WO2018098510A1 - Multilayer sensor arrangement for determining a substance content in an object being measured, in particular a body part - Google Patents

Multilayer sensor arrangement for determining a substance content in an object being measured, in particular a body part Download PDF

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WO2018098510A1
WO2018098510A1 PCT/AT2017/000078 AT2017000078W WO2018098510A1 WO 2018098510 A1 WO2018098510 A1 WO 2018098510A1 AT 2017000078 W AT2017000078 W AT 2017000078W WO 2018098510 A1 WO2018098510 A1 WO 2018098510A1
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carriers
sensor
sensor arrangement
carrier
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PCT/AT2017/000078
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Peter Hagl
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Peter Hagl
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/0004Gaseous mixtures, e.g. polluted air
    • G01N33/0009General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment
    • G01N33/0027General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment concerning the detector
    • G01N33/0031General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment concerning the detector comprising two or more sensors, e.g. a sensor array
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    • A61B5/68Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient
    • A61B5/6801Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient specially adapted to be attached to or worn on the body surface
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    • A61B10/00Other methods or instruments for diagnosis, e.g. instruments for taking a cell sample, for biopsy, for vaccination diagnosis; Sex determination; Ovulation-period determination; Throat striking implements
    • A61B2010/0083Other methods or instruments for diagnosis, e.g. instruments for taking a cell sample, for biopsy, for vaccination diagnosis; Sex determination; Ovulation-period determination; Throat striking implements for taking gas samples
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    • A61B5/0059Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons using light, e.g. diagnosis by transillumination, diascopy, fluorescence

Definitions

  • the invention relates to a sensor arrangement according to the preamble of patent claim 1, a garment according to claim 45, a wristwatch according to claim 48 and a fastening band according to claim 49.
  • 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 tubes into 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.
  • the measuring chamber has a layered structure with at least two layers, wherein each layer of the measuring chamber is formed by a respective carrier, that the sensor arrangement comprises a further sensor, in particular a plurality of further sensors, wherein the one sensor and the further sensor , Are each arranged on a different carrier, and that the carriers to each other, in particular in the flow direction of the fabric one above the other, preferably releasably secured.
  • the layered structure Due to the layered structure, it is possible to manufacture the individual layers in series on different machines. Depending on the intended use, the individual layers can then be stacked and connected. This creates a wide possibility to add the layers or carriers together and depending to produce different measuring chambers as required, which are each tuned to one or more uses. Individual layers can be produced in parallel on different machines, without contamination of the other layers and optimization of the work processes and thus an energy-efficient production is possible
  • Each of the layers can be manufactured with a different structure size. As a result, certain structures whose miniaturization would be very expensive can be made with greater resolution, others can be made smaller. Both layers can be subsequently joined together, resulting in, for example, a common channel or a common measuring chamber.
  • Another advantage of the device according to the invention is that in the prior art large appliances are in use, which must be cleaned or disposed of after use.
  • the invention does with few small measuring elements (layers), which avoids waste and a complex and environmentally harmful cleaning.
  • the burnout or annealing or sterilization is possible due to the miniaturization with low energy consumption.
  • a compact design is provided by the carriers forming the wall of the measuring chamber.
  • the measuring chamber is designed as a separation column or filter column, wherein a number of sensors are arranged in the measuring chamber.
  • the sensors are arranged in different areas of the measuring chamber, that the sensors have different distances to the measuring object when the measuring chamber is placed on the measuring object. Due to the different defined distances of the sensors, the propagation speed of the substance can be measured by the time is detected at which the respective substance is detected at the individual sensors and so the substance via the assignment of the propagation velocities to the respective substances are easily determined.
  • the carriers are identical and at least each have a continuous macroscopic recess, wherein the carrier are block-like superimposed, preferably releasably secured to each other, and wherein each of the recesses of all carriers are arranged in alignment.
  • a preferred embodiment of the sensor arrangement according to the invention is provided if in the recess of the carrier, in particular in the recess of each carrier, a light source and / or radiation source with predetermined spectrum, in particular an LED lamp is arranged, that an optical sensor is provided, the the carrier, in particular in the recess of each carrier, is arranged and directed along the diametrical course of the recess on the opposite inner surface of the recess of the carrier that the light source or radiation source with predetermined spectrum along the diametrical course of the recess on the opposite inner surface of the recess the carrier is directed to the light source or the radiation source, wherein the spectral regions in the optical sensor is sensitive and the emission spectrum of the light source or radiation source in an overlap region overlap and in particular the Ü is selected such that the absorption or reflection is increased or decreased in the presence of the substance in the recess against the absorption or reflection in the absence of the substance in the overlap region.
  • the measuring chamber is subdivided into a number of subregions, in particular gas-tight, at least one sensor and / or moisture sensor and in at least one of the subregions or within the subregions / or temperature sensor is arranged.
  • the subregions are separated from one another by means of gas-tight webs, wherein the webs are designed such that the subregions are gas-tightly separated from one another when they rest on the measurement object.
  • the partial regions have such different dimensions relative to the measurement object that the respective sensors arranged in the partial regions have different distances from the measurement object.
  • the fabric is particularly easy to get from one to the next layer or carrier by at least one of the carrier has these fully penetrating pores or slots, the carriers are fluidly connected via the pores or slots.
  • the sensor arrangement comprising a moisture sensor which is arranged such that the moisture within the measuring chamber can be measured.
  • a processing unit downstream of the moisture sensor and the sensor is provided, to which the measured values of the sensor and the moisture sensor are fed, and wherein the processing unit determines the content of the substance within the measurement object by determining the determined content of the substance in the measuring chamber relates to the humidity determined in the measuring chamber. Since the skin evaporates more or less depending on temperature and humidity, the TEWL value can be easily determined by means of the moisture sensor and the substance can be normalized to temperature and humidity.
  • a particularly flexible construction of the sensor arrangement is provided if at least one of the carriers comprises at least one receptacle for plug-in modules or plug-in cards, wherein the sensor or the sensors are arranged on the plug-in modules or plug-in cards are, wherein the at least one receptacle is formed such that the bays or cards mechanically attached to the respective carrier, in particular pressed or held by spring force and / or chemically fixed, can, wherein the sensors protrude into the measuring chamber.
  • the sensor arrangement has a number of contact electrodes, wherein the contact electrodes completely pass through the carrier or each carrier, wherein in particular the contact electrodes completely pass through each of the carriers, preferably one above the other, and form a continuous contact.
  • the measuring chamber is formed of several, in particular block-like, carriers, wherein the carriers are permeable to the substance, wherein between the carriers at least partially a cavity is formed, which with a material, in particular with a powder or powder or jelly or grains or sand or mixtures thereof, for permeability control is filled.
  • a material in particular with a powder or powder or jelly or grains or sand or mixtures thereof, for permeability control is filled.
  • sand for example, is that it is chemically inert and does not react at all.
  • An advantageous embodiment of a carrier provides that at least one of the carriers is designed as a sensor layer, the sensor layer comprising a number of sensors arranged on the carrier and / or a moisture sensor and / or a temperature sensor.
  • An advantageous embodiment of a carrier provides that at least one of the carrier is formed as an insulating layer, wherein the insulating layer is formed such that the insulating layer of two insulating layers of the adjacent carrier thermally and / or acoustically and / or electrically insulated or the measuring chamber to the environment thermally and / or acoustically and / or electrically isolated and / or shields special wavelengths of light.
  • An advantageous embodiment of a carrier provides that at least one of the carriers is formed as a separating layer, wherein the separating layer is formed such that the substance from the vapor or vapor is separable and / or several substances are separable, wherein the separation view in particular comprises palladium.
  • the separation view in particular comprises palladium.
  • hydrogen can be easily separated by means of palladium.
  • An advantageous embodiment of a carrier provides that at least one of the carriers is designed as an actuator layer, wherein the actuator layer has a defined opening which is covered by a movable element, wherein the movable element of a thermobimorphic material, in particular a shape memory alloy or of electroactive material , and, when heated, in particular by a heating element arranged in the actuator layer, releases the opening or defined parts of the opening, so that the substance can reach carriers adjacent to the actuator layer.
  • An advantageous embodiment of a carrier provides that at least one of the carriers is formed as a contact layer, wherein the contact layer has a number of electrical contact surfaces, in particular contact electrodes, wherein the contact surfaces are formed such that through the contact layer, an electrical contact between two of the contact layer adjacent carriers can be formed and / or that the carrier has electrical contact surfaces which protrude into the environment of the respective carrier.
  • An advantageous embodiment of a carrier provides that at least one of the carriers is formed as a distribution layer, wherein the distribution layer is formed such that a plurality of measurement signals of the sensors are bundled into a sum signal, or a measurement signal is distributed to multiple lines or by means of multiple, demultiplexer a signal switching and / or signal switching takes place.
  • At least one of the carriers consists of a biocompatible material.
  • An advantageous embodiment of a carrier provides that at least one of the carriers is designed as a filter layer, wherein the filter layer comprises a filter, in particular a mechanical filter and / or sound filter and / or acoustic filter and / or ultrasonic filter.
  • An advantageous embodiment of a carrier provides that at least one of the carriers is formed as a temperature layer, wherein the temperature layer comprises a heating or cooling element, in particular a heating coil or a Peltier element or channels with a medium flowing in the channels.
  • a heating or cooling element in particular a heating coil or a Peltier element or channels with a medium flowing in the channels.
  • An advantageous embodiment of a carrier provides that at least one of the carriers is designed as a fastening layer, wherein the attachment layer has a number of Includes fastening elements with which the attachment layer to the sensor assembly or a measuring device can be fastened, wherein in particular the attachment layer protrudes beyond the other layers. For example, an exact positioning can be effected by the attachment layer and the attachment layer can then be fastened by means of screws or plug connections in the housing or a measuring device.
  • a carrier provides that at least one of the carriers is designed as a therapeutic layer, wherein the therapeutic layer comprises at least one therapeutic substance, in particular a care substance or barrier opening substances.
  • the therapeutic layer comprises at least one therapeutic substance, in particular a care substance or barrier opening substances.
  • this substance may cover the measuring chamber and release the measuring chamber only after the substance has been completely released to the measuring object.
  • An advantageous embodiment of a carrier provides that at least one of the carriers is formed as a separation column layer, wherein the separation column layer is formed as a separation column and in particular comprises one or more meandering channel or a number of pores formed in the respective carrier.
  • the separation column layer is formed as a separation column and in particular comprises one or more meandering channel or a number of pores formed in the respective carrier.
  • An advantageous embodiment of a carrier provides that at least one of the carriers is designed as an electronics layer, wherein the electronics layer, a measuring electronics and / or evaluation and / or a memory and / or a processor and / or a voltage source, in particular a battery, and / or a wafer blank. For example, it is easy to make a wafer blank from a third side and to integrate it in the layer as needed or to form the layer itself.
  • An advantageous embodiment of a carrier provides that at least one of the carriers (is formed as a measuring layer, wherein the measuring layer comprises a Meßelektrodengitter and a number of the fully penetrating holes, wherein the holes each have the diameter of individual selected atoms or molecules, wherein the measuring electrode grid applied to each hole is that when a molecule or atom that has the same dimensions as the hole has passed through the hole an electrical contact in the measuring electrode grid is closed and the permittivity and / or conductivity of the electrode line is changed. or the conductivity then allows an assignment of the size and type of an atom or Molecule. Since only small atoms and molecules can pass through the holes, the detection or detection is limited to these substances. If several different sizes of holes are formed in the layer, it is also possible by means of a corresponding arrangement of the electrodes to measure several substances with only one layer.
  • An advantageous embodiment of a carrier provides that at least one of the carriers is formed as a binding layer, wherein the binding layer comprises at least one binding substance, in particular an activated carbon, can be bound with the volatile substances.
  • An advantageous embodiment of a carrier provides that at least one of the carriers is designed as an application layer, wherein the application layer is designed such that substances from the measuring chamber can be applied by means of vibrations, wherein the application layer in particular piezocrystals and / or electromechanical vibration generators and / or electromechanical Transducer includes.
  • the application layer in particular piezocrystals and / or electromechanical vibration generators and / or electromechanical Transducer includes.
  • An advantageous embodiment of a carrier provides that at least one of the carriers is designed as a spacer layer, wherein the spacer layer is designed to keep a defined distance between two spacer layers of adjacent carrier constant.
  • the spacer layer is designed to keep a defined distance between two spacer layers of adjacent carrier constant.
  • An advantageous embodiment of a carrier provides that at least one of the carriers is designed as a manipulation layer, wherein the manipulation layer is designed such that signals are amplified or substances are dissolved or physical signals are converted into other physical signals, wherein the manipulation layer, voltage converter or solvent includes.
  • An advantageous embodiment of a carrier provides that at least one of the carriers is formed as a mixed layer, wherein the mixed layer is formed such that concentration change of the substance can be generated, in particular the ambient air supplied or the flow of the substance is superimposed with a particle flow.
  • An advantageous embodiment of a carrier provides that the carrier comprises a self-cleaning coating, in particular having a coating, wherein the coating consists of silicon dioxide with nano-sized nubs, a high roughness or wax layer is formed with wax crystals.
  • An advantageous embodiment of a carrier provides that at least one of the carriers is formed as a cover layer, wherein the cover layer is gas-tight or liquid-tight, and in particular two adjacent layers gas-tight or liquid-tightly separated from each other.
  • An advantageous embodiment of a carrier provides that at least one of the carrier is formed as a spring layer, wherein the spring layer consists of a flexible material and is designed such that a compensation of unevenness or inequalities of adjacent layers, in particular normal to the end wall, can be compensated.
  • An advantageous embodiment of a carrier provides that at least one of the carriers is formed as a logic layer, wherein the logic layer is made of an electrically insulating material defined by the carrier has passing through recesses, which are contacted by the recesses adjacent layers by these recesses with each other.
  • the insulating layer can be penetrated, for example, in the production by a targeted electrical current flow and so the recesses are made in the insulating layer.
  • An advantageous embodiment of a carrier provides that at least one of the carriers is designed as an energy layer, wherein the energy layer (X) comprises a voltage and / or energy source, in particular a battery or an accumulator, to ensure the energy supply of other views.
  • the energy layer (X) comprises a voltage and / or energy source, in particular a battery or an accumulator, to ensure the energy supply of other views.
  • An advantageous embodiment of a carrier provides that the wall of the measuring chamber, in particular the carrier, is gas-permeable or comprises a number of channels which are designed such that the measuring chamber is connected to the surroundings of the sensor arrangement and gas from the measuring chamber into the Environment or from the environment into the measuring chamber can flow.
  • An advantageous particularly compact design of a carrier provides that the layers, in particular the carrier has a thickness of less than 3mm, preferably less than 1 mm, more preferably less than 400 ⁇ having. As a result, for example, depending on the number of layers, the thickness can be selected to be different, so that a same total thickness of the sensor arrangement can be produced.
  • the mechanical stability of the layers is advantageously determined by the sighting through the total thickness of the measuring chamber and not determined by the thickness of individual layers.
  • the structures produced on the respective carriers have a spatial resolution of less than 100 nm, in particular between 4 nm and 32 nm.
  • the carriers can be easily attached to each other by the carriers are bonded together by gluing or pressing or by connecting elements.
  • a further aspect of the invention provides that a garment, in particular a T-shirt, comprises a number of sensor arrangements according to the invention.
  • the garment In order to prevent the measuring chamber from being contaminated, provision can be made for the garment to have a gel or a superabsorbent, in particular surrounding the sensor arrangements, with which a user's perspiration and liquids can be absorbed.
  • the sensor arrangements are arranged on a flexible film, the film being arranged on the inside of the item of clothing facing the user's skin, in particular by means of an adhesive layer or via a seam, the film being in particular in the form of a silicon wafer with a thickness of less than 100pm, in particular 75 ⁇ is formed.
  • a further aspect of the invention provides that a wristwatch comprises a sensor arrangement according to the invention.
  • a person can be easily measured for a long time and the evaluation of the measurements, for example in the electronics of the clock done.
  • a further aspect of the invention is to provide a fastening band, in particular a bracelet or chest strap or ring or collar or headband, for fastening to the body, in particular the arm, the chest or the legs, of a human being, wherein the fastening band comprises a fixing means and a preferably extensible one , Band comprises, with which the fastening strap can be fastened to the body of the user, characterized in that the fastening strap comprises a sensor arrangement according to the invention.
  • the variable possibility of arrangement on different body parts or regions makes it possible to make statements about the substances of the individual regions and to position the sensor arrangement at the relevant points as required.
  • FIG. 1 shows a first embodiment of the sensor arrangement with layered construction
  • FIG. 1 a shows a second embodiment of the sensor arrangement with different partial areas and layered construction
  • FIG. 2 shows the one sensor arrangement with a layered structure
  • FIGS. 7 to 11 show a sequence of layers which form the wall of the measuring chamber or sensor arrangement
  • FIG. 20 is a sectional view of a carrier
  • FIGS. 24 and 25 show arrangements of the sensors on plug-in cards, 26 and 27 show embodiments of the slots on drums,
  • Fig. 28 and 29 show arrangements of the sensors on plug-in cards with a layered structure
  • Fig. 30 shows a garment with a sensor arrangement according to the invention.
