DE19809076A1 - Portable magnetic field measuring device for laboratory personnel or NMR tomography apparatus operating personnel - Google Patents

Portable magnetic field measuring device for laboratory personnel or NMR tomography apparatus operating personnel

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Abstract

The magnetic field measuring device is used for measuring the magnetic field exposure of the wearer via has a magnetic field sensor (M) for detecting static magnetic fields using 2 Hall elements aligned with different coordinate directions, coupled to an evaluation device (A), providing an overall magnetic field value fed to an integrator (I).

Description

Die Erfindung betrifft ein tragbares Gerät zu Mes­ sung der magnetischen Felder, denen sein Träger während eines Meßzeitraumes ausgesetzt ist, mit ei­ nem Magnetfeldsensor.The invention relates to a portable device for measuring solution of the magnetic fields to which its carrier is suspended during a measurement period, with egg magnetic field sensor.

Heutzutage ist das Personal von Laboratorien, in denen mit Magnetfeldern hoher Feldstärke gearbeitet wird, und das Bedienungspersonal von NMR-Tomogra­ phen, die zur Bildgebung im Rahmen der medizini­ schen Diagnostik eingesetzt werden, zunehmend großen statischen Magnetfeldern ausgesetzt. Die biophysikalischen Wirkungen dieser Magnetfelder auf den menschlichen Organismus sind noch weitgehend unerforscht. Zur Vermeidung gesundheitlicher Risi­ ken bei dem aus beruflichen Gründen hohen stati­ schen Magnetfeldern ausgesetzten Personenkreis hat die Strahlenschutzkommission dennoch Empfehlungen über Richt- und Grenzwerte sowohl für den Spitzen­ wert wie auch für den über eine bestimmte Zeit­ spanne, beispielsweise einen Tag, integrierten Wert der Feldstärke des statischen Magnetfeldes ausge­ sprochen, dem eine Person im Höchstfall ausgesetzt werden sollte.Nowadays the staff of laboratories are in who worked with magnetic fields of high field strength and the operators of NMR-Tomogra phen, used for imaging in the context of medizini diagnostics are increasingly used exposed to large static magnetic fields. The biophysical effects of these magnetic fields the human organism are still largely unexplored. To avoid health risks with the high stati exposed to magnetic fields the radiation protection commission nevertheless made recommendations about benchmarks and limits for both the peaks worth as well as for a certain time span, for example a day, integrated value the field strength of the static magnetic field to which a person is exposed at most should be.

Grundsätzlich sind unterschiedliche Verfahren zur Messung magnetischer Felder bekannt. Die Hall-Sonde nutzt beispielsweise dem Hall-Effekt aus, bei dem die an einem stromdurchflossenen Plättchen senk­ recht zur Richtung des Stromes und der Magnetfeld­ linien abfallende Hall-Spannung der magnetischen Feldstärke proportional ist. Das als Förster-Sonde bekannte Induktionsflußmagnetometer eignet sich be­ sonders zur Messung niedriger Feldstärken. Magneti­ sche Resonanzverfahren nutzen die Tatsache aus, daß die Entartung der Energieniveaus von Elektronen- oder Kernspins durch äußere Magnetfelder aufgehoben wird, woraus eine Resonanzfrequenz resultiert, die der jeweiligen Feldstärke proportional ist. Schließlich ist auch der Zeeman-Effekt, also die Aufspaltung von Spektrallinien im Magnetfeld zur Messung der Feldstärke prinzipiell geeignet.Basically there are different procedures for Measurement of magnetic fields known. The Hall probe takes advantage of the Hall effect, for example the sink on a current-carrying plate right to the direction of the current and the magnetic field lines falling Hall voltage of the magnetic  Field strength is proportional. That as a forester probe known induction flux magnetometer is suitable especially for measuring low field strengths. Magneti resonance methods take advantage of the fact that the degeneracy of the energy levels of electron or nuclear spins canceled by external magnetic fields becomes, which results in a resonance frequency, the is proportional to the respective field strength. Finally, there is also the Zeeman effect Splitting spectral lines in the magnetic field for Basically suitable for measuring the field strength.

Ein grundsätzliches Problem bei der Überwachung der magnetischen Feldstärke, denen ein Mensch in einem Laboratorium ausgesetzt ist, besteht darin, daß die Magnetfelder dort in der Regel durch stromdurch­ flossene Spulen erzeugt werden, bei denen die Feld­ stärke im Außenraum der Spule mit der dritten Po­ tenz des Abstandes von der Spule weg abfällt, daher kann die Stärke dieser Magnetfelder innerhalb eines Laboratoriums um mehrere Größenordnungen variieren. Andererseits fallen für die zeitintegrierte Bela­ stung eines Menschen durch ein statisches Magnet­ feld kurzzeitige Aufenthalte in einem Bereich hoher Feldstärke nahe am Magneten ähnlich stark ins Ge­ wicht wie lange andauernde Aufenthalte in entfern­ teren Bereichen, in denen die durch die Magnetspule verursachte Feldstärke deutlich niedriger ist und beispielsweise in der Größenordnung des Erdmagnet­ feldes liegt. Insgesamt resultiert also ein Feld­ stärkebereich von einem Faktor 104, der von einer zuverlässigen Magnetfeldüberwachung abgedeckt wer­ den muß. A basic problem in the monitoring of the magnetic field strength to which a person is exposed in a laboratory is that the magnetic fields are generally generated there by coils through which the field strength is in the outer space of the coil with the third potential the distance from the coil drops, so the strength of these magnetic fields can vary by several orders of magnitude within a laboratory. On the other hand, for the time-integrated exposure of a person to a static magnetic field, short-term stays in an area with a high field strength close to the magnet are of similar importance to long-term stays in more distant areas in which the field strength caused by the magnetic coil is significantly lower and for example, is in the order of magnitude of the earth's magnetic field. Overall, this results in a field strength range of a factor of 10 4 , which must be covered by reliable magnetic field monitoring.

