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Tragbare, auf ein Feld ansprechende Warneinrichtung
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Die Erfindung bezieht sich auf eine tragbare, auf ein Feld ansprechende
Warneinrichtung, mit einem auf oder an dem Körper einer Person tragbaren Gehäuse,
einem auf das Feld ansprechenden Sensor, einem an den Sensor angeschlossenen Schwellwertdetektor,
einem vom Schwellwertdetektor angesteuerten Anzeigeelement sowie einer Versorgungseinheit
für den Sensor, den Schwellwertdetektor und das Anzeigeelement.
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Eine derartige Warneinrichtung ist aus der US-PS 3 927 375 bekannt.
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Es ist bekannt, derartige Warneinrichtungen von Personen tragen zu
lassen, die sich in einer Umgebung befinden, in der Felder der genannten Art herrschen.
Während dies früher vor allem Personen betraf, die sich in strahlungsgefährdeten
Räumen aufhalten, wobei die Warneinrichtungen dann Filme enthielten, die sich bei
radioaktiver Bestrahlung einfärben, sind, beispielsweise aus der eingangs genannten
US-PS auch solche Warneinrichtungen bekannt, die auf ein elektromagnetisches Feld
ansprechen.
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Die bekannte Warneinrichtung umfaßt eine auf das elektromagnetische
Feld ansprechende Antenne, einen mit der Antenne verbundenen Spannungsdetektor,
einen Schwellwert-Schaltverstärker, der an den Ausgang des Spannungsdetektors angeschlossen
ist sowie eine Bumineszenzdiode , die vom Schaltverstärker gesteuert wird. Die Diode
leuchtet dann auf, wenn der Detektor einer hochfrequenten elektromagnetischen Strahlung
ausgesetzt wird, wie sie beispielsweise von Radarsendern erzeugt wird. Eine solche
Strahlung hoher Intensität kann schädlich für Menschen sein. Je nachdem, welche
Form die Antenne bei der bekannten Warneinrichtung hat, kann die Einrichtung Strahlung
unterschiedlicher Frequenzbänder erfassen. Es ist beispielsweise möglich, bei einem
Ausführungsbeispiel der bekannten Art elektromagnetische Strahlung in einem Frequenzband
von 0,85 bis 2,2 GHz zu erfassen. Auf niederfrequente oder gar statische oder quasiritatische
Felder spricht die bekannte Einrichtung hingegen nicht wird.
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Es ist andererseits aus einem anderen Fachgebiet, nämlich dem der
Medizintechnik, bekannt, zum Erzeugen von Bilddarstellungen des Inneren eines Körpers
sich der Kernresonanz (NMR) zu bedienen, und diese Nachweistechnik gewinnt auf dem
Gebiet der medizinischen Diagnose zunehmend an Bedeutung.
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Derartige Geräte, sog. Kernspintomographen, erzeugen üblicherweise
ein im wesentlichen statisches magnetisches Feld hoher Feldstärke, in dessen Bereich
der Körper, von dem Bilder erzeugt werden sollen, gebracht wird. Bei üblichen Kernspintomographen
entstehen auch Streufelder hoher Intensität, die weit über das Gerät selbst in den
Raum hineinreichen und selbst im Abstand von mehreren Metern noch eine beträchtliche
Stärke erreichen können.
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Im allgemeinen sind statische Magnetfelder an sich für den menschlichen
Körper nicht schädlich. Allerdings können derartige Felder erhebliche Kräfte auf
Gegenstände aus Eisen oder anderen ferromagnetischen Materialien ausüben, so daß
auch statische Magnetfelder ab einer bestimmten Feldstärke ein Sicherheitsrisiko
darstellen können. Bei üblichen Kernspintomographen kann das Streufeld daher ein
erhebliches Sicherheitsrisiko darstellen. Weil das Streufeld nämlich stark genug
ist, um ferromagntische Gegenstände mit hoher Kraft anzuziehen, können diese Gegenstände
in den Bereich hineingezogen werden, in dem der zu untersuchende Patient liegt und
es besteht daher die Gefahr, daß ein mit großer Kraft und daher auch großer Geschwindigkeit
angezogener ferromagnetischer Gegenstand den Patienten ernsthaft verletzt. Aus diesem
Grunde müssen diejenigen Personen, die mit Kernspintomographen umgehen, mit größter
Sorgfalt darauf achten, daß sie nicht mit ferromagnetischen Gegenständen umgehen
oder, falls dies erforderlich sein sollte, diese mit größter Sorgfalt behandeln.
