DE4100543A1 - Elektrisch betriebene armbanduhr - Google Patents

Description

Die Erfindung beschreibt eine Uhr, mit welcher es möglich ist, die einfallende UV-Strahlung zu messen.

Beim Sonnenbaden kommt es immer wieder zu Hautverbrennungen ersten und zweiten Grades, welche im täglichen Sprachgebrauch Sonnenbrand genannt werden, sowie zunehmend auch zu Hautkrebs. Ursache dafür ist, daß die Haut einer zu hohen Strahlungsdosis ausgesetzt ist. Die Gründe hierfür liegen in den zu langen Sonnenbadezeiten bzw. in der Fehleinschätzung der Strahlungs­ intensität. Für die Schädigung der Haut ist im Sonnenlicht der UVA- und insbesondere der UVB-Anteil verantwortlich. Die Inten­ sität der natürlichen UV-Strahlung ist auf der Erde sehr unter­ schiedlich, zum einen ist sie abhängig von der geographischen Lage und zum anderen von der relativen Höhenlage. Durch die Veränderung der Ozonschicht der Erdatmosphäre nimmt die Inten­ sität der natürlichen UV-Strahlung weltweit zu, so daß die Gefahren für die Haut stetig größer werden.

Der zur Zeit wirkungsvollste Schutz gegen Sonnenbrand ist die Sonnenbräune. Diese wird durch dosiertes Sonnenbaden erreicht. Die Sonnenbräune wird durch Licht von der Wellenlänge um 0,3 µm, welches zum UVA-Bereich zählt, bewirkt. Das entscheiden­ de Maß für die UV-Strahlungsmenge ist die UV-Strahlungsdosis, welche das Produkt der Bestrahlungsdauer und der UV-Strahlungs­ dosisleistung (Intensität der UV-Strahlung) darstellt.

Um die UV-Strahlungsdosis zu begrenzen wird üblicherweise beim natür­ lichen Sonnenlicht die Zeit des Sonnenbadens zumeist nach Ge­ fühl begrenzt, da man im wesentlichen keinen Einfluß auf die Intensität der Sonnenstrahlung hat, was im wesentlichen auch für das Sonnenbaden unter künstlichen Sonnen (Solarien ge­ nannt) gilt. Bei Solarien hat man nur einen Einfluß auf die UV-Strahlungsleistung, indem man ein leistungsschwächeres oder leistungsstärkeres Gerät kauft. Aber diese Vorgehensweisen haben den Nachteil, daß sie nicht das eigentliche Maß für die UV-Strahlungsdosis messen und entsprechend dieser Dosis das Sonnenbaden fortgesetzt wird oder unterbrochen wird, son­ dern durch ein Versuchen-Irrtum-Verfahren überprüft wird, wel­ che Sonnenbaddauer im Solarium bzw. in der Sonne die Haut verträgt. Diese Methode führt regelmäßig zu schmerzlichen Ergebnissen.

Es zeigt sich somit die Notwendigkeit die UV-Strahlungsdosis zu bestimmen, welche die Haut aufgenommen hat, und nicht nur die Bestrahlungszeit oder die Leistungsstärke der Bestrahlungsquelle zu bestimmen.

Strahlungsmeßgeräte insbesondere Strahlungsdosismeßgeräte sind im Bereich von kerntechnischen Anlagen stark verbreitet. Diese sind jedoch im wesentlichen für die Messung von ionisierender Strahlung und somit nicht für die Messung von UV-Strahlung bestimmt. Weiter sind sie üblicherweise in ihrer Handhabung recht kompliziert und es sind üblicherweise recht empfindliche, voluminöse und schmucklose Geräte, welche in ihrer Anschaffung sehr teuer sind. Solche Geräte sind nicht geeignet, dem einfachen Mann von der Straße ein Mittel an die Hand zu geben, das ihm die Möglichkeit gibt, die UV-Strahlung beim Sonnenbaden zu messen und somit schädigende Wirkungen zu verhindern.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zur Bestimmung der UV-Strahlungsdosis und unter Um­ ständen der UV-Strahlungsdosisleistung zu schaffen, welche sich durch eine einfache Handhabung und durch kostengünstige, schmückende, robuste und kompakte Eigenschaften auszeichnet.