Vom Stand der Technik her sind Magnetfeldmeßgeräte bekannt, die für einen mobilen Einsatz geeignet sind und den Momentanwert eines Magnetfeldes zu ei­ nem bestimmten Zeitpunkt zuverlässig bestimmen. Diese Geräte sind aber nicht dazu in der Lage, durch eine zeitliche Integration der Meßwerte einen integralen Wert oder auch einen auf einen Meßzeit­ raum bezogenen Mittelwert des Magnetfeldes zu er­ fassen, der für die Beurteilung der Belastung eines Menschen durch ein Magnetfeld wesentlich ist. Die Patentschrift US 5 532 681 beschreibt ein tragbares Gerät zur Überwachung der magnetischen Wechselfel­ der im Frequenzbereich von 4 Hz bis 50 kHz, denen sein Träger ausgesetzt ist, und das bei Überschrei­ tung eines einstellbaren Schwellwertes der magneti­ schen Feldstärke ein Alarmsignal abgibt. Als Magnetfeldsensor dienen drei orthogonal zueinander angeordnete Spulen, die magnetische Wechselfelder induktiv nachweisen. Dieses Gerät eignet sich aber weder zum Nachweis von statischen magnetischen Fel­ dern, noch ist es in der Lage, die gemessenen Magnetfelder über einen endlichen Meßzeitraum auf zu­ integrieren und so die kumulative Magnetfeldbela­ stung seines Trägers zu erfassen.Magnetic field measuring devices are known from the prior art known to be suitable for mobile use are and the instantaneous value of a magnetic field reliably determine at a certain point in time. However, these devices are not able to by integrating the measured values over time integral value or one at a time space-related average of the magnetic field to he summarize who is responsible for assessing the burden of a People through a magnetic field is essential. The Patent US 5 532 681 describes a portable one Device for monitoring the magnetic alternating fields the in the frequency range from 4 Hz to 50 kHz, which its wearer is exposed, and when it is exceeded setting an adjustable threshold of the magneti field strength gives an alarm signal. As Magnetic field sensors serve three orthogonally to each other arranged coils, the alternating magnetic fields prove inductively. However, this device is suitable neither for the detection of static magnetic fields nor is it able to measure the measured Magnetic fields over a finite measurement period integrate and so the cumulative magnetic field of the wearer.

Dagegen sind Dosimeter zur Erfassung der Strahlen­ dosis bekannt, die von Personen, die mit ionisie­ render Strahlung umgehen oder ihr besonders ausge­ setzt sind, beispielsweise dem Personal kerntechni­ scher Anlagen, getragen werden und ihre Strahlenex­ position erfassen. Für diese Dosimeter sind unter­ schiedliche Arbeitsprinzipien bekannt, wie bei­ spielsweise die Entladung einer Kondensatorkammer oder die Schwärzung eines Films durch die ionisie­ rende Strahlung, mit denen sich die Strahlenbela­ stung über einen begrenzten Zeitraum, beispiels­ weise einen Arbeitstag oder einen Monat, auf inte­ grieren läßt.In contrast, dosimeters are used to record the rays dose known by people with ionisie bypass radiation or make it particularly out are set, for example, the personnel core technology plants, and their radiation ex capture position. For these dosimeters are below different working principles known, as with  for example, the discharge of a capacitor chamber or the blackening of a film by ionization emitting radiation with which the radiation for a limited period of time, for example assign a working day or a month to inte freezes.

Vor diesem Hintergrund hat sich die vorliegende Er­ findung zur Aufgabe gesetzt, ein Dosimeter für sta­ tische Magnetfelder zu schaffen, das mobil und tragbar ist und es ermöglicht, sowohl die momentane Magnetfeldstärke, wie auch den über einen Meßzeit­ raum von beispielsweise einem Arbeitstag integrier­ ten Feldstärkewert zu erfassen.Against this background, the present Er task, a dosimeter for sta create magnetic fields that are mobile and is portable and allows both the current Magnetic field strength, as well as that over a measuring time integrating space from, for example, a working day field strength value.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Magnetfeldsensor das statische Magnetfeld erfaßt und aus drei Hall-Sonden aufgebaut ist, die unter derartigen Winkeln zueinander angeordnet sind, daß jede von ihnen das Magnetfeld in einer anderen von drei linear unabhängigen Raumrichtungen erfaßt, eine Auswertevorrichtung die Meßsignale der drei Hall-Sonden in eine den momentanen Meßwert für den Betrag des statischen Magnetfeldes repräsentie­ rende Größe umwandelt und ein Integrator diese Größe über den Meßzeitraum zu einem zeitlich inte­ grierten Meßwert auf integriert.According to the invention, this object is achieved by that the magnetic field sensor the static magnetic field detected and is composed of three Hall probes, the arranged at such angles to each other are that each of them has the magnetic field in one other of three linearly independent spatial directions detects an evaluation device, the measurement signals of the three Hall probes into one the current measured value for represent the amount of the static magnetic field converting size and an integrator this Size over the measurement period to a temporally inte The measured value is integrated.