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Weiterhin ist zu beachten, daß ein starkes magnetisches Feld elektronische
Geräte beeinflussen kann, so daß beim Gebrauch derartiger Geräte in der Nähe eines
Kernspintomographen Vorsicht zu walten hat. Dies betrifft vor allem von Personen
getragene Geräte, beispielsweise elektronische Uhren u.dgl., die aus Unachtsamkeit
von der Person in die Nähe des Magneten getragen werden können. Insbesondere sind
jedoch Personen mit einem elektronische Herzschrittmacher einem Risiko ausgesetzt,
weil eine Beeinflussung des Herzschrittmachers durch das statische Magnetfeld nicht
ausgeschlossen werden kann. Gerät eine Person mit einem elektronischen Herzschrittmacher
nämlich in ein magnetisches Feld mit zu hoher Feldstärke, kann nicht ausgeschlossen
werden, daß die hohe Feldstärke den Schrittmacher zum Stillstand bringt.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Warneinrichtung
der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, daß sie auch im Bereich der
Medizintechnik bei mit magnetischen Feldern arbeitenden Geräten, insbesondere Kernspintomographen,
verwendet werden kann.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Sensor
mindestens ein auf ein statisches oder quasistatisches Magnetfeld ansprechendes
Element aufweist.
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Die Warneinrichtung erzeugt dann ein Warnsignal, wenn die Person einem
im wesentlichen statischen magnetischen Feld ausgesetzt wird, dessen Intensität
höher ist als ein vorgegebener Schwellwert.
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Das natürliche erdmagnetische Feld hat eine Intensität in der Größenordnung
von 0,5 Gauss. Demgegenüber wird der Schwellwert einer erfindungsgemäßen Warneinrichtung
auf einen Wert eingestellt, der wesentliche höher ist als das allgegenwärtige erdmagnetische
Feld, typischerweise beträgt der Schwellwert etwa 5 Gauss. Weiterhin soll die erfindungsgemäße
Warneinrichtung im wesentlichen nur auf statische oder quasistatische Felder ansprechen,
nicht jedoch auf höherfrequente Magnetfelder mit einer Frequenz von 50 oder 60 Hz,
wie sie beispielsweise von mit Netzspannung betriebenen Geräten erzeugt werden.
Das magnetfeldempfindliche Element kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung mit
einer Richtwirkung versehen sein, d.h. im wesentlichen nur auf ein Magnetfeld in
Richtung einer bestimmten Achse ansprechen. In diesem Fall kann man bevorzugt zwei
oder drei derartige Elemente mit Richtcharakteristik verwenden, die in einem Gehäuse
derart angeordnet sind, daß ihre Achsen aufeinander senkrecht stehen. Wenn in diesem
Falle die Einrichtung einem magnetischen Feld ausgesetzt wird, das im wesentlichen
nur in einer bestimmten Richtung herrscht, wird es in jedem Fall erfaßt, weil mit
zwei oder gar drei wirksamen Achsen jede Richtung ein einer Ebene bzw. im Raum erfaßt
wird. Bevorzugt können dabei die Ausgangssignale der Elemente oder einer diesen
zugeordneten Auswerteschaltung über eine Verknüpfungsschaltung miteinander verkoppelt
werden, um ein gemeinsames Ausgangssignal der Warneinrichtung zu erzeugen.
