CN1886721A - 触摸感应输入装置以及用于触摸感应输入装置、尤其是用于医疗技术设备的故障检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电阻性触摸感应装置，其用于通过测量装置(32，33)、监测装置(34)以及存储器(35)，以及时发出信号的方式来检测短期或长期功能障碍。

Description

触摸感应输入装置以及用于触摸感应输入装置、尤其 是用于医疗技术设备的故障检测装置

技术领域

本发明涉及触摸感应输入装置以及用于触摸感应输入装置的故障检测装置，该故障检测装置尤其可用于医疗技术设备，用于例如心肺机或人工呼吸设备等生命维持***则更为适宜。

背景技术

为了能够可靠地操作和监测医疗技术设备，这些设备必须配备有使用户能清楚确定该装置的运行状态并采用控制元件干预该设备运行的显示和控制装置。因此，例如心肺机对不同单元(例如血液泵或氧合器(oxygenator))配备有显示和控制元件，通过这些元件，用户能对心肺机(HLM)单元的运行进行监测和施加影响。此外，对诸如注入量传感器(fill level sensors)、温度传感器或空气泡检测器等的各种传感器提供显示和控制元件，用户可在这些元件上读取传感器测量值并设置限定值，这些限定值在被超过或未达到预定值(undershot)时触发报警或其他反应。近来，在HLM中，这些显示和控制元件经常被组合为显示与控制面板的形式，因此，用户可以从一个位置清楚地监测和控制整台心肺机的运行。

此处讨论的这种类型的显示与控制面板越来越多地采用程序控制的屏幕和键盘单元实现。近来，这些用户界面(GUI＝图形用户界面)以与LCD显示界面上的触摸感应输入界面(触摸屏)相结合的LCD显示形式为人们所采用。这意味着用户不仅能在显示器上读取值，还能通过触摸描绘有按钮、开关或调节器的区域上的显示界面来对描绘在显示器上的按钮、开关和调节器进行操作。

这种类型的触摸屏GUI单元的采用使得即便相当复杂的***的简单操作成为可能，尤其是通过控制元件数量的减少并通过采用对控制选择的上下文相关的设计以及***所提供的状态相关的支持而由此加强了明了性。这种类型的GUI单元还提供了生产方面的优点，尤其是在高品质的情况下。然而，其具有这样的缺点，即当使用GUI单元时，显示缺陷可能导致***控制的彻底丧失。在整体故障的情况下，不再可能通过GUI元件与用户交互。即使是部分故障也可能导致对医疗科技装置可操作性的不可接受的损害。在这一点上必须注意的是，触摸感应输入装置就其本性而言是容易受到机械缺陷影响的。

这对常用的、采用所谓4线技术的电阻性触摸感应输入装置尤其适用。由于设计简单、成本低廉，作为用于医疗技术设备的组件，特别是作为大多数情况下完全可以满足要求的、可达成的方案，4线技术的电阻性触摸感应输入装置也是可以考虑的。然而，在医疗技术设备的情况下，特别是在生命维持***的领域中，对可靠性和坚固度提出了非常高的要求。电阻性触摸感应输入装置通常不能满足这些要求。

在电阻性触摸感应输入装置的实例中，对两类故障之间进行区分。一方面，触摸感应输入装置可能彻底故障，可能的原因有：至少一条线的线中断、两条线之间的短路、测定电路故障或电压故障。故障通常在触摸感应输入界面被触摸时即进行输入时才会被注意到。另一方面，电阻性触摸感应输入装置可能会发生功能变化，可能的原因有：电阻层电阻变化、连接/端口的变化(changes to a connection/port)。这种变化导致触摸点在输入期间被错误确定，在最坏的情况下，发生与所预期的操作不同的操作。在这种情况下，故障仍然是在触摸感应输入界面被触摸时即进行输入时才会被注意到。