  • 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 on the end face 36 of the measuring chamber 3, which connects the measuring chamber 3 with the surroundings of the sensor arrangement 10 or is placed on a measuring object.
  • the sensor arrangement 10 comprises a sensor 4a, which is arranged within the measuring chamber 3 at the surface of the cuboid measuring chamber 3 opposite the opening of the measuring chamber 3.
  • the sensor arrangement 10 further comprises a further sensor 4b, which is likewise arranged on the surface of the parallelepiped-shaped measuring chamber 3 opposite the opening in the surroundings of the sensor 4a and determines the content of at least one substance within the measuring chamber 3.
  • the sensor 4a and the sensor 4b are readjusted by a processing unit 40 to which the detected measured values of the sensor 4a and of the sensor 4b are supplied.
  • the processing unit 40 is connected in this embodiment via an electrical line 6 respectively to the sensor 4a and the sensor 4b.
  • the content of the substance within the measuring chamber 3 determined by the sensor 4a is evaluated by the processing unit 40 and set, for example, in relation to the content of a further substance determined by the further sensor 4b.
  • the sensor assembly 10 has a layered structure.
  • the sensor arrangement 10 comprises four layers each consisting of a carrier 22a, 22b, 22c and 22d, which form the wall 31 of the measuring chamber 3.
  • the measuring chamber 3 comprises a humidity sensor 2 or that the further sensor 4b is designed as a moisture sensor 2, with which the moisture within the measuring chamber 3 can be measured.
  • the content of the substance within the measuring chamber 3 determined by the sensor 4 a can then be set by the processing unit 40 in relation to the determined humidity of the moisture sensor 2 and by means of which the content of the substance within a measuring object can be normalized or determined.
  • the sensor arrangement 10 has a layered structure in the second embodiment shown in FIG. 1a.
  • the sensor arrangement 10 has four layers each consisting of a carrier 22a, 22b, 22c and 22d, which form the measuring chamber 3.
  • the layers have different recesses and thus form a number of subregions 34a, 34b, 34c of the measuring chamber 3.
  • the measuring chamber 3 is divided into three sections 34a, 34b and 34c.
  • a sensor 4a is arranged on the cover surface of the partial region 34a opposite the opening of the measuring chamber 3.
  • a sensor 4b on the cover surface is likewise arranged in the region of the wall of the subregion 34b.
  • the sensor 4c is arranged.
  • the sensors 4a to 4c are each arranged on different carriers 22a to 22c and thus on different layers of the measuring chamber 3.
  • the partial regions 34a, 34b,... Are separated from one another by means of gastight webs 39, which are not permeable to gas during the period of the measurement.
  • the extent of each portion 34a, 34b, 34c is different deep and may have identically formed or different sensors 4a to 4c.
  • the subregions 34a, 34b,... separate submeasure chambers separate from each other in which different or identically formed sensors 4a to 4c can be arranged and so identical or different substances or gases are detected can.
  • 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 of the sensors 4a, 4b, from the end of the partial regions 34a, 34b, ... 0.2mm to 2mm amount.
  • Each carrier 22a to 22d may optionally consist of different carrier materials, wherein advantageously semiconductors and ceramic carriers can be combined and these can also be applied to a common carrier.
  • gases or particles can be measured magnetically or electrically in separate partial regions 34a to 34c.
  • the partial regions 34a to 34c or recesses may also be formed as continuous pores 44 in the parts or all carriers 22a to 22d and the gas pass through these pores 44 of the material into a higher plane to a sensor 4 farther from the measurement object.
  • Such a design of the carrier 22a to 22c as a separating column layer (L) or as Separation column makes it possible further by different pore diameters of the layers or subregions or by arrangement of slots or channels to achieve a slowing down and / or acceleration of the particles and or substances and thus optionally to achieve a separation of the individual constituents of a gas or the individual substances.
  • FIG. 2 shows a further embodiment of the sensor arrangement 10.
  • the sensor arrangement 10 has a layer-like construction, wherein the measuring chamber 3 is designed as a separation column.
  • the measuring chamber 3 in each case comprises different sensors 4a to 4d in different layers.
  • the sensors 4a to 4d are each arranged on carriers 22a to 22d, which are arranged one above the other and thus span different levels with sensors 4a, 4b,...
  • the sensors 4a to 4d can perform different measurements or detect different substances and gases or even the same substances and gases.
  • layers with a thickness of from pm to mm as carriers 22. This results, for example, in a nanometer or micrometer-sized separation column, which in its entirety is thick for the purpose of mechanical stability.
  • the thickness of the layers ie the thickness of the respective carriers 22a, 22b, .. of sensor arrangements 10 according to the invention is preferably less than 3 mm, preferably less than 1 mm, particularly preferably less than 400 pm.
  • the distances of the sensors 4a, 4b,... From the measurement object can be defined by the defined predetermined thicknesses of the carriers 22a to 22d.
  • a macroscopic aligned recess 45 can be provided, via which the gas or the substance passes to the sensors.
  • the pores 44 of the carrier body 22 itself serve as a recess or as channels and thus pass the gases or substances from one layer to the next.
  • the gases or substances can also be measured along an aligned recess 45 visually on several levels.
  • the sensors 4a to 4d of Fig. 2 may also be optical sensors.
  • a light source and / or a radiation source with a predetermined spectrum, in particular an LED lamp, can be arranged.
  • the light source or radiation source is then along the diametrical course of the recess 45 on the opposite Inner surface of the recess 45 of the respective carrier 22 directed.
  • the optical sensor 18 is arranged on the carrier 22 diametrically along the recess 45 with respect to the light source and directed to this.
  • the spectra of the optical sensor 18 and the light source or radiation source overlap in an overlap area.
  • the overlapping area is chosen such that the absorption or reflection in the presence of the substance in the recess 45 is increased or reduced in relation to the absorption or reflection in the absence of the substance in the overlap region and so a substance or gas can be detected or measured in a layer ,
  • the wavelength of the light source or of the radiation source can optionally wobble, ie fluctuate by a defined mean, in particular between 2 and 40 nm.
  • the velocity of gases varies depending on the particle and chemical composition.
  • the gas cyclobutene C 4 H 6 differs from the gas cyclopropane C 3 H 6 by an additional carbon atom.
  • the concentration of both gases can be determined by installing two identical sensors 4a, 4b at different distances from the measurement object in the measuring chamber 3 (FIG. 1). Due to the known difference of the distance of the sonoren or the sensor height difference, the height installation on the part of the measuring chamber 3 to the measuring object is no longer necessary for calculating the propagation speed.
  • FIGS. 3 to 5 show further embodiments of the sensor arrangement 10.
  • the measuring chamber 3 is formed from different carriers 22a, 22b,..., Which are stacked like a building block and connected to one another.
  • the carriers 22a, 22b, ... may have different shapes or be formed the same.
  • FIG. 5 shows an advantageous carrier 22 with sensors 4a to 4d; such a layer is also called sensor layer (A).
  • a layer is also called sensor layer (A).
  • sensors 4a, 4b and 4c and 4d or moisture sensors 2a and 2b on both sides of the carrier 22a, 22b, ..., depending on the permeability of the carrier 22a, 22b, ... for certain particles or gases or Substances that are determined by measuring the concentration and time of entry and the concentration of the exit.
  • the sensor layer (A) in addition to or instead of the sensors 4a, 4b, ... have a temperature sensor.
  • each of the carriers 22a, 22b,... May have contact electrodes 37 which completely penetrate it and establish the contact between the individual carriers 22a, 22b, Meter allows.
  • 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 or circular in cross section. Alternatively, the contact electrodes 37 may also limit a side wall of the measuring chamber 3 or be arranged on this side wall or be embedded in the wall 31 of the measuring chamber 3.
  • a carrier 22a, 22b, ... with such contact electrodes 37 is also referred to as a contact layer (E).
  • cavities of different heights are created, which can be filled with one or more materials 48.
  • these materials 48 may react with the fabric or gas or have a retarding or accelerating effect on their rate of propagation.
  • the material 48 may be a powder or powder or jelly or granules or sand or mixtures thereof.
  • the material 48 can optionally also be arranged in the pores 44 or louvers of the carriers 22a, 22b,....
  • FIGS. 7 to 11 show a plurality of successive carriers 22a to 22e or layers of a further embodiment of the sensor arrangement 10. Measuring chamber 3 or parts of the measuring chamber 3 are stacked in several layers.
  • These layers or supports 22a to 22e may be porous or consist of a continuous material and / or include slots. Through these slots and / or continuous porous, in particular with holes, provided layers, gas diffuses into the next layers and thus reaches other sensors 4a to 4f.
  • Each subregion 34a to 34e of the measuring chamber 3 may consist of a different material or a different material composition, for example to vary the pore size from layer to layer and thus to effect a filter property and / or barrier for certain particles and / or gases. It is advantageous if the layers or the carriers 22a, 22b,... Have a common frame and thus that the particles, substances or gases can not escape from the measuring chamber 3. Furthermore, it proves advantageous if each layer behind the sensor 4a, 4b,...
  • the temperature of one layer seals the following layer or the following sensors 4a, 4b,... unaffected.
  • the sensor 4a, 4b for example, by a heater or a Peltier element can be brought to temperature, without affecting the sensors 4a, 4b, ... in deeper layers.
  • measurement takes place on three levels and a carrier 22a designed as a spacer layer (Q) for the measurement object (level 0, FIG. 7) and a cover layer (level 4, FIG. 11) delimit the measuring chamber 3, which can optionally be divided into several subareas.
  • the individual layers (level 0 to level 4) or the carriers 22a to 22e are arranged one above the other in stacked layers.
  • level 1 FIG. 8
  • the sensors 4a, 4b are arranged on narrow webs or constrictions (FIG. 14) and therefore of the remaining material Measuring chamber 3 and the carrier 22b heat decoupled.
  • level 2 FIG.
  • the spacer layer (Q) may for example be made of a hard material best and incompressible to the distance between two layers or carriers 22a, 22b, ... and / or the distance between the sensors 4a, 4b, ... to the end wall 36 exactly and keep it constant.
  • a plated-through connection can take place in order to transmit signals from one level to another level.
  • pins or rods can be used for the stacking.
  • the via or the contact electrodes may be formed, for example by conductive powder that is heated and thus creates connections.
  • one or more layers or carriers 22a, 22b, ... may be made of optical layers, such as silicate or glass, to facilitate optical interactions or surveys.
  • coatings are also possible which act as mirrors or lenses.
  • the measuring chamber 3 may be arranged axisymmetric and divided into two or more subregions 34a, 34b, ....
  • One side can be heated and the other side cooled or maintained at different temperature levels.
  • this can be done by a Peltier element arranged in the measuring chamber 3 or on a carrier 22, which heats one side and cools the other side.
  • FIGS. 12 and 13 show further embodiments of the sensor arrangement 10 according to the invention.
  • the carriers 22b and 22d are formed the same and form a spacer layer (Q).
  • the spacer layer (Q) has a defined thickness or height and is made of a stiff material, whereby the distance of the spacer layer (Q) adjacent carrier 22a and 22c remains constant even under the influence of pressure.
  • the carriers 22a and 22c are formed as sensor layers (A).
  • the carriers 22a and 22c may have projections 41 on which the sensors are then arranged.
  • the carriers 22a and 22c may also have recesses 42, as shown in FIG. Through the recesses 42 or elevations 41, the distance of any arranged on the recesses 42 or elevations 41 sensors can be specified and varied.
  • the carriers 22 may also have constrictions or connecting webs 43 (FIG. 14) around the region of the carrier 22 on which a sensor 4a, 4b, is thermally separated from the rest of the carrier 22 and to prevent unwanted heating or cooling.
  • FIG. 15 shows different embodiments of partial areas 34a to 34c in a detailed view.
  • the different partial regions 34a to 34c have different expansions relative to the end wall 36 of the measuring chamber 3.
  • the sensors 4 a to 4 c are each arranged in the subregions 34 a to 34 c and have a different distance from the end wall 36.
  • each subregion 34a to 34c can be designed for a separate application and thus allow several measurements simultaneously
  • FIG. 16 and 17 show a possibility of fixing the carrier 22. As shown in Fig. 16 and
  • a carrier 22a can be attached to another carrier 22b by means of a clamping member 46, e.g. be attached via a weave or pressing.
  • a clamping member 46 e.g. be attached via a weave or pressing.
  • FIG. 18 shows an alternative attachment in which the layered supports 22a, 22b are pressed together via the clamping element 46.
  • the clamping element 46 may, for example, as shown in Fig. 18, be screwed to a counter-plate 47.
  • a sealing of the side edges to the environment can also be achieved.
  • the carriers 22a, 22b,... are fixed to one another by means of a seal, in particular via an immersion bath or a coating or spray, and are sealed off from the surroundings of the sensor arrangement 10.
  • the sensor arrangement 10 has a housing, for example a plastic housing, in which the sensor arrangement 10 or individual supports 22a, 22b, ... are glued or screwed to it.
  • FIG. 19 shows a further embodiment of the sensor arrangement 10 with ventilation ducts 48.
  • the measuring chamber 3 comprises four partial areas 34a to 34d, which are separated from one another by gastight webs 39.
  • the partial areas 34a and 34d each have a ventilation channel 48, which connects the respective partial area 34a, 34d to the surroundings of the sensor arrangement 10.
  • Fresh air penetrate into the subregions 34a, 34d or emerge from the subregions 34a, 34d by way of a defined amount of, for example, already measured substance.
  • the wall 31 of the measuring chamber 3 and / or the webs 39 or parts thereof are permeable to gas or breathable.
  • FIG. 20 shows a sectional view of a carrier 22 transversely to the course of the layer or carrier 22.
  • the carrier 22 is designed as a separating column layer (L) and has a meandering channel 27.
  • the channel 27 allows a longer distance to be traveled for the gas or the substance in its propagation, whereby gases or substances with a high propagation velocity of gases with a low propagation velocity are separated.
  • a separation column of, for example, 20cm can be realized.
  • a separating column can also be realized by means of a channel course in a plurality of carriers 22a, 22b, with a continuous channel extending between a plurality of layers or carriers 22a, 22b,.
  • a plurality of separating column layers (L) can also be stacked on top of each other and the end of the channel or the pores of a channel 27 of a carrier 22a, 22b, ... open into the beginning of a channel 27 of another carrier.
  • FIG. 21 shows an embodiment of the sensor arrangement 10 with a plurality of different carriers 22a to 22f.
  • the carriers 22a to 22f are stacked on top of each other and together form the measuring chamber 3.
  • the carriers 22a and 22c are designed as sensor layer (A).
  • On the carrier 22a is a sensor 4a on the carrier 22c is another sensor 4b arranged
  • the carrier 22b and 22f have an equal thickness and are formed as an insulating layer (B).
  • the carrier 22b thermally and electrically isolates the carrier 22a from the carrier 22c and thus prevents thermal and electrical interference of the sensors 4a and 4b.
  • the carrier 22f thermally and / or acoustically and / or electrically isolates the measuring chamber 3 from the surroundings, thereby negatively influencing which, for example, shields any charge present on the measuring object.
  • a selection of suitable insulating materials or insulating materials are listed in Table 1. Table 1: Insulating materials or insulating materials of the measuring chamber
  • the carrier 22e is formed as a filter layer (H).
  • the filter layer (H) filters out a part of the substances emerging from the measurement object or holds this back in the first part of the measurement chamber 3, whereby its entry into the deeper layer of the measurement chamber 3 is prevented.
  • the filter layer (H) may comprise, for example, a mechanical filter and / or sound filter and / or acoustic filter and / or ultrasound filters and / or higher-frequency filters.
  • a plurality of carriers 22a, 22b, ... stacked one above the other are each formed as a filter layer (H), which have different filter properties.
  • a finer filtration can take place in order to allow only certain diameters of particles, gases and substances to reach the deeper layers or selected sensors 4a, 4b,...
  • FIGS. 22 and 23 show a further embodiment of a layered sensor arrangement 10 according to the invention with a carrier 22c designed as a fastening layer (J).
  • the carrier 22c has a number of fasteners 49, with which the attachment layer (J) can be attached to the sensor assembly 10 or an ess réelle.
  • the carrier 22c or the attachment layer (J), projects laterally beyond the further carriers 22a, 22b, and 22. If, for example, the carriers 22a to 22d are fastened to one another by gluing, the measuring chamber 3 formed from the carriers 22a to 22d can be detachably fastened to other layers or measuring devices or the sensor arrangement 10 by screws, for example, by means of the fastening layer (J).
  • Figs. 26 and 27 show alternative embodiments of the sensor assembly 10.
  • the sensors 4a, 4b, 4c, 4d, and the humidity sensor 2 are disposed on a shelf, in this embodiment a drum.
  • the drum or the insert can then be plugged into the measuring chamber 3 in on the supports 22 formed corresponding receptacles.
  • the arranged on the slot sensors 4a to 4d then protrude into the measuring chamber 3 and can detect the substances located in the measuring chamber 3.
