WO2016189053A1 - Sensoranordnung - Google Patents

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WO2016189053A1
WO2016189053A1 PCT/EP2016/061839 EP2016061839W WO2016189053A1 WO 2016189053 A1 WO2016189053 A1 WO 2016189053A1 EP 2016061839 W EP2016061839 W EP 2016061839W WO 2016189053 A1 WO2016189053 A1 WO 2016189053A1
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sensor
sensor arrangement
substance
measuring
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PCT/EP2016/061839
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Peter Hagl
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Vasema Diagnostics Ag
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Publication date
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    • G01N2001/2241—Sampling from a closed space, e.g. food package, head space purpose-built sampling enclosure for emissions

Definitions

  • the present invention relates to a sensor arrangement for determining the content of a substance within a measurement object according to the preamble of patent claim 1 and to a method for determining the content of a substance within a measurement object according to the preamble of patent claim 32.
  • waste products of the tissue are taken up by capillary blood vessels and transported away by them or, conversely, the tissue is supplied with necessary substances, such as oxygen.
  • the substances released to the tissue or the capillary blood vessels are thus also partially excreted from the body via the skin.
  • the skin as well as the circulation of the individual body regions is regulated differently.
  • the moisture exiting the skin and the substances exiting the skin are different and variable depending on the presence in the underlying capillaries. This results in different temperature levels of the skin resulting in a different rate of evaporation.
  • skin in this text and the statements below is meant any external or internal surface of the body or part of the body, in particular skin surfaces, mucous membranes, conjunctivae, organ membranes, intestinal membranes and the like.
  • Gas intake systems are known from the prior art, the gas injections preferably pumped perform via pneumatic hoses in the skin. It is the relative humidity measured and kept constant for a constant concentration and measured by means of a gas sensor, the gas reduction in the chamber. Furthermore Dehumirer are used which reduce the humidity appropriately.
  • TEWL sensors known in the art are suitable for a particular environmental condition and ambient temperature and humidity, e.g. 23 ° C and 40% humidity, provided and deliver reproducible and comparable readings even under these conditions. In warm weather and corresponding sweating or after increased activity of the test person misinterpretations take place.
  • measuring devices for the determination of gases are known, which are usually limited to a specific application or a measurement at specific parts of the body.
  • the measuring devices known from the prior art are designed with sensors assigned to the specific application, whereby the application is restricted, e.g. Infrared measurement in the ear.
  • the measuring devices available from the prior art therefore have disadvantages in many respects.
  • the measured values obtained are therefore often misinterpreted and harmed persons or animals.
  • the measurement in or on body orifices that are difficult to access are usually complicated and complicated and therefore most of the known measuring instruments can only be used to a limited extent. Therefore, measurements, especially in body orifices, are usually made purely visually or by smears.
  • the measuring devices and measuring methods known from the prior art do not take account of the environment. However, this can lead to misinterpretations in certain environments and lead to contamination of the measuring points or a falsification of the smears and thus unwanted errors.
  • the sensor arrangement comprises a moisture sensor, wherein the moisture sensor is arranged such that the moisture is measurable within the measuring chamber, that the sensor arrangement comprises at least one further sensor for detecting the content of at least one substance within the measuring chamber and that a the moisture sensor and the processing unit downstream of the sensor, to which the acquired measured values of the sensor and the moisture sensor are supplied, and in which the processing unit determines the content of the substance within the measuring object by determining the determined content of the substance in the measuring chamber relative to the humidity determined in the measuring chamber Relation sets.
  • the inventive arrangement of a moisture sensor in combination with another sensor within the measuring chamber allows the determination of the content of a substance in different states of the article.
  • the content of a substance can be determined by normalization to moisture.
  • Advantageous embodiments of the measuring chamber are provided by the measuring chamber, cuboid, cylindrical, bell-shaped or dome-shaped, wherein in particular the moisture sensor and / or the sensor are arranged in the region of the curvature of the measuring chamber. It is also advantageous if the moisture sensor and / or the sensor are arranged in the region of the end face of the measuring chamber which is placed on the test object.
  • the measuring chamber consists of a material with little or no material outgassing and / or material loss and / or an inert material and / or does not absorb gases into the material.
  • the measuring chamber is designed such that the wall has a high thermal conductivity and / or electrical conductivity, so that the wall assumes the temperature of the measurement object in a predetermined period, preferably of less than 10 s.
  • a predetermined period preferably of less than 10 s.
  • the measuring chamber has a high Shore hardness, in particular greater than 0.1 1 MPa, and / or in particular korossionsbesthow, acid-resistant and / or alkali-resistant and / or emission-free and / or toxin-free and / or skin-friendly and / or recyclable is, and / or that the measuring chamber has a high tracking resistance, in particular of at least 120 CTI, and / or - that the material of the measuring chamber has an antibacterial effect or comprises antibacterial coating, and / or
  • the material of the measuring chamber has a thermal conductivity which is greater than the thermal conductivity of the gases and / or substances for which the sensors are sensitive, and / or - That the material of the measuring chamber has a thermal conductivity which is greater than 0.17 W / (m K).
  • a preferred embodiment of the sensor arrangement provides that the moisture sensor is designed as a sensor for detecting the transepidermal water loss. Furthermore, it may be advantageously provided that the moisture sensor is designed as a sensor for detecting the skin surface water. Furthermore, it is preferably provided that the response speed of the sensor is in the range of 1 ms to 0.5 ms, preferably between 1 ms and 200 ms.
  • the aforementioned contamination or incorrect measurement can also be caused by so-called "Skin Surface Water.”
  • “Skin Surface Water” can be derived from creams or from the environment on the surface of the skin and can for example be transferred to the skin when engaging a door buckle ,
  • the quantity and qualitative composition of the water or this water vapor is in most cases undefined and subject to a permanent change and can be determined quantitatively and qualitatively only in narrow time windows.
  • the reaction speed of the sensors should therefore be very high, in particular in the range of about 100 ms, in order to better detect this water.
  • a number of sensors are provided, wherein the sensors are arranged such that they measure the content of one or more substances within the measuring chamber. It is preferably provided that the sensor or the sensors are arranged in the interior of the measuring chamber.
  • a preferred embodiment of the sensors is achieved in that the sensor or at least one of the sensors is a photomultiplier, in particular a mycro photomultiplier, and / or a gas sensor is a particle sensor and / or molecule sensor and / or an optical sensor and / or a pH sensor.
  • the sensor arrangement comprises a temperature sensor, which is arranged in particular in the measuring chamber, wherein the temperature in the measuring chamber with the temperature sensor is measurable, the processing unit stores the temperature values, in particular in a memory and for determining the content of the substance attracts.
  • the temperature sensor can advantageously have a response speed of less than 100 ms.
  • the wall of the measuring chamber has an opening, wherein the opening completely penetrates the wall of the measuring chamber so that a part of the medium located in the measuring chamber emerges ,
  • a) has a plug shape and / or
  • a part of the opening has a widening or tapering cross-section and / or
  • c) is designed such that inserts with different cross-sections or cross-sectional profiles in the opening, preferably interchangeable, can be inserted or pressed.
  • the wall is continued in the region of the opening through a filter which is arranged within the opening or that the opening is covered by a filter.
  • the filter advantageously activated carbon, fiberglass wool, sintered material, ceramic, plastic film with pores or holes, metal in particular stainless steel with holes, silicon with holes and / or germanium with holes and in particular conductive and / or thermally conductive.
  • the filter comprises neutralizers or binding substances.
  • the sensor arrangement has a suction device, wherein through the suction device, in particular via the opening, a defined part of the volume of the in the measuring chamber located content is sucked.
  • a flap or a turntable with different openings in the flow direction before, in or after the opening is arranged so adjustable that the passage cross-section is variable.
  • An advantageous arrangement and simpler manufacture of the sensor arrangement is achieved if the moisture sensor and the sensor, in particular the sensors, are arranged on a common carrier, in particular a printed circuit board.
  • insulation, milling or louvers are provided for thermal separation on the support.
  • the sensor arrangement has a gas introduction element for introduction of gases into the measurement chamber in which gas and / or ambient air can be introduced into the measuring chamber through the gas introduction element, in particular via an entry opening in the wall of the measuring chamber.
  • Contamination of the measuring chamber and / or the sensor and / or the sensors can be prevented if the measuring chamber is covered by a cap or a cover, wherein the wall of the cap or the cover, in particular the end wall, radiation, steam, moisture -, Particles-, and / or translucent and / or a number of, in particular vapor-permeable or gas-permeable, femto-, pico-, nano - - or has microholes.
  • the entry of unwanted substances or a targeted entry of a single or individual substances can be prevented or determined by determining the number and permeability of the covering cap in the measuring chamber.
  • the nano- or microholes have different dimensions in different regions of the end wall. Furthermore, it may be advantageously provided that the cap or the cover is formed such that the cap or the cover has a low mass and a high thermal conductivity, so that the cap or cover the temperature of the test object, in particular the skin, within 10 seconds can accept.
  • the sensor arrangement has an environment sensor which is arranged in particular on the outside of the wall measuring chamber facing the environment, the air humidity and / or the temperature the environment is measurable by the environmental sensor.
  • a preferred embodiment of the measuring chamber is provided when the measuring chamber has a cross section with a width between 1 mm and 6 mm and / or a length between 1 mm and 6 mm and / or the distance between the sensors, in particular the carrier plate, from the end of the Measuring chamber is 0.2 mm to 2 mm.
  • the measuring chamber and / or the wall have a friction coefficient with the human skin of less than 0.8.
  • An advantageous smoothing or tension of the skin can be achieved by the minimum contact surface of the measuring chamber on the measuring object is between 2mm 2 and 30mm 2 .
  • the measuring chamber is partially covered by means of at least one web or a grid, so that an unwanted intrusion of objects, in particular the skin or fingers, can be prevented.
  • Advantage of this design is that fingertips can not get to the sensors. The contact of a finger with the sensors and / or with the measuring chamber walls would lead to the accumulation of fat and / or sebum which contaminate the measuring chamber.
  • the sensor or the sensors in each case comprises a carrier body acted upon by a substance and at least two spaced-apart electrodes, wherein a substance located in the measuring chamber is reversibly receivable by the substance that the Support body made of or with an open-pore porous, humid-invariant, non-hygroscopic and high internal stiffness having carrier material is made, that at least the pores of the carrier material with the substance, preferably with an inorganic salt in dissolved, liquid, solid or crystalline form, filled or at least on their surfaces or walls are coated and that the conductance and / or electrical permittivity of the substance, in particular of the salt, brought from the content of the substance of the thus acted upon carrier material of the carrier body in contact or stand material is reproducibly functionally dependent.
  • an additional advantageous aspect of the invention provides that the inorganic salt in and on the support body sodium chloride, ammonium dihydrogen phosphate, potassium nitrate, potassium chloride, sodium dichromate, lithium chloride, magnesium chloride, ammonium nitrate, magnesium nitrate or potassium carbonate or mixtures of salts and / or the substance in and on the Carrier body is a salt or an enzyme or a graphene or a mixture of these.
  • a particularly high strength of the surface coating is achieved.
  • the retention of the substance in the pores is considerably improved by the surface coating.
  • a larger surface for absorbing humidity is available.
  • the surface coating is anchored particularly well by the retention of the salt in the pores.
  • the electrodes are separated by elevations and / or depressions formed on the carrier, so that a mixing of the substances can be prevented.
  • a high- or dead-burned mineral oxide also has the advantage that the carrier body is subjected to only minor mechanical stresses due to moisture water stored in the substance.
  • alumina, magnesium oxide or an open-pore foam or sintered metal is suitable.
  • a further preferred aspect of the invention provides that the carrier body consists of printed circuit board material in which the pores in particular completely penetrate the pores, are etched superficially and / or burned, preferably with a laser, or if the printed circuit board as such has pores.
  • This development of the invention allows an alternative integration of a moisture sensor in a printed circuit board, wherein the additional manufacturing cost for the attachment of the moisture sensors is extremely low and thus the production cost can be greatly reduced.
  • the vapor or vapor containing a substance In order for the vapor or vapor containing a substance to penetrate deeper into the carrier body or to pass through it, it can be provided that a part of the pores is permeable to the vapor or haze containing a substance or to the substance itself.
  • the electrodes are formed by embedded in the pores of the carrier body metal. As a result, electrodes which are anchored particularly well in the carrier material are made possible, the production of which is easy to accomplish.
  • the carrier body has a layer-like structure, and has at least one continuous macroscopic recess, which is at least superficially coated by the substrate through the passage area of the substance and arranged the electrodes on, in particular opposite, sides of the carrier body are. This allows easy production of a humidity sensor on a circuit board.
  • a further particular embodiment of the invention provides that at least two electrodes are arranged in and / or on the carrier body or on the carrier material, which has a current flow and / or a charge shift at least in the substance, in particular in the salt, in the pores of the carrier material allow the carrier body and / or on the surface of the carrier body.
  • This embodiment allows the use of low currents and voltage, which allows the use of the new sensors, especially in high-explosive atmospheres.
  • this embodiment avoids the displacement of salt ions in the course of the current flow between the two electrodes, as a result of which the sensor is subject to only extremely slight aging effects.
  • the electrodes are arranged superficially on the surface of the carrier body or of its carrier material, and that the substance is arranged in the pores of the carrier material, and optionally in the region between the two electrodes, wherein optionally the carrier material and at least one of the electrodes is at least partially covered with a layer of the substance on its surface.
  • the formation of the electrodes is done in particular by evaporation or sputtering of the metal layer on the carrier body. It is particularly advantageous that the substance is arranged in the region between the two electrodes.
  • the capacitance or conductance measured between the electrodes becomes very much dependent on the ambient air humidity.
  • the electrodes extend into or pass through the carrier body, wherein the substance-coated or filled pores of the carrier body are arranged in the region between the electrodes, so that a current flow and / or a charge displacement between them is made possible.
  • This allows particularly strong dependencies of the measured capacitance or conductance between the two electrodes on the respective prevailing humidity.
  • a particularly large conductance or capacitance is achieved, wherein the dependence of the conductance or capacitance between the two electrodes is highly dependent on the humidity of the environment of the air.
  • the sensor arrangement comprises a heat source for disinfecting the measuring chamber and / or for, in particular uniform, heat input into the measuring chamber, wherein the heat source is in particular a Peltier element or a heating coil.
  • a light source or radiation source with a predetermined spectrum is arranged within the measuring chamber.
  • an optical sensor which is directed to the closed off of the measuring chamber portion of the surface of the measuring object, wherein the spectra of the optical sensor and the light source or radiation source overlap in an overlapping region.
  • the overlap region is selected such that the absorption or reflection in the presence of the substance is increased or reduced in relation to the absorption or reflection in the absence of the substance in the overlap region.
  • the measurement chamber is subdivided into a number of subregions, in particular gas-tight, at least one sensor and / or moisture sensor and / or at least one of the subregions or within the subregions Temperature sensor is arranged.
  • the subregions are separated from one another by means of gas-tight webs, wherein the webs (38) are designed such that the subregions are gas-tightly separated from one another when they rest on the measurement object.
  • each subregion has a cross section with a width between 1 mm and 6 mm and / or a length between 1 mm and 6 mm and / or the distance between the sensors, in particular the support plate, from the end of the subregions is 0.2mm to 2mm.
  • An advantageous embodiment of the sensor arrangement is provided if at least two contact electrodes are arranged in at least one wall, in particular in the front side, that an impedance measurement between the two contact electrodes can be made when the sensor arrangement is placed on the measurement object or in particular the contact electrodes two in contact the cap arranged electrodes. Furthermore, an advantageous measuring device is provided which contains a sensor arrangement according to the invention.
  • An advantageous aspect of the method is that the content of a number of substances in the measuring chamber, in particular by a number of sensors, is determined and that the content of substances within the measuring object is determined by the determined content of the substances in the measuring chamber to the moisture detected in the measuring chamber, in particular by a processing unit, in relation.
  • a temperature value prevailing within the measuring chamber is detected by means of a temperature sensor and that the temperature value is taken into account or included in the determination of the content of the substance, in particular of the substances.
  • an optical sensor in particular a camera
  • the position of the measuring chamber in particular its orientation, preferably by automated image recognition of contours and objects, preferably in Camera image, recorded to or at the measurement object and stored and / or used to assess the measurement.
  • placing the measuring chamber on the measuring object can advantageously be recognized if the capacitance change and / or by means of contact electrodes Resistance change and / or the voltage indexing and / or voltage change between the contact electrodes is detected, and so the placement of the sensor assembly is detected on the measurement object.
  • the content, in particular via a, preferably thermally conductive and / or electrically conductive, filter is sucked out of the measuring chamber. It can be advantageously provided that the required replacement of the filter is detected by the change in the electrical conductivity of the filter.
  • a further advantageous development of the method is provided by the duration of the measurement and the time course of the content of the substance, in particular a gas concentration, recorded and recorded and for assessing the evaporation rate or the absorption of a substance by the measurement object, in particular by averaging Pulsating disturbances, such as muscle contractions or skin reactions due to external influences such as wind, filter out, is used.
  • the surface of the measurement object and / or the measurement object is heat-treated with heat, in particular within the measurement chamber, and / or is heated to a specific temperature, thereby achieving a certain evaporation rate becomes. Furthermore, depending on the type of measurement object, the maximum temperature and the heat input per time can advantageously be restricted.
  • the measuring chamber and / or the sensors in particular the entire sensor array, by heating by a, in particular in the sensor array integrated Heat source is disinfected or destroyed.
  • the humidity in particular the humidity, and / or the temperature of the surroundings of the measuring chamber and / or the chlorine content, in particular the rate of decrease of the chlorine, and / or the Skin Surface Water is detected and the detected moisture, temperature and / or the content of the substance in the measuring chamber in relation to the measured values recorded in the vicinity of the measuring chamber, in particular by means of differential method, evaluated or set.
  • one or more gases are introduced into the measuring chamber and the measurement of the change in concentration, preferably above a defined concentration threshold, of the introduced gases is determined. Furthermore, it is advantageous if gases for detoxification of the measuring chamber and / or the measurement object and / or for enrichment of the substance are introduced up to a defined concentration threshold within the measuring chamber in the measuring chamber.
  • An advantageous development of the method is achieved by determining the real concentration in the measurement object or the concentration of the blood gases, in particular taking into account the gases detected in the environment and / or the gases introduced into the measurement chamber, by converting the measured values.
  • the propagation velocity of the gas can advantageously be determined by measuring the time of the measurement up to the detection of the substance over the distance of the sensor to the measurement object and with the propagation velocities of the gases to be determined can be compared and thus the actual gas present can be determined.
  • a negative pressure for accelerating the outgassing is generated from the measurement object in the measuring chamber.
  • the amount of sucked gas can be easily specified if the volume flow through the suction device, preferably by means of a flap or a turntable, is adjustable.
  • the suction device comprises in particular a heating element and / or forms an acceleration potential.
  • the dosage of a substance can be improved if, after the measurement has taken place, a dose for the administration of an active substance and / or a mixture of active substances to the measurement object is determined depending on the content of the substance determined within the measurement subject, and in particular that this active substance is determined in the, determined by the measurement, preferably constant, dose, preferably at predetermined intervals, is administered.
  • An alternative, advantageous embodiment of the measuring chamber provides that the inside of the recess or the measuring chamber is at least partially coated with a conductive material that forms the contact electrodes.
  • at least two, preferably rounded, cap pins, in particular with suspension are arranged in or on at least one wall of the measuring chamber,
  • the contact electrodes contact two arranged in the cap electrodes.
  • a further advantageous embodiment of the sensor arrangement provides that at least one substance introduction unit is provided in the measuring chamber,
  • a contrast agent and / or a fluorescence agent and / or a disinfectant is introduced into the measuring chamber.
  • a fluorescence sensor can furthermore be arranged in the measuring chamber.
  • a safe use and disposal of the sensor assembly is achieved when the measuring chamber is made of a biodegradable material and / or biodegradable materials and / or
  • the material of the measuring chamber is nondestructive to at least 60 ° C aufheitzbar to eliminate viruses and other germs without destroying the measuring chamber can.
  • An advantageous use of the sensor arrangement according to the invention provides for the sensor arrangement for determining the blood gases of a person or an animal to be used.
  • the measuring point is disinfected before and / or after the measurement.
  • a further aspect of the invention provides for using a sensor arrangement according to the invention for determining the content of substances of the blood circulation of a fetus or the placenta or in the mammary glands by means of measurement on the breasts.
  • a further aspect of the invention provides for a sensor arrangement according to the invention for determining the alcohol content and / or illegal substances and / or drugs in the blood, in particular via the skin, or for determining the blood sugar level, in particular via the skin.
  • FIG. 1 shows a first embodiment of the invention
  • Fig. 2 shows a second embodiment of the invention
  • Fig. 3 shows a third embodiment of the invention
  • Fig. 4 shows a fourth embodiment of the invention
  • Fig. 4a shows an alternative embodiment of the fourth embodiment 5 shows a fifth alternative embodiment of the sensor arrangement shown in FIG. 4
  • FIG. 6 shows a sixth embodiment of the invention
  • FIG. 7 shows a seventh embodiment of the invention
  • FIG. 8 shows a sensor arrangement 10 according to the invention according to FIG Fig. 9 shows an eighth embodiment of the invention
  • Fig. 10 shows a ninth embodiment of the invention
  • Fig. 11 shows a tenth embodiment of the invention
  • Fig. 12 shows an eleventh embodiment of the invention
  • FIG. 13 shows a twelfth embodiment of the invention
  • Fig. 14 shows a measuring device according to the invention.
  • Fig. 15 shows a possible embodiment of a sensor with a base body of Al 2 0 3 with a rough surface
  • Fig. 16 shows an embodiment of the invention, with fine-grained Al 2 0 3 as the support material of a carrier body and a small surface roughness
  • Fig. 17 shows a further embodiment of a 18 shows an embodiment of the sensors analogous to FIG. 18 with deeper continuous pores, which are achieved for example by etching or burn-in by means of a laser
  • FIG. 20 shows an embodiment of the sensors with throughflow channels.
  • a further particular embodiment of the sensors is shown in FIGS. 21, 21 a, 21 b and 22.
  • FIG. 21 a, 21 b and 22 shows a further particular embodiment of the sensors.
  • FIG. 23 shows an embodiment of the sensors in plan view with two electrodes and a multiplicity of pores arranged between these electrodes
  • FIG. 25 shows a further variant of the embodiment of the sensors illustrated in FIG. 23 in a side view
  • FIG. 26 shows a third variant of the embodiment of the sensors illustrated in FIG. 23 in a side view
  • FIG. 27 to 32 show different configurations of the contact electrodes
  • FIG. 33 shows an embodiment of the sensor arrangement with a web
  • FIG. 34 shows a sensor arrangement according to the invention with a continuous web
  • FIG. 35 shows the top view of the embodiment according to FIG. 34
  • FIG. 36 shows an embodiment of the sensor arrangement with four subregions
  • FIG 37 and 38 show two embodiments of the cover
  • Fig. 39 shows an embodiment of a turntable
  • Fig. 40 shows a development of the embodiments one to seven with sensors integrated in the end wall.
  • the sensor arrangement 10 has a measuring chamber 3 which is of cuboid design and is delimited on five of the six surfaces by a wall 31 of a housing of the sensor arrangement 10. On the sixth surface of the cuboid measuring chamber 3, an opening is formed, which connects the measuring chamber 3 with the surroundings of the sensor arrangement 10.
  • the sensor arrangement 10 comprises a moisture sensor 2, which is arranged within the measuring chamber 3 and is arranged on the surface of the cuboid measuring chamber 3 lying opposite the opening of the measuring chamber 3. With the moisture sensor 2, the moisture within the measuring chamber 3 can be measured.
  • the sensor arrangement 10 further comprises a further sensor 4, which is likewise arranged on the surface of the parallelepiped-shaped measuring chamber 3 opposite the opening in the vicinity of the moisture sensor 2 and determines the content of at least one substance within the measuring chamber 3.
  • the humidity sensor 2 and the sensor 4 are readjusted by a processing unit 40 to which the detected measured values of the sensor 4 and of the moisture sensor 2 are supplied.
  • the processing unit 40 is connected to the humidity sensor 2 and the sensor 4 via an electrical line 6.
  • the determined by the sensor 4 content of the substance within the measuring chamber 3 is set by the processing unit 40 in relation to the determined humidity of the humidity sensor 2 and thereby normalized or determined the content of the substance within a measuring object.
  • the measuring chamber 3 is dome-shaped in this embodiment, wherein the base of the measuring chamber 3 rests on the measuring object 5. From the measurement object 5, vapor or vapor containing a substance continuously comes out.
  • the moisture sensor 2 and the sensor 4 in the region of the curvature of the measuring chamber 3 with respect to the opening or the base surface arranged.
  • the humidity sensor 2 determines the humidity of the vapor or vapor leaving the measurement object 5, and the sensor 4 determines the content of a substance entering the measurement chamber 3 from the measurement object 5 in the vapor or vapor.
  • FIG. 3 shows a third embodiment of the sensor arrangement 10 according to the invention with a cuboid measuring chamber 3.
  • the moisture sensor 2 and two further sensors 4a and 4b are arranged on the surface of the measuring chamber 3 opposite the opening.
  • the sensors 4a and 4b determine the content of one or more substances within the measuring chamber 3 and supply the acquired measured values to the processing unit 40 with which they are connected via electrical lines 6.
  • the detected measured values of the sensors 4a and 4b are related to the moisture detected within the measuring chamber by the moisture sensor 2, thereby determining the content of one or more substances within the measuring object 5.
  • 4 shows a fourth embodiment of the sensor arrangement 10 according to the invention.
  • a moisture sensor 2 and three further sensors 4a, 4b and 4c are arranged on the cover surface opposite the opening of the measuring chamber 3.
  • the sensors 4a, 4b, 4c can determine the content of one or more substances within the measuring chamber 3.
  • the measuring chamber 3 has an opening 32 arranged in the wall 31 of the measuring chamber. The opening 32 passes completely through the wall 31 and connects the measuring chamber 3 with the surroundings of the sensor arrangement 10.
  • a part of the medium located in the measuring chamber 3 can emerge, the quantity of the emerging medium being greater than the dimension of the opening 32 and the measuring chamber 3 is determined.
  • the opening 32 may have a plug shape and / or a portion of the opening 32 may have a widening or tapering cross-section.
  • the opening 32 can also be provided with an insert which is, for example, pressed or inserted.
  • the inserts can be provided with different cross-sections or cross-sectional profiles and so depending on Intended use To realize openings with different properties changeable in the measuring chamber 3.
  • FIG. 4a shows a further embodiment of the sensor arrangement 10 described in FIG. 4.
  • a filter 8 is arranged, which defines by its pore size the outlet of the medium located in the measuring chamber 3.
  • the pore size of the filter 8 is selected such that defined substances are held within the measuring chamber 3 and other substances emerge from the measuring chamber 3 via the opening 32.
  • the filter 8 can have activated carbon, fiberglass wool, sintered material, ceramic, plastic film with pores or holes, metal such as stainless steel with holes, silicon with holes and / or germanium with holes or consist of these materials.
  • other suitable filter materials known from the prior art can be used.
  • the filter material or the filter 8 may also be thermally conductive or electrically conductive.
  • the filter 8 can be arranged within the opening 32 or cover this at the beginning or end.
  • the described filters 8 may further comprise neutralizers or binding substances.
  • neutralizers for example, substances or substances can be made directly harmless or incorporated into the binding substances, whereby a discharge of viruses, bacteria or other substances can be prevented from the measuring chamber.
  • FIG. 5 shows an alternative embodiment of the sensor arrangement 10 shown in FIG. 4.
  • the sensor arrangement 10 has a suction device 9, by means of which a defined part of the volume of the medium located in the measuring chamber 3 can be sucked off.
  • the suction device 9 is arranged in this embodiment within the opening 32 and sucks the contents of the medium through the opening 32 from.
  • the suction device can generate a defined negative pressure in the measuring chamber 2 and thus increase or set the evaporation rate from the measuring object 5.
  • the sensor arrangement 10 can furthermore, as shown in FIG. 5, also have a gas introduction element 12, via which gases or other media can be introduced into the measuring chamber 3.
  • the gas introduction element 12 can be arranged inside the opening 32 or via an entry opening 33 formed in the wall 31 of the measuring chamber 3.
  • the opening 32 may include a flap or turntable 61 (FIG. 39).
  • the flap or the turntable 61 can in the opening 32, in front of the opening 32, ie in the measuring chamber 3, or be arranged after the opening 32.
  • the flap or turntable 61 By means of the flap or turntable 61, the amount of extracted volume flow, the introduced ambient air or the introduced gases can then be regulated or predetermined as required, and / or the passage cross section of the opening 32 can be changed.
  • An exemplary turntable is shown in FIG.
  • the turntable 61 has different openings. By rotating the turntable 61 about its center, a different opening is brought into coincidence with the opening 32, thus changing the passage cross section.
  • FIG. 6 shows a sixth embodiment of the sensor arrangement 10 according to the invention with a moisture sensor 2, two further sensors 4a and 4b and a temperature sensor 7.
  • the moisture sensor 2, the sensors 4a and 4b and the temperature sensor 7 are arranged within the measuring chamber 3 and are located on the measuring body 5 launched opening of the measuring chamber 3 opposite.
  • the humidity sensor 2, the sensors 4a and 4b, and the temperature sensor 7 are connected to the processing unit 40 and supply the detected measurement values to the processing unit 40.
  • the temperature sensor 7 detects the temperature within the measuring chamber 3 and transmits it to the processing unit 40.
  • the temperature sensor 7 preferably has a response speed of less than 100 ms.
  • the sensor arrangement 40 furthermore has a memory 41 in which the temperature values, the content of one or more substances and / or the moisture values determined by the sensors 4a, 4b can be stored and made available. Furthermore, the sensor arrangement 10 can also have a real-time clock, which stores the measured values of the sensors 4a and 4b, the temperature sensor 7 and / or the moisture sensor 2 after predefined time intervals or these are processed by the processing unit 40.
  • Fig. 7 shows a seventh embodiment of the invention.
  • the measuring chamber 3 has a humidity sensor 2 and two sensors 4a and 4b, with which the content of one or more substances within the measuring material 5 is determined.
  • the sensor arrangement 10 further has an environmental sensor 13, which faces the surroundings of the sensor arrangement 10 or the measuring chamber 3 and makes it possible to determine the moisture, the temperature and / or the content of one or more substances in the surroundings of the sensor arrangement 10.
