DE3735176C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Dosimeter nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, wie es aus der DE 35 06 676 A1 bekannt ist.

An der Kleidung von Personen zu tragende Dosimeter mit visueller Ablesung der Verfärbung einer austauschbaren Diffusionsplakette 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 chemischer Sensorschicht,und die Farbveränderung wird durch Vergleich mit Farbstandardzonen visuell stufenweise bewertet.

Aus der DE 24 21 860 C3 ist ein Fühlelement eines photokolorimetrischen Gasanalysators bekannt, welches gasundurchlässig ausgebildet ist. Dieses Fühlelement befindet sich in einem Gehäuse und auf seine jeweils erneuerten Oberfläche wird intervallweise das zu analysierende Gasgemisch geleitet. Die von der Oberfläche des Fühlelementes reflektierte Strahlung wird von einem Strahlungsempfänger aufgenommen und dient zur Bestimmung der gewünschten Meßwerte.

Ein in der DE 26 15 375 A1 beschriebenes Überwachungsgerät, bei dem das austauschbare Diffusionselement bandförmig ausgebildet ist, kann wahlweise auch mit einem eingebauten optischen Auswerteinstrument versehen sein. Dabei können zusätzlich visuell wahrnehmbare oder schallemittierende Alarmsysteme angeschlossen sein, um anzuzeigen, wenn kritische Konzentrationsniveaus toxischer Gase in der Atmosphäre erreicht oder angenähert werden.

Ein auf die Farbänderung einer Indikatorschicht ansprechendes Nachweisgerät nach der DE-AS 11 03 643 zeigt einen Aufbau für die nachweisempfindlichen Schichten, bei dem das nachzuweisende Gas von außen kommend zunächst durch eine gasdurchlässige Schicht diffundiert, um anschließend in einer Verfärbungsschicht je nach Konzentration des nachzuweisenden Gases eine Farbänderung hervorzurufen. Diese Farbänderung kann auf fotoelektrischem Wege durch Reflexionsmessung von der Innenseite einer im Nachweisgerät untergebrachten Meßkammer ausgewertet werden.

Nachteilig bei dieser Anordnung ist die Notwendigkeit für das Nachweisgas, sowohl durch die gasdurchlässige Schicht als auch durch die Verfärbungsschicht durchzudringen, bis auf deren Rückseite eine Farbänderung meßbar wird. Farbänderungen in der der Meßkammer abgewandten Oberfläche der Verfärbungsschicht werden gar nicht oder nur undeutlich, und somit mit einem großen Fehler behaftet, erkannt.

Auch ein auf der Kolorimetrie basierendes Meßgerät zur Partialdruckbestimmung von Gasen nach der DE 35 06 676 A1 besitzt eine Sensorschicht, die rückwärtig zur Meßkammer hin angeordnet ist, so daß die Nachweisstoffe erst durch die Sensorschicht diffundieren müssen, bevor sie reflektrometrisch ausgewertet werden können.

Bei einem Gerät zur optoelektrischen Auswertung von Teststreifen nach der GB 20 96 314 A1 wird die verfärbte Fläche der Auswerteeinheit ausgesetzt.

Der Aufbau einer Remissionsmeßvorrichtung erfolgt mit einer beispielsweise aus der DE 24 21 860 C3 bekannten elektronischen Meßschaltung.

Die Erfindung geht von der Aufgabenstellung aus, ein wahlweise mit verschiedenen Diffusionselementen bestückbares Dosimeter so auszubilden, daß eine kontinuierliche Schadstoffmessung von Anfang der Schadstoffeinwirkung an mit gleichbleibender Genauigkeit durchgeführt werden kann, und daß der Auswertung unzugängliche Diffusionsstrecken für den Schadstoff vermieden werden.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt bei einem Dosimeter gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, durch dessen im kennzeichnenden Teil angegebene Merkmale.

Ein derartiges, in einem flachen Ansteckgehäuse unterzubringendes Dosimeter, ermöglicht ein fortgesetztes Eindringen der nachzuweisenden Schadstoffe durch den permeablen Wandteil, wobei in der Meßkammer durch Umsetzung mit der chemischen Sensorschicht eine Änderung des Verfärbungsgrades eintritt, die kontinuierlich und intervallweise durch eine Remissionsmeßvorrichtung - einer entsprechenden Schadstoffkonzentration zugeordnet - gemessen werden kann. Der Photosensor ist in der Meßkammer so angeordnet, daß er im wesentlichen nur von auf dem Diffusionselement reflektierten Streulicht beaufschlagt wird, während der direkte Lichteinfall von der Lichtquelle her ausgeschlossen wird. Hierzu ist der Photosensor in einer Ausnehmung des Diffusionselementes angeordnet. Die Leuchtquellen sind dann zweckmäßigerweise im Randbereich der Meßkammer angeordnet.

Zur Vermeidung einer nicht von der Sensorschicht herrührenden 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, aufweist.

Der permeable Wandteil kann zweckmäßig eine Sintermetallscheibe sein, die eine hinreichende Durchlässigkeit für die nachzuweisenden Schadstoffe aufweist.

In einer vorteilhaften Ausbildung besteht die Lichtquelle aus mehreren Leuchtquellen mit verschiedenen Spektralbereichen, so daß die für die Meßfläche der chemischen Sensorschicht optimale Leuchtquelle, beispielsweise direkt durch einen mit dem Diffusionselement verbundenen Codeträger, ausgewählt werden kann.