  • the insert can for example be pressed into the measuring chamber 3 or on the carrier 22 or held by spring force and / or, preferably by gluing, chemically fixed.
  • the bays can be formed as plug-in cards 1 10.
  • these plug-in cards 110 may include a plurality of sensors formed on a carrier 22 and a board, respectively.
  • three sensors 4a, 4b, 4c are formed on the plug-in card 110, the electrical contacts of which open into connection contacts 11.
  • each plug-in card 110 can be adapted to the respective intended use or to the desired measurement. It can also be provided that a plurality of receptacles are provided on the carriers 22 or in the measuring chamber 3 or on each carrier 22, so that a plurality of plug-in cards 1 10 can be placed simultaneously in the measuring chamber 3 and analogously to those on the carriers themselves arranged sensors 4a, 4b, ... span multiple levels of sensors.
  • the plug-in cards 1 10 can for example be pressed into the measuring chamber 3 or held by spring force and / or, preferably by gluing, be chemically fixed.
  • the sensor arrangement 10 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 surface of the measuring chamber 3 facing the surroundings, which is placed on the object to be measured. In the mounted state of the sensor arrangement on the measurement object, the electrodes allow an impedance measurement over the measurement object.
  • FIG. 28 and 29 another embodiment of the plug-in card 1 10 is shown.
  • the plug-in card 110 consists of three carriers 22a to 22d which are glued or fused together.
  • the respective sensors 4a to 4c are arranged on the carriers 22a to 22c, and the connection contacts 11 are arranged on the carrier 22d at which the plug-in card into the measuring chamber 3 is introduced and connected to the electrical lines arranged there.
  • Fig. 30 is a garment 300 according to the invention, in this embodiment, a T-shirt is shown schematically.
  • the garment 300 comprises a number of sensor arrangements 10 according to the invention.
  • the sensor arrangements 10 are applied to a flexible film 301, which is attached to the T-shirt by means of an adhesive layer or via a seam.
  • the sensor assemblies 10 are respectively facing the skin of the user with the end wall 36 of the measuring chamber 3 so that they rest against the skin when the user wears the T-shirt on the body.
  • the film 301 may preferably be in the form of a silicon wafer with a thickness of less than 100 pm, in particular 75 ⁇ m.
  • the garment (300) may comprise a gel or superabsorbent, such as airgel, with which sweat and liquids of a user are absorbable, the superabsorbent of which the gel is advantageously disposed around the sensor assembly 10 so as to perspire or effectively from the sensor assemblies 10 can be kept away and the measurement be disturbed by entering large amounts of liquids or sweat in the measuring chamber.
  • attached to the garment 300 sensor assembly 10 may have a special transition layer covering the measuring chamber 3 and the sensor assembly 10 and is not permeable to detergent and water and surfactants but permeable to the substances to be measured, so that the garment 300 in the washing machine can be washed, the sensors 4a, 4b, ... the measuring chamber 3 but not destroyed.
  • transition layer is impermeable
  • linear alkylbenzene sulphates SAS
  • SAS secondary alkanesulphonates
  • FAS fatty alcohol sulphates
  • MES methylester sulphonates
  • nonionic surfactants eg fatty alcohol polyglycol ethers (FAE) and sugar surfactants, wash alkalis, ...
  • Another aspect of the invention provides that a sensor arrangement 10 according to the invention is contained in a wristwatch.
  • the sensor assembly 10 is then arranged with the end wall 36 of the measuring chamber 3 such that it rests on the skin of the user and forms a measuring chamber 3 in the applied state.
  • a further application of the sensor arrangement 10 according to the invention provides that the sensor arrangement 10 is arranged in a fastening band, in particular a bracelet or chest strap or ring or collar or headband, for attachment to the body, in particular the arm, the chest or the legs of a human.
  • the fastening tape has a fixing agent, e.g. a Velcro strap and a, preferably stretchable, band with which the fastening strap can be fastened to the body of the user. This allows easy and constant monitoring of patients, athletes and other people. When trained as a ring and fixed bands can be used with fixed sizes.
  • a carrier 22a, 22b,... Designed as a sensor layer (A) may, for example, consist of a ceramic, silicon or other materials and has at least one sensor arranged on the carrier 22a, 22b,.
  • a carrier 22a, 22b,... Or the separating layer (C) may comprise or consist of palladium. If the palladium is then heated, for example by an adjacent temperature layer (I), hydrogen diffuses out of the gas mixture almost without resistance. The palladium thus acts in the separation layer (C) as a catalyst for molecular compounds in order to be able to measure them more easily. Furthermore, by the temperature layer (I), the measuring chamber 3 are heated and burned out germs or other harmful substances or killed.
  • a further optional embodiment of the carriers 22a, 22b,... Provides that the carrier 22a, 22b,... Is designed as an actuator layer (D).
  • the actuator layer (D) has a defined opening, which is covered by a movable element.
  • the opening may, for example, be in the form of a macroscopic recess 45 passing completely through the respective carrier 22a, 22b,..., Which is formed by a movable element consisting of a thermomorphic material, e.g. a shape memory alloy, is completely covered.
  • the shape memory alloy is configured such that it completely covers the recess 45 at room temperature and undergoes a defined deformation when heated by a heating coil arranged in the actuator layer (D) and thus completely or partially releases the opening or the recess 45.
  • the movable element is also heated by the temperature of the measurement object and only after the end wall 36 of the measurement chamber 3 has been applied to the measurement object assumes the temperature of the measurement object and thus opens the measurement chamber 3 or the opening or recess 45 ,
  • the opening of the actuator layer (D) through a cooling element is cooled down again after a defined measurement period and thus closes the opening again.
  • a cooling element for example a Peltier element
  • the opening can be opened analogously even with a cooling of the thermomorphic movable element.
  • a further embodiment of an actuator layer (D) provides that in a carrier 22a, 22b,...
  • an opening or closing mechanism similar to a valve is formed and, for example, open and close ventilation channels leading into the surroundings of the sensor arrangement 10 and generate such a gas flow or liquid flow.
  • Shape memory alloys consisting of cryogenic materials such as NiTi (nickel-titanium, nitrinol), NiTiCu (nickel-titanium-copper) where the transition temperature is determined by the nickel content.
  • cryogenic materials such as NiTi (nickel-titanium, nitrinol), NiTiCu (nickel-titanium-copper) where the transition temperature is determined by the nickel content.
  • Other materials include alloys of CuZn (copper-tin), CuZnAI (copper-tin aluminum), CuAINi (copper-aluminum nickel), FeNiAl (iron-nickel aluminum), FeMiSi (iron-manganese-silicon); ZnAuCu (zinc-gold, copper), or other known from the prior art thermobimorphic elements such as bimetallic strip.
  • a support 22a, 22b, .. designed as a contact layer (E) may also have a number of electrical contact surfaces or contact electrodes 37.
  • the contact surfaces are arranged, for example, respectively on the underside and the upper side of the carrier 22a, 22b,... And connected by means of an electrical line.
  • the contact surfaces can thus produce an electrical contact between two further layers or the contact layer (E) and adjacent further carriers 22a, 22b,.
  • a temperature layer (I) may comprise a heating or cooling element, in particular a heating coil or a Peltier element which are arranged on the support 22a, 22b,..., in order to fix the respective support 22a, 22b,. I) adjacent supports 22a, 22b, ... to heat or cool to a temperature or to keep the temperature of the supports 22a, 22b, ... or the measuring chamber 3 constant and thus to reduce measurement accuracies due to temperature fluctuations.
  • the carrier 22a, 22b, ... may comprise a heating or cooling element, in particular a heating coil or a Peltier element which are arranged on the support 22a, 22b,..., in order to fix the respective support 22a, 22b,. I) adjacent supports 22a, 22b, ... to heat or cool to a temperature or to keep the temperature of the supports 22a, 22b, ... or the measuring chamber 3 constant and thus to reduce measurement accuracies due to temperature fluctuations.
  • the carrier 22a, 22b, ... can be provided that the carrier 22a,
  • each layer of the measuring chamber 3 and / or the carriers 22a, 22b, ... have a different thermal conductivity and thus the heat flow or the heat storage and insulation can be selected depending on the requirements.
  • At least one layer or carrier 22a, 22b,... Completely or individual parts thereof may have a thermal conductivity equal to that of the substance, particle or gas to be measured. So is a homogeneous heat flow and a achieved constant temperature within the layers and very simply ensures that there is no or targeted turbulence in the substance or the substance mixture.
  • At least one of the carriers 22a, 22b,... Is designed as a distribution layer (F).
  • the distribution layer (F) is designed such that a plurality of measurement signals of the sensors 4a, 4b,... Are bundled into a sum signal, or a measurement signal is distributed over a plurality of lines.
  • a signal distribution or signal collection can take place by means of multiplexers or demultiplexers arranged on the carrier 22a, 22b,.
  • At least one of the carriers 22a, 22b, ... is designed as a therapeutic layer (K).
  • a therapeutic layer (K) contains at least one therapeutic substance with which the carrier 22a, 22b,... Coated, coated or in this is stored.
  • the delivery of the substance takes place either in the measuring chamber 3 and then via the measuring chamber 3 to the user or the therapeutic layer (k) is arranged as the lowest layer of the measuring chamber 3 and thus lies directly on the skin of the user and so can deliver the therapeutic substance to the user.
  • the therapeutic substance may in particular be a care substance or barrier opening substance or a substance which stimulates the skin to perform certain reactions or to release substances.
  • a channel, in particular etched, runs through the therapeutic device, through which the therapeutic substance can be conducted to the surface of the respective carrier 22a, 22b,... Or into the measuring chamber.
  • At least one of the carriers 22a, 22b,... can be designed as an electronic layer (M).
  • the electronic layer (M) comprises electronic circuits and / or components e.g. a measuring electronics and / or evaluation electronics and / or a memory and / or a processor and / or a voltage source, in particular a battery, and / or a wafer blank.
  • electrical components from a third party such as e.g. be integrated into the structure of a supplier.
  • At least one of the carriers 22a, 22b,... can be designed as a measuring layer (N).
  • the measuring layer (N) comprises a measuring electrode grid and a number of holes passing completely through the carriers 22a, 22b,.
  • the holes are each adapted to the diameter of individual selected atoms or molecules and only slightly larger or equal to this.
  • the measuring electrode grid is applied to each of the holes when a molecule or atom or particle is the same Dimensions such as the respective hole has passed the hole, an electrical contact in the measuring electrode grid is closed and / or the permittivity and / or conductivity of the electrode line or the electrode grid is changed and the respective atom or molecule is detected.
  • the holes of the measuring layer (N) can be produced for example by etching processes or lasers.
  • the support material such as Al0 2 , heated in the production and then bombarded with those atoms or molecules for which the layer should be permeable. The thinner the respective carrier 22a, 22b,..., The more accurate the resulting holes become.
  • a combination of a porous material with the bombardment, laser or etching is possible to form the holes in the carriers 22a, 22b,. In this way, sieve layers or the filter layers (H) can be produced.
  • At least one of the carriers 22a, 22b,... May be formed as a bonding layer (O), the bonding layer (O) or the carrier 22, 22b,...
  • a binding substance in particular an activated carbon, with which the substance or Volatile substances can be bound and are kept available for the evaluation or measurement or for further uses.
  • At least one of the carriers 22a, 22b,... Is designed as an application layer (P).
  • the application layer (P) comprises an electromechanical vibration generator or an electromechanical transducer.
  • the respective carrier 22a, 22b,..., The carrier 22a, 22b,... Adjacent layers and / or the entire measuring chamber 3 can be vibrated.
  • the vibrations then microorganisms, viruses or unwanted substances from the measuring chamber 3 can be applied. This is very effective especially for adjacent layers that are sensitive to heating and are destroyed by high temperatures.
  • the manipulation layer (R) in one embodiment comprises a ferrite layer with coil. This causes a translation of the voltage according to the number of turns whereby an amplification of the voltage signal takes place.
  • a solvent in the manipulation layer (R) is a solvent is contained, which is filled during manufacture or introduced by means of a cartridge in the view.
  • pores 44 arranged in the respective carrier 22a, 22b,... The gas penetrates to the solvent, but the solvent can not escape. The gas evaporates into the area of the solvent and is mixed with this.
  • By reacting the gas with the solvent individual substances can be deliberately dissolved out, or another gas which is formed by reaction of the old gas with the solvent, for example, can be passed on to a following sensor layer (A) and then analyzed there.
  • the carriers 22a, 22b,... Is designed as a mixed layer (S).
  • the mixed layer (S) comprises, for example, channels with a defined medium or channels which are connected to the surroundings of the measuring chamber 3. Ambient air can be supplied through the channels, the stream of the substance being superimposed with a particle stream of the media arranged in the mixing hit.
  • arranged in the channel changeable designed as a plug filter set a targeted influx of ambient air and prevent unwanted substances from entering into the measuring chamber 3.
  • At least one of the carriers 22a, 22b,... is designed as a covering layer (U).
  • the cover layer (U) is gas-tight or liquid-tight and separates two adjacent layers gas-tight or fluid-tight from each other.
  • the cover view (U) can be, for example, the layer far away from the measurement object.
  • one of the carriers 22a, 22b,... Is designed as a spring layer (V).
  • the spring layer (V) made of a flexible material and is deformable during assembly of the individual layers. This makes it possible to compensate for any manufacturing tolerances and to compensate for unevenness or uneven thicknesses of individual layers or parts thereof in order to achieve a flat and straight structure of the layers in the direction of the end wall 36. Furthermore, the spring layer (V) can avoid damage that occurs due to excessive pressure or stresses when applying the measuring chamber 3 on the measurement object or when compressing, pressing or screwing the individual layers to the sensor assembly.
  • at least one of the carriers (22a, 22b,...) Is designed as a logic layer (W).
  • the logic layer (W) is designed to be insulating, this insulation either by recesses which are produced by means of shooting or melting, the underlying or overlying layer or carrier 22a, 22b, .. connects.
  • the logic layer may be widely doped at certain locations, or may include conductive particles.
  • a sensor layer (A) with many sensors 4a, 4b,... Can then be produced by the recesses, but only individual sensors can be connected to an electronic layer or the evaluation unit 40 for the evaluation of the measurement, as required.
  • the logic layer (W) may for example be particularly thin and be realized for example by vapor deposition.
  • At least one of the carriers 22a, 22b,... is designed as an energy layer (X).
  • the energy layer (X) has a voltage and / or energy source, in particular a battery or an accumulator.
  • the energy supply of other layers can be ensured and eliminates an external power supply arranged outside the layers.
  • An alternative embodiment of the sensor arrangement 10 provides that at least one of the carriers 22a, 22b,... Consists of a biocompatible material.
  • the support 22a, 22b,... Facing the measurement object or the skin can consist of a biocompatible material and thus minimize or avoid irritation of the skin.
  • the end wall 36 may be coated with a biocompatible material.
  • the carriers 22a, 22b,... Comprise a self-cleaning coating, in particular have a coating, wherein the coating consists of silicon dioxide with nanometer-sized nubs, a high roughness or is formed as a wax layer with wax crystals.
  • the individual layers eg the insulating layer, the filter layer and the sensor layer (A) in series on different machines.
  • the individual layers can then be stacked and connected.
  • the sensor layer (A) consists wholly or partly of ALPHA iron, which is contacted with electrodes.
  • plastic properties of cubic body-centered metals, such as ⁇ iron are used to determine carbon and nitrogen content in ranges 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 ⁇ of the 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 the concentration of the substance to be measured in the region of the sensor 4a, 4b,... Relative to the last measuring time. For this reason, the total concentration of the substance in the sensor 4a, 4b,... Can be determined by summing the individual determined changes in concentration. The concentration changes further depend on an experimentally determined constant (see formulas above), on the characteristic of the measuring chamber 3 and on the maximum permeability of the material of the sensor 4a, 4b, ... at maximum saturation with the substance to be measured.
  • the concentration change c [C] or c [N] for carbon or nitrogen are determined using the two abovementioned formulas. By the above-mentioned procedure is also taken into account that the sensor in question has a non-vanishing permeability, even if no substance to be measured is in the range of the sensor.
  • the nitrogen of the ambient air can be determined, for example, at the beginning time and deducted accordingly, only to release the nitrogen of the To determine the object to be measured.
  • 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.
  • the measuring chamber 3 may also have other shapes, for example a bell, ball or pyramidal shape.
  • the optional humidity sensor 2 may be configured as a sensor for detecting transepidermal water loss in the illustrated embodiments and may detect transepidermal water loss of a subject's skin.
  • the sensor 4 or the sensors 4a, 4b, 4c,... Can be designed identically and detect the content of a single substance or be designed such that the content of a plurality of substances is determined.
  • the sensor 4a or at least one of the further sensors 4b, 4c,... in the embodiments shown be a photomultiplier, in particular a micro photomultiplier, a gas sensor and / or a particle sensor and / or 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. In order to be able to measure Skin Surface Water, a rapid response speed of the sensor is advantageous, otherwise the Skin Surface Water is mixed with the water leaving the test object or the skin or evaporated and can no longer be determined without error.
