WO2019101627A1 - Autoklavierbares medizinisches gerät sowie betätigungseinrichtung für ein autoklavierbares medizinisches gerät - Google Patents

Autoklavierbares medizinisches gerät sowie betätigungseinrichtung für ein autoklavierbares medizinisches gerät Download PDF

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    • H01H2215/004—Collapsible dome or bubble
    • H01H2215/008—Part of substrate or membrane

Definitions

  • the invention relates to a disinfectable or
  • sterilizable, in particular autoclavable device in particular a medical device comprising electronic components.
  • the device comprises in particular an electric motor and / or a turbine, esp. A compressed air turbine and / or an electrical
  • the invention relates to
  • wearable devices such as smartwatches or fitness trackers, as well as portable electronic
  • the invention relates to an actuating device for a
  • Medical devices are often sterilized in practice by autoclaving.
  • the medical device or parts thereof is placed in an autoclave to be sterilized there at high temperature (typically 134 ° C) and elevated pressure (typically 2 bar) with steam.
  • high temperature typically 134 ° C
  • elevated pressure typically 2 bar
  • the medical device only to design a part of the medical device, in particular a part, which does not include electrical or electronic, autoclavable.
  • the medical device must be taken apart and can only be partially sterilized by autoclaving.
  • electrical and / or electronic assemblies are located within a hermetically sealed autoclavable housing.
  • the water content within the housing must be below the threshold value for the dew point over the entire lifetime of the device.
  • this limit is at a water content of max. 5000 ppm of the enclosed gas atmosphere.
  • Polymer seals known as O-rings which allow a watch case to withstand even high pressures underwater. Nevertheless, such a clock can be provided with accessible to the user switches or rotary.
  • the polymer seals used are usually gas-permeable at least to a certain extent, so that it is necessary for each autoclaving cycle to penetrate
  • housing materials used in medical technology in particular austenitic stainless steel, are difficult to provide with glass or glass ceramic discs, as these have a very different thermal
  • the glass sheets are joined to the housing using polymeric adhesives.
  • capacitive proximity switches sufficiently dense and at the same time to provide a sterilizable housing, which in particular to the
  • the invention is based on the object to provide an easy to disinfect and / or sterilizing device, which at the same time has a sealed housing in which electrical and / or electronic components are arranged.
  • the invention is in particular the object of providing an autoclavable device with an actuator, which for a high number of
  • the object of the invention is already by a
  • the invention relates to a disinfectable and / or sterilizable, in particular autoclavable, device.
  • the invention relates to a medical device.
  • the invention relates to an autoclavable device with an electric motor, a turbine and / or a device for emitting electromagnetic radiation, in particular a light source.
  • the invention relates to a medical drill, in particular a dental drill, a saw or a file.
  • the invention may also include a, in particular medical,
  • Lighting device for example, a diagnostic and / or surgical light, a dental curing and / or a device for exciting and / or evaluation of fluorescence concern.
  • the invention can be applied to an electrosurgical device, in particular a
  • the device may be used as a wearable device, e.g. with a bracelet, be designed.
  • the device can also be the fitness tracker or smartwatch.
  • wearable devices usually comprise a display.
  • touch-sensitive screen such devices often also comprise other actuating devices,
  • Invention also understood that part of a device which is autoclavable as a whole. This may in particular be the handpiece of a device with a
  • the housing of the device is at least partially made of metal and is at least partially hermetic
  • the housing comprises an electrical conductor which is in an inorganic fixing material
  • the fixing material is in particular an electrically insulating fixing material, e.g. a glass, a glass ceramic and / or a ceramic.
  • Multi-layer structures of various fixing materials are Multi-layer structures of various fixing materials.
  • the electrical conductor forms with the fixing material an electrical feedthrough which, starting from an inner side of the housing, extends at least through a section of the fixing material.
  • a metal housing By combining a metal housing with a fused electrical feedthrough a dense and at the same time easy-to-disinfect or sterilize device can be provided, which can be designed in particular as a smartwatch or fitness tracker.
  • the electrical conductor is preferably with the
  • Fixing material in the housing itself or melted in a housing wall In particular, the electrical conductor with the fixing material in an upper or lower Case half (eg a smartwatch or a
  • Invention is an electrical conductor preferably made of metal, in particular a pin understood, which, in particular in a glaze, at least partially guided by an opening of the housing made of metal.
  • the electrical conductor thus forms together with the
  • Fixiermaterial the electrical feedthrough, wherein the fixing material serves as an insulator against the adjacent metal housing and at the same time as a hermetic seal.
  • the fixing material used is preferably a glass and / or a glass ceramic.
  • a glass or a glass ceramic can be used which between 800 and
  • the electrical feedthrough is
  • An actuating device in the sense of the invention is understood to be a manually operable element by the user, possibly also with the aid of a handling means such as a pen, with which a function of the device can be set and / or controlled.
  • the actuating device has the function
  • the actuating device forms
  • the operating states are, for example, the switching on and / or off of the device or functions thereof. Of course, beyond this, operating states are also possible, for example the setting of a
  • the electrical feedthrough can also be used to measure body functions.
  • the electrical feedthrough a For example, the electrical feedthrough a
  • Sensor surface or be connected to a sensor surface which serves as a skin electrode to e.g. to measure the pulse of the user.
  • the senor is a switch
  • the electrical implementation forms, as will be exemplified below, at least one part of the sensor of the actuator.
  • the implementation may be part of a circuit which can be closed and thus forms a switch.
  • the implementation as a capacitor may be part of an electronic circuit for switching on and / or controlling functions of the autoclavable device.
  • Dielectric constants of the inorganic material and the metal pin already represents a cylinder capacitor.
  • the electrical conductor extends only through a portion of the inorganic fixing material and is spaced from an outside of the fixing material.
  • the electrical conductor ends, viewed from the inside of the housing, in this embodiment, therefore, within the fixing material.
  • the fixing material covers the conductor, so to speak on the outside of the housing, whereby
  • the tightness further improved and under certain circumstances, the risk of short circuits can be reduced.
  • the risk of attachment of germs can be reduced by omitting a material transfer from the conductor to the fixing material.
  • the electrical feedthrough extends to an upper side of the inorganic fixing material, in particular up to an outer side of the housing. Again, this may be in the sense of
  • a bushing configured in this way can therefore also be part of an actuating device which generates a switching operation by closing a circuit.
  • the electrical feedthrough with the housing and / or with a further electrical feedthrough form a switch.
  • a switching operation may e.g. be effected in that the switch is a contact element of electrically conductive
  • Material includes, which closes the switch when actuated.
  • the contact element may in particular be designed as a rocker or as a mandrel arranged above the bushing.
  • the senor is designed as a switch. Electricity to
  • Operation of the device can flow directly through the sensor designed as a switch.
  • An evaluation circuit can be dispensed with in this embodiment of the invention.
  • the fluoroscopic situation can be dependent on the operating state.
  • the device is switched off, the Lighting, so to speak, the switch and / or sensor
  • Illuminating situation for example, by a change in luminosity and / or color, the reaction of the device to an actuation by the user index.
  • the necessary light sources, such as LEDs and / or OLEDs, and the associated control electronics, are integrated into the housing interior and thus together with the entire device
  • a gas-tight closed Dom which consists in particular of metal and is connected in a gastight manner with the housing or with a component connected to the housing.
  • the dome is provided with at least one opening for the entry of water vapor, in such a way that the interior of the dome during
  • a circuit can be closed solely by the user's hand or finger.
  • current may flow through the finger or the user's hand flow to initiate a shift.
  • a separate contact element is not provided in this embodiment of the invention.
