WO2018046121A1 - Switching element for attaching behind a device surface - Google Patents

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WO2018046121A1
WO2018046121A1 PCT/EP2017/001038 EP2017001038W WO2018046121A1 WO 2018046121 A1 WO2018046121 A1 WO 2018046121A1 EP 2017001038 W EP2017001038 W EP 2017001038W WO 2018046121 A1 WO2018046121 A1 WO 2018046121A1
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switching
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Lukas Pregenzer
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Lukas Pregenzer
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    • H03K2217/96062—Touch switches with tactile or haptic feedback

Definitions

  • the present invention relates to a switching element for mounting behind a device surface, in particular behind a housing surface of a technical device, with a contact-free operating proximity sensor and control electronics, which generates a switching signal as a function of the sensor measured value.
  • Switching elements are usually installed in technical devices for their manual operation.
  • Mechanical switching elements are known which initiate a switching operation by a mechanical movement brought about manually by the operator in order to produce or open an electrical switching contact, for example.
  • a disadvantage of mechanical switches are the required gap dimensions between the actuating element and the remaining switch element. The resulting cracks and transitions are collection points for contamination. In particular, in switching elements for medical devices dangerous germs and bacteria can accumulate here.
  • the object of the present invention is to develop a novel switching element that knows how to overcome the aforementioned disadvantages.
  • a switching element for attachment behind a device surface which comprises at least one non-contact proximity sensor which detects at least one physical variable in its sensor field.
  • An approximation of a specific object within the sensor field causes a change in this at least one detected variable, in particular can be derived from whether an operator touches the surface of the device surface with a body part, preferably his finger.
  • the integral control electronics of the switching element evaluates the output sensor values and assumes a switch actuation with a corresponding sensor measured value change, whereupon a switching signal is generated. This can be an electrical switching signal which can be transmitted via a communication connection, preferably wired, to a device to be switched.
  • the piezoelectric actuator is also controlled via the integrated control electronics of the switching element and in such a way that in the case of a generated switching signal of the piezoelectric actuator is suitably controlled by the control electronics or can be excited to vibrate this offset.
  • the excitation of the piezoelectric element is preferably carried out by applying a defined AC voltage by the control electronics.
  • the switching element according to the invention offers a number of advantages. Due to the use of a non-contact sensor element, the switching element can be arranged behind a continuous device surface, the switch operation is carried out by touching or approaching the outer surface of the device. Due to the omitted switch mechanism, the device surface can be designed continuously without interruptions, cracks or transitions. The dirt deposits occurring in mechanically actuated switching elements are avoided, which proves to be a tremendous advantage in particular when using the switching element for medical devices.
  • the frequency and / or power of the excitation signal transmitted by the control electronics to the piezoelectric actuator may be adjustable, i.
  • the frequency and power of the applied AC voltage is freely configurable and can be adapted to the specific use of the switching element.
  • control electronics can be designed such that the piezoelectric actuator is shifted to a haptic confirmation of a switching operation after a switching operation in short vibration. If, for example, the operator touches the surface of the device surface projecting the switching element, a brief vibration is simultaneously generated by triggering the piezoelectric actuator immediately upon triggering of the switching process, whereby the user receives a haptic confirmation of the successful switching process.
  • the excitation of the piezoelectric actuator takes place in this case, preferably with a signal or an AC voltage of low frequency. Furthermore, an excitation of a few milliseconds to a few seconds at most is sufficient.
  • control electronics is designed such that the piezoelectric actuator is driven with a suitable excitation signal to to generate a vibration of the piezoelectric actuator with a frequency within the audible for human frequency spectrum.
  • a suitable excitation signal By audible to the user vibration of the piezoelectric actuator, an acoustic confirmation of a successful switching operation can be generated.
  • the selected frequency and / or the duration of the excitation are in this case higher or longer than when a haptic feedback is generated.
  • control electronics is configured such that the piezoelectric actuator is excited with a high-frequency excitation signal for applying a vibration in the ultrasonic range to the device surface.
  • a vibration excitation of the device surface caused thereby, an ultrasonic cleaning process can be stimulated or supported.
  • This is particularly advantageous in combination with the simultaneous application of a markets pointed. Disinfectant on the device surface, as this promotes the formation of cavitation bubbles that destroy organisms such as bacteria on the device surface or better dissolve other dirt on the device surface.
  • the built-in proximity sensor operates, for example, on a capacitive measuring principle, thus corresponds to a capacitive proximity sensor.
  • the sensor constantly monitors the electric field strength in its sensor field. Changes in the measured field strength allow conclusions about the approach of an object, in particular body part.
  • the switching element can be additionally equipped with a visual light source and / or the control electronics comprises a control output for connection and control of an external light source.
  • the light source can be controlled by the control electronics as a function of the switching state or generation of a switching signal to a switching change or in a defined Switching state to produce a suitable light effect for confirmation of the switching operation.
  • a high-intensity LED is used whose emitted light energy is at best sufficient to penetrate the housing surface arranged upstream of the switching element.
  • the operator can additionally be displayed by visual feedback a successful change of state of the switching element.
  • the invention also relates to a device, in particular a medical device, with at least one switching element according to the present invention.
