CZ24091U1

CZ24091U1 - Svčtlocitlivý senzor

Info

Publication number: CZ24091U1
Application number: CZ201226173U
Authority: CZ
Inventors: Wiener@Jakub
Original assignee: Technická univerzita v Liberci
Priority date: 2005-12-29
Filing date: 2005-12-29
Publication date: 2012-07-09

Description

Oblast techniky

Technické řešení se týká senzoru citlivého na sluneční a/nebo jiné světelné záření, zejména na jejich ultrafialovou složku, který obsahuje nosnou vrstvu.

Dosavadní stav techniky

K měření intenzity slunečního nebo jiného světelného záření, ěi dávky tohoto záření dopadající na určitou oblast se v současné době používají relativně složité elektronické přístroje.

Jejich nevýhodou je kromě poměrně složité konstrukce také vysoká pořizovací cena, a ve většině případů i nutnost časté kalibrace takovýchto světelných senzorů pri opakovaném používání nebo naopak pri použití senzoru po delší době nečinnosti. Tyto nevýhody pak značně limitují a v podstatě znemožňují použití světelných senzorů v běžném osobním životě.

Další nevýhodou elektronických měřicích přístrojů je obecně i potřeba zdroje nebo zdrojů elektrické energie. Zdroj elektrické energie jev některých případech součástí senzoru, avšak v tomto případě tak senzor nabývá poměrně velkých rozměrů, čímž jsou značně limitovány možnosti jeho využití.

V případě, kdy zdroj elektrické energie není součástí senzoru, se však jako výrazný limitující prvek jeví nutnost propojení samotného senzoru s vhodným zdrojem elektrické energie, což je v některých například průmyslových aplikacích poměrně složité, ne-li úplně nemožné.

Cílem technického řešení je odstranit nebo alespoň minimalizovat nevýhody současného stavu techniky a navrhnout senzor citlivý na sluneční a/nebo jiné světelné záření, který by byl využitelný i v osobním životě jednotlivců.

Podstata technického řešeni

Podstatou technického řešení je senzor citlivý na sluneční a/nebo jiné světelné záření, zejména jejich ultrafialovou složku, který obsahuje nosnou vrstvu, přičemž na nosné vrstvě je naneseno alespoň jedno přírodní světlocitlivé barvivo a/nebo alespoň jedno syntetické světlocitlivé barvivo. Světlocitlivost těchto barviv spočívá v tom, že se vlivem slunečního a/nebo jiného světelného záření a zejména jejich ultrafialové složky, snadno a intenzivně rozkládají na prakticky bezbarvé produkty, čímž dochází k barevným změnám senzoru. Ze změny odstínu, případně sytosti barviva naneseného na nosné vrstvě lze potom usuzovat na dávku slunečního a/nebo jiného světelného záření, případně na dobu osvětlení senzoru slunečním a/nebo jiným světelným zářením.

Nosná vrstva senzoru je s výhodou tvořena porézním materiálem, například plošným textilním útvarem, na kterém se světlocitlivé barvivo poměrně snadno fixuje. Pri vytvoření nosné vrstvy senzoru z neporézního materiálu hrozí nebezpečí nechtěného odstranění barviva například otěrem. Aby bylo toto nebezpečí úplně nebo alespoň částečně odstraněno, je třeba k fixaci barviva na nosné vrstvě z neporézního materiálu použít vhodných prostředků, které zvyšují adhezí mezi materiálem nosné vrstvy a částicemi nanášených světlocitlivých barviv.

Světlocitlivým barvivém nanášeným na popsanou nosnou plochu je s ohledem na životní prostředí některé z přírodních světlocitlivých barviv, například barvivo ze skupiny chlorofylů nebo barvivo ze skupiny karotenů. S výhodou však lze využít i kombinace několika přírodních světlocitlivých barviv, případně kombinace přírodních a syntetických světlocitlivých barviv. V některých případech obsahuje senzor pouze syntetická barviva.

Různou distribucí světlocitlivého barviva na a/nebo v nosné vrstvě je možno do jisté míry ovlivnit výsledné vlastnosti senzoru, zejména jeho citlivost.

