DE3735176A1 - Dosimeter - Google Patents
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- Y10S436/00—Chemistry: analytical and immunological testing
- Y10S436/902—Dosimeter
Description
Die Erfindung betrifft ein Dosimeter, bei dem die nachzu
weisenden Stoffe die Verfärbung einer als austauschbares
Diffusionselement ausgebildeten, chemischen Sensorschicht
herbeiführen, deren Verfärbungsgrad durch eine photo
metrische Remissionsmeßvorrichtung gemessen wird.
An der Kleidung von Personen zu tragende Dosimeter mit vi
sueller Ablesung der Verfärbung einer austauschbaren Dif
fusionsplakette sind durch die DE-AS 17 73 339 bzw. durch
die US-PS 36 81 027 bekannt. In einem flachen, kastenförmi
gen Gehäuse befindet sich die Diffusionsplakette mit chemi
scher Sensorschicht,und die Farbveränderung wird durch Ver
gleich mit Farbstandardzonen visuell stufenweise bewertet.
Aus der DE-PS 24 21 860 ist ein Fühlelement eines photo
kolorimetrischen Gasanalysators bekannt, welches gas
undurchlässig ausgebildet ist. Dieses Fühlelement befindet
sich in einem Gehäuse und auf seine jeweils erneuerten Ober
fläche wird intervallweise das zu analysierende Gasgemisch
geleitet. Die von der Oberfläche des Fühlelementes reflek
tierte Strahlung wird von einem Strahlungsempfänger aufge
nommen und dient zur Bestimmung der gewünschten Meßwerte.
Ein in der DE-OS 26 15 375 beschriebenes Überwachungsgerät
bei dem das austauschbare Diffusionselement bandförmig aus
gebildet ist, kann wahlweise auch mit einem eingebauten opti
schen Auswerteinstrument versehen sein. Dabei können zusätz
lich visuell wahrnehmbare oder schallemittierende Alarm
systeme angeschlossen sein, um anzuzeigen, wenn kritische
Konzentrationsniveaus toxischer Gase in der Atmosphäre er
reicht oder angenähert werden.
Die Erfindung geht von der Aufgabenstellung aus, ein wahl
weise mit verschiedenen Diffusionselementen bestückbares
Dosimeter so auszubilden, daß auch während der Exposition,
d.h. unter fortgesetzter Schadstoffeinwirkung eine kontinu
ierliche Messung der Schadstoffwerte erfolgen kann.
Zur Lösung dieser Aufgabenstellung ist bei einem Dosimeter
der eingangs erwähnten Art eine Meßkammer vorgesehen, welche
das Diffusionselement aufnimmt und mit einem für die nach
zuweisenden Stoffe permeablen, lichtundurchlässigen Wand
teil abgeschlossen ist, und in der Meßkammer sind eine Licht
quelle und ein Photosensor angeordnet. Ein derartiges, bevor
zugt in einem flachen Ansteckgehäuse unterzubringendes Dosi
meter, ermöglicht ein fortgesetztes Eindringen der nachzuwei
senden Schadstoffe durch den permeablen Wandteil, wobei in
der Meßkammer durch Umsetzung mit der chemischen Sensorschicht
eine Änderung des Verfärbungsgrades eintritt, die kontinuier
lich und bevorzugt intervallweise durch eine Remissionsmeßvor
richtung - einer entsprechenden Schadstoffkonzentration zuge
ordnet - gemessen werden kann.
Der Photosensor ist zweckmäßig in der Meßkammer so angeord
net, daß er im wesentlichen nur von auf dem Diffusionsele
ment reflektierten Streulicht beaufschlagt wird, während der
direkte Lichteinfall von der Lichtquelle her ausgeschlossen
wird. Hierzu kann der Photosensor in einer Ausnehmung des
Diffusionselementes angeordnet sein.
Zur Vermeidung einer nicht von der Sensorschicht herrühren
den reflektierten Lichteinstrahlung auf den Photosensor kann
es vorteilhaft sein, daß der permeable Wandteil auf seiner
der Meßkammer zugewandten Seite einen Lichtabsorptionsbelag,
beispielsweise eine geschwärzte Absorptionsschicht, auf
weist.
Der permeable Wandteil kann zweckmäßig eine Sintermetall
scheibe sein, die eine hinreichende Durchlässigkeit für die
nachzuweisenden Schadstoffe aufweist.
In einer vorteilhaften Ausbildung besteht die Lichtquelle
aus mehreren Leuchtquellen mit verschiedenen Spektralbe
reichen, so daß die für die Meßfläche der chemischen Sen
sorschicht optimale Leuchtquelle, beispielsweise direkt
durch einen mit dem Diffusionselement verbundenen Codeträ
ger, ausgewählt werden kann.
Bevorzugt erfolgt die Messung intervallweise derart, daß
in bestimmten vorgegebenen Zeitabständen Leuchtimpulse ab
gegeben werden, wobei die Lichtquelle als Blitzlichtquelle
ausgebildet ist.