Diese Aufgabe wird durch die Armbanduhr mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen dargelegt.

Erfindungsgemäß wird bei der Anordnung zum Messen der UV- Strahlung von einer Armbanduhr ausgegangen, da diese auch beim Sonnenbaden regelmäßig als schmückendes und informatives In­ strument getragen wird. Eine Uhr stellt aus sich heraus schon eine kompakte, robuste Meßanordnung zur Bestimmung der Zeit dar. Diese Armbanduhr wird nun mit einem UV-Sensor versehen, welcher auf der Außenseite der Uhr angebracht ist, so daß er die Strahlung ungehindert aufnehmen kann. Der UV-Sensor besitzt sein Schwerpunkt der Empfindlichkeit im UV-Bereich, insbe­ sondere im UVA- und im UVB-Bereich. Er nimmt die UV-Strahlung auf und erzeugt entsprechend der eingefallenen Strahlung ein elektrisches Ausgangssignal, welches von der Auswerteschaltung in der Uhr aufgenommen wird und dort in die gemessene UV- Strahlungsdosisleistung bzw. UV-Strahlungsdosis umgewandelt wird. Diese Meßwerte werden dann in einer Anzeige an der Uhr dargestellt und/oder einfach durch einen Alarmgeber kenntlich gemacht. Dieser Alarmgeber kann optischer oder akustischer Natur sein. In regelmäßigen, zeitgleichen, fortlaufenden Abständen wird über den UV-Sensor die Intensität des UV-Lichts (UV-Strah­ lungsdosisleistung) gemessen. Diese Meßwerte werden üblicherweise über mehrere Messungen ermittelt und aufsummiert, so daß man das eigentliche Maß für die UV-Bestrahlung die UV-Strahlungsdosis erhält. Dies ist Aufgabe der Auswerteschaltung. Es sind ver­ schiedene Formen von Alarmgebern und Anzeigen denkbar, eine Möglichkeit der Anzeige ist die Darstellung der gemessenen Zahlenwerte der Dosis und der Dosisleistung durch eine Zeiger­ darstellung bzw. durch eine Zifferndarstellung in Form eines LCD-Display, oder eines Alarmgebers in Form eines Zeigers der bei zunehmender Dosis aus einem grünen Bereich in einen gelben und dann in einen roten Bereich übergeht oder in Form eines Lautsprechers, der entsprechend der Dosis verschiedene Töne von sich gibt.

Es wird ein Sensor ausgewählt, welcher vorzugsweise UV-Licht der Wellenlänge 0,38 µm bis 0,1 µm registriert. Vorzugsweise wird der Sensor im Zifferblatt untergebracht, denn das Ziffer­ blatt der Uhr wird üblicherweise beim Sonnenbaden nicht ver­ deckt, so daß stets Licht auf den Sensor fallen kann. Als be­ sonders vorteilhaft erweist es sich, wenn der Sensor das Ziffer­ blatt bildet. Durch die größere Sensorfläche wird die Empfind­ lichkeit des Sensors wesentlich erhöht, so daß die Qualität der Messungen verbessert wird. Ist der Sensor im oder als Ziffer­ blatt ausgebildet, so ist es auch weitgehendst vor Umweltein­ flüssen wie Feuchtigkeit und Staub durch das Gehäuse mit dem Uhrglas geschützt. Dadurch wird die Lebensdauer der Anordnung deutlich erhöht.