  • the environmental sensor 13 is connected to the processing unit 40 and transmits the detected environmental measurement values
  • the environmental sensor 13 may have an analogous structure to the moisture sensor 2 arranged in the measuring chamber 3, the sensors 4a, 4b or the temperature sensor 7. With the aid of the environmental sensor 13, the moisture, the temperature and / or the content of one or more substances in the vicinity of the sensor arrangement 10 can thus also be taken into account and included in the determination of the content of one or more substances within the measurement object 5.
  • a sensor 4 or a plurality of sensors 4 a, 4 b,... May also be arranged in the end face 36 of the wall 31 or the measuring chamber 3.
  • the end face 36 When placing the measuring chamber 3 on the measuring object 5, the end face 36 then comes into direct contact with the measuring object 5 or the skin.
  • the sensors 4 a, 4 b,... Arranged in the end face 36 may be, for example, temperature sensors or a pH sensor which detect the temperature or the pH of the measurement object or the skin during contact.
  • FIG. 8 shows a sensor arrangement 10 according to the invention according to FIGS. 1 to 7 and FIG. 40.
  • the measuring chamber 3 of the sensor arrangement 10 is covered by a covering cap 20, the opening of the measuring chamber 3 being completely covered by the covering cap 20.
  • the cap 20 rests on the measuring object 5 and separates the measuring chamber 3 from the measuring object 5.
  • the end wall 21 of the cap 20 rests on the measuring object 5 and is permeable.
  • the cap 20 may be formed permeable to radiation, steam, moisture, particles, gases and / or light.
  • the covering cap 20 may have, in particular in the region of the end wall 21, a number of, in particular vapor-permeable or gas-permeable, femto-, pico-, nano- or microholes 14, through which steam or gas can flow from the measuring object 5 into the measuring chamber 3 ,
  • the sensor arrangement 10 can also be covered by a cover 60.
  • the cover 60 may also be configured as the cover 20 described.
  • the covering cap 20 or the cover 60 may also, as shown in FIGS. 37 and 38, have recesses, nano- or microholes in different regions of the end wall with different dimensions.
  • the cap 20 or the cover 60 may be formed such that the cap 20 or the cover has a low mass and a high Thermal conductivity, whereby the cap 20 or the cover 60, the temperature of the measurement object, in particular the skin, assumes very quickly. This further causes the propagation velocity or other properties of the gases not to be altered by any cooling by the material of the cap 20 or cover 60.
  • FIG. 9 shows an eighth embodiment of the sensor arrangement 10 according to the invention.
  • the moisture sensor 2 and the two sensors 4a, 4b are arranged within the measuring chamber 3 on a common carrier 22, in this embodiment a circuit board.
  • the moisture sensor 2 and / or the further sensors 4a, 4b ... and / or the common carrier 22 can also be arranged on other parts of the wall 31 of the measuring chamber 3.
  • 10 shows a ninth embodiment of the sensor arrangement 10 according to the invention, in which the measuring chamber 3 is connected to the measuring object 5 through an opening 35, wherein the vapor containing a substance enters the measuring chamber 3 from the measuring object 5 via the opening 35.
  • a filter 8 may be arranged, which filters out or retains a part of the exiting from the measuring object 5 substances and thus prevents their entry into the measuring chamber 3.
  • an opening 32 may be formed within the wall 31, which connects the measuring chamber 3 with the environment of the sensor assembly 10 and allows the discharge of the medium located within the measuring chamber 3.
  • a filter 8, as shown in Fig. 4a may be arranged, which filters out certain substances from the measuring chamber 3.
  • the described filters 8 of the embodiments are thermally conductive and / or electrically conductive. A required replacement of the filter 8 can then be detected, for example, via the change in the electrical conductivity of the filter 8.
  • the measuring chamber 3 can also have other shapes, for example a bell, ball or pyramidal shape.
  • the humidity sensor 2 may be configured as a sensor for detecting transepidermal water loss and detecting the transepidermal water loss of a person's skin.
  • the sensor 4 or the sensors 4a, 4b, 4c,... Can be of similar construction be and detect the content of a single substance or be designed so that the content of several substances is determined.
  • the senor 4 or at least one of the sensors 4 a, 4 b, 4 c may be a photomultiplier, in particular a micro photomultiplier, a gas sensor and / or a particle sensor and / or a molecular sensor and / or an optical sensor and / or be a pH sensor.
  • the moisture sensor 2 can also be designed as a sensor for detecting the skin surface water.
  • the response speed of the humidity sensor 2 or the sensor for detecting the skin surface water is in the range of 0.5 ms to 1 ms, preferably between 1 ms and 200 ms.
  • Skin Surface Water is the water that is on the skin surface. This changes depending on the temperature, sweating or can be applied externally, for example by creams or other substances on the skin.
  • a rapid response speed of the sensor is advantageous, since otherwise the Skin Surface Water is mixed with the water leaving the measurement object or the skin and can no longer be determined without error.
  • the size of the measuring chamber 3 may vary in the embodiments shown, wherein the cross section of the measuring chamber 3 preferably has a width between 1 mm and 6 mm and a length between 1 mm and 6 mm.
  • the distance of the sensors 4a, 4b of the temperature sensor 7 of the moisture sensor 2 and / or the support plate 22 from the end of the measuring chamber or the opening of the measuring chamber 3 is preferably 0.2 mm to 2 mm.
  • the sensors 4a, 4b, 4c, ... as pairs of sensors or adjacent to each other or at a distance from each other in one or more rows may be arranged.
  • the dimension of the common carrier 22 and / or the dimension of the surface formed by the sensors 4a, 4b, 4c, ... may advantageously have a width between 1 mm and 6 mm and a length between 1 mm and 6 mm.
  • FIG. 11 shows a tenth embodiment of the sensor arrangement 10 according to the invention.
  • a carrier 22 with the moisture sensor 2 and two sensors 4a, 4b are arranged.
  • the sensor arrangement 10 has a heat source 14, which is arranged within the measuring chamber 3.
  • the heat source 14 is formed in this embodiment as a Peltier element, but may alternatively be a heating coil or other known from the prior art heat source.
  • the temperature within the measuring chamber 3 can be predetermined via the heat source 14 or heat are emitted from the heat source 14 to the measuring object 5. By predetermining the temperature, it is possible to force a vaporization rate out of the measurement object 5 and thereby, for example, increase or predetermine an increased output of the substance or substances measured by the sensors 4a, 4b.
  • the measuring chamber 3, the wall 31 thereof, as well as the sensors 4a, 4b arranged in the measuring chamber 3, the moisture sensor 2, optionally the carrier 22, or other sensors located in the measuring chamber 3 can be heated via the heat source 14. By heating the measuring chamber 3, this can be sterilized before or after use and freed of undesirable substances.
  • milling or louvers may be formed which cause a thermal separation of the sensors 4a, 4b, .. with each other and / or to the other sensors such as the temperature sensor or the humidity sensor.
  • FIG. 12 shows an eleventh embodiment of the sensor arrangement 10 according to the invention.
  • a light source 15 or radiation source with a predetermined spectrum and an optical sensor 18 are arranged within the measuring chamber 3, in this embodiment, on the inside of the measuring chamber 3 opposite the measuring object 5, a light source 15 or radiation source with a predetermined spectrum and an optical sensor 18 are arranged.
  • the light source 15 or radiation source is directed onto the region of the surface of the measurement object 5 which is closed by the measurement chamber 3 and radiates light in a defined spectrum to the surface of the measurement object 5.
  • the optical sensor 18 is likewise directed to the region of the surface of the measuring object 5 which is closed off by the measuring chamber 3, and the spectrum of the optical sensor 18 overlaps the optical spectrum of the light source 15 in an overlapping region.
  • the overlapping region of the two spectra of the light source 15 and of the optical sensor 18 is selected such that the absorption or reflection in the presence of a substance within the measuring chamber 3 is increased or reduced in relation to the absorption or reflection in the absence of the substance in the overlapping region.
  • the measuring chamber 3 is subdivided into three partial areas 34a, 34b and 34c. In the partial area 34a, two sensors 4a and 4b are arranged on the wall of the partial area 34a. In the Subarea 34b, two sensors 4e and 4f are also arranged in the region of the wall of the portion 34b.
  • the humidity sensor 2 two sensors 4c and 4d and a temperature sensor 7 are arranged.
  • the sensors 4a, 4b, 4c, 4d, 4e and 4f, the humidity sensor 2 and the temperature sensor 7 are each connected to the processing unit 40 and deliver the measured values to them.
  • a respiratory gas measurement can be carried out by placing the sensor arrangement 10 in the oral cavity and thus detecting gases along the trachea.
  • the different sections of the measuring chamber 3 thus allow a different detection of substances at different positions.
  • the sensor arrangement 10 according to the invention can be expanded by two contact electrodes 37, which are arranged in at least one wall 31 of the measuring chamber 3.
  • the contact electrodes 37 are preferably arranged on the end face 36 of the area of the measuring chamber 3 facing the surroundings, which is placed on the measuring object 5.
  • the electrodes allow an impedance measurement via the measurement object.
  • the contact electrodes 37 may alternatively contact two electrodes arranged in the cover cap 20 and enable an impedance measurement or electrical stimulation of the measurement object via the cover cap 20.
  • FIGS. 27 to 36 show various embodiments of the contact electrodes 37.
  • the contact electrodes 37 may have a circular cross-section and may be arranged at the edges of the measuring chamber 3, which is rectangular in cross-section (FIG. 27) or circular (FIG. 28).
  • the contact electrodes 37 may also define a side wall of the measuring chamber 3 (FIG. 29) or be arranged on this side wall or be embedded in the wall 31 of the measuring chamber 3 (FIG. 30).
  • the contact electrodes 37 lie, as in the embodiment shown in FIG. 31, with the wall 31 or the measuring chamber 3 flat on the measurement object and thus allow electrical contact with the surface of the measurement object.
  • the contact electrodes 37 may also form the wall 31 of the measuring chamber 3.
  • the contact electrodes 37 form an electrical connection between the measuring device 100 and the measuring object and can transmit electrical signals from the measuring device 100 to the measuring object or vice versa.
  • the measuring chamber 3 may also be coated with an electrically conductive metal that forms the contact electrodes 37.
  • a development of the sensor arrangement 10 provides that at least two, preferably rounded, cap pins are arranged in or on at least one wall 31 of the measuring chamber 3. Cap pins are, for example, pins with a rounded end or similarly formed pins. When the sensor arrangement 10 rests on the measurement object 5, a measurement can be made between the two contact electrodes 37 via the cap pins, which are connected to the contact electrodes 37.
  • the cappins can also be spring-loaded and thus prevent excessively high pressure on the skin and associated injuries and / or establish the secure contact of possible covering caps.
  • the capacitance change and / or change in resistance and / or the voltage indexing and / or voltage change between the contact electrodes 37 can be detected by means of the contact electrodes 37, and thus the placement of the sensor arrangement 10 or the measuring chamber 3 on the measurement object can be detected.
  • the sensor arrangement 10 can have a timer or a timer with which the sequential scanning of the sensors 4a, 4b, 4c,... Of the humidity sensor 2 and / or the temperature sensor is enabled and coordinated. Furthermore, by means of the timer, the scanning of the individual sensors 4a, 4b, 4c .. be adapted to the gases or substances to be measured and the gases with higher propagation velocity or diffusion rate through the measurement object 5 or the skin faster or before the gases with less Propagation speed or diffusion rate can be detected by the measurement object 5 or the skin.
  • 14 shows a measuring device 100 according to the invention with a sensor arrangement 10.
  • the sensor arrangement 10 can be designed in accordance with one of the embodiments 1 to 12 (FIGS. 1 to 13).
  • the bulges 201 in contrast to an alternative planar embodiment, increase the surface area and thereby make it possible to arrange a larger number of electrodes 41 or sensors 4a, 4b, ... or to perform direction-dependent measurements close to the same space.
  • the carrier body 42 consists of rough porous Al 2 0 3 .
  • two bulges 201 are shown, of which the two outer bulges 201 a and 201 c are coated with a metal layer. This metal layer is vapor-deposited or sputtered onto the carrier body 42 during production, for example.
  • the central bulge 201 b Due to the internal structure of the carrier body 42, the central bulge 201 b has a porous basic structure which is filled with a substance 43, in the present case sodium chloride NaCl.
  • the salt layer to the carrier body 42 by means of a spray coating method.
  • the salt dissolved in a solvent in particular in a vacuum
  • a mist of the solution forms in the region above the carrier body 42, which precipitates on the rotated carrier body 42 and forms a very thin salt layer 132
  • Another possibility for applying salt to the carrier body 42 is to spray or inject a salt solution in liquid or gaseous form under high pressure into the carrier body 42.
  • a positionable print head for aligning the steam or liquid jet can be used on the carrier body 42.
  • the solution arrives very well in pores 44 of deeper layers of the carrier body 42. As shown in FIG.
  • the base body has a number of channels 131 connecting a plurality of pores 44, which are filled with this substance.
  • the metal layer that covers the two outer bulges 201 a, 201 c, has a number of pores or micro-recesses 133 which are filled with the substance 43.
  • the metal itself may be porous.
  • many metals have a rough surface, which is sufficient to have enough micro-bumps or small holes where the salt can anchor.
  • the entire sensor 4, comprising the carrier body 42, the metal coatings on the two outer bulges 201 a, 201 c and the middle, filled with salt bulge 201 b is covered with a salt layer 132 and covered.
  • the salt layer 132 which consists of sodium chloride NaCl, is in communication with the salt-filled channels 131 and the salt fractions located in the recesses 133.
  • the two metal layers form electrodes 41, on which an alternating voltage can be applied, whereby a current flow or a charge shift between the two electrodes 41 can be measured.
  • the outer contacting that the salt layer at the point of contact with the outer feed line does not completely cover the electrodes 41, so that an immediate contacting of the feed line with the metal layer is possible.
  • the salt introduction is usually the last production step. Subsequent steps to apply insulation are possible if the insulation is permeable to water vapor.
  • platinum is used in this embodiment of the invention.
  • Fig. 16 shows a further embodiment of the invention, wherein the carrier body 42 has a finer surface structure.
  • a carrier body 42 As a carrier body 42, a finer high- or deadblown alumina Al 2 0 3 is used, which has a smaller pore size, than the aluminum oxide used in FIG. 15.
  • two electrodes 41 On the surface of the support consisting of alumina body 42, two electrodes 41, consisting of gold, arranged.
  • the gold layer forming the electrodes 41 has superficially porous recesses 133.
  • salt 43 ' is present in channels 131 of the porous carrier material of the carrier body 42.
  • the gold electrodes need not be porous.
  • the normal surface roughness for anchoring the salt layer 132 on the electrodes 41 suffices because microholes and unevenness in the manufacturing process of the electrodes 41 naturally occur and are statistically distributed.
  • These salt channels extend to the surface of the carrier body 42, on which the two electrodes 41 are arranged, namely, vapor-deposited or sputter-coated.
  • the senor 4 is completely coated with a layer of sodium chloride in this embodiment as well.
  • This layer of sodium chloride communicates with the sodium chloride in the channels 131 and also fills the recesses 133 in the metal layers of the electrodes 41.
  • a contacting of the electrodes 41 takes place analogously to the embodiment of FIG. 15.
  • the electrodes 41 are separated by elevations and / or depressions formed on the carrier 22, so that a mixing of the substances 43 can be prevented.
  • the carrier body 42 may additionally have these pores 44 passing through completely, wherein preferably a portion of the pores 44 are permeable to the vapor or haze containing a substance or to the substance itself and are not or only partially filled with the substance 43.
  • the sensor 4 is connected with its two electrodes 41 to an AC voltage source which applies a voltage of approximately 2 mV, typically from 100 mV to 1 V, to the two electrodes 41.
  • the impressed AC voltage has, for example, a frequency of 35 kHz to 5 MHz.
  • a current measuring device can be connected in series with the sensor 4.
  • the substance penetrates into the salt layer 132 as well as into the underlying pores 44.
  • the absorption of the substance in the pores 44 ensures that both the conductivity and the permittivity increase locally in the channels 131 as well as in the salt layer 132.
  • the inclusion of the substance changes the pore geometry, so that the capacitance or conductance of the entire sensor 4 changes.
  • FIG. 17 Another embodiment of the invention shown in FIG. 17 comprises a plurality of electrodes 41 made of a porous material or made of a material having recesses on the surface. These recesses are, like the pores 44 of the carrier body 42, filled with salt. In this case, an additional increase in the capacitance or the conductance can be achieved via the inclusion or incorporation of salt crystals in the electrodes 41.
  • FIGS. 18 to 20 show a sensor 4, the carrier body 42 of which is completely interspersed with channels 131 with salt coating in the region between the two electrodes 41.
  • the carrier body 42 has an opening 81, which forms an analysis space 83 when placed on a moisture-emitting body.
  • This opening 20 has, in particular the shape of a trough. The size of this tub determines the Analysis room 83, with quite different tub sizes and tub shapes are possible.
  • a device for measuring the conductance or the capacitance directly on the carrier body 42.
  • a current measuring device or a voltage source are formed on the substrate which is in contact with the carrier material of the carrier body 42.
  • FIGS. 21 a and 21 b Another particular embodiment of the invention is shown in Figs. 21 a and 21 b.
  • the trough-shaped openings 212, 213 are provided in the carrier body 42, which lie opposite one another on the carrier body 42.
  • the porous subregion is filled with salt 43 'in each case up to a predetermined depth.
  • both trays have a salt layer 132 in their bottom area.
  • a plurality of comb-shaped electrodes 41 is provided between the carrier body 42 and the salt layer 132.
  • the comb-shaped arrangement of the electrodes 41 is shown in Fig. 21 b, wherein on each of the two sides of the sensor 4 shown in Fig.
  • each two interdigitated comb-shaped electrodes 41 are arranged on the surface of the support body 42 below the salt layer.
  • the end regions 47 of the electrodes 41 form the terminals of the sensor 4.
  • Each sensor shown in FIG. 17a has in each case four connections, namely two connections 47 for each of the two sides.
  • the electrodes described may also be designed as 41 also as ion-selective field transistors ISFET, ion-selective electrodes or straight electrodes arranged parallel to one another.
  • FIGS. 24, 25 and 26 Different configurations of a sensor according to the invention in plan view and in side view are shown in FIGS.
  • the electrodes 41 are formed by metal cuboids, between which the porous material of the carrier body 42 is located.
  • FIGS. 24, 25 and 26 basically have the same plan view; as shown in Fig. 23, on.
  • the carrier material of the carrier body 42 is located both in the region below the electrodes 41 and also in the region directly between the electrodes 41.
  • Salt is introduced substantially into the pores 21 1 in the carrier material of the carrier body 42 between the electrodes 41. Only individual pores in the region below the two electrodes 41 are filled with salt.
  • a further embodiment of the invention, shown in Fig. 25, shows the two electrodes 41, which are placed on a carrier body, that is vapor-deposited or sputtered. In the immediate intermediate region between the two electrodes is a superficially adhering to the carrier body, located outside the pores salt layer. In the area below this salt layer, the pores are filled with the salt 43 '.
  • FIG. 26 shows a sensor 4 with two electrodes 41, which are applied to a carrier body 42.
  • the ambient air can flow directly to the carrier body 42.
  • the pores 44 in the intermediate region between the two electrodes 41 are filled with salt 43.
  • the sensors 4a, 4b, 4c, .... may be designed as gas sensors, particle sensors or molecular sensors, wherein gas sensors known from the prior art, particle sensors or molecular sensors can be used.
  • the sensors 4a, 4b, 4c, ... are designed such that the following gases can be detected:
  • Chlorodifluorophosphorus oxide POCIF 2 chlorine dioxide CI0 2 , chloroethane C 2 H 5 Cl, chloroethene C 2 H 3 Cl, chloroethine C 2 HCl, chlorofluoride CIF, chlorofluoromethane CH 2 CIF, chloroheptafluoropropane-2 C 3 CIF 7 , chlorohexafluoropropane-1 -1, 1 , 2,3,3,3 C 3 HCIF 6 , chlorohexafluoropropane-2-1, 1, 1, 3,3,3 C 3 HCIF 6 , chloromethane CH 3 Cl, chlorine monoxide Cl 2 O, chlorofluoroethane-1 -1 C 2 H 4 CIF, chloropentafluoroacetone C 3 CIF 5 , chloropentafluoroethane C 2 CIF 5 , chloropentafluoride CIF 5 , chloropentafluoropropene-2-1, 1, 3,3,3-1 C 3 C 3
  • Hexafluorobutin-1, 1, 1, 4, 4 , 4-2 C 4 F 6 Hexafluorocyclobutene C 4 F 6, hexafluoroethane C 2 F 6, hexafluoromethanediamine CF 6 N 2, hexafluoropropane 1, 1, 1, 2,2,3 C 3 H 2 F 6, hexafluoropropane 1, 1, 1, 2,3, 3 C 3 H 2 F 6, hexafluoropropane 1, 1, 1, 3,3,3 C 3 H 2 F 6, hexafluoropropane-1, 1, 2,2,3,3 C 3 H 2 F 6, hexafluoropropene C 3 F 6, hexafluoropropylene oxide C 3 F 6 O, hexafluorotrifluoromethylpropane-1, 1, 1, 3,3,3-2 C 4 HF 9, iodine heptafluoride IF 7 .
  • Hydrogen iodide Hl carbon dioxide C0 2 , 13 C0 2, carbon monoxide CO, krypton Kr, air-dry, methane CH 4, methanethiol CH 4 S, methylamine CH 5 N, methylarsine CH 5 As, methyl bromide CH 3 Br, methylchlorosilane CH 5 CISi , Methylcyclopropane C 4 H 8, methylgerman CH 6 Ge, methylnitrite CH 3 NO 2, methylphosphine CH 5 P, methylsilane CH 6 Si, methylstannane CH 6 Sn, methyltrifluoromethyl ether C 2 H 3 F 3 0, methyl vinyl ether C 3 H 6 O, monochlorosilane SiH 3 Cl, neon Ne, nitrile chloride N0 2 Cl, nitrile fluoride N0 2 F, nitrosyl bromide NOBr, nitrosyl chloride NOCI, nitrosyl fluoride NOF, oct
  • Thiothionyl fluoride SSF 2 Thiothionyl fluoride SSF 2 .
  • pH indicators (acid-base titrations) pH
  • MOX Metal Oxide Semiconductor
  • Pellistor e.g. wound platinum wire hydrogen
  • Group IV lyases (synthases) heme iron (pronounced iron), it can be
  • Enzyme glucose oxidase (GOx), yeast and / or glucose
  • the 3 shows a sensor arrangement 10 which is applied to a measurement object 5, in this embodiment the skin of a person.
  • the wall 31 of the measuring chamber 3 lies gas-tight on the measuring object or skin and thus forms a gas-tight measuring chamber 3.
  • From the skin or the object of measurement 5 continuously occur water vapor and other substances, which are enriched in the measuring chamber 3.
  • TEWL transepidermal water loss
  • the moisture sensor 2 detects the moisture value within the measuring chamber 3 and transmits it to the processing unit 40, for example a microcontroller.
  • the sensors 4a and 4b detect the value of a substance within the measuring chamber 3, For example, sulfur and carbon dioxide, and pass these values detected to the processing unit 40 on.
  • the processing unit 40 determines the TEWL value by means of the moisture measured by the moisture sensor 2 and normalizes it to predefined conditions, eg 20 ° C., 40% atmospheric humidity. This makes it possible to eliminate special premises where measurements are carried out under identical measuring conditions in order to achieve comparability of the measured values.
  • the TEWL value and corresponding reference measurements or conversion tables stored on the measuring device 100 the content of the substance, for example of the carbon dioxide and / or of the sulfur, can then be calculated by the processing unit 40.
  • the measurement object 5 may also be directly human or animal blood or other body fluids.
  • a measurement of the temperature within the measuring chamber 3 can be detected by a corresponding measuring arrangement 10 and used in addition to the calculation of the blood gases or the content of a substance in the measuring object 5 or stored as a separate temperature value with the moisture values.
  • the gases or substances located in the vicinity of the measuring chamber 3 or introduced into the measuring chamber 3 can also be taken into account.
  • an image of the position of the measuring chamber 3 during the measurement is taken by means of a camera or an optical sensor integrated in the sensor arrangement and this is used to assess the correct measuring conditions, in particular the correct position or the measuring point itself.
  • the position of the measuring chamber 3 or its orientation can preferably be determined by automated image recognition of contours and objects in the camera image.
  • a suction device 9 (FIG. 5) a defined part of the contents or a defined volume of the measuring chamber 3 is sucked off, for example via the opening 32 or 33, thus enriching unwanted substances or an increasing concentration of a measuring element Stoffes is prevented.
  • the suction can be done in particular via a filter 8 to avoid discharge of certain substances.
  • the duration of the measurement can also record and record the time profile of the content of the substance, in particular a gas concentration become.
  • the time course for assessing the evaporation rate or the absorption or release of a substance by the measurement object 5 can be used.
  • averaging can be used to filter out pulsating disturbances, such as muscle contractions or skin reactions due to external influences such as wind.
  • an evaporation rate of the measurement object or the skin of a person or an animal is predetermined by a heat source 14 arranged in the measuring chamber 3.
  • the temperature can be increased to a certain value or a temperature profile in the measuring chamber 3 can be forced.
  • the maximum temperature and the heat input per time may be limited in order to avoid injury to the skin or damage to the measurement object.
  • the measuring chamber 3, the sensors 4a, 4b, the moisture sensor 2 or other objects located in the measuring chamber 3 can be heated by means of a heat source such as a Peltier element, thus sterilizing or disinfecting the measuring chamber 3.
  • a heat source such as a Peltier element
  • the moisture, temperature and / or chlorine content, in particular rate of decrease of the chlorine, and / or the skin surface water, the content of a substance in the vicinity of the measuring chamber 3 and the measuring object 5 can be determined and these are taken into account for the calculation of the content of one or more substances in the measurement object 5. This can be done for example by difference method.
  • gas or a defined substance can be introduced into the measuring chamber 3 and thus the measurement of the change in concentration of the introduced gases is determined.
  • the propagation velocity of the gas or of the substance can be determined by measuring the time duration from the beginning of the measurement to the first detection of the substance. Over the specific period of time, the propagation velocity of the gas or of the substance can then be determined, via the known distance of the sensor 4 to the measurement object, which is then compared with the propagation velocity of the gases to be determined.
  • Table 1 gives a selection of gases which are measured, for example. Each of these gases has a different propagation speed. To determine which gas is determined, at least one selective sensor for the substance containing the gas is used. From the presence of this at least one substance and the specific propagation speed can then be deduced the exact gas and its concentration.
  • two or more substances contained in a gas may be measured to detect more comparison values and, for example, to compensate for a less accurate propagation velocity measurement.
  • plastic properties of cubic body-centered metals such as ⁇ iron, are used to determine carbon and nitrogen levels in the range of a few ppm and less.
  • the permeability over time is measured at several points in time, it being also determined for the respective points in time how large the change .DELTA..vertline.
  • Of permeability is compared to a preceding time, preferably with a constant time interval at the time of measurement.
  • This change ⁇ depends on the change in concentration of the substance to be measured in the region of the sensor compared to the last measurement time. For this reason, the total concentration of the substance in the sensor can be determined by summing the individual determined changes in concentration. The concentration changes depend on an experimentally determined constant (see formulas above), on the characteristic of the measuring chamber and on the maximum permeability of the material of the sensor at maximum saturation with the substance to be measured.
  • the nitrogen of the ambient air can be determined, for example, at the start time and subtracted accordingly to determine only the release of the nitrogen of the measurement object.
  • the measurement of the magnetic aftereffect allows a simple determination of carbon and nitrogen concentrations.
  • a further embodiment uses non-dispersive infrared (NDIR) sensors, wherein by forming the integral of the permeability of the gas to be analyzed for infrared radiation over time and through peak area determination, the element or material and its concentration can be deduced.
  • NDIR non-dispersive infrared
  • the sampling rate is adapted to the expected rate of change of the concentration.
  • a sampling rate in the range of more than 1 MHz, in particular more than 100 MHz is used.
  • a detoxification of the measuring chamber 3 can be achieved by introducing a disinfectant or neutralizing agent
  • a further alternative step of the method provides that, after the measurement has been carried out, the concentration or the content of one or more substances depends on the determined content of the substance within the measurement object is determined a dose for the administration of an active substance and / or a mixture of active substances to the measurement object.
  • the particular dose may then further serve, for example, as a basis for the administration of an active substance.
  • the determined dose can likewise be delivered to the measurement object over a predetermined period of time or at predetermined time intervals.
  • the placenta increases with progressive growth of the fetus and consists of a child and maternal proportion.
  • the maternal placenta is connected to the fetus via the umbilical cord.
  • the embryo draws oxygen, nutrients and fluid from the mother's blood, and waste products from the child's metabolism are returned via the placenta.
  • the two bloodstreams are separated by a thin membrane, so that the maternal and the child's blood do not mix.
  • the sensor arrangement 10 or the measuring device 100 is designed to measure the content of substances in the placenta.
  • the following sensors are preferably arranged in the measuring chamber 3:
  • heavy metal sensors e.g., Pb, As, Cd
  • the measuring device 100 or the sensor arrangement 10 is placed on the abdomen of the mother, preferably on the area of the abdomen above the placenta or alternatively on the breast of the woman, preferably on the mammary glands.
  • the position of the placenta can be previously determined by ultrasound in order to obtain an optimal position or an optimal measuring point in relation to the placenta.
  • Preferred measuring points for the measurement are on the abdomen near the placenta where the baby has nested or the area of the skin on the nipples and above the milk ducts to allow for pregnant conclusions on the fetus and a non-invasive examination of the fetus. In doing so, the waste products can be removed from the child Metabolism are measured, optionally measuring the materials of the mother.
  • a glucose measuring device is provided in the measuring chamber 3 by arranging a moisture sensor 2 or a TEWL sensor and a further sensor 4 designed as a glucose sensor.
  • the temperature in the measuring chamber 3 is brought by means disposed in the measuring chamber 3 heat source 15 above a threshold temperature to bring the human skin for targeted sweating.
  • sweat is u.a. Contain glucose in dissolved form.
  • the content of glucose in the sweat is measured and transmitted to the processing unit 40.
  • the amount of liquid or sweat is detected by the moisture sensor 2 or the TEWL sensor and also transmitted to the processing unit 40.
  • the glucose value can be determined, for example, separately or in combination in the following steps:
  • the determination of glucose can be carried out according to the following principle:
  • Oxidation of glucose by glucose oxidase an enzyme that catalyzes the oxygen-dependent oxidation of the Ci carbon of the sugar. This produces gluconolactone and hydrogen peroxide.
  • the gluconic acid is spontaneously or enzymatically produced by gluconolactonase from the lactone.