-1 CZ 24091 Ul

Podle nároku 8 je světlocitlivé barvivo nebo světlocitlivá barviva umístěno na povrchu základních jednotek (např. vláken) tvořících nosnou vrstvu, naproti tomu je podle nároku 9 světlocitlivé barvivo nebo světlocitlivá barviva umístěno uvnitř základních jednotek tvořících nosnou vrstvu, čímž sice klesá citlivost celého senzoru, ale na druhé straně je k rozložení barviva třeba větší dávky slunečního záření, takže do jisté míry roste životnost senzoru.

Podle nároku 10 je na nosnou vrstvu naneseno několik světlocitlivých barviv, která se od sebe liší odolností vůči slunečnímu a/nebo jinému světelnému záření. Díky postupnému rozkládání těchto barviv mění senzor během svojí životnosti několikrát barvu. Změna barvy senzoru je potom využitelná k odhadu dávky slunečního a/nebo jiného světelného záření, které byl senzor io vystaven, k odhadu doby, po kterou byl senzor slunečnímu a/nebo jinému světelnému záření vystaven, případně k odhadu jeho zbývající životnosti.

Ke snížení nebo naopak zvýšení citlivostí senzoru se na nosnou vrstvu společně se světlocitlivým barvivém nanáší tzv. pomocné látky, které citlivost senzoru podle požadavků zvyšují nebo snižují.

Výhodou světlocitlivého senzoru pri použití nosné vrstvy z textilního útvaru je, že takovýto senzor je lehce deformovatelný, čímž výrazně rostou možnosti jeho využití i v aplikacích, kde je použití klasických senzorů slunečního a/nebo jiného světelného záření obsahujícího ultrafialovou složku komplikované nebo úplně vyloučené. Textilní útvar se navíc v některých aplikacích může lehko stát například součástí oděvu.

Nezanedbatelnou výhodou je i snadná dostupnost a to jak textilní nosné vrstvy, tak i světlocitlivých barviv, což se výrazně podepisuje na konečné nízké ceně celého senzoru.

Další výhodou světlocitlivého senzoru podle technického řešení jsou malé rozměry tohoto senzoru, které je dále možno téměř neomezeně zmenšovat, což umožňuje použití senzoru citlivého na sluneční a/nebo jiné světelné záření podle teclmického řešení i v aplikacích, kde není možno využívat senzorů jiných konstrukcí z hlediska jejich prostorové náročnosti.

Příklady uskutečnění technického řešení

V jednom z příkladů provedení technického řešení je na nosnou vrstvu, která je s výhodou tvořena porézním materiálem, například textilním útvarem, naneseno přírodní nebo syntetické světlocitlivé barvivo, které je citlivé na sluneční a/nebo jiné světelné záření, a které se vlivem sluneč30 ního a/nebo jiného světelného záření a především jejich ultrafialové složky rozkládá na téměř bezbarvé produkty. Rozkladem tohoto světlocitlivého barviva potom dochází ke změně odstínu a sytosti zabarvení senzoru, takže je možno usuzovat na dávku slunečního a/nebo jiného světelného záření dopadající na senzor, případně na délku setrvávání tohoto senzoru v slunečním a/nebo jiným světelným zářením ozářeném prostoru.

V jiném příkladu provedení je na nosnou vrstvu popsanou v předchozím příkladě nanesena směs několika světlocitlivých barviv, která se od sebe liší světelnou stálostí, takže působením slunečního a/nebo jiného světelného záření dochází k postupnému rozkladu jednotlivých barviv, což má samozřejmě za následek několikanásobnou změnu barvy senzoru, přičemž tyto barevné přechody pak mohou být využity jako signály určující dobu setrvávání senzoru v slunečním a/nebo jiným světelným zářením ozářeném prostoru, množství slunečního a/nebo jiného světelného záření dopadajícího na senzor, případně k odhadu zbývající doby životnosti senzoru.

U popsaných příkladů provedení senzoru citlivého na sluneční a/nebo jiné světelné záření je nutno dále rozlišovat několik příkladů, které se liší distribucí světlocitlivého barviva resp. světlocitlivých barviv ve struktuře základní vrstvy. V jednom z příkladů provedení je světlocitlivé bar45 vivo nebo směs takových barviv uložena na povrchu základních jednotek (např. vláken), jejichž skladbou je vytvořena nosná vrstva senzoru, zatímco v jiném případě je toto barvivo nebo směs barviv uložena uvnitř těchto základních jednotek. Uložením světlocitlivých barviv uvnitř hmoty

-2CZ 24091 Ul základních jednotek nosné vrstvy je dosazeno menší citlivosti senzoru vůči slunečnímu a/nebo jinému světelnému záření, z čehož vyplývá také jeho vyšší životnost.

