WO2013053424A1 - Wand-abdeckelement mit erkennungssystem - Google Patents

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WO2013053424A1
WO2013053424A1 PCT/EP2012/003930 EP2012003930W WO2013053424A1 WO 2013053424 A1 WO2013053424 A1 WO 2013053424A1 EP 2012003930 W EP2012003930 W EP 2012003930W WO 2013053424 A1 WO2013053424 A1 WO 2013053424A1
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cover
wall
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covering element
devices
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Andreas Schimanski
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Grossenbacher System Ag
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    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/044—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means
    • G06F3/0445—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means using two or more layers of sensing electrodes, e.g. using two layers of electrodes separated by a dielectric layer
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    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/042—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by opto-electronic means
    • G06F3/0425—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by opto-electronic means using a single imaging device like a video camera for tracking the absolute position of a single or a plurality of objects with respect to an imaged reference surface, e.g. video camera imaging a display or a projection screen, a table or a wall surface, on which a computer generated image is displayed or projected

Definitions

  • the invention relates to an at least partially transparent sheet-like cover element equipped with a recognition system for the presence and / or characterization of an object or a substance and related further embodiments of the invention, such as uses.
  • cover elements are known from computer technology, for example in the form of touch-sensitive screens which are used, inter alia, in portable telecommunications devices, such as PDAs or mobile phones, navigation devices, computers (such as desktops, laptops, hand-held or so-called “tablet computers”). see, for example, WO 2005/114369); ATMs; Ticket machines, interactive dispensers or even behind shop glass or under glass counter-mounted applications as well as games integrated into counters, for example in the form of shop windows (see, for example, WO 96/15464).
  • CONFIRMATION COPY elements for example for endoscopic light
  • recording devices for logging an operation and the like
  • peripheral systems eg room cameras, light and audio control, surgical light, surgical table lamp, room light control, insufflator, videoconferencing systems and the like
  • touchscreens for the automation of functions are known as controls and are placed primarily on the walls
  • home automation for example, to control heating, TV sets, stove, music systems, home theater systems or the like
  • touch screens protrude or have joints with the surrounding wall material and are "visible”, ie that can impair the aesthetics. It was therefore the task to integrate operating elements in such a way grate that the mentioned disadvantages can be avoided.
  • a cover element mentioned at the outset which is characterized in that the cover element is mounted in front of or on the wall substrate of a wall of a building substantially over its entire surface and the (at least one) recognition system (operating element, "touch panel ”) works on the” Projected Capacitive Touchscreen “principle and on the viewed from the viewer on the back (wall side) located transparent sheet-shaped cover member adjacent and before or in the cover member having wall substrate (with the cover in contact or at a short distance, that is, not completely encapsulated by the wall substrate).
  • the or the detection systems are arranged only behind a part of the surface of the cover.
  • the invention also relates to the use of at least one of the "projected capacitive touchscreen” principle (projective capacitive
  • Touch screen principle also called Projected Capacitive Touch principle working recognition system, characterized in that this in the form of a control element ("touch panel”) before and / or in a wall substrate and behind a transparent cover (with the cover in contact or in a short distance, ie, not completely encapsulated by the wall substrate), the detection system (s) preferably being located only behind a portion of the surface of the cover member.
  • the invention also relates to the use of an inventively with at least one recognition system equipped covering element for (in particular during or immediately before or after taking place) performing control functions for medical devices and devices (eg, surgical field cameras, C-arms, ultrasound devices, surgical microscopes (OPM), endoscopic switching elements (for example for endoscopic light), recording equipment for logging an operation and the like) and in particular peripheral systems (eg room cameras, light and audio control, surgical light, operating table lamp, room light control, insufflator,
  • medical devices and devices eg, surgical field cameras, C-arms, ultrasound devices, surgical microscopes (OPM), endoscopic switching elements (for example for endoscopic light), recording equipment for logging an operation and the like
  • peripheral systems eg room cameras, light and audio control, surgical light, operating table lamp, room light control, insufflator,
  • Videoconferencing systems and the like in particular of functions which need not be accessible directly in the operating area, in particular basic functions of the room, such as lighting control (for example also for LEDs of the OLEDs), ventilation control, temperature control or the like, or in the area of households and offices for control Of heating, TV sets, stove, music systems, home theater systems or the like, wherein the detection system is used as a control element.
  • lighting control for example also for LEDs of the OLEDs
  • ventilation control for example also for LEDs of the OLEDs
  • temperature control or the like or in the area of households and offices for control Of heating, TV sets, stove, music systems, home theater systems or the like, wherein the detection system is used as a control element.
  • the recognition system to be used according to the invention is, in particular, an operating element which can simultaneously function as an input and output device in which the program sequence of a device or a device (eg, medical device) is touched (in particular the cover element) in the region of parts of an image Devices or basic functions in OPs, as mentioned in the beginning) directly or via Control elements can be controlled.
  • a device or a device eg, medical device
  • the cover element in the region of parts of an image Devices or basic functions in OPs, as mentioned in the beginning
  • Control elements can be controlled.
  • a touch sensor which generates signals when objects approach or touch, in particular, fingers (free or covered with, for example, glove material) or pointers, or further substances (substances)
  • Control unit which translates the signals received from the sensor for a computer
  • a software driver which allows the interpretation, processing and use of the data supplied by the control unit, for example for driving technical devices or devices as mentioned above in the introduction or also lighting elements.
  • the components contact sensor, control unit, software driver and the following components mentioned may be present.
  • the detection system according to the invention preferably also contains, as further components, an imaging element (for example, to display operating alternatives), usually in the form of an integrated screen, or (for example, if only the same operating alternatives are always to be pointed out) alternatively in the form of fixed images, like imprinting, and the already mentioned computer.
  • an imaging element for example, to display operating alternatives
  • an integrated screen usually in the form of an integrated screen, or (for example, if only the same operating alternatives are always to be pointed out) alternatively in the form of fixed images, like imprinting, and the already mentioned computer.
  • controlled or controllable devices or devices eg medical devices and devices (eg surgical field cameras, C-arms, ultrasound devices, surgical microscopes (OPM), endoscopic switching elements (for example for endoscopic light), recording devices for Logging of an operation and the like) and in particular peripheral systems (eg room cameras, light and audio control, surgical light, surgical table lamp, room light control, insufflator, videoconferencing systems and the like), in particular of functions which need not be accessible directly in the operating area, particular basic functions of the room, such as lighting control, ventilation control, or in the range of households and offices for controlling heating, TV sets, stoves, music systems, home cinema systems or the like, the recognition system being used as a control element), analog-to-digital converters, multiplexers, filters and the like, such as Suitable algorithms for the application and use of a recognition system according to the invention are also known to the person skilled in the art and are therefore not expressly mentioned or described here.
  • peripheral systems eg room cameras, light and audio control, surgical light, surgical table lamp, room light control,
  • the object may be suitable pointing devices that may have an influence on electromagnetic fields, such as corresponding pointing sticks or others (for example, tools in the hands of a person, which saves them first having to be discarded) or, in particular, one or more hands or preferably one or more fingers come into question, which are brought into the vicinity of the operating element, for example, and in particular by touching the transparent sheet-like cover member.
  • electromagnetic fields such as corresponding pointing sticks or others (for example, tools in the hands of a person, which saves them first having to be discarded) or, in particular, one or more hands or preferably one or more fingers come into question, which are brought into the vicinity of the operating element, for example, and in particular by touching the transparent sheet-like cover member.
  • the materials may be materials which come in contact with a cover member, such as condensing moisture or dirt, which may then initiate surface-cleaning measures such as heating to remove condensation, automated washing or cleaning operations, or such more.
  • At least partially transparent means that the cover is at least partially transparent to electromagnetic waves, in particular in the visible with the human eye area, so that images on the back or there ⁇ ter may be exercised.
  • the transparency can also be interrupted by, for example, electrically switchable (activatable and deactivatable) light transmission ("intelligent glass”), so that, for example, behind it Pictures are visible only when touching. This allows different design effects to be achieved on the technical basis mentioned.
  • "Partial” means that areas without underlying detection system (control element, "touch panel”) can also be (permanently) impermeable (non-transparent), while the areas behind which one or more detection systems are located must be at least temporarily transparent , But also the entire cover can be made transparent.
  • a corresponding cover member may be coated from a coated (eg, a surface hardening, anti-reflective, electrochromic, colored (eg, by printing) or other candidate material or coating system, or, for example, LEDs or OLED material or the like, allowing for the appearance of the cover member Desire to vary), or from a non-coated - transparent material, such as plastic or glass in particular (eg soda lime glass or aluminum silicate glass), also in the form of laminated glass exist. Due to the use of the "Projected Capacitive Touchscreen" principle, the thickness should be in the range from 0.1 to 30 mm, preferably from 0.2 to 20, eg from 0.2 to 10 or 2 to 18 mm, eg at 2 up to 8 mm.
  • the images are one or more of those displayed on a screen forming part of the recognition system of the present invention, for example visible elements of graphical user interfaces (GUI) shown, which may be graphical elements, controls, or also called “widgets.”