  • the switching element behind a device surface, in particular housing surface is arranged to allow switching operations by approaching or touching the device surface.
  • the generated vibration of the installed piezoelectric element can preferably be transmitted to the device surface in order to be able to transmit to the user a haptic or acoustic confirmation for a successful switching operation.
  • the device or housing surface can be ultrasonically vibrated to solve soiling of the device surface or the housing surface by the vibrations. This works particularly well in conjunction with a suitable cleaning and / or disinfecting liquid, which is applied at the same time to the surface to be cleaned.
  • the device can be equipped in an optional embodiment with suitable means for automatically applying a cleaning agent, in particular a cleaning and / or disinfecting liquid, to the housing surface.
  • a cleaning agent in particular a cleaning and / or disinfecting liquid
  • the means for applying the liquid may also be linked to the control electronics of the switching element to allow a synchronous application of the liquid with simultaneous excitation.
  • FIG. 10 schematically outlines the structure of the switching element according to the invention, which sits behind a housing surface 10 of a medical device.
  • a switching operation can be triggered when the operator, for example, touches the external housing surface 10 with his finger 1 or approaches it directly.
  • the switching element comprises a capacitive proximity sensor with the capacitive surface 22 as a sensor electrode in order to detect the electric field in the environment, in particular in the region of the housing surface 10. Changes in the electric field, for example, by the approaching finger 1 can be detected thereby.
  • the sensor measured values are made available to the control electronics 23 of the switch element, this triggers a switching operation of the switching element with a corresponding change in measured value.
  • a switching operation is communicated to a connected device to be switched via the cable 25 as an electrical switching signal.
  • the switching element comprises an additional piezoelectric element 21, which operates by suitable excitation with a voltage as a piezoelectric actuator.
  • the piezoelectric actuator 21 is located directly behind the housing wall 10, i. even before the capacitive surface 22.
  • the control electronics 23 not only sends an electrical switching signal via the cable 25, but also feeds the piezoelectric actuator 21 at the same time with a suitable AC voltage in order to put this into vibration. The generated vibration is transmitted from the piezoelectric actuator 21 to the housing 10.
  • Frequency and power of the AC voltage can be adjusted by the control electronics 23, whereby different functions of the piezoelectric actuator 21 can be implemented.
  • the first function is the haptic feedback by a short vibration of the piezoelectric actuator 21 and the housing surface 10. This confirms the operator that a successful switching operation has been triggered.
  • For the short vibration of the piezoelectric actuator 21 is driven, for example, with an AC voltage low frequency.
  • the piezoelectric actuator 21 can alternatively also be used as a sound-generating element in order to acoustically inform the user about the successful switching process.
  • Power and frequency of the AC voltage are to be chosen so that the piezoelectric actuator 21 oscillates with a frequency in the perceptible for human frequency spectrum
  • the piezoelectric actuator 21 can also be excited by the control electronics 23 with a high-frequency alternating voltage in order to enable vibrations of the piezoactuator 21 or of the housing 10 in the ultrasonic range.
  • This applied to the housing surface 10 ultrasonic vibration can be used in particular in combination with a simultaneously applied liquid for cleaning purposes of the surface of the housing 10, which may be particularly important in medical devices of particular importance.
  • the switching element is further equipped with a strong integrated light source 24, in particular an LED, which is switched by the control electronics 23 during a switching operation to inform the user also by visual signaling on the successful switching operation.
  • a strong integrated light source 24 in particular an LED, which is switched by the control electronics 23 during a switching operation to inform the user also by visual signaling on the successful switching operation.
  • the LED is dimensioned so that the light signal can penetrate the housing 10 to the outside.
  • the user can be acoustically notified of the triggering of the switching signal.
  • the combination of ultrasonic vibration and, for example, disinfecting liquids can cause cavitation bubbles which destroy organisms such as bacteria on the housing surface 10, as is the case, for example, in the so-called cell disruption process.
  • cavitation bubbles create micro-flows that bring the applied liquid closer to dirt, viruses, bacteria, etc., thus increasing the likelihood of disinfection and cleaning.
  • the combination of suitable liquids and the ultrasonic oscillation can lead to a dissociation and oxidative substances can be generated directly on the surface.
  • the combination of chemical or oxidative substances and the mechanical destruction of the cell walls is an efficient way to better eliminate chemically resistant germs.

Abstract

The invention relates to a switching element for attaching behind a device surface (10), in particular behind a housing surface of a technical device, comprising at least one contactlessly operating proximity sensor (22) and a control electronic unit, which produces a switching signal in accordance with the at least one sensor measurement value, wherein the switching element comprises at least one piezoelectric actuator (21), which can be stimulated by means of the control electronic unit and which can be made to vibrate by the control electronic unit when a switching signal is produced.

Description

Schaltelement zur Anbringung hinter einer Gerätefläche  Switching element for attachment behind a device surface
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Schaltelement zur Anbringung hinter einer Gerätefläche, insbesondere hinter einer Gehäusefläche eines technischen Gerätes, mit einem berührungsfrei arbeitenden Näherungssensor und einer Steuerelektronik, die in Abhängigkeit des Sensormesswertes ein Schaltsignal erzeugt. The present invention relates to a switching element for mounting behind a device surface, in particular behind a housing surface of a technical device, with a contact-free operating proximity sensor and control electronics, which generates a switching signal as a function of the sensor measured value.