  • the hydrogen peroxide is then reduced to water in a downstream color reaction. This color reaction is catalyzed by a peroxidase (POD) - mostly horseradish peroxidase. Therefore, sometimes the "GOD / POD test" is mentioned
  • the hydrogen peroxide formed can be used to quantify, ie to determine the exact concentration, of the glucose.
  • the temperature in the measuring chamber 3 is increased and maintained by means of the heat source 14 to at least 24 ° C., preferably 25 ° C.
  • the framework conditions of the measurement are determined.
  • the measuring chamber 3 or placing a cap 20 the already located on the surface sweat can be removed, for example by pressure / pressing a cover 60 and the cap 20 or by cleaning the measuring point before the measurement.
  • any existing surface bacteria or defects of the skin can additionally be determined, so that these influences can be taken into account in the measurement or the measurement can be repeated at another, more suitable measuring point.
  • the measuring chamber 3 for measuring the blood sugar level or the measurement of blood gases by means of an open-pore ceramic carrier or silicon with defined holes or plastic film, e.g. Cover PETG with pores or holes or the glucose sensor or generally the sensors 4a, 4b, 4c, ... equip it.
  • the diameter of the pores, holes or braids may be chosen, for example, depending on the size of the desired molecule (see Table 2).
  • the diameter of the pores or microholes 14 of the cover 60 or cap 20 is advantageously chosen to be less than 60 nm in order to ensure that no virus can pass through the cover 60 or reach the sensors.
  • Normalizing the TEWL value additionally detects the ambient temperature and ambient humidity
  • This TEWL value is called TEWLNorml
  • This TEWL standard1 is 4-8 depending on the body region in the skin area are g / m 2 h.
  • the glucose value is normalized with the TEWL value and then normalized to the blood value.
  • the glucose value is to be measured in several ways, or measured in parallel by a plurality of glucose sensors.
  • the measuring point ie the location of the measurement on the measurement object, is cleaned before and / or after the measurement by means of a disinfectant.
  • the minimum contact surface, for example the area of the end face 36, of the measuring chamber 3 on the test object is between 2 mm 2 and 30 mm 2 .
  • the size of the bearing surface of the measuring chamber 3 allows the measuring object or the covering cap 20 to smooth the measuring object, thereby preventing deformation of the measuring object or the skin or a change in the distance of the sensor to the skin during the measurement.
  • the measuring chamber 3 is partially covered by means of at least one web 38 (see FIG. 33) or a grid.
  • Distance between the web 38 and the wall 31 and between the grid elements is advantageously less than 4mm. This cover becomes an unwanted
  • the finger diameter of an adult is greater than 7.5mm, so that such a finger guard allows the measuring chamber 3, that the smallest structures of the
  • Measuring object especially fingertips, do not get into the measuring chamber 3.
  • asymmetrically formed measuring chamber 3 length and width is different
  • the fingertip can not get into the measuring chamber 3.
  • a grid structure or a division of the measuring chamber 3 into partial areas, each with a small size, can likewise produce such a "maximum” opening (see FIG. 34).
  • the measuring chamber can also have a plurality of partial regions 34a, 34b,..., which are separated from one another by means of gastight webs 39 or webs 39 which are not permeable to gas during the period of the measurement.
  • FIG. 35 shows two equally large subregions 34a, 34b which are separated in the middle by a web 39.
  • Fig. 36 the embodiment shown in Fig. 35 in plan view. Both partial areas 34a, 34b are of equal size and square, the width or the length of the edges of the partial areas 34a, 34b being smaller than 4 mm in each case.
  • FIG. 36 shows a further embodiment with four partial regions 34a, 34b, 34c, 34d.
  • the individual subregions 34a, 34b, 34c, 34d are each separated by webs 39 and likewise of the same size.
  • Each of the partial areas 34a, 34b, 34c, 34d has a maximum width and / or length of 4 mm. Alternatively, however, the subregions 34a, 34b, ... may also have different dimensions.
  • the subregions 34a, 34b,... When placed on the object to be measured, the subregions 34a, 34b,..., In turn, form gastightly separate submeasure chambers in which different sensors 4 can then optionally again be arranged and different substances or gases can be detected.
  • Each subregion 34a, 34b,... has a cross section with a width between 1 mm and 6 mm and / or a length between 1 mm and 6 mm. Further advantageously, the distance between the sensors 4a, 4b, ..., in particular the support plate 22, from the end of the portions 34a, 34b, ... 0.2mm to 2mm amount.
  • Each of the subregions 34a, 34b,... May optionally consist of different carrier materials, it being possible for semiconductor and ceramic carriers to be advantageously combined and also to be applied to a common carrier.
  • a further embodiment of the sensor arrangement provides that at least one Substanzeinbringshim is provided in the measuring chamber 3, wherein by means of Substance injection unit, a contrast agent and / or a fluorescent agent and / or a disinfectant in the measuring chamber 3 can be introduced.
  • Particles or gases leaving the measurement object can be present in very small numbers, for example at 0.03 ppm.
  • special methods can be used to measure them quantitatively and / or qualitatively. This is done, for example, by applying a substance via the substance introduction unit, for example in the form of an atomizer or spray or by means of a nozzle, onto the measurement object itself or as nanopowder or particle, gas or mist being introduced into the measurement chamber 3.
  • the particle or gas to be measured reaches this substance or substances, one or more particles of the substance are incorporated into and / or adhere to the gas or particle to be measured, thereby allowing easier identification and / or enumeration of the substance and thus an indirect one Measurement of the stored particle.
  • the advantage of this method is that the solid and / or liquid and / or gaseous substance is applied immediately before or during the measurement and therefore may also contain very volatile substances.
  • hemoglobin may be assembled in the form of a coordination compound to increase contrast and visibility. This is done, for example, by attaching the oxygen-binding heme group, such as for human objects heme b of the red blood cells, to an incorporated iron atom and thus the iron atom provides a contrast agent for hemoglobin recognition. The hemoglobin then becomes "ironier" and thus more easily detectable. This iron then allows, for example, an electrical measurement by means of conductivity or a magnetic measurement due to the attachment in the heme group.
  • the oxygen-binding heme group such as for human objects heme b of the red blood cells
  • metals may also be used as a coordination compound for other biologicals, for example aluminum, vanadium, chromium, manganese, iron, cobalt, nickel, copper, zinc, zirconium, molybdenum, ruthenium, rhodium, cadmium, cerium, europium, gadolinium and terbium.
  • a suitable substance or substances is selected for the substance to be detected which binds these, for example in the form of building blocks which have a specific structure and properties and with the substance to be detected Adhesion, reaction or incorporation takes place and thus at least positively changes a property to be detected.
  • These substances may preferably be fluorescence agents which are then determined via a fluorescence sensor arranged in the measuring chamber.
  • fluorescers examples are:
  • P-dots Polymers and polymer dots (P-dots), advantages: bright fluorescence, high emission rate, excellent photostability, no blinking and lack of toxicity.
  • the measuring chamber 3 may consist of a material with little or no material outgassing and / or loss of material and / or an inert material. Outgassing of particles or molecules or absorption of particles or substances from the measuring chamber 3 could, depending on the concentration of the substance to be measured, distort the measurement result.
  • the material of the measuring chamber 3 and its components is selected so that they store at no time particles or gases or outgas, since this is uncontrollable and not reproducible and depends on many environmental conditions and internal material conditions.
  • the freedom from emissions of the measuring chamber 3 is preferably less than 0.5 ppm, so that no falsification of the measurement results even in the smallest concentrations of the substances to be measured in the measuring chamber 3 can take place.
  • Preferred embodiments of the measuring chamber 3 have the following mechanical and material properties:
  • the tracking resistance and the water absorption behavior is advantageously greater than 120 CTI.
  • a fatigue strength of the measuring chamber allows that no corrosion of the measuring chamber and thus a falsification of the measurements occurs. This fatigue strength is also advantageous when replacing the cover cap 20 and when placing the measuring chamber on the measurement object for a reproducibility of the measurements.
  • a high compressive strength of the measuring chamber 3 allows the pressure on the measuring chamber does not cause a change in the distance between the measuring object and the sensor.
  • a coefficient of friction of the measuring chamber in particular with a coefficient of friction of less than 0.8, makes it possible that, when the covering cap 20 or the measuring chamber 3 is pushed onto the measuring object, no injuries of the measuring object occur and the measuring chamber 3 slides on the measuring object.
  • the sliding friction or static friction of the measuring chamber and / or covering cap 20 is matched to the measuring object.
  • the smoothness of the cap 20 allows for easier contacting of the electrodes as well as a low frictional resistance with the measurement object.
  • a high heat capacity and high thermal conductivity of the measuring chamber 3 makes it possible to store the thermal energy distributed on the measuring chamber and thus to achieve a uniform heating of the measuring chamber 3, since the usually higher temperature of the measuring object leads to a continuous heating of the measuring chamber. Far is made possible so that the measuring chamber and the sensors, quickly assume the temperature of the measuring object and during the measurement no, possibly disturbing, temperature fluctuations occur. Preferably, the measuring chamber 3 assumes the temperature of the measuring object within less than 10 seconds.
  • the material of the measuring chamber has a thermal conductivity which is greater than the thermal conductivity of the gases and / or substances for which the sensors. 4 are sensitive.
  • Examples of the thermal conductivity of the gases or substances as well as the material of the measuring chamber can be found in Table 3.
  • advantageous materials for the measuring chamber 3 or the wall 31 and their thermal conductivity from Table 3 can be seen.
  • Corrosion resistance of the measuring chamber 3 prevents that the tissue of the measuring object is not affected, as well as no decomposition of the measuring chamber 3 done.
  • An acid resistance and / or alkali resistance of the measuring chamber 3 makes it possible for an acid or alkali which may be present on the measuring object or the measuring object itself can not attack the measuring chamber 3. Furthermore, the use of various cleaning agents, which eliminate in particular in the measuring chamber remaining germs, allows
  • An antibacterial effect of the measuring chamber 3 or the antibacterial coating is in the range between 1% and 99.999%. This allows bacteria not colonize the measuring chamber 3 or their number is greatly reduced, which allows easier cleaning, especially by heating.
  • An emission freedom of the measuring chamber 3, in particular between 0 and 0.5 ppm, makes it possible that no falsification of the measurement results in the measuring chamber 3 takes place.
  • the measuring chamber 3 consists of a biodegradable material and / or materials that can be heated in particular to at least 60 ° C to at least reduce or eliminate viruses and other germs that reach the measuring chamber 3.
  • the advantages of the use of biodegradable materials lies in the decomposability and the harmless use and their disposal. Furthermore, the higher the measuring chamber 3 is heated and the longer this temperature is maintained, the more germs, viruses and bacteria are killed and thus a perfect composting possible.
  • the heating also allows the rotting of the material can be selectively accelerated if the temperature exceeds a certain threshold temperature according to the choice of material.
  • Skin compatibility of the measuring chamber allows biocompatibility and / or sensitivity and / or specificity to be met and the measurement results of the sensors not affected or impaired. Furthermore, the measurement object does not lead to a defense reaction and thus to an undistorted measurement.
  • specificity is understood as the probability that persons who do not suffer from the disease are also recognized as healthy in the test.
  • Sensitivity in this context is understood as the probability that persons suffering from the disease are also recognized as ill in the test.
  • a biocompatible design of the measuring chamber 3 is advantageous, since the human or animal measuring object recognizes the measuring chamber 3 and, in the absence of biocompatibility, would like to detach it and, for example, produces sweat with dissolved substances in order to remove the foreign body.
  • the perspiration is uncontrollable and may contain any form of substance that varies depending on the toxicity, sensitivity and specificity of the material of the measuring chamber, and also depends on the condition of the measuring object itself. Without biocompatibility of the measuring chamber is also a triggering of allergies or causing wounds in the object of measurement possible.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Sensoranordnung (10) und ein Verfahren zur Ermittlung des Gehalts eines Stoffs innerhalb eines Messgegenstands, insbesondere innerhalb eines Körperteils, aus dem kontinuierlich Dampf oder Dunst enthaltend einen Stoff austritt, umfassend einen Bereich der Oberfläche des Messgegenstands begrenzende Messkammer (3), dadurch gekennzeichnet, - dass die Sensoranordnung (10) einen Feuchtigkeitssensor (2) umfasst, wobei der Feuchtigkeitssensor (2) derart angeordnet ist, dass die Feuchtigkeit innerhalb der Messkammer (3) messbar ist, - dass die Sensoranordnung (10) zumindest einen weiteren Sensor (4) zur Erfassung des Gehalt zumindest eines Stoffes innerhalb der Messkammer (3) umfasst und - dass eine dem Feuchtigkeitssensor (2) und dem Sensor (4) nachgeschaltete Verarbeitungseinheit (40) vorgesehen ist, der die erfassten Messwerte des Sensors (4) und des Feuchtigkeitssensors (2) zugeführt sind und - dass die Verarbeitungseinheit (40) den Gehalt des Stoffs innerhalb des Messgegenstands ermittelt, indem sie den ermittelten Gehalt des Stoffs in der Messkammer (3) zu der in der Messkammer (3) ermittelten Feuchtigkeit in Relation setzt.

Description

Sensoranordnung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sensoranordnung zur Ermittlung des Gehalts eines Stoffes innerhalb eines Messgegenstandes gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 sowie ein Verfahren zur Ermittlung des Gehalts eines Stoffes innerhalb eines Messgegenstandes gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 32.
Über die Haut einer Person oder eines Tieres verlassen den Körper kontinuierlich Gase sowie Flüssigkeiten. Diese Gase sind je nach Körperregion bzw. Körperteil unterschiedlich, da die darunter liegenden Organe bzw. Körperregionen unterschiedliche Aufgaben erfüllen und somit andere Stoffwechselprodukte erzeugen. Die durch die Organe oder Körperzellen erzeugten Stoffwechselprodukte werden dann über den Blutkreislauf aus den Organen bzw. Körperregionen abtransportiert. Da der menschliche Körper versucht in der Blutbahn zirkulierende Stoffe bis auf Blutkörperchen und Blutplättchen möglichst rasch loszuwerden, ist die Blutbahn durchlässig und lässt Stoffe, beispielsweise Gase, durch die Blutmembran diffundieren. Je langsamer diese Stoffe durch den Blutkreislauf transportiert werden, desto rascher diffundieren die Stoffe der Blutgefäße in die Umgebung bzw. das die Blutgefäße umgebende Gewebe. Weiteres werden Abfallstoffe des Gewebes von Kapillarblutgefäßen aufgenommen und durch diese abtransportiert oder umgekehrt das Gewebe mit notwendigen Stoffen, wie Sauerstoff, versorgt. Es entsteht dadurch ein eindeutiges Regelprofil zwischen Blutader, Kapillarblutgefäß und Haut. Die an das Gewebe bzw. die Kapillarblutgefäße abgegebenen Stoffe werden somit auch teilweise über die Haut aus dem Körper ausgeschieden. Aufgrund der unterschiedlichen Aufgaben der Körperregionen ist die Haut als auch die Durchblutung der einzelnen Körperregionen unterschiedlich geregelt. Somit sind je nach Körperregion und Körperstelle die aus der Haut austretende Feuchtigkeit und die aus der Haut austretenden Stoffe unterschiedlich und je nach Vorhandensein in den darunter liegenden Kapillargefäßen variabel. Daraus ergeben sich unterschiedliche Temperaturlevel der Haut und daraus resultierend eine unterschiedliche Rate der Ausdampfung.
Unter "Haut" wird in diesem Text und den nachstehend genannten Ausführungen jegliche äußere oder innere Oberfläche des Körpers oder eines Körperteils verstanden, insbesondere Hautoberflächen, Schleimhäute, Bindehäute, Organhäute, Darmhäute und dergleichen. Aus dem Stand der Technik sind Gasaufnahmesysteme bekannt, die Gasinjektionen vorzugsweise gepumpt über Pneumatikschleuche in die Haut durchführen. Es wird die relative Luftfeuchtigkeit gemessen und für eine gleichbleibende Konzentration konstant gehalten und mittels eines Gassensors die Gasreduktion in der Kammer gemessen. Weiters werden Dehumirer eingesetzt die die Luftfeuchtigkeit geeignet reduzieren.
Aus dem Stand der Technik sind diverse Messgeräte bekannt, die die aus der Haut austretende Feuchtigkeit, den sogenannten Transepidermalen Wasserverlust oder TEWL- Wert messen. Derartige Messgeräte verwenden meist interne Kalibriertabellen die die Anwendung und deren Bewertung beschränken. Weiters sind die aus dem Stand der Technik bekannten TEWL-Sensoren für eine bestimmte Umgebungsbedingungen und Umgebungstemperatur und Umgebungsfeuchtigkeit z.B. 23°C und 40% Luftfeuchtigkeit, vorgesehen und liefern reproduzierbare und vergleichbare Messwerte auch nur bei diesen Bedingungen. Bei warmem Wetter und entsprechender Schweißbildung oder nach verstärkter Aktivität der Testperson finden dadurch Fehlinterpretationen statt. Weiters sind Messgeräte zur Bestimmung von Gasen bekannt, die sich meist auf einen konkreten Anwendungsfall bzw. eine Messung an konkreten Körperstellen beschränken. Je nach Anwendungsfall sind die aus dem Stand der Technik bekannten Messgeräte mit dem Anwendungsfall konkret zugeordneten Sensoren ausgebildet, wobei dadurch die Anwendung eingeschränkt wird, z.B. Infrarotmessung im Ohr. Die aus dem Stand der Technik verfügbaren Messgeräte weisen daher in vielerlei Hinsicht Nachteile auf. Durch Fehlanwendungen von bekannten Messgeräten an einer Person oder einem Tier, werden die gewonnen Messwerte daher oft fehlinterpretiert und Personen oder Tieren Schaden zugefügt. Weiters ist die Messung in oder an Körperöffnungen, die schwer zugänglich sind meist aufwendig und kompliziert und daher die meisten bekannten Messgeräte nur eingeschränkt nutzbar. Daher werden Messungen, insbesondere in Körperöffnungen, meist rein optisch oder durch Abstriche vorgenommen. Bei den aus dem Stand der Technik bekannten Messgeräten und Messverfahren wird dabei jedoch weiters nicht auf die Umgebung Rücksicht genommen. Dies kann jedoch in bestimmten Umgebungen zu Fehlinterpretationen führen und eine Verschmutzung der Messstellen bzw. eine Verfälschung der Abstriche und somit ungewollte Fehler erzeugen.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Sensoranordnung bereitzustellen, die eine breitere Anwendungsmöglichkeit erreicht sowie den Zustand des zu vermessenden Gegenstandes, insbesondere der menschlichen Haut oder einer speziellen Körperstelle, berücksichtigt und diese unabhängig von äußeren und inneren Zuständen des menschlichen oder tierischen Körpers durchführt. Diese Aufgaben werden durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Dabei ist vorgesehen, dass die Sensoranordnung einen Feuchtigkeitssensor umfasst, wobei der Feuchtigkeitssensor derart angeordnet ist, dass die Feuchtigkeit innerhalb der Messkammer messbar ist, dass die Sensoranordnung zumindest einen weiteren Sensor zur Erfassung des Gehalt zumindest eines Stoffes innerhalb der Messkammer umfasst und dass eine dem Feuchtigkeitssensor und dem Sensor nachgeschaltete Verarbeitungseinheit vorgesehen ist, der die erfassten Messwerte des Sensors und des Feuchtigkeitssensors zugeführt sind und dass die Verarbeitungseinheit den Gehalt des Stoffs innerhalb des Messgegenstands ermittelt, indem sie den ermittelten Gehalt des Stoffs in der Messkammer zu der in der Messkammer ermittelten Feuchtigkeit in Relation setzt.
Die erfindungsgemäße Anordnung eines Feuchtigkeitssensors in Kombination mit einem weiteren Sensor innerhalb der Messkammer ermöglicht die Bestimmung des Gehalts eines Stoffes in unterschiedlichen Zuständen des Gegenstandes. Durch die Bewertung des Gehalts des Stoffes in Relation zur Feuchtigkeit des Gegenstandes, können unabhängig der Zustände des Gegenstandes, der Gehalt eines Stoffes durch Normierung zur Feuchtigkeit bestimmt werden.
Durch die gasdichte, geschlossene Messkammer wird eine Konzentrationsanreicherung ohne Verwirbelungen ermöglicht, die eine Ortsauflösung der Gase bzw. eine exakte
Zuordnung des ausdampfenden Stoffes gestattet.
Weiters ist es Aufgabe der Erfindung ein Verfahren zur Messung des Gehalts eines Stoffes bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 32 gelöst. Dabei ist vorgesehen, dass im Bereich oberhalb des Messgegenstands eine abgeschlossene Messkammer ausgebildet wird, dass die Feuchtigkeit, insbesondere die Luftfeuchtigkeit, sowie der Gehalt des Stoffs innerhalb der Messkammer gemessen wird, und dass der Gehalt des Stoffs innerhalb des Messgegenstands ermittelt wird, indem der ermittelte Gehalt des Stoffs in der Messkammer zu der in der Messkammer ermittelten Feuchtigkeit, insbesondere durch eine Verarbeitungseinheit, in Relation gesetzt wird.
Besonders vorteilhafte Ausführungsformen der Sensoranordnung und des Verfahrens werden durch die Merkmale der abhängigen Ansprüche näher definiert: Vorteilhafte Ausbildungen der Messkammer werden bereitgestellt, indem die Messkammer, quader-, zylinder-, glocken- oder kuppeiförmig ausgebildet ist, wobei insbesondere der Feuchtigkeitssensor und/oder der Sensor im Bereich der Krümmung der Messkammer angeordnet sind. Weites ist vorteilhaft, wenn der Feuchtigkeitssensor und/oder der Sensor im Bereich der auf den Messgegenstand aufsetzenden Stirnseite der Messkammer angeordnet sind.
Um eine Verfälschung der Messergebnisse weiter zu reduzieren ist vorgesehen, dass die Messkammer aus einem Material mit geringer oder keiner Materialausgasung und/oder Materialverlust und/oder einem inertem Material besteht und/oder keine Gase in das Material aufnimmt.
Ein Eintrag von Stoffen aus der Umgebung in die Messkammer und dadurch eine Verfälschung der Messwerte kann besonders gut verhindert werden, wenn die Messkammer eine gasdicht ausgebildete Wandung aufweist und bei Auflage auf einem Gegenstand, insbesondere der Haut einer Person, einen zur Umgebung der Messkammer gasdichter Messraum ausbildet.
Vorteilhaft ist, wenn die Messkammer derart ausgebildet ist, dass die Wandung eine hohe Wärmeleitfähigkeit und/oder elektrische Leitfähigkeit aufweist, sodass die Wandung die Temperatur des Messgegenstandes in einem vorgegebenen Zeitraum, vorzugsweise von kleiner 10s, annimmt. Dies ermöglicht unter anderem, dass die thermische Energie in der Messkammer bzw. dem Material der Messkammer statistisch verteilt und gespeichert wird. Weiters kann so erreicht werden, dass nach erreichen der Temperatur des Messgegenstandes die Messkammer und damit die Sensoren keiner Temperaturänderung ausgesetzt und eine Messung kann rasch durchgeführt werden.
Vorteilhaft ist vorgesehen, dass die Messkammer eine hohe Shore Härte, insbesondere von insbesondere größer 0,1 1 MPa, aufweist und/oder insbesondere korossionsbeständig, säurenbeständig und/oder laugenfestigkeit und/oder emissionsfrei und/oder toxinfrei und/oder hautverträglich und/oder recyclingfähig ist, und/oder dass die Messkammer eine hohe Kriechstromfestigkeit, insbesondere von mindestens 120 CTI, aufweist, und/oder - dass das Material der Messkammer eine antibakterielle Wirkung aufweist oder antibakterielle Beschichtung umfasst, und/oder
- dass das Material der Messkammer eine Wärmeleitfähigkeit aufweist, die größer ist als die Wärmeleitfähigkeit der Gase und/oder Stoffe, für die die Sensoren sensitiv sind, und/oder - dass das Material der Messkammer eine Wärmeleitfähigkeit aufweist, die größer ist als 0,17 W / (m K).
Eine bevorzugte Ausführungsform der Sensoranordnung sieht vor, dass der Feuchtigkeitssensor als Sensor zur Feststellung des transepidermalen Wasserverlusts ausgebildet ist. Weiters kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass der Feuchtigkeitssensor als Sensor zur Feststellung des Skin Surface Water ausgebildet ist. Weiters ist bevorzugt vorgesehen, dass die Ansprechgeschwindigkeit des Sensors im Bereich von 1 ms bis 0,5ms, vorzugsweise zwischen 1 ms und 200ms, liegt.
Eine oben genannte Verschmutzung oder fehlerhafte Messung kann auch durch sogenanntes „Skin Surface Water" verursacht werden. „Skin Surface Water" kann von Cremes stammen oder aus der Umgebung auf der Oberfläche der Haut anhaften und kann beispielsweise beim Angreifen einer Türschnalle auf die Haut übertragen werden. Die Quantität und qualitative Zusammensetzung des Wasser bzw. dieses Wasserdampfs ist in den meisten Fällen Undefiniert und unterliegt einer dauernden Veränderung und kann quantitativ und qualitativ meist nur in engen Zeitfenstern bestimmt werden. Die Reaktionsgeschwindigkeit der Sensoren sollte daher sehr hoch, insbesondere im Bereich von etwa 100 ms, sein, um dieses Wasser besser erfassen zu können.
Um den Gehalt eines Stoffes mehrfach oder den Gehalt mehrerer Stoffe zu bestimmen ist vorteilhaft vorgesehen, dass eine Anzahl von Sensoren vorgesehen ist, wobei die Sensoren derart angeordnet sind, dass sie den Gehalt eines oder mehrerer Stoffe innerhalb der Messkammer messen. Dabei ist bevorzugt vorgesehen, dass der Sensor oder die Sensoren im Inneren der Messkammer angeordnet sind.
Eine bevorzugte Ausbildung der Sensoren wird erreicht, indem der Sensor oder zumindest einer der Sensoren ein Photomultiplier, insbesondere ein mycro Photomultiplier, und/oder ein Gassensor ein Partikelsensor und/oder Molekülsensor und/oder ein optischer Sensor und/oder ein pH-Sensor ist.
Bevorzugt kann vorgesehen sein, dass die Sensoranordnung einen Temperatursensor umfasst, der insbesondere in der Messkammer angeordnet ist, wobei die Temperatur in der Messkammer mit dem Temperatursensor messbar ist, wobei die Verarbeitungseinheit die Temperaturwerte, insbesondere in einem Speicher ablegt und zur Ermittlung des Gehalts des Stoffes heranzieht. Der Temperatursensor kann dabei vorteilhaft eine Ansprechgeschwindigkeit von unter 100ms aufweisen. Um die Dichte innerhalb der Messkammer und die Konzentration der Stoffe innerhalb der Messkammer konstant zu halten ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass die Wandung der Messkammer, eine Öffnung aufweist, wobei die Öffnung die Wandung der Messkammervollständig durchsetzt, sodass ein Teil des in der Messkammer befindlichen Mediums austritt.
Weiters ist vorteilhaft wenn die Öffnung
a) eine Pfropfenform aufweist und/oder
b) ein Teil der Öffnung einen erweiternden oder verjüngenden Querschnitt aufweist und/oder
c) derart ausgebildet ist, dass Einsätze mit unterschiedlichen Querschnitten oder Querschnittsprofilen in die Öffnung, vorzugsweise auswechselbar, einsetzbar oder einpressbar sind. So ist es vorteilhaft möglich je nach Verwendungszweck Öffnungen mit unterschiedlichen Eigenschaften wechselbar in der Messkammer verwirklichen
Um einen Austrag bestimmter Stoffe aus der Messkammer zu erreichen, kann vorgesehen sein, dass die Wandung im Bereich der Öffnung durch einen Filter fortgesetzt wird, der innerhalb der Öffnung angeordnet ist oder dass die Öffnung durch einen Filter abgedeckt ist. Dabei weist der Filter vorteilhaft Aktivkohle, Fiberglaswolle, Sintermaterial, Keramik, Kunststofffolie mit Poren oder Löchern, Metall insbesondere Edelstahl mit Löchern, Silizium mit Löchern und/oder Germanium mit Löchern auf und insbesondere leitfähig und/oder wärmeleitfähig ist. Weiters kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass der Filter Neutralisatoren oder Bindesubstanzen umfasst. Um einen definierten Teil des Volumens der Messkammer auszubringen oder einen Unterdruck und damit eine bestimmte Ausdampfungsrate aus dem Messgegenstand zur erwirken ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass die Sensoranordnung eine Absaugvorrichtung aufweist, wobei durch die Absaugvorrichtung, insbesondere über die Öffnung, ein definierter Teil des Volumens des in der Messkammer befindlichen Inhalts absaugbar ist.
Weiters kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass eine Klappe oder ein Drehteller mit unterschiedlichen Öffnungen in Strömungsrichtung vor, in oder nach der Öffnung derart verstellbar angeordnet ist, sodass der Durchtrittsquerschnitt veränderbar ist. Eine vorteilhafte Anordnung und einfachere Herstellung der Sensoranordnung wird erreicht, wenn der Feuchtigkeitssensor und der Sensor, insbesondere die Sensoren, auf einem gemeinsamen Träger, insbesondere einer Platine, angeordnet sind. In einer vorteilhaften Ausbildung ist vorgesehen, dass Isolierungen, Fräsungen oder Luftschlitze zur thermischen Trennung auf dem Träger vorgesehen sind.
Um die Aufnahme eines Gases oder eines Stoffes durch den Messgegenstand zu bewirken und/oder die Aufnahme eines Stoffes durch den Messgegenstand bei gleicher Konzentration des Stoffes in der Messkammer zu untersuchen ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass die Sensoranordnung ein Gaseintragselement zur Einbringung von Gasen in die Messkammer aufweist, wobei durch das Gaseintragselement, insbesondere über eine Eintragsöffnung in der Wandung der Messkammer, Gas und/oder Umgebungsluft in die Messkammer einbringbar ist.
Eine Verschmutzung der Messkammer und/oder des Sensors und/oder der Sensoren kann verhindert werden, wenn die Messkammer durch eine Abdeckkappe oder eine Abdeckung abgedeckt ist, wobei die Wandung der Abdeckkappe oder der Abdeckung, insbesondere die Stirnwand, strahlungs-, dampf-, feuchtigkeits-, partikel-, und/oder lichtdurchlässig ausgebildet ist und/oder eine Anzahl von, insbesondere dampfdurchlässigen oder gasdurchlässigen, Femto-, Pico-, Nano,- oder Mikrolöchern aufweist. Dadurch kann weiters der Eintrag ungewollter Stoffe oder ein gezielter Eintrag eines einzelnen oder einzelner Stoffe durch die Bestimmung der Anzahl und der Durchlässigkeit der Abdeckkappe in die Messkammer unterbunden bzw. bestimmt werden.