  • GUI graphical user interfaces
  • a window structure may be provided whereby the GUI system allows such windows to be resized, panned, or resized to full screen size.
  • Displayed graphical user interfaces are available or even integrated into many general-purpose operating systems.
  • Other displayed controls include buttons, toolbars, sliders, selection lists, and icons.
  • dialog boxes also known as “dialog boxes” are most commonly used for user queries or input, such as selecting a printer.
  • GUIs can be essential with the use of descriptive icons for certain program functions, such as trash, learning, and understanding of the operation
  • Covering elements according to the invention may, for example, have areas of 2 to 500 square meters (m 2 ), such as from 3 to 50 m 2 , without this being intended to be limiting.
  • such a covering element which if necessary can be divided into several cover element modules which are as little as possible jointed, preferably only with very smooth and narrow joints of less than 2 mm width, possibly closed with spatula materials (preferably flush with the surface)
  • cover element modules which are as little as possible jointed, preferably only with very smooth and narrow joints of less than 2 mm width, possibly closed with spatula materials (preferably flush with the surface)
  • the individual Abdeckelementmodule can be produced only to a maximum size, mounted in front of or on the wall substrate of a wall of a building substantially over the entire surface.
  • the wall substrate wall material
  • the required parts of the detection system may be embedded in the wall substrate, for example
  • a wall material selected from concrete, masonry, eg from stones, stones, stones mortared together or Shaped bricks, stone (such as granite or marble) slabs, wood, a composite material, or plastic, or the like chen, each with or without insulation and / or plastering material
  • this can stand (for example, by applying or at least partially sticking) or this can be at a certain distance, for example, on the side facing away from the observer and the wall substrate side at a distance of a few millimeters to many centimeters, eg from 1 to 50 mm or up to 500 mm (eg, to apply the parts of the detection
  • connection can be kept at a suitable distance with spacers and, for example separable (eg with screws) or (at least substantially, ie under normal conditions of use, in particular without irreversible damage during separation) inseparable (eg glued (adhesion), non-positively and / or positively connected, eg angeklipst) be.
  • positive connections require a normal force on the surfaces to be joined together. Their mutual displacement is prevented as long as caused by the static friction counterforce is not exceeded.
  • one of the connection partners is another (at least partially, in particular when trying to solve the connection or twisting) in the way.
  • cover elements which (when attached to walls, floors and / or ceilings) each join seamlessly with cover elements in front of or on the other adjacent walls, ceilings and / or floors.
  • Jointless always means that no or only very small joints (gaps) between adjacent elements are allowed (ie actually poor or jointless in the strict sense), for example, joints with widths of 0 to 5 mm, preferably from 0 to 2 mm, the joints, if desired, may be filled with suitable materials (eg, Kitten, for example, synthetic resin, such as epoxy or silicone-based) to ensure the smoothest possible surfaces and low deposition possibilities for contamination or dirt.
  • suitable materials eg, Kitten, for example, synthetic resin, such as epoxy or silicone-based
  • the recognition system or systems can be arranged over the entire surface of a cover member according to the invention or preferably only behind a part of the surface of the cover, for. at a suitable height (eg for foot operation at the bottom, eg in the lower third of the cover element, for manual operation in the middle or upper area, eg in the middle third of the height of a cover element, or with suitable lateral positioning 40%, or 1 to 10%, each of the surface of the cover, the recognition system or systems be provided,
  • the at least one recognition system normally works on the "projected capacitive touch screen” principle and is seen by the viewer on the back (ie the side of the wall substrate) of the transparent sheet-like cover member adjacent and before or in the Provided cover having wall substrate.
  • it may be embedded in recesses of the wall substrate, wherein the front side (with the capacitive or sensitive parts) directly (which may also mean a liquid) may be in contact with the cover, or may be provided on the wall material or partially integrated ,
  • the "Projected Capacitive Touchscreen” principle makes it possible to detect or also characterize (eg with regard to size or type, eg fingertip or palm) of objects or substances, in particular of one or more objects It is also possible for a number of objects to approach the surface of the transparent cover element or directly brought into contact with the cover element, such as (for example, gloved or uncovered) fingers, by means of the recognition system, even without being directly touched by it (which is good for negative effects protects).
  • a detection system according to the invention / used according to the invention includes a plurality of sensor nodes or coordinates which can operate independently of one another and correspond to different points on a control element (touchscreen).
  • a touchscreen as part of the recognition system can be based on a large number of capacitively sensitive (capacity-sensitive) nodes which can be designed to be very variable.
  • capacitively sensitive nodes which can be designed to be very variable.
  • the own (“seif") capacity of a single electrode is measured relative to the ground.
  • each of the nodes operates independently of other nodes to produce a signal representative of its location (or, for example, concurrent ones) Signals representative of the different touch points of the touch screen).
  • the capacitance-sensitive nodes are preferably made of a transparent conductive material, in particular indium tinplate. Oxide (ITO), designed.
  • ITO indium tinplate. Oxide
  • the transparent material is divided into spatially separated electrodes and interconnects, each of which represents a particular coordinate, and the interconnects connect the electrodes to a capacitive-sensitive circuit.
  • the coordinates can be expressed in Cartesian (x and y) or In a Cartesian coordinate system, the electrodes may be arranged in rows and columns so as to form a grid array, each electrode representing a different x, y co-ordinate application 'draws the capacitance sensitive circuit changes in capacitance at each of the electrodes. the positions where changes occur (for example, by touching one or dragging a finger across the surface of the cover) and the size of the changes are verwen- det to detect single or multiple touch events.
  • a change in capacitance usually occurs at an electrode when a user places an object or a substance, such as a finger, in close proximity to the electrode, ie, the object or substance drains charge, thereby affecting the capacitance.
  • the conductive material is arranged in groups in a pattern of spatially separated interconnections, which are arranged in two different layers.
  • “Driving” (driving, active) interconnects are arranged in a first layer and "sensor” (sensory, passive) interconnects in a second layer
  • the sensory interconnections separate, cross or intersect the driving interconnects and thus form nodes of capacitive coupling, the way in which they cross the sensory and the driving
  • the sensory lanes are essentially perpendicular to the driving lanes, forming nodes with uniquely assigned x and y coordinates, or alternatively, the sensory lanes may be in a polar coordinate system em form concentric circles, while the driving tracks may be arranged as radially expanded tracks, or vice versa.
  • the driving tracks are connected to a voltage source and the sensory tracks are connected to capacitive sensitive circuits.
  • a current is passed through only one driving track at a particular time, and because of the capacitive coupling, the current is passed through the sensory tracks through each of the nodes (intersections) of the sensory track to the driving track.
  • the capacitance sensitive circuit registers changes in the Capacity at every single node. The locations where changes occur and their intensity can be used to detect single or multiple touch events. Capacitance change usually occurs at a capacitive coupling node whenever a user places an object or material, such as a finger, in close proximity to the node, ie, the object or material withdraws charge, thereby affecting capacitance.
  • One or more recognition systems can be provided per cover element, which can cooperatively or separately perceive operating tasks and thus enable the activation of various functions.
  • Attached substantially over the entire surface means that at most even smaller edge areas (for example less than 10, preferably less than 5, in particular less than 2%) of the area of the wall substrate are free from the transparent cover element attached thereto or in front of it.
  • the entire wall surface is covered by the transparent cover element or the transparent cover element is designed in such a way that it covers adjacent (in particular with respect to their plane planes to each other and to the plane of the first cover element) cover elements on wall or ceiling, wall and ceiling areas and / or floor areas of a room is flush, which allows seamless fitting of a room and so in particular in the field of sterile rooms, such as operating theaters, is useful.
  • That a detection system of a transparent sheet-like cover element according to the invention located on the backside is adjacent and in front of or in the wall substrate comprising the cover element (in contact with the cover element or not completely encapsulated by the wall substrate) means that it is so arranged must be that a capacity change by an object or a substance are still recognized by the recognition system, that is, can be coupled into this. Too large a distance or intervening material of the wall substrate, as well as a sufficiently accurate localization of the approximation or touch points of the object or material, make it difficult or even impossible. Thus, for example, without this being intended to limit the general invention, distances of the respective recognition element from the respective cover element of up to 20, in particular up to 8 mm are possible.
  • the invention also relates to a room in a building, for example a room in an apartment or in particular an operating room, which has at least one wall, which is acted upon by one or more transparent flat cover elements according to the invention, which is equipped with one or more of said detection systems, wherein the remaining walls also (in the case of an operating room preferably), the ceilings and optionally also the floor with such cover elements (with or without recognition system), for example made of glass or laminated glass, may be covered.
  • a room in a building for example a room in an apartment or in particular an operating room, which has at least one wall, which is acted upon by one or more transparent flat cover elements according to the invention, which is equipped with one or more of said detection systems, wherein the remaining walls also (in the case of an operating room preferably), the ceilings and optionally also the floor with such cover elements (with or without recognition system), for example made of glass or laminated glass, may be covered.
  • impinged means mounted in front of or on the wall of a wall, floor or ceiling of a building substantially over the entire surface thereof, which means that the cover (s) is in direct contact with the wall substrate (wall material), eg a wall material selected from concrete, masonry, for example, made of shaped bricks, stones, stones or shaped stones mortared, stone (such as granite or marble), wood, a composite material, or plastic, or the like, each with or without insulation and / or or plastering material can stand (for example, by applying or at least partially sticking) or can stand at this distance, for example as described above.