Schaltelemente werden üblicherweise bei technischen Geräten zu deren manueller Bedienung verbaut. Bekannt sind mechanische Schaltelemente, die durch eine manuell durch den Bediener herbeigeführte mechanische Bewegung einen Schaltvorgang auslösen, um bspw. einen elektrischen Schaltkontakt herzustellen oder zu öffnen. Nachteilig bei mechanischen Schaltern sind jedoch die erforderlichen Spaltmaße zwischen Betätigungselement und dem restlichen Schalterelement. Die dadurch bedingten Ritzen und Übergänge sind Sammelstellen für Verschmutzungen. Insbesondere bei Schaltelementen für medizintechnische Geräte können sich hier gefährliche Keime und Bakterien ansammeln. Switching elements are usually installed in technical devices for their manual operation. Mechanical switching elements are known which initiate a switching operation by a mechanical movement brought about manually by the operator in order to produce or open an electrical switching contact, for example. However, a disadvantage of mechanical switches are the required gap dimensions between the actuating element and the remaining switch element. The resulting cracks and transitions are collection points for contamination. In particular, in switching elements for medical devices dangerous germs and bacteria can accumulate here.
Eine Alternative zu direkt mechanisch betätigbaren Schaltelementen bilden sensorisch betätigbare 'Schaltelemente. Die Schalterbetätigung wird nicht mittels mecha- nischer Bewegung erkannt, sondern sensorisch erfasst. Ein Nachteil dieser Konstruktionen besteht in der fehlenden Rückmeldung an den Bediener des Schalters, der mangels fehlender mechanischer Bewegung kein Gefühl für die erfolgreiche Schalterbetätigung hat. An alternative to directly mechanically actuated switching elements form sensory actuated 'switching elements. The switch operation is not controlled by mecha- nischer movement detected, but sensory detected. A disadvantage of these designs is the lack of feedback to the operator of the switch, who has no feeling for the successful switch operation due to lack of mechanical movement.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein neuartiges Schaltelement zu entwickeln, dass die vorgenannten Nachteile zu überwinden weiß. The object of the present invention is to develop a novel switching element that knows how to overcome the aforementioned disadvantages.
Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Schaltelement gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Schaltelementes sind Gegenstand der abhängigen Unteransprüche. This object is achieved by a switching element according to the features of claim 1. Advantageous embodiments of the switching element are the subject of the dependent subclaims.
Erfindungsgemäß wird ein Schaltelement zur Anbringung hinter einer Gerätefläche vorgeschlagen, das wenigstens einen berührungsfrei arbeitenden Näherungssensor umfasst, der wenigstens eine physikalische Größe in seinem Sensorfeld erfasst. Eine Annährung eines bestimmten Objektes innerhalb des Sensorfeld bedingt eine Änderung dieser wenigstens einen erfassten Größe, insbesondere lässt sich daran ableiten, ob ein Bediener die Oberfläche der Gerätefläche mit einem Körperteil, vorzugsweise seinem Finger berührt. Ein unmittelbarer Kontakt mit dem Sensor selbst ist jedoch nicht notwendig. Die integrale Steuerelektronik des Schaltelementes wertet die ausgegebenen Sensorwerte aus und nimmt bei entsprechender Sensormesswertänderung eine Schalterbetätigung an, woraufhin ein Schaltsignal erzeugt wird. Hierbei kann es sich um ein elektrisches Schaltsignal handelt, das über eine Kommunikationsverbindung, bevorzugt kabelgebunden, an ein zu schaltendes Gerät übertragbar ist. According to the invention, a switching element for attachment behind a device surface is proposed which comprises at least one non-contact proximity sensor which detects at least one physical variable in its sensor field. An approximation of a specific object within the sensor field causes a change in this at least one detected variable, in particular can be derived from whether an operator touches the surface of the device surface with a body part, preferably his finger. However, direct contact with the sensor itself is not necessary. The integral control electronics of the switching element evaluates the output sensor values and assumes a switch actuation with a corresponding sensor measured value change, whereupon a switching signal is generated. This can be an electrical switching signal which can be transmitted via a communication connection, preferably wired, to a device to be switched.
Weiterhin erfindungsgemäß wird nunmehr vorgeschlagen, das Schaltelement um wenigstens einen Piezoaktor zu erweitern. Der Piezoaktor ist ebenfalls über die integrierte Steuerelektronik des Schaltelementes ansteuerbar und zwar derart, dass im Fall eines erzeugten Schaltsignals der Piezoaktor durch die Steuerelektronik passend ansteuerbar ist bzw. angeregt werden kann, um diesen in Schwingung zu versetzen. Die Anregung des Piezoelementes erfolgt vorzugsweise durch Anlegen einer definierten Wechselspannung durch die Steuerelektronik. Furthermore, according to the invention, it is now proposed to expand the switching element by at least one piezoactuator. The piezoelectric actuator is also controlled via the integrated control electronics of the switching element and in such a way that in the case of a generated switching signal of the piezoelectric actuator is suitably controlled by the control electronics or can be excited to vibrate this offset. The excitation of the piezoelectric element is preferably carried out by applying a defined AC voltage by the control electronics.