  • 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 2.
  • 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 or the skin faster or before the gases with low propagation velocity or diffusion rate through the subject or skin.
  • 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, 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
  • pH indicators e.g. Litmus, Bromthvmolblau or
  • Tea and / or red cabbage juice can by means of
  • Indicator selection is a direct contact
  • Enzyme urease urea e.g. Platinum coil, NTC, PTC temperature
  • UV (ultraviolet) phosphor LED (375 nm), PMT (425nm-550nm)
  • Plasticizer Tris (2-ethylhexyl phosphate has 67% weight
  • MOX Metal Oxide Semiconductor
  • organic semiconductor materials such as
  • Pellistor e.g. wound platinum wire hydrogen
  • Fij. 1 shows a sensor assembly 10 applied to the end wall 36 on a subject of measurement, in this embodiment, the skin of a subject.
  • the wall 31 of the measuring chamber 3 has a scribed structure formed by the supports 22a to 22s, and 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 continuously occur water vapor and other substances that are enriched in the measuring chamber 3. Depending on the value of the transepidermal water loss (TEWL) value, more or less particles or gases will be released from the skin.
  • 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 also forward these detected values to the processing unit 40.
  • the processing unit 40 determines the TEWL value by means of the humidity measured by the moisture sensor 2 and normalizes it to predefined conditions, e.g. 20 ° C, 40% 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 processing unit 40 can then use the TEWL value and corresponding reference measurements or conversion tables stored on the measuring device to determine the content of the substance, e.g. of carbon dioxide and / or sulfur.
  • the subject of the measurement may also be directly human or animal blood or other bodily fluids, and the sensor assembly 10 will determine particles and substances in the flow of the intestine and be located in that or other body orifices.
  • Table 2 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. Alternatively, 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.
  • amino acids are determined, based on their isoelectric point and / or their hydrophobicity and / or their molar mass they can be determined.
  • Such a measurement with a schichartigen measuring chamber 3 is illustrated by the example of the isoelectric point measurement:
  • the isoelectric point is an exact pH of an aqueous solution that balances the positive and negative charges of ampholytes or zwitterions. This characteristic size is defined exactly for each individual zwitterionic molecule; see Table 3:
  • the pK value is not a constant and depends on the temperature, the activity, the ionic strength and the immediate environment of the titratable group and can therefore vary widely (see Table 4).
  • the pKs values of the acid group and the amino group are known and allow a single amino acid to be calculated as follows:
  • the sensor layer (A) or the manipulation layer (R) may include one or more liquids, which are introduced together in time or separately.
  • the liquid is distilled water for large changes in pKa values and / or weak-buffer buffer solutions, e.g. Acetate buffer, ammonium buffer.
  • a layer or at least one of the carriers 22a, 22b, .. of the sensor arrangement 10 is made of e.g. Cellulose is formed with at least 2 electrodes for applying a DC voltage and further comprises a heater, a Sprühungsech an optical sensor and optionally a pH sensor for an aqueous solution.
  • the measuring procedure is then carried out as follows: 1) moistening the treatment layer with a buffer solution, 2) placing the amino acid in the middle of the measuring chamber 3 by placing it on the object to be measured, 3) applying a DC voltage to the two electrodes; Polarity anode, cathode; 4) after a defined time the DC voltage will switch off; 5) turn on the heater to dry the treatment layer; 6) Liquid introduction of e.g. Ninhydrin solution (reagent on amino acids), 7) the heater is reactivated causing the amino acid to become visible as a purple spot; the distance to the anode or cathode measured by the optical sensor then defines the pH value, if no distance is detected there is an isoelectric state. 9) Optional rinsing or cleaning of the treatment layer or replacement of the sensor layer (A).
  • This arrangement is also suitable for measuring peptides and proteins.
  • it is suitable to use several parallel measuring chambers, as well as different liquids and / or waiting times, reagents to set up several equations and thus to be able to measure a mixture consisting of several amino acids, peptides, proteins from the mixture. Every recognizable pH corresponds to a defined amino acid.
  • reagent the appropriate solution for the recognition of the respective amino acids is used.
  • the pH change as described above can be measured by an optional pH sensor.
  • the recognition of the respective amino acid for example, with an optical sensor recognizes the respective color spectrum, for example violet carried out.
  • the intensity of the spectrum measured reflects the number or amount of amino acid, for example, glycine.
  • a TEWL sensor may accept the additional buffer fluid, e.g. Determine water vapor emitted by humans or determine the solution more accurately.
  • one or more constituents of the gases which are not intended to be measured can be bound or delayed in time until the other more volatile substances have been measured.
  • Preferred transmissive or porous materials of the carriers 22a, 22b, ... are: silicon and polysilicon, graphene and alumina ceramics.
  • Silicon is less permeable to the materials, polysilicon selectively changeable permeable, graphene highly permeable, especially for small particles, AI203 less permeable but also permeable to larger particles depending on the setting in the manufacturing process (pore size).
  • the flow path and the flow rate of the substances is set.
  • suitable materials of the carriers 22a, 22b,... are: silicon (Si), germanium (Ge), boron (B), selenium (Se), tellurium (Te), and their polytypes, such as polysilicon, polygermanium, gallium arsenide ( GaAs), indium phosphide (InP), indium antimonide (InSb), indium arsenide (InAs), gallium antimonide (GaSb), gallium nitride (GaN), gallium phosphide (GaP), cadmium sulfide (CdS), zinc oxide (ZnO), zinc sulfide (ZnS), silicon carbide ( SiC), phthalocyanine, tetracene, pentacene, polyvinylcarbazole, TCNQ, ceramics and / or ceramics such as Al 2 O 3, sapphire, SiO 2 glass, glasses, etc.
  • these materials may be porous or selectively porous or
  • the supports 22a, 22b, ... or each layer may also be divided so that e.g. a part of material 1 and a part of material 2, each of which is arranged on the support 22a, 22b, ... with each other and / or side by side.
  • a task sharing or a task splitting e.g. an optical and electrical measurement on a support 22a, 22b, ... can be performed.

Abstract

The invention relates to a sensor arrangement (10) for determining the content of a substance in an object being measured, in particular in a body part, from which steam or vapour containing a substance is continuously discharged, the arrangement comprising a measurement chamber (3) that delimits an area of the surface of the object being measured, wherein the measurement chamber (3) comprises a front face (36) which can be set onto the object being measured, the sensor arrangement (10) comprises at least one sensor (4a) for sensing the content of at least one substance inside the measurement chamber (3), the measurement chamber (3) has a layered structure with at least two layers, each layer of the measurement chamber (3) is formed by a substrate (22a, 22b,...), the sensor arrangement (10) comprises another sensor (4b), in particular a plurality of other sensors (4b, 4c,...), the one sensor (4a) and the other sensor (4b) are arranged each on a different substrate (22a, 22b,...) and the substrates (22a, 22b,...) are fastened, preferably detachably fastened to each other, in particular above each other in the direction of flow of the substance.

Description

MEHRSCHICHTIGE SENSORANORDNUNG ZUR ERMITTLUNG EINES STOFFGEHALTS IN EINEM MESSGEGENSTAND INSBESONDERE IN EINEM KÖRPERTEIL  MULTILAYER SENSOR ARRANGEMENT FOR THE DETERMINATION OF A SUBSTANCE CONTENT IN A MEASURING SUBJECT, PARTICULARLY IN A BODY PART
Die Erfindung betrifft eine Sensoranordnung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 , ein Kleidungsstück gemäß Anspruch 45, eine Armbanduhr gemäß Anspruch 48 sowie ein Befestigungsband gemäß Anspruch 49. The invention relates to a sensor arrangement according to the preamble of patent claim 1, a garment according to claim 45, a wristwatch according to claim 48 and a fastening band according to claim 49.
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. About the skin of a person or an animal leave the body continuously gases and liquids. These gases are different depending on the body region or body part, as the underlying organs or body regions fulfill different tasks and thus produce other metabolic products. The metabolic products produced by the organs or body cells are then removed from the organs or body regions via the bloodstream. Since the human body attempts to get rid of circulating substances in the bloodstream as quickly as possible, except for blood cells and platelets, the bloodstream is permeable and allows substances, for example gases, to diffuse through the blood membrane. The slower these substances are transported through the bloodstream, the faster the substances of the blood vessels diffuse into the environment or the tissue surrounding the blood vessels. Furthermore, 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. This creates a clear rule profile between blood vessel, capillary blood vessel and skin. The substances released to the tissue or the capillary blood vessels are thus also partially excreted from the body via the skin. Due to the different tasks of the body regions, the skin as well as the circulation of the individual body regions is regulated differently. Thus, depending on the body region and body site, 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.
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. By "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.
Auf der menschlichen oder tierischen Haut befinden sich Partikel, Gase, sowie Flüssigkeiten sowie organische Lebewesen wie Bakterien, Viren und andere Organismen. In der umgebenden Luft sind ebenfalls Gase und andere Partikel vorhanden, sowie auch Flüssigkeiten in Form von Tröpfchen, beispielsweise Regen, die auf der Haut optisch sichtbar. On the human or animal skin are particles, gases, and liquids as well as organic organisms such as bacteria, viruses and other organisms. In the surrounding air are also gases and other particles present, as well Liquids in the form of droplets, such as rain, which are optically visible on the skin.
Aus dem Stand der Technik sind Gasaufnahmesysteme bekannt, die Gasinjektionen vorzugsweise gepumpt über Pneumatikschläuche 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. Gas intake systems are known from the prior art, the gas injections preferably pumped perform via pneumatic tubes into 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.
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 Messgeräte auf definierte Anwendung abgestellten Aufbau auf, der nicht verändert werden kann. Dadurch entsteht der Nachteil, dass für jede Anwendung unterschiedliche Messgeräte auf dem Markt existieren, die für den Benutzer unterschiedliche Kenntnisse und Anforderungen bezüglich der Messdauer und deren Bedienung stellen. Various measuring devices are known from the prior art, which measure the moisture exiting the skin, the so-called trans-epidermal water loss or TEWL value. Such gauges usually use internal calibration tables which limit the application and its evaluation. Furthermore, the known from the prior art measuring devices on a defined application parked structure, which can not be changed. This creates the disadvantage that different measuring devices exist on the market for each application, which provide the user with different knowledge and requirements with regard to the duration of the measurement and its operation.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Sensoranordnung bereitzustellen, die eine breitere und variable Anwendungsmöglichkeit erreicht und verschiedene Partikel, Moleküle und Verbindungen, Stoffe und Stoffgruppen detektieren kann und deren Quantität sowie deren Zusammensetzung feststellt. It is therefore an object of the present invention to provide a sensor arrangement which achieves a broader and variable application possibility and can detect various particles, molecules and compounds, substances and substance groups and determines their quantity and their composition.
Diese Aufgaben werden durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Dabei ist vorgesehen, dass die Messkammer einen schichtartigen Aufbau mit zumindest zwei Schichten aufweist, wobei jede Schicht der Messkammer durch jeweils einen Träger gebildet ist, dass die Sensoranordnung einen weiteren Sensor, insbesondere mehrere weitere Sensoren, aufweist, wobei der eine Sensor und der weitere Sensor, jeweils auf einem unterschiedlichen Träger angeordnet sind, und dass die Träger aneinander, insbesondere in Strömungsrichtung des Stoffes übereinander, vorzugsweise lösbar, befestigt sind. These objects are achieved by the characterizing features of claim 1. It is provided that the measuring chamber has a layered structure with at least two layers, wherein each layer of the measuring chamber is formed by a respective carrier, that the sensor arrangement comprises a further sensor, in particular a plurality of further sensors, wherein the one sensor and the further sensor , Are each arranged on a different carrier, and that the carriers to each other, in particular in the flow direction of the fabric one above the other, preferably releasably secured.
Durch den schichtartigen Aufbau, ist es möglich die einzelnen Schichten, auf unterschiedlichen Maschinen in Serie zu fertigen. Je nach Verwendungszweck können dann die einzelnen Schichten übereinander gestapelt und verbunden werden. Hierdurch entseht eine breite Möglichkeit die Schichten bzw. Träger zusammen zu fügen und je nach Bedarf unterschiedliche Messkammern zu fertigen, die je auf einen oder mehrere Verwendungszwecke abgestimmt sind. Einzelne Schichten können so parallel auf unterschiedlichen Maschinen gefertigt werden, ohne dass es zu Verunreinigungen der anderen Schichten kommt und eine Optimierung der Arbeitsprozesse und damit eine energieeffiziente Produktion möglich ist Due to the layered structure, it is possible to manufacture the individual layers in series on different machines. Depending on the intended use, the individual layers can then be stacked and connected. This creates a wide possibility to add the layers or carriers together and depending to produce different measuring chambers as required, which are each tuned to one or more uses. Individual layers can be produced in parallel on different machines, without contamination of the other layers and optimization of the work processes and thus an energy-efficient production is possible
Die Beobachtung von Molekülen und/oder eine Elementmessung sowie die Messung der Moleküle und Molekülketten werden durch die vorliegende Erfindung besonders einfach, energiearm und zeitlich beschleunigt messbar. The observation of molecules and / or an element measurement as well as the measurement of the molecules and molecular chains can be measured by the present invention in a particularly simple, low-energy and temporally accelerated manner.
Weites ist durch die Schichtung eine präzise Anordnung der Sensoren einzelnen Sensoren in einer kompakten Bauweise möglich sowie eine Miniaturisierung von aufwendigen Messapparaturen möglich, die durch die Miniaturisierung kleinste Mengen von Stoffen bei geringem Energieverbrauch vermessen können. By layering a precise arrangement of the sensors individual sensors in a compact design is possible and a miniaturization of elaborate measuring equipment possible, which can measure the smallest amounts of substances with low energy consumption by miniaturization.
Jede der Schichten kann mit einer unterschiedlichen Strukturgröße gefertigt werden. Dadurch können bestimmte Strukturen, deren Miniaturisierung sehr teuer wäre mit größerer Auflösung gefertigt werden, andere können kleiner gefertigt werden. Beide Schichten können nachträglich zusammengefügt werden und ergeben so beispielsweise einen gemeinsamen Kanal oder eine gemeinsame Messkammer. Each of the layers can be manufactured with a different structure size. As a result, certain structures whose miniaturization would be very expensive can be made with greater resolution, others can be made smaller. Both layers can be subsequently joined together, resulting in, for example, a common channel or a common measuring chamber.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung liegt darin, dass beim Stand der Technik große Apparaturen in Gebrauch sind, die nach der Verwendung gereinigt oder entsorgt werden müssen. Die Erfindung kommt mit wenigen kleinen Messelementen (Schichten) aus, was Abfall und eine aufwendige und Umweltschädigende Reinigung vermeidet. Das Ausbrennen oder Ausglühen oder Sterilisieren ist auf Grund der Miniaturisierung mit geringem Energieaufwand möglich. Another advantage of the device according to the invention is that in the prior art large appliances are in use, which must be cleaned or disposed of after use. The invention does with few small measuring elements (layers), which avoids waste and a complex and environmentally harmful cleaning. The burnout or annealing or sterilization is possible due to the miniaturization with low energy consumption.
Besonders vorteilhafte Ausführungsformen der Sensoranordnung und des Verfahrens werden durch die Merkmale der abhängigen Ansprüche näher definiert: Particularly advantageous embodiments of the sensor arrangement and of the method are defined in more detail by the features of the dependent claims:
Eine kompakte Bauweise wird bereit gestellt indem, die Träger die Wandung der Messkammer bilden. A compact design is provided by the carriers forming the wall of the measuring chamber.
Um eine einfachere Messung der Stoffe bereitzustellen kann vorgesehen sein, dass jeweils zumindest ein Sensor auf den Trägern angeordnet ist und die Träger derart angeordnet sind, dass die Träger verschiedene Ebenen mit Sensoren aufspannen. Um einzelne Stoffe voneinander zu trennen und einfacher zu vermessen kann vorgesehen sein, dass die Messkammer als Trennsäule oder Filtersäule ausgebildet ist, wobei in der Messkammer eine Anzahl von Sensoren angeordnet ist. Hierdurch ist es auch möglich, aus der Haut austretende reaktive Stoffe, wie z.B. Methan oder Schwefelverbindungen, voneinander zu trennen und an der Reaktion zu hindern oder zu verzögern. In order to provide a simpler measurement of the substances it can be provided that in each case at least one sensor is arranged on the carriers and the carriers are arranged such that the carriers span different levels with sensors. In order to separate individual substances from each other and easier to measure it can be provided that the measuring chamber is designed as a separation column or filter column, wherein a number of sensors are arranged in the measuring chamber. As a result, it is also possible to separate from the skin exiting reactive substances, such as methane or sulfur compounds, from each other and to prevent or delay the reaction.