Citlivost senzoru lze však také ovlivnit přidáním pomocných látek, které zvyšují (absorbéiy ultrafialového záření), případně snižují světelnou citlivost použitých světlocitlivých barviv.

Senzor citlivý na sluneční a/nebo jiné světelné záření podle všech popsaných příkladů provedení je vyroben nanesením světlocitlivého barviva, případně světlocitlivých barviv na nosnou vrstvu, přičemž barviva se na tuto vrstvu nanášejí ve formě roztoku, který obsahuje barvivo, vhodné rozpouštědlo a v některých příkladech i pomocné látky, které zvyšují nebo snižují světelnou citlivost barviv.

Světlocitlivá barviva je možno na nosnou vrstvu nanášet několika různými známými způsoby, například barvením nosné vrstvy v roztoku světlocitlivého barviva/barviv, klocováním, nástřikem, případně i potiskem.

Další příklady provedení odpovídají popsaným příkladům provedení, s tím rozdílem, že nosná vrstva je tvořena neporézním materiálem.

Průmyslová využitelnost

Světlocitlivý senzor podle technického řešení je využitelný pro ochranu zdraví osob proti poškození kůže světelným (ultrafialovým) zářením, případně pro určení optimální dávky světelného záření například v soláriích.

Světlocitlivý senzor podle technického řešení je využitelný také v průmyslových aplikacích, kde nelze z různých důvodů využít jiných senzorů.

Claims

NÁROKY NA OCHRANU

1. Světlocitlivý senzor, citlivý na sluneční a/nebo jiné světelné záření, obsahující nosnou vrstvu, vyznačující se tím, že na nosné vrstvě je naneseno alespoň jedno přírodní světlocitlivé barvivo a/nebo alespoň jedno syntetické světlocitlivé barvivo.
2. Senzor podle nároku 1, vyznačující se tím, že nosná vrstva je tvořena porézním materiálem.
3. Senzor podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že nosná vrstva je tvořena textilním útvarem.
4. Senzor podle kteréhokoli z nároků laž3, vyznačující se tím, že nosná vrstva je tvořena polyesterovou tkaninou.
5. Senzor podle nároku 1, vyznačující se tím, že nosná vrstva je tvořena neporézním materiálem.
6. Senzor podle kteréhokoli z nároků laž5, vyznačující se tím, že přírodním světlocitlivým barvivém je barvivo ze skupiny chlorofylů.
7. Senzor podle kteréhokoli z nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že přírodním světlocitlivým barvivém je barvivo ze skupiny karotenů.
8. Senzor podle nároku 3 nebo 4, vyznačující se tím, že alespoň jedno světlocitlivé barvivo je uloženo na povrchu vláken nosné vrstvy.

- 3 CZ 24091 Ul
9. Senzor podle nároku 3 nebo 4, vyznačující se tím, že alespoň jedno světlocitlivé barvivo je uloženo uvnitř vláken nosné vrstvy.
10. Senzor podle kteréhokoli z nároků laž9, vyznačující se tím, že na nosnou vrstvu jsou nanesena alespoň dvě světlocitlivá barviva, která se liší světelnou stálostí.

5
11. Senzor podle kteréhokoli z nároků 1 až 9, vyznačující se tím, že na nosnou vrstvuje nanesena alespoň jedna látka zvyšující světelnou stálost světlocitlivého barviva.
12. Senzor podle kteréhokoli z nároků laž9, vyznačující se tím, že na nosnou vrstvuje nanesena alespoň jedna látka snižující světelnou stálost světlocitlivého barviva.
13. Senzor podle kteréhokoliv z nároků 5, 6, 7, 10, 11 nebo 12, vyznačuj ící se tím, io že na nosnou vrstvuje nanesena alespoň jedna látka zvyšující adhezi mezi nosnou vrstvu a částicemi alespoň jednoho světlocitlivého barviva.