发明内容

鉴于以上情况，本发明的目标在于示范如何预先确定上述类型的故障，以便使建立对故障的鉴定成为可能并且最好进行校正。

通过具有权利要求1的特征的触摸感应输入装置和具有权利要求14的特征的、对触摸感应输入装置的故障检测装置实现了上述目标。从属权利要求给出了更为有益的实施例。

附图说明

下面将参照附图通过实施实例来详细阐释本发明，在附图中：

图1示出了触摸感应输入装置的基本结构；

图2示出了根据本发明、包含故障检测装置的触摸感应输入装置的第一实施实例；

图3示出了根据本发明的触摸感应输入装置的第二实施实例；

图4示出了根据本发明的触摸感应输入装置的第三实施实例；

具体实施方式

为阐释根据本发明的触摸感应输入装置的实施实例，图1首先示出了4线技术的电阻性触摸感应输入装置的基本设计。带有既有导电性又有电阻性的涂层的两个盘10和20以某个小的相互间距一层压一层地被布置，由此，通过合适的、位于边缘上的间隔元件——例如以框架的形式并以例如支撑点的形式在表面之上——来保证该距离。为说明该结构，在图1中，两个盘10、20被示为相互间有着清楚的距离。两导电性涂层11和21彼此相互朝向。至少一个盘是有弹性的，因此，在触摸时，盘之间的距离消失，故而具有导电性涂层11和21的盘在触摸点的区域内发生相互接触。通常，铟锡氧化物(ITO)被用作导电性涂层。

在导电性涂层的两个相向的边缘上分别具有总线连接器12和13或22和23，其通常用银制成并与导电性涂层11或21发生接触，并且，连接引线14和15或24和25被引向所述总线连接器以连接测定装置30。将两个盘10和20彼此关于对方进行布置，使得两对总线导体12和13或22和23彼此相对于对方扭转90°。这使得由导电性涂层所确定的区域能在X和Y两个方向上被测定，且在该区域中触摸点能被确定。

出于说明本发明的目的，总线导体应当理解为表示被布置在盘上或盘中且被连接到该盘导电层的、任何类型的电极。总线导体可以以导体/电极的形式实现，如附图所示，其遍布于盘的侧边的全长或在盘的侧边的全长上以相当大的程度延伸，或者以布置在其他点上的导体/电极的形式实现，例如在盘的导电层上以其他大小和/或形状和/或在角上、以便与之产生接触。

图2示出了图1中的装置根据本发明的实施例，其补充有故障检测装置。根据本发明的触摸感应输入装置还包含传统的测定电路30或其功能，因此，根据本发明的触摸感应输入装置也能通过输出端31提供在有效区域上对触摸点进行确定的结果。

此外，根据本发明的触摸感应输入装置还包含第一和第二测量装置32和33，其测量连接器被连接到总线导体12和13或22和23的连接引线14和15或24和25。另外，测量装置32和33还方便地包括第一输出端32a和33a，当两测量装置32和33进行测量时，信号总是分别输出到第一输出端32a和33a。来自两测量装置32和33的第一输出端的信号被馈送到测定单元30，该单元具有用于此目的的输入端，且当信号被施加到该输入端时，测定单元30为两测量装置32和33所进行的测量释放总线导体12和13或22和23的连接引线14和15或24和25而不进行测定。

两测量装置32和33进行重复测量。为实现这一点，首先，第一测量装置32从第一输出端32a向测定装置30发送相应的信号。接着，测量装置32向被连接到其测量连接器的连接引线14和15施加参考信号——该信号通常为参考电压或参考电流——并测量由该参考信号所产生的值，即测量电流或测量电压。测量值由第一盘10上的导电性涂层11决定。第一测量装置32将测量值通过第二输出端32b转送到监测装置34，监测装置34首先将所传送的测量结果存入非易失性存储器35中。于是第一测量装置32结束其测量并切断第一输出端32a上的信号。在此之后，第二测量装置33从第一输出端33a向测定装置30发送相应的信号，且第二测量装置33向被连接到其测量连接器的连接引线24和25施加参考信号——该信号通常也为参考电压或参考电流——并测量由该参考信号所产生的值，同样即测量电流或测量电压。测量值由第二盘20上的导电性涂层21决定。第二测量装置33同样将测量值通过第二输出端33b转送到监测装置34，监测装置34再次将所传送的测量结果存入非易失性存储器35中。于是第二测量装置33结束其测量并切断第一输出端33a上的信号。在此之后，测定装置30重新开始对触摸感应输入区域的测定，且持续进行测定直到测量装置32和33进行又一次的测量。因此，测量的周期基于应用环境，且只要测定装置的功能以及触摸点的确定不受损害，可在相当大的程度上自由决定。

如果已经可用，在存储新的结果值之后，监测装置从存储器35读取一个或更多的、先前所存储的结果值。监测装置34将所读出的结果值与例如最近由第一测量装置所传送的结果值进行比较，且在预先规定的情况下，通过输出端36发送表示故障的信号。