  • Embodiment has the advantage that can be dispensed with an outside contact element for closing the circuit. However, the power to operate the device can not flow through the sensor.
  • the electrical feedthrough is part of an electronic
  • Inductance or capacitance is designed as an actuating device.
  • the sensor is in particular a proximity switch
  • a signal change in particular a switching signal triggers.
  • the sensor is capacitive
  • Proximity switch formed.
  • the capacitor which is formed by the implementation, part of the capacitive proximity switch.
  • the capacitive proximity switch of this type is designed, in particular, as an oscillation circuit, the frequency of which changes as it approaches, which in turn is caused by an oscillation circuit
  • Handling means changes the capacity of the
  • Capacitor which is formed by the electrical feedthrough. This in turn results in the
  • circuits whose sensitivity automatically adapts to changing environmental conditions are known to the person skilled in the art.
  • the capacitor formed from the implementation of the capacitance of the oscillator circuit, so that, as is provided in a preferred embodiment of the invention, can be dispensed with a further capacitor within the oscillator circuit.
  • the electrical conductor is in the metal ring with the
  • the actuator can be provided as a modular component, which only has to be inserted into the housing. The blowing of the
  • the metal ring can in particular be welded or soldered to the metal housing.
  • a metal ring is used, which is a thermal
  • the metal ring is in particular made of titanium or stainless steel, in particular of austenitic stainless steel.
  • the metal ring is made of the same material as the housing.
  • Metal ring does not necessarily have to be circular, but that this arbitrarily, in particular also angular, can be designed.
  • the metal ring has such a higher thermal
  • the metal ring opposite the glass, this is set during cooling under pressure.
  • the metal ring may be made of a material whose thermal coefficient of linear expansion is at least 5, preferably at least 8 ppm / K higher than the thermal one
  • Coefficient of linear expansion of the fixing material It is provided according to another embodiment of the invention to adapt the expansion coefficients of the metal ring, the inorganic fixing material and / or the electrical conductor to each other.
  • the thermal expansion coefficient is less than 5, preferably less than 3 ppm / K of the material of
  • Length expansion ⁇ 12 ppm / K used.
  • titanium or a titanium alloy can be used.
  • the device comprises an actuating device with a plurality of
  • the actuating device may in particular be such
  • the actuating device can be designed such that via a direction and / or the distance of a handling means, such as a finger, to be determined.
  • Actuating movement is adjustable a plurality of different operating states of the device.
  • Feedthroughs depending on whether they are successively swept by a movement from the right or left, a function controlled.
  • a function controlled can also be the
  • a handling means such as a finger
  • an operating condition such as the speed of a drill control.
  • an actuator can be provided on an outside of the device, which makes it possible to use the device together with the
  • the invention further relates to a
  • the actuating device for the device described above.
  • the actuating device is designed in particular as a switch.
  • the actuating device thus comprises an electrical feedthrough consisting of an electrical conductor embedded in a fixing material.
  • the actuating device comprises a
  • Metal ring which can be inserted into the opening of the housing of a device, in particular an autoclavable medical device.
  • Fig. 1 shows, schematically shown, the housing of a medical device, which is to be provided with an actuating device according to the invention.
  • Fig. 2 and Fig. 3 show two different execution examples of an insertable actuator.
  • Fig. 8 shows an embodiment with several
  • FIG. 9 shows the signal course when crossed over from different directions.
  • Fig. 10 shows an alternative embodiment of a
  • Actuator having a plurality of electrical conductors in a single feedthrough.
  • Fig. 13 is a schematic view of the front and
  • Fig. 14 is a schematic view of the back of an embodiment of a smartwatch according to the invention.
  • Fig. 1 shows, schematically illustrated, the housing 10 of an autoclavable medical device.
  • the housing 10 is made of metal, in particular
  • Stainless steel such as an austenitic
  • the housing has an inner space 13, in which in particular electrical and / or electronic components (not
  • the housing 10 has an opening 11, the insertion of an actuator for the autoclavable medical device is used.
  • the opening 11 may be formed in particular as a bore.
  • the wall thickness of the housing, at least in the region of the opening, is preferably 0.3 to 5 mm, particularly preferably 0.8 to 2 mm.
  • Fig. 2 shows a first embodiment of a
  • the feedthrough 100 consists of a fixing material 120 made of glass, in which a pin 130 made of metal is embedded, which forms an electrical conductor.
  • the pin 130 preferably has a diameter of 0.2 to 3mm.
  • the fixing material 120 is preferably 0.5 to 5 high and / or has a diameter between 0.7 and 5mm.
  • a lighting device (not shown) may be arranged, through which light passes through the fixing material 120 to the outside.
  • an illuminated actuating device and / or an optical display of an operating state of the medical device can be realized.
  • Fixing material 120 and pin 130 form a cylindrical capacitor in the region of the bushing 100.
  • the bushing 100 is surrounded by a metal ring 110 which serves to fit into the opening (11 in FIG.
  • This metal ring 110 can be connected in a simple manner gas-tight, for example by soldering or welding, with the housing, so that a hermetically
  • the metal ring 110 is made of the same material as that
  • the pin 130 runs up to the upper side of the fixing material 120.
  • the pin 130 can not be electrically contacted from the outside.
  • the actuator according to the embodiment of FIG. 3 can therefore not be designed as a switch, which triggers a switching operation by closing a circuit.
  • the senor which is the electrical
  • Implementation according to FIG. 3 comprises, as capacitive
  • Proximity sensor formed.
  • the metal ring 110 is now inserted into the housing 10.
  • the metal ring 110 is preferably welded or soldered in the contact region 12 to the wall of the housing 10, so as to form a gas-tight connection.
  • the use of the metal ring 110 allows for easy installation, since the material of the metal ring 110 can be adapted to the material of the housing 10.
  • FIGS. 4 to 7 corresponds to the embodiment according to FIG. 2, in which the pin 130 extends to the upper side of the fixing material 120.
  • the pin 130 extends from the inner side 14 of the housing 10, starting through the fixing material. As described above, a capacitor is formed by the thus configured electrical feedthrough 100.
  • the pin 130 is connected to an evaluation circuit 30, which comprises an oscillator circuit, in which the feedthrough 100 as a capacitor of an electrical
  • Actuator shown in the de-energized state This may correspond to a switching state "off".
  • an actuator in particular a finger 20, are placed on the bushing 100.
  • Evaluation circuit 30 can be detected, so that now the switching signal is, for example, "on".
  • Proximity sensor is configured over which a variety of operating conditions, so not only “on” and “off”, can be set.
  • a signal is generated which, for example, corresponds to an average operating state, such as a mean voltage, power output, speed, etc.
  • Laying the finger 20 on the bushing 100 may be set to a maximum power.
  • FIG. 8 shows how a plurality of feedthroughs 100 are arranged side by side in a housing 10.
  • each of the feedthroughs 100 is arranged with a metal ring 110 in a separate opening of the housing 10.
  • the fixing material is in turn arranged in a ring 110 as in the previously illustrated embodiment. It is in this embodiment of the invention.
  • Figs. 11 and 12 show schematically a
  • Actuating device designed as a switch, which by closing a circuit, a switching signal
  • a contact element is applied to the metal ring 110, which is in this embodiment.
  • Embodiment is designed as a switching membrane in the form of a dome 200.
  • the dome 200 is formed as a metal diaphragm, which is connected to the metal ring 110 by welding or soldering. This prevents the penetration of water vapor during autoclaving.
  • medical device which a hermetically sealed housing with electrical or electronic components and withstands a large number of autoclavations.
  • FIG. 13 is a schematic view of a smartwatch 300 that is also a fitness tracker.