Ein Kernproblem bei der Schaffung eines tragbaren und mobilen Magnetfeldüberwachungsgerätes liegt in der sorgfältigen Auswahl eines geeigneten Magnet­ feldmeßverfahrens, das eine akkurate Messung über einen Feldstärkebereich von vier Zehnerpotenzen zu­ läßt und sich gleichzeitig so platz- und gewichts­ sparend ausführen läßt, daß es seinen Träger nicht wesentlich behindert. Zur Erfüllung dieser Anforde­ rungen sieht die Erfindung die Verwendung eines aus Hall-Sonden aufgebauten Magnetfeldsensors vor, die wenig Platz in Anspruch nehmen und mit denen sich der erforderliche Meßbereich realisieren läßt. Da das erfindungsgemäß Überwachungsgerät den Betrag des Magnetfeldes unabhängig von seiner Richtung und der räumlichen Ausrichtung des mit dem mobilen Ge­ rät beweglichen Magnetfeldsensors zum Magnetfeld messen muß, sieht die Erfindung den Aufbau des Magnetfeldsensors aus drei Hall-Sonden vor, die zu­ sammen alle drei räumlichen Komponenten des Magnet­ feldes erfassen sollen, woraus sich sein Betrag leicht berechnen läßt. Dazu müssen die drei Hall- Sonden in derartigen Winkeln zueinander angeordnet werden, daß sie in drei unterschiedlichen Raumrich­ tungen liegende Komponenten des Magnetfeldes erfas­ sen, wobei die drei Raumrichtungen nicht zu einer gemeinsamen Ebene parallel sein dürfen, sondern vielmehr voneinander linear unabhängig sein müssen. Bei Kenntnis der geometrischen Anordnung und der Eigenschaften der verwendeten Hall-Sonden läßt sich daraus dann der Betrag des Magnetfeldes am Ort des Magnetfeldsensors mit einer geeigneten Auswertevor­ richtung, beispielsweise einem analogen oder digi­ talen Rechner, leicht bestimmen. Eine besonders einfache und daher von der Erfindung bevorzugte Konfiguration liegt dann vor, wenn jede der drei Hall-Sonden senkrecht zu den beiden anderen ange­ ordnet ist, so daß sie die Komponenten des stati­ schen Magnetfeldes bezüglich dreier zueinander or­ thogonaler Raumrichtungen erfassen. Im Falle dreier gleichartiger Hall-Sonden ergibt sich dann der Be­ trag der Feldstärke des statischen Magnetfeldes B gemäß der Formel
A core problem in the creation of a portable and mobile magnetic field monitoring device lies in the careful selection of a suitable magnetic field measuring method which allows an accurate measurement over a field strength range of four powers of ten and can be carried out at the same time in a space and weight-saving manner that it is not essential for its wearer with special needs. To meet these requirements, the invention provides for the use of a magnetic field sensor constructed from Hall probes, which takes up little space and with which the required measuring range can be realized. Since the monitoring device according to the invention must measure the magnitude of the magnetic field regardless of its direction and the spatial orientation of the magnetic field sensor movable with the mobile device, the invention provides for the construction of the magnetic field sensor from three Hall probes, which together comprise all three spatial components of the magnetic field should be recorded, from which its amount can be easily calculated. For this purpose, the three Hall probes must be arranged at such angles to one another that they detect components of the magnetic field lying in three different spatial directions, the three spatial directions not being parallel to a common plane, but rather being linearly independent of one another. With knowledge of the geometric arrangement and the properties of the Hall probes used, the magnitude of the magnetic field at the location of the magnetic field sensor can then be easily determined using a suitable evaluation device, for example an analog or digital computer. A particularly simple and therefore preferred configuration of the invention is when each of the three Hall probes is arranged perpendicular to the other two, so that they detect the components of the static magnetic field with respect to three orthogonal spatial directions. In the case of three identical Hall probes, the field strength of the static magnetic field B is then calculated according to the formula

B = const.(U1 2 + U2 2 + U3 2)½,
B = const. (U 1 2 + U 2 2 + U 3 2 ) ½ ,

wobei U1, U2 und U3 die elektrischen Spannungssi­ gnale der drei Hall-Sonden bezeichnen und const eine von der Meßanordnung abhängige Konstante dar­ stellt.where U 1 , U 2 and U 3 denote the electrical voltage signals of the three Hall probes and const represents a constant dependent on the measuring arrangement.

Zur Erfassung der Magnetfeldbelastung eines Men­ schen über längere Zeiträume wird der momentane Meßwert für den Betrag des statischen Magnetfeldes noch in einem Integrator über den Meßzeitraum auf­ integriert und so ein zeitlich integrierter Meßwert bestimmt, der beispielsweise durch die Formel
To record the magnetic field exposure of a person over longer periods of time, the instantaneous measured value for the amount of the static magnetic field is still integrated in an integrator over the measurement period, and thus a temporally integrated measured value is determined, for example by the formula

oder auch als auf den Meßzeitraum bezogener gemit­ telter Mittelwert
or also as an average value related to the measurement period

gegeben sein kann, wobei t0 den jeweiligen Meßzeit­ raum also beispielsweise die seit dem Einschalten des Gerätes verstrichene Zeit oder auch eine vorge­ gebene Meßzeit wie beispielsweise einen Arbeitstag bezeichnen kann.can be given, where t 0 can denote the respective measuring period, for example the time that has elapsed since the device was switched on or a predetermined measuring time such as a working day.

Selbstverständlich läßt sich das erfindungsgemäße Gerät nicht nur zur Überwachung der Magnetfeldbela­ stung einer Person, die dieses Gerät mit sich her­ umträgt, einsetzen, sondern eignet sich ebensogut dazu, die Magnetfeldbelastung eines festen Ortes bei Bedarf zu kontrollieren. Of course, the invention can Device not only for monitoring the magnetic field load a person who carries this device with them transfers, use, but is equally suitable the magnetic field load of a fixed location check if necessary.  