Das erfindungsgemäße Schaltelement bietet eine Reihe von Vorteilen. Aufgrund der Verwendung eines berührungsfrei arbeitenden Sensorelementes kann das Schaltelement hinter einer durchgehenden Gerätefläche angeordnet werden, die Schalterbetätigung erfolgt durch Berühren bzw. Annähern an die äußere Geräteoberfläche. Aufgrund der entfallenen Schaltermechanik kann die Gerätefläche durchgängig ohne Unterbrechungen, Ritzen oder Übergänge ausgestaltet sein. Die bei mechanisch betätigbaren Schaltelementen auftretenden Schmutzablagerungen werden vermieden, was sich insbesondere beim Einsatz des Schaltelementes für medizintechnische Geräte als enormer Vorteil erweist. The switching element according to the invention offers a number of advantages. Due to the use of a non-contact sensor element, the switching element can be arranged behind a continuous device surface, the switch operation is carried out by touching or approaching the outer surface of the device. Due to the omitted switch mechanism, the device surface can be designed continuously without interruptions, cracks or transitions. The dirt deposits occurring in mechanically actuated switching elements are avoided, which proves to be a tremendous advantage in particular when using the switching element for medical devices.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann die Frequenz und/oder Leistung des von der Steuerelektronik an den Piezoaktor übertragenden Anregungssignals einstellbar sein, d.h. die Frequenz und Leistung der angelegten Wechselspannung ist frei konfigurierbar und kann auf die spezifische Verwendung des Schaltelementes angepasst werden. According to a preferred embodiment of the invention, the frequency and / or power of the excitation signal transmitted by the control electronics to the piezoelectric actuator may be adjustable, i. The frequency and power of the applied AC voltage is freely configurable and can be adapted to the specific use of the switching element.
Beispielsweise kann die Steuerelektronik derart ausgestaltet sein, sodass der Piezoaktor nach einem Schaltvorgang in kurze Vibration zur haptischen Bestätigung eines Schaltvorganges versetzt wird. Berührt beispielsweise der Bediener die Oberfläche der dem Schaltelement vorstehenden Gerätefläche, so wird unmittelbar bei Auslösen des Schaltvorganges gleichzeitig eine kurze Vibration durch Anregung des Piezoaktors erzeugt, wodurch der Nutzer eine haptische Bestätigung des erfolgreichen Schaltvorganges erhält. Die Anregung des Piezoaktors erfolgt in diesem Fall vorzugsweise mit einem Signal bzw. einer Wechselspannung niedriger Frequenz. Ferner ist eine Anregung von wenigen Millisekunden bis maximal einigen wenigen Sekunden ausreichend. For example, the control electronics can be designed such that the piezoelectric actuator is shifted to a haptic confirmation of a switching operation after a switching operation in short vibration. If, for example, the operator touches the surface of the device surface projecting the switching element, a brief vibration is simultaneously generated by triggering the piezoelectric actuator immediately upon triggering of the switching process, whereby the user receives a haptic confirmation of the successful switching process. The excitation of the piezoelectric actuator takes place in this case, preferably with a signal or an AC voltage of low frequency. Furthermore, an excitation of a few milliseconds to a few seconds at most is sufficient.
Ferner besteht die Möglichkeit, dass die Steuerelektronik derart ausgestaltet ist, sodass der Piezoaktor mit einem geeigneten Anregungssignal angesteuert wird, um eine Schwingung des Piezoaktors mit einer Frequenz innerhalb des für den Menschen hörbaren Frequenzspektrums zu erzeugen. Durch die für den Nutzer hörbare Schwingung des Piezoaktors kann eine akustische Bestätigung eines erfolgreichen Schaltvorganges erzeugt werden. Die gewählte Frequenz und/oder die Anregungsdauer sind in diesem Fall höher bzw. länger als bei der Erzeugung einer haptischen Rückmeldung. Further, there is the possibility that the control electronics is designed such that the piezoelectric actuator is driven with a suitable excitation signal to to generate a vibration of the piezoelectric actuator with a frequency within the audible for human frequency spectrum. By audible to the user vibration of the piezoelectric actuator, an acoustic confirmation of a successful switching operation can be generated. The selected frequency and / or the duration of the excitation are in this case higher or longer than when a haptic feedback is generated.
