DE102020116262A1

DE102020116262A1 - Gerät mit einer Oberfläche und ein Verfahren zur Desinfizierung der Oberfläche

Info

Publication number: DE102020116262A1
Application number: DE102020116262.6A
Authority: DE
Inventors: Martin Hessling; Katharina Hönes
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2020-06-19
Filing date: 2020-06-19
Publication date: 2021-12-23

Abstract

Berührbares Gerät (10) umfassend eine berührbare Oberfläche (20) mit einem Rahmen (15), und eine Vielzahl von Lichtquellen (30) zur Strahlung von, blauem, violettem oder ultraviolettem Licht in die Oberfläche (20). Das Licht desinfiziert die berührbare Oberfläche (20).

Description

Die Erfindung betrifft ein Gerät mit einer Oberfläche und ein Verfahren zur Desinfizierung der Oberfläche.
Es ist allgemein bekannt, dass die Oberfläche von berührungsempfindlichen Anzeigegeräte wie Smartphones oder Tablet-Computer häufig Krankheitserreger und andere Keime aufweisen, wie Hirsch et al. in der Publikation „Surface Microbiology of the iPad Tablet Computer and the Potential to Serve as a Fomite in Both Inpatient Practice Settings as Well as Outside of the Hospital Environment“ PLOS ONE, 31 Oktober 2014 (abrufbar unter https://doi.org/10.1371/journal.pone.0111250) berichtet haben. Die Autoren berichten über einen Versuch zur Entfernung von Keimen von der Anzeigefläche mit feuchten Lappen und führen aus, dass einige Keime weiterhin auf der Oberfläche auch nach der Reinigung bleiben. Sie empfehlen die Entwicklung von Strategien zur Entfernung der Keime und Desinfizierung der Anzeigegeräte.
Ebenfalls sind Krankheitserreger auf anderen Oberflächen bekannt. Die Stuttgarter Nachrichten vom 5. August 2016 hat zum Beispiel über Krankheitserreger in öffentlichen Verkehrsmitteln (Busse, Bahnen und Flugzeuge) berichtet - abrufbar unter https://www.stuttgarter-nachrichten.de/inhalt.keime-in-oeffentlichen-verkehrsmittelnwenn-das-norovirus-mitfaehrt.e77c9733-096a-4109-a836-14c624cd479d.html.
Verfahren zur Desinfizierung der Scheibe oder Anzeigefläche eines Touschreens sind zum Beispiel aus dem US Patent Nr. 8,999,237 (Turmanov/Microsoft) bekannt. Dieses Patent offenbart ein automatisches Desinfizier-Verfahren für den Touchscreen mit den folgenden Schritten: Erfassen eines sogenannten „vorbestimmten Ereignisses“, um die Desinfektion eines berührungsempfindlichen Bildschirms (Touchscreens) auszulösen; Aktivieren einer UV-Lichtquelle, die sich an einem Rand eines transparenten Filmmaterials mit einer Dicke unter 1 mm befindet, das eine Anzeigefläche des Touchscreens bedeckt; und Abstrahlen von UV-Licht durch das transparente Filmmaterial, um das transparente Filmmaterial zu desinfizieren. Das UV-Licht wird von der Seite in das Filmmaterial eingebracht und über Totalreflexion innerhalb des Filmmaterials weitergeleitet.
Das sogenannte „vorbestimmte Ereignis“ aus diesem Patent kann eine Berührung der Anzeigefläche, ein Ablauf eines Timers, eine Anzahl von Berührungen sowie eine Benutzersitzung zwischen Login und Logout vom Gerät sein. Das Verfahren bzw. System ist in der Lage, den Touchscreen bzw. eine Außenfläche des transparenten Filmmaterials, das auf einer Anzeigefläche des Touchscreens befestigt ist, automatisch zu desinfizieren, um die Ausbreitung von Krankheitserregern und Keimen wie Bakterien und Viren zu verhindern.
Das UV-Licht wird durch eine oder mehrere Lichtquellen von der Seite durch die Kante in ein transparentes Folienmaterial, wie zum Beispiel Quarzglas, UV-transparenter Kunststoff oder ähnliches, abgegeben. Die UV-Lichtquellen können LEDs oder quecksilbergefüllte Gasentladungslampen sein und ein UV-Licht mit einer Wellenlänge im Bereich von 200 nm bis 300 nm erzeugen.
In der Veröffentlichung „Potential self-disinfection capacity of touch screen displays", J. Biophotonics, 2019; e 201900118 (https://doi.org/10.1002/jbio.201900118) hat Hessling et al. vor allem die Notwendigkeit der Desinfizierung von Touchscreens im klinischen Bereich und im Gesundheitswesen angesprochen. Wie die Autoren in der Veröffentlichung ausführen, wird von einer Verwendung von chemischen Desinfektionsmitteln auf der Anzeigefläche bei den gebräuchlichen Geräten wie iPads oder Galaxy Tablets abgeraten. Die Autoren haben anschließend die Effektivität der Desinfektion der Anzeigefläche eines Samsung Galaxy Tablets mit verschiedenen Farbmustern untersucht und sind zum Schluss gekommen, dass die Bestrahlung der Anzeigefläche durch weißes Licht erzeugt durch die App „High Brightness Mode“ am effektivsten bei der Desinfizierung der Anzeigefläche war.
Der Mangel an effektiven Desinfektionen von Anzeigeflächen auf dienstlichen und privaten Geräten stellt eine ernstzunehmende Quelle für die Ausbreitung von Infektionen vor allem bei immungeschwächten Patienten dar, die den Anwendern der Geräte leider unzureichend bewusst ist. Darüber hinaus sind die gebräuchlichen Methoden zur Desinfizierung von Geräten z.B. Reinigung mit Ethanol ausdrücklich von den Geräteherstellen verboten, was zum Verlust der Garantie führen kann. Es besteht daher Bedarf ein verbessertes Verfahren zur Desinfizierung von Anzeigegeräten und ein derartiges Anzeigegerät zu entwickeln.
Die Erfindung wird nun anhand der folgenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