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Als magnetfeldempfindliches Element wird im Rahmen der vorliegenden
Erfindung bevorzugt ein magnetisch erregbares Relais, insbesondere ein Reed-Relais,
verwendet. Ein Reed-Relais weist zwei Kontaktzungen auf, die in unmittelbarer Nähe
zueinander in einem dichten Gehäuse angeordnet sind,
beispielsweise
in ein Glasgehäuse eingeschmolzen. Die beiden Zungen definieren damit eine Achse
und mit ihren Anschlüssen eine Schaltstrecke. Führt man die Kontaktzungen in einem
ferromagnetischen Material aus, so biegen sie sich unter dem Einfluß eines magnetischen
Feldes aufeinander zu und berühren sich schließlich, wenn die Richtung des wirksamen
äußeren Magnetfeldes in einer bestimmten Richtung senkrecht zur Achse der Kontaktzungen
steht. In Abwesenheit eines magnetischen Feldes berühren die Kontaktzungen einander
jedoch nicht, so daß der elektrische Kontakt nur bei Anwesenheit eines magnetischen
Feldes einer bestimmten Richtung im Raum geschlossen wird. Da zum Biegen und Schließen
der Kontaktzungen eine bestimmte Mindestfeldstärke erforderlich ist, hat ein solches
Reed-Relais auch die Charakteristik eines Schwellwertschalters, da nur ein Magnetfeld
der genannten bestimmten Richtung wie auch eines bestimmten Betrages in der Lage
ist, den Kontakt zu schließen. Der Schwellwert ist dabei durch die Konstruktion
des Reed-Relais festgelegt, insbesondere durch die Länge der Kontaktzungen, den
Abstand der Zungen voneinander bei Abwesenheit eines Magnetfeldes, die Biegesteifigkeit
der Zungen, die magnetischen Eigenschaften des Materials der Zungen und dergleichen
mehr. Man kann daher bei entsprechender Wahl der vorgenannten Parameter ein Reed-Relais
herstellen, dessen Ansprech-Feldstärke gerade den im vorliegenden Zusammenhang gewünschten
Betrag von 5 Gauß hat.
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Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann jedoch statt eines Reed-Relais
auch ein sonstiges magnetfeldempfindliches Element verwendet werden, beispielsweise
ein Hall-Detektor, ein magnetfeldempfindlicher Widerstand, ein magnetisch sättigbarer
Übertrager, eine Feldplatte oder dergleichen.
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Bevorzugt wird bei der erfindungsgemäßen Warneinrichtung eine Leuchtanzeige
und ein hörbarer Alarmgeber in Gestalt eines Summers o.dgl. verwendet, um den Benutzer
zu alarmieren, sobald er sich in einen Raumbereich begibt, in dem ein magnetisches
Feld herrscht, dessen Stärke den vorgegebenen Schwellwert von beispielsweise 5 Gauß
überschreitet.
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Die erfindungsgemäße Warneinrichtung benutzt ferner Elemente, die
klein und leicht sind, so daß die gesamte Einrichtung an der Kleidung der Person
getragen werden kann, wie man dies von Filmträgern kennt, die üblicherweise von
Personen getragen werden, die sich in strahlungsgefährdeten Räumen aufhalten. Man
kann, falls erforderlich, die erfindungsgemäße Einrichtung mit einem solchen Filmhalter
kombinieren. Vorzugsweise befindet sich die erfindungsgemäße Einrichtung in einem
Gehäuse, dessen Abmessungen kleiner sind als 3 x 6 x 10cm.
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Die erfindungsgemäße Einrichtung kann beispielsweise in Krankenhäusern
benutzt werden, die über einen Kernspintomographen verfügen oder andere Einrichtungen,
in deren Nähe statische Magnetfelder hoher Feldstärke auftreten. Die mit der erfindungsgemäßen
Einrichtung ausgestattete Person wird daher sofort gewarnt, wenn sie einen solchen
Bereich betritt und kann daher sofort reagieren, beispielsweise kann der Träger
eines Schrittmachers sofort den Raumbereich rückwärts wieder verlassen und sich
damit außer Gefahr bringen.
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Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und
der beigefügten Zeichnung.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt
und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Die einzige Figur zeigt
einen schematischen Stromlaufplan eines Ausführunsbeispiels einer erfindungsgemäßen
Warneinrichtung.
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Bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen
Warneinrichtung ist eine Batterie 1 austauschbar zwischen einer positiven Klemme
10 und einer negativen Klemme 11 angeordnet. Weiterhin sind ein erstes, magnetisch
betätigbares Relais 2 sowie ein zweites, ebenfalls magnetisch betätigbares Relais
3 vorgesehen, weiter ein Strombegrenzungswiderstand 6, eine Leuchtdiode 4 und ein
Summer 5. Die positive Klemme 10 ist mit den beiden Relais 2 und 3 verbunden, die,
wie weiter unten noch erläutert wird, zueinander parallel geschaltet sind. Das entgegengesetzte
Ende der beiden Relais 2 und 3 ist seinerseits mit dem Strombegrenzungswiderstand
6 und dem Summer 5 verbunden. Der Strombegrenzungswiderstand 6 ist an die Anode
der Leuchtdiode 4 angeschlossen. Die Kathode der Leuchtdiode 4 ist mit der negativen
Klemme 11 verbunden ebenso wie der andere Anschluß des Summers 5.