在存储器35中将结果值存储很长一段时间是可行的，故监测装置34能够既读取近来被测量并被存储在存储器中的结果值，又在监测中计入早得多的从前被测量的结果值。时间范围延伸到远至该触摸感应输入装置交付使用(commissioning)之时更为有利，由此，采用合适的存储算法以保证来自更远的过去的结果值以低的时间频率被存储——可以说是被稀疏化——是有利的。这意味着，在不需要提供过大的存储器的条件下保证在该触摸感应输入装置的寿命周期开始时的测量数据仍被存储是可行的。结果值可被适当地删除或覆盖，因此，举例而言，存在测量值的、随时间过去的非连续性分布。在任何情况下，存储器35中测量值的删除或覆盖保证存储器区域能被当前测量值再次使用。或者，在存储器35中为长期和短期测量值提供不同的区域也是可行的，由此，定期确定的测量值——例如每第1000个结果值——从短期区域被转移到长期区域。

监测装置采用近来测量的结果值来确定是否存在短期故障，例如电缆断裂或导电性涂层之间的短路。所存储的长期结果值允许检测缓慢发生的故障，例如，由连续负荷引起的变化或漂移所导致的故障。

除了由监测装置34对故障进行检测和发信号之外，对变化进行补偿也是可行的，其中，所存储的结果值用于对来自测定电路30的输出信号进行校正。为达此目的，在图3所示本发明实施的另一实例中提供了校正装置37，来自测定装置30的输出信号31和来自监测装置34的输出信号36被馈送到校正装置37中，且在此处示出的实例中，校正装置37被连接到非易失性存储器35以至少进行直接读取，以便在故障信号36存在时读出结果值。基于从存储器读出的测量值，校正装置37对来自测定装置30的输出信号31进行校正并向输出端31′发送校正后的输出信号。

测量装置32和33可被组合以形成一个测量装置，该装置有选择地既进行第一盘10的导电性涂层11上的测量，也进行第二盘20的导电性涂层21上的测量。除此之外，可采用进一步的集成以将组合后的该测量装置或将各个测量装置32、33集成在监测装置中以及将监测装置34集成在测定装置30′之中。

监测装置34的监测和发信号功能可以以程序的形式实现，该程序以合适的方式保存在实际监测装置34中或存储器35中，并能由监测装置34执行。

图4示出了根据本发明的触摸感应输入装置进一步的实施实例。本实施实例包含位于具有导电层的第二盘20上的四个总线导体122、123、126和127，它们通过连接引线124、125、128和129被连接到测定电路30。另外，测定电路30被连接到第一盘10的两电极中的至少一个。图4示出了测定电路30与第二总线导体113之间通过连接引线115的连接。就此范围内所介绍的连接相当于5线技术中触摸感应输入装置的基本结构。根据本发明，在图4所示的该实施实例中，第一测量装置32被连接到第一盘10上的第一总线导体112以及第二总线导体113。第二测量装置33被连接到第二盘20上的第三总线导体122以及第四总线导体123。在本实施实例中，在其他方面，该设计与前面介绍的图2和图3中的实施实例相同。在这一点上参照那些附图以及相关的介绍。

与两个第一实施实例一样，两测量装置32和33进行重复的测量。为了实现这一点，首先，相应的信号由第一测量装置32在第一输出端32a上发送到测定装置30。接着，测量装置32向被连接到其测量连接器的连接引线114和115施加参考信号——该信号通常为参考电压或参考电流——并测量由该参考信号产生的值，即测量电流或测量电压。测量值由第一盘10的导电性涂层11决定。第一测量装置32将测量值通过第二输出端32b转送到监测装置34，监测装置34首先将所传送的测量结果存入非易失性存储器35中。接着，第一测量装置32结束其测量并切断第一输出端32a上的信号。在此之后，相应的信号由第二测量装置33在第一输出端33a上发送到测定装置30，且第二测量装置33向被连接到其测量连接器的连接引线124和125施加参考信号——该信号通常也为参考电压或参考电流——并测量由该参考信号产生的值，同样即测量电流或测量电压。测量值由第二盘20的导电性涂层21决定。第二测量装置33同样将测量值通过第二输出端33b传递到监测装置34，监测装置34再次将所传送的测量结果存入非易失性存储器35中。接着，第二测量装置33结束其测量并切断第一输出端33a上的信号。在此之后，测定装置30重新开始对触摸感应输入表面的测定并继续进行测定直到测量装置32和33进行又一次的测量。

由于第三实施实例进行相应的测定以及进行集成同样是可行的，关于测量结果的测定以及各个组件作为其他组件的被集成部分的配置可参照对两个第一实施实例的介绍。

显然，可以用根据本发明的故障检测装置来补充上面介绍的类型的传统触摸感应输入装置，该故障检测装置包含测量装置、监测装置和存储器。通过这种方法，生产可被限制在这些部件，且对于现有输入装置的改进是可行的。