Vorteilhaft ist vorgesehen, dass die Sensoren derart in unterschiedliche Bereichen der Messkammer angeordnet sind, dass die Sensoren bei Auflage der Messkammer auf den Messgegenstand unterschiedliche Abstände zum Messgegenstand aufweisen. Durch die unterschiedlichen definierten Abstände der Sensoren kann die Ausbreitungsgeschwindigkeit des Stoffes gemessen werden indem die Zeit erfasst wird an denen der jeweilige Stoff an den einzelnen Sensoren erkannt wird und so der Stoff über die Zuordnung der Ausbreitungsgeschwindigkeiten zu den jeweiligen Stoffen einfach bestimmt werden. Advantageously, it is provided that the sensors are arranged in different areas of the measuring chamber, that the sensors have different distances to the measuring object when the measuring chamber is placed on the measuring object. Due to the different defined distances of the sensors, the propagation speed of the substance can be measured by the time is detected at which the respective substance is detected at the individual sensors and so the substance via the assignment of the propagation velocities to the respective substances are easily determined.
Vorteilhaft ist vorgesehen, dass die Träger gleich ausgebildet sind und zumindest jeweils eine durchgängige makroskopische Ausnehmung aufweisen, wobei die Träger bausteinartig übereinander, vorzugsweise lösbar aneinander befestigt sind, und wobei jeweils die Ausnehmungen aller Träger fluchtend angeordnet sind. Advantageously, it is provided that the carriers are identical and at least each have a continuous macroscopic recess, wherein the carrier are block-like superimposed, preferably releasably secured to each other, and wherein each of the recesses of all carriers are arranged in alignment.
Eine bevorzugte Ausführungsform er erfindungsgemäßen Sensoranordnung wird bereitgestellt, wenn in der Ausnehmung des Trägers, insbesondere in der Ausnehmung jedes Trägers, eine Lichtquelle und/oder Strahlungsquelle mit vorgegebenen Spektrum, insbesondere eine LED-Lampe angeordnet ist, dass ein optischer Sensor vorgesehen ist, der auf dem Träger, insbesondere in der Ausnehmung jedes Trägers, angeordnet ist und entlang des diametralen Verlaufs der Ausnehmung auf die gegenüberliegende Innenfläche der Ausnehmung des Trägers gerichtet ist, dass die Lichtquelle oder Strahlungsquelle mit vorgegebenen Spektrum entlang des diametralen Verlaufs der Ausnehmung auf die gegenüberliegende Innenfläche der Ausnehmung des Trägers auf die Lichtquelle oder die Strahlungsquelle gerichtet ist, wobei die spektralen Bereiche in denn der optische Sensor sensitiv ist und das Emissionsspektrum der Lichtquelle oder Strahlungsquelle in einem Überschneidungsbereich überlappen und insbesondere der Überschneidungsbereich derart gewählt ist, dass die Absorption oder Reflexion bei Vorhandensein des Stoffes in der Ausnehmung gegenüber der Absorption oder Reflexion bei Fehlen des Stoffes im Überschneidungsbereich erhöht oder verringert ist. Um mehrere unterschiedliche Messverfahren mit einer Sensoranordnung einfach durchführen 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. A preferred embodiment of the sensor arrangement according to the invention is provided if in the recess of the carrier, in particular in the recess of each carrier, a light source and / or radiation source with predetermined spectrum, in particular an LED lamp is arranged, that an optical sensor is provided, the the carrier, in particular in the recess of each carrier, is arranged and directed along the diametrical course of the recess on the opposite inner surface of the recess of the carrier that the light source or radiation source with predetermined spectrum along the diametrical course of the recess on the opposite inner surface of the recess the carrier is directed to the light source or the radiation source, wherein the spectral regions in the optical sensor is sensitive and the emission spectrum of the light source or radiation source in an overlap region overlap and in particular the Ü is selected such that the absorption or reflection is increased or decreased in the presence of the substance in the recess against the absorption or reflection in the absence of the substance in the overlap region. In order to be able to easily carry out a plurality of different measuring methods with a sensor arrangement, it is provided that the measuring chamber is subdivided into a number of subregions, in particular gas-tight, at least one sensor and / or moisture sensor and in at least one of the subregions or within the subregions / or temperature sensor is arranged.
Vorteilhaft ist vorgesehen, dass die Teilbereiche mittels gasdichter Stege voneinander getrennt sind, wobei die Stege derart ausgebildet sind, dass die Teilbereiche bei Aufliegen auf dem Messgegenstand gasdicht voneinander getrennt sind.  It is advantageously provided that the subregions are separated from one another by means of gas-tight webs, wherein the webs are designed such that the subregions are gas-tightly separated from one another when they rest on the measurement object.
Um die Sättigung des einzelnen Teilbereiche zu unterschiedlichen Zeitpunkten zu erreichen, kann vorgesehen sein, dass die Teilbereiche derart unterschiedliche Ausdehnungen relativ zum Messgegenstand aufweisen, dass die jeweils in den Teilbereichen angeordneten Sensoren unterschiedliche Abstände zum Messgegenstand aufweisen. In order to achieve the saturation of the individual partial regions at different times, it can be provided that the partial regions have such different dimensions relative to the measurement object that the respective sensors arranged in the partial regions have different distances from the measurement object.
Der Stoff kann besonders einfach von einer zur nächsten Schicht bzw. Träger gelangen, indem zumindest einer der Träger diesen vollständig durchsetzende Poren oder Schlitze aufweist, wobei die Träger über die Poren oder Schlitze strömungstechnisch verbunden sind. The fabric is particularly easy to get from one to the next layer or carrier by at least one of the carrier has these fully penetrating pores or slots, the carriers are fluidly connected via the pores or slots.
Eine vorteilhafte Ausführungsform wird bereit gestellt, indem die Sensoranordnung einen Feuchtigkeitssensor umfasst der derart angeordnet ist, dass die Feuchtigkeit innerhalb der Messkammer messbar ist. An advantageous embodiment is provided by the sensor arrangement comprising a moisture sensor which is arranged such that the moisture within the measuring chamber can be measured.
Vorteilhaft ist vorgesehen, dass eine dem Feuchtigkeitssensor und dem Sensor nachgeschaltete Verarbeitungseinheit vorgesehen ist, der die erfassten Messwerte des Sensors und des Feuchtigkeitssensors zugeführt sind und wobei 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. Da die haut je nach Temperatur und Feuchtigkeit mehr oder weniger ausdampft, kann mittels des Feuchtigkeitssensors der TEWL-Wert einfach bestimmt und der Stoff zur Temperatur und Feuchtigkeit normiert werden. Advantageously, it is provided that a processing unit downstream of the moisture sensor and the sensor is provided, to which the measured values of the sensor and the moisture sensor are fed, and wherein the processing unit determines the content of the substance within the measurement object by determining the determined content of the substance in the measuring chamber relates to the humidity determined in the measuring chamber. Since the skin evaporates more or less depending on temperature and humidity, the TEWL value can be easily determined by means of the moisture sensor and the substance can be normalized to temperature and humidity.
Ein besonders flexibler Aufbau der Sensoranordnung wird bereitgestellt, wenn zumindest einer der Träger zumindest eine Aufnahme für Einschübe oder Steckkarten umfasst, wobei der Sensor oder die Sensoren auf den Einschüben oder Steckkarten angeordnet sind, wobei die zumindest eine Aufnahme derart ausgebildet ist, dass die Einschübe oder Steckkarten mechanisch an dem jeweiligen Träger befestigt, insbesondere eingepresst oder durch Federkraft gehalten und/oder chemisch fixiert, werden können, wobei die Sensoren in die Messkammer hineinragen. A particularly flexible construction of the sensor arrangement is provided if at least one of the carriers comprises at least one receptacle for plug-in modules or plug-in cards, wherein the sensor or the sensors are arranged on the plug-in modules or plug-in cards are, wherein the at least one receptacle is formed such that the bays or cards mechanically attached to the respective carrier, in particular pressed or held by spring force and / or chemically fixed, can, wherein the sensors protrude into the measuring chamber.
Vorteilhaft ist vorgesehen, dass die Sensoranordnung eine Anzahl von Kontaktelektroden aufweist, wobei die Kontaktelektroden den Träger oder jeden Träger vollständig durchsetzen, wobei insbesondere die Kontaktelektroden jeden der, vorzugsweise übereinander angeordneten, Träger vollständig durchsetzen und einen durchgehenden Kontakt bilden. It is advantageously provided that the sensor arrangement has a number of contact electrodes, wherein the contact electrodes completely pass through the carrier or each carrier, wherein in particular the contact electrodes completely pass through each of the carriers, preferably one above the other, and form a continuous contact.
Eine einfache und flexible Schichtung der Sensoranordnung wird bereitgestellt, wenn die Messkammer aus mehreren insbesondere, bausteinartig ausgebildeten Trägern ausgebildet ist, wobei die Träger für den Stoff durchlässig ausgebildet sind, wobei zwischen den Trägern zumindest teilweise ein Hohlraum ausgebildet ist, der mit einem Material, insbesondere mit einem Puder oder Pulver oder Gelee oder Körner oder Sand oder Mischungen hiervon, zur Durchlässigkeitssteuerung ausgefüllt ist. Ein Vorteil von Sand ist zum beispielsweise, dass dieser chemisch inert ist und keinerlei Reaktionen eingeht. A simple and flexible layering of the sensor arrangement is provided if the measuring chamber is formed of several, in particular block-like, carriers, wherein the carriers are permeable to the substance, wherein between the carriers at least partially a cavity is formed, which with a material, in particular with a powder or powder or jelly or grains or sand or mixtures thereof, for permeability control is filled. One advantage of sand, for example, is that it is chemically inert and does not react at all.
Eine vorteilhafte Ausbildung eines Trägers sieht vor, dass zumindest einer der Träger als Sensorschicht ausgebildet ist, wobei die Sensorschicht eine Anzahl auf dem Träger angeordneter Sensoren und/oder einen Feuchtigkeitssensor und/oder einen Temperatursensor umfasst. An advantageous embodiment of a carrier provides that at least one of the carriers is designed as a sensor layer, the sensor layer comprising a number of sensors arranged on the carrier and / or a moisture sensor and / or a temperature sensor.
Eine vorteilhafte Ausbildung eines Trägers sieht vor, dass zumindest einer der Träger als Isolierschicht ausgebildet ist, wobei die Isolierschicht derart ausgebildet ist, dass die Isolierschicht zwei der Isolierschicht benachbarte Träger thermisch und/oder akustisch und/oder elektrisch voneinander isoliert oder die Messkammer zur Umgebung thermisch und/oder akustisch und/oder elektrisch isoliert und/oder spezielle Wellelängen des Lichts abschirmt. An advantageous embodiment of a carrier provides that at least one of the carrier is formed as an insulating layer, wherein the insulating layer is formed such that the insulating layer of two insulating layers of the adjacent carrier thermally and / or acoustically and / or electrically insulated or the measuring chamber to the environment thermally and / or acoustically and / or electrically isolated and / or shields special wavelengths of light.
Eine vorteilhafte Ausbildung eines Trägers sieht vor, dass zumindest einer der Träger als Trennschicht ausgebildet ist, wobei die Trennschicht derart ausgebildet ist, dass der Stoff aus dem Dampf oder Dunst trennbar ist und/oder mehre Stoffe trennbar sind, wobei die Trennsicht insbesondere Palladium umfasst. Mittels Paladium kann beispielsweise Wasserstoff einfach abgetrennt werden. Eine vorteilhafte Ausbildung eines Trägers sieht vor, dass zumindest einer der Träger als Aktorenschicht ausgebildet ist, wobei die Aktorenschicht eine definierte Öffnung aufweist, die von einem bewegbaren Element abgedeckt ist, wobei das bewegbare Element aus einem thermobimorphen Material, insbesondere einer Formgedächtnislegierung oder aus elektroaktiven Material, besteht, und bei Erwärmung, insbesondere durch ein in der Aktorenschicht angeordnete Heizelement, die Öffnung oder definierte Teile der Öffnung freigibt, sodass der Stoff zu zu der Aktorenschicht benachbarten Trägern gelangen kann. An advantageous embodiment of a carrier provides that at least one of the carriers is formed as a separating layer, wherein the separating layer is formed such that the substance from the vapor or vapor is separable and / or several substances are separable, wherein the separation view in particular comprises palladium. For example, hydrogen can be easily separated by means of palladium. An advantageous embodiment of a carrier provides that at least one of the carriers is designed as an actuator layer, wherein the actuator layer has a defined opening which is covered by a movable element, wherein the movable element of a thermobimorphic material, in particular a shape memory alloy or of electroactive material , and, when heated, in particular by a heating element arranged in the actuator layer, releases the opening or defined parts of the opening, so that the substance can reach carriers adjacent to the actuator layer.
Eine vorteilhafte Ausbildung eines Trägers sieht vor, dass zumindest einer der Träger als Kontaktschicht ausgebildet ist, wobei die Kontaktschicht eine Anzahl von elektrischen Kontaktflächen, insbesondere Kontaktelektroden, aufweist, wobei die Kontaktflächen derart ausgebildet sind, dass durch die Kontaktschicht ein elektrischer Kontakt zwischen zwei der Kontaktschicht benachbarten Trägern ausbildbar ist und/oder dass der Träger elektrische Kontaktflächen aufweist, die in die Umgebung des jeweiligen Trägers ragen. An advantageous embodiment of a carrier provides that at least one of the carriers is formed as a contact layer, wherein the contact layer has a number of electrical contact surfaces, in particular contact electrodes, wherein the contact surfaces are formed such that through the contact layer, an electrical contact between two of the contact layer adjacent carriers can be formed and / or that the carrier has electrical contact surfaces which protrude into the environment of the respective carrier.
Eine vorteilhafte Ausbildung eines Trägers sieht vor, dass zumindest einer der Träger als Verteilschicht ausgebildet ist, wobei die Verteilschicht derart ausgebildet ist, dass mehrere Messsignale der Sensoren zu einem Summensignal gebündelt werden, oder ein Messsignal auf mehrere Leitungen verteilt wird oder mittels Multiple er, Demultiplexer eine Signaldurchschaltung und/oder Signalumschaltung erfolgt. An advantageous embodiment of a carrier provides that at least one of the carriers is formed as a distribution layer, wherein the distribution layer is formed such that a plurality of measurement signals of the sensors are bundled into a sum signal, or a measurement signal is distributed to multiple lines or by means of multiple, demultiplexer a signal switching and / or signal switching takes place.
Um eine Reizung der Haut verhindern zu können ist vorgesehen, dass zumindest einer der Träger aus einem biokompatiblen Werkstoff besteht. In order to be able to prevent irritation of the skin, it is provided that at least one of the carriers consists of a biocompatible material.
Eine vorteilhafte Ausbildung eines Trägers sieht vor, dass zumindest einer der Träger als Filterschicht ausgebildet ist, wobei die Filterschicht einen Filter, insbesondere einen mechanischen Filter und/oder Schallfilter und/oder akustischen Filter und/oder Ultraschall- Filter, umfasst. An advantageous embodiment of a carrier provides that at least one of the carriers is designed as a filter layer, wherein the filter layer comprises a filter, in particular a mechanical filter and / or sound filter and / or acoustic filter and / or ultrasonic filter.
Eine vorteilhafte Ausbildung eines Trägers sieht vor dass zumindest einer der Träger als Temperaturschicht ausgebildet ist, wobei die Temperaturschicht ein Heiz-, oder Kühleelement, insbesondere eine Heizwendel oder ein Peltierelement oder Kanäle mit einem in den Kanälen strömenden Medium, umfasst. An advantageous embodiment of a carrier provides that at least one of the carriers is formed as a temperature layer, wherein the temperature layer comprises a heating or cooling element, in particular a heating coil or a Peltier element or channels with a medium flowing in the channels.
Eine vorteilhafte Ausbildung eines Trägers sieht vor, dass zumindest einer der Träger als Befestigungsschicht ausgebildet ist, wobei die Befestigungsschicht eine Anzahl von Befestigungselementen umfasst, mit denen die Befestigungsschicht an der Sensoranordnung oder einem Messgerät befestigbar ist, wobei insbesondere die Befestigungsschicht, über die weiteren Schichten hinausragt. Derart kann beispielsweise eine exakte Positionierung durch die Befestigungsschicht erfolgen und die Befestigungsschicht dann mittels Schrauben oder Steckverbindungen in dem Gehäuse oder einem Messgerät befestigt werden. An advantageous embodiment of a carrier provides that at least one of the carriers is designed as a fastening layer, wherein the attachment layer has a number of Includes fastening elements with which the attachment layer to the sensor assembly or a measuring device can be fastened, wherein in particular the attachment layer protrudes beyond the other layers. For example, an exact positioning can be effected by the attachment layer and the attachment layer can then be fastened by means of screws or plug connections in the housing or a measuring device.
Eine vorteilhafte Ausbildung eines Trägers sieht vor, dass zumindest einer der Träger als Therapieschicht ausgebildet ist, wobei die Therapieschicht zumindest einen therapeutischen Stoff, insbesondere einen Pflegestoff oder Barriereöffnungsstoffe, umfasst. Beispielsweise kann dieser Stoff die Messkammer abdecken und erst nachdem der Stoff an den Messgegenstand vollständig abgegeben wurde die Messkammer freigeben. An advantageous embodiment of a carrier provides that at least one of the carriers is designed as a therapeutic layer, wherein the therapeutic layer comprises at least one therapeutic substance, in particular a care substance or barrier opening substances. For example, this substance may cover the measuring chamber and release the measuring chamber only after the substance has been completely released to the measuring object.