Es erweist sich ebenso als günstig mehr als einen Sensor zu ver­ wenden, denn dadurch wird die Meßgenauigkeit weiter erhöht. Vor­ zugsweise werden in diesem Falle die Sensoren über das Armband und das Zifferblatt verteilt, so daß stets einer der Sensoren die optimale Position zur Bestimmung der Strahlungsverhältnisse aufweist. Dabei regelt die Auswerteschaltung, welcher der Sen­ soren besondere Gewichtung erhält oder gar welcher Sensor alleine zur Bestimmung der Lichtverhältnisse herangezogen wird. Die Sensoren im Armband werden üblicherweise mit einem Schutzlack versehen, der sie vor mechanischer Belastung wie z. B. Abrieb schützt. Dieser Überzug ist aus einem UV-strahlungsdurchlässigen Material gebildet.

Vorzugsweise wird der Micro-Controller der Uhr, welcher die Zeit­ steuerung der Uhr zur Aufgabe hat, auch zur Auswertung der elektrischen Signale der UV-Sensoren benutzt. Dabei stellt der Micro-Controller in diesem Fall einen speziell für diesen Zweck angepaßten oder entwickelten Chip dar. Durch die Verwendung der Microelektronik gelingt es die Uhr mit Sensor, Auswerteschaltung und Anzeige sehr kompakt aufzubauen.

Durch die Möglichkeit der Eingabe von Gewichtungsfaktoren, welche dem Hauttyp und/oder dem Lichtschutzfaktor des Sonnenschutzmittels angepaßt sind, können nun die gemessenen Werte nach den indivi­ duellen und momentanen Bedingungen bewertet und beurteilt werden. Wird z. B. ein Sonnenschutzmittel mit hohem Lichtschutzfaktor be­ nutzt, so nimmt die Haut nur einen geringen Anteil der auftreffen­ den UV-Strahlung auf, dieser prozentuale Anteil des einfallenden UV-Lichtes stellt den Gewichtungsfaktor entsprechend den speziellen Lichtschutzfaktor des Sonnenschutzmittels dar. Ein weiterer Ge­ wichtungsfaktor berücksichtigt den Hauttyp des Sonnenbadenden. Üblicherweise wird der Hauttyp in drei Kategorien eingeteilt empfindliche Haut, normale Haut, strapazierfähige Haut. Dabei wird der strapazierfähigen Haut der geringste Gewichtungswert zu­ geordnet, der empfindlichen Haut den höchsten Gewichtungsfaktor. Die gemessenen UV-Strahlungswerte werden mit den Gewichtungs­ faktoren durch die Auswerteschaltung verknüpft und dadurch ein individuell und den Rahmenbedingungen angepaßter Meßwert gebil­ det. Die Eingabe der Gewichtungsfaktoren erfolgt wie das Zeit­ einstellen der Uhr. Es kann über mechanische oder elektrische Eingabemöglichkeiten erfolgen.

Versieht man die Uhr mit einem Speicher, so wird es möglich, die verschiedenen gemessenen Werte bzw. gewichteten Werte ab­ zuspeichern und bei Bedarf wieder aufzurufen. Damit gelingt es über einen längeren Zeitraum Veränderungen festzustellen und ggfs. aufgrund der gemachten Erfahrungen die eingegebenen Gewichtungsfaktoren der jetzigen Situation anzupassen, denn im Laufe des Sonnenbadens verliert die Haut zunehmend an Empfindlichkeit.

Vorteilhafterweise ist eine Schwelle für die UV-Strahlungsdosis bzw. die UV-Strahlungsdosisleistung eingegeben, so daß bei Überschreiten dieser Schwellen ein Alarm in Form eines opti­ schen und/oder akustischen Signals ausgelöst wird. Diese Schwelle kann für die gemessenen Strahlungswerte bestimmt sein oder ggfs. auch für die gewichteten Meßwerte, welche auch Referenzwerte genannt werden. Durch diese Schwelle wird die Schutzwirkung der Anordnung besonders verstärkt, da in diesem Fall unabhängig von der Aufmerksamkeit des Benutzers ein Alarm ausgelöst wird. Somit ist es für den Benutzer nicht mehr not­ wendig, in mehr oder weniger regelmäßigen Abständen die An­ zeige zu überprüfen, um festzustellen, was für eine UV-Strah­ lungsdosis seine Haut bisher aufgenommen hat. Damit wird die Bedienerfreundlichkeit und die einfache Handhabung wesentlich verbessert. Entsprechendes gilt für den Alarm bei Überschrei­ ten der Schwelle für die UV-Strahlungsdosisleistung.