Ergänzend oder alternativ ist es vorstellbar, dass die Steuerelektronik derart ausgestaltet ist, dass der Piezoaktor mit einem hochfrequenten Anregungssignals zur Aufbringung einer Schwingung im Ultraschallbereich auf die Gerätefläche angeregt wird. Mittels der dadurch bewirkten Schwingungsanregung der Gerätefläche kann ein Ultraschallreinigungsvorgang angeregt bzw. unterstützt werden. Besonders vorteilhaft ist dies in Kombination mit der gleichzeitigen Aufbringung eines Reinigungsbzw. Desinfektionsmittels auf die Gerätefläche, da hierdurch das Entstehen von Kavitationsblasen gefördert wird, die Organismen wie Bakterien auf der Gerätefläche zerstören oder sonstige Verschmutzungen auf der Gerätefläche besser lösen. Auch kann man durch die Schwingungsanregung mit gleichzeitiger Zugabe eines Reinigungs- oder Desinfektionsmittels eine Dissoziation erreichen, um direkt auf der Oberfläche oxidative Stoffe zu erzeugen. Dies bietet eine effiziente Methode, um chemisch resistente Keime auf der Gerätefläche zu eliminieren. Additionally or alternatively, it is conceivable that the control electronics is configured such that the piezoelectric actuator is excited with a high-frequency excitation signal for applying a vibration in the ultrasonic range to the device surface. By means of the vibration excitation of the device surface caused thereby, an ultrasonic cleaning process can be stimulated or supported. This is particularly advantageous in combination with the simultaneous application of a Reinigungsbzw. Disinfectant on the device surface, as this promotes the formation of cavitation bubbles that destroy organisms such as bacteria on the device surface or better dissolve other dirt on the device surface. It is also possible to achieve dissociation by the excitation of vibration with the simultaneous addition of a cleaning agent or disinfectant in order to produce oxidative substances directly on the surface. This provides an efficient way to eliminate chemically resistant germs on the device surface.
Der verbaute Näherungssensor arbeitet beispielsweise auf einem kapazitiven Messprinzip, entspricht folglich einem kapazitiven Näherungssensor. Besonders bevorzugt überwacht der Sensor ständig die elektrische Feldstärke in seinem Sensorfeld. Änderungen der gemessenen Feldstärke lassen Rückschlüsse auf die Annäherung eines Objektes, insbesondere Körperteils zu. The built-in proximity sensor operates, for example, on a capacitive measuring principle, thus corresponds to a capacitive proximity sensor. Particularly preferably, the sensor constantly monitors the electric field strength in its sensor field. Changes in the measured field strength allow conclusions about the approach of an object, in particular body part.
Ergänzend kann das Schaltelement zusätzlich mit einer visuellen Lichtquelle ausgestattet sein und/oder die Steuerelektronik umfasst einen Steuerungsausgang zur Anbindung und Steuerung einer externen Lichtquelle. Die Lichtquelle ist durch die Steuerelektronik in Abhängigkeit des Schaltzustandes bzw. Generierung eines Schaltsignales ansteuerbar, um bei einem Schaltwechsel bzw. in einem definierten Schaltzustand einen passenden Lichteffekt zur Bestätigung des Schaltvorgangs zu erzeugen. Idealerweise wird eine lichtstarke LED eingesetzt, deren abgegebene Lichtenergie bestenfalls auch dazu ausreicht, die dem Schaltelemente vorgeordnete Gehäusefläche zu durchdringen. Dadurch kann dem Bediener ergänzend per visueller Rückmeldung ein erfolgreicher Zustandswechsel des Schaltelementes angezeigt werden. In addition, the switching element can be additionally equipped with a visual light source and / or the control electronics comprises a control output for connection and control of an external light source. The light source can be controlled by the control electronics as a function of the switching state or generation of a switching signal to a switching change or in a defined Switching state to produce a suitable light effect for confirmation of the switching operation. Ideally, a high-intensity LED is used whose emitted light energy is at best sufficient to penetrate the housing surface arranged upstream of the switching element. As a result, the operator can additionally be displayed by visual feedback a successful change of state of the switching element.
Neben dem Schaltelement betrifft die Erfindung zudem ein Gerät, insbesondere ein medizintechnisches Gerät, mit wenigstens einem Schaltelement gemäß der vorliegenden Erfindung. Bevorzugt ist das Schaltelement hinter einer Gerätefläche, insbesondere Gehäuseoberfläche angeordnet, um Schaltvorgänge durch Annäherung an oder Berührung der Gerätefläche zu ermöglichen. Die erzeugte Schwingung des verbauten Piezoelementes lässt sich vorzugsweise auf die Gerätefläche übertragen, um dem Nutzer eine haptische oder akustische Bestätigung für einen erfolgreichen Schaltvorgang übermitteln zu können. Gleichermaßen kann durch entsprechende Anregung des Piezoelementes die Geräte- bzw. Gehäuseoberfläche in Ultraschallschwingung versetzt werden, um Verschmutzungen der Gerätefläche bzw. der Gehäuseoberfläche durch die Schwingungen zu lösen. Besonders gut funktioniert dies im Zusammenspiel mit einer passenden Reinigungs- und/oder Desinfektionsflüssigkeit, die zeitgleich auf die zu reinigende Fläche aufgebracht wird. In addition to the switching element, the invention also relates to a device, in particular a medical device, with at least one switching element according to the present invention. Preferably, the switching element behind a device surface, in particular housing surface is arranged to allow switching operations by approaching or touching the device surface. The generated vibration of the installed piezoelectric element can preferably be transmitted to the device surface in order to be able to transmit to the user a haptic or acoustic confirmation for a successful switching operation. Similarly, by appropriate excitation of the piezoelectric element, the device or housing surface can be ultrasonically vibrated to solve soiling of the device surface or the housing surface by the vibrations. This works particularly well in conjunction with a suitable cleaning and / or disinfecting liquid, which is applied at the same time to the surface to be cleaned.