Eine Vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass die Nano,- oder Mikrolöchern in unterschiedlichen Bereichen der Stirnwand unterschiedliche Abmessungen aufweisen. Weiters kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass die Abdeckkappe oder die Abdeckung derart ausgebildet ist, dass die Abdeckkappe oder die Abdeckung eine geringe Masse und eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweist, sodass die Abdeckkappe oder die Abdeckung die Temperatur des Messobjekts, insbesondere der Haut, innerhalb von 10 Sekunden annehmen kann.
Um den Gehalt eines oder mehrerer Stoffe in dem Messgegenstand in Relation zur Umgebung beurteilen zu können ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass die Sensoranordnung einen Umgebungssensor aufweist, der insbesondere an der der Umgebung zugewandten Außenseite der Wandung Messkammer angeordnet ist, wobei die Luftfeuchtigkeit und/oder die Temperatur der Umgebung durch den Umgebungssensor messbar ist. Eine bevorzugte Ausbildung der Messkammer wird bereitgestellt, wenn die Messkammer einen Querschnitt mit einer Breite zwischen 1 mm und 6 mm und/oder eine Länge zwischen 1 mm und 6 mm aufweist und/oder der Abstand der Sensoren, insbesondere der Trägerplatte, von dem Ende der Messkammer 0,2 mm bis 2 mm beträgt.
Um die Messkammer auf dem Messgegenstand einfach verschieben zu können kann vorgesehen sein, dass die Messkammer und/oder die Wandung einen Reibungskoeffizienten mit der menschlichen Haut von kleiner 0,8 aufweisen. Eine vorteilhafte Glättung bzw. Spannung der Haut kann erreicht werden, indem die Mindestauflagefläche der Messkammer auf dem Messobjekt zwischen 2mm2 und 30mm2 beträgt.
Weiters kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass die Messkammer mittels zumindest eines Steges oder eines Gitters derart teilweise abgedeckt ist, sodass ein ungewolltes Eindringen von Objekten, insbesondere der Haut oder von Fingern, verhindert werden kann. Vorteil dieser Ausführung ist, dass Fingerkuppen nicht zu den Sensoren gelangen können. Der Kontakt eines Fingers mit den Sensoren und/oder mit den Messkammerwänden würde zur Anlagerung von Fett und/oder Talg führen die die Messkammer verunreinigen.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Sensoranordnung bzw. der Sensoren sieht vor, dass der Sensor oder die Sensoren jeweils einen mit einer Substanz beaufschlagten Trägerkörper und zumindest zwei voneinander beanstandet angeordneten Elektroden umfasst, wobei ein in der Messkammer befindlicher Stoff durch die Substanz reversibel aufnehmbar ist, dass der Trägerkörper aus oder mit einem offenporig porösen, luftfeuchte-invarianten, nicht-hygroskopischen und hohe innere Steifigkeit aufweisenden Trägermaterial gefertigt ist, dass zumindest die Poren des Trägermaterials mit der Substanz, vorzugsweise mit einem anorganischen Salz in gelöster, flüssiger, fester oder kristalliner Form, ausgefüllt oder zumindest an ihren Oberflächen bzw. Wänden beschichtet sind und dass die Konduktanz und/oder elektrische Permittivität der Substanz, insbesondere des Salzes, von dem Gehalt des Stoffes der mit dem damit beaufschlagten Trägermaterial des Trägerkörpers in Kontakt gebrachten oder stehenden Materials, reproduzierbar funktionell abhängig ist. Hierbei ist vorteilhaft, dass ein mechanisch und chemisch robuster Sensor hergestellt wird, der innerhalb weiter Temperatur bzw. Luftfeuchtigkeitsbereiche einsetzbar ist und wiederholbare Ergebnisse erzielt. Zudem ist vorteilhaft, dass die aufgrund der Leitfähigkeit von Salzen auf Kunststoffuntergrund auftretenden Transportphänomene vermieden werden. Bei Sensoren mit einer Kunststoffträgerschicht besteht zudem das Problem, dass aufgrund von Transportphänomenen, insbesondere der lonenleitung, Salzionen in den Kunststoff diffundieren bzw. getrennt werden und die Luftfeuchteabhängigkeit der Kapazität variiert, womit ein Alterungsprozess des Sensors vorliegt.
Ein zusätzlicher vorteilhafter Aspekt der Erfindung sieht vor, dass das anorganische Salz in und auf dem Trägerkörper Natriumchlorid, Ammoniumdihydrogenphosphat, Kaliumnitrat, Kaliumchlorid, Natriumdichromat, Lithiumchlorid, Magnesiumchlorid, Ammoniumnitrat, Magnesiumnitrat oder Kaliumkarbonat oder Mischungen von Salzen und/oder die Substanz in und auf dem Trägerkörper ein Salz oder ein Enzym oder ein Graphen oder eine Mischung von diesen ist. Hierdurch wird eine besonders hohe Festigkeit der oberflächlichen Beschichtung erzielt. Der Halt der Substanz in den Poren wird durch die Oberflächenbeschichtung erheblich verbessert. Zusätzlich steht eine größere Oberfläche zur Aufnahme von Luftfeuchte zur Verfügung. Umgekehrt wird auch durch den Halt des Salzes in den Poren die Oberflächenbeschichtung besonders gut verankert. Weiters kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass die Elektroden durch auf dem Träger ausgebildete Erhebungen und/oder Vertiefungen getrennt sind, sodass eine Vermischung der Substanzen verhindert werden kann.
Die Verwendung eines hoch- bzw. totgebrannten mineralischen Oxids weist zudem den Vorteil auf, dass der Trägerkörper aufgrund von in der Substanz eingelagerten Feuchtewassers nur geringen mechanischen Spannungen unterworfen ist. Hierfür eignet sich insbesondere Aluminiumoxid, Magnesiumoxid oder ein offenporiges Schaum- oder Sintermetall.
Ein weiterer bevorzugter Aspekt der Erfindung sieht vor, dass der Trägerkörper aus Leiterplattenmaterial besteht, in den insbesondere den Trägerkörper vollständig durchsetzende, Poren oberflächlich eingeätzt und/oder, vorzugsweise mit einem Laser, eingebrannt sind oder die Leiterplatte als solche über Poren verfügt. Diese Fortbildung der Erfindung ermöglicht eine alternative Integration eines Feuchtigkeitssensors in einer Leiterplatte, wobei der zusätzliche Fertigungsaufwand für die Anbringung der Feuchtigkeitssensoren äußerst gering ist und somit die Herstellungskosten stark reduziert werden können. Damit der den Dampf oder Dunst enthaltend einen Stoff tiefer in den Trägerkörper eindringen kann oder durch diesen hindurch treten kann, kann vorgesehen sein, dass ein Teil der Poren durchlässig für den Dampf oder Dunst enthaltend einen Stoff oder für den Stoff selbst ist. Weiters ist vorteilhaft, wenn die Elektroden durch in die Poren des Trägerkörpers eingelagertes Metall ausgebildet sind. Hierdurch werden besonders gut im Trägermaterial verankerte Elektroden ermöglicht, deren Herstellung einfach zu bewerkstelligen ist.
Zudem ist es vorteilhaft, dass der Trägerkörper einen schichtartigen Aufbau aufweist, und zumindest eine durchgängige makroskopische Ausnehmung aufweist, der durch die Ausnehmung gegebene Durchtrittsbereich durch den Trägerkörper zumindest oberflächlich mit der Substanz beschichtet ist und die Elektroden an, insbesondere einander gegenüberliegenden, Seiten des Trägerkörpers angeordnet sind. Dies ermöglicht eine einfache Fertigung eines Luftfeuchtigkeitssensors auf einer Leiterplatte.
Eine weitere besondere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass in und/oder auf dem Trägerkörper bzw. auf dessen Trägermaterial zumindest zwei Elektroden angeordnet sind, die einen Stromfluss und/oder eine Ladungsverschiebung zumindest in der Substanz, insbesondere im Salz, in den Poren des Trägermaterials des Trägerkörpers und/oder auf der Oberfläche des Trägerkörpers ermöglichen. Diese Ausführungsform ermöglicht den Einsatz geringer Ströme und Spannung, was die Verwendung der neuen Sensoren, insbesondere in hochexplosiven Atmosphären ermöglicht. Zudem wird durch diese Ausführungsform die Verschiebung von Salzionen im Zuge des Stromflusses zwischen den beiden Elektroden vermieden, wodurch der Sensor nur äußerst geringen Alterungseffekten unterliegt.
Weiters kann vorgesehen werden, dass die Elektroden oberflächlich auf der Oberfläche des Trägerkörpers bzw. von dessen Trägermaterial angeordnet sind, und dass die Substanz in den Poren des Trägermaterials, und gegebenenfalls im Bereich zwischen den beiden Elektroden, angeordnet ist, wobei gegebenenfalls das Trägermaterial sowie zumindest eine der Elektroden zumindest teilweise mit einer Schicht der Substanz auf ihrer Oberfläche bedeckt sind. Hierbei wird vorteilhafterweise erreicht, dass direkt besonders einfach gefertigt werden können. Die Ausbildung der Elektroden geschieht dabei insbesondere durch Ausdampfen oder Aufsputtern der Metallschicht auf den Trägerkörper. Dabei ist insbesondere vorteilhaft, dass die Substanz im Bereich zwischen den beiden Elektroden angeordnet ist. Somit wird die zwischen den Elektroden gemessene Kapazität bzw. die Konduktanz sehr stark von der Umgebungsluft- Feuchtigkeit abhängig. Weiters kann vorgesehen werden, dass die Elektroden in den Trägerkörper reichen bzw. diesen durchsetzen, wobei die mit der Substanz beschichteten oder gefüllten Poren des Trägerkörpers im Bereich zwischen den Elektroden angeordnet sind, sodass ein Stromfluss und/oder eine Ladungsverschiebung zwischen denselben ermöglicht ist. Dies ermöglicht besonders starke Abhängigkeiten der gemessenen Kapazität bzw. Konduktanz zwischen den beiden Elektroden von der jeweils herrschenden Luftfeuchtigkeit. Weiters wird eine besonders große Konduktanz bzw. Kapazität erzielt, wobei die Abhängigkeit der Konduktanz bzw. Kapazität zwischen den beiden Elektroden stark von der Luftfeuchtigkeit der Umgebung der Luft abhängt.
Eine vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Sensoranordnung sieht vor, dass die Sensoranordnung eine Wärmequelle zur Desinfektion der Messkammer und/oder zur, insbesondere gleichmäßigen , Wärmeinbringung in die Messkammer umfasst, wobei die Wärmequelle insbesondere ein Peltierelement oder eine Heizspule ist.
Weiters kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass innerhalb der Messkammer eine Lichtquelle oder Strahlungsquelle mit vorgegebenen Spektrum, insbesondere eine LED- Lampe angeordnet ist,
- dass die Lichtquelle oder Strahlungsquelle auf den von der Messkammer abgeschlossenen Bereich der Oberfläche des Messgegenstands gerichtet ist,
- dass ein optischer Sensor vorgesehen ist, der auf den von der Messkammer abgeschlossenen Bereich der Oberfläche des Messgegenstands gerichtet ist, wobei die Spektren des optischen Sensors und der Lichtquelle oder Strahlungsquelle in einem Überschneidungsbereich überlappen. Insbesondere ist dabei der Überschneidungsbereich derart gewählt, dass die Absorption oder Reflexion bei Vorhandensein des Stoffes gegenüber der Absorption oder Reflexion bei Fehlen des Stoffes im Überschneidungsbereich erhöht oder verringert ist.
Um unterschiedliche Teilbereiche eines Messgegenstandes untersuchen zu können, ist vorgesehen, dass die Messkammer in eine Anzahl von, insbesondere voneinander gasdicht abgegrenzten, Teilbereichen unterteilt ist, wobei in zumindest einem der Teilbereiche oder jeweils Innerhalb der Teilbereiche zumindest ein Sensor und/oder Feuchtigkeitssensor und/oder Temperatursensor angeordnet ist. Vorteilhaft sind die Teilbereiche mittels gasdichter Stege voneinander getrennt, wobei die Stege (38) derart ausgebildet sind, dass die Teilbereiche bei Aufliegen auf dem Messgegenstand gasdicht voneinander getrennt sind. Um eine Verschmutzung der Sensoren und eine Verletzung der Haut zu verhindern ist kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass jeder Teilbereich einen Querschnitt mit einer Breite zwischen 1 mm und 6mm und/oder eine Länge zwischen 1 mm und 6mm aufweist und/oder der Abstand der Sensoren, insbesondere der Trägerplatte, von dem Ende der Teilbereiche 0,2mm bis 2mm beträgt.
Eine Vorteilhafte Ausführungsform der Sensoranordnung wird bereitgestellt wenn in zumindest einer Wandung, insbesondere in der Stirnseite, der Messkammer zumindest zwei Kontaktelektroden derart angeordnet sind, dass bei Auflage der Sensoranordnung auf den Messgegenstand eine Impedanzmessung zwischen den beiden Kontaktelektroden erfolgen kann oder dass insbesondere die Kontaktelektroden zwei in der Abdeckkappe angeordnete Elektroden kontaktieren. Weiters wird ein vorteilhaftes Messgerät bereitgestellt das eine erfindungsgemäße Sensoranordnung enthält.
Ein vorteilhafter Aspekt des Verfahrens ist, dass der Gehalt einer Anzahl von Stoffen in der Messkammer, insbesondere durch eine Anzahl von Sensoren, ermittelt wird und dass der Gehalt der Stoffe innerhalb des Messgegenstands ermittelt wird, indem der ermittelte Gehalt der Stoffe in der Messkammer zu der in der Messkammer ermittelten Feuchtigkeit, insbesondere durch eine Verarbeitungseinheit, in Relation gesetzt wird.
Vorteilhaft ist vorgesehen, dass mittels eines Temperatursensors ein innerhalb der Messkammer herrschender Temperaturwert erfasst wird und dass der Temperaturwert bei der Ermittlung des Gehalt des Stoffs, insbesondere der Stoffe, berücksichtigt oder einbezogen wird.
Um die Lage der Messkammer zum Messgegenstand reproduzieren und die Qualität der Wahl der Messstelle beurteilen zu können ist vorgesehen, dass ein optischer Sensor, insbesondere eine Kamera, die Lage der Messkammer, insbesondere deren Orientierung, vorzugsweise durch automatisierte Bilderkennung von Umrissen und Objekten, vorzugsweise im Kamerabild, zu oder an dem Messgegenstand erfasst und zur Beurteilung der Messung gespeichert und/oder herangezogen wird.
Weiters kann ein Aufsetzten der Messkammer auf dem Messgegenstand vorteilhaft erkannt werden, wenn mittels Kontaktelektroden die Kapazitätsveränderung und/oder Widerstandsveränderung und/oder die Spannungsindizierung und/oder Spannungsänderung zwischen den Kontaktelektroden erfasst wird, und so das Aufsetzen der Sensoranordnung auf dem Messgegenstand erkannt wird.
Vorteilhaft vorgesehen ist, dass, insbesondere durch eine Absaugvorrichtung, der Inhalt, insbesondere über einen, vorzugsweise wärmeleitfähigen und/oder elektrisch leitfähigen, Filter, aus der Messkammer abgesaugt wird. Dabei kann vorteilhaft vorgesehen sein kann, dass der benötigte Austausch des Filters über die Veränderung der elektrischen Leitfähigkeit des Filters erkannt wird. Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung des Verfahrens wird bereitgestellt, indem die Dauer der Messung und der zeitliche Verlauf des Gehalts des Stoffes, insbesondere eine Gaskonzentration, aufgezeichnet und erfasst wird und zur Beurteilung der Ausdampfungsrate oder der Aufnahme eines Stoffes durch den Messgegenstand, insbesondere durch Mittelwertbildung, um pulsierende Störeinflüsse, wie Muskelkontraktionen oder Hautreaktionen infolge externer Einflüsse wie Wind, herauszufiltern, herangezogen wird.
Um eine Ausdampfungsrate vorgeben zu können, ist vorgesehen, dass die Oberfläche des Messgegenstands und/oder der Messgegenstand mittels einer, insbesondere innerhalb der Messkammer angebrachten, Wärmequelle mit Wärme bestahlt wird, und/oder auf eine bestimmte Temperatur erwärmt wird und dadurch eine bestimmte Ausdampfungsrate erzielt wird. Weiters kann vorteilhaft abhängig von der Art des Messgegenstands die Maximaltemperatur und die Wärmeinbringung pro Zeit beschränkt werden.
Um eine Verschmutzung der Messkammer oder eine Übertragung von Keimen und Viren zu verhindern ist vorgesehen, dass vor und/oder nach Abschluss der Messung die Messkammer und/oder die Sensoren, insbesondere die gesamte Sensoranordnung, durch Erhitzen durch eine, insbesondere in die Sensoranordnung integrierte, Wärmequelle desinfiziert oder zerstört wird.
Um die in der Messkammer erfassten Messwerte in Relation zur Umgebung setzten zu können ist vorteilhaft vorgesehen, dass die Feuchtigkeit, insbesondere die Luftfeuchtigkeit, und/oder die Temperatur der Umgebung der Messkammer und/oder der Chlorgehalt, insbesondere Abnahmerate des Chlors, und/oder das Skin Surface Water erfasst wird und die ermittelte Feuchtigkeit, Temperatur und/oder der Gehalt des Stoffes in der Messkammer in Relation zu den in der Umgebung der Messkammer erfassten Messwerten, insbesondere mittels Differenzmethode, ausgewertet oder gesetzt werden.
Vorteilhaft kann weiters vorgesehen sein, dass vor oder während der Messung, insbesondere mittels eines Gaseintragselements, ein oder mehrere Gase in die Messkammer eingebracht werden und die Messung der Konzentrationsveränderung, vorzugsweise oberhalb einer definierten Konzentrationsschwelle, der eingebrachten Gase ermittelt wird. Weiters ist es vorteilhaft, wenn Gase zur Entgiftung der Messkammer und/oder des Messobjektes und/oder zur Anreicherung des Stoffes bis zu einer definierten Konzentrationsschwelle innerhalb der Messkammer in die Messkammer eingebracht werden.
Eine vorteilhafte Weiterbildung des Verfahrens wird erreicht, indem durch Umrechnung der Messwerte die Realkonzentration im Messobjekt bzw. die Konzentration der Blutgase, insbesondere unter Berücksichtigung der in der Umgebung erfassten und/oder der in die Messkammer eingebrachten Gase, bestimmt wird.
Die Ausbreitungsgeschwindigkeit des Gases kann vorteilhaft durch Messung der Zeit der Messung bis zur Detektion des Stoffes über den Abstand des Sensors zum Messgegenstand bestimmt werden und mit der Ausbreitungsgeschwindigkeiten kann der zu bestimmenden Gase verglichen und so das konkret vorliegende Gas bestimmt werden.
Vorteilhaft ist es weiters, wenn, insbesondere durch eine Absaugvorrichtung, ein Unterdruck zur Beschleunigung der Ausgasung aus dem Messgegenstand in der Messkammer erzeugt wird. Die Menge des Abgesaugten Gases kann einfach vorgegeben werden, wenn der Volumenstrom durch die Absaugungsvorrichtung, vorzugsweise mittels einer Klappe oder eines Drehtellers, einstellbar ist. Vorteilhaft kann weiters vorgesehen sein, dass die Absaugungsvorrichtung insbesondere ein Heizelement umfasst und/oder ein Beschleunigungspotential ausbildet.
Die Dosierung eines Stoffes kann verbessert werden, wenn nach der erfolgten Messung abhängig von dem hierbei ermittelten Gehalt des Stoffs innerhalb des Messgegenstands eine Dosis für die Verabreichung einer Wirksubstanz und/oder einer Mischung von Wirksubstanzen an den Messgegenstand bestimmt wird, und insbesondere dass diese Wirksubstanz in der durch die Messung ermittelten, vorzugsweise konstanten, Dosis, vorzugsweise in vorgegebenen Zeitabständen, verabreicht wird. Eine alternative, vorteilhafte Ausbildung der Messkammer sieht vor, dass die Innenseite der Ausnehmung oder der Messkammer zumindest teilweise mit einem leitfähigen Material beschichtet ist, das die Kontaktelektroden bildet. Vorteilhaft kann vorgesehen sein, dass in oder an zumindest einer Wandung der Messkammer zumindest zwei, vorzugsweise abgerundete, Kappenstifte, insbesondere mit Federung, derart angeordnet sind,
- dass bei Auflage der Sensoranordnung auf den Messgegenstand eine Messung zwischen den beiden Kontaktelektroden erfolgen kann, oder
- dass insbesondere die Kontaktelektroden zwei in der Abdeckkappe angeordnete Elektroden kontaktieren.
Eine weitere vorteilhafte Ausbildung der Sensoranordnung sieht vor, dass in der Messkammer zumindest eine Substanzeinbringungseinheit vorgesehen ist,
- wobei mittels der Substanzeinbringungseinheit ein Kontrastmittel und/oder ein Fluoreszenzmittel und/ oder ein Desinfektionsmittel in die Messkammer einbringbar ist.
Um weiters eine vorteilhafte Messung der Fluoreszenz des Stoffes oder in den Stoff eingelagerter Partikel durchführen zu können, kann in der Messkammer weiters ein Fluoreszenzsensor angeordnet sein.
Eine unbedenkliche Verwendung und Entsorgung der Sensoranordnung wird erreicht, wenn die Messkammer maus einem biologisch abbaubaren Material und/oder mehreren biologisch abbaubaren Materialien besteht und/oder
wenn das Material der Messkammer zerstörungsfrei auf zumindest 60°C aufheitzbar, ist um Viren und anderer Keime ohne Zerstörung der Messkammer beseitigen zu können.
Eine vorteilhafte Verwendung der erfindungsgemäßen Sensoranordnung sieht vor die Sensoranordnung zur Bestimmung der Blutgase einer Person oder eines Tiers heranzuziehen. Um eine Verunreinigung der Messkammer und eine Verfälschung der Messung zu verhindern, kann vorgesehen sein, dass die Messstelle vor und/oder nach der Messung desinfiziert wird.
Eine weiterer Aspekt der Erfindung sieht vor eine erfindungsgemäße Sensoranordnung zur Ermittlung des Gehalts von Stoffen des Blutkreislaufes eines Fötus oder der Plazenta oder in den Milchdrüsen mittels Messung an den Brüsten zu verwenden. Eine weiterer Aspekt der Erfindung sieht vor eine erfindungsgemäße Sensoranordnung zur Ermittlung des Alkoholgehalts und/oder illegaler Substanzen und/oder Drogen im Blut, insbesondere über die Haut, oder zur Ermittlung des Blutzuckerspiegels, insbesondere über die Haut, zu verwenden.
Weitere Vorteile und Ausgestaltung der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen. Die Erfindung ist im Folgenden anhand von besonders vorteilhaften, aber nicht einschränkend zu verstehenden, Ausführungsbeispielen in Zeichnungen schematisch dargestellt und wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beispielhaft beschrieben:
Fig. 1 zeigt eine erste Ausführungsform der Erfindung, Fig. 2 zeigt eine zweite Ausführungsform der Erfindung, Fig. 3 zeigt eine dritte Ausführungsform der Erfindung, Fig. 4 zeigt eine vierte Ausführungsform der Erfindung, Fig. 4a zeigt eine alternative Ausführungsform der vierten Ausführungsform der Erfindung, Fig. 5 zeigt eine fünfte alternative Ausführungsform der in Fig. 4 dargestellten Sensoranordnung, Fig. 6 zeigt eine sechste Ausführungsform der Erfindung, Fig. 7 zeigt eine siebte Ausführungsform der Erfindung, Fig. 8 zeigt eine erfindungsgemäße Sensoranordnung 10 gemäß der Fig. 1 bis 7 mit einer Abdeckkappe, Fig. 9 zeigt eine achte Ausführungsform der Erfindung, Fig. 10 zeigt eine neunte Ausführungsform der Erfindung, Fig. 1 1 zeigt eine zehnte Ausführungsform der Erfindung, Fig. 12 zeigt eine elfte Ausführungsform der Erfindung, Fig. 13 zeigt eine zwölfte Ausführungsform der Erfindung, und Fig. 14 zeigt ein erfindungsgemäßes Messgerät. Fig. 15 zeigt eine mögliche Ausführungsform eines Sensors mit einem Grundkörper aus Al203 mit einer rauen Oberfläche, Fig. 16 eine Ausführungsform der Erfindung mit feinkörnigem Al203 als Trägermaterial eines Trägerkörpers und geringer Oberflächenrauhigkeit, Fig. 17 eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Sensors mit einer Vielzahl von Elektroden, Fig. 18 eine Ausführungsform der Sensoren mit einer Salzbeschichtung, Fig. 19 eine Ausführungsform der Sensoren analog zu Fig. 18 mit tieferen durchgängigen Poren, die beispielsweise durch Ätzen oder Einbrennen mittels eines Lasers erreicht werden, Fig. 20 eine Ausführungsform der Sensoren mit Durchströmungskanälen. Eine weitere besondere Ausführungsform der Sensoren ist in den Fig. 21 , 21 a, 21 b und 22 dargestellt Fig. 23 eine Ausführungsform der Sensoren in Draufsicht mit zwei Elektroden und einer Vielzahl von zwischen diesen Elektroden angeordneten Poren, Fig. 24 eine mögliche Seitenansicht der in Fig. 23 dargestellten Ausführungsform der Sensoren, Fig. 25 eine weitere Variante der in Fig. 23 dargestellten Ausführungsform der Sensoren in einer Seitenansicht und Fig. 26 eine dritte Variante der in Fig. 23 dargestellten Ausführungsform der Sensoren in einer Seitenansicht, Fig. 27 bis 32 zeigen verschiedene Ausbildungen der Kontaktelektroden, Fig. 33 zeigt eine Ausführungsform der Sensoranordnung mit einem Steg, Fig. 34. zeigt eine erfindungsgemäße Sensoranordnung mit durchgehendem Steg, Fig. 35 zeigt die Draufsicht der Ausführungsform gemäß Fig. 34, Fig. 36 zeigt eine Ausführungsform der Sensoranordnung mit vier Teilbereichen, Fig. 37 und 38 zeigen zwei Ausführungsformen der Abdeckung, Fig. 39 zeigt eine Ausführungsform eines Drehtellers, Fig. 40 zeigt eine Weiterbildung der Ausführungsformen eins bis sieben mit in der Stirnwand integrierten Sensoren.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellungsform einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Sensoranordnung 10. Die Sensoranordnung 10 weist eine Messkammer 3 auf, die quaderförmig ausgebildet ist und an fünf der sechs Flächen durch eine Wandung 31 eines Gehäuses der Sensoranordnung 10 begrenzt ist. An der sechsten Fläche der quaderförmigen Messkammer 3 ist eine Öffnung ausgebildet, die die Messkammer 3 mit der Umgebung der Sensoranordnung 10 verbindet. Die Sensoranordnung 10 umfasst einen Feuchtigkeitssensor 2, der innerhalb der Messkammer 3 angeordnet ist und an der der Öffnung der Messkammer 3 gegenüberliegenden Fläche der quaderförmigen Messkammer 3 angeordnet ist. Mit dem Feuchtigkeitssensor 2 ist die Feuchtigkeit innerhalb der Messkammer 3 messbar. Die Sensoranordnung 10 umfasst weiters einen weiteren Sensor 4, der ebenfalls an der der Öffnung gegenüberliegenden Fläche der quaderförmigen Messkammer 3 in der Umgebung des Feuchtigkeitssensors 2 angeordnet ist und den Gehalt zumindest eines Stoffes innerhalb der Messkammer 3 bestimmt. Dem Feuchtigkeitssensor 2 und dem Sensor 4 ist eine Verarbeitungseinheit 40 nachgestellt, der die erfassten Messwerte des Sensors 4 und des Feuchtigkeitssensors 2 zugeführt sind. Die Verarbeitungseinheit 40 ist bei dieser Ausführungsform über eine elektrische Leitung 6 jeweils mit dem Feuchtigkeitssensor 2 und dem Sensor 4 verbunden. Der durch den Sensor 4 ermittelte Gehalt des Stoffes innerhalb der Messkammer 3 wird durch die Verarbeitungseinheit 40 in Relation zu der ermittelten Feuchtigkeit des Feuchtigkeitssensors 2 gesetzt und dadurch der Gehalt des Stoffes innerhalb eines Messgegenstandes normiert bzw. ermittelt.
Fig. 2 zeigt eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Sensoranordnung 10, die auf einen Messgegenstand 5, bei dieser Ausführungsform die Haut einer Person, aufgesetzt ist. Die Messkammer 3 ist bei dieser Ausführungsform kuppeiförmig ausgebildet, wobei die Grundfläche der Messkammer 3 auf dem Messgegenstand 5 aufliegt. Aus dem Messgegenstand 5 tritt kontinuierlich Dampf oder Dunst, der einen Stoff enthält, aus. In der Messkammer 3 ist der Feuchtigkeitssensor 2 und der Sensor 4 im Bereich der Krümmung der Messkammer 3 gegenüber der Öffnung bzw. der Grundfläche angeordnet. Der Feuchtigkeitssensor 2 bestimmt die Feuchtigkeit des aus dem Messgegenstand 5 austretenden Dampfs oder Dunsts und der Sensor 4 bestimmt den Gehalt eines Stoffes, der aus dem Messgegenstand 5 im Dampf oder Dunst in die Messkammer 3 eintritt. Die Wandung 31 der Sensoranordnung 10 ist gasdicht ausgebildet und schließt mit dem Messgegenstand 5 gasdicht ab, sodass die Messkammer 3 gasdicht von der Umgebung der Sensoranordnung 10 bzw. der Messkammer 3 getrennt ist. Durch die gasdichte Abdichtung der Messkammer 3 wird ein Eintrag von Stoffen und Feuchtigkeit aus der Umgebung in die Messkammer 3 verhindert. Fig. 3 zeigt eine dritte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Sensoranordnung 10 mit einer quaderförmigen Messkammer 3. An der der Öffnung gegenüberliegenden Fläche der Messkammer 3 ist der Feuchtigkeitssensor 2 sowie zwei weitere Sensoren 4a und 4b angeordnet. Die Sensoren 4a und 4b bestimmen den Gehalt eines oder mehrere Stoffe innerhalb der Messkammer 3 und führen der Verarbeitungseinheit 40, mit der sie über elektrische Leitungen 6 verbunden sind, die erfassten Messwerte zu. Die erfassten Messwerte der Sensoren 4a und 4b werden mit der durch den Feuchtigkeitssensor 2 erfassten Feuchtigkeit innerhalb der Messkammer in Relation gesetzt und dadurch der Gehalt eines oder mehrerer Stoffe innerhalb des Messgegenstandes 5 bestimmt. Fig. 4 zeigt eine vierte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Sensoranordnung 10. An der der Öffnung der Messkammer 3 gegenüberliegenden Deckfläche ist ein Feuchtigkeitssensor 2 und drei weitere Sensoren 4a, 4b und 4c angeordnet. Die Sensoren 4a, 4b, 4c können dabei den Gehalt eines oder mehrerer Stoffe innerhalb der Messkammer 3 bestimmen. Die Messkammer 3 weist eine in der Wandung 31 der Messkammer angeordnete Öffnung 32 auf. Die Öffnung 32 durchsetzt die Wandung 31 dabei vollständig und verbindet die Messkammer 3 mit der Umgebung der Sensoranordnung 10. Durch die Öffnung 32 kann ein Teil des in der Messkammer 3 befindlichen Mediums austreten, wobei die Menge des austretenden Mediums über die Abmessung der Öffnung 32 und der Messkammer 3 bestimmt wird. Alternativ können auch mehrere Öffnungen 32 innerhalb der Wandung 31 , insbesondere gleichmäßig über die Seitenfläche der Messkammer 3, verteilt sein.