  • the smartwatch 300 may be replaced by the bracelet 310 from
  • the user may e.g.
  • Read body functions like the pulse.
  • the upper housing half 340 includes the actuators 330, via which functions of the smartwatch are controllable.
  • Actuators 330 have the advantage that these e.g. easier to operate when jogging than a touch display.
  • the upper housing half 340 is made of metal
  • the actuators 330 are preferably a capacitive proximity switch according to
  • Embodiment designed according to FIG. 3. The electrical implementation thus ends before the surface of the
  • Actuators 330 as preferably flush with the upper housing half 340 configured glass surfaces are designed.
  • the electrical feedthrough is preferably not visible below the surface of the
  • Actuator 330 made of glass.
  • FIG. 14 is a plan view of the underside of FIG.
  • the lower housing half 350 is also made of metal. In the lower half of the housing passages 100 are melted, each with a fixing material 120
  • the pins 130 rest on the skin of the user and serve as skin electrodes, e.g. for pulse measurement.
  • the pins 130 protrude out of the housing to ensure good contact with the skin.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein autoklavierbares medizinisches Gerät. Dieses umfasst ein Gehäuse aus Metall. Weiter umfasst das Gehäuse einen in einem anorganischen Fixiermaterial eingebetteten elektrischen Leiter, der mit der Fixiermaterial eine elektrische Durchführung bildet, welche sich von einer Innenseite des Gehäuses ausgehend, zumindest durch einen Abschnitt der Fixiermaterial, erstreckt. Die elektrische Durchführung ist Bestandteil eines Sensors einer Betätigungseinrichtung für das autoklavierbare medizinische Gerät.

Description

Autoklavierbares medizinisches Gerät sowie
Betätigungseinrichtung für ein autoklavierbares
medizinisches Gerät
Beschreibung
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein desinfizierbares oder
sterilisierbares, insbesondere autoklavierbares Gerät, insbesondere ein medizinisches Gerät, welches elektronische Bauteile umfasst. Das Gerät umfasst insbesondere einen elektrischen Motor und/oder eine Turbine, insbes. eine Druckluftturbine und/oder eine elektrische
Beleuchtungseinrichtung. Die Erfindung betrifft des
Weiteren am Körper tragbare Geräte, wie Smartwatches oder Fitnesstracker sowie tragbare elektronische
Überwachungsgeräte für Implantate. Weiter betrifft die Erfindung eine Betätigungseinrichtung für ein
autoklavierbares Gerät.
Hintergrund der Erfindung
Medizinische Geräte werden in der Praxis vielfach durch Autoklavieren sterilisiert. Hierzu wird das medizinische Gerät oder Teile davon in einen Autoklaven eingebracht, um dort bei hoher Temperatur (typischerweise 134 °C) und erhöhtem Druck (typischerweise 2 bar) mit Wasserdampf sterilisiert zu werden.
Das Autoklavieren hat eine hohe Effizienz gegenüber Keimen und ermöglicht eine sichere Sterilisation auch von verdeckten Bereichen des medizinischen Geräts, also
Bereichen, welche von Hand nicht zugänglich sind.
Wichtig beim Autoklavieren ist, dass der Dampf sämtliche Oberflächen des medizinischen Geräts erreichen kann.
Es ist aufwendig, elektrisch betätigte medizinische Geräte bereitzustellen, welche als Ganzes autoklavierbar sind, insbesondere solche, die eine Elektronik umfassen.
Es besteht dabei in der Praxis nur die Möglichkeit,
lediglich einen Teil des medizinischen Geräts, insbesondere einen Teil, welcher keine Elektrik oder Elektronik umfasst, autoklavierbar auszugestalten. Das medizinische Gerät muss hierfür aber auseinandergenommen werden und kann naturgemäß nur teilweise mittels Autoklavieren sterilisiert werden.
Demgegenüber liegt es nahe, auch die elektrischen und elektronischen Komponenten eines medizinischen Gerätes autoklavierbar auszugestalten. Dies betrifft insbesondere die Betätigungseinrichtung, also insbesondere den Schalter zum Ein- und Ausschalten des medizinischen Geräts.
Diesbezüglich kommt in Betracht, das Gehäuse des
medizinischen Geräts derart abzudichten, dass sich
elektrische und/oder elektronische Baugruppen innerhalb eines hermetisch verschlossenen autoklavierbaren Gehäuses befinden .
Problematisch ist dabei aber, das Gehäuse trotz
Zugänglichkeit einer Betätigungseinrichtung derart auszugestalten, dass dieses auch einer großen Zahl von Autoklaviervorgängen standhält.
Bereits geringe Mengen eintretenden Wasserdampfes können zu Funktionsstörungen oder zum Ausfall der Elektronik des medizinischen Geräts führen. Um Kondensation von
Wasserdampf auszuschließen, muss der Wasseranteil innerhalb des Gehäuses über die komplette Lebensdauer des Gerätes unter dem Schwellwert für den Taupunkt liegen.
Typischerweise liegt diese Grenze bei einem Wasseranteil von max . 5000 ppm der eingeschlossenen Gasatmosphäre.
Aus der Uhrenindustrie sind Dichtungen, insbesondere
Polymerdichtungen wie O-Ringe, bekannt, die es ermöglichen, dass ein Uhrengehäuse auch hohen Drücken unter Wasser standhält. Dennoch kann eine derartige Uhr mit für den Benutzer zugänglichen Schaltern oder Drehrädchen versehen sein. Die verwendeten Polymerdichtungen sind allerdings in der Regel zumindest in gewissem Maße gaspermeabel, so dass es bei jedem Autoklavierzyklus zum Eindringen von
Wasserdampf kommt.
Steigt nun die Wasserkonzentration im Gehäuseinneren derart an, dass der Taupunkt erreicht wird, kann es zu
Funktionsstörungen oder Beschädigungen kommen.
Mit polymeren Dichtungen lassen sich daher in aller Regel allenfalls einige Hundert Autoklavierzyklen erreichen, bevor das medizinische Gerät revidiert oder ausgetauscht werden muss. Weiter sind insbesondere von Displays, wie beispielsweise Smartphones, kapazitive Sensorflächen aus Glas bekannt. Durch Berühren des Displays ändert sich lokal die Kapazität eines elektronischen Bauteils, wodurch die Position des Fingers auf dem Display bestimmt werden kann. Nach
ähnlichem Prinzip, nämlich dem Prinzip eines kapazitiven Schalters, sind auch Bedienelemente an
Glaskeramikkochfeldern ausgebildet .
Die in der Medizintechnik verwendeten Gehäusematerialien, insbesondere austenitischer Edelstahl, sind jedoch nur schwierig mit Glas- oder Glaskeramikscheiben zu versehen, da diese einen stark unterschiedlichen thermischen
Längenausdehnungskoeffizienten haben .
Aus der Praxis bekannte Glasscheiben für ein Gehäuse, hinter welchen beispielsweise ein kommerziell erhältlicher kapazitiver Näherungsschalter angeordnet sein kann, sind in aller Regel ebenfalls nicht hinreichend gasdicht, um einer großen Zahl von Autoklavierzyklen zu widerstehen.
Insbesondere erfolgt eine Verbindung der Glasscheiben mit dem Gehäuse unter Verwendung von polymeren Klebstoffen.
