastenelement hindurch sichtbar ist.
2. Bedieneinheit nach Anspruch 1, wobei es sich bei dem berührungsempfindlichen Eingabefeld (4, 40) um ein widerstandgesteuertes Eingabefeld oder ein kondensatorgesteuertes Eingabefeld handelt.
3. Bedieneinheit nach Anspruch 1, wobei es sich bei dem berührungsempfindlichen Eingabefeld um ein schallwellengesteuertes Eingabefeld (4, 40) oder ein optisch gesteuertes Eingabefeld handelt.
4. Bedieneinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das mindestens eine Eingabefeld (4, 40) deckungsgleich zum mindestens einen Display (3, 30) auf oder über diesem angeordnet ist .
5. Bedieneinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Tastenelement (2d, 20d) eine einem Bediener zugewandte Vorderseite aufweist und wobei das mindestens eine Display (3, 30) und das mindestens eine Eingabefeld (4, 40) die Vorderseite zumindest teilweise bedecken.
6. Bedieneinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei mindestens zwei Taster (2, 20) vorhanden sind.
7. Bedieneinheit nach Anspruch 6, wobei die mindestens zwei Taster (2, 20) in einer Ebene angeordnet sind.
8. Bedieneinheit nach Anspruch 6, wobei die mindestens zwei Taster (2, 20) in mindestens zwei unterschiedlichen Ebenen angeordnet sind.
9. Bedieneinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei je ein Display (3, 30) und je ein Eingabefeld (4, 40) mit je ei- nem Tastenelement (2d, 20d) verbunden sind.
10. Gerät (7) zur Durchführung einer sicherheitsrelevanten Aktion, mit mindestens einer Bedieneinheit (1, 1', 1'') nach einem der Ansprüche 1 bis 9.
11. Gerät nach Anspruch 10, das mindestens eine Recheneinheit (6) umfasst, welche eingerichtet ist, mindestens ein bei Berührung des mindestens einen Eingabefelds (4, 40) erzeugbares erstes Signal zu empfangen und mindestens ein bei gleichzei- tiger Betätigung des mindestens einen Tasters (2, 20), der sich in Berührungsrichtung hinter dem Eingabefeld (4, 40) befindet, erzeugbares zweites Signal zu empfangen, zu verarbeiten und nur im Fall eines zeitgleichen Vorliegens des mindestens einen ersten Signals und des mindestens einen zweiten Signals mindestens ein Steuersignal zur Durchführung der sicherheitsrelevanten Aktion auszugeben.
12. Gerät nach Anspruch 10 oder Anspruch 11, mit mindestens einem Bauteil, welches mittels einer Positioniereinrichtung (8) positionierbar ist, wobei mittels der mindestens einen
Bedieneinheit (1, 1', 1'') eine Ansteuerung der Positioniereinrichtung (8) als sicherheitsrelevante Aktion durchführbar ist .
13. Gerät nach einem der Ansprüche 10 bis 12 in Form eines medizinischen Geräts, eines Roboters oder einer Baumaschine.
14. Verfahren zur Durchführung einer sicherheitsrelevanten Aktion mittels eines Geräts (7) nach einem der Ansprüche 10 bis 13, wobei nur in dem Fall, dass das mindestens eine Eingabefeld (4, 40) berührt wird und gleichzeitig der mindestens eine, sich in Berührungsrichtung hinter dem Eingabefeld (4, 40) befindende Taster (2, 20) gedrückt wird, eine Durchführung der sicherheitsrelevanten Aktion erfolgt.
15. Verfahren nach Anspruch 14, wobei
a) das mindestens eine Eingabefeld (4, 40) berührt und dadurch mindestens ein erstes Signal erzeugt wird;
b) optional gleichzeitig der mindestens eine, sich in Berührungsrichtung hinter dem mindestens einen Eingabefeld (4, 40) befindende Taster (2, 20) gedrückt wird und dadurch gegebe- nenfalls mindestens ein zweites Signal erzeugt wird;
c) das mindestens eine erste Signal und gegebenenfalls das mindestens eine zweite Signal an die mindestens eine Recheneinheit (6) übermittelt werden; und wobei
d) lediglich bei einem gleichzeitigen Vorliegen des mindes- tens einen ersten Signals und des mindestens einen zweiten
Signals ein Steuersignal erzeugt und die sicherheitsrelevante Aktion durchgeführt wird.
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