  • wall substrate eg a wall material selected from concrete, masonry, for example, made of shaped bricks, stones, stones or shaped stones mortared, stone (such as granite or marble), wood, a composite material, or plastic, or the like, each with or without insulation and / or or plastering material can stand (for example, by applying or at least partially sticking) or can stand at this distance, for example as described above.
  • a building Under a building is, for example, a house with one or more apartments or in particular a hospital building, but also another functional building such as a garage, an underground car park, a (eg concert, theater or multipurpose) hall building, an airport building, a station building, to understand.
  • FIG. 1 shows, as an exploded drawing, schematically in cross-section and as a detail the structure of an exemplary inventive at least partially transparent flat cover element, in which the associated recognition system is glued directly without gaps from behind to a cover element (for example glass wall).
  • a cover element for example glass wall
  • FIG. 2 shows an exploded view schematically in cross-section and as a detail of the structure of an exemplary inventive at least partially flat cover, in which the associated recognition system attached to the cover (eg glass wall) attached (eg glued) bolts or nuts and their respective counterparts, wherein there is a gap between the cover element and the control element behind it ("touch panel”), which gap may be filled with a contact liquid, which preferably has a refractive index approximately equal to that of the cover element and / or the facing surface of the detection system.
  • FIG. 1 shows schematically the structure of a transparent sheet-like cover element (2) according to the invention, here in the form of an acrylic glass pane or, in particular, (optionally composite) glass pane, of which a section with an associated detection system (1) is shown , wherein the cover element (2), for example, outside the range of the detection system (1) according to the invention (approximately from behind, ie on the wall side, ie in the figure above the cover element) for design reasons or to improve the functionality of color toned, for example black printed, or by LEDs (for example white and / or blue) may be illuminated (not shown).
  • the cover element (2) for example, outside the range of the detection system (1) according to the invention (approximately from behind, ie on the wall side, ie in the figure above the cover element) for design reasons or to improve the functionality of color toned, for example black printed, or by LEDs (for example white and / or blue) may be illuminated (not shown).
  • the associated recognition system (1) is provided directly glued gap-free from the back to the cover (2) (eg glass wall) (here it is shown in the still to be bonded state), which separate arrangements to prevent optical interference, such as Newton's shear rings, unnecessary can make.
  • the detection system (1) used according to the invention, here as a touch panel includes a touch sensor (3), an imaging element (4) (here as a screen), a control unit (5), and a computer (6) with software drivers.
  • the computer (6) and the control unit (5) as shown in Fig.
  • a cover (9) (shown in folded-up view) with various connections, such as one or more selected from an Ethernet connection (10), an RS422 / RS232 / CAN connection (11), a 24-volt connection (12) and a USB port (13), or LON or Bacnet, in order, for example, to enable the control of external devices or devices (not shown) via corresponding connections, whereby (supplementary) or alternatively radio links can also be provided.
  • the detection system (1) together with the other components mentioned is provided in a recess of a wall (not shown) and can, for example, from the rear side or via channels in the interior thereof be provided accessible.
  • contacts (17) and contact receptacles (18) can connect the touch sensor (3) and the control unit (5), suitable plugs and lines (19), the control unit (5) and the computer (6).
  • Other connections are possible.
  • Other compounds eg, the imaging element (4)
  • FIG. 1 shows schematically the structure of a transparent sheet-like cover element (2) according to the invention, here by way of example in the form of an acrylic or (optionally composite) glass pane, of which a section with an associated recognition system (1) is shown , wherein the cover (2), for example, outside the range of the detection system (1) (about from the back, ie wall side, ie in the figure above the cover) for design reasons or to improve the functionality colored tinted, for example, printed black, or by means of LEDs (for example white and / or blue) may be illuminated (not shown).
  • the cover (2) for example, outside the range of the detection system (1) (about from the back, ie wall side, ie in the figure above the cover) for design reasons or to improve the functionality colored tinted, for example, printed black, or by means of LEDs (for example white and / or blue) may be illuminated (not shown).
  • the associated recognition system (1) is in the embodiment shown here from behind via suitable fastening means, here for example on the cover (2) fixed (eg glued) nuts (14), and associated bolts (15), if necessary, via intermediate rings (16), attached to the cover (2) (eg, glass wall), which may require separate provisions to prevent optical interference, such as Newton's rings, here in the form of a thin layer with a transparent contact liquid (14), especially for this purpose a refractive index may be approximately the same as the cover member and the facing surface of the detection system (1).
  • the detection system (1) used according to the invention, here as a touch panel includes a touch sensor (3), an imaging element (4) (here as a screen), a control unit (5), and a Computer (6) with software driver.
  • a screen support (7) such as a display panel
  • suitable attachment methods such as the glued bolts and associated nuts shown here
  • a dust seal (8) may be provided as well.
  • a cover (9) (shown in folded-up view) with various connections, such as one or more selected from an Ethernet connection (10), an RS422 / RS232 / CAN connection (11), a 24-volt connection (12) and a USB port (13), or LON or Bacnet, for example, to enable the control of external devices or devices (not shown) via corresponding connections, wherein also or alternatively radio links can be provided.
  • the detection system (1) together with the other components mentioned is provided in a recess of a wall (not shown) and may be provided accessible, for example, from the rear side thereof or via channels in the interior thereof.

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Abstract

Mit einem Erkennungssystem für die Gegenwart und/oder Charakterisierung eines Objekts oder eines Stoffes ausgestattetes mindestens teilweise transparentes flächenförmiges Abdeckelement (2) und damit einhergehende weitere Erfindungsausführungsformen. Das genannte Abdeckelement ist dadurch gekennzeichnet dass es vor oder an dem Wandsubstrat einer Wand eines Gebäudes im Wesentlichen über deren ganze Fläche angebracht ist und das Erkennungssystem (Bedienelement, „Touch Panel") nach dem „Projected Capacitive Touchscreen" - Prinzip arbeitet und an der vom Betrachter aus gesehen auf der Rückseite (wandseitig) gelegenen transparenten flächenförmigen Abdeckelement anliegend und vor oder in dem das Abdeckelement aufweisenden Wandsubstrat vorgesehen bzw. ausgeführt ist. Verwendungen sind beispielsweise die Ansteuerung von Geräten und Funktionen in Operationssälen oder anderen Räumen.

Description

Wand-Abdeckelement mit ErkennungsSystem
Die Erfindung betrifft ein mit einem Erkennungssystem für die Gegenwart und/oder Charakterisierung eines Objekts oder eines Stoffes ausgestattetes mindestens teilweise transparentes flächenförmiges Abdeckelement und damit einhergehende weitere Erfindungsausführungsformen, wie Verwendungen.
Aus der Computertechnologie sind derartige Abdeckelemente bekannt, beispielsweise in Form von berührungssensitiven Bildschirmen („Touchscreens") , die unter anderem in tragbaren Telekommunikationsgeräten, wie PDAs oder Handys, Navigationsgeräten, Computern (wie Desktops, Laptops, handgehaltenen oder sogenannten „Tablet-Computern" , siehe z.B. WO 2005/114369) ; Geldautomaten; Fahrkartenautomaten, interaktiven Zapfsäulen oder auch hinter Schaufensterglas oder unter gläsernen Ladentischen montierte Applikationen sowie in Theken integrierte Spiele, beispielsweise in Form von Schaufenstern (siehe z.B. WO 96/15464).
Auf der anderen Seite ist es bei Operationssälen bekannt, die Innenwände mit Glaswänden zu versehen, um möglichst fugenlose (was in der vorliegenden Offenbarung insbesondere „fugenarm" bedeutet) und gut in hygienisch einwandfreiem Zustand zu haltende Oberflächen zu erzielen (auch, da von sich aus bläulich oder wegen entsprechender Beleuchtung durch beispielsweise LEDs, als „blauer OP" bezeichnet) . Hier wird in der Regel versucht, Bedienfunktionen des Operationssaals, einschließlich z.B. Steuerfunktionen für die medizinischen Geräte und Vorrichtungen (z.B. OP-Feld-Kameras , C-Bögen, Ultraschallgeräte, OP-Mikroskope (OPM) , endoskopische Schalt -
BESTÄTIGUNGSKOPIE elemente (beispielsweise für endoskopisches Licht) , Aufzeich- nungsgeräte zur Protokollierung einer Operation und dergleichen) und Peripheriesysteme (z.B. Raumkameras, Licht- und Audiosteuerung, OP-Leuchte, OP-Tischleuchte , Raumlichtkon- trolle, Insufflator, Videokonferenzssysteme und dergleichen) von einem zentralen Touchscreen, der an einer frei im OP aufgestellten oder an Wand oder Decke gehängten Vorrichtung mit Bildschirm an dessen Bildschirmoberfläche ausgeführt ist, bedienbar zu machen (vgl. z.B. http : //www. olympus- oste . eu/front_content .php?idcat=27&idart=121) .