Auch bei nicht medizinischen Geräten wie Fitnesstrackern und Smartwatches ist es problematisch, Schalter,
insbesondere kapazitive Näherungsschalter hinreichend dicht auszugestalten und dabei gleichzeitig ein sterilierbares Gehäuse bereitzustellen, welche insbesondere um den
Schalter herum keine Rillen aufweist, in denen sich Schmutz und damit auch Keime sammeln können. Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, ein einfach zu desinfizierendes und/oder sterilisierendes Gerät bereit zu stellen, welches gleichzeitig ein dichtes Gehäuse aufweist, in welchem elektrische und/oder elektronische Komponenten angeordnet sind.
Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, ein autoklavierbares Gerät mit einer Betätigungseinrichtung bereitzustellen, welches für eine hohe Anzahl von
Autoklavierzyklen, insbesondere für mehr als 500
Autoklavierzyklen, ausgelegt ist.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Aufgabe der Erfindung wird bereits durch ein
desinfizierbares und/oder sterilisierbares, insbesondere autoklavierbares, Gerät sowie durch eine
Betätigungseinrichtung für ein Gerät nach einem der
unabhängigen Ansprüche gelöst.
Bevorzugte Ausführungsformen und Weiterbildungen der
Erfindung sind dem Gegenstand der abhängigen Ansprüche, der Beschreibung sowie den Zeichnungen zu entnehmen.
Die Erfindung betrifft ein desinfizierbares und/oder sterilisierbares, insbesondere autoklavierbares, Gerät.
Insbesondere betrifft die Erfindung ein medizinisches Gerät . Insbesondere betrifft die Erfindung ein autoklavierbares Gerät mit einem Elektromotor, einer Turbine und/oder einer Einrichtung zum Emittieren elektromagnetischer Strahlung, insbesondere einer Lichtquelle. Beispielsweise betrifft die Erfindung einen medizinischen Bohrer, insbesondere einen Zahnarztbohrer, eine Säge oder eine Feile. Weiter kann die Erfindung auch eine, insbesondere medizinische,
Beleuchtungseinrichtung, beispielsweise eine Diagnose- und/oder Operationsleuchte, ein Dentalaushärtegerät und/oder ein Gerät zum Anregen und/oder Auswerten von Fluoreszenzen betreffen. Auch kann sich die Erfindung auf ein elektrochirurgisches Gerät, insbesondere ein
medizinisches Gerät zur elektrischen Koagulation oder ein Laserskalpell betreffen.
Weiter kann das Gerät als am Körper tragbares Gerät, z.B. mit einem Armband, ausgestaltet sein.
Das Gerät kann auch das Fitnesstracker oder Smartwatch ausgebildet sein. Derartige am Körper tragbare Geräte umfassen zumeist ein Display. Neben einer Bedienung über einen berührungsempfindlichen Bildschirm umfassen derartige Geräte oft auch andere Betätigungseinrichtungen,
insbesondere kapazitive Schalter oder Kontakte zum Messen von Körperfunktionen, wie z.B. des Pulses.
Unter einem autoklavierbaren Gerät wird im Sinne der
Erfindung auch derjenige Teil eines Geräts verstanden, welcher als Ganzes autoklavierbar ist. Dabei kann es sich insbesondere um das Handstück eines Geräts mit einer
Betätigungseinrichtung handeln. Das Gehäuse des Geräts besteht zumindest abschnittsweise aus Metall und ist zumindest teilweise hermetisch
abgedichtet, so dass in dem Gehäuse elektrische und/oder elektronische Komponenten angeordnet sein können.
Gemäß der Erfindung umfasst das Gehäuse einen elektrischen Leiter, der in einem anorganischen Fixiermaterial
eingebettet. Insbesondere ist der elektrische Leiter in der Fixiermaterial eingeschmolzen. Das Fixiermaterial ist insbesondere ein elektrisch isolierendes Fixiermaterial, z.B. ein Glas, eine Glaskeramik und/oder eine Keramik.
Kombinationen derselben sind ebenso möglich, ebenso
Mehrlagenaufbauten verschiedener Fixiermaterialien.
Der elektrische Leiter bildet mit dem Fixiermaterial eine elektrische Durchführung, welche sich, von einer Innenseite des Gehäuses ausgehend, zumindest durch einen Abschnitt des Fixiermaterials erstreckt.
Durch die Kombination eines Metallgehäuses mit einer eingeschmolzenen elektrischen Durchführung kann ein dichtes und gleichzeitig einfach zu desinfizierendes oder zu sterilisierendes Gerät bereitgestellt werden, welches insbesondere auch als Smartwatch oder Fitnesstracker ausgebildet sein kann.
Der elektrische Leiter ist vorzugsweise mit dem
Fixiermaterial im Gehäuse selbst bzw. in einer Gehäusewand eingeschmolzen. Insbesondere kann der elektrische Leiter mit dem Fixiermaterial in eine obere oder untere Gehäusehälfte (z.B. einer Smartwatch oder eines
Fitnesstrackers oder des Handstücks eines medizinischen Geräts) eingeschmolzen sein.
Unter einer elektrischen Durchführung im Sinne der
Erfindung wird ein elektrischer Leiter vorzugsweise aus Metall, insbesondere ein Stift, verstanden, welcher, insbesondere in einer Einglasung, zumindest abschnittsweise durch eine Öffnung des Gehäuses aus Metall geführt ist.
Der elektrische Leiter bildet zusammen also mit dem
Fixiermaterial die elektrische Durchführung, wobei das Fixiermaterial als Isolator gegenüber dem angrenzenden Metallgehäuse und zugleich als hermetische Abdichtung dient .
Als Fixiermaterial wird vorzugsweise ein Glas und/oder eine Glaskeramik verwendet. Insbesondere kann ein Glas oder eine Glaskeramik verwendet werden, welche zwischen 800 und
1200 °C eingeschmolzen werden kann.
Gemäß der Erfindung ist die elektrische Durchführung
Bestandteil eines Sensors insbesondere einer
Betätigungseinrichtung .
Unter einer Betätigungseinrichtung im Sinne der Erfindung wird ein vom Benutzer, ggf. auch unter Zuhilfenahme eines Handhabungsmittels, wie eines Stiftes, manuell bedienbares Element verstanden, mit welchem sich eine Funktion des Gerätes einstellen und/oder steuern lässt. Hierfür ist ein Sensor vorgesehen, über den eine Betätigung durch den
Benutzer erfasst werden kann.
Die Betätigungseinrichtung hat die Funktion,
Betriebszustände des Geräts aufzurufen und/oder
einzustellen. Die Betätigungseinrichtung bildet
insbesondere eine Schnittstelle des Geräts zu dem Benutzer. Die Betriebszustände sind beispielsweise das Ein- und/oder Ausschalten des Geräts oder Funktionen desselben. Darüber hinausgehende Betriebszustände sind natürlich ebenso möglich, beispielsweise das Einstellen einer
Beleuchtungsstärke und/oder das Einstellen der
Motordrehzahl und/oder das Einstellen einer
Turbinendrehzahl usw..
Neben einer Funktion der elektrischen Durchführung als Betätigungseinrichtung kann das elektrische Durchführung auch der Messung von Körperfunktionen dienen.
Beispielsweise kann die elektrische Durchführung eine
Sensorfläche umfassen oder mit einer Sensorfläche verbunden sein, die als Hautelektrode dient um z.B. den Puls des Benutzers zu messen.
Im einfachsten Fall ist der Sensor als Schalter
ausgebildet, um das Gerät ein- und auszuschalten.
Die elektrische Durchführung bildet, wie nachstehend noch beispielhaft ausgeführt wird, zumindest einen Bestandteil des Sensors der Betätigungseinrichtung. Insbesondere kann die Durchführung Teil eines Stromkreises sein, welcher geschlossen werden kann und so einen Schalter bildet .