In bevorzugten Ausführungsformen kann die Öffnung 32 eine Pfropfenform aufweisen und/oder ein Teil der Öffnung 32 einen erweiternden oder verjüngenden Querschnitt aufweisen. Weiters kann die Öffnung 32 auch mit einem Einsatz versehen sein, der beispielweise eingepresst oder eingesetzt wird. Die Einsätze können mit unterschiedlichen Querschnitten oder Querschnittsprofilen versehen sein und so je nach Verwendungszweck Öffnungen mit unterschiedlichen Eigenschaften wechselbar in der Messkammer 3 verwirklichen.
Fig. 4a zeigt eine weitere Ausführungsform der in Fig. 4 beschriebenen Sensoranordnung 10. Innerhalb der Öffnung 32 ist ein Filter 8 angeordnet, der durch dessen Porengröße den Austritt des in der Messkammer 3 befindlichen Mediums definiert. Dabei wird die Porengröße des Filters 8 derart ausgewählt, dass definierte Stoffe innerhalb der Messkammer 3 gehalten werden und andere Stoffe über die Öffnung 32 aus der Messkammer 3 austreten. Der Filter 8 kann dabei Aktivkohle, Fiberglaswolle, Sintermaterial, Keramik, Kunststofffolie mit Poren oder Löchern, Metall wie Edelstahl mit Löchern, Silizium mit Löchern und/oder Germanium mit Löchern aufweisen oder aus diesen Materialien bestehen. Weiters sind andere geeignete aus dem Stand der Technik bekannte Filtermaterialien verwendbar. Alternativ können das Filtermaterial oder der Filter 8 auch wärmeleitfähig oder elektrisch leitfähig sein. Der Filter 8 kann dabei innerhalb der Öffnung 32 angeordnet sein oder diese an deren Anfang oder Ende abdecken. Alternativ können die beschriebenen Filter 8 auch weiters Neutralisatoren oder Bindesubstanzen umfassen. Mit solchen Neutralisatoren können dann beispielsweise Substanzen oder Stoffe direkt unschädlich gemacht werden oder in die Bindesubstanzen eingelagert werden, wodurch ein Austrag von Viren, Bakterien oder anderen Stoffen aus der Messkammer unterbunden werden kann.
In Fig. 5 ist eine alternative Ausführungsform der in Fig. 4 dargestellten Sensoranordnung 10 gezeigt. Die Sensoranordnung 10 weist eine Absaugvorrichtung 9 auf, mit Hilfe derer ein definierter Teil des Volumens des in der Messkammer 3 befindlichen Mediums abgesaugt werden kann. Die Absaugvorrichtung 9 ist bei dieser Ausführungsform innerhalb der Öffnung 32 angeordnet und saugt den Inhalt des Mediums über die Öffnung 32 ab. Die Absaugvorrichtung, kann dabei einen definierten Unterdruck in der Messkammer 2 erzeugen und so die Ausdampfungsrate aus dem Messgegenstand 5 erhöhen bzw. einstellen. Die Sensoranordnung 10 kann weiters wie in Fig. 5 dargestellt auch ein Gaseintragselement 12 aufweisen, über das Gase oder andere Medien in die Messkammer 3 eingebracht werden können. Das Gaseintragselement 12 kann dabei innerhalb der Öffnung 32 oder über eine in der Wandung 31 der Messkammer 3 ausgebildeten Eintragsöffnung 33 angeordnet sein. In alternativen Ausführungsformen der Sensoranordnung 10 kann die Öffnung 32 eine Klappe oder einen Drehteller 61 (Fig. 39) umfassen. Die Klappe oder der Drehteller 61 können dabei in der Öffnung 32, vor der Öffnung 32, also in der Messkammer 3, oder nach der Öffnung 32 angeordnet sein. Mittels der Klappe oder des Drehtellers 61 kann dann je nach Anforderung, die Menge des abgesaugten Volumenstroms, der eingebrachten Umgebungsluft oder der einbrachten Gase geregelt bzw. vorgegeben werden und/oder der Durchtrittsquerschnitt der Öffnung 32 verändert werden. Ein beispielhafter Drehteller ist in Fig. 39 dargestellt. Der Drehteller 61 weist unterschiedliche Öffnungen auf. Durch Verdrehen des Drehtellers 61 um seinen Mittelpunkt wird jeweils eine andere Öffnung mit der Öffnung 32 in Deckung gebracht und so der Durchtrittsquerschnitt verändert. Fig. 6 zeigt eine sechste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Sensoranordnung 10 mit einem Feuchtigkeitssensor 2, zwei weiteren Sensoren 4a und 4b und einem Temperatursensor 7. Der Feuchtigkeitssensor 2, die Sensoren 4a und 4b und der Temperatursensor 7 sind innerhalb der Messkammer 3 angeordnet und liegen der auf dem Messkörper 5 aufgelegten Öffnung der Messkammer 3 gegenüber. Der Feuchtigkeitssensor 2, die Sensoren 4a und 4b und der Temperatursensor 7 sind mit der Verarbeitungseinheit 40 verbunden und führen die erfassten Messwerte der Verarbeitungseinheit 40 zu. Der Temperatursensor 7 erfasst dabei die Temperatur innerhalb der Messkammer 3 und übermittelt diese an die Verarbeitungseinheit 40. Der Temperatursensor 7 hat vorzugsweise eine Ansprechgeschwindigkeit von weniger als 100ms. So kann neben der Feuchtigkeit 3 bei der Bestimmung eines Gehalts eines Stoffes innerhalb des Messgegentandes 5 auch die Temperatur in herangezogen werden. Die Sensoranordnung 40 weist weiters einen Speicher 41 auf, in dem die Temperaturwerte, der durch die Sensoren 4a, 4b ermittelte Gehalt eines oder mehrerer Stoffe und/oder die Feuchtigkeitswerte abgespeichert und zur Verfügung gehalten werden können. Weiters kann die Sensoranordnung 10 auch eine Echtzeituhr aufweisen, die nach vordefinierten Zeitintervallen die Messwerte der Sensoren 4a und 4b, des Temperatursensors 7 und/oder des Feuchtigkeitssensors 2 abspeichert oder diese von der Verarbeitungseinheit 40 verarbeitet werden. Fig. 7 zeigt eine siebte Ausführungsform der Erfindung. Die Messkammer 3 weist einen Feuchtigkeitssensor 2 und zwei Sensoren 4a und 4b auf, mit denen der Gehalt eines oder mehrerer Stoffe innerhalb des Messgegentandes 5 bestimmt wird. Die Sensoranordnung 10 weist weiters einen Umgebungssensor 13 auf, der der Umgebung der Sensoranordnung 10 bzw. der Messkammer 3 zugewandt ist und die Bestimmung der Feuchtigkeit, der Temperatur und/oder des Gehalts eines oder mehrerer Stoffe in der Umgebung der Sensoranordnung 10 ermöglicht. Der Umgebungssensor 13 ist mit der Verarbeitungseinheit 40 verbunden und übermittelt die erfassten Umgebungsmesswerte an die Verarbeitungseinheit 40. Der Umgebungssensor 13 kann dabei einen analogen Aufbau zu dem in der Messkammer 3 angeordneten Feuchtigkeitssensor 2, den Sensoren 4a, 4b oder dem Temperatursensor 7 aufweisen. Mit Hilfe des Umgebungssensors 13 können somit auch die Feuchtigkeit, die Temperatur und/oder der Gehalt eines oder mehrerer Stoffe in der Umgebung der Sensoranordnung 10 berücksichtigt werden und in die Bestimmung des Gehalts eines oder mehrerer Stoffe innerhalb des Messgegenstandes 5 miteinbezogen werden.
Wie in Fig. 40 dargestellt kann bei den in den Fig. 1 bis 13 dargestellten Ausführungsformen auch ein Sensor 4 oder mehrere Sensoren 4a, 4b,... in der Stirnseite 36 der Wandung 31 bzw. der Messkammer 3 angeordnet sein. Bei Aufsetzen der Messekammer 3 auf den Messgegenstand 5 tritt dann die Stirnseite 36 in direkten Kontakt mit dem Messgegenstand 5 bzw. der Haut. Die in der Stirnseite 36 angeordneten Sensoren 4a, 4b,... können beispielsweise Temperatursensoren oder ein pH-Sensor sein, die beim Kontakt die Temperatur bzw. den pH-Wert des Messgegenstandes bzw. der Haut erfassen.
Fig. 8 zeigt eine erfindungsgemäße Sensoranordnung 10 gemäß der Fig. 1 bis 7 und Fig. 40. Die Messkammer 3 der Sensoranordnung 10 ist durch eine Abdeckkappe 20 abgedeckt, wobei die Öffnung der Messkammer 3 durch die Abdeckkappe 20 vollständig abgedeckt ist. Die Abdeckkappe 20 liegt auf dem Messgegenstand 5 auf und trennt die Messkammer 3 von dem Messgegenstand 5. Die Stirnwand 21 der Abdeckkappe 20 liegt auf dem Messgegenstand 5 auf und ist durchlässig ausgebildet. Die Abdeckkappe 20 kann dabei für Strahlung, Dampf, Feuchtigkeit, Partikel, Gase und/oder Licht durchlässig ausgebildet sein. Die Abdeckkappe 20 kann dazu, insbesondere im Bereich der Stirnwand 21 eine Anzahl von, insbesondere dampfdurchlässigen oder gasdurchlässigen, Femto-, Pico-, Nano,- oder Mikrolöchern 14 aufweisen, durch die Dampf oder Gas von dem Messgegenstand 5 in die Messkammer 3 einströmen können. Alternativ kann die Sensoranordnung 10 auch durch eine Abdeckung 60 abgedeckt sein. Die Abdeckung 60 kann dabei auch wie die beschriebene Abdeckkappe 20 ausgestaltet sein.
Bei alternativen Ausführungsformen können die Abdeckkappe 20 oder die Abdeckung 60 auch wie in Fig. 37 und 38 dargestellt, Ausnehmungen, Nano,- oder Mikrolöchern in unterschiedlichen Bereichen der Stirnwand mit unterschiedliche Abmessungen aufweisen.
Weiters kann die Abdeckkappe 20 oder die Abdeckung 60 derart ausgebildet sein, dass die Abdeckkappe 20 oder die Abdeckung eine geringe Masse und eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweist, wodurch die Abdeckkappe 20 oder die Abdeckung 60 die Temperatur des Messobjekts, insbesondere der Haut, sehr rasch annimmt. Dies bewirkt weiters, dass die Ausbreitungsgeschwindigkeit oder andere Eigenschaften der Gase nicht durch eine etwaige Abkühlung durch das Material der Abdeckkappe 20 oder der Abdeckung 60 verändert wird.
Fig. 9 zeigt eine achte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Sensoranordnung 10. Der Feuchtigkeitssensor 2 und die zwei Sensoren 4a, 4b sind innerhalb der Messkammer 3 auf einem gemeinsamen Träger 22, bei dieser Ausführungsform einer Platine, angeordnet. Alternativ zu den gezeigten Ausführungsformen kann der Feuchtigkeitssensor 2 und/oder die weiteren Sensoren 4a, 4b... und/oder der gemeinsame Träger 22 auch an anderen Teilen der Wandung 31 der Messkammer 3 angeordnet sein. Fig. 10 zeigt eine neunte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Sensoranordnung 10, bei der die Messkammer 3 durch eine Öffnung 35 mit dem Messgegenstand 5 verbunden ist, wobei der Dampf enthaltend einen Stoff von dem Messgegenstand 5 über die Öffnung 35 in die Messkammer 3 eintritt. Innerhalb der Öffnung 35 kann ein Filter 8 angeordnet sein, der einen Teil der aus dem Messgegenstand 5 austretenden Stoffe ausfiltert bzw. zurückhält und so deren Eintrag in die Messkammer 3 verhindert. Weiters kann bei dieser Ausführungsform eine Öffnung 32 innerhalb der Wandung 31 ausgebildet sein, die die Messkammer 3 mit der Umgebung der Sensoranordnung 10 verbindet und den Austrag des innerhalb der Messkammer 3 befindlichen Mediums ermöglicht. Weiters kann innerhalb der Öffnung 32 ein Filter 8, wie in Fig. 4a gezeigt, angeordnet sein, der bestimmte Stoffe aus der Messkammer 3 ausfiltert.
Vorzugsweise sind die beschriebenen Filter 8 der Ausführungsformen wärmeleitfähig und/oder elektrisch leitfähig ausgebildet. Ein benötigter Austausch des Filters 8 kann dann beispielsweise über die Veränderung der elektrischen Leitfähigkeit des Filters 8 erkannt werden.
Alternativ zu den in den Fig. 1 bis 10 gezeigten ersten bis neunten Ausführungsformen 1 kann die Messkammer 3 auch andere Formen, beispielsweise eine Glocken, Kugel oder Pyramidenform aufweisen. Der Feuchtigkeitssensor 2 kann bei den gezeigten Ausführungsformen als Sensor zur Feststellung des transepidermalen Wasserverlusts ausgebildet sein und den transepidermalen Wasserverlust der Haut einer Person feststellen. Der Sensor 4 oder die Sensoren 4a, 4b, 4c,... können gleichartig ausgebildet sein und den Gehalt eines einzigen Stoffes detektieren oder derart ausgebildet sein, dass der Gehalt mehrerer Stoffe bestimmt wird. Der Sensor 4 oder zumindest einer der Sensoren 4a, 4b, 4c kann bei den gezeigten ersten bis neunten Ausführungsformen ein Photomultiplier, insbesondere ein Mikro-Photomultiplier, ein Gassensor und/oder ein Partikelsensor und/oder Molekülsensor und/oder ein optischer Sensor und/oder ein pH- Sensor sein.
Der Feuchtigkeitssensor 2 kann weiters auch als Sensor zur Feststellung des Skin Surface Water ausgebildet sein. Vorzugsweise liegt die Ansprechgeschwindigkeit des Feuchtigkeitssensors 2 oder des Sensors zur Feststellung des Skin Surface Water im Bereich von 0,5ms bis 1 ms, vorzugsweise zwischen 1 ms und 200ms. Skin Surface Water ist das Wasser das sich auf der Hautoberfläche befindet. Dieses verändert sich je nach Temperatur, Schweißbildung oder kann extern beispielsweise durch Cremes oder andere Stoffe auf die Haut aufgebracht werden. Um Skin Surface Water messen zu können, ist eine rasche Ansprechgeschwindigkeit des Sensors vorteilhaft, da sonst das Skin Surface Water mit dem Wasser das den Messgegenstand oder die Haut verlässt vermischt wird und nicht mehr fehlerfrei bestimmt werden kann.
Die Größe der Messkammer 3 kann bei den gezeigten Ausführungsformen variieren, wobei der Querschnitt der Messkammer 3 bevorzugt eine Breite zwischen 1 mm und 6 mm aufweist und eine Länge zwischen 1 mm und 6 mm aufweist. Der Abstand der Sensoren 4a, 4b des Temperatursensors 7 des Feuchtigkeitssensors 2 und/oder der Trägerplatte 22 vom Ende der Messkammer bzw. der Öffnung der Messkammer 3 beträgt vorzugsweise 0,2 mm bis 2 mm. In der Messkammer 3 können die Sensoren 4a, 4b, 4c, ...als Sensorenpaare oder nebeneinander anliegend oder in einem Abstand zueinander in einer oder mehreren Reihen angeordnet sein. Die Abmessung des gemeinsamen Trägers 22 und/oder die Abmessung der durch die Sensoren 4a, 4b, 4c, ... gebildete Fläche kann vorteilhaft eine Breite zwischen 1 mm und 6 mm und eine Länge zwischen 1 mm und 6 mm aufweisen.
Fig. 11 zeigt eine zehnte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Sensoranordnung 10. Innerhalb der Messkammer 3 ist ein Träger 22 mit dem Feuchtigkeitssensor 2 und zwei Sensoren 4a, 4b angeordnet. Weiters weist die Sensoranordnung 10 eine Wärmequelle 14 auf, die innerhalb der Messkammer 3 angeordnet ist. Die Wärmequelle 14 ist bei dieser Ausführungsform als Peltierelement ausgebildet, kann aber alternativ auch eine Heizspule oder eine andere aus dem Stand der Technik bekannte Wärmequelle sein. Über die Wärmequelle 14 kann die Temperatur innerhalb der Messkammer 3 vorgegeben werden oder Wärme ausgehend von der Wärmequelle 14 auf das Messobjekt 5 abgegeben werden. Durch die Vorbestimmung der Temperatur kann eine Ausdampfungsrate aus dem Messgegenstand 5 erzwungen werden und dadurch beispielsweise eine erhöhte Ausbringung des durch die Sensoren 4a, 4b gemessenen Stoffes oder der gemessenen Stoffe erhöht oder vorgegeben werden. Weiters kann über die Wärmequelle 14 die Messkammer 3, deren Wandung 31 , sowie die in der Messkammer 3 angeordneten Sensoren 4a, 4b, der Feuchtigkeitssensor 2, gegebenenfalls der Träger 22, oder andere in der Messkammer 3 befindliche Sensoren erhitzt werden. Durch die Erhitzung der Messkammer 3 kann diese vor oder nach Benützung sterilisiert werden und von ungewünschten Stoffen befreit werden.
Zusätzlich können bei den gezeigten Ausführungsformen auf dem Träger 22 Isolierungen, Fräsungen oder Luftschlitze ausgebildet sein, die eine thermische Trennung der Sensoren 4a, 4b,.. untereinander und/oder zu den anderen Sensoren wie dem Temperatursensor oder dem Feuchtigkeitssensor bewirken.
In Fig. 12 ist eine elfte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Sensoranordnung 10 dargestellt. Innerhalb der Messkammer 3, bei dieser Ausführungsform an der dem Messgegenstand 5 gegenüberliegenden Innenseite der Messkammer 3, ist eine Lichtquelle 15 oder Strahlungsquelle mit vorgegebenem Spektrum und ein optischer Sensor 18 angeordnet. Die Lichtquelle 15 oder Strahlungsquelle ist auf den von der Messkammer 3 abgeschlossenen Bereich der Oberfläche des Messgegenstandes 5 gerichtet und strahlt Licht in einem definierten Spektrum an die Oberfläche des Messgegenstandes 5 ab. Der optische Sensor 18 ist ebenfalls auf den von der Messkammer 3 abgeschlossenen Bereich der Oberfläche des Messgegenstandes 5 gerichtet und das Spektrum des optischen Sensors 18 überlappt mit dem optischen Spektrum der Lichtquelle 15 in einem Überschneidungsbereich. Der Überschneidungsbereich der beiden Spektren der Lichtquelle 15 und des optischen Sensors 18 ist dabei derart ausgewählt, dass die Absorption oder Reflektion bei Vorhandensein eines Stoffes innerhalb der Messkammer 3 gegenüber der Absorption oder Reflektion bei Fehlen des Stoffes im Überschneidungsbereich erhöht oder verringert ist. Das Spektrum der Leichtquelle 15 kann dabei sichtbares aber auch nicht sichtbares Licht umfassen. Fig. 13 zeigt eine zwölfte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Sensoranordnung 10. Die Messkammer 3 ist in drei Teilbereiche 34a, 34b und 34c unterteilt. Im Teilbereich 34a sind zwei Sensoren 4a und 4b an der Wand des Teilbereichs 34a angeordnet. Im Teilbereich 34b sind zwei Sensoren 4e und 4f ebenfalls im Bereich der Wandung des Teilbereichs 34b angeordnet. Im Teilbereich 34c ist der Feuchtigkeitssensor 2, zwei Sensoren 4c und 4d und ein Temperatursensor 7 angeordnet. Die Sensoren 4a, 4b, 4c, 4d, 4e und 4f, der Feuchtigkeitssensor 2 und der Temperatursensor 7 sind jeweils mit der Verarbeitungseinheit 40 verbunden und liefern dieser die erfassten Messwerte. Mit Hilfe der zwölften Ausführungsform (Fig. 13) kann beispielsweise eine Atemgasmessung erfolgen, indem die Sensoranordnung 10 in der Mundhöhle platziert wird und so Gase entlang der Luftröhre erfasst werden können. Die unterschiedlichen Teilbereiche der Messkammer 3 ermöglichen damit eine unterschiedliche Detektion von Stoffen an unterschiedlichen Positionen.
Alternativ zu der in Fig. 13 gezeigten Ausführungsform sind viele andere Variationen der Teilbereiche der Messkammer oder der Messkammer 3 selbst denkbar. Beispielsweise könnten die Teilbereiche gasdicht voneinander getrennt sein und zwei unabhängige Messkammern 3 ausbilden.
In einer weiteren nicht dargestellten Ausführungsform der Sensoranordnung 10 können kann die erfindungsgemäße Sensoranordnung 10 um zwei Kontaktelektroden 37 erweitert werden, die in zumindest einer Wandung 31 der Messkammer 3 angeordnet sind. Die Kontaktelektroden 37 sind dabei vorzugsweise an der Stirnseite 36 der zur Umgebung gewandten Fläche der Messkammer 3, die auf den Messgegenstand 5 aufgelegt wird, angeordnet. Im aufgelegten Zustand der Sensoranordnung auf dem Messgegenstand 5 ermöglichen die Elektroden über den Messgegenstand eine Impedanzmessung.
Weiters können die Kontaktelektroden 37 alternativ zwei in der Abdeckkappe 20 angeordnete Elektroden kontaktieren und über die Abdeckkappe 20 eine Impedanzmessung oder elektrische Stimulation des Messgegenstands ermöglichen.
In den Fig. 27 bis 36 sind verschiedene Ausbildungen der Kontaktelektroden 37 dargestellt. Die Kontaktelektroden 37 können einen kreisförmigen Querschnitt haben und an den Rändern der im Querschnitt rechteckig (Fig. 27) oder kreisförmig (Fig. 28) ausgebildeten Messkammer 3 angeordnet sein. Alternativ können die Kontaktelektroden 37 auch eine Seitenwand der Messkammer 3 (Fig. 29) begrenzen oder auf dieser Seitenwand angeordnet sein oder in die Wandung 31 der Messkammer 3 eingelagert sein (Fig. 30). Bei Kontakt mit dem Messgegenstand liegen die Kontaktelektroden 37, wie bei der in Fig. 31 gezeigten Ausführungsform, mit der Wandung 31 bzw. der Messkammer 3 eben auf dem Messgegenstand auf und erlauben so einen elektrischen Kontakt zur Oberfläche des Messgegenstands. Wie in Fig. 32 gezeigt, können die Kontaktelektroden 37 auch die Wandung 31 der Messkammer 3 bilden. In Kombination mit dem Messgerät 100 bilden die Kontaktelektroden 37 eine elektrische Verbindung zwischen dem Messgerät 100 und dem Messgegenstand und können elektrische Signale vom Messgerät 100 an das Messobjekt oder umgekehrt übertragen. Alternativ kann die Messkammer 3 auch mit einem elektrisch leitfähigen Metall beschichtet sein, dass die Kontaktelektroden 37 bildet.
Eine Weiterbildung der Sensoranordnung 10 sieht vor, dass in oder an zumindest einer Wandung 31 der Messkammer 3 zumindest zwei, vorzugsweise abgerundete, Kappenstifte angeordnet sind. Kappenstifte sind beispielsweise Stifte mit einer abgerundeten Stirnseite oder ähnlich ausgebildete Stifte. Bei Auflage der Sensoranordnung 10 auf dem Messgegenstand 5 kann über die Kappenstifte, die mit den Kontaktelektroden 37 verbunden sind, eine Messung zwischen den beiden Kontaktelektroden 37 erfolgen.
Die Kappenstifte können vorteilhaft auch gefedert sein und so einen zu hohen Druck auf die Haut und damit verbundene Verletzungen verhindern und/oder den gesicherten Kontakt möglicher Abdeckkappen herstellen.
Vorteilhaft können mittels der Kontaktelektroden 37 die Kapazitätsveränderung und/oder Widerstandsveränderung und/oder die Spannungsindizierung und/oder Spannungsänderung zwischen den Kontaktelektroden 37 erfasst werden, und derart das Aufsetzen der Sensoranordnung 10 bzw. der Messkammer 3 auf dem Messgegenstand erkannt werden.
Weiters kann die Sensoranordnung 10 ein Zeitglied oder einen Zeitgeber aufweisen mit dem die sequenzielle Abtastung der Sensoren 4a, 4b, 4c, ... des Feuchtigkeitssensors 2 und oder des Temperatursensors ermöglicht und koordiniert wird. Weiters kann mittels des Zeitgebers auch die Abtastung der einzelnen Sensoren 4a, 4b, 4c .. an die zu messenden Gase bzw. Stoffe angepasst werden und die Gase mit höherer Ausbreitungsgeschwindigkeit oder Diffusionsgeschwindigkeit durch den Messgegenstand 5 oder die Haut schneller oder vor den Gasen mit geringer Ausbreitungsgeschwindigkeit oder Diffusionsgeschwindigkeit durch den Messgegenstand 5 oder die Haut erfasst werden. Fig. 14 zeigt ein erfindungsgemäßes Messgerät 100 mit einer Sensoranordnung 10. Die Sensoranordnung 10 kann dabei entsprechend einer der Ausführungsformen 1 bis 12 (Fig. 1 bis Fig. 13) ausgebildet sein. Fig. 15 zeigt eine erste Ausführungsform eines Sensors 4 mit einem rauen Trägerkörper 42 ausgebildet, der eine Vielzahl von oberflächlich ausgebildeten Aufwölbungen 201 aufweist. Die Aufwölbungen 201 bewirken im Gegensatz zu einer alternativen ebenen Ausführungsform eine Vergrößerung der Oberfläche und ermöglichen dadurch auf nahe dem selben Raum eine höhere Anzahl von Elektroden 41 bzw. Sensoren 4a, 4b, ... anzuordnen bzw. richtungsabhängige Messungen durchzuführen. Der Trägerkörper 42 besteht aus rauem porösem Al203. In dieser Ausführungsform sind zwei Aufwölbungen 201 dargestellt, von denen die beiden äußeren Aufwölbungen 201 a und 201 c mit einer Metallschicht überzogen sind. Diese Metallschicht wird beispielsweise bei der Herstellung auf den Trägerkörper 42 aufgedampft bzw. aufgesputtert. Die mittlere Aufwölbung 201 b weist aufgrund der inneren Struktur des Trägerkörpers 42 eine poröse Grundstruktur auf, die mit einer Substanz 43, im vorliegenden Fall Natriumchlorid NaCI ausgefüllt ist.
Weiters ist eine Aufbringung der Salzschicht auf den Trägerkörper 42 mittels eines Spraycoating-Verfahrens möglich. Dabei wird das in einem Lösungsmittel gelöste Salz, insbesondere im Vakuum, auf den Trägerkörper 42 aufgesprüht, wobei sich im Bereich oberhalb des Trägerkörpers 42 ein Nebel der Lösung bildet, der sich auf den in Rotation versetzten Trägerkörper 42 niederschlägt und eine sehr dünne Salzschicht 132 ausbildet. Eine weitere Möglichkeit zur Aufbringung von Salz auf den Trägerkörper 42 besteht darin, eine Salzlösung in flüssiger oder gasförmiger Form unter hohem Druck in den Trägerkörper 42 einzusprühen bzw. einzuspritzen. Dabei kann ein positionierbarer Druckkopf zur Ausrichtung des Dampf- bzw. Flüssigkeitsstrahls auf den Trägerkörper 42 verwendet werden. Dabei gelangt die Lösung sehr gut in Poren 44 tiefer Schichten des Trägerkörpers 42. Wie in Fig. 16 dargestellt, weist der Grundkörper eine Anzahl von mehrere Poren 44 verbindenden Kanälen 131 auf, die mit dieser Substanz ausgefüllt sind. Auch die Metallschicht, die die beiden äußeren Aufwölbungen 201 a, 201 c überdeckt, weist eine Anzahl von Poren oder Mikroausnehmungen 133 auf, die mit der Substanz 43 ausgefüllt sind.
Einerseits kann das Metall selbst porös ausgebildet sein. Andererseits weisen viele Metalle eine raue Oberfläche auf, was ausreicht, dass genügend Mikrounebenheiten oder kleine Löcher bestehen, wo das Salz sich verankern kann. Der gesamte Sensor 4, umfassend den Trägerkörper 42, die Metallbeschichtungen auf den beiden äußeren Aufwölbungen 201 a, 201 c sowie die mittlere, mit Salz aufgefüllte Aufwölbung 201 b ist mit einer Salzschicht 132 überzogen bzw. bedeckt. Die Salzschicht 132, die aus Natriumchlorid NaCI besteht, steht mit den mit Salz ausgefüllten Kanälen 131 sowie den in den Ausnehmungen 133 befindlichen Salzanteilen in Verbindung. Die beiden Metallschichten bilden Elektroden 41 , an denen eine Wechselspannung angelegt werden kann, wodurch ein Stromfluss bzw. eine Ladungsverschiebung zwischen den beiden Elektroden 41 gemessen werden kann. Für die äußere Kontaktierung ist es dabei insbesondere vorteilhaft, dass die Salzschicht an der Kontaktstelle mit der äußeren Zuleitung die Elektroden 41 nicht zur Gänze abdeckt, sodass eine unmittelbare Kontaktierung der Zuleitung mit der Metallschicht möglich ist. Die Salzeinbringung ist üblicherweise der letzte Fertigungsschritt. Nachfolgende Schritte zur Aufbringung einer Isolierung sind möglich, wenn die Isolierung wasserdampfdurchlässig ist. Als Elektrodenmaterial wird in dieser Ausführungsform der Erfindung Platin verwendet.