Die Stärke der das Meßsignal einer Hall-Sonde dar­ stellenden Hall-Spannung wird u. a. auch von der Dichte der beweglichen Ladungsträger im eigentli­ chen Sensor beeinflußt, die je nach verwendeten Ma­ terial von der Temperatur abhängen kann, wobei ins­ besondere bei Halbleitern sogar eine exponentielle Temperaturabhängigkeit möglich ist. Um auch solche Materialien im erfindungsgemäßen Magnetfeldüberwa­ chungsgerät einsetzen zu können und eine temperatu­ runabhängige akkurate Auswertung der Meßsignale zu ermöglichen, wird in einer Fortbildung der Erfin­ dung vorgeschlagen, das Gerät mit einem zusätzli­ chen Temperatursensor auszustatten, der die Tempe­ ratur des Magnetfeldsensors erfaßt, so daß diese bei der Auswertung berücksichtigt werden kann. Eine deutliche Steigerung der Meßgenauigkeit des erfin­ dungsgemäßen Gerätes ist die vorteilhafte Folge.The strength of the measurement signal from a Hall probe Hall voltage is u. a. also from the Density of the mobile charge carriers in the actual Chen sensor affects, depending on the Ma used material can depend on the temperature, ins even an exponential one, especially for semiconductors Temperature dependence is possible. To also such Materials in the magnetic field according to the invention device and a temperatu Run-dependent accurate evaluation of the measurement signals enable, in a further training of the Erfin proposed the device with an additional Chen temperature sensor that the tempe rature of the magnetic field sensor detected so that this the evaluation can be taken into account. A significant increase in the accuracy of the inventions device according to the invention is the advantageous consequence.

Falls neben der Ganzkörper- auch noch die Teilkör­ perexposition einer Person überwacht werden soll, ist zusätzlich zu einer Magnetfeldmessung am Körper noch eine weitere an einer der Extremitäten der be­ treffenden Person erforderlich. Hierzu wird das Magnetfeldüberwachungsgerät in einer Fortbildung der Erfindung mit zumindest einem zusätzlichen, aus drei zueinander senkrecht stehenden Hall-Sonden ge­ bildeten Magnetfeldsensor ausgestattet. Dieser wird zweckmäßigerweise über flexible, elektrisch lei­ tende Kabel ausreichender Länge mit dem restlichen Gerät verbunden und mit geeigneten Befestigungsmit­ teln wie beispielsweise Riemen oder Klammern verse­ hen, mit denen ein erwachsener Mensch, der das er­ findungsgemäße Magnetfeldüberwachungsgerät am Kör­ per trägt, den zusätzlichen Magnetfeldsensor an ei­ nem seiner Arme oder Beine, etwa im Bereich des Hand- oder Fußgelenkes, festlegen kann.If besides the whole body also the partial body per-exposure of a person should be monitored is in addition to a magnetic field measurement on the body yet another on one of the extremities of the be required person. For this, the Magnetic field monitoring device in a training course Invention with at least one additional one three mutually perpendicular Hall probes formed magnetic field sensor equipped. This will expediently via flexible, electrically lei of sufficient length with the rest Device connected and with suitable fastening such as straps or staples hen with whom an adult man who he magnetic field monitoring device according to the invention on the body  per carries the additional magnetic field sensor to an egg his arms or legs, for example in the area of the Wrist or ankle.

Die von der Auswertevorrichtung des erfindungsgemä­ ßen Magnetfeldüberwachungsgerätes aus den Meßsigna­ len der drei Hall-Sonden bestimmte Größe, die den momentanen Betrag des statischen Magnetfeldes re­ präsentiert, kann insbesondere ein elektrisches Si­ gnal, also insbesondere eine elektrische Spannung oder auch ein elektrischer Strom sein, wobei letz­ teres ermöglicht, den Integrator mit einem Konden­ sator zu bilden, der mit diesem Strom aufgeladen wird. In diesem Fall ist der zeitlich integrierte Meßwert durch die auf dem Kondensator angesammelte Ladungsmenge und dadurch durch die am Kondensator abfallende Spannung gegeben.The from the evaluation device of the invention ß magnetic field monitoring device from the Meßsigna len of the three Hall probes certain size, which the current amount of the static magnetic field right presented, in particular an electrical Si gnal, in particular an electrical voltage or be an electric current, the latter teres enables the integrator with a condenser sator to form, which is charged with this current becomes. In this case, the time is integrated Measured value by the accumulated on the capacitor Amount of charge and therefore by the capacitor falling voltage given.

Der Aufbau von Auswertevorrichtung und Integrator des erfindungsgemäßen Magnetfeldüberwachungsgerätes aus Analogbauteilen hat aber den grundsätzlichen Nachteil, daß das Meßergebnis durch äußere Ein­ flüsse wie elektromagnetische Felder oder ionisie­ rende Strahlung verfälscht werden kann. Daher wird das erfindungsgemäße Gerät in bevorzugter Ausbil­ dung der Erfindung mit zumindest einem Analog-Digi­ tal-Wandler ausgestattet, der die Meßwerte digita­ lisiert, und Auswertevorrichtung und Integrator aus Digitalbauteilen gebildet, die die nunmehr digital dargestellten Meßwerte weiter verarbeiten. Die zeitliche Integration der Meßwerte geschieht dann einfach in einem elektronischen Speicher, in dem die einzelnen Meßwerte zum zeitlich integrierten Meßwert aufsummiert werden. Unabhängigkeit von äu­ ßeren Störeinflüssen und eine mit der Digitaltech­ nik verbundene Flexibilität und Vielseitigkeit bei der Verarbeitung der Meßsignale sind die vorteil­ haften Folgen.The structure of the evaluation device and integrator of the magnetic field monitoring device according to the invention from analog components but has the basic one Disadvantage that the measurement result by external input flows like electromagnetic fields or ionization radiation can be falsified. Therefore the device according to the invention in preferred training extension of the invention with at least one analog digi tal converter equipped to digita the measured values lized, and evaluation device and integrator Digital components formed, which are now digital Process the measured values shown further. The The measured values are then integrated in time simply in an electronic store where the individual measured values for time integration  Measured value can be added up. Independence from external major interference and one with digital tech nik connected flexibility and versatility the processing of the measurement signals are the advantage are liable consequences.