1 eine Übersicht des berührungsempfindlichen Anzeigegeräts mit Lichtquellen hinter einer Anzeigefläche;
2 ein Anzeigegerät mit Lichtquellen hinter der Anzeigefläche und Farbfilter;
3A ein Anzeigegerät mit Lichtquellen, die seitlich an dem Rand der Anzeigefläche angebracht sind;
3B ein Anzeigegerät mit Lichtquellen, die in einer Scheibe integriert sind.
4 ein Anzeigegerät mit Reflektoren an der hinteren Fläche; und
5 den Verfahrensablauf.

1 zeigt ein Beispiel eines Geräts mit einer Oberfläche nach einem ersten Aspekt der Erfindung. Das Gerät ist ein berührungsempfindliches Anzeigegerät 10 mit einer berührbaren Oberfläche. Das berührungsempfindliche Anzeigegerät 10 umfasst eine Anzeigefläche 20 (oder Touchscreen) mit einem Rand 15 oder Rahmen und eine Vielzahl von Lichtquellen 30 zur Strahlung von Licht aus den Lichtquellen 30 in die Anzeigefläche 20. In diesem ersten Aspekt sind die Lichtquellen 30 hinter einer transparenten Anzeigefläche 20 angebracht und strahlen durch die Anzeigefläche 20 durch. Die Durchstrahlung 35 erfolgt mit großen Abstrahlwinkeln, so dass sich das Licht hinter der Anzeigefläche 20 ausbreitet und damit keine hohen Bestrahlungsstärken für einen Anwender des Anzeigegeräts 10 zu befürchten sind.
Die Lichtquellen 30 strahlen zum Beispiel sichtbares violettes oder ultraviolettes Licht ab. In einem Aspekt wird violettes Licht mit einer Wellenlänge von 400 nm abgestrahlt, das nur schwer für den Anwender des Anzeigegeräts 10 sichtbar ist. Die Hellempfindlichkeit bei der Wellenlänge um 400 nm ist bekanntlich um den Faktor 200 gegenüber grünem Licht mit einer Wellenlänge von 550 nm reduziert. Alternativ kann Licht in den Ultravioletten-Wellenlängenbereichen von 200-280 nm (UV-C), 280-315 (UV-B) oder 315-380 (UV-A) abgestrahlt werden. Die Verwendung von blauem Licht (Wellenlänge von 450-485 nm) ist grundsätzlich auch möglich, wobei die Verwendung von Licht in diesem Wellenlängenbereich eine höhere Bestrahlungsdosis zur Desinfizierung der Anzeigefläche 20 erfordert.
Die Abstrahlung des (ultra-)violetten oder blauen Lichts dient der Desinfizierung der Oberfläche der Anzeigefläche 20. Das Licht kann allerdings für das menschliche Auge des Anwenders störend bzw. gesundheitsschädlich sein. Die Lichtquellen 30 können daher immer eingeschaltet bleiben oder nach einer festgestellten Berührung der Anzeigefläche 20 eingeschaltet werden. Nach der Berührung der Anzeigefläche 20 können die Lichtquellen 30 nach einer Wartezeit eingeschaltet und anschließend nach einer ausreichenden Bestrahlungszeit abgeschaltet werden. In einem weiteren Aspekt der Erfindung werden die Lichtquellen 30 nur dann eingeschaltet, wenn der Anwender das Anzeigegerät 10 nicht direkt angeschaut. Dazu ist der Einbau eines entsprechenden Sensors z.B. Kamera 40 mit Gesichtserkennungssoftware in dem Anzeigegerät erforderlich.