Als besonders vorteilhaft erweist es sich, wenn die Schwelle einstellbar ist. Eine solche Einstellung erfolgt ebenso wie die Eingabe der Gewichtungsfaktoren. Somit gelingt es für jeden Benutzer seine ihm angepaßte Schwellen einzugeben. Diese Schwellen können zusätzliche Sicherheitsreserven berück­ sichtigen oder über das gewöhnliche Maß hinausgehen, ent­ sprechend den Wunschvorstellungen des Benutzers. Entsprechend dieser individuell eingestellten Schwellen wird der Benutzer dann ggfs. früher oder später durch den optischen und/oder akustischen Alarm gewarnt. Es erweist sich als vorteilhaft, die Schwelle automatisch mit der aus den ermittelten aufge­ nommenen UV-Strahlendosen bzw. den UV-Strahlungsdosisleistungen erwarteten Sonnenbräune programmgesteuert nachzuregeln. Dabei wird die Schwelle nur gering geändert, wenn die UV-Strahlung den Schwellenwert innerhalb weniger Tage erreicht hat; sie kann stärker geändert werden, wenn die UV-Strahlung den Schwellenwert über einen längeren Zeitraum erreicht hat. Da­ bei ändert sich der Schwellenwert stets langsamer als die Zu­ nahme der UV-Strahlungswerte. Ebenso existiert eine maximale Schwelle, d. h. in einem bestimmten begrenzten Bereich wird die Schwelle dynamisch der erwarteten Bräunung angepaßt.

Vorteilhafterweise wird die Armbanduhr mit einer Anzeige versehen, die es ermöglicht, sowohl die gemessenen als auch die gewichteten Dosisleistungen und Dosen, die zugehörigen Schranken, die eingegebenen Gewichtsfaktoren und die abge­ speicherten Daten früherer Tage darzustellen. Vorzugsweise wird dies durch ein sogenanntes Multifunktionsdisplay er­ reicht, welches in zentraler Stellung den Wert und dazu vor­ zugsweise am Rand die Funktion, also z. B. Gewichtsfaktor oder Hauttyp, anzeigt. Durch diese Anzeige ist es stets möglich, die aktuellen Werte und die Werte früherer Zeiträume anzu­ zeigen.

Wählt man UV-Sensoren mit einem hohen Wirkungsgrad für die Um­ wandlung von Lichtenergie in elektrische Energie, so erweist es sich als besonders vorteilhaft, die über den Meßvorgang hinaus benötigte Energie zur Deckung der Energieversorgung der Arm­ banduhr zu benutzen. Dies erfolgt, indem eine Steuerschaltung in der Auswerteschaltung stets die für den Auswertevorgang be­ nötigte Energie zuordnet und die darüberhinausgehende Energie in einem Akkumulator, z. B. in einem Goldfolienkondensator, zwi­ schengespeichert, bis sie z. B. für die Betätigung der Anzei­ ge benötigt wird. Eine solche Anordnung macht es sogar möglich weitgehend auf eine zusätzliche Energiequelle zu verzichten, so daß man nicht mehr in diesem Umfang auf die für die Umwelt so gefährlichen Quersilberbatterien angewiesen ist.

Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Arm­ banduhr.

