Touchscreen-Displays für medizinische Geräte: Leitfaden für Design und Integration

Ein Touchscreen-Display für medizinische Geräte zeigt Patientendaten, den Systemstatus und Alarme an und ermöglicht dem Bediener gleichzeitig die direkte Steuerung. Es kann eine separate Tastatur, eine Maus oder eine Gruppe mechanischer Tasten ersetzen, wird aber auch Teil der Bedienoberfläche des Geräts.

Das Display kann mehrmals täglich gereinigt, mit Handschuhen bedient, Flüssigkeiten oder Gel ausgesetzt und im Dauerbetrieb genutzt werden. Die Auswahl muss daher unter Berücksichtigung der tatsächlichen Einsatzbedingungen erfolgen und darf sich nicht lediglich nach Bildschirmgröße und Auflösung richten.

Warum medizinische Geräte Touchscreen-Displays verwenden

Medizinische Systeme stellen häufig verschiedene Arten von Informationen auf begrenztem Platz auf dem Display dar. Ein Patientenmonitor kann Kurven, Werte und Alarme anzeigen; ein Laboranalysator kann die Probenvorbereitung und die Untersuchung anleiten; und ein Ultraschallsystem kann Touch-Bedienelemente für Messungen und Bildeinstellungen nutzen.

Dank der Direktbedienung kann der Bediener eine Funktion auf dem Bildschirm auswählen, ohne zu einem anderen Eingabegerät wechseln zu müssen. Die Benutzeroberfläche kann sich zudem je nach Betriebsmodus, Sprache oder Softwareversion ändern.

Die Touch-Steuerung sollte nicht automatisch alle physischen Bedienelemente ersetzen. Not-Aus-Schalter, Stromabschaltungen und andere sicherheitskritische Funktionen erfordern möglicherweise weiterhin spezielle Hardware. Der Touchscreen sollte als Teil der gesamten Benutzeroberfläche und der Strategie zur Risikokontrolle konzipiert werden.

Wie Touchscreens in medizinischen Geräten eingesetzt werden

Unterschiedliche medizinische Anwendungsbereiche stellen unterschiedliche Anforderungen an das Display. “Für den Einsatz im Gesundheitswesen” ist keine vollständige Spezifikation.

Anmeldung	Typische Funktion des Touchscreens	Wichtige Punkte zur Anzeige
Patientenmonitor	Daten anzeigen, Alarme quittieren und Einstellungen anpassen	Präzise Touch-Bedienung, großer Betrachtungswinkel, Betrieb rund um die Uhr
Ultraschall- oder Bildgebungssystem	Funktionen auswählen, Messwerte eingeben und Bilder überprüfen	Optische Klarheit, geringe Reflexion, reaktionsschnelle Steuerung
Laboranalysator	Probeninformationen eingeben und Testabläufe ausführen	Chemikalienbelastung, Handschuhgebrauch, Reinigung und Zuverlässigkeit
Medizinischer Wagen oder Terminal am Krankenbett	Auf Datensätze zugreifen und Patienteninformationen eingeben	Regelmäßige Desinfektion, Montage, Kabelmanagement
Terminal zur Patientenanmeldung	Registrierung, Einwilligung und Wegweiser	Einfache Bedienung, Langlebigkeit und Datenschutz

Diese Unterscheidung ist wichtig. Ein Check-in-Kiosk in der Eingangshalle eines Krankenhauses unterliegt nicht denselben Anforderungen hinsichtlich Sicherheit, Bildqualität oder Reinigung wie ein Display, das in ein Gerät integriert ist, das in der Nähe eines Patienten verwendet wird.

Was medizinische Touchscreen-Anwendungen auszeichnet

Regelmäßige Reinigung und Desinfektion

Eine flache Glasfront lässt sich leichter abwischen als eine erhabene Blende mit Tasten und Fugen. Die Reinigungsleistung hängt jedoch von der gesamten Frontkonstruktion ab, einschließlich der Glaskante, der Dichtung, des Klebstoffs, des Gehäuses und der Öffnungen.

Wiederholter Kontakt mit Alkohol, verdünntem Bleichmittel oder einem anderen zugelassenen Desinfektionsmittel kann sich auf Aufdrucke, Dichtungen, Kunststoffe und Oberflächenbeschichtungen auswirken. Der Gerätehersteller sollte den Wirkstoff, die Konzentration, die Einwirkzeit und die Reinigungshäufigkeit festlegen und diese anschließend anhand eines seriengerechten Musters überprüfen.

Antimikrobielles Material ersetzt, sofern es vorgeschrieben und validiert ist, nicht die routinemäßige Reinigung. Die Oberfläche muss der Reinigung standhalten, ohne dass Flüssigkeit in das Gerät eindringen kann.