Weiterhin empfiehlt die Erfindung das Magnetfeld­ überwachungsgerät mit einem Anzeigegerät, bei­ spielsweise einem oder mehreren LCD-Displays, aus­ zustatten, auf der für die Magnetfeldbelastung sei­ nes Trägers relevante Werte darstellbar sind. Hier­ für kommen insbesondere der Spitzenwert der Magnet­ feldstärke, also der höchste im bisherigen Meßzeit­ raum aufgetretene Meßwert in Frage und der über den Meßzeitraum integrierte Meßwert der Magnetfeld­ stärke, der dem Träger des Gerätes Auskunft über die im Laufe der Meßzeit akkumulierte Magnetfeldbe­ lastung gibt. Darüberhinaus sind auch der zeitliche Mittelwert und der aktuelle Meßwert von Interesse, wobei eine Kenntnis des letzteren dem Benutzer da­ bei hilft, räumliche Bereiche hoher Feldstärke nach Möglichkeit zu vermeiden. Insgesamt erlaubt es eine solche Anzeigevorrichtung dem Benutzer eines Ma­ gnetfeldüberwachungsgerätes, seine aktuelle Magnet­ feldbelastungen zu bestimmen, mit bekannten Grenz­ werten zu vergleichen und durch Kenntnis seiner ak­ tuellen Belastungen sein Verhalten im Hinblick auf eine möglichst niedrige Gesamtbelastung und einer Vermeidung hoher Spitzenwerte zu optimieren und da­ durch evtl. von Magnetfeldern verursachten gesund­ heitlichen Risiken wirkungsvoll vorzubeugen. The invention further recommends the magnetic field monitoring device with a display device, at for example one or more LCD displays allow on which is for the magnetic field load relevant values can be displayed. Here for come in particular the peak value of the magnet field strength, i.e. the highest in the previous measurement time measured value in question and the over the Measuring period integrated measured value of the magnetic field strength that provides information to the wearer of the device the magnetic field accumulated in the course of the measuring time burden there. In addition, the temporal Mean and the current measured value of interest, a knowledge of the latter there for the user helps with spatial areas of high field strength Way to avoid. Overall, it allows one such display device to the user of a Ma gnetfeld MONITOR, its current magnet to determine field loads with known limits compare values and by knowing his ac his behavior with regard to the actual stress the lowest possible total load and one Avoid optimizing high peaks and there healthy caused by magnetic fields effective prevention of risks.  

Weiterhin empfiehlt die Erfindung, das erfindungs­ gemäße Magnetfeldüberwachungsgerät so zu gestalten, daß die von ihm bestimmten Meßwerte, insbesondere der innerhalb des Meßzeitraumes bestimmte Spitzen­ wert sowie der über den Meßzeitraum zeitlich inte­ grierte bzw. über den Meßzeitraum gemittelte Meß­ wert des statischen Magnetfeldes an einer separaten Auslesestation aus dem Gerät auslesbar sind, so daß sie registriert werden können. Hierfür kann das er­ findungsgemäße Magnetfeldüberwachungsgerät bei­ spielsweise mit elektrischen Anschlüssen versehen werden, die die Herstellung einer elektrisch lei­ tenden Verbindung mit der Auslesestation zur Daten­ übertragung erlauben. Alternativ dazu können Ma­ gnetfeldüberwachungsgerät und Auslesestation aber auch über eine Vorrichtung zum kontaktlosen Daten­ austausch ausgestattet werden. Eine beispielsweise täglich zum Abschluß eines Arbeitstages erfolgende Registrierung der Meßwerte ermöglicht es, die Ma­ gnetfeldbelastung eines Menschen in zuverlässiger Weise über längere Zeiträume wie Monate und Jahre zu erfassen und zu dokumentieren und auf diese Weise beispielsweise die Einhaltung von Jahres­ grenzwerten der Magnetfeldbelastung zu überprüfen.Furthermore, the invention recommends the invention to design appropriate magnetic field monitoring device so that the measured values determined by him, in particular the peak determined within the measurement period value as well as the temporally inte measured or averaged over the measurement period value of the static magnetic field on a separate Readout station are readable from the device, so that they can be registered. He can do that magnetic field monitoring device according to the invention for example with electrical connections be that the manufacture of an electrically lei connection to the readout station for data allow transmission. Alternatively, Ma gnet field monitoring device and readout station also via a device for contactless data exchange. For example daily at the end of a working day Registration of the measured values enables the Ma gnetfeldlastung a person in reliable Way over long periods of time like months and years to record and document and on this For example, compliance with the year Check limit values of the magnetic field load.

Um ein versehentliches Überschreiten vorgegebener Grenzwerte der Magnetfeldbelastung des Trägers des Magnetfeldwarngerätes zuverlässig auszuschließen, empfiehlt die Erfindung, das Gerät mit einer Warn­ einrichtung auszustatten, die bei Überschreitung eines vorzugsweise einstellbaren Schwellwertes für den Spitzenwert und/oder den über den Meßzeitraum zeitlich integrierten Meßwert und/oder den über den Meßzeitraum gemittelten Mittelwert des statischen Magnetfeldes seinen Träger durch Auslösung eines visuellen und/oder akustischen Alarmes informiert und ihm dadurch die Möglichkeit gibt, durch ein Verlassen des Bereichs hoher Feldstärke seine Ma­ gnetfeldbelastung innerhalb es durch die Grenzwerte vorgegebenen Bereiches zu halten. Auf diese Weise läßt sich eine zuverlässigere Einhaltung der Grenz­ werte erzielen und dadurch die mit dem Aufenthalt in den Magnetfeldern verbundenen gesundheitlichen Risiken weiter reduzieren.In order to accidentally exceed the specified Limits of the magnetic field load on the wearer of the Reliably exclude magnetic field warning device, recommends the invention, the device with a warning to equip the facility when exceeded a preferably adjustable threshold value for the peak value and / or that over the measurement period temporally integrated measured value and / or the over the  Measurement period averaged the mean of the static Magnetic field its carrier by triggering a visual and / or acoustic alarm and thereby giving him the opportunity through a Leaving the high field strength range its Ma gnet field load within it by the limit values to keep the specified range. In this way can be a more reliable compliance with the limit achieve values and thereby those with the stay associated health in the magnetic fields Reduce risks further.