Claims (24)

1.一种触摸感应输入装置，其具有：

a.带有第一导电性涂层(11)的第一盘(10)，其上具有相向的第一总线导体和第二总线导体(12，13；112，113)；以及

b.带有第二导电性涂层(21)的第二盘(20)，其上具有相向的第三总线导体和第四总线导体(22，23；122，123)；

c.由此，所述盘(10，20)按一定的相互间距一层压一层地以这样一种方式被布置，使得所述导电性涂层(11，21)彼此相互朝向；

d.第一测量装置(32)，其向所述第一盘(10)的所述总线导体(12，13；112，113)施加参考信号并确定由所述第一导电性涂层产生的第一测量值；

e.第二测量装置(33)，其向所述第二盘(20)的所述总线导体(22，23；122，123)施加参考信号并确定由所述第二导电性涂层产生的第二测量值；以及

f.监测装置(34)，

i.所述测量装置将所述第一测量值和所述第二测量值传送到所述监测装置(34)；

ii.所述监测装置(34)在存储器(35)中存储被传送的所述测量值；

iii.所述监测装置(34)将所述测量值进行相互比较；以及

iv.基于由所述比较所确定出的偏差，所述监测装置(34)对所述输入装置的故障进行确定和发信号通知。

2.如权利要求1所述的触摸感应输入装置，其特征在于所述盘(10，20)以这样一种方式被布置，使得所述第一总线导体和所述第二总线导体(12，13)被布置在第一坐标方向(X)上，且所述第三总线导体和所述第四总线导体(22，23)被布置在第二坐标方向(Y)上，并且，提供测定装置(30)以在由导电性涂层所确定的区域中确定触摸点，所述测定装置(30)通过连接引线(14，15，24，25)分别连接到所述第一总线导体至所述第四总线导体(12，13，22，23)，以便在由导电性涂层所确定的所述区域中确定触摸点。

3.如权利要求1所述的触摸感应输入装置，其特征在于在所述第二盘(20)上，第五总线导体和第六总线导体(126，127)被布置在第一坐标方向(X)上且所述第三总线导体和所述第四总线导体被布置在第二坐标方向(Y)上，并且，提供测定装置(30)以用于在由导电性涂层所确定的区域中对触摸点进行确定，所述测定装置(30)通过连接引线(114，115，124，125，128，129)分别连接到所述第三总线导体至所述第六总线导体(123，124，126，127)以及与所述第一总线导体或所述第二总线导体(112，113)连接。

4.如权利要求1，2或3所述的装置，其特征在于所述第一测量装置和所述第二测量装置(32，33)被组合以形成一个测量装置，该测量装置有选择地进行在所述第一盘或所述第二盘(10，20)的所述导电性涂层上的所述测量。

5.如权利要求1至4中任意一项所述的装置，其特征在于所述第一测量装置和所述第二测量装置(32，33)被集成在所述监测装置(34)之中。

6.如权利要求1至5中任意一项所述的装置，其特征在于所述监测装置(34)被集成在所述测定装置(30′)之中。

7.如权利要求1至6中任意一项所述的装置，其特征在于所述第一测量装置和/或所述第二测量装置(32，33)将电压作为参考信号施加到所述第一总线导体与所述第二总线导体或者所述第三总线导体与所述第四总线导体(12，13，22，23；112，113，122，123)上并将所建立的电流作为测量值进行确定。

8.如权利要求1至6中任意一项所述的装置，其特征在于所述第一测量装置和/或所述第二测量装置(32，33)将电流作为参考信号供给所述第一总线导体与所述第二总线导体或所述第三总线导体与所述第四总线导体(12，13，22，23；112，113，122，123)并将所建立的电压作为测量值进行确定。

9.如权利要求1至8中任意一项所述的装置，其特征在于所述监测装置(34)对某个短的时间段之前所存储的测量值进行访问以检测短期故障和/或对某个较长时间段之前所存储的测量值进行访问以识别长期故障。

10.如权利要求1至9中任意一项所述的装置，其特征在于所述监测装置(34)从所述存储器中删除预先确定的时间之前所存储的测量值以便为新测量值的所述存储释放出所述存储器的相应区域和/或用新的测量值覆盖该类型的测量值。

11.如权利要求1至10中任意一项所述的装置，其特征在于提供校正装置(37)，来自所述测定装置(30)的输出信号以及来自对故障进行发信号的所述监测装置(34)的输出信号被馈送到所述校正装置(37)，基于存储在所述存储器(35)中的测量值，所述校正装置(37)对来自所述测定装置(30)的所述输出信号进行校正并输出校正后的输出信号。