Allgemeine Hinweise zur Handhabung finden Sie unter So reinigen Sie einen Touchscreen-Monitor sicher.

Handschuhe, Flüssigkeiten und falsche Berührungen

Dünne Nitrilhandschuhe, dicke Schutzhandschuhe und ein Stylus stellen unterschiedliche Eingabebedingungen dar. Ein projiziert-kapazitiver Touchscreen kann für die Bedienung mit Handschuhen optimiert werden, doch die Leistung hängt vom Handschuh, dem Deckglas, dem Sensor, den Einstellungen des Controllers und der Erdung ab.

Wasser, Reinigungsmittel, Kochsalzlösung oder leitfähiges Gel können das von einem PCAP-Controller erfasste Signal verändern. Das gewünschte Verhalten muss festgelegt werden: Tropfen ignorieren, einen nassen Finger akzeptieren oder die Berührungsfunktion bei stärkerem Flüssigkeitskontakt vorübergehend deaktivieren. Eine Erhöhung der Empfindlichkeit kann zudem das Risiko von Fehlberührungen erhöhen.

Wenn ein nichtleitender Stift oder dicke Handschuhe unerlässlich sind, kann eine resistive Touch-Technologie weiterhin sinnvoll sein. Die Auswahl sollte sich nach den tatsächlichen Anforderungen an die Eingabe und die Reinigung richten. Unsere Anleitung zur Nutzung des Touchscreens mit Handschuhen erläutert die zu testenden Variablen.

Kontinuierlicher und zeitkritischer Betrieb

Bei im Dauerbetrieb befindlichen Geräten muss sich die Touch-Schnittstelle nach einem Stromausfall, dem Wechsel in den Standby-Modus und einem Neustart des Hosts korrekt wiederherstellen. Die Genauigkeit der Berührungserkennung, die Wiederholbarkeit der Eingaben und eine stabile USB- oder I²C-Kommunikation sind wichtiger als die angegebene Anzahl der Berührungspunkte.

Wichtige Aktionen erfordern möglicherweise eine Bestätigung, einen angemessenen Abstand zwischen den Schaltflächen oder eine festgelegte Druckdauer. Diese softwarebezogenen Entscheidungen sollten unter Berücksichtigung der endgültigen Bildschirmgröße, der Handschuhe und der Position des Bedieners getestet werden.

Klinische Beleuchtung und Lesbarkeit

Krankenhausbeleuchtung und Untersuchungslampen können Reflexionen verursachen. Die Helligkeit allein ist nicht die Lösung; auch Kontrast, Betrachtungswinkel, Reflexionen am Deckglas und die Lichtdurchlässigkeit des Berührungssensors beeinflussen die Lesbarkeit.

Eine AG-Beschichtung kann Reflexionen streuen, kann jedoch bei feinem Text zu Glitzererscheinungen führen. Durch optisches Bonding lassen sich interne Reflexionen reduzieren und der wahrgenommene Kontrast verbessern, allerdings wird die native Helligkeit dadurch nicht erhöht. Siehe unsere Leitfaden: Luftverklebung vs. optische Verklebung was die praktischen Unterschiede betrifft.

Ein Display zur Steuerung eines Geräts unterscheidet sich ebenfalls von einem Display für die diagnostische Bildgebung. Wenn eine genaue Interpretation radiologischer Bilder erforderlich ist, müssen die Leuchtdichtestabilität, die Kalibrierung und die geltenden Bildgebungsstandards gesondert festgelegt werden.

Anforderungen an die Anzeige und Integration

Das LCD, der Touch-Controller, das Deckglas, die Displayplatine, das Netzteil, die Kabel und das Gehäuse bilden ein System.

Open-Frame- oder Panel-Mount-Konstruktionen eignen sich für eingebettete Geräte, während ein Monitor mit VESA-Halterung auf einem medizinischen Wagen oder an einem Arbeitsplatz untergebracht werden kann. In den Zeichnungen sollten vor der Fertigung des Gehäuses die Abmessungen, der Sichtbereich, die Aussparung, die Befestigungspunkte, der Freiraum auf der Rückseite und die Ausrichtung der Anschlüsse festgelegt werden.

“IP65-Front” bezieht sich auf die geschützte Vorderseite in der getesteten Installation, nicht auf die Rückseite des Gehäuses, die Anschlüsse oder den gesamten Monitor. Die Dichtigkeit hängt außerdem von der Dichtung, der Ebenheit des Gehäuses, dem Anpressdruck und den Öffnungen ab.