Als mögliche Schwellwerte für den Betrag des stati­ schen Magnetfeldes empfiehlt die Erfindung insbe­ sondere den gegenwärtigen Grenzwert für Herz­ schrittmacher, der bei 0,5 mT liegt, sowie die zu erwartenden Grenzwerte für Ganz- und Teilkörperex­ position von 2 bzw. 5 T.As possible threshold values for the amount of the stati The magnetic field recommends the invention in particular especially the current limit for heart pacemaker, which is 0.5 mT, as well as the Expected limits for whole and partial body exx position of 2 or 5 T.

Zusätzlich zu den statischen Magnetfeldern können auch magnetische Wechselfelder zur Magnetfeldbela­ stung eines Menschen beitragen. Daher wird im Hin­ blick auf evtl. künftige Richt- und Grenzwerte für die Leistung magnetischer Wechselfelder, denen ein Mensch ausgesetzt ist, angeregt, daß erfindungsge­ mäße Magnetfeldüberwachungsgerät in einer Weiter­ bildung der Erfindung so auszubilden, daß zusätz­ lich auch die Leistung magnetischer Wechselfelder erfaßt und über einen Meßzeitraum zeitlich inte­ griert wird. In diesem Fall können dann analog zu der Anzeige der Meßwerte des statischen Magnet­ feldes auch die Meßwerte der momentanen Leistung des magnetischen Wechselfeldes und/oder des im Meß­ zeitraum bestimmten Spitzenwertes und/oder des über den Meßzeitraum zeitlich integrierten Wertes und/oder des über den Meßzeitraum gemittelten Mit­ telwertes auf einer Anzeigevorrichtung dargestellt werden, um den Träger des erfindungsgemäßen Magnet­ feldüberwachungsgerätes gleichzeitig oder nachein­ ander über beide Arten von Magnetfeldern zu infor­ mieren, denen er ausgesetzt ist.In addition to the static magnetic fields can alternating magnetic fields for magnetic field exposure contributing to a human being. Therefore, in the Hin look at possible future guidelines and limits for the performance of alternating magnetic fields to which a Man is exposed, excited that fiction moderate magnetic field monitoring device in a further education of the invention so that additional also the performance of alternating magnetic fields recorded and integrated over time over a measurement period is griert. In this case, you can then do the same the display of the measured values of the static magnet field also the measured values of the current power of the alternating magnetic field and / or of the measurement  period determined peak value and / or the over the measurement period of the time-integrated value and / or the averaged over the measurement period telwert shown on a display device be the carrier of the magnet according to the invention field monitoring device simultaneously or sequentially other about both types of magnetic fields to which it is exposed.

Es ist denkbar, daß sinnvolle Belastbarkeitsgrenzen des menschlichen Organismus für Magnetfelder zweck­ mäßigerweise über die Leistung des gesamten aus statischen Magnetfeldern und magnetischen Wechsel­ feldern zusammengesetzten Magnetfeldes definiert werden, wobei auch hier wiederum der im Meßzeitraum aufgetretene Spitzenwert und der über den Meßzeit­ raum integrierte Meßwert der Leistung des gesamten Magnetfeldes für Grenz- und Richtwerte von Relevanz sein dürften. In diesem Fall empfiehlt die Erfin­ dung, das Magnetfeldüberwachungsgerät so auszubil­ den, daß es die Gesamtleistung des Magnetfeldes er­ faßt und über den Meßzeitraum zeitlich auf inte­ griert. Vorteilhafte Anzeigewerte sind in diesem Falle der im Meßzeitraum aufgetretene Spitzenwert und der über den Meßzeitraum integrierte Wert der Leistung des gesamten Magnetfeldes. Zusätzlich kön­ nen aber auch der momentane Meßwert und ein über ein Meßzeitraum gemittelter Mittelwert der Leistung des gesamten Magnetfeldes auf der Anzeigevorrich­ tung dargestellt werden. It is conceivable that reasonable resilience limits of the human organism for magnetic fields moderately based on the performance of the whole static magnetic fields and magnetic alternation fields composed magnetic field defined be, here again in the measurement period peak value that occurred and that over the measuring time Room integrated measurement of the performance of the whole Magnetic field for limit and guide values of relevance should be. In this case the Erfin recommends training the magnetic field monitoring device in this way that it is the total power of the magnetic field summarizes and timed over the measurement period to inte freezes. There are advantageous display values in this Case the peak value that occurred during the measurement period and the value of the integrated over the measurement period Performance of the entire magnetic field. In addition, but also the current measured value and an over a measurement period averaged average power of the entire magnetic field on the display device tion are shown.  

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Er­ findung lassen sich dem nachfolgenden Beschrei­ bungsteil entnehmen, in dem anhand einer Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläu­ tert ist. Sie ergibt eine schematische Übersicht über ein erfindungsgemäßes Magnetfeldüberwachungs­ gerät.Further details, features and advantages of the Er can be found in the following description Take part of the exercise, in the drawing an embodiment of the invention in more detail is tert. It gives a schematic overview via a magnetic field monitoring according to the invention device.