In einem weiteren Aspekt kann bewusst sichtbares Licht anderer Wellenlänge (Fremdlicht) zusätzlich zu dem (ultra-)violettem Licht geschaltet werden, um zu verhindern, dass das (ultra-)violette desinfizierende Licht von dem menschlichen Auge oder aber auch unerwünschte Verunreinigungen, wie z.B. potentiell fluoreszierende Fingerabdrücke auf der Anzeigefläche 20 wahrgenommen werden. Das violette/ultraviolette Licht wird damit überblendet und weitgehend unsichtbar. Gleichzeitig reduziert das Fremdlicht auf Grund des großen Weißanteils den Pupillendurchmesser des menschlichen Auges und damit mögliche Netzhautbelastungen in dem Auge.
In einem weiteren Aspekt werden die Lichtquellen 30 als violette oder ultraviolette Pixel in einem normalen RGB-Display 200 aufgenommen. Dies geschieht entweder durch die Verwendung von zusätzlichen LEDs oder organischen LEDs oder durch die Verwendung eines (ultra-)violetten Filters 210 und einer entsprechende Display- und Hintergrundbeleuchtung 220, wie in einer Seitenansicht in 2 dargestellt. Diese Hintergrundbeleuchtung 220 erfolgt meist mit weißen LEDs 30, die direkt hinter den „Pixeln“ (Kombination aus Farbfiltern, Polarisatoren und Flüssigkristallen) sind oder von der Seite eingekoppelt werden.
Hier wäre es möglich entweder weiße LEDs zu verwenden, die auf einer violetten oder UV-LED basieren, oder zusätzlich zu weißen LEDs noch UV-LEDs zu integrieren. Ein Nachteil eines solchen Anzeigegeräts 10 wäre beispielsweise die reduzierte Auflösung und ein vermutlich etwas höherer Energieverbrauch, wobei der Energieverbrauch im Gesundheitsbereich eine untergeordnete Rolle spielt, da die Anzeigegeräte 10 fast immer mit einem Netzteil verbunden und somit mit Strom als Energiequelle versorgt sind.
In einem weiteren Aspekt kann eine (ultra-)violette Hintergrundbeleuchtung 220 z.B. durch UV-LEDs in das Anzeigegerät 20 ohne zusätzliche Farbpixel eingebaut werden. Stattdessen werden die Farbfilter vor jedem Pixel so gestaltet, dass die Pixel zwar nur eine Farbe im sichtbaren Spektrum durchlassen, aber zusätzlich noch für das (ultra-)violette Licht von den Lichtquellen 30 in der Hintergrundbeleuchtung 220 transparent ist.
In einem weiteren Aspekt der Erfindung werden die Lichtquellen 30 in dem Rahmen 15 des Anzeigegeräts 10 eingebaut werden, wie in 3A dargestellt. Bei diesem Aspekt wird das (ultra-)violette bzw. blaue Licht von den Lichtquellen 30 in die transparente Anzeigefläche 20 eingekoppelt, die sich wie ein Lichtleiter verhält. D.h. das eingekoppelte Licht wird aufgrund des Effektes der „Totalreflexion“ hin und her reflektiert. Es kommt in der Regel keine Strahlung zum Anwender.