Nachteilig hierbei ist zum einen, dass die vielen über einen Touchscreen zugänglichen Funktionen zur Verwirrung und Fehlern bei der Bedienung während einer Operation führen können, zum anderen, dass die frei stehende Touchscreen-Bedieneinheit schwierig sauber zu halten und wegen ihrer allzeit notwendigen Erreichbarkeit den Freiraum für die Operierenden einschränken kann. Daher wäre es sinnvoll, Funktionen, die nicht direkt im Operationsbereich zugänglich sein müssen, insbeson- dere grundlegende Funktionen des Raums, wie Beleuchtungsregelung, Belüftungsregelung, Temperaturregelung oder dergleichen, von separaten Bedienvorrichtungen aus ansteuerbar zu machen . Auch im Bereich von Haushalten und Büros sind Touchscreens für die Automatisierung von Funktionen („Home Automation", beispielsweise zur Steuerung von Heizung, TV-Geräten, Herd, Musikanlagen, Heimkinoanlagen oder dergleichen) als Bedienelemente bekannt und werden in erster Linie auf die Wände aufgesetzt oder direkt von außen berührbar in die Wand eingebaut. Hier ist nachteilig, dass die Touchscreens vorstehen oder Fugen mit dem umgebenden Wandmaterial aufweisen und „sichtbar" sind, d.h., die Ästhetik beeinträchtigen können. Es bestand somit die Aufgabe, Bedienelemente derart zu inte- grieren, dass die genannten Nachteile vermieden werden können .
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein eingangs genanntes Ab- deckelement, das dadurch gekennzeichnet ist, dass das Abdeckelement vor oder an dem Wandsubstrat einer Wand eines Gebäudes im Wesentlichen über deren ganze Fläche angebracht ist und das (mindestens eine) Erkennungssystem (Bedienelement, „Touch Panel") nach dem „Projected Capacitive Touchscreen"-Prinzip arbeitet und an der vom Betrachter aus gesehen auf der Rückseite (wandseitig) gelegenen transparenten flächenförmigen Abdeckelement anliegend und vor oder in dem das Abdeckelement aufweisenden Wandsubstrat (mit dem Abdeckelement in Berührung oder in geringem Abstand, d.h. nicht vollständig von dem Wandsubstrat umkapselt) vorgesehen bzw. ausgeführt ist. Vorzugsweise ist das oder sind die Erkennungssysteme nur hinter einem Teil der Fläche des Abdeckelements angeordnet. Die Erfindung betrifft in einer weiteren Ausführungs form auch die Verwendung mindestens eines nach dem „Projected Capacitive Touchscreen"-Prinzip ( Proj ektiv-Kapazitiv
Berührungsbildschirm-Prinzip, auch Projected Capacitive Touch-Prinzip genannt) arbeitenden Erkennungssystems, dadurch gekennzeichnet, dass dieses in Form eines Bedienelements („Touch Panel") vor und/ oder in einem Wandsubstrat und hinter einem transparenten Abdeckelement (mit dem Abdeckelement in Berührung oder in geringem Abstand, d.h. nicht vollständig von dem Wandsubstrat umkapselt) platziert wird, wobei das oder die Erkennungssysteme vorzugsweise nur hinter einem Teil der Fläche des Abdeckelements angeordnet ist bzw. sind.
Die Erfindung betrifft auch die Verwendung eines erfindungsgemäß mit mindestens einem Erkennungssystem ausgestatteten Abdeckelements zum (insbesondere während einer Operation oder direkt davor oder danach stattfindenden) Durchführen von Steuerfunktionen für medizinische Geräte und Vorrichtungen (z.B. OP-Feld-Kameras , C-Bögen, Ultraschall- geräte, OP-Mikroskope (OPM) , endoskopische Schaltelemente (beispielsweise für endoskopisches Licht) , Aufzeich- nungsgeräte zur Protokollierung einer Operation und dergleichen) und insbesondere Peripheriesysteme (z.B. Raumkameras, Licht- und Audiosteuerung, OP-Leuchte, OP- Tischleuchte, Raumlichtkontrolle, Insufflator,
Videokonferenzssysteme und dergleichen) , insbesondere von Funktionen, die nicht direkt im Operationsbereich zugänglich sein müssen, insbesondere grundlegende Funktionen des Raums, wie Beleuchtungsregelung (beispielsweise auch für LEDs der OLEDs) , Belüftungsregelung, Temperaturregelung oder dergleichen, oder im Bereich von Haushalten und Büros zur Steuerung von Heizung, TV-Geräten, Herd, Musikanlagen, Heimkinoanlagen oder dergleichen, wobei das Erkennungssystem als Bedienelement genutzt wird.
Die nachfolgenden Definitionen beschreiben Ausführungsformen der Erfindung, die Beispiele oder bevorzugt sein können, wobei ein oder mehrere allgemeine Begriffe, die zur Bestimmung eines Erfindungsgegenstands verwendet werden, jeweils durch den oder die engeren Definitionen bzw. Begriffe ersetzt werden kann oder können, was jeweils zu besonderen Ausführungsformen der Erfindung führt.
Bei dem erfindungsgemäß einzusetzenden Erkennungssystem han- delt es sich insbesondere um ein Bedienelement, das gleichzeitig als Ein- und Ausgabegerät funktionieren kann, bei dem durch Berühren (insbesondere des Abdeckelements) im Bereich von Teilen eines Bildes der Programmablauf eines Gerätes oder einer Vorrichtung (z.B. medizinische Geräte oder grundlegende Funktionen in OPs , wie eingangs erwähnt) direkt oder über Kontrollelemente gesteuert werden kann. Standardmäßig umfasst es in der Regel als Komponenten einen Berührungssensor (Touch-Sensor) , der bei Annäherungen oder Berührungen von Objekten, wie insbesondere Fingern (frei oder mit z.B. Hand- schuhmaterial bedeckt) oder Zeigestiften, oder ferner Stoffen (Substanzen) Signale erzeugt, eine Kontrolleinheit (Kontroller) , welche die vom Sensor her empfangenen Signale für einen Computer übersetzt, und einen Softwaretreiber, welcher die Interpretation, Bearbeitung und Nutzung der von der Kontrolleinheit gelieferten Daten ermöglicht, beispielsweise zum Ansteuern technischer Geräte oder Vorrichtungen wie vorstehend in der Einführung genannt oder auch Beleuchtungselemente. Es können jeweils ein oder mehrere der Komponenten Berührungssensor, Kontrolleinheit, Softwaretrei- ber und der nachfolgende genannten Bestandteile vorhanden sein. Ferner beinhaltet das erfindungsgemäße Erkennungssystem vorzugsweise als weitere Komponenten auch ein bildgebendes Element (beispielsweise, um Bedienalternativen anzuzeigen), meist in Form eines integrierten Bildschirmes, oder (bei- spielsweise wenn nur stets die gleichen Bedienalternativen aufgezeigt werden sollen) alternativ in Form von festen Bildern, wie Aufdrucken, und den bereits erwähnten Computer.
Weitere Bestandteile, wie angesteuerte oder ansteuerbare Ge- räte oder Vorrichtungen (z.B. medizinische Geräte und Vorrichtungen (z.B. OP-Feld-Kameras , C-Bögen, Ultraschallgeräte, OP-Mikroskope (OPM) , endoskopische Schaltelemente (beispielsweise für endoskopisches Licht) , AufZeichnungsgeräte zur Protokollierung einer Operation und dergleichen) und insbe- sondere Peripheriesysteme (z.B. Raumkameras, Licht- und Audiosteuerung, OP-Leuchte, OP-Tischleuchte , Raumlichtkontrolle, Insufflator, Videokonferenzssysteme und dergleichen) , insbesondere von Funktionen, die nicht direkt im Operationsbereich zugänglich sein müssen, insbesondere grundlegende Funktionen des Raums, wie Beleuchtungsregelung, Belüftungsregelung, Tem- peraturregelung oder dergleichen, oder im Bereich von Haushalten und Büros zur Steuerung von Heizung, TV-Geräten, Herd, Musikanlagen, Heimkinoanlagen oder dergleichen, wobei das Erkennungssystem als Bedienelement genutzt wird) , Analog- Digital-Wandler , Multiplexer, Filter und dergleichen, wie auch geeignete Algorithmen zur Anwendung und Nutzung eines erfindungsgemäßen Erkennungssystems sind dem Fachmann bekannt und werden daher hier nicht ausdrücklich erwähnt bzw. beschrieben .
Als Objekt können geeignete Zeigevorrichtungen, die Einfluss auf elektromagnetische Felder haben können, wie entsprechende Zeigestifte oder andere (beispielsweise Werkzeuge in den Händen einer Person, was erspart, dass diese erst abgelegt werden müssen) oder insbesondere ein oder mehrere Hände oder vorzugsweise ein oder mehrere Finger in Frage kommen, die in die Nähe des Bedienelements gebracht werden, beispielsweise und insbesondere durch Berühren des transparenten flächenförmigen Abdeckelements.