Auch kann die Durchführung als Kondensator Teil einer elektronischen Schaltung zum Einschalten und/oder Steuern von Funktionen des autoklavierbaren Geräts sein. So stellt z.B. ein in einem anorganischen Fixiermaterial angeordneter Metallstift aufgrund der unterschiedlichen
Dielektrizitätskonstanten des anorganischen Materials und des Metallstifts bereits einen Zylinderkondensator dar.
Gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung erstreckt sich der elektrische Leiter nur durch einen Abschnitt des anorganischen Fixiermaterials und ist von einer Außenseite des Fixiermaterials beabstandet.
Der elektrische Leiter endet, von der Gehäuseinnenseite aus gesehen, bei dieser Ausführungsform also innerhalb des Fixiermaterials. Das Fixiermaterial deckt den Leiter sozusagen auf der Gehäuseaußenseite ab, wodurch
insbesondere die Dichtigkeit weiter verbessert und unter Umständen auch die Gefahr von Kurzschlüssen reduziert werden kann. Darüber hinaus kann die Gefahr der Anhaftung von Keimen durch das Weglassen eines Materialübergangs von dem Leiter zu dem Fixiermaterial reduziert werden. Ferner werden durch diese technische Lösung Gestaltungsfreiheiten für die Designer des Geräts möglich und/oder die
Benutzerführung wird verbessert. Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung erstreckt sich die elektrische Durchführung bis zu einer Oberseite der anorganischen Fixiermaterial, insbesondere bis zu einer Außenseite des Gehäuses. Auch dies kann im Sinne der
Benutzerführung erwünscht sein.
Eine derart ausgestaltete Durchführung kann damit auch Teil einer Betätigungseinrichtung sein, welche durch Schließen eines Stromkreises einen Schaltvorgang erzeugt. Dabei kann beispielsweise die elektrische Durchführung mit dem Gehäuse und/oder mit einer weiteren elektrischen Durchführung einen Schalter bilden.
Ein Schaltvorgang kann z.B. dadurch erfolgen, dass der Schalter ein Kontaktelement aus elektrisch leitendem
Material umfasst, welches bei Betätigung den Schalter schließt .
Das Kontaktelement kann insbesondere als Wippe oder als über der Durchführung angeordneter Dom ausgebildet sein.
So ist der Sensor als Schalter ausgebildet. Strom zum
Betrieb des Geräts kann direkt durch den als Schalter ausgebildeten Sensor fließen. Auf eine Auswerteschaltung kann bei dieser Ausführungsform der Erfindung verzichtet werden .
Ebenso möglich ist es, das Fixiermaterial von hinten, d.h. von der Gehäuseinnenseite, zu durchleuchten. Insbesondere kann die Durchleuchtungssituation von dem Betriebszustand abhängig sein. Bei ausgeschaltetem Gerät kann die Beleuchtung sozusagen den Schalter und/oder Sensor
markieren. Ebenso kann eine veränderte
Beleuchtungssituation, beispielsweise durch eine veränderte Leuchtstärke und/oder Farbe, die Reaktion des Geräts auf eine Betätigung durch den Benutzer indizieren. Dadurch, dass die Durchführung das Gehäuse hermetisch abdichtet, wird diese Durchleuchtung ermöglicht. Die dazu notwendigen Lichtquellen, beispielsweise LEDs und/oder OLEDs, und die dazugehörige Ansteuerelektronik, sind in das Gehäuseinnere integrierbar und somit mitsamt dem gesamten Gerät
autoklavierbar .
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung handelt es sich um einen gasdicht verschlossenen Dom, welcher insbesondere aus Metall besteht und gasdicht mit dem Gehäuse bzw. mit einem mit dem Gehäuse verbundenen Bauteil verbunden ist.
So wird das Eintreten von Wasserdampf beim Autoklavieren verhindert .
Bei einer anderen Ausführungsform ist der Dom mit zumindest einer Öffnung zum Eintritt von Wasserdampf versehen, und zwar derart, dass auch das Innere des Doms beim
Autoklavieren von Wasserdampf erreicht werden kann.
Statt eines elektrisch leitenden Kontaktelements, welches vom Benutzer betätigt wird, um den Stromkreis zu schließen, ist es gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass ein Stromkreis alleine durch die Hand oder den Finger des Benutzers geschlossen werden kann. Bei diesem Ausführungsbeispiel kann Strom durch den Finger oder die Hand des Benutzers fließen, um einen Schaltvorgang auszulösen. Ein gesondertes Kontaktelement ist bei dieser Ausführungsform der Erfindung nicht vorgesehen. Diese
Ausführungsform hat den Vorteil, dass auf ein außenseitiges Kontaktelement zum Schließen des Stromkreises verzichtet werden kann. Der Strom zum Betrieb des Geräts kann aber nicht durch den Sensor fließen.
Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist die elektrische Durchführung Teil einer elektronischen
Schaltung, welche aufgrund einer Änderung einer
Induktivität oder Kapazität als Betätigungseinrichtung ausgebildet ist.
Der Sensor ist insbesondere als Näherungsschalter
ausgebildet, welcher bei Annäherung, beispielsweise der Hand oder des Fingers des Benutzers, eine Signaländerung, insbesondere ein Schaltsignal , auslöst.
Vorzugsweise ist der Sensor als kapazitiver
Näherungsschalter ausgebildet. Dabei ist vorzugsweise der Kondensator, welcher durch die Durchführung gebildet wird, Teil des kapazitiven Näherungsschalters.
Der derartige kapazitive Näherungsschalter ist insbesondere als Oszillationsschaltung ausgebildet, deren Frequenz sich bei Annäherung ändert, was wiederum von einer
elektronischen Schaltung erfasst wird und in ein
Schaltsignal umgesetzt wird. Aufgrund der anderen Dielektrizitätszahl des Fingers oder der Hand des Benutzers oder eines anderen
Handhabungsmittels ändert sich die Kapazität des
Kondensators, welcher durch die elektrische Durchführung gebildet wird. Hieraus resultiert wiederum die
Frequenzänderung, welche von der elektronischen Schaltung erfasst wird. Derartige elektronische Schaltungen,
insbesondere Schaltungen, deren Empfindlichkeit sich automatisch wechselnden Umgebungsbedingungen anpasst, sind dem Fachmann bekannt.
Vorzugsweise bildet der aus der Durchführung gebildete Kondensator die Kapazität der Oszillatorschaltung, so dass, wie es bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vorgesehen ist, auf einen weiteren Kondensator innerhalb der Oszillatorschaltung verzichtet werden kann.
Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist das
Fixiermaterial zusammen mit dem elektrischen Leiter, also die elektrische Durchführung, in einem Metallring
angeordnet, welcher seinerseits in eine Öffnung des
Gehäuses des autoklavierbaren Gerätes eingesetzt ist. Der elektrische Leiter wird in dem Metallring mit dem
Fixiermaterial eingeschmolzen.
So kann die Betätigungseinrichtung als modular verwendbares Bauelement bereitgestellt werden, welches nur noch in das Gehäuse eingesetzt werden muss. Das Einglasen der
Durchführung muss daher nicht am Ort des Zusammenbaus des Gehäuses erfolgen. Der Metallring kann insbesondere mit dem Metallgehäuse verschweißt oder verlötet werden. Vorzugsweise wird ein Metallring verwendet, welcher einen thermischen
Längenausdehnungskoeffizienten (soweit nicht anders angegeben immer bei 20 °C) aufweist, der sich von dem Material des angrenzenden Gehäuses weniger als 3,
vorzugsweise weniger als 1 ppm/K unterscheidet.
Der Metallring besteht insbesondere aus Titan oder aus Edelstahl, insbesondere aus austenitischem Edelstahl.