Keime und Krankheitserreger auf der Oberfläche 22 werden jedoch aus zwei Gründen trotzdem bestrahlt. Zum einen handelt es sich bei dem Licht nicht wirklich um Strahlen, sondern um Wellen, was dazu führt, dass der „Lichtstrahl“ 35 zwar an der Oberfläche 22 der Anzeigefläche 20 seine Richtung ändert, aber ein Teil der Welle ragt über die Oberfläche 22 hinaus und bestrahlt damit auch etwaige Keime und Krankheitserreger auf dieser Oberfläche 22. Dazu kommt, dass z.B. Ablagerungen wie Fingerabdrücke/Fettflecken die Totalreflexion verhindern. Der Fettfleck und seine Oberfläche 22 werden durchstrahlt.
In einem weiteren Aspekt der Erfindung (4) werden Reflektoren oder Diffusoren 24 auf der Rückseite der Anzeigefläche 20 aufgebracht. Das abgestrahlte Licht trifft auf die Reflektoren oder Diffusoren 24, welche das (ultra-)violette Licht von den Lichtquellen 30 dann in Richtung der potentiell verkeimten Oberfläche 22 umleitet.
Dieses Prinzip ist auch mit (ultra-) violettem Licht bei gekrümmten Oberflächen 22 anwendbar, um eine Desinfektionsanwendung einer gekrümmten Oberfläche 22 möglich zu machen.
In einem weiteren Aspekt der Erfindung könnten die Lichtquellen 30 in die Anzeigefläche integriert werden. 3B zeigt drei Arten von integrierten Lichtquellen 30r, 30u und 30o. Die linke Lichtquelle 30r ist an dem Rand der Anzeigefläche 20 integriert und strahlt zur Seite durch die Anzeigefläche 20. Die mittlere Lichtquelle 30u ist in dem hinteren Bereich der Anzeigefläche 20 integriert und strahlt durch die Anzeigefläche 20 nach vorne durch. Die rechte Lichtquelle 30o ist in dem vorderen Bereich der Anzeigefläche 20 integriert und strahlt nach hinten, wo die Strahlungen nach vorne reflektiert werden.
Das Verfahren zur Durchführung der Desinfizierung der Anzeigefläche 20 ist in 5 dargestellt. In einem ersten Schritt 510 wird die Anzeigefläche 20 mit Licht 35 aus den Lichtquellen 30 bestrahlt. In einem Aspekt kann das Licht bei Annäherung eines Anwenders im Schritt 520 ausgeschaltet werden. In einem Aspekt wird das Licht nach einer vorgegebenen Zeit ein- bzw. im Schritt 530 ausgeschaltet werden.
Das Anzeigegerät 10 und das Verfahren haben eine Vielzahl von Anwendungen z.B. im Gesundheitssektor bei medizinischen Geräten oder im Gastronomiebereich. Das Verfahren kann auch im Haushalt verwendet werden.
Die Erfindung lässt sich auch in anderen Bereichen verwenden. Zum Beispiel können Oberflächen in Geräten desinfiziert werden, wie die Stange eines Einkaufswagens oder die Haltestangen in einem Bus, in einer Tram oder im Zug. Ebenfalls können die Anzeigegeräte und Eingabefelder bzw. Tastaturen/Nummerblöcke bei Ticket- oder Geldautomaten mit dem Verfahren ausgestattet werden.
Um Energie zu sparen ist es auch möglich, nur an den berührten Stellen der berührbaren Oberflächen abzustrahlen.
Bezugszeichenliste

