DE2505089C3 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich zunächst auf Verfahren zur kontinuierlichen Messung der Schadstoffbelastung durch die Atemtätigkeit einer Person am Arbeitsort, sei es im geschlossenen Raum oder im Freien, wobei Luft aus der Umgebung des Arbeitsortes abgeleitet und der Schadstoff gehalt in dieser Luft ermittelt sowie registriert wird. Außerdem sind Vorrichtungen zur Durchführung solcher Verfahren Gegenstand der Erfindung.

Die Ermittlung und Überwachung der Schadstoffbelastung dient vor allem zum Schutz der Gesundheit an Arbeitsplätzen, die durch schädliche Gase, Staub und Aerosole, die durch die Atemluft aufgenommen werden, belastet sind.

Es sind bereits im stationären Bereich einsetzbare Meß- und Überwachungsgeräte bekannt, mit denen aus der Umgebung des Arbeitsplatzes kontinuierlich eine gewisse Luftmenge abgeleitet und auf ihren Schadstoffgehalt untersucht wird. Dabei wird darauf geachtet, daß gewisse Maximalwerte des Schadstoffgehaltes in der Luft nicht überschritten werden. Auf diese Weise wird gewissermaßen der Arbeitsplatz überwacht, nicht dagegen die tatsächliche Schadstoffbelastung der arbeitenden Person ermittelt; unberücksichtigt bleibt, daß ζ. B. bei körperlich sehr anstrengender Arbeit vergleichsweise sehr große Luftmengen eingeatmet werden, wodurch die subjektive Schadstoffbelastung bei konstantem Schadstoffgehalt in der Luft stark ansteigt. Außerdem kann mit be= kannten Meßverfahren nicht berücksichtigt werden, daß die Schadstoffkonzentration an verschiedenen Stellen des Arbeitsortcsschr uncrschicdlich sein kann, ι weil sie von Parametern, wie Entfernungen zur Schadstoffc|ucllc und Luftzirkulation, abhängig ist.

Die bekannten ortsbeweglichen Meßgeräte sind nur zur diskontinuierlichen Messung geeignet. Sie werden

im allgemeinen mit Handpumpen betrieben und sind bereits aus diesen Gründen bei der Arbeit hinderlich. Außerdem gelten auch für solche Meßgeräte die vorgenannten Nachteile.

Ferner sind Verfahren bekannt, bei denen die Staubkonzentration bzw. der Verunreinigungsgrad der Luft bestimmt und registriert werden kann (Staub, Reinhaltung der Luft, 26 f 1966] 10, S. 415-418; 33 [1973] 5, S. 213-216; Chemie-Ing.-Techn., 45 [1973] 1, S. 36-40). Die Atemtätigkeit der zu schützenden Person wird bei diesen Verfahren ebenfalls nicht berücksichtigt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, diese Schwierigkeiten zu überwinden und ein Meßverfahren zu entwickeln, mit dem die tatsächliche Belastung der zu schützenden Person durch Schadstoffe in der Atemluft ermittelt werden kann.

Es hat sich nun gezeigt, daß sich diese Aufgabe mit dem beanspruchten Verfahren bzw. mit der beanspruchten Vorrichtung in technisch sehr fortschrittlicher Weise lösen läßt. Dabei wird die Atemtätigkeit ermittelt und als wesentlicher Parameter bei der Auswertung der Meßwerte und Ermittlung der tatsächlichen Schadstoffbelastung der einzelnen Personen berücksichtigt.

Nach der Erfindung werden zur kontinuierlichen Ermittlung der Schadstoffbelastung einer Person durch Oberflächenelektroden an dem Körper der zu überwachenden Person physiologische Signale abgeleitet, die der augenblicklichen Atemtätigkeit entsprechen; einmal wird dabei eine der Atemluft annähernd proportionale Luftmenge aus der unmittelbarer Umgebung der Person entnommen und aus der Schadstoffmenge in dieser Luft die tatsächliche Schadstoffbelastung der Person mit Hilfe selbsttätig arbeitender Vorrichtungen ermittelt. Ein andermal wird eine konstante Luftmenge aus der Umgebung des Arbeitsortes entnommen, der Schadstoffgehalt in dieser Luft ermittelt und in ein der Schadstoffmenge proportionales elektrisches Signal umgesetzt. Dieses Signal wird mit einem weiteren elektrischen Signal korreüert, das dem durch Oberflächenelektroden gewonnenen physiologischen Signal entspricht. Das Ausgangssignal der Korrelationsstufe dient dann zur Ermittlung der effektiven Schadstoffbelastung.