Fig. 16 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, wobei der Trägerkörper 42 eine feinere Oberflächen-Struktur aufweist. Als Trägerkörper 42 wird ein feineres hoch- bzw. totgebranntes Aluminiumoxid Al203 verwendet, das eine geringere Porengröße aufweist, als das gemäß Fig. 15 verwendete Aluminiumoxid. Auf der Oberfläche des aus Aluminiumoxid bestehenden Trägerkörpers 42 sind zwei Elektroden 41 , bestehend aus Gold, angeordnet. Die die Elektroden 41 bildende Goldschicht weist oberflächlich poröse Ausnehmungen 133 auf. Im Bereich 220 des Trägerkörpers 42 zwischen den beiden Elektroden 41 liegt Salz 43' in Kanälen 131 des porösen Trägermaterials des Trägerkörpers 42 vor. Die Goldelektroden müssen nicht porös sein. Es reicht die normale Oberflächenrauigkeit für die Verankerung der Salzschicht 132 auf den Elektroden 41 aus, da Mikrolöcher und Unebenheiten beim Herstellungsprozess der Elektroden 41 auf natürliche Weise entstehen und statistisch verteilt sind. Diese Salzkanäle reichen bis zur Oberfläche des Trägerkörpers 42, an der auch die beiden Elektroden 41 angeordnet, nämlich aufgedampft oder augesputtert sind.
Wie im Ausführungsbeispiel der Fig. 15 ist auch in diesem Ausführungsbeispiel der Sensor 4 zur Gänze mit einer Schicht aus Natriumchlorid überzogen. Diese Schicht aus Natriumchlorid steht mit dem in den Kanälen 131 befindlichen Natriumchlorid in Verbindung und füllt auch die Ausnehmungen 133 in den Metallschichten der Elektroden 41 aus. Eine Kontaktierung der Elektroden 41 erfolgt in Analogie zur Ausführungsform der Fig. 15. Optional kann vorgesehen sein, dass die Elektroden 41 durch auf dem Träger 22 ausgebildete Erhebungen und/oder Vertiefungen getrennt sind, sodass eine Vermischung der Substanzen 43 verhindert werden kann. Alternativ kann der Trägerkörper 42 zusätzlich diesen vollständig durchsetzende Poren 44 aufweisen, wobei vorzugsweise ein Teil der Poren 44 durchlässig für den Dampf oder Dunst enthaltend einen Stoff oder für den Stoff selbst sind und nicht oder nur teilweise mit der Substanz 43 gefüllt sind. Im Folgenden wird kurz der Betrieb eines in den Fig. 15 oder 16 dargestellten Sensors 4 beschrieben:
Der Sensor 4 wird mit seinen beiden Elektroden 41 an eine Wechselspannungsquelle angeschlossen, die auf die beiden Elektroden 41 eine Spannung von etwa 2 mV, typischerweise von 100 mV bis zu 1 V, aufprägt. Die aufgeprägte Wechselspannung hat beispielsweise eine Frequenz von 35 kHz bis 5 MHz. Zur Bestimmung der Kapazität bzw. Konduktanz zwischen den beiden Elektroden 41 kann eine Strommesseinrichtung in Serie mit dem Sensor 4 geschaltet werden.
Trifft nun in der Messkammer 3 gelöstes Feuchtigkeitswasser bzw. Wasserdampf enthaltend einen Stoff auf den Sensor 4 auf, dringt der Stoff in die Salzschicht 132 sowie in die darunter liegenden Poren 44 ein. Durch die Aufnahme des Stoffes in den Poren 44 wird erreicht, dass sich sowohl die Konduktivität als auch die Permittivität lokal in den Kanälen 131 , wie auch in der Salzschicht 132 erhöht. Ferner ändert sich durch die Aufnahme des Stoffes die Porengeometrie, sodass sich die Kapazität bzw. Konduktanz des gesamten Sensors 4 ändert.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung, die in Fig. 17 dargestellt ist, umfasst eine Vielzahl von Elektroden 41 , die aus einem porösen Material bestehen bzw. aus einem Material bestehen, das oberflächlich Ausnehmungen aufweist. Diese Ausnehmungen sind, wie auch die Poren 44 des Trägerkörpers 42, mit Salz ausgefüllt. Dabei kann über die Aufnahme bzw. den Einbau von Salzkristallen in die Elektroden 41 eine zusätzliche Steigerung der Kapazität bzw. der Konduktanz erzielt werden.
Die Fig. 18 bis 20 zeigen einen Sensor 4, dessen Trägerkörper 42 im Bereich zwischen den beiden Elektroden 41 vollkommen mit Kanälen 131 mit Salz-Beschichtung durchsetzt ist. Der Trägerkörper 42 weist eine Öffnung 81 auf, die bei Auflage auf einen Feuchtigkeit abgebenden Körper einen Analysenraum 83 ausbildet. Diese Öffnung 20 weist, insbesondere die Form einer Wanne auf. Die Größe dieser Wanne determiniert den Analysenraum 83, wobei durchaus unterschiedliche Wannengrößen und Wannenformen möglich sind.
Grundsätzlich besteht die Möglichkeit, eine Einrichtung zur Messung der Konduktanz bzw. der Kapazität direkt auf den Trägerkörper 42 zu integrieren. Dabei werden eine Strommesseinrichtung bzw. eine Spannungsquelle auf dem mit dem Trägermaterial des Trägerkörpers 42 in Verbindung stehenden Substrat ausgebildet.
Eine weitere besondere Ausführungsform der Erfindung ist in den Fig. 21 a und 21 b dargestellt. Wesentlicher Unterschied zu der in den Fig. 18 bis 20 dargestellten Ausführungsformen ist, dass im Trägerkörper 42 die wannenförmigen Öffnungen 212, 213 vorgesehen sind, die einander am Trägerkörper 42 gegenüber liegen. Bei beiden wannenförmigen Öffnungen 212, 213 ist der poröse Unterbereich jeweils bis zu einer vorgegebenen Tiefe mit Salz 43' befüllt. Weiters weisen beide Wannen in ihrem Bodenbereich eine Salzschicht 132 auf. Zwischen dem Trägerkörper 42 und der Salzschicht 132 ist eine Vielzahl von kammförmig angeordneten Elektroden 41 vorgesehen. Die kammförmige Anordnung der Elektroden 41 ist dabei in Fig. 21 b dargestellt, wobei an jeder der beiden Seiten des in Fig. 21 a dargestellten Sensors 4 jeweils zwei ineinander verzahnte kammförmige Elektroden 41 an der Oberfläche des Trägerkörpers 42 unterhalb der Salzschicht angeordnet sind. Die Endbereiche 47 der Elektroden 41 bilden die Anschlüsse des Sensors 4. Jeder in Fig. 17a dargestellte Sensor weist dabei jeweils vier Anschlüsse auf, nämlich zwei Anschlüsse 47 für jede der beiden Seiten.
Alternative können die Beschriebenen Elektroden auch als 41 auch als ionenselektive Feldtransitoren ISFET, ionenselektive Elektroden oder parallel zueinander angeordnete gerade Elektroden ausgebildet sein.
In den Fig. 23 bis 26 sind unterschiedliche Ausgestaltungen eines erfindungsgemäßen Sensors in Draufsicht sowie in Seitenansicht dargestellt. Dabei sind die Elektroden 41 durch Metallquader ausgebildet, zwischen denen sich das poröse Material des Trägerkörpers 42 befindet. Die Ausführungsformen der Fig. 24, 25 und 26 weisen grundsätzlich die gleiche Draufsicht; wie in der Fig. 23 dargestellt, auf.
Bei der in Fig. 26 dargestellten Ausführungsform befindet sich das Trägermaterial des Trägerkörpers 42 sowohl im Bereich unterhalb der Elektroden 41 sowie auch im Bereich unmittelbar zwischen den Elektroden 41 . Salz ist im Wesentlichen in die Poren 21 1 im Trägermaterial des Trägerkörpers 42 zwischen den Elektroden 41 eingebracht. Lediglich einzelne Poren im Bereich unterhalb der beiden Elektroden 41 sind mit Salz ausgefüllt. Eine weitere Ausführungsform der Erfindung, dargestellt in Fig. 25, zeigt die beiden Elektroden 41 , die auf einen Trägerkörper aufgesetzt, das heißt aufgedampft oder aufgesputtert sind. Im unmittelbaren Zwischenbereich zwischen den beiden Elektroden befindet sich eine oberflächlich am Trägerkörper anhaftende, außerhalb der Poren befindliche Salzschicht. Im Bereich unterhalb dieser Salzschicht sind die Poren mit dem Salz 43' ausgefüllt.
Eine weitere Ausführungsform, dargestellt in Fig. 26, zeigt einen Sensor 4 mit zwei Elektroden 41 , die auf einen Trägerkörper 42 aufgebracht sind. Im Zwischenbereich zwischen den beiden Elektroden 41 kann die Umgebungsluft direkt zum Trägerkörper 42 strömen. Die Poren 44 im Zwischenbereich zwischen den beiden Elektroden 41 sind mit Salz 43 ausgefüllt.
Die Sensoren 4a, 4b, 4c,.... können als Gassensoren, Partikelsensoren oder Molekülsensoren ausgebildet sein, wobei aus dem Stand der Technik bekannte Gassensoren, Partikelsensoren oder Molekülsensoren verwendet werden können. Bevorzugt sind die Sensoren 4a, 4b, 4c, ... derart ausgebildet dass folgende Gase detektiert werden können:
Ammoniak NH3, Antimonwasserstoff SbH3, Argon Ar, Arsenfluorid AsF5, Arsin AsH3, Bis(fluoroxy)perfluormethan CF402, Bismutan BiH3, Bortrichlorid BCI3, Bortrifluorid BF3, Bromchlordifluormethan CBrCIF2, Bromchlorid BrCI, Bromdifluorethylen C2HBrF2, Bromdifluormethan CHBrF2, Bromdifluorphosphan PBrF2, Bromethen C2H3Br, Bromethin C2HBr, Bromfluormethan CH2BrF, Bromheptafluorpropan C3BrF7, Brompentafluorethan C2BrF5, Bromtrifluorethen C2BrF3, Bromtrifluormethan CF3Br, Bromwasserstoff HBr, Butadien C4H6, Butadiin C4H2, Butan-iso C4H10, Butan-n C4H10, Buten-1 C4H8, Buten-2-cis C4HS, Buten-2-trans C4H8, Butin-1 C4H6, Carbonylboran BH3CO, Carbonylfluorid COF2, Carbonylselenid COSe, Carbonylsulfid COS, Chlor Cl2, Chlorcyan CICN, Chlordifluoramin NCIF2, Chlordifluorethan C2H3CIF2, Chlordifluorethen-2-1 ,1 C2HCIF2, Chlordifluormethanluormethan CHCIF2, Chlordifluorphosphan PCIF2,
Chlordifluorphosphoroxid POCIF2, Chlordioxid CI02, Chlorethan C2H5CI, Chlorethen C2H3CI, Chlorethin C2HCI, Chlorfluorid CIF, Chlorfluormethan CH2CIF, Chlorheptafluorpropan-2 C3CIF7, Chlorhexafluorpropan-1 -1 ,1 ,2,3,3,3 C3HCIF6, Chlorhexafluorpropan-2-1 ,1 ,1 ,3,3,3 C3HCIF6, Chlormethan CH3CI, Chlormonoxid Cl20, Chlorofluorethan-1 -1 C2H4CIF, Chlorpentafluoraceton C3CIF5, Chlorpentafluorethan C2CIF5, Chlorpentafluorid CIF5, Chlorpentafluorpropen-2-1 ,1 ,3,3,3-1 C3CIF5, Chlortetrafluorethan-1 -1 ,1 ,2,2 C2HCIF4, Chlortetrafluorethan-2-1 ,1 ,1 ,2 C2HCIF4, Chlortrifluorethan-1 -1 ,1 ,2 C2H2CIF3, Chlortrifluorethen C2CIF3, Chlortrifluorgermanium, GeF3CI, Chlortrifluorid CIF3, Chlortrifluormethan CCIF3, Chlortrifluorsilan CIF3Si, Chlorwasserstoff HCl, Chlorylfluorid CI02F, Chloryltrifluorid CI02F3, Cyclobutan C4H8, Cyclobuten C4H6, Cyclopropan C3H6, Cyclopropen C3H4, Deuterium D2, Diazomethan CH2N2, Diboran B2H6, Dichlordifluorgerman GeF2CI2, Dichlordifluormethan CCI2F2, Dichlordifluorsilan CI2F2Si, Dichlorfluormethan CHCI2F, Dichlorfluorphosphan PCI2F, Dichlorsilan SiH2CI2 , Dichlortetrafluorethan-1 ,1 C2CI2F4, Dichlortetrafluorethan-1 ,2 C2CI2F4, Difluoramin NHF2, Difluordiazin-cis N2F2, Difluordiazin-trans N2F2, Difluordioxid F202, Difluorethan-1 ,1 C2H4F2, Difluorethan-1 ,2 C2H4F2, Difluorethen-1 ,1 C2H2F2, Difluorethen-cis- 1 ,2 C2H2F2, Difluorethen-trans-1 ,2 C2H2F2, Difluormethan CH2F2, Difluorpropan-1 ,1 C3H6F2, Difluorpropan-2,2 C3H6F2, Dimethylamin C2H7N, Dimethyldiazin-cis C2H6N2, Dimethyldiazin- trans C2H6N2, Dimethylether C2H60, Dimethylperoxid C2H602, Dimethylpropan-2,2 C5H12, Dimethylsilan C2H6Si, Disilan Si2H6, Disilylmethan, CH8Si2, Distickstoffmonoxid N20, Distickstofftrioxid N203, Ethan C2H6, Ethenon C2H20, Ethin C2H2, Ethinylsilan C2H4Si, Ethoxytrifluorsilan C2H5F3OSi, Ethylamin C2H7N, Ethylen C2H4, Ethylenoxid C2H40, Ethylmethylether C3H80, Ethylnitrit C2H5N02, Ethyltrifluorsilan C2H5F3Si, Fluor F2, Fluorbutadien-2-1 ,3 C4H5F, Fluorcyan CFN, Fluorethan C2H5F, Fluorethen C2H3F, Fluorformaldehyd CHFO, Fluormethan CH3F, Fluornitrat FN03, Fluorperchlorat FCI04, Fluorpropan-1 C3H7F, Fluorpropan-2 C3H7F, Fluorpropen-2 C3H5F, Fluorpropen-3 C3H5F, Fluorwasserstoff HF, Formaldehyd CH20, Gallan GaH3, German GeH4, Germaniumfluorid- IV GeF4, Helium He, 3He, Heptafluorpropan-1 ,1 ,1 ,2,3,3,3 C3HF7, Hexafluoraceton C3F60, Hexafluorbutadien-1 , 1 ,2,3,4,4-1 , 3 C4F6. Hexafluorbutin-1 ,1 ,1 ,4,4,4-2 C4F6. Hexafluorcyclobuten C4F6, Hexafluorethan C2F6, Hexafluormethandiamin CF6N2, Hexafluorpropan-1 ,1 ,1 ,2,2,3 C3H2F6, Hexafluorpropan-1 ,1 ,1 ,2,3,3 C3H2F6, Hexafluorpropan- 1 ,1 ,1 ,3,3,3 C3H2F6, Hexafluorpropan-1 ,1 ,2,2,3,3 C3H2F6, Hexafluorpropen C3F6, Hexafluorpropylenoxid C3F60, Hexafluortrifluormethylpropan-1 ,1 ,1 ,3,3,3-2 C4HF9, lodheptafluorid IF7. lodwasserstoff Hl, Kohlendioxid C02, 13C02, Kohlenmonoxid CO, Krypton Kr, Luft-trocken — , Methan CH4, Methanthiol CH4S, Methylamin CH5N, Methylarsin CH5As, Methylbromid CH3Br, Methylchlorsilan CH5CISi, Methylcyclopropan C4H8, Methylgerman CH6Ge, Methylnitrit CH3N02, Methylphosphin CH5P, Methylsilan CH6Si, Methylstannan CH6Sn, Methyltrifluormethylether C2H3F30, Methylvinylether C3H60, Monochlorsilan SiH3CI, Neon Ne, Nitrilchlorid N02CI, Nitrilfluorid N02F, Nitrosylbromid NOBr, Nitrosylchlorid NOCI, Nitrosylfluorid NOF, Octafluorbuten-1 -1 ,1 ,2,3,3,4,4,4 C4F8, Octafluorcyclobutan C4F8, Octafluorpropan C3F8, Octafluortetrahydrofuran C4F80, Oxalsäuredinitril C2N2, Ozon 03, Pentafluorethan C2HF5, Pentafluormethoxyethan- 1 ,1 ,1 ,2,2-2 C3H3F50, Pentafluorpropan-1 ,1 ,1 ,2,2 C3H3F5, Pentafluorpropan-1 ,1 ,1 ,2,3 C3H3F5. Pentafluorpropan-1 , 1 ,1 , 3,3 C3H3F5, Perchlorylfluorid CIF03. Perfluorbutan C4F10. Perfluorbuten-2 C4F8, Perfluordimethoxymethan C3F802, Perfluorethylvinylether C4F80, Perfluorisobutan C4F10, Perfluorisobuten C4F8, Perfluormethylvinylether C3F60, Perfluoroxetan C3F60, Phosgen COCI2, Phosphoniumchlorid PH4CI, Phosphorchloridtetrafluorid PCIF4, Phosphordibromtrifluorid PBr2F3, Phosphorpentafluorid PF5, Phosphortrifluorid PF3, Phosphorwasserstoff PH3, Phosphorylchlorid POF3, Phospordichlortrifluorid PCL2F3, Propadien C3H4, Propadiendion-1 ,2-1 ,3 C302, Propan C3H8, Propen C3H6, Propin C3H4, Radon Ra, Sauerstoff 02, Sauerstoffdifluorid OF2, Schwefelbrompentafluorid SBrF5, Schwefelchlorpentafluorid SCIF5, Schwefeldioxid S02, Schwefelhexafluorid SF6i Schwefelpentafluoridhypofluorit F5SOF, Schwefeltetrachlorid SCI4, Schwefeltetrafluorid SF4, Schwefelwasserstoff H2S, Selendioxidifluorid Se02F2, Selenhexafluorid SeF6, Selenwasserstoff H2Se, Silan SiH4, Siliciumtetrafluorid SiF4, Stickstoff N2, Stickstoffmonoxid NO, Stickstofftrifluorid NF3. Sulfurylfluorid S02F2, Tellurhexafluorid TeF6, Tellurwasserstoff TeH2, Tetraboran B4H10, Tetrafluordiboran B2F4, Tetrafluordimethylether-1 ,1 ,1 ',1 ' C2H2F40, Tetrafluorethan-1 ,1 ,1 ,2 C2H2F4, Tetrafluorethan- 1 ,1 ,2,2 C2H2F4, Tetrafluorethen C2F4, Tetrafluorhydrazin N2F4, Tetrafluormethan CF4| Tetrafluorpropen-2,3,3,3 C3H2F4i Thionylfluorid SOF2, Thiophosphorchloriddifluorid PSCIF2i Thiophosphortrifluorid PSF3. Thiothionylfluorid SSF2. Trichlorfluorsilan SiCI3F, Trifluoracetonitril C2F3N, Trifluoracetylchlorid C2CIF30, Trifluoraminoxid NOF3, Trifluorbutan-1 ,1 ,1 C4H7F3, Trifluorethan-1 ,1 ,1 C2H3F3, Trifluorethan-1 ,1 ,2 C2H3F3, Trifluorethen C2HF3, Trifluoriodmethan CF3I, Trifluormethan CHF3, Trifluormethyldifluormethylether C2HF50, Trifluormethylschwefelpentafluorid CF8S, Trifluormethylsilan CH3F3Si, Trifluormethyltetrafluorethylether-1 ,1 ,2,2 C3HF70, Trifluorpropan-1 ,1 ,1 C3H5F3, Trifluorpropan-1 ,2,2 C3H5F3, Trifluorpropen-3,3,3 C3H3F3, Trifluorpropin-3,3,3-1 C3HF3, Trifluorsilan SiHF3, Trimethylamin C3H9N, Trimethylbor C3H9B, Trimethylsilan C3H10Si, Vinylacetylen C4H4, Wasserstoff-n H2, Wasserstoff-p H2, Wolframhexafluorid WF6, Xenon Xe, Zinntetrahydrid SnH4,
In Tabelle 1 ist in Spalte eins eine Auswahl von Substanzen 43 die der Sensor 4 aufweisen kann dargestellt wobei Spalte zwei die damit detektierbaren Stoffe zeigt.
Tabelle 1 :
Substanz 43 Messbarer Stoff
• Mit Kobaltchlorid versetztes Silicagel Feuchtigkeit
(Blaugel), welches sich bei
Feuchtigkeitseinfluss nach violett bzw.
pink verfärbt.
• Salze
• leitfähiges Polymer
pH-Indikatoren (Säure-Base-Titrationen) pH-Wert
z.B. Lackmus, Bromthymolblau oder
Phenolphthalein.
Auch biologische Stoffe verwendbar:
Einbringung von Rotkohlsaft in den Sensor als
pH-Indikator.
Figure imgf000036_0001
Potentiometrischen Selektionskoeffizienten
auch andere Stoffe wie H+, Li+, Na+, K+, Rb+,
Cs+, NH4+, Mg2+, Ca2+, Sr2+, Ba2+ etc
bestimmt werden können.)
z.B. Na+ selektive PVC Membran mit Kalium
lonophoren für K+
Micro: Elektrogravimetrie, dazu wird um die Kupfer, Blei Silber, Zinn, Nickel, Zink
Poren oder rund um den Filter eine Kathode
und eine Anode angebracht vorzugsweise aus
Platin.
PMT: 283,32nm und 405,78nm Pb
MOX (Metalloxid- Halbleiter) z.B. Zin(IV)-oxid Sauerstoff
(Sn02) Zinkoxid, Titanoxid oder organische
Halbleitermaterialien wie PePTCDI
Infrarot Gassensor; C02
Chemischer Gassensor: Beschichtungen:
Polymer- oder Heteropolysiloxane
Pellistor, z.B. gewickelter Platindraht Wasserstoff
eingebettet in Keramik Perle oder Silizium mit
μιτι Membran , Platinelektroden
Enzyme (biochemischer Katalysator) Beispiel Katalase: katalysiert die Reaktion von
• Gruppe 1 : Oxidoreduktasen zwei Molekülen Wasserstoffperoxid zu
Sauerstoff und zwei Molekülen Wasser und ist
• Gruppe II : Transferasen
somit am Abbau von reaktiven
• Gruppe III: Hydrolasen Sauerstoffspezies beteiligt. Sie benötigt
• Gruppe IV: Lyasen (Synthasen) Hämeisen (sprich Eisen), daraus lässt sich
Eisenmangel feststellen.
• Gruppe V: Isomerasen
• Gruppe VI : Ligasen (Synthetasen)
Enzym Glucose-Oxidase (GOx), Hefe und/oder Glucose
Boronsäure,
Alkalien(Oxiden, Natronkalk) Hormone
PMT (200-260nm) Lithium
amorphem Kohlenstoff Narkosemittel Propofol
Im Folgenden werden vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäße Verfahren zur Ermittlung des Gehalts eines Stoffs innerhalb eines Messgegenstands beispielhaft beschrieben, wobei die Sensoranordnungen der Fig. 1 bis 13, das Messgerät der Fig. 14 oder die Sensoren der Fig. 15 bis 26 bevorzugt herangezogen werden:
Fig. 3 zeigt eine Sensoranordnung 10 die auf einem Messgegenstand 5, bei dieser Ausführungsform die Haut einer Person, aufgebracht wird. Die Wandung 31 der Messkammer 3 liegt gasdicht auf dem Messgegenstand bzw. Haut auf und bildet somit eine gasdichte Messkammer 3 aus. Aus der Haut bzw. dem Messgegenstand 5 treten kontinuierlich Wasserdampf und andere Stoffe aus, die in der Messkammer 3 angereichert werden. Je nach Wert des transepidermalen Wasserverlusts (TEWL) Wert werden mehr oder weniger Partikel oder Gase aus der Haut abgeben. Der Feuchtigkeitssensor 2 erfasst den Feuchtigkeitswert innerhalb der Messkammer 3 und übermittelt diesen an die Verarbeitungseinheit 40, beispielsweise einen MikroController. Die Sensoren 4a und 4b erfassen den Wert eines Stoffes innerhalb der Messkammer 3, beispielsweise Schwefel und Kohlendioxid, und leiten diese erfassten Werte auch an die Verarbeitungseinheit 40 weiter. Die Verarbeitungseinheit 40 bestimmt mittels der durch den Feuchtigkeitssensor 2 gemessenen Feuchtigkeit den TEWL-Wert und Normiert diesen auf vordefinierte Bedingungen, z.B. 20°C, 40% Luftfeuchtigkeit. Damit können spezielle Räumlichkeiten wo Messungen bei identen Messbedingungen erfolgen, um die Vergleichbarkeit der Messwerte zu erreichen, entfallen. Durch die Verarbeitungseinheit 40 kann dann mittels des TEWL-Wertes und entsprechende Referenzmessungen oder an dem Messgerät 100 hinterlegte Umrechnungstabellen der Gehalt des Stoffes, z.B. des Kohlendioxid und/oder des Schwefels, berechnet werden. Alternativ der Messgegenstand 5 auch direkt menschliches oder tierisches Blut oder andere Körperflüssigkeiten sein.
Wie zu Fig. 6 beschrieben kann durch eine entsprechende Messanordnung 10 eine Messung der Temperatur innerhalb der Messkammer 3 erfasst werden und diese mit den Feuchtigkeitswerten zusätzlich zur Berechnung der Blutgase oder des Gehalt eines Stoffes im Messgegenstand 5 herangezogen werden oder als separater Temperaturwert abgespeichert werden. Optional können auch die in der Umgebung der Messkammer 3 befindlichen oder in die Messkammer 3 eingebrachten Gase oder Stoffe berücksichtigt werden. Weiters ist vorgesehen, dass mittels einer Kamera oder eines in der Sensoranordnung integrierten optischen Sensors 18 ein Bild von der Lage der Messkammer 3 während der Messung aufgenommen wird und dieses zur Beurteilung der richtigen Messbedingungen, insbesondere der richtigen Lage bzw. der Messstelle selbst herangezogen wird.
Hier kann beispielsweise die Lage der Messkammer 3 oder deren Orientierung vorzugsweise durch automatisierte Bilderkennung von Umrissen und Objekten im Kamerabild ermittelt werden.
Weiters ist vorgesehen, dass über ein Absaugvorrichtung 9 (Fig. 5) ein definierter Teil des Inhalts bzw. ein definiertes Volumen der Messkammer 3, beispielsweise über die Öffnung 32 oder 33 abgesaugt wird und so eine Anreicherung ungewünschter Stoffe oder einer steigende Konzentration eines zu messenden Stoffes verhindert wird. Die Absaugung kann insbesondere über einen Filter 8 erfolgen um einen Austrag bestimmter Stoffe zu vermeiden. Alternativ zu der momentan Messung des Gehalts eines Stoffes innerhalb der Messkammer 3 kann auch währende der Dauer der Messung der zeitliche Verlauf des Gehalts des Stoffes, insbesondere eine Gaskonzentration, aufgezeichnet und erfasst werden. So kann der zeitliche Verlauf zur Beurteilung der Ausdampfungsrate oder der Aufnahme oder Abgabe eines Stoffes durch den Messgegenstand 5 herangezogen werden. Ebenfalls ist eine Messung des Gehalts eines Stoffes, der Feuchtigkeit oder andere Werte innerhalb der Messkammer 3 in zeitlich definierten Intervallen möglich, wodurch beispielsweise die Veränderung der Ausdampfungsrate bestimmt werden kann.
Weiters können durch Mittelwertbildung pulsierende Störeinflüsse, wie Muskelkontraktionen oder Hautreaktionen infolge externer Einflüsse wie zB Wind, herausgefiltert werden.
Weiters ist vorgesehen, dass durch eine in der Messkammer 3 angeordnete Wärmequelle 14 eine Ausdampfungsrate des Messgegenstandes bzw. der Haut einer Person oder eines Tieres vorgegeben wird. Dazu kann beispielsweise die Temperatur auf einen bestimmten Wert erhöht werden oder ein Temperaturprofil in der Messkammer 3 erzwungen werden. Vorteilhaft kann abhängig von der Art des Messgegenstands die Maximaltemperatur und die Wärmeinbringung pro Zeit beschränkt sein, um eine Verletzung der Haut oder Beschädigung des Messgegenstands zu vermeiden.
Nach oder vor der Messung kann die Messkammer 3, die Sensoren 4a, 4b, der Feuchtigkeitssensor 2 oder andere in der Messkammer 3 befindliche Objekte mittels einer Wärmequelle wie einem Peltierelement erhitzt werden und so eine Sterilisierung bzw. Desinfektion der Messkammer 3 erfolgen. Weiters kann, insbesondere mittels eines Umgebungssensors 13, die Feuchtigkeit, Temperatur und/oder der Chlorgehalt, insbesondere Abnahmerate des Chlors, und/oder das Skin Surface Water, der Gehalt eines Stoffes in der Umgebung der Messkammer 3 bzw. des Messgegenstandes 5 ermittelt werden und diese zur Berechnung des Gehalts eines oder mehrerer Stoffe im Messgegenstand 5 berücksichtigt werden. Dies kann beispielsweise durch Differenzmethode erfolgen.
In einem weiteren Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens kann beispielsweise über ein Gaseintragselement 12 Gas oder ein definierter Stoff in die Messkammer 3 eingebracht werden und so die Messung der Konzentrationsveränderung der eingebrachten Gase ermittelt wird. Weiters kann alternativ oder zusätzlich die Ausbreitungsgeschwindigkeit des Gases oder des Stoffes durch Messung der Zeitdauer von Beginn der Messung bis zur ersten Detektion des Stoffes ermittelt werden. Über die bestimmte Zeitdauer kann dann, über den bekannten Abstand des Sensors 4 zum Messgegenstand, die Ausbreitungsgeschwindigkeit des Gases oder des Stoffes bestimmt werden, welche dann mit der Ausbreitungsgeschwindigkeit der zu bestimmenden Gase verglichen wird.
In Tabelle 1 ist eine Auswahl von Gasen genannt, die beispielsweise gemessen werden. Jedes dieser Gase weist eine andere Ausbreitungsgeschwindigkeit auf. Um festzustellen welches Gas bestimmt wird, wird zumindest ein selektiver Sensor für den Stoff den das Gas enthält herangezogen. Aus dem Vorhandensein dieses zumindest einen Stoffes und der bestimmten Ausbreitungsgeschwindigkeit kann dann auf das exakte Gas und dessen Konzentration rückgeschlossen werden.