Eine vorteilhafte Ausbildung eines Trägers sieht vor, dass zumindest einer der Träger als Trennsäulenschicht ausgebildet ist, wobei die Trennsäulenschicht als Trennsäule ausgebildet ist und insbesondere einen oder mehrere mäanderförmigen Kanal oder eine Anzahl von in dem jeweiligen Träger ausgebildeter Poren umfasst. Durch die Ausbildung des Profils bzw. des Querschnitts des Kanals kann die Strömungsgeschwindigkeit der Stoffe oder Gase auch gezielt erhöht oder verringert werden. An advantageous embodiment of a carrier provides that at least one of the carriers is formed as a separation column layer, wherein the separation column layer is formed as a separation column and in particular comprises one or more meandering channel or a number of pores formed in the respective carrier. By forming the profile or the cross section of the channel, the flow velocity of the substances or gases can also be increased or reduced in a targeted manner.
Eine vorteilhafte Ausbildung eines Trägers sieht vor, dass zumindest einer der Träger als Elektronikschicht ausgebildet ist, wobei die Elektronikschicht eine Messelektronik und/oder Auswerteelektronik und/oder einen Speicher und/oder einen Prozessor und/oder eine Spannungsquelle, insbesondere eine Batterie, und/oder einen Wafer-Zuschnitt umfasst. So kann beispielsweise einfach ein Wafer-Zuschnitt von dritter Seite angefertigt werden und je nach Bedarf in der Schicht integriert werden oder die Schicht selbst bilden. An advantageous embodiment of a carrier provides that at least one of the carriers is designed as an electronics layer, wherein the electronics layer, a measuring electronics and / or evaluation and / or a memory and / or a processor and / or a voltage source, in particular a battery, and / or a wafer blank. For example, it is easy to make a wafer blank from a third side and to integrate it in the layer as needed or to form the layer itself.
Eine vorteilhafte Ausbildung eines Trägers sieht vor, dass zumindest einer der Träger (als Messschicht ausgebildet ist, wobei die Messschicht eine Messelektrodengitter und eine Anzahl von den vollständig durchsetzenden Löchern umfasst, wobei die Löcher jeweils den Durchmesser einzelner ausgewählter Atome oder Moleküle aufweisen, wobei das Messelektrodengitter an jedes Loch angelegt ist, dass wenn ein Moleküle oder Atom, das die gleichen Abmessungen wie das Loch aufweist das Loch passiert ein elektrischer Kontakt im Messelektrodengitter geschlossen wird und die Permittivität und/oder die Leitfähigkeit der Elektrodenleitung verändert wird. Die Änderung der Permittivität und/oder die Leitfähigkeit der erlaubt dann eine Zuordnung der Größe und Art eines Atoms oder Moleküls. Da nur kleine Atome und Moleküle durch die Löcher hindurchtreten können ist die Detektion bzw. Erkennung auf diese Stoffe eingeschränkt. Wenn mehre unterscheidsieche Größen von Löchern in der Schicht ausgebildet sind, können auch durch eine entsprechende Anordnung der Elektroden, mehrere Stoffe mit nur einer Schicht gemessen werden. An advantageous embodiment of a carrier provides that at least one of the carriers (is formed as a measuring layer, wherein the measuring layer comprises a Meßelektrodengitter and a number of the fully penetrating holes, wherein the holes each have the diameter of individual selected atoms or molecules, wherein the measuring electrode grid applied to each hole is that when a molecule or atom that has the same dimensions as the hole has passed through the hole an electrical contact in the measuring electrode grid is closed and the permittivity and / or conductivity of the electrode line is changed. or the conductivity then allows an assignment of the size and type of an atom or Molecule. Since only small atoms and molecules can pass through the holes, the detection or detection is limited to these substances. If several different sizes of holes are formed in the layer, it is also possible by means of a corresponding arrangement of the electrodes to measure several substances with only one layer.
Eine vorteilhafte Ausbildung eines Trägers sieht vor, dass zumindest einer der Träger als Bindeschicht ausgebildet ist, wobei die Bindeschicht zumindest eine bindende Substanz, insbesondere eine Aktivkohle, umfasst mit der flüchtige Stoffe gebunden werden können. An advantageous embodiment of a carrier provides that at least one of the carriers is formed as a binding layer, wherein the binding layer comprises at least one binding substance, in particular an activated carbon, can be bound with the volatile substances.
Eine vorteilhafte Ausbildung eines Trägers sieht vor, dass zumindest einer der Träger als Ausbringschicht ausgebildet ist, wobei die Ausbringschicht derart ausgebildet ist, dass mittels Schwingungen Stoffe aus der Messkammer ausgebracht werden können, wobei die Ausbringschicht insbesondere Piezokristalle und/oder elektromechanische Schwingungsgeneratoren und/oder elektromechanische Wandler umfasst. So können insbesondere multiresistente Keime aus der Vorrichtung ausgebracht und diese derart vorteilhaft gereinigt werden. Werden Multireistente keime mit Reinigungsmitteln beaufschlagt bewirkt dies nur, dass diese an der jeweiligen Schicht stärker anhaften, durch die Vibration können derartige keime aber aus den Schichten ausgetragen werden. An advantageous embodiment of a carrier provides that at least one of the carriers is designed as an application layer, wherein the application layer is designed such that substances from the measuring chamber can be applied by means of vibrations, wherein the application layer in particular piezocrystals and / or electromechanical vibration generators and / or electromechanical Transducer includes. Thus, in particular multi-resistant germs can be removed from the device and they can be cleaned in such advantageous manner. If multiresistant germs are exposed to cleaning agents, this only causes them to adhere more strongly to the respective layer, but such germs can be discharged from the layers as a result of the vibration.
Eine vorteilhafte Ausbildung eines Trägers sieht vor, dass zumindest einer der Träger als Distanzschicht ausgebildet ist, wobei die Distanzschicht derart ausgebildet ist einen definierten Abstand zweier der Distanzschicht benachbarter Träger konstant zu halten. So kann mittels der Distanzschicht die Festigkeit bzw. Stabilität dieser Schicht gezielt auf den Anwendungszweck abgestimmt werden. An advantageous embodiment of a carrier provides that at least one of the carriers is designed as a spacer layer, wherein the spacer layer is designed to keep a defined distance between two spacer layers of adjacent carrier constant. Thus, by means of the spacer layer, the strength or stability of this layer can be tailored to the intended use.
Eine vorteilhafte Ausbildung eines Trägers sieht vor, dass zumindest einer der Träger als Manipulationsschicht ausgebildet ist, wobei die Manipulationsschicht derart ausgebildet ist, dass Signale verstärkt werden oder Stoffe gelöst werden oder physikalische Signale in andere physikalische Signale umgewandelt werden, wobei die Manipulationsschicht, Spannungswandler oder Lösungsmittel umfasst. An advantageous embodiment of a carrier provides that at least one of the carriers is designed as a manipulation layer, wherein the manipulation layer is designed such that signals are amplified or substances are dissolved or physical signals are converted into other physical signals, wherein the manipulation layer, voltage converter or solvent includes.
Eine vorteilhafte Ausbildung eines Trägers sieht vor, dass zumindest einer der Träger als Mischschicht ausgebildet ist, wobei die Mischschicht derart ausgebildet ist, dass Konzentrationsveränderung des Stoffes erzeugbar sind, wobei insbesondere die Umgebungsluft zugeführt oder der Strom des Stoffes mit einem Partikelstrom überlagerbar ist. Eine vorteilhafte Ausbildung eines Trägers sieht vor, dass die Träger eine selbstreinigende Beschichtung umfasst, insbesondere eine Beschichtung aufweisen, wobei die Beschichtung aus Silizumdioxid mit Nanometer großen Noppen besteht, eine hohe Rauhigkeit oder als Wachsschicht mit Wachskristallen ausgebildet ist. An advantageous embodiment of a carrier provides that at least one of the carriers is formed as a mixed layer, wherein the mixed layer is formed such that concentration change of the substance can be generated, in particular the ambient air supplied or the flow of the substance is superimposed with a particle flow. An advantageous embodiment of a carrier provides that the carrier comprises a self-cleaning coating, in particular having a coating, wherein the coating consists of silicon dioxide with nano-sized nubs, a high roughness or wax layer is formed with wax crystals.
Eine vorteilhafte Ausbildung eines Trägers sieht vor, dass zumindest einer der Träger als Abdeckschicht ausgebildet ist, wobei die Abdeckschicht gasdicht oder flüssigkeitsdicht ausgebildet ist, und insbesondere zwei benachbarte Schichten gasdicht oder flüssigkeitsdicht voneinander trennt. An advantageous embodiment of a carrier provides that at least one of the carriers is formed as a cover layer, wherein the cover layer is gas-tight or liquid-tight, and in particular two adjacent layers gas-tight or liquid-tightly separated from each other.
Eine vorteilhafte Ausbildung eines Trägers sieht vor, dass zumindest einer der Träger als Federschicht ausgebildet ist, wobei die Federschicht aus einem flexiblen Werkstoff besteht und derart ausgebildet ist, dass ein Ausgleich von Unebenheiten oder Ungleichheiten benachbarter Schichten, insbesondere normal zur Stirnwand, ausgleichbar sind. An advantageous embodiment of a carrier provides that at least one of the carrier is formed as a spring layer, wherein the spring layer consists of a flexible material and is designed such that a compensation of unevenness or inequalities of adjacent layers, in particular normal to the end wall, can be compensated.
Eine vorteilhafte Ausbildung eines Trägers sieht vor, dass zumindest einer der Träger als Logikschicht ausgebildet ist, wobei die Logikschicht aus einem elektrisch isolierendem Material besteht, definierte den Träger durchsetzende Ausnehmungen aufweist, wobei durch die Ausnehmungen benachbarte Schichten durch diese Ausnehmungen untereinander kontaktierbar sind. Die Isolierschicht kann beispielsweise in der Herstellung durch einen gezielten elektrischen Stromfluss durchschlagen werden und so die Ausnehmungen in der Isolierschicht hergestellt werden. An advantageous embodiment of a carrier provides that at least one of the carriers is formed as a logic layer, wherein the logic layer is made of an electrically insulating material defined by the carrier has passing through recesses, which are contacted by the recesses adjacent layers by these recesses with each other. The insulating layer can be penetrated, for example, in the production by a targeted electrical current flow and so the recesses are made in the insulating layer.
Eine vorteilhafte Ausbildung eines Trägers sieht vor, dass zumindest einer der Träger als Energieschicht ausgebildet ist, wobei die Energieschicht (X) eine Spannungs- und/oder Energiequelle, insbesondere eine Batterie oder einen Akkumulator, umfasst, um die Energieversorgung anderer Sichten zu gewährleisten. So kann eine aufwendige Verdrahtung der Schichten mit einer externen Energiequelle oder einem Messgerät entfallen und eine besonders kompaktes Messgerät bereit gestellt werden. An advantageous embodiment of a carrier provides that at least one of the carriers is designed as an energy layer, wherein the energy layer (X) comprises a voltage and / or energy source, in particular a battery or an accumulator, to ensure the energy supply of other views. Thus, a complicated wiring of the layers with an external energy source or a measuring device can be omitted and a particularly compact measuring device can be provided.
Eine vorteilhafte Ausbildung eines Trägers sieht vor, dass die Wandung der Messkammer, insbesondere die Träger, gasdurchlässig ausgebildet ist oder eine Anzahl von Kanälen umfasst, die derart ausgebildet sind, dass die Messkammer mit der Umgebung der Sensoranordnung verbunden ist und Gas aus der Messkammer in die Umgebung oder aus der Umgebung in die Messkammer strömen kann. Eine vorteilhafte besonders kompakte Ausbildung eines Trägers sieht vor, dass die Schichten, insbesondere die Träger eine Dicke von weniger als 3mm, bevorzugt weniger als 1 mm, besonders bevorzugt weniger als 400μιτι, aufweist. Dadurch kann beispielsweise je nach Anzahl der Schichten die Dicke unterschiedliche gewählt werden, sodass stehst eine gleiche gesamt Dicke der Sensoranordnung erzeugt werden kann. Die Mechanische Stabilität der Schichten wird durch die Sichtung durch die gesamt Dicke der Messkammer vorteilhaft vorgegeben und nicht durch die Dicke einzelner Schichten bestimmt. An advantageous embodiment of a carrier provides that the wall of the measuring chamber, in particular the carrier, is gas-permeable or comprises a number of channels which are designed such that the measuring chamber is connected to the surroundings of the sensor arrangement and gas from the measuring chamber into the Environment or from the environment into the measuring chamber can flow. An advantageous particularly compact design of a carrier provides that the layers, in particular the carrier has a thickness of less than 3mm, preferably less than 1 mm, more preferably less than 400μιτι having. As a result, for example, depending on the number of layers, the thickness can be selected to be different, so that a same total thickness of the sensor arrangement can be produced. The mechanical stability of the layers is advantageously determined by the sighting through the total thickness of the measuring chamber and not determined by the thickness of individual layers.
Vorteilhaft ist vorgesehen, dass die auf den jeweiligen Trägern gefertigten Strukturen eine räumliche Auflösung von weniger als 100 nm, insbesondere zwischen 4 nm und 32 nm, aufweisen. Advantageously, it is provided that the structures produced on the respective carriers have a spatial resolution of less than 100 nm, in particular between 4 nm and 32 nm.
Die Träger können einfach aneinander befestigt werden, indem die Träger mittels Klebung oder Pressung oder durch Verbindungselemente miteinander verbunden sind. The carriers can be easily attached to each other by the carriers are bonded together by gluing or pressing or by connecting elements.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung sieht vor, dass ein Kleidungsstück, insbesondere T- Shirt, eine Anzahl von erfindungsgemäßen Sensoranordnungen umfasst. A further aspect of the invention provides that a garment, in particular a T-shirt, comprises a number of sensor arrangements according to the invention.
Um zu verhindern, dass die Messkammer verunreinigt wird kann vorgesehen sein, dass das Kleidungsstück einen, insbesondere die Sensoranordnungen umgebendes Gel oder einen Superabsorber aufweist, mit dem Schweiß und Flüssigkeiten eine Benutzers absorbierbar sind. In order to prevent the measuring chamber from being contaminated, provision can be made for the garment to have a gel or a superabsorbent, in particular surrounding the sensor arrangements, with which a user's perspiration and liquids can be absorbed.
Vorteilhaft ist vorgesehen, dass die Sensoranordnungen auf einer flexiblen Folie angeordnet sind, wobei die Folie an der zur Haut des Benutzers weisenden Innenseite des Kleidungsstücks, insbesondere mittels einer Klebeschicht oder über eine Naht, angeordnet ist, wobei die Folie insbesondere als Siliziumscheibe mit einer Dicke von weniger als 100pm, insbesondere 75μιη ausgebildet ist. It is advantageously provided that the sensor arrangements are arranged on a flexible film, the film being arranged on the inside of the item of clothing facing the user's skin, in particular by means of an adhesive layer or via a seam, the film being in particular in the form of a silicon wafer with a thickness of less than 100pm, in particular 75μιη is formed.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung sieht vor, dass eine Armbanduhr eine erfindungsgemäße Sensoranordnung umfasst. So kann einfach über längere Zeit eine Person gemessen werden und die Auswertung der Messungen beispielsweise in der Elektronik der Uhr erfolgen. Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist es ein Befestigungsband, insbesondere Armband oder Brustgurt oder Ring oder Halsband oder Stirnband, zur Befestigung am Köper, insbesondere dem Arm, der Brust oder den Beinen, eines Menschen bereitzustellen, wobei das Befestigungsband ein Fixiermittel und ein, vorzugsweise dehnbares, Band umfasst, mit dem das Befestigungsband am Körper des Benutzers befestigbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungsband eine erfindungsgemäße Sensoranordnung umfasst. Die variable Möglichkeit der Anordnung an unterschiedlichen Körperteilen oder Regionen ermöglicht es Aussagen über die Stoffe der einzelnen Regionen zu treffen und je nach Bedarf die Sensoranordnung an den relevanten Stellen zu positionieren. A further aspect of the invention provides that a wristwatch comprises a sensor arrangement according to the invention. Thus, a person can be easily measured for a long time and the evaluation of the measurements, for example in the electronics of the clock done. A further aspect of the invention is to provide a fastening band, in particular a bracelet or chest strap or ring or collar or headband, for fastening to the body, in particular the arm, the chest or the legs, of a human being, wherein the fastening band comprises a fixing means and a preferably extensible one , Band comprises, with which the fastening strap can be fastened to the body of the user, characterized in that the fastening strap comprises a sensor arrangement according to the invention. The variable possibility of arrangement on different body parts or regions makes it possible to make statements about the substances of the individual regions and to position the sensor arrangement at the relevant points as required.
Weitere Vorteile und Ausgestaltung der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen. Further advantages and embodiment of the invention will become apparent from the description and the accompanying drawings.