In einer zweckmäßigen Ausbildung des Dosimeters kann die
Meßschaltung des Photosensors und die Spannungsversorgungs
schaltung für die Lichtquelle in dem Gehäuse untergebracht
sein, wobei die Stromversorgung über eine oder mehrere So
larzellen erfolgt.
Eine weitere Verbesserung kann gegebenenfalls dadurch er
reicht werden, daß zur Steuerung und Signalverarbeitung in
dem kastenförmigen Gehäuse des Dosimeters eine Chipkarte mit
den elektronischen Bauteilen der Meß- bzw. Spannungsversor
gungsschaltung gegebenenfalls auswechselbar untergebracht ist.
Ein weiterer Vorteil läßt sich u.U. dadurch erreichen, daß
an dem Gehäuse ein Steckeranschluß, z.B. in Form eines
Flachsteckers, zur Verbindung mit einem externen Auslese-
bzw. Programmiergerät zum Auslesen, Programmieren und
Speichern der Meßwerte vorgesehen ist.
Eine vorteilhafte Weiterbildung kann darin bestehen, daß das
austauschbare Diffusionselement plakettenförmig mit ei
nem in die Meßschaltung einlesbaren Codeträger ausgebil
det ist.
Schließlich kann die Meßschaltung vorteilhaft so aufgebaut
sein, daß sie ein Alarmsignalelement zur optischen und/oder
akustischen Abgabe eines Alarmsignals bei Erreichung eines
bestimmten zeitlichen Grenzwertes oder einer Alarmschwelle
der Schadstoffeinwirkung einschließt.
Die Erfindung soll nachfolgend anhand der Zeichnung zu
sätzlich erläutert werden; es zeigen:
Fig. 1 eine isometrische Ansicht eines Dosimeters
mit einschubbereiter Diffusionsplakette,
Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie 2-2 in Fig. 1
in Ausschnittsdarstellung.
In Fig. 1 und 2 ist ein flaches Gehäuse 1 dargestellt, wel
ches zur Befestigung an einem Kleidungsstück mit einem Be
festigungsclip 2 versehen ist.
In dem Gehäuse 1 ist eine flachzylinderförmige Meßkammer 3
ausgespart, die nach der Gehäusevorderseite durch eine in
der Zeichnung abgenommene Sintermetallscheibe 4 abgedeckt
ist. Im Bereich der Bodenfläche der Meßkammer 3 befindet
sich ein Photosensor 6, der in bekannter Weise als Photo
diode oder Photowiderstand ausgebildet sein kann. Im Rand
bereich der Meßkammer 3 sind als Lichtquelle drei Leucht
quellen 7, 8, 9 angeordnet, welche Licht in verschiedenen
Spektralbereichen, z.B. rot, grün und blau, emittieren.
Das austauschbare Diffusionselement besteht aus einem
Tragestück 10 mit einem entsprechenden als Sensorschicht
imprägnierten Papiersubstrat 11, wobei im Mittelbereich
eine Ausnehmung 12 ausgespart ist, die in der Einschublage
vor dem Photosensor 6 liegt.
Auf dem Trageelement 10 befindet sich ein durch einen
Bar-Codeleser 13 in eine Meßschaltung 14 einlesbarer Bar-
Codeträger 15. Die Einführung des Diffusionselementes er
folgt durch einen seitlichen Gehäuseschlitz 16, wobei der
Bar-Codeträger 15 vor den Bar-Codeleser 13 geschoben wird.
Die Meßschaltung 14 ist in Form einer Chip-Karte mit elek
tronischen Bauteilen ausgebildet und zur Spannungsversorgung
mit Solarzellen 17 verbunden. Außerdem steht die Meßschaltung
14 über entsprechende Verbindungsleitungen mit dem Bar-Code
leser 13, den Leuchtquellen 7, 8, 9 sowie mit einem Flach
stecker 18 in Verbindung, welcher den Anschluß an ein ex
ternes Auslese- bzw. Programmiergerät ermöglicht.
Der Aufbau der Remissionsmeßvorrichtung erfolgt mit einer
bekannten elektronischen Meßschaltung, wie sie beispiels
weise in der DE-PS 24 21 860 erläutert ist.
Das Dosimeter wird beim Einschieben des Diffusionselements
über einen in der Zeichnung nicht dargestellten integrier
ten Microschalter eingeschaltet, und gleichzeitig wird der
auf der Rückseite des Trageelements 10 aufgebrachte
Bar- Codeträger 15 mit dem Bar-Codeleser 13 abgetastet, der
Informationen über Gasart, Kalibrierkurve, Alarm
schwelle und Grenzwert enthält. Die entsprechenden Einlese
werte werden an die Meßschaltung 14 weitergegeben.