10: Berührungsempflindliches Anzeigegerät
15: Rahmen
20: Anzeigefläche
22: Oberfläche
24: Reflektor/Diffusor
30: Lichtquellen
35: Licht
40: Kamera
200: weitere Lichtquellen
210: Filter
220: Hintergrundbeleuchtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 8999237 [0004]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

„Potential self-disinfection capacity of touch screen displays", J. Biophotonics, 2019 [0007]

Claims

Berührbares Gerät (10) umfassend: eine berührbare Oberfläche (20) mit einem Rahmen (15); und eine Vielzahl von Lichtquellen (30) zur Strahlung von, blauem, violettem oder ultraviolettem Licht in die Oberfläche (20).
Gerät (10) nach Anspruch 1, wobei die Vielzahl von Lichtquellen (30) in dem Rahmen (30) der Anzeigefläche (20) montiert sind.
Gerät (10) nach Anspruch 1, wobei die Vielzahl von Lichtquellen (20) in die Oberfläche (20) integriert sind.
Gerät (10) nach Anspruch 1, wobei die Vielzahl von Lichtquellen (30) hinter der Anzeigefläche (20) montiert sind.
Gerät (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Lichtquellen (30) Quellen für Licht mit einer Wellenlänge von 315-485 nm sind.
Gerät (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Lichtquellen (30) Quellen für Licht mit einer Wellenlänger von 315-1000 nm sind.
Gerät (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Lichtquellen (30) Quellen für Licht mit einer Wellenlänge von 390-410 nm sind.
Gerät (10) nach einem der Ansprüche 2-5, wobei ein Reflektor (24) oder Diffusor an der Rückseite angebracht ist.
Gerät (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, weiter umfassend weitere Lichtquellen (200), die sichtbares Licht abstrahlen.
Gerät (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Lichtquellen (30) eine Hintergrundbeleuchtung erzeugen.
Gerät (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Lichtquellen (30) LEDs sind.
Gerät (10) nach Anspruch 8 oder 9, wobei die weiteren Lichtquellen (200) LEDs mit Farbfiltern (210) sind.
Gerät (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Anzeigefläche (20) gekrümmt ist.
Gerät (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die berührbare Oberfläche ein Touchscreen ist.
Verfahren zur Desinfizierung einer berührbaren Oberfläche (20) eines berührbaren Geräts (10) umfassend:
Bestrahlen (510) der Oberfläche (20) bei eingeschaltetem Gerät (10) mit Licht (35) von einer Vielzahl von Lichtquellen (30).
Verfahren nach Anspruch 12 weiter umfassend die gleichzeitige Bestrahlung der Anzeigefläche (20) mit UV-Licht und sichtbarem Licht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12-13, wobei das Bestrahlen ein Bestrahlen von hinter der Oberfläche (20) umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12-14, wobei das Bestrahlen ein seitliches Bestrahlen der Anzeigefläche (20) umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12-15, weiter umfassend Ausschalten (520) des Bestrahlens bei Annäherung eines Anwenders.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12-16, weiter umfassend Ein- und Ausschalten (530) nach einer vorgegebenen Zeit.