Vorzugsweise besteht der Metallring aus demselben Material wie das Gehäuse.
Es versteht sich, dass im Sinne der Erfindung der
Metallring nicht zwingend kreisförmig ausgebildet sein muss, sondern dass dieser beliebig, insbesondere auch eckig, gestaltet sein kann.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung hat der Metallring einen derart höheren thermischen
Längenausdehnungskoeffizienten als das Fixiermaterial, so dass die Durchführung als Druckglasdurchführung ausgeführt ist. Aufgrund der höheren thermischen Dehnung des
Metallrings gegenüber dem Glas wird dieses beim Abkühlen unter Druckvorspannung gesetzt. Insbesondere kann der Metallring aus einem Material bestehen, dessen thermischer Längenausdehnungskoeffizient mindestens 5, vorzugsweise mindestens 8 ppm/K höher ist als der thermische
Längenausdehnungskoeffizient des Fixiermaterials. Es ist gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, die Ausdehnungskoeffizienten des Metallrings, des anorganischen Fixiermaterials und/oder des elektrischen Leiters aneinander anzupassen.
Beispielsweise kann ein Metallring verwendet werden, dessen thermischer Längenausdehnungskoeffizient sich weniger als 5, vorzugsweise weniger als 3 ppm/K vom Material des
Fixiermaterials unterscheidet.
Bei dieser Ausführungsform der Erfindung wird vorzugsweise für den Metallring ein Material mit einer thermischen
Längenausdehnung < 12 ppm/K verwendet. Insbesondere kann Titan oder eine Titanlegierung verwendet werden.
Bei einer Weiterbildung der Erfindung umfasst das Gerät eine Betätigungseinrichtung mit einer Mehrzahl von
elektrischen Durchführungen. Hierdurch können insbesondere verschiedene Funktionen aktiviert oder eine Funktion, wie beispielsweise eine Drehzahl, gesteuert werden.
Die Betätigungseinrichtung kann insbesondere derart
ausgebildet sein, dass diese eine Position auf einer Fläche der Betätigungseinrichtung bestimmt. Dies kann
beispielsweise durch zumindest eine Durchführung realisiert sein, welche sich zumindest abschnittweise parallel zu einer Oberfläche des Gerätes erstreckt.
Weiter kann über eine Vielzahl von elektrischen
Durchführungen die Position eines Handhabungsmittels, wie eines Fingers, bestimmt werden. Die Betätigungseinrichtung kann derart ausgebildet sein, dass über eine Richtung und/oder den Abstand einer
Betätigungsbewegung eine Mehrzahl von unterschiedlichen Betriebszuständen des Geräts einstellbar ist.
So kann beispielsweise bei einer Mehrzahl von
Durchführungen, je nachdem, ob diese nacheinander durch eine Bewegung von rechts oder links überstrichen werden, eine Funktion gesteuert werden. Weiter kann auch der
Abstand eines Handhabungsmittels, beispielsweise eines Fingers, einen Betriebszustand, wie beispielsweise die Drehzahl eines Bohrers, steuern.
Die Erfinder haben herausgefunden, dass durch eine
Durchführung mit einem anorganischen Fixiermaterial auf sehr einfache Weise eine Betätigungseinrichtung auf einer Außenseite des Gerätes bereitgestellt werden kann, welche es ermöglichst, das Gerät zusammen mit der
Betätigungseinrichtung in einem Autoklav zu sterilisieren, wobei dieser einer hohen Anzahl von Autoklavierungs zyklen standhält .
Die Erfindung betrifft des Weiteren eine
Betätigungseinrichtung für das vorstehend beschriebene Gerät. Die Betätigungseinrichtung ist insbesondere als Schalter ausgebildet.
Die Betätigungseinrichtung umfasst also eine elektrische Durchführung bestehend aus einem in einer Fixiermaterial eingebetteten elektrischen Leiter. Vorzugsweise umfasst die Betätigungseinrichtung einen
Metallring, welcher in die Öffnung des Gehäuses eines Gerätes, insbesondere eines autoklavierbaren medizinischen Geräts einsetzbar ist.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Der Gegenstand der Erfindung soll im Folgenden bezugnehmend auf schematisch dargestellte Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnungen Fig. 1 bis Fig. 14 näher erläutert werden.
Fig. 1 zeigt, schematisch dargestellt, das Gehäuse eines medizinischen Geräts, welches mit einer erfindungsgemäßen Betätigungseinrichtung versehen werden soll.
Fig. 2 und Fig. 3 zeigen zwei verschiedene Ausführungs beispiele einer einsetzbaren Betätigungseinrichtung.
Bezugnehmend auf Fig. 4 bis Fig. 7 soll die Funktion einer einzelnen, als Betätigungseinrichtung verwendeten
elektrischen Durchführung, die einen kapazitiven
Näherungssensor ausbildet, in verschiedenen
Betriebszuständen näher erläutert werden.
Fig. 8 zeigt eine Ausführungsform mit mehreren
nebeneinander angeordneten Durchführungen und den daraus resultierenden Signalverlauf beim Überstreichen der
Durchführungen . Fig. 9 zeigt den Signalverlauf beim Überstreichen aus verschiedenen Richtungen gegenübergestellt.
Fig. 10 zeigt eine alternative Ausführungsform einer
Betätigungseinrichtung mit einer Vielzahl von elektrischen Leitern in einer einzigen Durchführung.
Bezugnehmend auf Fig. 11 und Fig. 12 soll eine alternative Ausführungsform einer Betätigungseinrichtung erläutert werden, bei welcher durch Drücken eines Kontaktelements ein Stromkreis geschlossen wird.
Fig. 13 ist eine schematische Ansicht der Vorderseite und
Fig. 14 eine schematische Ansicht der Rückseite eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Smartwatch.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
Fig. 1 zeigt, schematisch dargestellt, das Gehäuse 10 eines autoklavierbaren medizinischen Geräts.
Das Gehäuse 10 besteht aus Metall, insbesondere aus
Edelstahl, wie beispielsweise einem austenitischen
Edelstahl, insbesondere der Legierung 1.4404. Das Gehäuse weist einen Innenraum 13 auf, in welchem insbesondere elektrische und/oder elektronische Bauteile (nicht
dargestellt) angeordnet sein können.
Weiter weist das Gehäuse 10 eine Öffnung 11 auf, die dem Einsetzen einer Betätigungseinrichtung für das autoklavierbare medizinische Gerät dient. Die Öffnung 11 kann insbesondere als Bohrung ausgebildet sein.
Die Wandstärke des Gehäuses, zumindest im Bereich der Öffnung, beträgt vorzugsweise 0,3 bis 5 mm, besonders bevorzugt 0,8 bis 2 mm.
Fig. 2 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer
Durchführung 100, welche als Betätigungseinrichtung dienen kann .
Die Durchführung 100 besteht aus einem Fixiermaterial 120 aus Glas, in welcher ein Stift 130 aus Metall eingebettet ist, der einen elektrischen Leiter bildet.
Der Stift 130 hat vorzugsweise einen Durchmesser von 0,2 bis 3mm. Das Fixiermaterial 120 ist vorzugsweise 0,5 bis 5 hoch und/oder hat einen Durchmesser zwischen 0,7 und 5mm.
Gehäuseinnenseitig kann, wie es bei einer Ausführungsform der Erfindung vorgesehen ist, eine Beleuchtungseinrichtung (nicht dargestellt) angeordnet sein, durch die Licht durch das Fixiermaterial 120 nach außen tritt. So kann z.B. eine beleuchtete Betätigungseinrichtung und/oder eine optische Anzeige eines Betriebszustandes des medizinischen Geräts realisiert werden.