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Die Relais 2 und 3 sind, wie bereits erwähnt, magnetisch erregbar,
insbesondere sind es Reed-Relais der eingangs bereits geschilderten Art. Aus Gründen
der Einfachheit sind in der Zeichnung die Relais 2 und 3 als einpolige Schalter
dargestellt, es versteht sich jedoch, daß auch andere Schalterarten im Rahmen der
vorliegenden Erfindung verwendet werden können.
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Die Relais 2 und 3 sind räumlich in der Warneinrichtung derart angeordnet,
daß ihre Achsen maximaler Ansprechempfindlichkeit für ein magnetisches Feld im wesentlichen
aufeinander senkrecht stehen. Aufgrund dieser räumlichen Orientierung sind die Relais
2 und 3 in der Lage, die Anwesenheit einer Komponente eines magnetischen Feldes
zu erfassen, die in irgendeiner Richtung in der von den Achsen aufgespannten Ebene
liegt. Es können zusätzlich noch weitere magnetisch erregbare Relais vorgesehen
sein, die in anderen Raumrichtungen orientiert sind, so daß Komponenten eines magnetischen
Feldes in jeder Richtung im Raum erfaßt werden können.
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Die in der Figur dargestellte Schaltungsanordnung befindet sich bevorzugt
in einem in der Figur nicht dargestellten Gehäuse, das mit einer Öffnung zur Aufnahme
der Leuchtdiode 4 versehen ist, so daß diese leicht vom Benutzer betrachtet werden
kann. Das Gehäuse verfügt vorzugsweise über eine Klammer, mit der es an der Kleidung
eines Benutzers festgeklemmt werden kann.
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Wird die erfindungsgemäße Warneinrichtung einem im wesentlichen statischen
magnetischen Feld ausgesetzt, dessen Komponente in einer wirksamen Achsrichtung
eines der beiden Relais 2 oder 3 einen vorbestimmten Grenzwert von beispielsweise
5 Gauß überschreitet, wird der Schaltkontkakt des betreffenden Relais 2 und/oder
3 geschlossen. Das Schließen des Schaltkontaktes des Relais 2 oder des Relais 3
oder beider Relais 2 und 3 verbindet die Leuchtdiode 4 mit der Batterie 1 über den
Strombegrenzungswiderstand 6. In entsprechender Weise wird der Summer 5 an die Batterie
1 angeschlossen. Die Leuchtdiode 4 sendet dann ein Warnlicht aus
und
der Summer 5 erzeugt einen Warnton, um den Benutzer der Einrichtung zu warnen, daß
er einen Bereich betreten hat, in dem ein magnetisches Feld einer Intensität von
mehr als der Schwellwertintensität herrscht.
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Die dargestellte Schaltungsanordnung kann erfindungsgemäß ferner mit
in der Figur nicht dargestellten Elementen zur Funktionsprüfung versehen sein. Beispielsweise
kann ein Druckknopf-Schalter parallel zu den magnetisch erregbaren Relais 2 und
3 angeordnet sein. Wird der Knopf gedrückt, sind die Relais 2 und 3 überbrückt und
die Leuchtdiode 4 sowie der Summer 5 mit der Batterie verbunden und daher erregt.
Es kann ferner ein Spannungsprüfer parallel zur Batterie 1 angeordnet sein, falls
dies gewünscht wird, um prüfen zu können, ob die Spannung der Batterie 1 unter einen
vorbestimmten Wert abgesunken ist. Der Spannungsprüfer kann beispielsweise so ausgelegt
werden, daß die Leuchtdiode 4 blinkt oder der Summer 5 einen periodischen Ton abgibt,
um den Benutzer davon in Kenntnis zu setzen, daß er die Batterie 1 austauschen soll.
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Die Batterie 1, die Relais 2 und 3, die Leuchtdiode 4, der Summer
5 und der Widerstand 6 sind erfindungsgemäß klein und leicht ausgebildet, so daß
die Warneinrichtung insgesamt problemlos tragbar ist. Vorzugsweise ist die Warneinrichtung
so klein ausgebildet, daß sie vom Benutzer so benutzt und getragen werden kann,
wie man dies von anklemmbaren Filmhaltern für strahlungsgefährdete Räume her kennt.
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