Aus diesem Grund kann das Gerät in einer optionalen Ausgestaltung mit geeigneten Mitteln zur automatischen Aufbringen eines Reinigungsmittels, insbesondere einer Reinigungs- und/oder Desinfektionsflüssigkeit, auf die Gehäuseoberfläche ausgestattet sein. Beispielsweise kann das Mittel zum Aufbringen der Flüssigkeit ebenfalls mit der Steuerelektronik des Schaltelementes verknüpft sein, um eine synchrone Aufbringung der Flüssigkeit mit gleichzeitiger Anregung zu ermöglichen. For this reason, the device can be equipped in an optional embodiment with suitable means for automatically applying a cleaning agent, in particular a cleaning and / or disinfecting liquid, to the housing surface. For example, the means for applying the liquid may also be linked to the control electronics of the switching element to allow a synchronous application of the liquid with simultaneous excitation.
Weitere Vorteile und Eigenschaften der Erfindung sollen im Folgenden anhand des in der einzigen Figur dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Die Figur skizziert schematisch den Aufbau des erfindungsgemäßen Schaltelementes, das hinter einer Gehäuseoberfläche 10 eines medizintechnischen Gerätes sitzt. Ein Schaltvorgang lässt sich auslösen, wenn der Bediener bspw. mit seinem Finger 1 die außenliegende Gehäuseoberfläche 10 berührt bzw. sich dieser unmittelbar annähert. Further advantages and features of the invention will be explained in more detail below with reference to the embodiment shown in the single figure. The figure schematically outlines the structure of the switching element according to the invention, which sits behind a housing surface 10 of a medical device. A switching operation can be triggered when the operator, for example, touches the external housing surface 10 with his finger 1 or approaches it directly.
Das erfindungsgemäße Schaltelement umfasst einen kapazitiven Näherungssensor mit der kapazitiven Fläche 22 als Sensorelektrode, um das elektrischen Feld in der Umgebung, insbesondere im Bereich der Gehäuseoberfläche 10 zu erfassen. Änderungen des elektrischen Feldes, bspw. durch den sich annähernden Finger 1 lassen sich dadurch erfassen. Die Sensormesswerte werden der Steuerelektronik 23 des Schalterelementes zur Verfügung gestellt, diese bei entsprechender Messwertänderung einen Schaltvorgang des Schaltelementes auslöst. Ein Schaltvorgang wird einem angeschlossenen zu schaltendem Gerät über das Kabel 25 als elektrisches Schaltsignal mitgeteilt. The switching element according to the invention comprises a capacitive proximity sensor with the capacitive surface 22 as a sensor electrode in order to detect the electric field in the environment, in particular in the region of the housing surface 10. Changes in the electric field, for example, by the approaching finger 1 can be detected thereby. The sensor measured values are made available to the control electronics 23 of the switch element, this triggers a switching operation of the switching element with a corresponding change in measured value. A switching operation is communicated to a connected device to be switched via the cable 25 as an electrical switching signal.
Erfindungsgemäß umfasst das Schaltelement ein zusätzliches Piezoelement 21 , das durch geeignete Anregung mit einer Spannung als Piezoaktor arbeitet. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sitzt der Piezoaktor 21 unmittelbar hinter der Gehäusewand 10, d.h. noch vor der kapazitiven Fläche 22. Bei einem Schaltvorgang sendet die Steuerelektronik 23 nicht nur ein elektrisches Schaltsignal über das Kabel 25, sondern speist den Piezoaktor 21 gleichzeitig mit einer passenden Wechselspannung, um diesen in Schwingung zu versetzen. Die erzeugte Schwingung wird vom Piezoaktor 21 auf das Gehäuse 10 übertragen. According to the invention, the switching element comprises an additional piezoelectric element 21, which operates by suitable excitation with a voltage as a piezoelectric actuator. In the embodiment shown, the piezoelectric actuator 21 is located directly behind the housing wall 10, i. even before the capacitive surface 22. In a switching operation, the control electronics 23 not only sends an electrical switching signal via the cable 25, but also feeds the piezoelectric actuator 21 at the same time with a suitable AC voltage in order to put this into vibration. The generated vibration is transmitted from the piezoelectric actuator 21 to the housing 10.