Das Blockschaltbild zeigt vier UV-Sensoren (UV-Sensor 1 bis 4), welche ihr Empfindlichkeitsmaximum vorzugsweise im Bereich der Wellenlänge von 0,38 µm bis 0,1 µm besitzen und an ihrem Ausgang ein elektrisches Signal meist ein analoges Signal abgeben. Die Ausgänge der UV-Sensoren sind mit den Eingängen des Micro- Controllers verbunden. Er digitalisiert ggfs. die elektrischen Signale und wertet sie aus. Desweiteren ist der Micro-Controller mit einer oder mehreren Eingabemöglichkeiten zumeist Taster oder Einstellräder verbunden. Über diese Einstellmöglichkeiten wer­ den die Gewichtungsfaktoren, die Schwellenwerte, die Steuerbe­ fehle für die Anzeige, und die Zeiteinstellung vorgenommen. Der Micro-Controller besitzt neben den erwähnten Eingängen ein ROM, welches das Uhrenprogramm und das Auswerteprogramm beinhaltet, ein RAM als Speicher für die eingestellten Werte und die er­ mittelten Werte, ggfs. einen Analog-Digital-Wandler und mehrere Ausgänge. Über diese Ausgänge ist der Micro-Controller mit dem Schrittmotor zur analogen Darstellung der Zeit bzw. der Meß­ werte, mit dem LCD-Display zur diskreten Darstellung der Zeit bzw. der Meßwerte oder der eingegebenen Werte und mit einem Summer, der bei Überschreiten einer vorgegebenen Schwelle ein akustisches Signal ausgibt.

Der Schrittmotor, das LCD-Display und der Summer nehmen also neben den üblichen Uhrfunktionen wie Zeitanzeige und Weck­ signal noch weitere Funktionen wie die Darstellung der Meß­ werte, der eingegebenen Werte und Ausgabe von Warnsignalen wahr.

Claims (13)

1. Elektrisch betriebene Armbanduhr, dadurch gekennzeich­ net, daß die Uhr einen UV-Sensor mit elektrischem Aus­ gangssignal aufweist, dessen Empfindlichkeitsschwerpunkt im UV-Bereich (UVA und UVB) liegt, daß der Sensor auf der Außen­ seite der Uhr angebracht ist, daß die Uhr eine Auswerteschal­ tung, eine Anzeige und/oder einen Alarmgeber aufweist.

2. Armbanduhr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor im Zifferblatt der Uhr liegt.

3. Uhr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor das Zifferblatt der Uhr bildet.

4. Armbanduhr nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Armbanduhr einen oder mehrere weitere UV-Sensoren aufweist, welche über das Armband und/oder das Uhrgehäuse verteilt sind.

5. Armbanduhr nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Uhr einen Micro-Controller hat, welcher die Zeitsteuerung, die Auswertung der Sensorsignale als auch die Steuerung der Ausgabe der Anzeigewerte und Warnsignale übernimmt.

6. Armbanduhr nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie Eingabemöglichkeiten aufweist, mit Hilfe derer Gewichtsfaktoren für die gemessene UV-Strahlung entsprechend dem Hauttyp und/oder der Qualität der verwendeten Schutzpräparate eingegeben werden können.

7. Armbanduhr nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Speicher aufweist, der die durch die Auswerteschaltung ermittelten Dosiswerte und/oder die mit den eingegebenen Gewichtsfaktoren gewichteten Dosiswerte, im folgenden Referenzwerte genannt, aufnimmt.

8. Armbanduhr nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei Überschreiten einer vorgegebenen Schwelle für die UV-Strahlungsdosisleistung ein optisches und/oder ein akustisches Signal abgegeben wird.

9. Armbanduhr nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei Überschreiten einer vorgegebenen Schwelle für die UV-Strahlungsdosis ein optisches und/oder akustisches Signal abgegeben wird.

10. Armbanduhr nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwelle einstellbar ist.

11. Armbanduhr nach Anspruch 8, 9 oder 10, dadurch gekennzeich­ net, daß die Schwelle automatisch nach einem vorgegebenen Programm eingestellt wird.

12. Armbanduhr nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Uhr eine Anzeige zur Darstellung der Dosierleistung, der Dosis, der Schwellen, der Gewichtsfak­ toren und der abgespeicherten Daten früherer Tage aufweist.

13. Armbanduhr nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Akkumulator und eine Steuer­ schaltung aufweist, die die Speicherung der durch den UV-Sensor aufgenommenen Energie steuert.