Bei den Stoffen kann es sich um Materialen handeln, die mit einem Abdeckelement in Berührung kommen, wie beispielsweise kondensierende Feuchtigkeit oder Schmutz, die dann Maßnahmen zur Sauberhaltung der Oberfläche in Gang setzen können, wie Erwärmung zur Beseitigung von Kondenswasser, automatisierte Wasch- oder Putzvorgänge oder dergleichen mehr.
Mindestens teilweise transparent bedeutet, dass das Abdeckelement mindestens teilweise für elektromagnetische Wellen insbesondere im mit dem menschlichen Auge sichtbaren Bereich durchlässig ist, so dass Bilder auf der Rückseite oder dahin¬ ter wahrgenommen werden können. Die Transparenz kann auch durch beispielweise elektrisch schaltbare (aktivierbare und deaktivierbare) Lichtdurchlässigkeit unterbrechbar sein („in- telligentes Glas") , so dass beispielsweise dahinter liegende Bilder erst beim Berühren sichtbar werden. So lassen sich verschiedene Designeffekte auf der genannten technischen Basis erzielen. „Teilweise" bedeutet dabei, dass Bereiche ohne dahinterl legendes Erkennungssystem (Bedienelement, „Touch- Panel") auch (dauerhaft) undurchlässig (nicht transparent) sein können, während die Bereiche, hinter denen ein oder mehrere Erkennungssysteme liegen, mindestens temporär transparent sein müssen. Doch kann auch das gesamte Abdeckelement transparent ausgeführt sein.
Ein entsprechendes Abdeckelement kann aus einem beschichteten (beispielsweise mit einem oberflächenhartenden, entspiegelnden, elektrochromen, farbigen (z.B. durch Bedruckung) oder anderen in Frage kommenden Material oder Beschichtungssystem oder beispielsweise LEDs oder OLED-Material oder dergleichen beschichtet, was ermöglicht, das Erscheinungsbild des Abdeckelements nach Wunsch zu variieren) , oder aus einem nicht beschichteten - transparenten Material, wie Kunststoff oder insbesondere Glas (z.B. Natron-Kalkglas oder Aluminiumsili- katglas) , auch in Form von Verbundglas, bestehen. Die Dicke sollte dabei wegen der Nutzung des „Projected Capacitive Touchscreen"-Prinzips im Bereich von 0,1 bis 30 mm, vorzugsweise von 0,2 bis 20, z.B. von 0,2 bis 10 oder 2 bis 18 mm liegen, z.B. bei 2 bis 8 mm.
Bei den Bildern handelt es sich um ein oder mehrere solche, die auf einem Bildschirm, der Bestandteil des erfindungsgemäßen Erkennungssystems ist, dargestellt werden, beispiels- wiese dargestellte sichtbare Elemente von Graphischen Benut- zeroberflächen/Graphischen Benutzerschnittstellen, (Graphic User Interfaces, GUI) , welche grafische Elemente, Steuerelemente oder auch „Widgets" genannt, anzeigen. Eine Fensterstruktur kann gegeben sein, wobei das GUI -System ermöglicht, solche Fenster in ihrer Größe und Position zu verändern, aus- zubienden oder auf die gesamte Bildschirmgröße zu vergrößern. Angezeigte grafische Bedienoberflächen sind für viele Mehrzweck-Betriebssysteme verfügbar oder gar in sie integriert. Weitere angezeigte Bedienelemente sind Schaltflächen (Buttons) , Toolbars (Werkzeugleisten) , Schieberegler, Aus- Wahllisten und Symbole (Icons) . Darüber hinaus werden Dialogboxen (auch „Dialogfelder" genannt) meist für Benutzerabfragen oder Eingaben verwendet wie beispielsweise die Auswahl eines Druckers. GUIs können mit der Verwendung von anschaulichen Sinnbildern für bestimmte Programmfunktionen, wie zum Beispiel dem Papierkorb, das Erlernen und das Verständnis der Bedienung wesentlich erleichtern. Erfindungsgemäße Abdeckelemente können beispielsweise Flächen von 2 bis 500 Quadratmetern (m2) haben, wie von 3 bis 50 m2, ohne dass dies eine Einschränkung bedeuten soll.
Erfindungsgemäß ist ein solches Abdeckelement, das erforder- lichenfalls in mehrere Abdeckelementmodule, die möglichst fugenarm, vorzugsweise nur mit sehr glatten und schmalen Fugen von weniger als 2 mm Breite, gegebenenfalls mit Spachtelmaterialien (vorzugsweise oberflächenbündig) geschlossenen miteinander verbunden sind/werden, aufgeteilt sein kann, bei- spielsweise, wenn sich die einzelnen Abdeckelementmodule nur bis zu einer maximalen Größe herstellen lassen, vor oder an dem Wandsubstrat einer Wand eines Gebäudes im Wesentlichen über deren ganze Fläche angebracht. Dies bedeutet, dass es in direktem Kontakt mit dem Wandsubstrat (Wandmaterial) steht (dann können die erforderlichen Teile des Erkennungssystems beispielsweise in das Wandsubstrat eingelassen sein), z.B. einem Wandmaterial ausgewählt aus Beton, Mauerwerk, z.B. aus Formsteinen, Steinen, miteinander vermörtelten Steinen oder Formsteinen, Stein- (wie Granit- oder Marmor- ) platten, Holz, einem Verbundmaterial, oder ferner Kunststoff, oder derglei- chen, jeweils mit oder ohne Dämm- und/oder Verputzmaterial, stehen kann (beispielsweise durch Anlegen oder mindestens teilweises Verkleben) oder zu diesem in einem gewissen Abstand stehen kann, beispielsweise auf der vom Beobachter ab- und dem Wandsubstrat zugewandten Seite in einem Abstand von einigen Millimetern bis vielen Zentimetern, z.B. von 1 bis 50 mm oder bis 500 mm (z.B., um die Teile des Erkennungssystems auch ganz oder teilweise auf dem Wandmaterial aufzubringen und/oder eine Hinterlüftung zu ermöglichen) , womit zum Beispiel Unebenheiten des Wandmaterials ausgeglichen werden können oder ein z.B. isolierender Zwischenraum geschaffen werden kann. Dazu kann es mit Abstandshaltern im geeigneten Abstand gehalten werden und beispielsweise trennbar (z.B. mit Schrauben) oder (mindestens im Wesentlichen, d.h. unter normalen Nutzungsbedingungen, insbesondere ohne irreversible Schäden beim Trennen) untrennbar (z.B. verklebt (Stoffschluss) , kraft- und/ oder formschlüssig verbunden, z.B. angeklipst) sein. Kraftschlüssige Verbindungen setzen eine Normal-Kraft auf die miteinander zu verbindenden Flächen voraus. Ihre gegenseitige Verschiebung ist verhindert solange die durch die Haftreibung bewirkte Gegenkraft nicht überschritten wird. Bei einer formschlüssigen Verbindung ist einer der Verbindungspartner einem anderen (mindestens teilweise, insbesondere beim Versuch, die Verbindung zu lösen oder zu verdrehen) im Weg.
Stärker bevorzugt sind solche Abdeckelemente, die (wenn an Wänden, Böden und/oder Decken angebracht) jeweils fugenlos an Abdeckelemente vor oder an den anderen benachbarten Wänden, Decken und/oder Böden anschließen.
Fugenlos bedeutet stets, dass keine oder nur sehr kleine Fugen (Spalten) zwischen benachbarten Elementen zulässig sind (also eigentlich fugenarm oder fugenlos im engeren Sinne) , beispielsweise Fugen mit Breiten von 0 bis 5 mm, vorzugsweise von 0 bis 2 mm, wobei die Fugen gewünschtenfalls mit geeigneten Materialien (z.B. Kitten, beispielsweise Kunstharz, wie auf Epoxid- oder auf Silikonbasis) gefüllt sein können, um möglichst glatte Oberflächen und geringe Ablagerungsmög- lichkeiten für Kontaminationen oder Schmutz zu gewährleisten.
Das oder die Erkennungssysteme können über die ganze Fläche eines erfindungsgemäßen Abdeckelements oder vorzugsweise nur hinter einem Teil der Fläche des Abdeckelements angeordnet sein, z.B. in einer geeigneten Höhe (z.B. für Fußbedienung unten, z.B. im unteren Drittel des Abdeckelements, für Handbedienung im mittleren oder oberen Bereich, z.B. im auf die Höhe eines Abdeckelements bezögen mittleren Drittel, oder mit geeigneten seitlichen Positionierungen. Beispielsweise können nur hinter 0,5 bis 40 %, oder 1 bis 10 %, jeweils der Fläche des Abdeckelements das oder die Erkennungssysteme vorgesehen sein,
Das mindestens eine Erkennungssystem (Bedienelement, „Touch Panel") arbeitet normalerweise nach dem „Projected Capacitive Touchscreen" -Prinzip und ist vom Betrachter aus gesehen auf der Rückseite (d.h. der Seite des Wandsubstrates) des transparenten flächenförmigen Abdeckelement anliegend und vor oder in dem das Abdeckelement aufweisenden Wandsubstrat vor- gesehen. Beispielsweise kann es in Aussparungen des Wandsubstrates eingelassen sein, wobei die Frontseite (mit dem oder den kapazitätssensitiven Teilen) direkt (was auch über eine Flüssigkeit bedeuten kann) mit dem Abdeckelement in Berührung stehen kann, oder auf das Wandmaterial aufgebracht oder teilweise integriert vorgesehen sein kann.