Fixiermaterial 120 und Stift 130 bilden im Bereich der Durchführung 100 einen Zylinderkondensator. Die Durchführung 100 ist von einem Metallring 110 umgeben, welcher dazu dient, in die Öffnung (11 in Fig. 1) des
Gehäuses eingesetzt zu werden.
Dieser Metallring 110 kann auf einfache Weise gasdicht, beispielsweise durch Löten oder Schweißen, mit dem Gehäuse verbunden werden, so dass sich ein hermetisch
verschlossenes Gehäuse ergibt. Vorzugsweise besteht der Metallring 110 daher aus demselben Material wie das
angrenzenden Gehäuse.
In der Ausführungsform gemäß Fig. 2 läuft der Stift 130 bis zur Oberseite des Fixiermaterials 120.
Gemäß der Ausführungsform gemäß Fig. 3 ist dagegen die Stirnseite des Stiftes 130 von der Oberseite 140 das
Fixiermaterial 120 um den Abstand D beabstandet.
Bei dieser Ausführungsform der Erfindung kann mithin der Stift 130 nicht von außen elektrisch kontaktiert werden.
Die Betätigungseinrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 kann also nicht als Schalter ausgebildet sein, der durch Schließen eines Stromkreises einen Schaltvorgang auslöst .
Vielmehr ist der Sensor, welcher die elektrische
Durchführung gemäß Fig. 3 umfasst, als kapazitiver
Näherungssensor ausgebildet.
Bezugnehmend auf Fig. 4 bis Fig. 7 soll eine
Ausführungsform einer Betätigungseinrichtung, welche als kapazitiver Näherungsschalter ausgebildet ist, in
verschiedenen Betriebszuständen erläutert werden.
Wie in Fig. 4 zu erkennen ist, ist nunmehr der Metallring 110 in das Gehäuse 10 eingesetzt.
Der Metallring 110 ist im Kontaktbereich 12 zur Wand des Gehäuses 10 vorzugsweise verschweißt oder verlötet, um so eine gasdichte Verbindung auszubilden. Die Verwendung des Metallrings 110 ermöglicht einen einfachen Einbau, da das Material des Metallrings 110 an das Material des Gehäuses 10 angepasst sein kann.
Die Ausführungsform gemäß Fig. 4 bis Fig. 7 entspricht der Ausführungsform gemäß Fig. 2, bei welcher sich der Stift 130 bis zur Oberseite des Fixiermaterials 120 erstreckt.
Der Stift 130 verläuft von der Innenseite 14 des Gehäuses 10 ausgehend durch das Fixiermaterial. Wie vorstehend beschrieben, wird durch die so ausgestaltete elektrische Durchführung 100 ein Kondensator gebildet.
Der Stift 130 ist mit einer Auswerteschaltung 30 verbunden, welche eine Oszillatorschaltung umfasst, bei welcher die Durchführung 100 als Kondensator eines elektrischen
Schwingkreises dient.
In der Darstellung gemäß Fig. 4 ist die
Betätigungseinrichtung im unbetätigten Zustand dargestellt. Dies kann einem Schaltzustand „Aus" entsprechen. Wie in Fig. 5 dargestellt, kann ein Betätigungsorgan, insbesondere ein Finger 20, auf die Durchführung 100 aufgelegt werden.
Aufgrund der anderen Dielektrizitätszahl des Fingers 20 gegenüber Luft ändert sich die Frequenz der
Oszillatorschaltung, was wiederum durch die
Auswerteschaltung 30 erfasst werden kann, so dass nunmehr das Schaltsignal beispielsweise auf „Ein" steht.
Wie in Fig. 6 und Fig. 7 dargestellt, ist es gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung aber auch
vorgesehen, dass die Betätigungseinrichtung als
Näherungssensor ausgestaltet ist, über den eine Vielzahl von Betriebszuständen, also nicht nur „Ein" und „Aus", eingestellt werden können.
Wie in Fig. 6 dargestellt, wird bereits beim Annähern des Fingers 20 an die Durchführung 100 ein Signal generiert, welches beispielsweise einen mittleren Betriebszustand, wie einer mittleren Spannung, Leistungsabgabe, Drehzahl etc. entspricht .
Wie sodann in Fig. 7 dargestellt, kann bei völligem
Auflegen des Fingers 20 auf die Durchführung 100 eine Maximalleistung eingestellt sein.
Es versteht sich, dass diese Verstellung stufenlos oder in Stufen erfolgen kann. Fig. 8 zeigt, wie eine Mehrzahl von Durchführungen 100 nebeneinander in einem Gehäuse 10 angeordnet ist.
In diesem Ausführungsbeispiel ist jede der Durchführungen 100 mit einem Metallring 110 in einer separaten Öffnung des Gehäuses 10 angeordnet.
Wie unterhalb der Durchführungen 100 dargestellt, kann beim Darüberfahren über den Durchführungen in den Feldern A bis C mit dem Finger 20, in diesem Ausführungsbeispiel von links nach rechts, aufgrund zeitlich versetzter Änderungen der Kapazität eine richtungsbezogene Information erfasst werden. Hierdurch lassen sich Schaltstufen oder eine annähernd stetige Regelung umsetzen.
In Fig. 9 ist die Kapazitätsänderung dargestellt, wenn die Durchführungen entweder von rechts oder von links
überstrichen werden. Je nach Richtung liegt ein anderer Signalvorgang vor, so dass beispielsweise, je nachdem, in welcher Richtung der Finger über die Felder A bis C einer Betätigungseinrichtung geführt wird, z.B. eine Leistung erhöht oder erniedrigt werden kann.
Fig. 10 zeigt eine alternative Ausführungsform der
Erfindung, bei welcher eine Vielzahl von Stiften 130 in einer einzigen Durchführung 100 mit dem Fixiermaterial 120 angeordnet sind.
Das Fixiermaterial ist wie bei dem zuvor dargestellten Ausführungsbeispiel wiederum in einem Ring 110 angeordnet. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung ist es
insbesondere möglich, eine große Anzahl, insbesondere über fünf, elektrischer Leiter in einer einzigen Durchführung anzuordnen, um so insbesondere die Position und/oder
Richtung des Fingers 20 beim Darüberstreichen zu erfassen.
Fig. 11 und 12 zeigen, schematisch dargestellt, ein
alternatives Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die
Betätigungseinrichtung als Schalter ausgebildet, welcher durch Schließen eines Stromkreises ein Schaltsignal
generiert .
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist ein Kontaktelement auf den Metallring 110 aufgebracht, welches in diesem
Ausführungsbeispiel als Schaltmembran in Form eines Doms 200 ausgebildet ist.
Durch Drücken des Doms 200 wird, wie in Fig. 12
dargestellt, ein Stromkreis geschlossen und ein
Schaltsignal generiert.
In dieser Ausführungsform der Erfindung ist der Dom 200 als Metallmembran ausgebildet, welche durch Schweißen oder Löten mit dem Metallring 110 verbunden ist. So wird das Eindringen von Wasserdampf beim Autoklavieren verhindert.
Durch die Erfindung konnte auf einfache Weise ein
autoklavierbares, insbesondere ein autoklavierbares
medizinisches Gerät bereitgestellt werden, welches ein hermetisch verschlossenes Gehäuse mit elektrischen oder elektronischen Bauelementen aufweist und einer großen Zahl von Autoklavierungen standhält.
Weiter kann die Erfindung auch für Smartwatches und
Fitnesstracker verwendet werden.
Fig. 13 ist eine schematische Ansicht einer Smartwatch 300, die gleichzeitig als Fitnesstracker ausgebildet ist.