Frequenz und Leistung der Wechselspannung lassen sich durch die Steuerelektronik 23 einstellen, wodurch unterschiedliche Funktionen des Piezoaktors 21 umgesetzt werden können. Die erste Funktion ist das haptische Feedback durch eine kurze Vibration des Piezoaktors 21 bzw. der Gehäusefläche 10. Dadurch wird dem Bediener bestätigt, dass ein erfolgreicher Schaltvorgang ausgelöst wurde. Für die kurze Vibration wird der Piezoaktor 21 beispielsweise mit einer Wechselspannung geringer Frequenz angesteuert. Durch eine Erhöhung der Frequenz der Wechselspannung mittels der Steuerelektronik 23 kann der Piezoaktor 21 alternativ auch als schallerzeugendes Element verwendet werden, um den Anwender über den erfolgreichen Schaltvorgang akustisch in Kenntnis zu setzen. Leistung und Frequenz der Wechselspannung sind hierfür so zu wählen, dass der Piezoaktor 21 mit einer Frequenz im für den Menschen wahrnehmbaren Frequenzspektrum schwingt Frequency and power of the AC voltage can be adjusted by the control electronics 23, whereby different functions of the piezoelectric actuator 21 can be implemented. The first function is the haptic feedback by a short vibration of the piezoelectric actuator 21 and the housing surface 10. This confirms the operator that a successful switching operation has been triggered. For the short vibration of the piezoelectric actuator 21 is driven, for example, with an AC voltage low frequency. By increasing the frequency of the alternating voltage by means of the control electronics 23, the piezoelectric actuator 21 can alternatively also be used as a sound-generating element in order to acoustically inform the user about the successful switching process. Power and frequency of the AC voltage are to be chosen so that the piezoelectric actuator 21 oscillates with a frequency in the perceptible for human frequency spectrum
Als dritte Option kann der Piezoaktor 21 durch die Steuerelektronik 23 auch mit einer hochfrequenten Wechselspannung angeregt werden, um Schwingungen des Piezoaktors 21 bzw. des Gehäuses 10 im Ultraschallbereich zu ermöglichen. Diese auf die Gehäuseoberfläche 10 aufgebrachte Ultraschallschwingung kann insbesondere in Kombination mit einer gleichzeitig aufgebrachten Flüssigkeit zur Reinigungszwecken der Oberfläche des Gehäuses 10 eingesetzt werden, was gerade bei medizintechnischen Geräten von besonderer Bedeutung sein kann. As a third option, the piezoelectric actuator 21 can also be excited by the control electronics 23 with a high-frequency alternating voltage in order to enable vibrations of the piezoactuator 21 or of the housing 10 in the ultrasonic range. This applied to the housing surface 10 ultrasonic vibration can be used in particular in combination with a simultaneously applied liquid for cleaning purposes of the surface of the housing 10, which may be particularly important in medical devices of particular importance.
Das Schaltelement ist weiterhin mit einer starken integrierten Leuchtquelle 24, insbesondere einer LED ausgestattet, die durch die Steuerelektronik 23 während eines Schaltvorganges geschaltet wird, um den Nutzer ebenfalls durch visuelle Signalisierung über den erfolgreichen Schaltvorgang zu informieren. Die LED ist dabei so dimensioniert, dass das Lichtsignal das Gehäuse 10 nach außen durchdringen kann. The switching element is further equipped with a strong integrated light source 24, in particular an LED, which is switched by the control electronics 23 during a switching operation to inform the user also by visual signaling on the successful switching operation. The LED is dimensioned so that the light signal can penetrate the housing 10 to the outside.
Die Vorteile der vorliegenden Erfindung können wie folgt zusammengefasst werden: The advantages of the present invention can be summarized as follows:
Durch das Anbringen des Sensorelementes auf der Rückseite einer Gehäuseoberfläche 10 und durch die kapazitive Sensorik 22 werden etwaige schalterbedingte Ritzen oder Übergänge auf der Gehäuseoberfläche 10, in denen sich Keime und Schmutz ansammeln können, vermieden. In Folge dessen ist eine bessere Hygiene gewährleistet. Durch das haptische Feedback weiß der Anwender, dass eine Schaltaktion erfolgreich ausgelöst wurde, ohne dass er auf ein Lichtsignal oder dergleichen achten muss. Dies ist insbesondere hilfreich für Menschen, die schlecht sehen oder hören. By attaching the sensor element on the back of a housing surface 10 and the capacitive sensor 22 any switch-related cracks or transitions on the housing surface 10, in which germs and dirt can accumulate, avoided. As a result, better hygiene is ensured. Through the haptic feedback, the user knows that a switching action has been triggered successfully, without having to pay attention to a light signal or the like. This is especially helpful for people who see or hear badly.
Durch die erzeugten Töne kann dem Anwender akustisch das Auslösen des Schaltsignals mitgeteilt werden. By the generated tones, the user can be acoustically notified of the triggering of the switching signal.
Durch die Kombination von Ultraschallschwingung und zum Beispiel desinfizierenden Flüssigkeiten können Kavitationsblasen entstehen, die Organismen wie Bakterien auf der Gehäuseoberfläche 10 zerstören, wie dies beispielsweise beim sogenannten Zellaufschlussverfahren der Fall ist. Ebenfalls wird jedoch auch der Schmutz auf der Oberfläche 10 besser durch die resultierende Ultraschallreinigung gelöst. Des Weiteren entstehen durch die Kavitationsblasen MikroStrömungen, die die aufgetragene Flüssigkeit näher an den Schmutz, Viren, Bakterien, etc. herantragen und somit die Wahrscheinlichkeit der Desinfektion und Reinigung erhöhen. The combination of ultrasonic vibration and, for example, disinfecting liquids can cause cavitation bubbles which destroy organisms such as bacteria on the housing surface 10, as is the case, for example, in the so-called cell disruption process. However, also the dirt on the surface 10 is better solved by the resulting ultrasonic cleaning. Furthermore, cavitation bubbles create micro-flows that bring the applied liquid closer to dirt, viruses, bacteria, etc., thus increasing the likelihood of disinfection and cleaning.