Das „Projected Capacitive Touchscreen"-Prinzip ermöglicht dabei, dass eine Erkennung oder auch Charakterisierung (z.B. hinsichtlich Größe oder Art, z. B. Fingerspitze oder Hand- fläche) von Objekten oder Stoffen, insbesondere von ein oder auch mehreren zur Berührung der Oberfläche des transparenten Abdeckelements angenäherten oder direkt mit dem Abdeckelement in Kontakt gebrachten Objekten, wie (z.B. behandschuhten oder unbedeckten) Fingern, mittels des Erkennungssystems möglich ist, sogar ohne dass dieses selbst direkt berührt wird (was dies vor negativen Einwirkungen gut schützt) .
Andere Prinzipien wären hier denkbar, wie schallwellengesteuerte Systeme („Surface Acoustic QWAV = SAW) , optische Systeme (z.B. Infrarotlicht-Gitter) , induktive Touchscreens (nur mittels eines mit einer integrierten Spule ausgestatteten Zeigestifts bedienbar) oder Dispersive-Signal-Technology-Systeme, bei denen Vibrationswellen zur Messung einer Berührung genutzt werden) , doch ist das „Projected Capacitive Touchs- creen" -Prinzip besonders geeignet, da es auch die gleichzeitige Erkennung von Bewegungsrichtungen und/oder Berührungspunkten mehrerer Finger oder Gegenstände ermöglicht („Multi- Touch") . Dies ermöglicht beispielsweise „Drag-and-Drop" -Operationen (z.B. Drehen, Skalieren, Verschieben von Bildern).
Besonders geeignet sind Ein- oder Mehrpunktsensitive Anordnungen, die auf dem „Seif Capacitance" - oder solche, die auf dem „Mutual Capacitance" -Prinzip beruhen. Seif Capacitance steht dabei für Eigenkapazität, Mutual Capacitance für gegen- seitige Kapazität zwischen zwei Leitern.
In der Regel beinhaltet ein erfindungsgemäßes/erfindungsgemäß verwendetes Erkennungssystem eine Mehrzahl von Sensorknoten oder -koordinaten auf, die unabhängig voneinander arbeiten können und unterschiedlichen Punkten auf einem Bedienelement (Touchscreen) entsprechen. So kann in einer Ausführungsform der Erfindung ein Touchscreen als Bestandteil des Erkennungssystems eine Vielzahl für die Kapazität sensiblen (kapazitätsempfindlichen) Knoten beruhen, die sehr variabel ausge- legt sein können. Im Fall der „Seif Capacitance" wird die eigene („seif") Kapazität jeweils einer einzelnen Elektrode relativ zur Erdung gemessen. Im Fall der „Mutual Capacitance" wird die Kapazität zwischen einem Knoten aus einer ersten und einer zweiten Elektrode bestimmt. In beiden Fällen arbeitet jeder der Knoten unabhängig von anderen Knoten unter Hervorbringung eines Signals, das für seinen Ort repräsentativ ist (oder beispielsweise bei gleichzeitig vorkommenden Signalen repräsen- tativ für die unterschiedlichen berührten Stellen des Touch- screens) .
Um auch den Touchscreen transparent (wie oben definiert) zu gestalten und so das Sehen von Bildern eines dahinter liegen- den Bildschirms mit z.B. einer GUI -Darstellung zu ermöglichen, sind die kapazitätsempfindlichen Knoten vorzugsweise aus einem transparenten leitfähigen Material, wie insbesondere Indium-Zinn-Oxid (ITO), ausgestaltet. Bei „Seif Capacitance " -basierten Anordnungen wird das transparente Material in räumlich voneinander getrennte Elektroden und Leitbahnen aufgeteilt. Jede der Elektroden repräsentiert eine bestimmte Koordinate und die Leitbahnen verbinden die Elektroden mit einem kapazitätsempfindlichen Schaltkreis. Die Koordinaten können mit kartesischen (x und y) oder Polarkoordinaten (r, Θ) oder anderen Koordinatensystemen verknüpft bzw. wiedergegeben sein. In einem kartesischen Koordinatensystem können die Elektroden in Zeilen und Spalten angeordnet sein, so dass sie eine Gitteranordnung ausbilden, wobei jede Elektrode eine andere x, y-Koordinate repräsentiert. Während der Anwendung ' zeichnet der kapazitätsempfindliche Schaltkreis Änderungen der Kapazität an jeder der Elektroden auf. Die Stellen, an denen Änderungen eintreten (z.B. durch Berühren von einer oder Ziehen eines Fingers über die Oberfläche des Abdeckelements) und die Größe der Änderungen werden verwen- det, um einfache oder mehrfache Berührungsereignisse zu erkennen. Eine Änderung der Kapazität tritt für gewöhnlich an einer Elektrode auf, wenn ein Nutzer ein Objekt oder einen Stoff, beispielsweise einen Finger, in enger Nähe zur Elek- trode platziert, d.h., das Objekt oder der Stoff zieht Ladung ab und beeinflusst dabei die Kapazität.
Im Falle der „Mutual Capacitance" wird das leitfähige Material in einem Muster räumlich getrennter Leitbahnen gruppen- weise angeordnet, die in zwei verschiedenen Schichten angeordnet sind. „Driving" (antreibende, aktive) Leitbahnen werden in einer ersten Schicht angeordnet und „Sensor-" (sensorische, passive) Leitbahnen in einer zweiten Schicht. Obwohl durch die Anordnung in verschiedenen Schichten getrennt, überqueren, schneiden oder kreuzen die sensorischen Leitbahnen die antreibenden Leitbahnen und bilden so Knoten kapazitiver Kopplung aus. Die Art und Weise des Überquerens der sensorischen über die antreibenden Leitbahnen hängt vom verwendeten Koordinatensystem ab. Bei einem kartesischen Koordi- natensystem beispielsweise sind die sensorischen Leitbahnen im Wesentlichen senkrecht zu den antreibenden Leitbahnen angeordnet und bilden so Knoten mit eindeutig zugeordneten x- und y-Koordinaten aus. Alternativ können die sensorischen Leitbahnen in einem Polarkoordinatensystem konzentrische Kreise ausbilden, während die antreibenden Leitbahnen als radial ausgedehnte Bahnen angeordnet sein können, oder umgekehrt. Die antreibenden Leitbahnen sind mit einer Spannungsquelle verbunden und die sensorischen Leitbahnen sind an kapazitätsempfindliche Schaltkreise angeschlossen. Im Betrieb wird zu jeweils einem bestimmten Zeitpunkt ein Strom durch jeweils nur eine antreibende Leitbahn geleitet, und wegen der kapazitativen Kopplung wird der Strom durch die sensorischen Leitbahnen durch jeden der Knoten (Schnittpunkte) der sensorischen Leitbahn mit der antreibenden Leitbahn geleitet. Der kapazitätsempfindliche Schaltkreis registriert Änderungen der Kapazität an jedem einzelnen Knoten. Die Stellen, an denen Änderungen auftreten, und deren Intensität können verwendet werden, um ein- oder mehrfache Berührungsereignisse zu erkennen. Eine Änderung der Kapazität geschieht üblicherweise an einem kapazitiven Kopplungsknoten, sobald ein Nutzer ein Objekt oder ein Material, beispielsweise einen Finger, in enger Nähe zum Knoten platziert, d.h., das Objekt oder Material zieht Ladung ab und beeinflusst dabei die Kapazität. Entsprechende Anordnungen von Leitbahnen für „Seif Capacitan- ce" und „Mutual Capacitance" sind bekannt, beispielsweise wie in WO 2005/114369 oder in G. Barret and Ryomei Omote, „ Proj ected-Capacit ive Touch Technology", Information Display 3/10, 2010, gezeigt, die hier diesbezüglich durch Bezugnahme aufgenommen werden. Dort werden auch weitere, dem Fachmann an sich bekannte Anordnungen, die Herstellung entsprechender Anordnungen und damit verbundene Elemente (wie Kontroller) beschrieben . Ein durch die Elektroden bzw. Leitbahnen weitgehend optisch unbeeinträchtigtes Erscheinungsbild lässt sich insbesondere erzielen, indem in den Zwischenräumen zwischen den Leitbahnen und Elektroden ein Material mit ähnlichen optischen Eigenschaften wie das transparente leitfähige Material der Knoten, Leitbahnen oder Elektroden aufgebracht wird, insbesondere (dann elektrisch isoliert, beispielsweise durch kleine Spalten) ITO selbst.
Ein oder mehrere Erkennungssysteme können je Abdeckelement vorgesehen sein, die kooperierend oder getrennt voneinander Bedienaufgaben wahrnehmen können und so die Ansteuerung verschiedenster Funktionen ermöglichen.