Es ist günstig, das Diffusionselement aus einem Tragestück zu bilden, welches auswechselbar in das Gehäuse der Meßkammer eingeschoben werden kann. Das Tragestück enthält auch die Ausnehmung für den Photosensor und besteht aus einem imprägnierten Papierstück. Die so präparierte Sensorschicht ist für den speziell nachzuweisenden Stoff empfindlich. Zur Erfassung anderer Stoffe und zur Auswertung der Messung kann das Tragestück leicht ausgewechselt werden.

Die Erfindung soll nachfolgend anhand der Zeichnung zu­ sätzlich erläutert werden; es zeigt

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, welches zur Befestigung an einem Kleidungsstück mit einem Befestigungsclip 2 versehen ist.

In dem Gehäuse 1 ist eine flachzylinderförmige Meßkammer 3 ausgespart, die nach der Gehäusevorderseite durch eine in der Zeichnung abgenommene Sintermetallscheibe als lichtundurchlässigen, gasdurchlässigen Wandteil 4 abgedeckt ist. Im Bereich der Bodenfläche der flachzylinderförmigen Meßkammer 3 befindet sich ein Photosensor 6, der in bekannter Weise als Photodiode oder Photowiderstand ausgebildet sein kann. Im Randbereich der flachzylinderförmigen Meßkammer 3 sind als Lichtquelle drei Leuchtquellen 7, 8, 9 angeordnet, welche Licht in verschiedenen Spektralbereichen, z. B. rot, grün und blau emittieren.

Das austauschbare Diffusionselement 11 besteht aus einem Tragestück 10 mit einem entsprechenden als Sensorschicht imprägnierten Papiersubstrat, 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 erfolgt 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 elektronischen Bauteilen ausgebildet und zur Spannungsversorgung mit Solarzellen 17 verbunden. Außerdem steht die Meßschaltung 14 über entsprechende Verbindungsleitungen mit dem Bar-Codeleser 13, den Leuchtquellen 7, 8, 9 sowie mit einem Flachstecker 18 in Verbindung, welcher den Anschluß an ein externes Auslese- bzw. Programmiergerät ermöglicht.

Das Dosimeter wird beim Einschieben des Diffusionselements über einen in der Zeichnung nicht dargestellten integrierten Microschalter eingeschaltet, und gleichzeitig wird der auf der Rückseite des Tragestücks 10 aufgebrachte Bar- Codeträger 15 mit dem Bar-Codeleser 13 abgetastet, der Informationen über Gasart, Kalibrierkurve, Alarmschwelle 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, gasdurchlässige Sintermetallscheibe in die flachzylinderförmige Meßkammer 3 und ver­ färbt die aktive Fläche der chemischen Sensorschicht auf dem Papiersubstrat als Diffusionselement 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 (7)

1. Dosimeter mit einer als austauschbares Diffusionselement ausgebildeten, auf die nachzuweisenden Stoffe mit einer Verfärbung reagierenden chemischen Sensorschicht, einer flachzylinderförmigen Meßkammer, einem auf der Rückseite der flachzylinderförmigen Meßkammer angeordneten Photosensor zum Empfang des von der Sensorschicht reflektierten Lichts, einer auf der Rückseite befindlichen Lichtquelle und mit einem an der Vorderseite der flachzylinderförmigen Meßkammer angeordneten lichtundurchlässigen, gasdurchlässigen Wandteil, dadurch gekennzeichnet, daß das Diffusionselement (11) auf der Rückseite der flach­ zylinderförmigen Meßkammer (3) angeordnet ist, wobei die Sensorschicht als Diffusionselement (11) zum lichtundurchlässigen, gasdurchlässigen Wandteil (4) zeigt und Ausnehmungen (12) aufweist, in deren Bereich die Lichtquelle (Leuchtquellen 7, 8, 9) und der Photosensor (6) an der Rückseite der flachzylinderförmigen Meßkammer (3) angeordnet sind.

2. Dosimeter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (Leuchtquellen 7, 8, 9) im Randbereich der flachzylinderförmigen Meßkammer (3) angeordnet sind.

3. Dosimeter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der lichtundurchlässige, gasdurchlässige Wand­ teil (4) auf seiner der flachzylinderförmigen Meßkammer (3) zugewandten Seite einen Lichtabsorptionsbelag aufweist.

4. Dosimeter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der lichtundurchlässige, gasdurchlässige Wand­ teil (4) eine Sintermetallscheibe ist.

5. Dosimeter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle aus mehreren einzeln auswählbaren Leuchtquellen (7, 8, 9) mit verschiedenen Spektralbereichen besteht.

6. Dosimeter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Diffusionselement (11) aus einem in die flachzylinderförmige Meßkammer (3) einschiebbaren Tragestück (10) mit einem als Sensorschicht imprägnierten Papiersubstrat besteht, wobei sich die Ausnehmung (12) für den Photosensor (6) im Mittelbereich des Diffusionselementes (11) befindet.

7. Dosimeter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Tragestück (10) des Diffusionselementes (11) ein in eine Meßschaltung (14) einlesbarer Bar-Codeträger (15) angeordnet ist, welcher nach dem Einschieben des Diffusions­ elementes (11) in die Gebrauchslage vor einem Bar- Codeleser (13) liegt.