Handelt es sich bei den austretenden Schadstoffen um solche, die im menschlichen Körper gespeichert oder nur langsam in ihrer Wirkung neutralisiert werden, wird gemäß einer Ausführungsart der Erfindung eine Integration des Momentanwertes der Schadstoffbelastung durchgeführt und gespeichert.

Vorteilhafte Ausführungsbeispiele zum Aufbau der Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens in beiden Varianten sind in den beigefügten Unteransprüchen 4 bis 8 beschrieben. Durch die vorgeschlagene Verwendung eines Miniaturpumpsystems läßt sich die gesamte Meßvorrichtung in derart kleiner Form ausbilden, daß sie in der Arbeitskleidung oder im Schutzhelm der zu schützenden Person untergebracht werden kann, wobei dann sehr nahe der wirklich interessierenden Stelle die Luftmessung durchge= führt und somit die wirkliche Schadstoffbelastung des Trägers dieser Meßeinrichtung sehr genau ermittelt werden kann.

Die wesentlichsten Vorteile der Erfindung gegenüber den bekannten Anordnungen lassen sich wie folgt zusammenfassen¹

- Die effektive Schadstoffbelastung und nicht mir

der Schadstoffgehalt in der Luft wird ermittelt,

- die individuelle Variation in der Atemtätigkeit und die damit verbundenen Unterschiede in der Schadstoffaufnahme werden bei der Messung berücksichtigt,

- lokale und/oder kurzfristige Konzentrationsschwankungen im Schadstoffgehalt der Luft werden erfaßt, und zwar genauso, wie sie den Träger tatsächlich belasten,

- das gesamte Meßsystem läßt sich sehr klein und leicht aufbauen und kann somit in die Arbeitskleidung eingefügt werden, ohne daß die zu schützende Person in irgendeiner Weise behindert wird,

- die vergleichsweise sehr genaue Messung der (tatsächlichen) Schadstoffbelastung der zu überwachenden Person ermöglicht einen Einsatz an belasteten Arbeitsplätzen, der hinsichtlich der Präventation von Berufskrankheiten optimal bestimmt werden kann, und

- durch das Einfügen der Meßeinrichtung in die Arbeitskleidung oder den Schutzhelm läßt sich die Messung nicht nur in geschlossenen Räumen, sondern auch im Freien durchführen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und Figuren näher erläutert. Es zeigt in schematischer Vereinfachung

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch !; und

Fig. 2 ein Blockschaltbild der Vorrichtung zur Durchführung der Verfahrensvariante nach Anspruch 2.

Gemäß Fig. 1 werden von dem Körper der zu überwachenden Person über geeignete Oberflächenelektroden 1 physiologische Signale abgegriffen, die der augenblicklichen Atemtätigkeit des Trägers entsprechen. Diese Signale werden nach einer Verstärkung in der Stufe 2 dazu benutzt, die Leistung eines Miniaturpumpsystems (3' + 4), das im wesentlichen aus dem Antriebsmotor 3' und der Pumpe 4 besteht, zu steuern. Im Luftstrom der Pumpe 4 befinden sich Filtereinrichtungen 5 und der eigentliche Schadstoffsensor 6, dessen Signale nach Verstärkung in der Stufe 7 einer Anzeige- und Registriereinheit 8 zugeführt werden. In dieser Anzeige-und Registriereinheit wird in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der Erfindung der Momentanwert über ein Meßgerät mit entsprechender Eichung oder über ein Warnsystem, z. B. Licht- oder Tonsignal, angezeigt. Das Strom-Zeitintegral des Momentanwertes wird mit einem Mikrocoulometer gebildet und gespeichert. Diese Aufzeichnung ist nötig, v/enn es sich um Schadstoffe han id!, die im Körper gespeichert oder nur langsam in ihrer Wirkung neutralisiert werden.

Zur Stromversorgung dient die Batterie h der Stufe U.

In der Variante nach Fig. 2 werden die ebenfalls über Oberfliichinelektroden 1 vom Körper des Trägers abgegriffenen elektrischen Signale, die wiederum der momentanen Atemintensität entsprechen, nach einer Verstärkung in der Stufe 2 zu einer Multiplizier oder Korrelationsstufe 10 weitcrgeleitet.