Alternativ können zwei oder mehr Stoffe, die in einem Gas enthalten sind, gemessen werden, um mehr Vergleichswerte zu erfassen und beispielsweise eine nicht so genaue Ausbreitungsgeschwindigkeitsmessung kompensieren zu können.
In einer Ausführungsform werden plastische Eigenschaften kubisch raumzentrierter Metalle, wie α Eisen, verwendet, um Kohlenstoff- und Stickstoffgehalt in Bereichen von wenigen ppm und kleiner zu bestimmen. Durch Messung des Realteils der Anfangspermeabilität in Abhängigkeit von der Zeit nach vorhergehender Entmagnetisierung der Sensoren und/oder der Messkammer wird die magnetische Orientierungsnachwirkung von Kohlenstoff in α-Eisen gemessen.
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c «= ohlens toUcenzemtfalion in at-pprn.l
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Dabei wird die Permeabiltät über die Zeit an mehreren Zeitpunkten gemessen, wobei für die jeweiligen Zeitpunkte auch bestimmt wird, wie groß die Änderung Δμ der Permeabiltät im Vergleich zu einem vorangehenden Zeitpunkt, vorzugsweise mit einem konstanten zeitlichen Abstand zum Messzeitpunkt, ist.
Diese Änderung Δμ hängt von der Konzentrationsveränderung des zu messenden Stoffs im Bereich des Sensors gegenüber dem letzten Messzeitpunkt ab. Aus diesem Grund lässt sich durch Summierung der einzelnen ermittelten Konzentrationsänderungen die gesamte Konzentration des Stoffs im Sensor ermitteln. Die Konzentrationsänderungen hängen weiters von einer experimentell bestimmten Konstante (siehe Formeln oben), von der Ausprägung der Messkammer sowie von der maximalen Permeabilität des Materials des Sensors bei maximaler Sättigung mit dem zu messenden Stoff ab.
5 Die Konzentrationsänderung c[C] bzw. c[N] für Kohlenstoff bzw. Stickstoff werden mit den beiden vorstehend genannten Formeln ermittelt. Durch die vorstehend genannte Vorgehensweise wird auch berücksichtigt, dass der betreffende Sensor eine nicht verschwindende Permeabilität aufweist, auch sich wenn kein zu messender Stoff im Bereich des Sensors befindet.
0
Der Stickstoff der Umgebungsluft kann beispielsweise zum Anfangszeitpunkt bestimmt werden und entsprechend abgezogen werden, um nur die Abgabe des Stickstoffs des Messobjektes zu bestimmen. Die Messung der magnetischen Nachwirkung erlaubt eine einfache Bestimmung von Kohlenstoff und Stickstoffkonzentrationen.
Eine weitere Ausführungsform verwendet Nichtdispersive Infrarotsensoren (NDIR), wobei durch Bildung des Integrals der Durchlässigkeit des zu untersuchenden Gases für Infrarotstrahlung über die Zeit und durch die Peak-Flächenbestimmung auf das Element oder den Stoff und deren Konzentration geschlossen werden kann.
0
Insgesamt kann bei allen hier dargestellten Messmethoden vorgesehen sein, dass die Abtastrate an die zu erwartende Änderungsrate der Konzentration angepasst ist. Bei der Analyse der Ausdampfung der Haut ist es von Vorteil, wenn eine Abtastrate im Bereich von mehr als 1 MHz, insbesondere von mehr als 100 MHz verwendet wird.
5
Bei geringen zu messenden Gaskonzentrationen oder geringen Stoffkonzentrationen ist vorteilhaft, wenn mittels des Gaseintragselements 12 ein definierter Anteil des zu messenden Stoffes in die Messkammer 3 eingebracht wird und so die Mindestkonzentration bzw. Nachweisschwelle oder definierten Konzentrationsschwelle0 des jeweiligen Sensors 4 überschritten wird und erst dann die Konzentrationsveränderung der zu messenden Gase beobachtet, ermittelt oder herangezogen wird.
Weiters kann mittels des Gaseintragselements 12 eine Entgiftung der Messkammer 3 durch Einbringung eines desinfektions- oder Neutralisierungsmittels erreicht werden.c
Ein weiterer alternativer Schritt des Verfahrens sieht vor, dass nach der erfolgten Messung der Konzentration bzw. des Gehalts eines oder mehrerer Stoffe abhängig von dem hierbei ermittelten Gehalt des Stoffs innerhalb des Messgegenstands eine Dosis für die Verabreichung einer Wirksubstanz und/oder einer Mischung von Wirksubstanzen an den Messgegenstand bestimmt wird. Die bestimmte Dosis kann dann weiters beispielsweise als Basis für die Verabreichung einer Wirksubstanz dienen. Weiters kann die ermittelte Dosis ebenfalls über eine vorgegebene Zeitdauer oder in vorgegebenen Zeitabständen an den Messgegenstand abgegeben werden.
Ermittlung des Gehalts von Stoffen des Blutkreislaufes eines Fötus oder der Plazenta: Die Plazenta vergrößert sich mit fortschreitendem Wachstum des Fötus und besteht aus einem kindlichen Anteil und einem mütterlichen Anteil. Die mütterliche Plazenta ist mit dem Fötus über die Nabelschnur verbunden. Der Embryo bezieht aus dem Blut der Mutter Sauerstoff, Nährstoffe und Flüssigkeit, Abfallprodukte aus dem kindlichen Stoffwechsel werden über die Plazenta zurückgeleitet. Die beiden Blutkreisläufe sind durch eine dünne Membran voneinander getrennt, sodass sich das mütterliche und das kindliche Blut nicht miteinander mischen.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist die Sensoranordnung 10 bzw. das Messgerät 100 zur Messung des Gehalts von Stoffen in der Plazenta ausgebildet. Dazu sind in der Messkammer 3 bevorzugt folgende Sensoren angeordnet:
ein Feuchtigkeitssensor 2 bzw. TEWL Sensor,
eine Temperatursensor 7,
- weiters sind die Sensoren 4a, 4b, 4c, 4d,... als
o Schwermetallsensoren (z.B. Pb, As, Cd),
o Alkoholsensoren,
o Sensoren zur Detektion von Viren und Bakterien,
o Sensoren zur Detektion von Gasen, wie Sauerstoff, Kohlendioxid usw. ausgebildet.
Das Messgerät 100 bzw. die Sensoranordnung 10 wird auf den Bauch der Mutter vorzugsweise auf den Bereich des Bauchs über der Plazenta oder alternativ auf die Brust der Frau, vorzugsweise auf die Milchdrüsen, aufgesetzt. Die Lage der Plazenta kann dabei zuvor mittels Ultraschall bestimmt werden um eine optimale Lage bzw. eine optimale Messstelle in Relation zur Plazenta zu erhalten. Bevorzugte Messstellen zur Messung sind am Bauch in der Nähe der Plazenta wo sich das Baby eingenistet hat bzw. der Bereich der Haut an den Brustwarzen sowie oberhalb der Milchgänge um bei schwangeren Rückschlüsse auf den Fötus zu ermöglichen und eine nicht invasive Untersuchung des Föten. Dabei können die Abfallprodukte aus dem kindlichen Stoffwechsel gemessen werden, wobei optional die Stoffe der Mutter gemessen werden. Je näher die Messestelle dem Blutkreislauf des Embryos bzw. der Plazenta ist desto genauer sind die erhalteneren Messwerte. Durch Differenzmessungen an zwei Stellen einem Nahe dem Blutkreislauf des Embryos und einer entfernteren Blutkreislaufstelle können optional auch der Gehalt der Stoffe der Mutter bestimmt und berücksichtigt werden.
Ermittlung des Blutzuckerspiegels mit einer Ausführungsform der Sensoranordnung als Glucosemessgerät:
In einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Sensoranordnung 10 wird ein Glucosemessgerät durch Anordnung eines Feuchtigkeitssensors 2 bzw. eine TEWL Sensors und eines als Glucosesensor ausgebildeten weiteren Sensors 4 in der Messkammer 3 bereitgestellt. Die Temperatur in der Messkammer 3 wird mittels in der Messkammer 3 angeordneter Wärmequelle 15 über eine Schwellentemperatur gebracht um die menschliche Haut zum gezielten Schwitzen zu bringen. Im Schweiß ist u.a. Glucose in gelöster Form enthalten. Mit Hilfe des Sensors 4 wird der Gehalt der Glucose im Schweiß gemessen und an die Verarbeitungseinheit 40 übermittelt. Die Flüssigkeits-, bzw. Schweißmenge wird durch den Feuchtigkeitssensor 2 bzw. den TEWL-Sensor erfasst und ebenfalls an die Verarbeitungseinheit 40 übermittelt. Der Glucosewert kann beispielhaft in folgenden Schritten getrennt oder kombiniert bestimmt werden:
1 ) Erfassung des TEWL-Werts zu Beginn der Messung als Startwert und laufende Messung des TEWL-Werts mit Bestimmung der Differenz zwischen Startwert und aktuellem Wert z.B. durch Differenzmessung,
Bestimmung des Glucosewerts durch Impedanzmessung mittels Enzymen als Beschichtung die sensitiv für Glucose sind z.B. Glucose- Oxidase
3) Bestimmung der Schweißmenge z.B. über definierte Kapillare oder Löcher in der Abdeckkappe 20, der Messkammer 3 oder der Messung der aus der Öffnung 32 abgesaugten Schweißmenge;
Die Glucosebestimmung kann dabei nach folgendem Prinzip erfolgen:
Oxidation von Glucose durch die Glucose-Oxidase, einem Enzym, das die sauerstoffabhängige Oxidation des Ci -Kohlenstoffatoms des Zuckers katalysiert. Dabei entstehen Gluconolacton und Wasserstoffperoxid. Aus dem Lacton entsteht spontan oder enzymatisch durch Gluconolactonase die Gluconsäure. Das Wasserstoffperoxid wird dann in einer nachgeschalteten Farbreaktion zu Wasser reduziert. Diese Farbreaktion wird durch eine Peroxidase (POD) - meist Meerrettichperoxidase - katalysiert. Daher ist auch manchmal vom „GOD/POD-Test" die Rede. Außerdem kann über das gebildete Wasserstoffperoxid mit Hilfe einer elektrochemischen Messung eine Quantifizierung, d.h. eine genaue Konzentrationsbestimmung, der Glucose erfolgen.
Um eine vorteilhafte Menge an Schweiß zu erzielen wird die Temperatur in der Messkammer 3 mittels der Wärmequelle 14 auf zumindest 24°C bevorzugt 25°C erhöht und gehalten. Durch Messung der Umgebungstemperatur und der Umgebungsfeuchtigkeit in der Umgebung der Messkammer, insbesondere mit einem Umgebungsmesser 15, werden die Rahmenbedingungen der Messung bestimmt. Bereits auf der Körperoberfläche befindlicher Schweiß kann durch beispielsweise Bakterien in seinen Inhaltsstoffen verändert sein. Daher wird die Differenz zum bestehenden Schweiß das sogenannte "Add on" vorteilhaft gemessen. Durch eine vorteilhafte Ausbildung der Messkammer 3 oder ein Aufsetzen einer Abdeckkappe 20 kann der bereits auf der Oberfläche befindliche Schweiß beispielsweise durch Druck/Anpressen einer Abdeckung 60 bzw. der Abdeckkappe 20 oder durch Reinigung der Messstelle vor der Messung entfernt werden.
Durch optionale bzw. zusätzliche pH-Messung, mittels eines als pH-Sensors ausgebildeten Sensors 4, kann der Zustand des Messgegenstands 5 bzw. der Haut verbessert bestimmt werden. Durch den pH-Wert können etwaig vorhandene Oberflächenbakterien oder Fehlstellen der Haut zusätzlich bestimmt werden, sodass diese Einflüsse in der Messung berücksichtigt werden oder die Messung an einer anderen, geeigneteren Messstelle wiederholt werden kann.
Besonders vorteilhaft ist die Messkammer 3 zur Messung des Blutzuckerspiegels oder der Messung von Blutgasen mittels eines offenporigen Keramikträgers oder Silizium mit definierten Löchern oder Kunststofffolie z.B. PETG mit Poren oder Löchern abzudecken oder den Glucosesensor oder allgemein der Sensoren 4a, 4b, 4c, ... damit auszustatten. Der Durchmesser der Poren, Löcher oder Geflechte kann beispielsweise je nach Größe des gewünschten Moleküls gewählt werden (siehe Tabelle 2).
Tabelle 2:
1 nm 1 x10"9 m Durchmesser des Glucose Moleküls
2 nm 2x10"9 m Durchmesser des DNA-helix
5 nm 5x10"9 m Durchmesser des Insulin Moleküls
6 nm 6x10"9 m Durchmesser des Hämoglobin Moleküls
75 nm 7.5x10"8 m Größe eines typischen Virus
200 nm 2x10"7 m Durchmesser des kleinsten Bakteriums Der Durchmesser der Poren oder Mikrolöcher 14 der Abdeckung 60 oder der Abdeckkappe 20 wird vorteilhaft kleiner als 60nm gewählt, damit gesichert kein Virus die Abdeckung 60 passieren kann oder zu den Sensoren gelangt. Ein Wassermolekül hat den Durchmesser von 282 pm = 3x10"10 m und kann somit die Abdeckung 60 bzw. die Abdeckkappe 30 passieren und in die Messkammer 3 gelangen, vorteilhaft kann die Messkammer und/oder Abdeckkappe 20 vor der Messung erhitzt werden, um die Restfeuchtigkeit und den Schweiß/Wasser, Wasserdampf vor der Messung zu entfernen. Für die Normalisierung des TEWL-Wertes wird die Umgebungstemperatur und Umgebungsfeuchtigkeit zusätzlich erfasst. Dieser TEWL-Wert wird TEWLNorml genannt. Dieser TEWL-Norm1 liegt je nach Körperregion im Hautbereich zwischen 4-8 g/m2h liegen. Der Glucosewert wird mit dem TEWL Wert normalisiert und dann auf den Blutwert normalisiert. Optional wird der Glucosewert auf mehrfache Art gemessen oder durch mehrere Glucosesensoren parallel gemessen werden.
Bei den gezeigten Verwendungen der Sensoranordnung 10 kann optional vorgesehen sein, dass die Messstelle, also der Ort der Messung am Messgegenstand, vor und/oder nach der Messung mittels eines Desinfektionsmittels gereinigt wird.
In einer weiteren vorteilhaften Ausbildung der gezeigten Ausführungsformen beträgt die Mindestauflagefläche, beispielsweise die Fläche der Stirnseite 36, der Messkammer 3 auf dem Messobjekt zwischen 2mm2 und 30mm2. Die Größe der Auflagefläche der Messkammer 3 ermöglicht, dass der Messgegenstand oder die Abdeckkappe 20 eine Glättung des Messgegenstandes bewirken, wodurch eine Verformung des Messgegenstands oder der Haut bzw. eine Abstandsänderung des Sensors zur Haut während der Messung verhindert wird.
In weiteren vorteilhaften optionalen Ausführungsformen ist die Messkammer 3 mittels zumindest eines Steges 38 (siehe Fig. 33) oder eines Gitters teilweise abgedeckt. Der
Abstand zwischen dem Steg 38 und der Wandung 31 bzw. zwischen den Gitterelemente beträgt vorteilhaft weniger als 4mm. Durch diese Abdeckung wird ein ungewolltes
Eindringen von Objekten, insbesondere der Haut oder von Fingern, verhindert.
Der Fingerdurchmesser eines Erwachsenen ist größer als 7,5mm, sodass ein derartiger Fingerschutz der Messkammer 3 ermöglicht, dass die kleinsten Strukturen des
Messgegenstandes, insbesondere Fingerkuppen, nicht in die Messkammer 3 gelangen.
Durch eine asymmetrisch ausgebildete Messkammer 3 (Länge und Breite ist unterschiedlich) kann beispielsweise die Fingerkuppe nicht in die Messkammer 3 hineingelangen. Bei größeren Messkammern 3 kann eine Gitterstruktur oder eine Einteilung der Messkammer 3 in Teilbereiche mit jeweils kleinen Abmessungen ebenfalls eine derartige "maximale" Öffnung erzeugen (siehe Fig. 34).
Wie in den Fig. 34 bis 36 gezeigt kann die Messkammer auch mehrere Teilbereiche 34a, 34b, ... aufweisen, die mittels gasdichter Stege 39 bzw Stege 39, die während des Zeitraums der Messung nicht für Gas durchlässig sind, voneinander getrennt sind.
Fig. 35 zeigt hierzu zwei gleich große Teilbereiche 34a, 34b die in der Mitte durch einen Steg 39 getrennt sind. Fig. 36 die in Fig. 35 dargestellte Ausführungsform in Draufsicht. Beide Teilbereiche 34a, 34b sind gleich groß und quadratisch ausgebildet, wobei die Breite bzw. die Länge der Kanten der Teilbereiche 34a, 34b jeweils kleiner als 4 mm ist.
In Fig. 36 ist eine weitere Ausführungsform mit vier Teilbereichen 34a, 34b, 34c, 34d gezeigt. Die einzelnen Teilbereiche 34a, 34b, 34c, 34d sind jeweils durch Stege 39 getrennt und ebenfalls jeweils gleich groß ausgebildet. Jeder der Teilbereiche 34a, 34b, 34c, 34d weist dabei eine maximale Breite und/oder Länge von 4mm auf. Alternativ können aber auch die Teilbereiche 34a, 34b, ... unterschiedliche Abmessungen aufweisen.
Bei Auflage auf den Messgegenstand bilden die Teilbereiche 34a, 34b, ... wiederum gasdicht voneinander getrennte Submesskammern in denen dann optional wieder unterschiedliche Sensoren 4 angeordnet sein können und unterschiedliche Stoffe bzw. Gase delektiert werden können.
Jeder Teilbereich 34a, 34b, ...weist vorteilhaft einen Querschnitt mit einer Breite zwischen 1 mm und 6mm und/oder eine Länge zwischen 1 mm und 6mm auf. Weiters vorteilhaft kann der Abstand der Sensoren 4a, 4b,..., insbesondere der Trägerplatte 22, vom Ende der Teilbereiche 34a, 34b, ... 0,2mm bis 2mm betragen.
Jeder der Teilbereiche 34a, 34b, ... kann optional aus unterschiedlichen Trägermaterialien bestehen, wobei vorteilhaft Halbleiter und Keramische Träger kombiniert werden können und auch auf einen gemeinsamen Träger aufgebracht sein können.
Eine weitere Ausführungsform der Sensoranordnung sieht vor, dass in der Messkammer 3 zumindest eine Substanzeinbringungseinheit vorgesehen ist, wobei mittels der Substanzeinbringungseinheit ein Kontrastmittel und/oder ein Fluoreszenzmittel und/oder ein Desinfektionsmittel in die Messkammer 3 einbringbar ist.
Partikel oder Gase die den Messgegenstand verlassen, können in sehr geringer Anzahl vorhanden sein, beispielsweise mit 0,03 ppm. Um ein einziges oder nur sehr wenige Partikel erkennen zu können, können spezielle Methoden verwendet werden, um diese messtechnisch quantitativ und oder qualitativ zu erfassen. Dies erfolgt beispielsweise, indem eine Substanz über die Substanzeinbringungseinheit, zum Beispiel in Form eines Zerstäubers oder Sprays oder mittels einer Düse, auf den Messgegenstand selbst aufgetragen wird oder als Nanopulver oder Partikel, Gas oder Nebel in die Messkammer 3 eingebracht wird. Sobald der zu messende Partikel oder das Gas diese Substanz oder Substanzen erreicht, wird ein oder mehrere Partikel der Substanz in das zu messende Gas oder den Partikel eingebaut und/oder haftet daran und erlaubt damit eine einfachere Identifizierung und oder Auszählung der Substanz und so eine indirekte Messung des eingelagerten Partikels. Der Vorteil dieser Methode ist, dass die feste und/oder flüssige und/oder gasförmige Substanz unmittelbar vor oder während der Messung aufgebracht wird und daher auch sehr flüchtige Stoffe beinhalten kann.
So kann beispielsweise Hämoglobin in Form einer Koordinationsverbindung zusammenlagert werden, um den Kontrast und die Sichtbarkeit zu erhöhen. Dies erfolgt beispielsweise indem die sauerstoffbindende Häm-Gruppe, wie zB für menschliche Gegenstände Häm b der roten Blutkörperchen, an ein eingebrachtes Eisen-Atom angelagert wird und so das Eisen-Atom ein Kontrastmittel für die Hämoglobinerkennungen bietet. Das Hämoglobin wird dann "eisenhaltiger" und damit leichter detektierbar. Dieses Eisen ermöglicht dann, beispielsweise eine elektrische Messung mittels Leitfähigkeit oder eine Magnetische Messung auf Grund der Anlagerung in die Häm-Gruppe.
Alternativ können andere Metalle auch als Koordinationsverbindung für andere biologische Stoffe eingesetzt werden beispielsweise Aluminium, Vanadium, Chrom, Mangan, Eisen, Kobalt, Nickel, Kupfer, Zink, Zirkon, Molybdän, Ruthen, Rhodium, Cadmium, Cer, Europium, Gadolinium und Terbium.
Je nach Ausführungsform wird für den zu detektierende Stoff eine geeignete Substanz oder Substanzen ausgewählt die diesen bindet, z.B. in Form von Bausteinen die einen bestimmten Aufbau und Eigenschaften haben und mit dem zu detektierenden Stoff eine Haftung, Reaktion oder ein Einbau erfolgt und damit zumindest eine zu detektierende Eigenschaft positiv verändert.
Diese Substanzen können vorzugsweise Fluoreszenzmittel sein, die dann über eine in der Messkammer angeordneten Fluoreszenzsensor bestimmt werden.
Beispiele von Fluoreszenzmitteln sind:
• halbleitende Polymernanopartikel, Nanopartikel, die vorwiegend aus konjugierten
Polymeren bestehen und Polymerpunkte (P-Punkte), Vorteile: helle Fluoreszenz, eine hohe Emissionsrate, eine ausgezeichnete Photostabilität, kein Blinken und fehlende Toxizität.
• genetisch kodierten Zielproteine
Vorzugsweise kann die Messkammer 3 aus einem Material mit geringer oder keiner Materialausgasung und/oder Materialverlust und/oder einem inertem Material bestehen. Eine Ausgasung von Partikeln oder Molekülen oder eine Aufnahme von Partikeln oder Stoffen aus der Messkammer 3 könnte, abhängig von der Konzentration des zu messenden Stoffes, das Messergebnis verfälschen. Vorzugsweise ist das Material der Messkammer 3 und deren Bestandteile so ausgewählt, dass diese zu keinem Zeitpunkt Partikeln oder Gase einlagern oder ausgasen, da dies unkontrollierbar und nicht reproduzierbar erfolgt und von vielen Umweltbedingungen und inneren Materialbedingungen abhängt. Die Emissionsfreiheit der Messkammer 3 liegt bevorzugt unter 0,5ppm, sodass keine Verfälschungen der Messergebnisse selbst bei kleinsten Konzentrationen der zu messenden Stoffe in der Messkammer 3 erfolgen kann. Bevorzugte Ausführungsformen der Messkammer 3 weisen folgende mechanische und Materialeigenschaften auf:
Die Shore Härte der Messkammer 3 ist, insbesondere größer als 0,1 1 MPa = 0,1 1 N/mm2 , und ermöglicht den Druck bzw. Anpressdruck, der durch die Messkammer 3 auf den Messgegenstand wirkt, standzuhalten ohne Veränderung des Abstandes des Messobjekt zum Sensor zu bewirken.
Eine Kriechstromfestigkeit der Messkammer 3, insbesondere mindestens 120 CTI ermöglicht, verhindert Beeinflussungen der Sensoren auf Grund des Messgegenstandes. Da der Messgegenstand elektrisch geladen sein können oder an ihm eine bestimmte Spannung anliegt und somit wie eine Batterie mit Widerstand und Kondensator parallel zur Messkammer 3 bzw. der Schaltung der Sensoren 4a, 4b, ... wirkt, erhöht die Kriechstromfestigkeit die Sicherheit der Sensoren. In Folge der Verunreinigungen und/oder der Feuchtigkeit des Messobjektes, die auf eine Abdeckkappe und/oder die Messkammer 3 bei Kontakt übertragen werden, wird die Isolation der Abdeckkappe 20 bzw. Messkammer 3 herabgesetzt. Infolge der Elektrostatik können durch die unterschiedlichen Potentiale Sensoren oder Bauteile der Messkammer beeinflusst oder zerstört werden. Die Kriechstromfestigkeit und das Wasseraufnahmeverhalten ist dabei vorteilhaft größer als 120 CTI. Eine Dauerfestigkeit der Messkammer ermöglicht, dass keine Korrosion der Messkammer und damit eine Verfälschung der Messungen einritt. Diese Dauerfestigkeit ist auch beim Wechsel der Abdeckkappe 20 und beim Aufsetzen der Messkammer auf den Messgegenstand für eine Reproduzierbarkeit der Messungen vorteilhaft. Eine Hohe Druckfestigkeit der Messkammer 3 ermöglicht, dass der Druck auf die Messkammer nicht zu einer Veränderung des Abstandes zwischen Messgegenstand und Sensor bewirkt.
Ein Reibungskoeffizient der Messkammer, insbesondere mit einer Reibungszahl von kleiner 0,8 ermöglicht, dass beim Schieben der Abdeckkappe 20 oder der Messkammer 3 auf dem Messgegenstand keine Verletzungen des Messgegenstandes auftreten und die Messkammer 3 auf dem Messgegenstand gleitet. Die Gleitreibung bzw. Haftreibung der Messkammer und/oder Abdeckkappe 20 wird auf den Messgegenstand abgestimmt. Die Glattheit der Abdeckkappe 20 ermöglicht eine einfachere Kontaktierung der Elektroden als auch einen geringen Reibungswiderstand mit dem Messgegenstand.
Eine hohe Wärmekapazität und hohe Wärmeleitfähigkeit der Messkammer 3 ermöglicht es die thermische Energie verteilt auf die Messkammer zu speichern und so eine gleichmäßige Erwärmung der Messkammer 3 zu erzielen, da die meist höhere Temperatur des Messgegenstands zu einer laufenden Erwärmung der Messkammer führt. Weites wird derart ermöglicht, dass die Messkammer und die Sensoren, rasch die Temperatur des Messgegenstandes annehmen und während der Messung keine, möglicherweise störenden, Temperaturschwankungen auftreten. Vorzugsweise nimmt die Messkammer 3 die Temperatur des Messgegenstandes innerhalb von weniger als 10 Sekunden an.
Vorteilhaft ist dabei, dass das Material der Messkammer eine Wärmeleitfähigkeit aufweist, die größer ist als die Wärmeleitfähigkeit der Gase und/oder Stoffe, für die die Sensoren 4 sensitiv sind. Beispiele für die Wärmeleitfähigkeit der Gase bzw Stoffe sowie des Materials der Messkammer finden sich in Tabelle 3. So sind vorteilhafte Materialien für die Messkammer 3 oder die Wandung 31 sowie deren Wärmeleitfähigkeit aus der Tabelle 3 zu entnehmen.
Tabelle 3: Auszug einer Wärmeleitfähigkeit von Beispielgasen geeigneten Beispielstoffen für die Messkammer
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Eine Korrosionsbeständigkeit der Messkammer 3 verhindert, dass das Gewebe des Messgegenstandes nicht beeinträchtigt wird, sowie keine Zersetzung der Messkammer3 erfolgen. Eine Säurebeständigkeit und/oder Laugenbeständigkeit der Messkammer 3 ermöglicht, dass eine gegebenenfalls auf dem Messgegenstand befindliche Säure oder Lauge oder der Messgegenstand selbst die Messkammer 3 nicht angreifen kann. Weiters wird auch die Verwendung von verschiedenen Reinigungsmitteln, die insbesondere in der Messkammer verbliebene Keime beseitigen, ermöglicht
Eine antibakterielle Wirkung der Messkammer 3 oder der antibakteriellen Beschichtung, liegt im Bereich zwischen 1 % und 99,999%. Dies ermöglicht, dass Bakterien die Messkammer 3 nicht besiedeln oder deren Zahl stark reduziert ist, was eine einfachere Reinigung, insbesondere durch Erhitzen, ermöglicht.
Eine Emissionsfreiheit der Messkammer 3, insbesondere zwischen 0 und 0,5ppm, ermöglicht, dass keine Verfälschungen der Messergebnisse in der Messkammer 3 erfolgen.
Eine Toxizitätsfreiheit, insbesondere Schadstofffreiheit, der Messkammer 3, insbesondere weniger als 10ppm oder bei niedrigen zu messenden Partikeln und oder Gasen kleiner als 0,5ppm, ermöglicht, dass der Messgegenstand und oder die zu messenden Gase, Partikel und/oder Stoffe nicht verändert werden. Weiters könnten Toxine in der Messkammer 3 zu einer Reaktion beim Messgegenstand führen und beispielsweise bei der menschlichen Haut zur Ausschüttung zusätzlicher Stoffe oder einer erhöhten Schweißabgabe führen.
Eine Recyclingfähigkeit der Messkammer ermöglicht, dass die Stoffe der Messkammer 3 wiederverwendet oder kompostiert werden können. Vorteilhaft besteht die Messkammer 3 aus einem biologisch abbaubaren Material und/oder Materialien, die insbesondere auf zumindest 60°C aufheizbar sind, um Viren und anderer Keime, die in die Messkammer 3 gelangen, zumindest zu reduzieren oder ganz zu beseitigen. Die Vorteile der Verwendung von biologisch abbaubaren Materialien liegt in der Verrottbarkeit und des unbedenklichen Einsatzes sowie deren Entsorgung. Weiters gilt je höher die Messkammer 3 aufgeheizt wird und je länger diese Temperatur gehalten wird, desto mehr Keime, Viren und Bakterien werden abgetötet und damit eine einwandfreie Kompostierung ermöglicht. Die Aufheizung ermöglicht auch, dass die Verrottung des Materials gezielt beschleunigt werden kann, wenn die Temperatur entsprechend der Wahl des Materials eine bestimmte Schwellentemperatur übersteigt. Eine Hautverträglichkeit der Messkammer ermöglicht, dass Biokompatibilität und/oder Sensitivität und/oder Spezifität erfüllt sind und die Messergebnisse der Sensoren nicht beeinflusst oder beeinträchtigt werden. Weiters kommt es durch den Messgegenstand nicht zu einer Abwehrreaktion und dadurch zu einer unverfälschten Messung. Unter Spezifität wird in diesem Zusammenhang die Wahrscheinlichkeit verstanden, dass Personen, die nicht an der Krankheit leiden, im Test auch als gesund erkannt werden. Unter Sensitivität wird in diesem Zusammenhang die Wahrscheinlichkeit verstanden, dass Personen, die an der Krankheit leiden, im Test auch als krank erkannt werden. Eine biokompatible Ausbildung der Messkammer 3 ist vorteilhaft, da der menschliche oder tierische Messgegenstand die Messkammer 3 erkennt und bei fehlender Biokompatibilität diese ablösen möchte und beispielsweise Schweiß mit darin gelösten Stoffen produziert, um den Fremdkörper zu entfernen. Der Schweiß ist nicht kontrollierbar und kann jegliche Form von Stoffen enthalten, die je nach Toxizität, Sensitivität und Spezifität des Materials der Messkammer unterschiedlich ausfällt, und auch vom Zustand des Messgegenstandes selbst abhängt. Ohne Biokompatibilität der Messkammer ist auch ein Auslösen von Allergien oder Verursachen von Wunden beim Messgegenstand möglich.