Nach Lesen des Bar-Codes wird für die unbelastete chemische
Sensorschicht durch kurzes Aufleuchten der angewählten
Leuchtquelle z.B. 7 und durch Messen des Remissionslich
tes der Nullpunkt ermittelt. Anschließend beginnt die
Schadstoffmessung.
Das zu messende Gas diffundiert durch die lichtundurch
lässige Sintermetallscheibe 4 in die Meßkammer 3 und ver
färbt die aktive Fläche der chemischen Sensorschicht auf
dem Papiersubstrat 11. In zeitlich regelmäßigen Abständen,
beispielsweise 1 Minute, blitzt die angewählte Leuchtquelle,
z.B. 7 auf, und bestrahlt die Sensorschicht. Vom Photosen
sor 6 wird das von der Sensorschicht reflektierte Licht
detektiert. Die so ermittelten Meßwerte werden in einem
Speicher der Meßschaltung 14 gespeichert. Es wird jeweils
der zuletzt genommene Meßwert mit dem vorletzten verglichen.
Überschreitet die Differenz beider Werte einen vorgegebenen
Sollwert oder überschreitet der letzte Meßwert einen Grenz
wert, so wird über ein in die Meßschaltung 14 integriertes
Alarmsignalelement akustisch oder optisch Alarm gegeben.
Die Energieversorgung der Meßschaltung 14 durch die Solar
zellen 17 kann durch eine wiederaufladbare Batterie unter
stützt werden. Die Programmierung des Dosimeters bezüglich
Gasart, Kalibrierung, Grenzwert, Alarmschwelle und auszu
wählender Leuchtquelle kann auch über den Flachstecker 18
durch ein separates Gerät erfolgen. Die Eingabe der Daten
wird dann über ein Keyboard vorgenommen. Die Programmier
einheit kann dabei zusammen mit einer Ausleseeinheit
zu einem externen Gerät zusammengefaßt werden.
Durch die Steuerung und Signalverarbeitung mit Hilfe
der Chipkartenelektronik wird eine sehr flache Bauweise
erzielt.
Claims (12)
1. Dosimeter, bei dem die nachzuweisenden Stoffe die
Verfärbung einer als austauschbares Diffusions
element ausgebildeten chemischen Sensorschicht her
beiführen, deren Verfärbungsgrad durch eine photo
metrische Remissionsmeßvorrichtung gemessen wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine Meßkammer (3) vorgesehen ist, welche das
Diffusionselement (11) aufnimmt und mit einem für
die nachzuweisenden Stoffe permeablen, licht-
undurchlässigen Wandteil (4) abgeschlossen ist,
und daß in der Meßkammer (3) eine Lichtquelle
(7, 8, 9) und ein Photosensor (6) angeordnet sind.
2. Dosimeter nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß der Photo
sensor (6) in der Meßkammer (3) so angeordnet ist,
daß er nur von auf dem Diffusionselement (11) re
flektiertem Streulicht beaufschlagt wird.
3. Dosimeter nach Anspruch 2, dadurch
gekennzeichnet, daß der Photo
sensor (6) in einer Ausnehmung der Sensorschicht
angeordnet ist.
4. Dosimeter nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß der permeable
Wandteil (4) auf seiner der Meßkammer (3) zuge
wandten Seite einen Lichtabsorptionsbelag auf
weist.
5. Dosimeter nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß der permeable
Wandteil (4) eine Sintermetallscheibe ist.
6. Dosimeter nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Lichtquelle
aus mehreren Leuchtquellen (7, 8, 9) mit verschie
denen Spektralbereichen besteht.
7. Dosimeter nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Licht
quelle (7, 8, 9) eine Blitzlichtquelle ist.
8. Dosimeter nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Meß
schaltung (14) des Photosensors (6) und die
Spannungsversorgungsschaltung für die Licht
quelle (7, 8, 9) in dem Gehäuse (1) des Dosimeters
untergebracht sind und daß als Stromquelle Solar
zellen (17) vorgesehen sind.
9. Dosimeter nach Anspruch 8, dadurch
gekennzeichnet, daß zur Steuerung
und Signalverarbeitung in dem kastenförmigen
flachen Gehäuse (1) eine Chip-Karte mit elektroni
schen Bauteilen (14) vorgesehen ist.
10. Dosimeter nach Anspruch 9, dadurch
gekennzeichnet, daß an dem Ge
häuse (1) ein Steckeranschluß (18) zur Verbin
dung mit einem externen Auslese- bzw. Programmier
gerät vorgesehen ist.
11. Dosimeter nach Anspruch 8, dadurch
gekennzeichnet, daß das austausch
bare Diffusionselement (11) plakettenförmig mit
einem in die Meßschaltung (14) einlesbaren Code
träger (15) ausgebildet ist.
12. Dosimeter nach Anspruch 8, dadurch
gekennzeichnet, daß die Meß
schaltung (14) ein Alarmsignalelement ein
schließt.
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