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: The invention is illustrated below with reference to particularly advantageous, but not limiting, exemplary embodiments in drawings schematically and will be described with reference to the drawings by way of example:
Fig. 1 zeigt eine erste Ausführungsform der Sensoranordnung mit geschichtetem Aufbau, Fig. 1 a zeigt eine zweite Ausführungsform der Sensoranordnung mit unterschiedlichen Teilbereichen und geschichtetem Aufbau, 1 shows a first embodiment of the sensor arrangement with layered construction, FIG. 1 a shows a second embodiment of the sensor arrangement with different partial areas and layered construction,
Fig. 2 zeigt die eine Sensoranordnung mit einem geschichteten Aufbau,  FIG. 2 shows the one sensor arrangement with a layered structure, FIG.
Fig. 3 bis 6 zeigen Ausführungsformen von Trägern, 3 to 6 show embodiments of carriers,
Fig. 7 bis 1 1 zeigen eine Abfolge von Schichten die die Wandung der Messkammer bzw. Sensoranordnung bilden,  FIGS. 7 to 11 show a sequence of layers which form the wall of the measuring chamber or sensor arrangement,
Fig. 12 und 13 zeigen weitere Ausführungsformen der Messkammer bestehend aus unterschiedlichen Schichten,  12 and 13 show further embodiments of the measuring chamber consisting of different layers,
Fig. 14. zeigt eine Detailansicht eines Verbindungssteges,  14 shows a detailed view of a connecting web,
Fig. 15 zeigt unterschiedliche Ausbildungen von Messkammern, 15 shows different embodiments of measuring chambers,
Fig. 16 bis 18 zeigen eine Möglichkeit der Fixierung der Träger, 16 to 18 show a possibility of fixing the carrier,
Fig. 19 zeigt eine weitere Ausführungsform der Sensoranordnung, 19 shows a further embodiment of the sensor arrangement,
Fig. 20 zeigt eine Schnittansicht eines Trägers, FIG. 20 is a sectional view of a carrier; FIG.
Fig. 21 zeigt eine Ausführungsform der Sensoranordnung mit mehreren unterschiedlichen Trägern,  21 shows an embodiment of the sensor arrangement with a plurality of different carriers,
Fig. 22 und 23 zeigen eine schichtartig aufgebaute Sensoranordnung mit einer Befestigungsschicht,  22 and 23 show a layered sensor arrangement with a fixing layer,
Fig. 24 und 25 zeigen Anordnungen der Sensoren auf Steckkarten, Fig. 26 und 27 zeigen Ausbildungen der Einschöbe auf Trommeln, FIGS. 24 and 25 show arrangements of the sensors on plug-in cards, 26 and 27 show embodiments of the slots on drums,
Fig. 28 und 29 zeigen Anordnungen der Sensoren auf Steckkarten mit einem schichtartigen Aufbau und  Fig. 28 and 29 show arrangements of the sensors on plug-in cards with a layered structure and
Fig. 30 ein Kleidungsstück mit einer erfindungsgemäßen Sensoranordnung.  Fig. 30 shows a garment with a sensor arrangement according to the invention.
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 an der Stirnseite 36 der Messkammer 3 ausgebildet, die die Messkammer 3 mit der Umgebung der Sensoranordnung 10 verbindet oder auf einen Messgegenstand aufgelegt wird. Die Sensoranordnung 10 umfasst einen Sensor 4a, der innerhalb der Messkammer 3 an der der Öffnung der Messkammer 3 gegenüberliegenden Fläche der quaderförmigen Messkammer 3 angeordnet ist. Die Sensoranordnung 10 umfasst weiters einen weiteren Sensor 4b, der ebenfalls an der der Öffnung gegenüberliegenden Fläche der quaderförmigen Messkammer 3 in der Umgebung Sensors 4a angeordnet ist und den Gehalt zumindest eines Stoffes innerhalb der Messkammer 3 bestimmt. Dem Sensor 4a und dem Sensor 4b ist eine Verarbeitungseinheit 40 nachgestellt, der die erfassten Messwerte des Sensors 4a und des Sensors 4b zugeführt sind. Die Verarbeitungseinheit 40 ist bei dieser Ausführungsform über eine elektrische Leitung 6 jeweils mit dem Sensor 4a und dem Sensor 4b verbunden. Der durch den Sensor 4a ermittelte Gehalt des Stoffes innerhalb der Messkammer 3 wird durch die Verarbeitungseinheit 40 ausgewertet und beispielsweise in Relation zu dem durch den weiteren Sensor 4b ermittelten Gehalt eines weiteren Stoffes gesetzt. Die Sensoranordnung 10 weist einen geschichteten Aufbau auf. So umfasst die Sensoranordnung 10 vier Schichten bestehend jeweils aus einem Träger 22a, 22b, 22c und 22d, die die Wandung 31 der Messkammer 3 bilden. 1 shows a schematic representation of a first embodiment of the sensor arrangement 10 according to the invention. 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 on the end face 36 of the measuring chamber 3, which connects the measuring chamber 3 with the surroundings of the sensor arrangement 10 or is placed on a measuring object. The sensor arrangement 10 comprises a sensor 4a, which is arranged within the measuring chamber 3 at the surface of the cuboid measuring chamber 3 opposite the opening of the measuring chamber 3. The sensor arrangement 10 further comprises a further sensor 4b, which is likewise arranged on the surface of the parallelepiped-shaped measuring chamber 3 opposite the opening in the surroundings of the sensor 4a and determines the content of at least one substance within the measuring chamber 3. The sensor 4a and the sensor 4b are readjusted by a processing unit 40 to which the detected measured values of the sensor 4a and of the sensor 4b are supplied. The processing unit 40 is connected in this embodiment via an electrical line 6 respectively to the sensor 4a and the sensor 4b. The content of the substance within the measuring chamber 3 determined by the sensor 4a is evaluated by the processing unit 40 and set, for example, in relation to the content of a further substance determined by the further sensor 4b. The sensor assembly 10 has a layered structure. Thus, the sensor arrangement 10 comprises four layers each consisting of a carrier 22a, 22b, 22c and 22d, which form the wall 31 of the measuring chamber 3.
In einer optionalen Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Messkammer 3 einen Feuchtigkeitssensor 2 umfasst oder, dass der weitere Sensor 4b als Feuchtigkeitssensor 2 ausgebildet ist, mit dem die Feuchtigkeit innerhalb der Messkammer 3 messbar ist. Der durch den Sensor 4a ermittelte Gehalt des Stoffes innerhalb der Messkammer 3 kann dann durch die Verarbeitungseinheit 40 in Relation zu der ermittelten Feuchtigkeit des Feuchtigkeitssensors 2 gesetzt und wodurch der Gehalt des Stoffes innerhalb eines Messgegenstandes normiert bzw. ermittelt werden kann. Die Sensoranordnung 10 weist bei der in Fig. 1 a dargestellten zweiten Ausführungsform einen geschichteten Aufbau auf. Die Sensoranordnung 10 weist vier Schichten bestehend jeweils aus einem Träger 22a, 22b, 22c und 22d auf, die die Messkammer 3 bilden. Die Schichten weisen unterschiedliche Ausnehmungen auf und bilden so eine Anzahl von Teilbereichen 34a, 34b, 34c der Messkammer 3 auf. Die Messkammer 3 ist in drei Teilbereiche 34a, 34b und 34c unterteilt. Im Teilbereich 34a ist ein Sensor 4a an der der Öffnung der Messkammer 3 gegenüberliegenden Deckfläche des Teilbereichs 34a angeordnet. Im Teilbereich 34b ist ein Sensor 4b an der Deckfläche ebenfalls im Bereich der Wandung des Teilbereichs 34b angeordnet. Im Teilbereich 34c ist der Sensor 4c angeordnet. Die Sensoren 4a bis 4c sind jeweils auf unterschiedlichen Trägern 22a bis 22c und somit auf unterschiedlichen Schichten der Messkammer 3 angeordnet. Die Teilbereiche 34a, 34b, ... sind mittels gasdichter Stege 39, die während des Zeitraums der Messung nicht für Gas durchlässig sind, voneinander getrennt. Die Ausdehnung jedes Teilbereichs 34a, 34b, 34c ist unterschiedlich tief und kann gleich ausgebildete oder unterschiedliche Sensoren 4a bis 4c aufweisen. In an optional embodiment it is provided that the measuring chamber 3 comprises a humidity sensor 2 or that the further sensor 4b is designed as a moisture sensor 2, with which the moisture within the measuring chamber 3 can be measured. The content of the substance within the measuring chamber 3 determined by the sensor 4 a can then be set by the processing unit 40 in relation to the determined humidity of the moisture sensor 2 and by means of which the content of the substance within a measuring object can be normalized or determined. The sensor arrangement 10 has a layered structure in the second embodiment shown in FIG. 1a. The sensor arrangement 10 has four layers each consisting of a carrier 22a, 22b, 22c and 22d, which form the measuring chamber 3. The layers have different recesses and thus form a number of subregions 34a, 34b, 34c of the measuring chamber 3. The measuring chamber 3 is divided into three sections 34a, 34b and 34c. In the partial region 34a, a sensor 4a is arranged on the cover surface of the partial region 34a opposite the opening of the measuring chamber 3. In the subregion 34b, a sensor 4b on the cover surface is likewise arranged in the region of the wall of the subregion 34b. In the partial area 34c, the sensor 4c is arranged. The sensors 4a to 4c are each arranged on different carriers 22a to 22c and thus on different layers of the measuring chamber 3. The partial regions 34a, 34b,... Are separated from one another by means of gastight webs 39, which are not permeable to gas during the period of the measurement. The extent of each portion 34a, 34b, 34c is different deep and may have identically formed or different sensors 4a to 4c.
Bei Auflage der Messkammer 3 auf den Messgegenstand bilden die Teilbereiche 34a, 34b, ... wiederum gasdicht voneinander getrennte Submesskammern in denen dann optional wieder unterschiedliche oder gleich ausgebildete Sensoren 4a bis 4c angeordnet sein können und so gleiche oder unterschiedliche Stoffe bzw. Gase detektiert werden können. When the measuring chamber 3 is placed on the object to be measured, the subregions 34a, 34b,..., In turn, separate submeasure chambers separate from each other in which different or identically formed sensors 4a to 4c can be arranged and so identical or different substances or gases are detected can.
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, vom Ende der Teilbereiche 34a, 34b, ... 0,2mm bis 2mm betragen. Each subregion 34a, 34b,... Advantageously 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 of the sensors 4a, 4b, from the end of the partial regions 34a, 34b, ... 0.2mm to 2mm amount.
Jeder Träger 22a bis 22d kann optional aus unterschiedlichen Trägermaterialien bestehen, wobei vorteilhaft Halbleiter und keramische Träger kombiniert werden können und diese auch auf einen gemeinsamen Träger aufgebracht sein können. Each carrier 22a to 22d may optionally consist of different carrier materials, wherein advantageously semiconductors and ceramic carriers can be combined and these can also be applied to a common carrier.
So können beispielsweise magnetisch oder elektrisch Gase oder Partikel in getrennten Teilbereichen 34a bis 34c vermessen werden. Die Teilbereiche 34a bis 34c bzw. Ausnehmungen können auch als durchgehende Poren 44 in den teilen oder allen Trägern 22a bis 22d ausgebildet sein und das Gas durch diese Poren 44 des Materials in eine höhere Ebene zu einem vom Messgegenstand weiter entfernten Sensor 4 gelangen. Eine derartige Ausbildung der Träger 22a bis 22c als Trennsäulenschicht (L) bzw. als Trennsäule ermöglicht es weiters durch unterschiedliche Porendurchmesser der Schichten bzw. Teilbereiche oder durch Anordnung von Schlitzen oder Kanälen, eine Verlangsamung und/oder Beschleunigung der Partikel und oder Stoffe zu erzielen und so gegebenenfalls eine Trennung der einzelnen Bestanteile eines Gases oder der einzelnen Stoffe zu erzielen. For example, gases or particles can be measured magnetically or electrically in separate partial regions 34a to 34c. The partial regions 34a to 34c or recesses may also be formed as continuous pores 44 in the parts or all carriers 22a to 22d and the gas pass through these pores 44 of the material into a higher plane to a sensor 4 farther from the measurement object. Such a design of the carrier 22a to 22c as a separating column layer (L) or as Separation column makes it possible further by different pore diameters of the layers or subregions or by arrangement of slots or channels to achieve a slowing down and / or acceleration of the particles and or substances and thus optionally to achieve a separation of the individual constituents of a gas or the individual substances.
Fig. 2 zeigt eine weitere Ausführungsform der Sensoranordnung 10. Die Sensoranordnung 10 weist einen schichtartigen Aufbau auf, wobei die Messkammer 3 als Trennsäule ausgebildet ist. Die Messkammer 3 umfasst jeweils in unterschiedlichen Schichten unterschiedliche Sensoren 4a bis 4d. Die Sensoren 4a bis 4d sind jeweils auf Trägern 22a bis 22d angeordnet, die übereinander angeordnet sind und derart verschiedene Ebenen mit Sensoren 4a, 4b, ... aufspannen. FIG. 2 shows a further embodiment of the sensor arrangement 10. The sensor arrangement 10 has a layer-like construction, wherein the measuring chamber 3 is designed as a separation column. The measuring chamber 3 in each case comprises different sensors 4a to 4d in different layers. The sensors 4a to 4d are each arranged on carriers 22a to 22d, which are arranged one above the other and thus span different levels with sensors 4a, 4b,...
Die Sensoren 4a bis 4d können unterschiedliche Messungen durchführen bzw. unterschiedliche Stoffe und Gase oder auch gleiche Stoffe und Gase detektieren. In Folge der immer besseren Herstellungsverfahren und dem damit verbundenen Verringerung der Schichtdicken der Schichten können pm bis mm dicke Schichten als Träger 22 miteinander verbunden werden. Es entsteht derart beispielsweise eine Nanometer oder Mikrometer große Trennsäule, die in ihrer Gesamtheit zwecks mechanischer Stabilität ΙΟΟμιη dick ist.  The sensors 4a to 4d can perform different measurements or detect different substances and gases or even the same substances and gases. As a result of the ever better manufacturing processes and the associated reduction in the layer thicknesses of the layers, it is possible to join layers with a thickness of from pm to mm as carriers 22. This results, for example, in a nanometer or micrometer-sized separation column, which in its entirety is thick for the purpose of mechanical stability.
Die Dicke der Schichten, also die Dicke der jeweiligen Träger 22a, 22b,.. von erfindungsgemäßen Sensoranordnungen 10 beträgt vorzugsweise weniger als 3mm, bevorzugt weniger als 1 mm, besonders bevorzugt weniger als 400pm, aufweist. The thickness of the layers, ie the thickness of the respective carriers 22a, 22b, .. of sensor arrangements 10 according to the invention is preferably less than 3 mm, preferably less than 1 mm, particularly preferably less than 400 pm.
Beispielsweise kann durch die definiert vorgegebnen Dicken der Träger 22a bis 22d die Abstände der Sensoren 4a, 4b, ... vom Messgegenstand festgelegt werden. Wie in Fig. 2 dargestellt kann dabei eine makroskopische fluchtende Ausnehmung 45 vorgesehen sein, über die das Gas oder der Stoff zu den Sensoren gelangt. Alternativ können aber auch die Poren 44 der Trägerkörper 22 selbst als Ausnehmung bzw. als Kanäle dienen und so die Gase oder die Stoffe von einer Schicht in die nächste gelangen. For example, the distances of the sensors 4a, 4b,... From the measurement object can be defined by the defined predetermined thicknesses of the carriers 22a to 22d. As shown in FIG. 2, a macroscopic aligned recess 45 can be provided, via which the gas or the substance passes to the sensors. Alternatively, however, the pores 44 of the carrier body 22 itself serve as a recess or as channels and thus pass the gases or substances from one layer to the next.
Alternativ können die Gase oder Stoffe auch entlang einer fluchtenden Ausnehmung 45 optisch auf mehreren Ebenen gemessen werden. So können die Sensoren 4a bis 4d der Fig. 2 auch optische Sensoren sein. In der Ausnehmung 45 jedes Trägers 22a, 22b, ... kann eine Lichtquelle und/oder eine Strahlungsquelle mit vorgegebenem Spektrum, insbesondere eine LED-Lampe, angeordnet sein. Die Lichtquelle oder Strahlungsquelle ist dann entlang des diametralen Verlaufs der Ausnehmung 45 auf die gegenüberliegende Innenfläche der Ausnehmung 45 des jeweiligen Trägers 22 gerichtet. Der optische Sensor 18 ist auf dem Träger 22 diametral entlang der Ausnehmung 45 gegenüber der Lichtquelle angeordnet und auf diese gerichtet. Alternatively, the gases or substances can also be measured along an aligned recess 45 visually on several levels. Thus, the sensors 4a to 4d of Fig. 2 may also be optical sensors. In the recess 45 of each carrier 22a, 22b,..., A light source and / or a radiation source with a predetermined spectrum, in particular an LED lamp, can be arranged. The light source or radiation source is then along the diametrical course of the recess 45 on the opposite Inner surface of the recess 45 of the respective carrier 22 directed. The optical sensor 18 is arranged on the carrier 22 diametrically along the recess 45 with respect to the light source and directed to this.