Claims

Patentansprüche
1 . Sensoranordnung (10) zur Ermittlung des Gehalts eines Stoffs innerhalb eines Messgegenstands, insbesondere innerhalb eines Körperteils, aus dem kontinuierlich
Dampf oder Dunst enthaltend einen Stoff austritt, umfassend einen Bereich der Oberfläche des Messgegenstands begrenzende Messkammer (3), dadurch gekennzeichnet,
- dass die Sensoranordnung (10) einen Feuchtigkeitssensor (2) umfasst, wobei der Feuchtigkeitssensor (2) derart angeordnet ist, dass die Feuchtigkeit innerhalb der
Messkammer (3) messbar ist,
- dass die Sensoranordnung (10) zumindest einen weiteren Sensor (4) zur Erfassung des Gehalt zumindest eines Stoffes innerhalb der Messkammer (3) umfasst und
- dass eine dem Feuchtigkeitssensor (2) und dem Sensor (4) nachgeschaltete Verarbeitungseinheit (40) vorgesehen ist, der die erfassten Messwerte des Sensors (4) und des Feuchtigkeitssensors (2) zugeführt sind und
- dass die Verarbeitungseinheit (40) den Gehalt des Stoffs innerhalb des Messgegenstands ermittelt, indem sie den ermittelten Gehalt des Stoffs in der Messkammer (3) zu der in der Messkammer (3) ermittelten Feuchtigkeit in Relation setzt.
2. Sensoranordnung (10) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Messkammer (3), quader-, zylinder,- glocken- oder kuppeiförmig ausgebildet ist, wobei insbesondere der Feuchtigkeitssensor (2) und/oder der Sensor (4) im Bereich der Krümmung der Messkammer (3) und/oder im Bereich der auf den Messgegenstand aufsetzenden Stirnseite (36) der Messkammer (3) angeordnet sind,
- wobei vorzugsweise die Messkammer (3) aus einem Material mit geringer oder keiner Materialausgasung und/oder Materialverlust und/oder einem inertem Material besteht und/oder keine Gase in das Material aufnimmt.
3. Sensoranordnung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messkammer (3) eine gasdicht ausgebildete Wandung (31 )aufweist und bei Auflage auf einem Gegenstand, insbesondere der Haut einer Person, einen zur Umgebung der Messkammer (3) gasdichter Messraum (1 ) ausbildet und/oder
- dass die Messkammer (3) derart ausgebildet ist, dass die Wandung (31 ) eine hohe Wärmeleitfähigkeit und/oder elektrische Leitfähigkeit aufweist, sodass die Wandung (31 ) 2 die Temperatur des Messgegenstandes in einem vorgegebenen Zeitraum, vorzugsweise von kleiner 10s, annimmt, und/oder
- dass die Messkammer (3) eine hohe Shore Härte, insbesondere von insbesondere größer 0,1 1 MPa, aufweist und/oder insbesondere korossionsbeständig, säurenbeständig
5 und/oder laugenfestigkeit und/oder emissionsfrei und/oder toxinfrei und/oder hautverträglich und/oder recyclingfähig ist, und/oder
- dass die Messkammer (3) eine hohe Kriechstromfestigkeit, insbesondere von mindestens 120 CTI, aufweist, und/oder
- dass das Material der Messkammer (3) eine antibakterielle Wirkung aufweist oder0 antibakterielle Beschichtung umfasst, und/oder
- dass das Material der Messkammer eine Wärmeleitfähigkeit aufweist, die größer ist als die Wärmeleitfähigkeit der Gase und/oder Stoffe, für die die Sensoren (4) sensitiv sind, und/oder
- dass das Material der Messkammer (3) eine Wärmeleitfähigkeit aufweist, die größer ist5 als 0,17 W / (m K).
4. Sensoranordnung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Feuchtigkeitssensor (2) als Sensor zur Feststellung des Skin Surface Water und/oder transepidermalen Wasserverlusts ausgebildet ist,
0 - wobei insbesondere die Ansprechgeschwindigkeit des Sensors im Bereich von 1 ms bis 0,5ms, vorzugsweise zwischen 1 ms und 200ms, liegt.
5. Sensoranordnung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anzahl von Sensoren (4a, 4b, 4c,...) vorgesehen ist, wobei die5 Sensoren (4a, 4b, 4c,...) derart angeordnet sind, dass sie den Gehalt eines oder mehrerer Stoffe innerhalb der Messkammer (3) messen.
6. Sensoranordnung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (4) oder die Sensoren (4a, 4b, 4c,..) im Inneren der0 Messkammer (3) angeordnet sind,
- wobei insbesondere die Sensoren (4a, 4b, 4c,..) derart in unterschiedliche Bereichen der Messkammer (3) angeordnet sind, dass die Sensoren (4a, 4b, 4c,..) bei Auflage der Messkammer (3) auf dem Messobjekt unterschiedliche Abstände zum Messobjekt aufweisen.
c
7. Sensoranordnung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (4) oder zumindest einer der Sensoren (4a, 4b,..) ein Κ«3
Photomultiplier, insbesondere ein mycro Photomultiplier und/oder ein Gassensor und/oder ein Partikelsensor und/oder Molekülsensor und/oder ein optischer Sensor und/oder ein pH-Sensor ist.
8. Sensoranordnung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoranordnung (10) einen Temperatursensor (7), insbesondere mit einer Ansprechgeschwindigkeit von unter 100ms, umfasst, der insbesondere in der Messkammer (3) angeordnet ist, wobei die Temperatur in der Messkammer (3) mit dem Temperatursensor (7) messbar ist, wobei die Verarbeitungseinheit (40) die Temperaturwerte, insbesondere in einem Speicher (41 ) ablegt und zur Ermittlung des Gehalts des Stoffes heranzieht.
9. Sensoranordnung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messkammer (3), insbesondere die Wandung (31 ) der Messkammer (3), eine Öffnung (32) aufweist, wobei die Öffnung (32) die Wandung (31 ) der Messkammer (3) vollständig durchsetzt, sodass ein Teil des in der Messkammer (3) befindlichen Mediums austritt,
- wobei vorzugsweise die Öffnung (32)
a) eine Pfropfenform aufweist und/oder
b) ein Teil der Öffnung (32) einen erweiternden oder verjüngenden Querschnitt aufweist und/oder
c) derart ausgebildet ist, dass Einsätze mit unterschiedlichen Querschnitten oder Querschnittsprofilen in die Öffnung (32), vorzugsweise auswechselbar, einsetzbar oder einpressbar sind.
10. Sensoranordnung (10) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandung (31 ) im Bereich der Öffnung (32) durch einen Filter (8) fortgesetzt wird, der innerhalb der Öffnung (32) angeordnet ist oder dass die Öffnung (32) durch einen Filter (8) abgedeckt ist,
- wobei der Filter (8) insbesondere Neutralisatoren oder Bindesubstanzen umfasst.
1 1 . Sensoranordnung (10) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Filter (8) Aktivkohle, Fiberglaswolle, Sintermaterial, Keramik, Kunststofffolie mit Poren oder Löchern, Metall insbesondere Edelstahl mit Löchern, Silizium mit Löchern und/oder Germanium mit Löchern aufweist, und insbesondere leitfähig und/oder wärmeleitfähig ist.
12. Sensoranordnung (10) nach einem der Ansprüche 9 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoranordnung (10) eine Absaugvorrichtung (9) aufweist, wobei durch die Absaugvorrichtung (9), insbesondere über die Öffnung (32), ein definierter Teil des Volumens des in der Messkammer (3) befindlichen Inhalts absaugbar ist,
- wobei insbesondere eine Klappe oder ein Drehteller (61 ) mit unterschiedlichen Öffnungen in Strömungsrichtung vor, in oder nach der Öffnung (32) derart verstellbar angeordnet ist, sodass der Durchtrittsquerschnitt veränderbar ist.
13. Sensoranordnung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Feuchtigkeitssensor (2) und der Sensor (4), insbesondere die
Sensoren (4a, 4b,...), auf einem gemeinsamen Träger (22), insbesondere einer Platine, angeordnet sind,
- wobei insbesondere Isolierungen, Fräsungen oder Luftschlitze zur thermischen Trennung auf dem Träger (22) zwischen den Sensoren (4a, 4b,.. ) und/oder dem Feuchtigkeitssensor (2) vorgesehen sind.
14. Sensoranordnung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoranordnung (10) ein Gaseintragselement (12) zur Einbringung von Gasen in die Messkammer (3) aufweist, wobei durch das Gaseintragselement (12), insbesondere über eine Eintragsöffnung (33) in der Wandung (31 ) der Messkammer (3), Gas und/oder Umgebungsluft in die Messkammer (3) einbringbar ist.
15. Sensoranordnung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messkammer (3) durch eine Abdeckkappe (20) oder eine
Abdeckung (60) abgedeckt ist, wobei die Wandung der Abdeckkappe (20) oder der Abdeckung (60), insbesondere die Stirnwand (21 ), strahlungs-, dampf-, feuchtigkeits-, Partikel-, und/oder lichtdurchlässig ausgebildet ist und/oder eine Anzahl von, insbesondere dampfdurchlässigen oder gasdurchlässigen, Femto-, Pico-, Nano,- oder Mikrolöchern (14) aufweist,
- wobei insbesondere die Nano,- oder Mikrolöchern (14) in unterschiedlichen Bereichen der Stirnwand (21 ) unterschiedliche Abmessungen aufweisen, und/oder
- dass die Abdeckkappe (20) oder die Abdeckung (60) derart ausgebildet ist, dass die Abdeckkappe (20) oder die Abdeckung (60) eine geringe Masse und eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweist, sodass die Abdeckkappe (20) oder die Abdeckung (60) die Temperatur des Messobjekts, insbesondere der Haut, innerhalb von 10 Sekunden annehmen kann.
16. Sensoranordnung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoranordnung (10) einen Umgebungssensor (13) aufweist, der insbesondere an der der Umgebung zugewandten Außenseite der Wandung (31 ) Messkammer (3) angeordnet ist, wobei die Luftfeuchtigkeit und/oder die Temperatur der Umgebung durch den Umgebungssensor (13) messbar ist.
17. Sensoranordnung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messkammer (3) einen Querschnitt mit einer Breite zwischen 1 mm und 6mm und/oder eine Länge zwischen 1 mm und 6 mm aufweist und/oder der Abstand der Sensoren (4a, 4b,...), insbesondere der Trägerplatte (22), von dem Ende der Messkammer (3) 0,2 mm bis 2 mm beträgt,
- wobei insbesondere
a) die Messkammer (3) und/oder die Wandung (31 ) einen Reibungskoeffizienten mit der menschlichen Haut von kleiner 0,8 aufweisen, und/oder
b) die Mindestauflagefläche der Messkammer (3) auf dem Messobjekt zwischen 2mm2 und 30mm2 beträgt, und/oder
c) dass die Messkammer (3) mittels zumindest eines Steges (38) oder eines Gitters derart teilweise abgedeckt ist, dass ein ungewolltes Eindringen von Objekten, insbesondere der Haut oder von Fingern, verhindert werden kann.
18. Sensoranordnung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (4) oder die Sensoren (4a, 4b,...)
- jeweils einen mit einer Substanz (43) beaufschlagten Trägerkörper (42) und zumindest zwei voneinander beanstandet angeordneten Elektroden (41 ), umfasst, wobei ein in der
Messkammer (3) befindlicher Stoff durch die Substanz (43) reversibel aufnehmbar ist,
- dass der Trägerkörper (42) aus oder mit einem offenporig porösen, luftfeuchte- invarianten, nicht-hygroskopischen und hohe innere Steifigkeit aufweisenden Trägermaterial gefertigt ist,
- dass zumindest die Poren (44) des Trägermaterials mit der Substanz (43), vorzugsweise mit einem anorganischen Salz (43') in gelöster, flüssiger, fester oder kristalliner Form, ausgefüllt oder zumindest an ihren Oberflächen bzw. Wänden (45) beschichtet sind und
- dass die Konduktanz und/oder elektrische Permittivität der Substanz (43), insbesondere des Salzes (43'), von dem Gehalt des Stoffes der mit dem damit beaufschlagten Trägermaterial des Trägerkörpers (42) in Kontakt gebrachten oder stehenden Materials, reproduzierbar funktionell abhängig ist. 6
19. Sensoranordnung (10) nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Substanz (43) in und auf dem Trägerkörper (42) ein Salz oder ein Enzym oder ein Graphen oder eine Mischungen von diesen ist und/oder
- dass die Elektroden (41 ) durch auf dem Träger ausgebildete Erhebungen und/oder 5 Vertiefungen getrennt sind, sodass eine Vermischung der Substanzen (43) verhindert werden kann.
20. Sensoranordnung (10) nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Trägerkörper (42) aus einem offene, insbesondere den Trägerkörper (42) vollständig0 durchsetzende, Poren (44) aufweisendem Material, vorzugsweise aus einem hoch- bzw. totgebrannten mineralischen Oxid, insbesondere aus Aluminiumoxid (Al203) und/oder Magnesiumoxid (MgO) oder aus einem offenporigen Schaum- oder Sintermetall, besteht,
- wobei vorzugsweise ein Teil der Poren (44) durchlässig für den Dampf oder Dunst enthaltend einen Stoff oder für den Stoff selbst ist.
21 . Sensoranordnung (10) nach einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Trägerkörper (42) aus Leiterplattenmaterial besteht, in den Poren oberflächlich eingeätzt und/oder, vorzugsweise mit einem Laser, eingebrannt sind oder die Leiterplatte als solche über Poren verfügt.
0
22. Sensoranordnung (10) nach einem der Ansprüche 18 bis 21 , dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden (41 ) durch in die Poren des Trägerkörpers (42) eingelagertes Metall ausgebildet sind. 5
23. Sensoranordnung (10) nach einem der Ansprüche 18 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Trägerkörper (42) einen schichtartigen Aufbau aufweist, und zumindest eine durchgängige makroskopische Ausnehmung (45) aufweist,
- der durch die Ausnehmung (45) gegebene Durchtrittsbereich durch den Trägerkörper (42) zumindest oberflächlich mit der Substanz (43) beschichtet ist und
0 - die Elektroden (41 ) an, insbesondere einander gegenüberliegenden, Seiten des Trägerkörpers (42) angeordnet sind.
24. Sensoranordnung (10) nach einem der Ansprüche 18 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass in und/oder auf dem Trägerkörper (42) bzw. auf dessen5 Trägermaterial zumindest zwei Elektroden (41 ) angeordnet sind, die einen Stromfluss und/oder eine Ladungsverschiebung zumindest in der Substanz (43), insbesondere im Salz (43'), in den Poren (44) des Trägermaterials des Trägerkörpers (42) und/oder auf der Oberfläche des Trägerkörpers (42) ermöglichen.
25. Sensoranordnung (10) nach einem der Ansprüche 18 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden (41 ) oberflächlich auf der Oberfläche des
Trägerkörpers (42) bzw. von dessen Trägermaterial angeordnet sind, und dass die Substanz (43) in den Poren (44) des Trägermaterials, und gegebenenfalls im Bereich zwischen den beiden Elektroden (41 ), angeordnet ist, wobei gegebenenfalls das Trägermaterial (42) sowie zumindest eine der Elektroden (41 ) zumindest teilweise mit einer Schicht der Substanz (43) auf ihrer Oberfläche bedeckt sind.
26. Sensoranordnung (10) nach einem der Ansprüche 18 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden (41 ) in den Trägerkörper (42) reichen bzw. diesen durchsetzen, wobei die mit der Substanz (43) beschichteten oder gefüllten Poren (44) des Trägerkörpers (42) im Bereich zwischen den Elektroden (41 ) angeordnet sind, sodass ein Stromfluss und/oder eine Ladungsverschiebung zwischen denselben ermöglicht ist.
27. Sensoranordnung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoranordnung (10) eine Wärmequelle (14) zur Desinfektion der Messkammer (3) und/oder zur, insbesondere gleichmäßigen, Wärmeinbringung in die Messkammer (3) umfasst, wobei die Wärmequelle (14) insbesondere ein Peltierelement oder eine Heizspule ist.
28. Sensoranordnung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb der Messkammer (3) eine Lichtquelle (15) und/oder
Strahlungsquelle mit vorgegebenen Spektrum, insbesondere eine LED-Lampe angeordnet ist,
- dass die Lichtquelle (15) oder Spektrumquelle auf den von der Messkammer (3) abgeschlossenen Bereich der Oberfläche des Messgegenstands gerichtet ist,
- dass ein optischer Sensor (18) vorgesehen ist, der auf den von der Messkammer (3) abgeschlossenen Bereich der Oberfläche des Messgegenstands gerichtet ist, wobei die Spektren des optischen Sensors (18) und der Lichtquelle (15) oder Strahlungsquelle in einem Überschneidungsbereich überlappen und
insbesondere der Überschneidungsbereich derart gewählt ist, dass die Absorption oder Reflexion bei Vorhandensein des Stoffes gegenüber der Absorption oder Reflexion bei Fehlen des Stoffes im Überschneidungsbereich erhöht oder verringert ist.
29. Sensoranordnung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messkammer (3) in eine Anzahl von, insbesondere voneinander gasdicht abgegrenzten, Teilbereichen (34a, 34b, ...) unterteilt ist, wobei in zumindest einem der Teilbereiche (34a, 34b, ...) oder jeweils Innerhalb der Teilbereiche (34a, 34b,
5 ...) zumindest ein Sensor (4) und/oder Feuchtigkeitssensor (2) und/oder Temperatursensor (7) angeordnet ist,
- wobei vorzugsweise die Teilbereiche (34a, 34b, ...) mittels gasdichter Stege (39) voneinander getrennt sind, wobei die Stege (38) insbesondere derart ausgebildet sind, dass die Teilbereiche (34a, 34b, ...) bei Aufliegen auf dem Messgegenstand gasdicht 0 voneinander getrennt sind,
- wobei insbesondere jeder Teilbereich (34a, 34b, ...) einen Querschnitt mit einer Breite zwischen 1 mm und 6mm und/oder eine Länge zwischen 1 mm und 6mm aufweist und/oder der Abstand der Sensoren (4a, 4b,...), insbesondere der Trägerplatte (22), von dem Ende der Teilbereiche (34a, 34b, ...) 0,2mm bis 2mm beträgt.
30. Sensoranordnung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in oder an zumindest einer Wandung (31 ), insbesondere in der Stirnseite (36), der Messkammer (3) zumindest zwei Kontaktelektroden (37) derart angeordnet sind, dass bei Auflage der Sensoranordnung (10) auf den Messgegenstand0 (5) eine Impedanzmessung zwischen den beiden Kontaktelektroden (37) erfolgen kann oder dass insbesondere die Kontaktelektroden (37) zwei in der Abdeckkappe (20) angeordnete Elektroden kontaktieren.
31 . Messgerät (100) enthaltend eine Sensoranordnung (10) nach einem der Ansprüche 15 bis 30.
32. Verfahren zur Ermittlung des Gehalts eines Stoffs innerhalb eines Messgegenstands, insbesondere innerhalb eines Körperteils, aus dem kontinuierlich Dampf oder Dunst enthaltend einen Stoff austritt, insbesondere mit einer Sensoranordnung nach einem der0 Ansprüche 1 bis 30 oder einem Messgerät nach Anspruch 31 ,
dadurch gekennzeichnet,
- dass im Bereich oberhalb des Messgegenstands eine abgeschlossene Messkammer (3) ausgebildet wird,
- dass die Feuchtigkeit, insbesondere die Luftfeuchtigkeit, sowie der Gehalt des Stoffs5 innerhalb der Messkammer (3) gemessen wird, und
- dass der Gehalt des Stoffs innerhalb des Messgegenstands ermittelt wird, indem der ermittelte Gehalt des Stoffs in der Messkammer (3) zu der in der Messkammer (3) ermittelten Feuchtigkeit, insbesondere durch eine Verarbeitungseinheit (40), in Relation gesetzt wird.
33. Verfahren nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehalt einer Anzahl 5 von Stoffen in der Messkammer (3), insbesondere durch eine Anzahl von Sensoren (4a,
4b, ...), ermittelt wird und
- dass der Gehalt der Stoffe innerhalb des Messgegenstands ermittelt wird, indem der ermittelte Gehalt der Stoffe in der Messkammer (3) zu der in der Messkammer (3) ermittelten Feuchtigkeit, insbesondere durch eine Verarbeitungseinheit (40), in Relation0 gesetzt wird.
34. Verfahren nach einem der Ansprüche 32 oder 33, dadurch gekennzeichnet, dass mittels eines Temperatursensors (7) ein innerhalb der Messkammer (3) herrschender Temperaturwert erfasst wird, und
5 - dass der Temperaturwert bei der Ermittlung des Gehalt des Stoffs, insbesondere der Stoffe, berücksichtigt oder einbezogen wird.
35. Verfahren nach einem der Ansprüche 32 bis 34, dadurch gekennzeichnet, dass ein optischer Sensor, insbesondere eine Kamera, die Lage der Messkammer (3),0 insbesondere deren Orientierung, vorzugsweise durch automatisierte Bilderkennung von Umrissen und Objekten, vorzugsweise im Kamerabild, zu oder an dem Messgegenstand erfasst und zur Beurteilung der Messung gespeichert und/oder herangezogen wird und/oder
- dass mittels Kontaktelektroden (37) die Kapazitätsveränderung und/oder5 Widerstandsveränderung und/oder die Spannungsindizierung und/oder
Spannungsänderung zwischen den Kontaktelektroden (37) erfasst wird, und so das Aufsetzen der Sensoranordnung (10) auf dem Messgegenstand erkannt wird.
36. Verfahren nach einem der Ansprüche 32 bis 35, dadurch gekennzeichnet, dass,0 insbesondere durch eine Absaugvorrichtung (9), der Inhalt, insbesondere über einen, vorzugsweise wärmeleitfähigen und/oder elektrisch leitfähigen, Filter (8), aus der Messkammer (3) abgesaugt wird,
und/oder insbesondere der benötigte Austausch des Filters (8) über die Veränderung der elektrischen Leitfähigkeit erkannt wird.
c
37. Verfahren nach einem der Ansprüche 32 bis 36, dadurch gekennzeichnet, dass die Dauer der Messung und der zeitliche Verlauf des Gehalts des Stoffes, insbesondere eine Gaskonzentration, aufgezeichnet und erfasst wird und zur Beurteilung der Ausdampfungsrate oder der Aufnahme eines Stoffes durch den Messgegenstand herangezogen wird,
- wobei insbesondere durch Mittelwertbildung pulsierende Störeinflüsse, wie Muskelkontraktionen oder Hautreaktionen infolge externer Einflüsse wie Wind, herausgefiltert werden.
38. Verfahren nach einem der Ansprüche 32 bis 37, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche des Messgegenstands und/oder der Messgegenstand
- mittels einer, insbesondere innerhalb der Messkammer (3) angebrachten, Wärmequelle (14) mit Wärme bestahlt wird, und/oder
- auf eine bestimmte Temperatur erwärmt wird,
- und dadurch eine bestimmte Ausdampfungsrate erzielt wird,
- wobei insbesondere abhängig von der Art des Messgegenstands die Maximaltemperatur und die Wärmeinbringung pro Zeit beschränkt wird.
39. Verfahren nach einem der Ansprüche 32 bis 38, dadurch gekennzeichnet, dass vor und/oder nach Abschluss der Messung die Messkammer (3) und/oder die Sensoren (4a, 4b; ...), insbesondere die gesamte Sensoranordnung (10), durch Erhitzen durch eine, insbesondere in die Sensoranordnung (10) integrierte, Wärmequelle (7) desinfiziert oder zerstört wird.
40. Verfahren nach einem der Ansprüche 32 bis 39, dadurch gekennzeichnet, dass die Feuchtigkeit, insbesondere die Luftfeuchtigkeit, und/oder die Temperatur der Umgebung der Messkammer (3) und/oder der Chlorgehalt, insbesondere Abnahmerate des Chlors, und/oder das Skin Surface Water, erfasst wird und die ermittelte Feuchtigkeit, Temperatur und/oder der Gehalt des Stoffes in der Messkammer (3) in Relation zu den in der Umgebung der Messkammer (3) erfassten Messwerten, insbesondere mittels Differenzmethode, ausgewertet oder gesetzt werden.
41 . Verfahren nach einem der Ansprüche 32 bis 40, dadurch gekennzeichnet, dass vor oder während der Messung, insbesondere mittels eines Gaseintragselement (12), ein oder mehrere Gase, insbesondere zur Entgiftung der Messkammer (3) und/oder des Messobjektes und/oder zur Anreicherung des Stoffes bis zu einer definierten Konzentrationsschwelle innerhalb der Messkammer (3), in die Messkammer (3) eingebracht werden und die Konzentrationsveränderung der eingebrachten Gase, vorzugsweise oberhalb einer definierten Konzentrationsschwelle, ermittelt wird.
42. Verfahren nach einem der Ansprüche 32 bis 41 , dadurch gekennzeichnet, dass durch Umrechnung der Messwerte die Realkonzentration im Messobjekt bzw. die Konzentration der Blutgase, insbesondere unter Berücksichtigung der in der Umgebung erfassten und/oder der in die Messkammer (3) eingebrachten Gase, bestimmt wird,
und/oder dass die Ausbreitungsgeschwindigkeit des Gases durch Messung der Zeit der Messung bis zur Detektion des Stoffes über den Abstand des Sensors (4) zum Messgegenstand bestimmt wird und mit der Ausbreitungsgeschwindigkeiten der zu bestimmenden Gase verglichen wird.
43. Verfahren nach einem der Ansprüche 32 bis 42, dadurch gekennzeichnet, dass, insbesondere durch eine Absaugvorrichtung (9), ein Unterdruck zur Beschleunigung der Ausgasung aus dem Messgegenstand in der Messkammer (3) erzeugt wird,
wobei insbesondere der Volumenstrom durch die Absaugungsvorrichtung (9), vorzugsweise mittels einer Klappe oder eines Drehtellers (61 ), einstellbar ist, und/oder wobei die Absaugungsvorrichtung (9) insbesondere ein Heizelement umfasst und/oder ein Beschleunigungspotential ausbildet.
44. Verfahren nach einem der Ansprüche 32 bis 43, dadurch gekennzeichnet,
- dass nach der erfolgten Messung abhängig von dem hierbei ermittelten Gehalt des Stoffs innerhalb des Messgegenstands eine Dosis für die Verabreichung einer Wirksubstanz und/oder einer Mischung von Wirksubstanzen an den Messgegenstand bestimmt wird, und
- insbesondere dass diese Wirksubstanz in der durch die Messung ermittelten, vorzugsweise konstanten, Dosis, vorzugsweise in vorgegebenen Zeitabständen, verabreicht wird.
45. Sensoranordnung nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenseite der Ausnehmung (45) oder der Messkammer (3) zumindest teilweise mit einem leitfähigen Material beschichtet ist, das die Kontaktelektroden (37) bildet.
46. Sensoranordnung (10) nach einem der Ansprüche 30 oder 45, dadurch gekennzeichnet, dass in oder an zumindest einer Wandung (31 ) der Messkammer (3) zumindest zwei, vorzugsweise abgerundete, Kappenstifte, insbesondere mit Federung, derart angeordnet sind, dass
a) bei Auflage der Sensoranordnung (10) auf den Messgegenstand (5) eine Messung zwischen den beiden Kontaktelektroden (37) erfolgen kann, oder b) insbesondere die Kontaktelektroden (37) zwei in der Abdeckkappe (20) angeordnete Elektroden kontaktieren.
47. Sensoranordnung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 30 oder 45 bis 46, dadurch gekennzeichnet, dass in der Messkammer (3) zumindest eine Substanzeinbringungseinheit vorgesehen ist, wobei mittels der Substanzeinbringungseinheit ein Kontrastmittel und/oder ein Fluoreszenzmittel und/oder ein Desinfektionsmittel in die Messkammer (3) einbringbar ist.
48. Sensoranordnung (10) nach Anspruch 47, dadurch gekennzeichnet, dass in der Messkammer (3) weiters einen Fluoreszenzsensor angeordnet ist.
49. Sensoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 30 oder 45 bis 48, dadurch gekennzeichnet,
- dass die Messkammer (3) aus einem biologisch abbaubaren Material und/oder mehreren biologisch abbaubaren Materialien besteht und/oder
- dass das Material der Messkammer (3) zerstörungsfrei auf zumindest 60°C aufheitzbar, ist um Viren und anderer Keime ohne Zerstörung der Messkammer (3) beseitigen zu können.
50. Verwendung einer Sensoranordnung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 30 oder 45 bis 49 oder eines Messgeräts nach Anspruch 31 zur Bestimmung der Blutgase und/oder aus der Oberfläche austretenden Partikel eines Menschen oder eines Tiers, wobei vorzugsweise vor und/oder nach der Messung die Messstelle desinfiziert wird.
51 . Verwendung einer Sensoranordnung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 30 oder 45 bis 50 oder eines Messgeräts nach Anspruch 31 zur Ermittlung des Gehalts von Stoffen des Blutkreislaufes eines Fötus oder der Plazenta oder in den Milchdrüsen mittels Messung an den Brüsten.
52. Verwendung einer Sensoranordnung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 30 oder 45 bis 58 oder eines Messgeräts nach Anspruch 31 zur Ermittlung des Alkoholgehalts und/oder illegaler Substanzen und/oder Drogen im Blut, insbesondere über die Haut.
53. Verwendung einer Sensoranordnung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 30 oder 45 bis 50 oder eines Messgeräts nach Anspruch 31 zur Ermittlung des Blutzuckerspiegels, insbesondere über die Haut.
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