DE3735176A1 - Dosimeter - Google Patents

Dosimeter

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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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