12.如权利要求1至11中任意一项所述的装置，其特征在于所述测量装置(32，33)在输出端(32a，33a)发出信号，该信号被馈送到所述测定装置(30)并致使所述测定装置(30)中断在由导电性涂层所确定的所述区域中对所述接触点进行的所述确定。

13.如权利要求1至12中任意一项所述的装置，其特征在于所述存储器(35)为非易失性存储器。

14.一种对于触摸感应输入装置的故障检测装置，所述触摸感应输入装置具有第一盘(10)和第二盘(20)，所述第一盘(10)带有第一导电性涂层(11)且其上具有相向的第一总线导体和第二总线导体(12，13；112，113)，所述第二盘(20)带有第二导电性涂层(21)且其上具有相向的第三总线导体和第四总线导体(22，23；122，123)，由此，所述盘(10，20)按某个相互间距一层压一层地以这样一种方式被布置，使得所述导电性涂层(11，21)彼此相互朝向，所述故障检测装置具有：

a.第一测量装置(32)，其被配置为用于向所述第一盘(10)上的所述总线导体(12，13；112，113)施加参考信号，并用于确定由所述第一导电性涂层产生的第一测量值；

b.第二测量装置(33)，其被配置为用于向所述第二盘(20)上的所述总线导体(22，23；122，123)施加参考信号，并用于确定由所述第二导电性涂层产生的第二测量值；以及

c.监测装置(34)，

i.所述测量装置将所述第一测量值和所述第二测量值传送到所述监测装置(34)；

ii.所述监测装置(34)在存储器(35)中存储被传送的所述测量值；

iii.所述监测装置(34)将所述测量值进行相互比较；以及

iv.基于由所述比较所确定出的偏差，所述监测装置(34)对所述输入装置的故障进行确定和发信号通知。

15.如权利要求14所述的故障检测装置，其特征在于所述第一测量装置和所述第二测量装置(32，33)被组合以形成一个测量装置，该测量装置有选择地进行在所述第一盘或所述第二盘(10，20)的所述导电性涂层上的所述测量。

16.如权利要求14或15所述的故障检测装置，其特征在于所述第一测量装置和所述第二测量装置(32，33)被集成在所述监测装置(34)之中。

17.如权利要求14、15或16所述的故障检测装置，其特征在于所述监测装置(34)被集成在所述测定装置(30′)之中。

18.如权利要求14至17中任意一项所述的故障检测装置，其特征在于所述第一测量装置和/或所述第二测量装置(32，33)将电压作为参考信号施加到所述第一总线导体与所述第二总线导体或者所述第三总线导体与所述第四总线导体(12，13，22，23；112，113，122，123)上并将所建立的电流作为测量值进行确定。

19.如权利要求14至17中任意一项所述的故障检测装置，其特征在于所述第一测量装置和/或所述第二测量装置(32，33)将电流作为参考信号供给所述第一总线导体与所述第二总线导体或者所述第三总线导体与所述第四总线导体(12，13，22，23；112，113，122，123)并将所建立的电压作为测量值进行确定。

20.如权利要求14至19中任意一项所述的故障检测装置，其特征在于所述监测装置(34)对某个短的时间段之前所存储的测量值进行访问以检测短期故障和/或对某个较长时间段之前所存储的测量值进行访问以识别长期故障。

21.如权利要求14至20中任意一项所述的故障检测装置，其特征在于所述监测装置(34)从所述存储器中删除预先确定的时间之前所存储的测量值以便为新测量值的所述存储释放出所述存储器的相应区域和/或用新的测量值覆盖该类型的测量值。

22.如权利要求14至21中任意一项所述的故障检测装置，其特征在于提供校正装置(37)，来自所述测定装置(30)的输出信号以及来自对故障进行发信号的所述监测装置(34)的输出信号被馈送到所述校正装置(37)，基于存储在所述存储器(35)中的测量值，所述校正装置(37)对来自所述测定装置(30)的所述输出信号进行校正并输出校正后的输出信号。

23.如权利要求14至22中任意一项所述的故障检测装置，其特征在于所述测量装置(32，33)在输出端(32a，33a)发出信号，该信号被馈送到所述测定装置(30)并致使所述测定装置(30)中断在由导电性涂层所确定的所述区域中对所述接触点进行的所述确定。

24.如权利要求14至23中任意一项所述的故障检测装置，其特征在于所述存储器(35)为非易失性存储器。