Durch die Kombination geeigneter Flüssigkeiten und der Ultraschallschwingung kann eine Dissoziation erreicht werden und oxidative Stoffe lassen sich direkt auf der Oberfläche erzeugen. Durch die Kombination von chemischen bzw. oxidativen Stoffen und der mechanischen Zerstörung der Zellwände wird eine effiziente Methode verwirklicht, um chemisch resistente Keime besser zu eliminieren. The combination of suitable liquids and the ultrasonic oscillation can lead to a dissociation and oxidative substances can be generated directly on the surface. The combination of chemical or oxidative substances and the mechanical destruction of the cell walls is an efficient way to better eliminate chemically resistant germs.

Claims

Patentansprüche claims
1. Schaltelement zur Anbringung hinter einer Gerätefläche (10), insbesondere hinter einer Gehäusefläche eines technischen Gerätes, mit wenigstens einem berührungsfrei arbeitenden Näherungssensor (22) und einer Steuerelektronik (23), die in Abhängigkeit des wenigstens einen Sensormesswertes ein Schaltsignal erzeugt, 1. switching element for mounting behind a device surface (10), in particular behind a housing surface of a technical device, with at least one non-contact proximity sensor (22) and an electronic control unit (23) which generates a switching signal as a function of the at least one sensor reading,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass das Schaltelement wenigstens einen über die Steuerelektronik (23) anregbaren Piezoaktor (21) umfasst, der im Fall eines erzeugten Schaltsignals durch die Steuerelektronik (23) in Schwingung versetzbar ist.  in that the switching element comprises at least one piezoactuator (21) which can be excited via the control electronics (23) and which can be set into oscillation by the control electronics (23) in the case of a generated switching signal.
2. Schaltelement nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Frequenz und/oder Leistung des Anregungssignals des Piezoaktors (21) einstellbar ist. 2. Switching element according to claim 1, characterized in that the frequency and / or power of the excitation signal of the piezoelectric actuator (21) is adjustable.
Schaltelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerelektronik (23) derart ausgestaltet ist, dass der Pie- zoaktor (21) nach einem Schaltvorgang in kurze Vibration zur haptischen Bestätigung eines Schaltvorgangs versetzt wird, vorzugsweise durch kurze Anregung des Piezoaktors (21) mit niedriger Frequenz. Switching element according to one of the preceding claims, characterized in that the control electronics (23) is designed such that the piezoelectric actuator (21) is displaced after a switching operation in short vibration for haptic confirmation of a switching operation, preferably by brief excitation of the piezoelectric actuator (21 ) with low frequency.
Schaltelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerelektronik (23) derart ausgestaltet ist, dass der Pie- zoaktor (21) mit einem geeigneten Anregungssignals angesteuert wird, um eine Schwingung des Piezoaktors (21) im hörbaren Frequenzspektrum zur akustischen Bestätigung eines Schaltvorgangs zu erzeugen. Switching element according to one of the preceding claims, characterized in that the control electronics (23) is designed such that the piezoelectric actuator (21) is controlled with a suitable excitation signal to a vibration of the piezoelectric actuator (21) in the audible frequency spectrum for acoustic confirmation of a Switching to produce.
Schaltelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerelektronik (23) derart ausgestaltet ist, dass der Pie- zoaktor (21) mit einem hochfrequenten Anregungssignal zur Aufbringung einer Schwingung im Ultraschallbereich auf die Gerätefläche (10) angeregt wird, um einen Ultraschallreinigungsvorgang auf der Gerätefläche zu erzeugen und/oder zu unterstützen. Switching element according to one of the preceding claims, characterized in that the control electronics (23) is designed such that the piezoelectric actuator (21) is excited with a high-frequency excitation signal for applying a vibration in the ultrasonic range on the device surface (10) to an ultrasonic cleaning process on the device surface to create and / or support.
Schaltelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der verbaute Näherungssensor ein kapazitiver Näherungssensor (22) ist. Switching element according to one of the preceding claims, characterized in that the built-in proximity sensor is a capacitive proximity sensor (22).
Schaltelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine visuelle Lichtquelle (24) vorgesehen ist, die in Abhängigkeit des Schaltsignals einen Lichteffekt erzeugt, vorzugsweise eine lichtstarke LED, die zur Abgabe eines Lichtsignals durch die Gerätefläche (10) geeignet ist. Switching element according to one of the preceding claims, characterized in that at least one visual light source (24) is provided which generates a lighting effect as a function of the switching signal, preferably a high-intensity LED suitable for emitting a light signal through the device surface (10).
Gerät, insbesondere medizinischen Gerät, mit einem Schaltelement gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Schaltelement vorzugsweise hinter einer Gehäuseoberfläche (10) angeordnet ist. Device, in particular medical device, with a switching element according to one of the preceding claims, wherein the switching element is preferably arranged behind a housing surface (10).
9. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gerät Mittel zum Aufbringen einer Flüssigkeit, insbesondere ein Reinigungs- und/oder Desinfektionsmittel, auf die Gehäuseoberfläche (10) aufweist, um zusammen mit der durch das Schaltelement auf die Gehäuseoberfläche (10) aufgebrachten Ultraschallschwingung eine Oberflächenreinigung und/oder Oberflächendesinfektion auszuführen. 9. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the device comprises means for applying a liquid, in particular a cleaning and / or disinfecting agent, on the housing surface (10) in order together with the by the switching element on the housing surface (10 ) applied ultrasonic vibration to perform a surface cleaning and / or surface disinfection.
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