Im Wesentlichen über deren ganze Fläche angebracht bedeutet, dass allenfalls noch kleinere Randbereiche (beispielsweise weniger al 10, vorzugsweise weniger al 5, insbesondere weniger als 2%) der Fläche des Wandsubstrats frei von dem daran oder davor angebrachten transparenten Abdeckelement sind. Vorzugsweise wird die gesamte Wandfläche von dem transparen- ten Abdeckelement abgedeckt oder das transparente Abdeckelement derart ausgeführt, dass es mit benachbarten (insbesondere hinsichtlich Ihrer flächigen Ebenen zueinander und zur Ebene des ersten Abdeckelements senkrecht stehenden) Abdeckelementen auf Wand- oder auch Decken-, Wand- und Deckenbereichen und/oder Bodenbereichen eines Raumes bündig verbunden ist, was eine fugenlose Ausstattung eines Raumes ermöglicht und so insbesondere im Bereich von sterilen Räumen, wie Operationssälen, nützlich ist. Dass ein Erkennungssystem eines auf der Rückseite gelegenen erfindungsgemäßen transparenten flächenförmigen Abdeckelement anliegend und vor oder in dem das Abdeckelement aufweisenden Wandsubstrat (mit dem Abdeckelement in Berührung oder in geringem Abstand, d.h. nicht vollständig von dem Wandsubstrat umkapselt) vorgesehen ist, bedeutet, dass es so angeordnet sein muss, dass eine Kapazitätsänderung durch ein Objekt oder einen Stoff noch von dem Erkennungssystem erkannt werden, das heißt, in dieses eingekoppelt werden kann. Zu großer Abstand oder dazwischenliegendes Material des Wandsubstrats kann dies, wie auch eine hinreichend genaue Lokalisierung der An- näherungs- oder Berührungspunkte des Objektes oder Materials, erschweren oder sogar unmöglich machen. So sind z.B., ohne dass dies die allgemeine Erfindung einschränken soll, Abstände des jeweiligen Erkennungselements vom jeweiligen Abdeckelement von bis zu 20, insbesondere bis zu 8 mm möglich.
Die Erfindung betrifft insbesondere auch einen Raum in einem Gebäude, beispielsweise einen Raum in einer Wohnung oder ins- besondere einen Operationssaal, welcher mindestens eine Wand, die mit einer oder mehreren erfindungsgemäßen transparenten flächigen Abdeckelementen beaufschlagt ist, das oder die mit einem oder mehreren der genannten Erkennungsssysteme ausgestattet ist, wobei die übrigen Wände ebenfalls (im Falle eines Operationssaals vorzugsweise) , die Decken und optional auch der Boden mit derartigen Abdeckelementen (mit oder ohne Erkennungsystem), z.B. aus Glas oder Verbundglas, bedeckt sein können. „Beaufschlagt" bedeutet dabei vor oder an dem Wandsubstrat einer Wand, eines Boden oder einer Decke eines Gebäudes im Wesentlichen über deren ganze Fläche angebracht. Dies bedeutet, dass das oder die Abdeckelemente in direktem Kontakt mit dem Wandsubstrat (Wandmaterial) steht, z.B. einem Wandmaterial ausgewählt aus Beton, Mauerwerk, z.B. aus Formsteinen, Steinen, miteinander vermörtelten Steinen oder Formsteinen, Stein- (wie Granit- oder Marmor- ) platten, Holz, einem Verbundmaterial, oder ferner Kunststoff, oder dergleichen, jeweils mit oder ohne Dämm- und/oder Verputzmaterial, stehen kann (beispielsweise durch Anlegen oder mindestens teilweises Verkleben) oder zu diesem in einem gewissen Abstand stehen kann, beispielsweise wie oben beschrieben.
Unter einem Gebäude ist beispielsweise ein Haus mit einer oder mehreren Wohnungen oder insbesondere ein Krankenhausgebäude, aber auch ein sonstiges funktionales Gebäude wie eine Garage, eine Tiefgarage, ein (z.B. Konzert-, Theater- oder Mehrzweck- ) Hallengebäude , ein Flughafengebäude, ein Bahnhofsgebäude, zu verstehen.
Die Weiterleitung von Signalen zwischen Komponenten eines er- findungsgemäßen Abdeckelements mit Erkennungssystem kann über Leitungen (für Strom oder für Licht, wie im Falle von Glasfasern) oder (besonders einfach) per Funk oder elektromagnetischen Wellen im sichtbaren oder IR-Bereich erfolgen, oder auf jede andere geeignete Weise. Nachfolgend werden besondere erfindungsgemäße Ausführungsformen anhand von Figuren beschrieben.
Fig. 1 zeigt als Explosionszeichnung schematisch im Quer- schnitt und als Ausschnitt den Aufbau eines beispielhaften erfindungsgemäßen mindestens teilweise transparenten flächigen Abdeckelements, bei dem das zugehörige Erkennungssystem direkt spaltfrei von hinten an ein Abdeckelement (z.B. Glaswand) geklebt wird.
Fig. 2 zeigt als Explosionszeichnung schematisch im Querschnitt und als Ausschnitt den Aufbau eines beispielhaften erfindungsgemäßen mindestens teilweise flächigen Abdeckelements, bei dem das zugehörige Erkennungssystem über an das Abdeckelement (z.B. Glaswand) angebrachte (z.B. angeklebte) Bolzen oder Muttern und deren jeweilige Gegenstücke befestigt wird, wobei zwischen Abdeckelement und dahinter liegendem Bedienelement („Touch Panel") ein Spalt vorliegt, der mit einer Kontaktflüssigkeit gefüllt sein kann. Diese weist vorzugswie- se einen Brechungsindex ungefähr gleich dem des Abdeckelements und/oder der zugewandten Oberfläche des Erkennungssystems auf .
Die nachfolgenden Beispiele illustrieren die Erfindung, ohne sie einzuschränken, stellen jedoch auch bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung dar, was auch für die Zeichnungsbeschreibungen gilt:
Beispiel 1: Fig. 1 zeigt schematisch den Aufbau eines erfin- dungsgemäßen transparenten flächenförmigen Abdeckelements (2), hier in Form einer Acrylglas- oder insbesondere (ggf. Verbund-) Glasscheibe, von der ein Ausschnitt mit einem zugeordneten Erkennungssystem (1) gezeigt wird, wobei das Abdeckelement (2) beispielsweise außerhalb des Bereiches des erfindungsgemäßen Erkennungssystems (1) (etwa von hinten, d.h. wandseitig, d.h. in der Figur oberhalb des Abdeckelements) aus Designgründen oder zur Verbesserung der Funktionalität farblich getönt, beispielsweise schwarz bedruckt, oder mittels LEDs (beispielsweise weiß und/oder blau) be- leuchtet sein kann (nicht gezeigt) . Das zugehörige Erkennungssystem (1) ist direkt spaltfrei von hinten an das Abdeckelement (2) (z.B. Glaswand) geklebt vorgesehen (hier ist es im noch zu verklebenden Zustand gezeigt) , was gesonderte Vorkehrungen zur Verhinderung optischer Störungen, wie Newton' scher Ringe, unnötig machen kann. Das erfindungsgemäß verwendete Erkennungssystem (1), hier als Touch-Panel, beinhaltet einen Berührungssensor (3), weiter ein bildgebendes Element (4) (hier als Bildschirm), eine Kontrolleinheit (5), sowie einen Computer (6) mit Softwaretreiber. Der Computer (6) und die Kontrolleinheit (5) können, wie in Fig. 1 gezeigt, direkt (wie hier gezeigt über Schrauben, aber auch über andere Befestigungsmöglichkeiten) , über einen Bildschirmträger (7) , beispielsweise ein Displayblech, mit dem bildgebenden Element (4) in Kontakt gebracht und damit und mit dem Abdeckelement (2) über geeignete Befestigungsmethoden (wie beispielsweise die hier gezeigten aufgeklebten Bolzen und zugehörige Muttern) verbunden werden, wobei auch noch eine Staubdichtung (8) vorgesehen sein kann. Eine (in hochgeklappter Aufsicht gezeigte) Abdeckhaube (9) mit verschiedenen Anschlüssen, wie ein oder mehreren ausgewählt aus einem Ethernet-Anschluss (10) , einem RS422/RS232/CAN-Anschluss (11) , einem 24-Volt-Anschluss (12) und einem USB-Anschluss (13) , oder LON oder Bacnet, versehen sein, um beispielsweise die Ansteuerung externer Geräte oder Vorrichtungen (nicht ge- zeigt) über entsprechende Verbindungen zu ermöglichen, wobei auch (ergänzend) oder alternativ Funkverbindungen vorgesehen sein können. Das Erkennungssystem (1) samt den übrigen genannten Komponenten ist dabei in einer Aussparung einer Wand (nicht gezeigt) vorgesehen und kann beispielsweise von deren Rückseite her oder über Kanäle in deren Inneren zugänglich vorgesehen sein. Beispielsweise Kontakte (17) und Kontaktaufnahmen (18) können den Berührungssensor (3) und die Kontrolleinheit (5) , geeignete Stecker und Leitungen (19) die Kontrolleinheit (5) und den Computer (6) miteinander verbinden. Andere Verbindungen sind möglich. Weitere Verbindungen (z.B. zum bildgebenden Element (4)) sind nicht gezeigt, aber dem Fachmann geläufig.