Die Schnittstellen müssen zum Host passen. Ein Monitor kann HDMI oder DisplayPort mit USB-Touch verwenden, während ein eingebettetes Modul möglicherweise LVDS oder eDP mit I²C nutzt. Kabellänge, Steckverbinderfestigkeit, Erdung und elektrische Störungen sollten bei der Endmontage überprüft werden, nicht nur auf dem Labortisch.

Einen Überblick über die verfügbaren Produktstufen finden Sie in unserem Leitfaden für industrielle Touchscreens für OEM-Geräte.

Die Einhaltung medizinischer Vorschriften muss auf Systemebene definiert werden

Der Begriff “medizinische Qualität” sollte sich nicht ausschließlich auf ein industrielles LCD-Display, versiegeltes Glas oder einen 24/7-Betrieb stützen. Medizinische elektrische Geräte müssen unter Umständen die Anforderungen der Norm IEC 60601-1 hinsichtlich der grundlegenden Sicherheit und der wesentlichen Leistungsmerkmale erfüllen, während die Norm IEC 60601-1-2 sich mit elektromagnetischen Störungen befasst. Möglicherweise gelten auch besondere Normen.

Der Weg zur Einhaltung der Vorschriften hängt vom Verwendungszweck, der Nähe zum Patienten, dem Zielmarkt und der Systemarchitektur ab. Eine Displaykomponente allein reicht nicht aus, um die Konformität des fertigen Produkts zu gewährleisten. Die geltenden Normen sollten frühzeitig ermittelt werden, damit Aspekte wie Stromversorgung, Ableitstrom, Isolierung, Erdung, EMV, Materialien und Dokumentation berücksichtigt werden können.

Falls eine Zertifizierung erforderlich ist, sollten die genaue Produktkonfiguration und die Zuständigkeit für die Prüfung vor der Angebotsabgabe und der Freigabe des Musters vereinbart werden.

Was sollte vor der Produktion getestet werden?

Ein serienreifes Muster sollte das geplante LCD, Glas, den Touch-Controller, die Firmware, die Kabel, das Netzteil und das Gehäuse enthalten. Die Validierung sollte Folgendes umfassen:

• Bedienung mit den Handschuhen oder dem Touchstift
• Verhalten bei nassen Fingern, Tropfen und Fehlberührungen
• Verträglichkeit mit den angegebenen Reinigungs- und Desinfektionsmitteln
• Touch-Genauigkeit, Reaktion an den Rändern und wichtige UI-Aktionen
• Lesbarkeit unter den vorgesehenen Lichtverhältnissen und Betrachtungswinkeln
• Kaltstart, Neustart, Aufwachen und Betriebssystemerkennung
• Dauerbetrieb und thermisches Verhalten
• Stabilität bei der vorgesehenen Stromversorgung, Erdung und den vorgesehenen Kabellängen
• Versiegelung nach dem Einbau in den Schaltschrank des Kunden
• Vorgeschriebene Sicherheits-, ESD- und EMV-Prüfungen

Nach dem Austausch des LCD-Displays, des Deckglases, der Steuerung, der Firmware, des Netzteils oder der mechanischen Struktur sollten die entsprechenden Tests wiederholt werden. Bei regulierten Geräten kann ein unkontrollierter Austausch von Komponenten höhere Kosten verursachen als die Wahl einer stabilen Plattform von Anfang an.

Erforderliche Angaben für ein Projekt zum Thema „Medizinische Touchscreens“

Um einen maßgeschneiderten Touchscreen für medizinische Geräte zu bewerten, geben Sie bitte den Gerätetyp, die Bildschirmgröße, die Auflösung, die Produktstufe, die Montagezeichnung, den Handschuh- oder Stift-Typ, die zu erwartende Flüssigkeitsbelastung, das Reinigungsmittel, die Betriebsstunden, die Schnittstellen, die Leistungsaufnahme, die geltenden Normen, die jährliche Stückzahl und die erforderliche Lebensdauer der Lieferung an.

Eagle Touch entwickelt Maßgeschneiderte industrielle Display-Lösungen für OEM-Geräte, einschließlich maßgeschneiderter Deckglasplatten, Touch-Optimierung, optischer Verklebung, Befestigungsstrukturen und Schnittstellenoptionen. Wenn Sie ein medizinisches Gerät oder ein Gerät für den Gesundheitsbereich entwickeln, Senden Sie uns Ihre Einbauzeichnung und Ihre Betriebsanforderungen zu. Unser Ingenieurteam kann prüfen, ob eine Standardplattform, ein modifizierter Monitor oder eine maßgeschneiderte Display-Baugruppe der sinnvollste Ausgangspunkt ist.