Das erfindungsgemäße Magnetfeldüberwachungsgerät wird von einer Person, deren Magnetfeldbelastung überwacht werden soll, am Körper, beispielsweise am Gürtel, in einer Tasche oder an der Kleidung befe­ stigt, getragen. Es besteht zunächst einmal aus ei­ nem Magnetfeldsensor (M), der im wesentlichen aus drei wechselweise senkrecht zueinander stehenden Hall-Sonden aufgebaut ist, die mit einem konstanten Strom beaufschlagt werden und von denen jede ein Spannungssignal U1, U2, U3 liefert, das jeweils ei­ ner der drei räumlichen Komponenten des statischen Magnetfeldes am Ort des Magnetfeldsensors (M) pro­ portional ist. Ein zusätzlicher Temperatursensor (T) erfaß die Temperatur des Magnetfeldsensors (M). Die vier Spannungssignale für die drei Magnetfeld­ komponenten und die. Temperatur werden in der Aus­ wertevorrichtung (A) zunächst in einem Analog-Digi­ tal-Wandler (ADC) digitalisiert und dann in einem elektronischen Rechner weiter verarbeitet. Dieser bestimmt zunächst aus den drei Hall-Spannungen un­ ter Berücksichtigung der Temperatur den aktuellen Betrag des statischen Magnetfeldes B(t)0 sowie den im Meßzeitraum auftretenden Spitzenwert Bmax. Zu­ sätzlich arbeitet der elektronische Rechner als In­ tegrator (1), der den über den Meßzeitraum gemit­ telten Mittelwert des statischen Magnetfeldes B durch Aufsummation der einzelnen Meßwerte bestimmt. Der jeweils aktuelle Meßwert B(t), der im Meßzeit­ raum bestimmte Spitzenwert Bmax sowie der über den Meßzeitraum gemittelte Mittelwert B des statischen Magnetfeldes werden in einer Anzeige (D) darge­ stellt. Darüber hinaus läßt sich das erfindungsge­ mäße Magnetfeldüberwachungsgerät an eine externe Auslesestation (S) anschließen, die die über den Meßzeitraum angefallenen Meßwerte ausliest und so die langfristige Überwachung der Magnetfeldexposi­ tion eines Menschen gestattet. Schließlich verfügt das erfindungsgemäße Magnetfeldüberwachungsgerät auch über eine Warnvorrichtung (W), die seinen Trä­ ger durch einen optischen und/oder akkustischen Alarm darauf aufmerksam macht, wenn beispielsweise der Spitzenwert oder der über den Meßzeitraum ge­ mittelte Mittelwert des statischen Magnetfeldes einen eingestellten Schwellwert überschreitet. Ein Träger eines Herzschrittmachers kann den Schwell­ wert für den Spitzenwert des statischen Magnet­ feldes beispielsweise auf den für ihn geltenden Grenzwert von 0,5 mT einstellen, so daß er bei Überschreitung dieses Grenzwertes gewarnt wird und dadurch ein gesundheitliches Risiko für sich ver­ meiden kann.The magnetic field monitoring device according to the invention is worn by a person, whose magnetic field exposure is to be monitored, on the body, for example on a belt, in a pocket or on clothing. It consists first of all of a magnetic field sensor (M), which is essentially made up of three mutually perpendicular Hall probes, which are supplied with a constant current and each of which supplies a voltage signal U 1 , U 2 , U 3 , each of which is proportional to one of the three spatial components of the static magnetic field at the location of the magnetic field sensor (M). An additional temperature sensor (T) detects the temperature of the magnetic field sensor (M). The four voltage signals for the three magnetic field components and the. Temperature are first digitized in the evaluation device (A) in an analog-digital tal converter (ADC) and then further processed in an electronic computer. This first determines the current magnitude of the static magnetic field B (t) 0 and the peak value B max occurring in the measurement period from the three Hall voltages, taking into account the temperature. In addition, the electronic computer works as an integrator ( 1 ) which determines the mean value of the static magnetic field B averaged over the measurement period by summing up the individual measured values. The current measured value B (t), the peak value B max determined in the measurement period and the mean value B of the static magnetic field averaged over the measurement period are shown in a display (D). In addition, the magnetic field monitoring device according to the invention can be connected to an external readout station (S) which reads out the measured values obtained over the measurement period and thus permits long-term monitoring of the magnetic field exposure of a person. Finally, the magnetic field monitoring device according to the invention also has a warning device (W) which alerts its carrier by an optical and / or acoustic alarm when, for example, the peak value or the mean value of the static magnetic field averaged over the measurement period exceeds a set threshold value. A wearer of a pacemaker can set the threshold value for the peak value of the static magnetic field, for example, to the limit value of 0.5 mT that applies to him, so that he is warned when this limit value is exceeded and can thus avoid a health risk for himself.

Claims (14)