Beispiel 2: Fig. 1 zeigt schematisch den Aufbau eines erfin- dungsgemäßen transparenten flächenförmigen Abdeckelements (2), hier beispielhaft in Form einer Acrylglas- oder (ggf. Verbund-) Glasscheibe, von der ein Ausschnitt mit einem zugeordneten Erkennungssystem (1) gezeigt wird, wobei das Abdeckelement (2) beispielsweise außerhalb des Bereiches des erfindungsgemäßen Erkennungssystems (1) (etwa von hinten, d.h. wandseitig, d.h. in der Figur oberhalb des Abdeckelements) aus Designgründen oder zur Verbesserung der Funktionalität farblich getönt, beispielsweise schwarz bedruckt, oder mittels LEDs (beispielsweise weiß und/oder blau) be- leuchtet sein kann (nicht gezeigt) . Das zugehörige Erkennungssystem (1) ist in der hier gezeigten Ausführungsform von hinten über geeignete Befestigungsmittel, hier beispielsweise an dem Abdeckelement (2) befestigte (z.B. angeklebte) Muttern (14) , und zugehörige Bolzen (15) , erforderlichenfalls über Zwischenringe (16), an das Abdeckelement (2) (z.B. Glaswand) befestigt vorgesehen, was gesonderte Vorkehrungen zur Verhinderung optischer Störungen, wie Newton' scher Ringe, erforderlich machen kann, hier in Form einer dünnen Schicht mit einer transparenten Kontaktflüssigkeit (14) , die zu diesem Zwecke insbesondere einen Brechungsindex ungefähr gleich wie das Abdeckelement und die zugewandte Oberflächedes Erkennungssystems (1) aufweisen kann. Das erfindungsgemäß verwendete Erkennungssystem (1), hier als Touch-Panel, beinhaltet einen Berührungssensor (3), weiter ein bildgebendes Element (4) (hier als Bildschirm) , eine Kontrolleinheit (5) , sowie einen Computer (6) mit Softwaretreiber. Der Computer (6) und die Kontrolleinheit (5) können, wie in Fig. 1 gezeigt, direkt (wie hier gezeigt über Schrauben, aber auch über andere Befestigungsmöglichkeiten) , über einen Bildschirmträger (7) , beispielsweise ein Displayblech, mit dem bildgebenden Element (4) in Kontakt gebracht und damit und mit dem Abdeckelement (2) über geeignete Befestigungsmethoden (wie beispielsweise die hier gezeigten aufgeklebten Bolzen und zugehörige Muttern) verbunden werden, wobei auch noch eine Staubdichtung (8) vorgesehen sein kann. Eine (in hochgeklappter Aufsicht gezeigte) Abdeckhaube (9) mit verschiedenen Anschlüssen, wie ein oder mehreren ausgewählt aus einem Ethernet-Anschluss (10) , einem RS422/RS232/CAN-Anschluss (11) , einem 24-Volt- Anschluss (12) und einem USB-Anschluss (13) , oder LON oder Bacnet versehen sein, um beispielsweise die Ansteuerung externer Geräte oder Vorrichtungen (nichtgezeigt ) über entsprechende Verbindungen zu ermöglichen, wobei auch oder alternativ Funkverbindungen vorgesehen sein können. Das Erkennungssystem (1) samt den übrigen genannten Komponenten ist dabei in einer Aussparung einer Wand (nicht gezeigt) vorgesehen und kann beispielsweise von deren Rückseite her oder über Kanäle in deren Inneren zugänglich vorgesehen sein.

Claims

Ansprüche
Mit einem Erkennungssystem (1) für die Gegenwart und/oder Charakterisierung eines Objekts oder eines Stoffes ausgestattetes mindestens teilweise transparentes flächenförmiges Abdeckelement (2) , dadurch gekennzeichnet, dass das das Abdeckelement (2) vor oder an dem Wandsubstrat einer Wand eines Gebäudes im Wesentlichen über deren ganze Fläche angebracht ist und das Erkennungssystem (1) nach dem „Projected Capacitive Touchscreen" -Prinzip arbeitet und an der vom Betrachter aus gesehen auf der Rückseite gelegenen transparenten flächenförmigen Abdeckelement (2) anliegend und vor oder in dem das Abdeckelement (2) aufweisenden Wandsubstrat vorgesehen ist.
Abdeckelement (2) mit einem Erkennungssystem (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Erkennungssystem um ein Bedienelement, das gleichzeitig als Ein- und Ausgabegerät funktionieren kann, bei dem durch Berühren von Teilen eines Bildes der Programmablauf eines Gerätes oder einer Vorrichtung direkt oder über Kontrollelemente gesteuert werden kann.
Abdeckelement (2) mit einem Erkennungssystem (1) nach Anspruch 1 oder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Erkennungssystem als Komponenten mindestens einen Berührungssensor (3) , der bei Annäherungen oder Berührungen von Objekten oder Stoffen Signale erzeugt, mindestens eine Kontrolleinheit (5) , welche die vom Berührungssensor (3) her empfangenen Signale für mindestens einen Computer (6) übersetzt, und mindestens einen Softwaretreiber, welcher die Interpretation, Bearbeitung und Nutzung der von der Kontrolleinheit gelieferten Daten ermöglicht, beispielsweise zum Ansteuern technischer Geräte oder Vorrichtungen. Abdeckelement (2) mit einem Erkennungssystem (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Erkennungssystem (2) als weitere Komponente mindestens ein bildgebendes Element (4) beinhaltet.
Abdeckelement (2) mit einem Erkennungssystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass es ein oder mehrere weitere Bestandteile ausgewählt aus angesteuerten oder ansteuerbaren Geräten oder Vorrichtungen, Analog-Digital- andler, Multiplexer und Filtern wie auch geeignete Algorithmen zur Anwendung und Nutzung beinhaltet.
Abdeckelement (2) mit einem Erkennungssystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Abdeckelement (2) mindestens teilweise für elektromagnetische Wellen insbesondere im mit dem menschlichen Auge sichtbaren Bereich durchlässig ist.
Abdeckelement (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Abdeckelement (2) aus einem beschichteten, insbesondere mit einem oberflächenhartenden, entspiegelnden, elektrochromen, farbigen (z.B. durch Bedruckung) oder anderen in Frage kommenden Material oder Beschichtungssystem oder beispielsweise LEDs oder OLED-Material oder dergleichen beschichtet ist, oder aus einem nicht beschichteten transparenten Material, wie Kunststoff oder insbesondere Glas besteht.
Abdeckelement (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass seine Dicke im Bereich von 0,1 bis 30 mm, vorzugsweise von 0,2 bis 20, z.B. von 0,2 bis 10 oder 2 bis 18 mm liegt.
Abdeckelement (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Fläche von 2 bis 500 Quadratmetern, wie von 3 bis 50 m2 aufweist.
10. Abdeckelement (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass es vor oder an dem
Wandsubstrat einer Wand eines Gebäudes im Wesentlichen über deren ganze Fläche angebracht ist, insbesondere in direktem Kontakt mit dem Wandsubstrat steht oder zu diesem in (einem gewissen) Abstand steht
11. Abdeckelement (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 10 mit einem Erkennungssystem (2) , welches nach dem „Seif Capacitance"- oder nach dem „Mutual Capacitance"-Prinzip funktioniert .
12. Abdeckelement (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das Erkennungssystem (1) nur hinter einem Teil der Fläche des Abdeckelements (2) angeordnet ist. 13. Raum in einem Gebäude, beispielsweise einen Raum in einer Wohnung oder insbesondere einen Operationssaal, welcher mindestens eine Wand, die mit einem oder mehreren erfindungsgemäßen transparenten flächigen Abdeckelement (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 12 mit einem Erkennungssystem (1) beaufschlagt ist, aufweist.
14. Raum nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die gesamte Wandfläche von dem Abdeckelement (2) abgedeckt oder das Abdeckelement (2) derart ausgeführt ist, dass es mit benachbarten Abdeckelementen (2) auf
Wand- oder auch Decken-, Wand- und Deckenbereichen und/oder Bodenbereichen eines Raumes bündig, insbesondere möglichst fugenlos, verbunden ist. 15. Verwendung eines nach dem „Projected Capacitive
Touchscreen" -Prinzip arbeitenden Erkennungssystems (1) , dadurch gekennzeichnet, dass dieses in Form eines Bedienelements vor und/ oder in einem Wandsubstrat und hinter einem transparenten Abdeckelement (2) platziert wird und vorzugsweise zum, insbesondere während einer Operation oder direkt davor oder danach stattfindenden, Durchführen von Steuerfunkt ionen für medizinische Geräte und Vorrichtungen, von Funktionen, die nicht direkt im Operationsbereich zugänglich sein müssen, insbesondere grundlegende Funktionen des Raums, wie Beleuchtungsregelung (beispielsweise auch für LEDs . der OLEDs) , Belüftungsregelung, Temperaturregelung oder dergleichen; oder im Bereich von Haushalten und Büros zur Steuerung von Heizung, TV-Geräten, Herd, Musikanlagen, Heimkinoanlagen; wobei das Erkennungssystem als Bedienelement genutzt wird .
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