In dem Luftstrom des Miniatursystems (3" + 4), in der in diesem Fall der Pumpenmotor 3" mit konstanter Leistung betrieben wird, befinden sich wiederum Filtereinrichtungen 5 und der eigentliche Schadstoffsensor 6, dessen elektrische Ausgangssi-

5 6

gnalc in der Stufe 7 verstärkt und dann dem /weiten liert. anschließend in der Stufe 9 verstärkt iin

Eingang der Multiplizier- oder Korrclationsstufc 10 schließlich wiederum der An/eige- und Registriereil

zugeleitet werden. In der Stufe 10 werden dann die licit 8. die der nach I ig. I gleicht, zugeführt. D

von der Atcmtiitigkcit und von der Schadstoffmenge Stromversorgung iihernimmt auch in diesem fall ein

in der Luft abgeleiteten elektrischen Signale korre- ■ Bullet ic 11.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur kontinuierlichen Messung der Schadstoffbelastung durch die Atamtätigkeit einer Person am Arbeitsort, bei dem Luft aus der Umgebung des Arbeitsortes abgeleitet und der Schadstoffgehalt in der Luft ermittelt und registriert wird, dadurch gekennzeichnet, daß durch Oberflächenelektroden an dem Körper der zu schützenden Person physiologische Signale abgeleitet werden, die der augenblicklichen Atemtätigkeit entsprechen, daß eine der Atemluft annähernd proportionale Luftmenge aus der Nähe der Person entnommen wird und daß aus der Schadstoffmenge in dieser Luft die tatsächliche Schadstoffbelastung der Person mit Hilfe selbsttätig arbeitender Vorrichtungen ermittelt wird.

2. Verfahren zur kontinuierlichen Messung der Schadstoffe lastung durch die Atemtätigkeit einer Person am Arbeitsort, bei dem Luft in konstanter Menge aus der Umgebung des Arbeitsortes abgeleitet und der Schadstoffgehalt in dieser Luft ermittelt und in ein dem Schadstoff gehalt proportionales elektrisches Signal umgesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß durch Oberflächenelektroden an dem Körper der zu schützenden Person physiologische Signale abgeleitet werden, die der augenblicklichen Atemtätigkeit entsprechen, daß die Signale in proportionale elektrische Signale umgewandelt und mit dem der Schadstoffmenge proportionalen elektrischen Signal korreliert werden, und daß aus den daraus erhaltenen Werten die tatsächliche Schadstoffbelastung der zu überwachenden Person mit Hilfe s ibsttägig arbeitender Vorrichtungen ermittelt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Integration des Momentanwertes der Schadstoffbelastung durchgeführt und das Integral gespeichert wird.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 zur kontinuierlichen Messung der Schadstoffbelastung durch die Atemtätigkeit einer Person am Arbeitsort, bei dem Luft aus der Umgebung des Arbeitsortes abgeleitet und der Schadstoffgehalt in der Luft ermittelt und registriert wird, mit einem Schadstoffsensor, dem die auf Schadstoffe zu untersuchende Luft zugeführt wird, und Einrichtungen zur Messung und Registrierung des Schadstoffgehaltes, dadurch gekennzeichnet, daß in den zu untersuchenden Luftstrom eines Miniaturpumpsystems (3' + 4) Filtcreinrichtungcn (5) und ein durch physiologische Signale in seiner Empfindlichkeitkeit gesteuerter Schadstoffsensor (6) am Körper der zu überwachenden Person vorgesehen sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die von den am Körper der zu überwachenden Person angelegten Oberfliichenclckirodcn (1) abgeleiteten Signale zur Steuerung tier Pumpe (3') des Miniatursystems (3^! + 4) zugeschaltet sind.

(i. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2 zur kontinuierlichen Messung der Schadstoffhelustung durch die Atemtiitigkeit einer Person am Arbeitsort, bei dem Luft in konstanter Menge iius der Umgebung des Arbeitsortes abgeleitet und der Schadstoffgehall dieser Luft ermittelt und in ein dem Schadstoffgehalt proportionales elektrisches Signal umgesetzt wird, mit einem Schadstoffsensor, dem die auf Schadstoff zu untersuchende Luft zugeführt wird, und Ί Einrichtungen zur Messung und Registrierung des Schadstoffgehaltes, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugungeines konstanten Luftstroms durch Filtereinrichtungen (5) und durch den Schadstoffsensor (6) hindurch ein Miniaturpumpsys'em (3"

in + 4) und zur Verknüpfung eines dem Schadstoffgehalt proportionalen Signals mit einem mittels Oberflächer.elektroden an dem Körper der zu überwachenden Person abgeleiteten Signals eine Korrelationsstufe (10) vorgesehen sind.

π 7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis

6, dadurch gekennzeichnet, daß das Miniaturpumpsystem (3', 3" + 4) mit den Filtereinrichtungen (5) und dem Schadstoffsensor (6) sowie ein anschließendes Meß- und Auswertungssystem

>o in miniaturisierter Form ausgebildet und in der Arbeitskleidung oder dem Schutzhelm der zu überwachenden Person eingebaut ist.