1. Tragbares Gerät zur Messung der magnetischen Felder, denen sein Träger während eines Meßzeitrau­ mes ausgesetzt ist, mit einem Magnetfeldsensor, dadurch gekennzeichnet, daß
  • - der Magnetfeldsensor (M) das statische Magnetfeld erfaßt und
  • - aus drei Hall-Sonden ausgebaut ist,
  • - die unter derartigen Winkeln zueinander angeord­ net sind, daß jede von ihnen das Magnetfeld in ei­ ner anderen von drei linear unabhängigen Raumrich­ tungen erfaßt,
  • - eine Auswertevorrichtung (A) die Meßsignale der drei Hall-Sonden in eine den momentanen Meßwert für den Betrag des statischen Magnetfeldes repräsentie­ rende Größe umwandelt und
  • - ein Integrator I diese Größe über den Meßzeitraum zu einem zeitlich integrierten Meßwert auf inte­ griert.
1. Portable device for measuring the magnetic fields to which its carrier is exposed during a measuring time mes, with a magnetic field sensor, characterized in that
  • - The magnetic field sensor (M) detects the static magnetic field and
  • - is made up of three Hall probes,
  • - Which are arranged at such angles to one another that each of them detects the magnetic field in one of three linearly independent spatial directions,
  • - An evaluation device (A) converts the measurement signals of the three Hall probes into a size representing the instantaneous measurement value for the amount of the static magnetic field and
  • - An integrator I integrates this quantity over the measurement period to a time-integrated measured value.
2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede der drei Hall-Sonden senkrecht zu den bei­ den anderen angeordnet ist. 2. Device according to claim 1, characterized in that each of the three Hall probes is perpendicular to the at the other is arranged.   3. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen Temperatursensor (T), der die Tempera­ tur des Magnetfeldsensors erfaßt.3. Device according to claim 1 or 2, characterized through a temperature sensor (T) that measures the tempera of the magnetic field sensor detected. 4. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die von der Auswertevorrichtung bestimmte Größe ein elektrischer Strom ist und der Integrator einen Kondensator enthält, der mit die­ sem Strom aufladbar ist.4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized characterized in that the evaluation device certain size is an electric current and the Integrator contains a capacitor that matches the its current is rechargeable. 5. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswertevorrichtung (A) zu­ mindest einen Analog-Digital-Wandler (ADC) enthält, die von der Auswertevorrichtung bestimmten Größen digital dargestellte Meßwerte sind und der Integra­ tor (I) einen elektronischen Speicher enthält, in dem diese Meßwerte zum integralen Meßwert aufsum­ miert werden.5. Device according to one of claims 1 to 3, characterized characterized in that the evaluation device (A) contains at least one analog-to-digital converter (ADC), the quantities determined by the evaluation device digitally displayed measured values are and the integra gate (I) contains an electronic memory, in which these measured values add up to the integral measured value be lubricated. 6. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekenn­ zeichnet durch zumindest einen zusätzlichen Magnet­ feldsensor aus drei zueinander senkrecht stehenden Hall-Sonden.6. Device according to one of claims 1 to 5, characterized is characterized by at least one additional magnet field sensor from three mutually perpendicular Hall probes. 7. Gerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der zusätzliche Magnetfeldsensor über elek­ trisch leitende Kabel mit dem Gerät verbunden und/oder mit Befestigungsmitteln versehen ist, mit dem er an einem menschlichen Arm/Bein festlegbar ist.7. Apparatus according to claim 6, characterized in that the additional magnetic field sensor via elek trically conductive cables connected to the device and / or is provided with fasteners with  which he can be attached to a human arm / leg is. 8. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekenn­ zeichnet durch eine Anzeige (D), die den momentanen Meßwert und/oder den über den im Meßzeitraum be­ stimmten Spitzenwert und/oder den über Meßzeitraum zeitlich integrierten Meßwert und/oder den über den Meßzeitraum gemittelten Mittelwert des statischen Magnetfeldes anzeigt.8. Device according to one of claims 1 to 7, characterized is marked by a display (D) showing the current Measured value and / or over the be during the measurement period agreed peak value and / or over the measurement period temporally integrated measured value and / or the over the Measurement period averaged the mean of the static Magnetic field. 9. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßwerte aus dem Gerät von einer Auslesestation (S) auslesbar sind.9. Device according to one of claims 1 to 8, characterized characterized in that the measured values from the device of a readout station (S) are readable. 10. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekenn­ zeichnet durch eine Warneinrichtung (W), die bei Überschreitung eines Schwellwertes durch den im Meßzeitraum bestimmten Spitzenwert und/oder den über den Meßzeitraum zeitlich integrierten Meßwert und/oder den über den Meßzeitraum gemittelten Mit­ telwert einen visuellen und/oder akustischen Alarm auslöst.10. Device according to one of claims 1 to 9, characterized is characterized by a warning device (W), which at A threshold value is exceeded by the im Measurement period determined peak value and / or the Measured value integrated over time over the measuring period and / or the averaged over the measurement period a visual and / or acoustic alarm triggers. 11. Gerät nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch einen Schwellwert für den im Meßzeitraum bestimmten Spitzenwert von 0,5 mT und/oder 2 T und/oder 5 T. 11. Apparatus according to claim 10, characterized by a threshold value for the determined during the measurement period Peak value of 0.5 mT and / or 2 T and / or 5 T.   12. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 11, ge­ kennzeichnet durch eine zusätzliche Erfassung und Integration der Leistung magnetischer Wechselfel­ der.12. Device according to one of claims 1 to 11, ge characterized by an additional recording and Integration of alternating magnetic power the. 13. Gerät nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch eine Anzeige des momentanen Meßwertes und/oder des im Meßzeitraum bestimmten Spitzenwertes und/oder des über den Meßzeitraum zeitlich integrierten Wer­ tes und/oder des über den Meßzeitraum gemittelten Mittelwertes der Leistung der magnetischen Wechsel­ felder.13. Apparatus according to claim 12, characterized by a display of the current measured value and / or the peak value determined during the measurement period and / or of the person integrated over time over the measurement period tes and / or that averaged over the measurement period Average power of magnetic changes fields. 14. Gerät nach Anspruch 12 oder 13, gekennzeichnet durch eine Anzeige des momentanen Meßwertes und/oder des im Meßzeitraum bestimmten Spitzenwer­ tes und/oder des über den Meßzeitraum zeitlich in­ tegrierten Wertes und/oder des über den Meßzeitraum gemittelten Mittelwertes der gesamten Leistung von statischem Magnetfeld und magnetischen Wechselfel­ dern.14. Device according to claim 12 or 13, characterized by displaying the current measured value and / or the peak value determined in the measurement period tes and / or the time over the measurement period in tegres value and / or over the measurement period averaged average of the total performance of static magnetic field and alternating magnetic field other.
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