Die Smartwatch 300 kann mittels des Armbands 310 vom
Benutzer am Handgelenk getragen werden.
Über ein Display 320 kann der Benutzer z.B.
Körperfunktionen wie den Puls ablesen.
Zusätzlich zum Display 320 umfasst die obere Gehäusehälfte 340 die Betätigungseinrichtungen 330, über die Funktionen der Smartwatch steuerbar sind. Separate
Betätigungseinrichtungen 330 haben den Vorteil, dass diese z.B. beim Joggen leichter zu betätigen sind als ein Touch- Display .
Die obere Gehäusehälfte 340 besteht aus Metall,
insbesondere aus Edelstahl.
Die Betätigungseinrichtungen 330 sind vorzugsweise als kapazitiver Näherungsschalter entsprechend der
Ausführungsform gemäß Fig. 3 ausgestaltet. Die elektrische Durchführung endet also vor der Oberfläche der
Betätigungseinrichtung, so dass die
Betätigungseinrichtungen 330 als vorzugsweise bündig mit der oberen Gehäusehälfte 340 ausgestaltete Glasflächen ausgestaltet sind.
Die elektrische Durchführung befindet sich vorzugsweise nicht sichtbar unter der Oberfläche der
Betätigungseinrichtung 330 aus Glas.
Fig. 14 ist eine Draufsicht auf die Unterseite der
Smartwatch 300.
Die untere Gehäusehälfte 350 besteht ebenfalls aus Metall. In der unteren Gehäusehälfte sind Durchführungen 100 mit jeweils in einem Fixiermaterial 120 eingeschmolzenen
Stiften 130 angeordnet.
Die Stifte 130 liegen auf der Haut des Benutzers auf und dienen als Hautelektroden, z.B. zur Pulsmessung.
Vorzugsweise ragen die Stifte 130 aus dem Gehäuse heraus, um einen guten Kontakt zur Haut sicherzustellen.
Die Kombination aus Metall und Glas ermöglicht eine gute Abdichtung der Smartwatch, gleichzeitig ist aufgrund der glatten anorganischen Oberflächen eine Sterilisation und Reinigung einfach. Bezugszeichenliste
10 Gehäuse
11 Öffnung
12 Kontaktbereich
13 Innenraum
14 Innenseite
20 Finger
30 Auswerteschaltung 100 Durchführung
110 Metallring
120 Fixiermaterial
130 Stift
14 0 Oberseite
20 0 Kontaktelernent
30 0 Smartwatch
31 0 Armband
32 0 Display
330 Betätigungseinrichtung 34 0 obere Gehäusehälfte 350 untere Gehäusehälfte

Claims

Ansprüche :
1. Gerät, welches desinfizierbar und/oder
sterilisierbar, insbesondere autoklavierbar
ausgebildet ist, umfassend ein Gehäuse aus Metall, wobei das Gehäuse zumindest einen in einem
anorganischen Fixiermaterial, insbesondere Glas und/oder Glaskeramik, eingebetteten elektrischen Leiter umfasst, der mit dem Fixiermaterial eine elektrische Durchführung bildet, welche sich von einer Innenseite des Gehäuses ausgehend, zumindest durch einen Abschnitt des Fixiermaterials erstreckt, wobei die elektrische Durchführung Bestandteil eines Sensors, insbesondere eines Sensors einer
Betätigungseinrichtung und/oder einer Einrichtung zur Messung von Körperfunktionen, ist.
2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Leiter sich nur durch einen
Abschnitt des anorganischen Fixiermaterials
erstreckt und von einer Außenseite des
Fixiermaterials beabstandet ist.
3. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die elektrische Durchführung bis zu einer
Oberseite des anorganischen Fixiermaterials,
insbesondere bis zu einer Außenseite des Gehäuses erstreckt .
4. Gerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor als
Näherungsschalter, insbesondere als kapazitiver Näherungsschalter, ausgebildet ist.
5. Gerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor als kapazitiver Sensor ausgebildet ist, insbesondere wobei die in das Fixiermaterial eingebettete elektrische
Durchführung einen Kondensator einer elektronischen Schaltung des kapazitiven Sensors bildet.
6. Gerät nach Anspruch 1 oder 3, dadurch
gekennzeichnet, dass die elektrische Durchführung mit dem Gehäuse und/oder mit einer weiteren
elektrischen Durchführung einen Schalter bildet.
7. Gerät nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch
gekennzeichnet, dass der Schalter ein Kontaktelement aus elektrisch leitendem Material umfasst, welches bei Betätigung den Schalter schließt.
8. Gerät nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch
gekennzeichnet, dass das Kontaktelement als über der Durchführung angeordneter Dom ausgebildet ist, insbesondere als gasdicht geschlossener Dom oder als Dom mit zumindest einer Öffnung zum Eintritt von Wasserdampf .
9. Gerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gerät gehäuseinnenseitig eine Lichtquelle umfasst, welche derart angeordnet ist, dass sie Licht durch das Fixiermaterial nach außen emittiert, insbesondere eine Lichtquelle, welche als Anzeigeeinrichtung der
Betätigungseinrichtung ausgebildet ist, wobei insbesondere das emittierte Licht zumindest in
Intensität und/oder Farbe in Abhängigkeit einer Betätigung der Betätigungseinrichtung veränderbar ist .
10. Gerät nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass das Fixiermaterial in einem Metallring angeordnet ist, welcher in eine Öffnung des Gehäuses eingesetzt ist, wobei
insbesondere das anorganische Fixiermaterial mit dem Metallring eine Druckglasdurchführung bildet
und/oder der Metallring aus einem Material besteht dessen thermischer Längenausdehnungskoeffizient sich von dem Material des angrenzenden Gehäuses weniger als 3, vorzugsweise weniger als 1 ppm/K unterscheidet .
11. Gerät nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Leiter als Stift ausgebildet ist.
12. Gerät nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass das autoklavierbare Gerät eine Betätigungseinrichtung mit einer Mehrzahl von elektrischen Durchführungen umfasst und/oder dass die Betätigungseinrichtung eine Position auf einer Fläche der Betätigungseinrichtung bestimmt.
13. Gerät nach dem vorstehenden Anspruch, dass die
Betätigungseinrichtung derart ausgebildet ist, dass über die Richtung und/oder den Abstand einer
Betätigungsbewegung eine Mehrzahl von
unterschiedlichen Betriebszuständen des Geräts einstellbar ist.
14. Gerät nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass das Gerät als
autoklavierbares medizinisches Gerät ausgebildet ist, insbesondere als medizinischer Bohrer, insbesondere Zahnarztbohrer, Säge oder Feile, medizinische Beleuchtungseinrichtung, insbesondere Diagnose- und/oder Operationsleuchte,
Dentalaushärtegerät, Gerät zum Anregen und/oder Auswerten von Fluoreszenzen, elektrochirurgisches Gerät, insbesondere medizinisches Gerät zur
elektrischen Koagulation, oder als Laserskalpell, und/oder dass das Gerät als Smartwatch und/oder Fitnesstracker ausgebildet ist.
15. Verwendung eines autoklavierbaren, insbesondere medizinischen, Geräts nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei dieses in einem Autoklav
sterilisiert wird.
16. Betätigungseinrichtung, insbesondere Schalter, für ein autoklavierbares Gerät nach einem der
vorstehenden Ansprüche.
17. Betätigungseinrichtung nach dem vorstehenden
Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die
Betätigungseinrichtung einen in eine Öffnung des Gehäuses des autoklavierbaren Geräts einsetzbaren Metallring umfasst.
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