Die Spektren des optischen Sensors 18 und der Lichtquelle oder Strahlungsquelle überlappen in einem Überschneidungsbereich. Der Überschneidungsbereich ist dabei derart gewählt, dass die Absorption oder Reflexion bei Vorhandensein des Stoffes in der Ausnehmung 45 gegenüber der Absorption oder Reflexion bei Fehlen des Stoffes im Überschneidungsbereich erhöht oder verringert ist und so ein Stoff oder Gas in einer Schicht nachgewiesen bzw. gemessen werden kann. Weiters kann die Wellenlänge der Lichtquelle oder der Strahlungsquelle optional wobbeln, also um einen definierten Mittelwert schwanken, insbesondere zwischen 2 und 40 nm. The spectra of the optical sensor 18 and the light source or radiation source overlap in an overlap area. The overlapping area is chosen such that the absorption or reflection in the presence of the substance in the recess 45 is increased or reduced in relation to the absorption or reflection in the absence of the substance in the overlap region and so a substance or gas can be detected or measured in a layer , Furthermore, the wavelength of the light source or of the radiation source can optionally wobble, ie fluctuate by a defined mean, in particular between 2 and 40 nm.
Die Geschwindigkeit von Gasen sind je nach Partikel und chemischer Zusammensetzung unterschiedlich. So unterscheidet sich beispielsweise das Gas Cyclobuten C4H6, vom Gas Cyclopropan C3H6 durch ein zusätzliches Kohlenstoffatom. Durch diesen Kohlenstoffunterschied und den dadurch bewirkten Unterschied der Ausbreitungsgeschwindigkeit, kann die Konzentration von beiden Gasen bestimmt werden, indem zwei gleiche Sensoren 4a, 4b mit unterschiedlichem Abstand zum Messgegenstand in der Messkammer 3 eingebaut werden (Fig. 1 ). Durch die bekannte Differenz des Abstands der Sonoren bzw. des Sensoren-Höhenunterschieds ist der Höheneinbau seitens der Messkammer 3 zum Messgegenstand nicht mehr zur Berechnung der Ausbreitungsgeschwindigkeit notwendig. Bei unterschiedlichen Abständen bei unterschiedlichen Sensoren 4a, 4b ermöglicht dies schnellere Gase oder Gaskomponenten in Folge des größeren Abstandes einfacher zu messen und Gase und/oder Partikel mit einer langsameren Ausbreitung können näher am Messgegenstand gemessen werden. Die Vorteile liegen in der einfacheren Messung und genaueren Bestimmung der Ausbreitungsgeschwindigkeiten und der Möglichkeit auch flüchtige oder zerfallende Stoffe einfacher zu vermessen. The velocity of gases varies depending on the particle and chemical composition. For example, the gas cyclobutene C 4 H 6 differs from the gas cyclopropane C 3 H 6 by an additional carbon atom. By virtue of this difference in carbon and the difference in the propagation velocity caused thereby, the concentration of both gases can be determined by installing two identical sensors 4a, 4b at different distances from the measurement object in the measuring chamber 3 (FIG. 1). Due to the known difference of the distance of the sonoren or the sensor height difference, the height installation on the part of the measuring chamber 3 to the measuring object is no longer necessary for calculating the propagation speed. At different distances with different sensors 4a, 4b this makes it easier to measure faster gases or gas components as a result of the greater distance and gases and / or particles with a slower spread can be measured closer to the measurement object. The advantages lie in the easier measurement and more accurate determination of the propagation velocities and the ability to measure even volatile or decaying substances easier.
In Folge der Messung mittels Sensoren 4a, 4b, ... mit unterschiedlichen Abstände zueinander ist die Bestimmung der Zusammensetzung des Stoffes einfach möglich, indem kleinere Unterschiede der gemessenen Ausbreitungsgeschwindigkeit, bei größerem Abstand bestimmt werden können. Der Abstand des Sensors zum Messgegenstand muss nicht bekannt sein, solange der Höhenunterschied der Sensoren 4a, 4b, ... zueinander bekannt ist. In den Fig. 3 bis 5 sind weitere Ausführungsformen der Sensoranordnung 10 dargestellt. Die Messkammer 3 ist dabei aus unterschiedlichen Trägern 22a, 22b, ... gebildet, die bausteinartig übereinander gestapelt sind und miteinander verbunden werden. Die Träger 22a, 22b, ... können dabei unterschiedliche Formen aufweisen oder gleich ausgebildet sein. As a result of the measurement by means of sensors 4a, 4b, ... with different distances to each other, the determination of the composition of the substance is easily possible by smaller differences in the measured propagation velocity, can be determined at a greater distance. The distance of the sensor to the measurement object need not be known as long as the height difference of the sensors 4a, 4b,... Is known to one another. FIGS. 3 to 5 show further embodiments of the sensor arrangement 10. The measuring chamber 3 is formed from different carriers 22a, 22b,..., Which are stacked like a building block and connected to one another. The carriers 22a, 22b, ... may have different shapes or be formed the same.
In Fig. 5 ist ein vorteilhafter Träger 22 mit Sensoren 4a bis 4d dargestellt, eine derartige Schicht wird auch Sensorschicht (A) bezeichnet. Mittels jeweils zweier gleicher Sensoren 4a, 4b und 4c und 4d bzw. Feuchtigkeitssensoren 2a und 2b an beiden Seiten des Trägers 22a, 22b, ... kann, je nach Durchlässigkeit des Träges 22a, 22b, ... für bestimmte Partikel oder Gase oder Stoffe, diese bestimmt werden, indem die Konzentration und der Zeitpunkt des Eintritts und die Konzentration des Austritts gemessen wird. In Folge definierter Porengrößen und oder Hindernisse kann eindeutig auf das Partikel und/oder Gas und oder den Stoff geschlossen werden. Es entsteht eine Trennsäulenmesskammer, die, je nach Anzahl und Dicke des Trägers 22a, 22b, ... sowie Porendurchmesser, jegliches Gas oder Partikel oder Stoff detektieren kann. Alternativ kann die Sensorschicht (A) zusätzlich oder anstelle der Sensoren 4a, 4b, ... einen Temperatursensor aufweisen. FIG. 5 shows an advantageous carrier 22 with sensors 4a to 4d; such a layer is also called sensor layer (A). By means of two identical sensors 4a, 4b and 4c and 4d or moisture sensors 2a and 2b on both sides of the carrier 22a, 22b, ..., depending on the permeability of the carrier 22a, 22b, ... for certain particles or gases or Substances that are determined by measuring the concentration and time of entry and the concentration of the exit. As a result of defined pore sizes and or obstacles can be clearly concluded that the particle and / or gas and or the substance. The result is a separation column measuring chamber, which, depending on the number and thickness of the carrier 22a, 22b, ... and pore diameter, any gas or particles or material can detect. Alternatively, the sensor layer (A) in addition to or instead of the sensors 4a, 4b, ... have a temperature sensor.
Wie in den Fig. 3 bis 6 gezeigt, kann jeder der Träger 22a, 22b, ... Kontaktelektroden 37 aufweisen, die diesen vollständig durchsetzten und den Kontakt zwischen den einzelnen Trägern 22a, 22b, ... herstellt bzw. zum Messgegenstand oder einem Messgerät ermöglicht. Die Kontaktelektroden 37 können einen kreisförmigen Querschnitt haben und an den Rändern der im Querschnitt rechteckig oder kreisförmig ausgebildeten Messkammer 3 angeordnet sein. Alternativ können die Kontaktelektroden 37 auch eine Seitenwand der Messkammer 3 begrenzen oder auf dieser Seitenwand angeordnet sein oder in die Wandung 31 der Messkammer 3 eingelagert sein. Ein Träger 22a, 22b, ... mit derartigen Kontaktelektroden 37 wird auch als Kontaktschicht (E) bezeichnet. As shown in FIGS. 3 to 6, each of the carriers 22a, 22b,... May have contact electrodes 37 which completely penetrate it and establish the contact between the individual carriers 22a, 22b, Meter allows. 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 or circular in cross section. Alternatively, the contact electrodes 37 may also limit a side wall of the measuring chamber 3 or be arranged on this side wall or be embedded in the wall 31 of the measuring chamber 3. A carrier 22a, 22b, ... with such contact electrodes 37 is also referred to as a contact layer (E).
Wie in Fig. 6 dargestellt entstehen in Folge der Strukturierung der Oberfläche des Trägers unterschiedlich hohe Hohlräume, die mit einem oder mehreren Materialien 48 ausgefüllt werden können. Diese Materialien 48 können z.B. mit dem Stoff oder Gas reagieren oder eine verzögernde oder beschleunigende Wirkung auf deren Ausbreitungsgeschwindigkeit haben. Das Material 48 kann ein Puder oder Pulver oder Gelee oder Körner oder Sand oder Mischungen hiervon sein. Das Material 48 kann optional auch in den Poren 44 oder Luftschlitzen der Träger 22a, 22b, ... angeordnet sein. In den Fig. 7 bis 11 sind mehrere aufeinanderfolgende Träger 22a bis 22e bzw. Schichten einer weiteren Ausführungsform der Sensoranordnung 10 dargestellt. Messkammer 3 oder Teile der Messkammer 3 sind in mehrere Schichten übereinander geschichtet. Diese Schichten bzw. Träger 22a bis 22e können porös sein oder aus einem durchgehenden Material bestehen und/oder Schlitze beinhalten. Durch diese Schlitze und/oder durchgehenden porösen, insbesondere mit Löchern, versehene Schichten diffundiert Gas in die nächsten Schichten und gelangt damit zu anderen Sensoren 4a bis 4f. Jeder Teilbereich 34a bis 34e der Messkammer 3 kann aus einem anderen Material oder einer anderen Materialzusammensetzung bestehen um z.B. die Porengröße von Schicht zu Schicht zu variieren und damit eine Filtereigenschaft und oder Barriere für bestimmte Partikel und/oder Gase zu bewirken. Vorteilhaft ist, wenn die Schichten bzw. die Träger 22a, 22b, ... einen gemeinsamen Rahmen haben und damit die Partikel, Stoffe oder Gase nicht aus der Messkammer 3 entweichen können. Vorteilhaft erweist sich weiters, wenn jede Schicht hinter dem Sensor 4a, 4b, ... mit einem Isolator, insbesondere Luft, ausgefüllt ist, da dann die Temperatur der einen Schicht die nachfolgende Schicht bzw. die nachfolgenden Sensoren 4a, 4b, ... nicht beeinflusst. Somit kann der Sensor 4a, 4b, beispielsweise durch einen Heizer oder ein Peltierelement auf Temperatur gebracht werden, ohne die Sensoren 4a, 4b, ... in tiefer gelegenen Schichten zu beeinflussen. As shown in FIG. 6, as a result of the structuring of the surface of the carrier, cavities of different heights are created, which can be filled with one or more materials 48. For example, these materials 48 may react with the fabric or gas or have a retarding or accelerating effect on their rate of propagation. The material 48 may be a powder or powder or jelly or granules or sand or mixtures thereof. The material 48 can optionally also be arranged in the pores 44 or louvers of the carriers 22a, 22b,.... FIGS. 7 to 11 show a plurality of successive carriers 22a to 22e or layers of a further embodiment of the sensor arrangement 10. Measuring chamber 3 or parts of the measuring chamber 3 are stacked in several layers. These layers or supports 22a to 22e may be porous or consist of a continuous material and / or include slots. Through these slots and / or continuous porous, in particular with holes, provided layers, gas diffuses into the next layers and thus reaches other sensors 4a to 4f. Each subregion 34a to 34e of the measuring chamber 3 may consist of a different material or a different material composition, for example to vary the pore size from layer to layer and thus to effect a filter property and / or barrier for certain particles and / or gases. It is advantageous if the layers or the carriers 22a, 22b,... Have a common frame and thus that the particles, substances or gases can not escape from the measuring chamber 3. Furthermore, it proves advantageous if each layer behind the sensor 4a, 4b,... Is filled with an insulator, in particular air, since then the temperature of one layer seals the following layer or the following sensors 4a, 4b,... unaffected. Thus, the sensor 4a, 4b, for example, by a heater or a Peltier element can be brought to temperature, without affecting the sensors 4a, 4b, ... in deeper layers.
In der in den Fig. 7 bis 11 gezeigten Ausführungsform wird auf drei Ebenen gemessen und einen als Distanzschicht (Q) ausgebildeten Träger 22a zum Messgegenstand (Ebene 0, Fig. 7) und eine Deckschicht (Ebene 4, Fig. 11 ) begrenzen die Messkammer 3, die optional in mehrere Teilbereiche aufgeteilt werden kann. Die einzelnen Schichten (Ebene 0 bis Ebene 4) bzw. die Träger 22a bis 22e sind in gestapelten Schichten übereinander angeordnet. In Ebene 1 (Fig. 8), die auf Ebene 0 folgt, bei der der Träger 22b als Sensorschicht ausgebildet ist, sind die Sensoren 4a, 4b auf schmalen Stegen bzw. Einschnürungen (Fig. 14) angeordnet und daher von dem restlichen Material der Messkammer 3 bzw. des Trägers 22b wärmeentkoppelt. In Ebene 2 (Fig. 9) bzw. Träger 22c die auf Ebene 1 folgt, sind die Sensoren 4c und 4d ebenfalls nur durch Stege kontaktierbar und damit wärmeisoliert. Auf Ebene 3, also dem als Sensorschicht (A) ausgebildeten Träger 22d (Fig. 10), die auf Ebene 2, folgt sind die Sensoren 4e bis 4k nicht durch schmale Stege mit der Wandung 31 verbunden, sondern breiter zugänglich. Die Deckschicht auf Ebene 4, also der Träger 22e, (Fig. 11 ) schließt die Messkammer 3 und kann optional auch Sensoren 4a, 4b, ... Temperatursensoren und/oder Feuchtigkeitssensoren 2 beinhalten. Die Distanzschicht (Q) kann beispielsweise aus einem hartem Material besten und inkompressibel sein, um den Abstand zwischen zwei Schichten bzw. Trägern 22a, 22b, ... und/oder den Abstand der Sensoren 4a, 4b,... zur Stirnwand 36 exakt und konstant zu halten. In the embodiment shown in FIGS. 7 to 11, measurement takes place on three levels and a carrier 22a designed as a spacer layer (Q) for the measurement object (level 0, FIG. 7) and a cover layer (level 4, FIG. 11) delimit the measuring chamber 3, which can optionally be divided into several subareas. The individual layers (level 0 to level 4) or the carriers 22a to 22e are arranged one above the other in stacked layers. In level 1 (FIG. 8), which follows at level 0, where the carrier 22b is formed as a sensor layer, the sensors 4a, 4b are arranged on narrow webs or constrictions (FIG. 14) and therefore of the remaining material Measuring chamber 3 and the carrier 22b heat decoupled. In level 2 (FIG. 9) or support 22c which follows on level 1, the sensors 4c and 4d are also contactable only by webs and thus thermally insulated. On level 3, that is to say the carrier 22d (FIG. 10) designed as sensor layer (A), which follows on level 2, the sensors 4e to 4k are not connected to the wall 31 by narrow webs, but are more widely accessible. The cover layer on level 4, that is to say the support 22e, (FIG. 11), closes the measuring chamber 3 and can optionally also include sensors 4a, 4b,... Temperature sensors and / or moisture sensors 2. The spacer layer (Q) may for example be made of a hard material best and incompressible to the distance between two layers or carriers 22a, 22b, ... and / or the distance between the sensors 4a, 4b, ... to the end wall 36 exactly and keep it constant.
Optional kann in den einzelnen Trägem 22a, 22b, ... eine Durchkontaktierungen erfolgen, um von einer Ebene in eine andere Ebene Signale zu übermitteln. Für die Stapelung können beispielsweise Zapfen oder Stäbe verwendet werden. Optionally, in the individual carriers 22a, 22b,..., A plated-through connection can take place in order to transmit signals from one level to another level. For the stacking, for example, pins or rods can be used.
Die Durchkontaktierung bzw. die Kontaktelektroden können beispielsweise durch leitfähiges Pulver ausgebildet sein, dass erwärmt wird und damit Verbindungen schafft. Optional kann eine oder mehrere Schichten bzw. Träger 22a, 22b, ... aus optischen Schichten bestehen, beispielsweise aus Silikat oder Glas sein, um optische Interaktionen oder Vermessungen zu ermöglichen. Beispielsweise sind auch Beschichtungen möglich die als Spiegel oder Linsen wirken. The via or the contact electrodes may be formed, for example by conductive powder that is heated and thus creates connections. Optionally, one or more layers or carriers 22a, 22b, ... may be made of optical layers, such as silicate or glass, to facilitate optical interactions or surveys. For example, coatings are also possible which act as mirrors or lenses.
Optional kann die Messkammer 3 achssymmetrisch angeordnet sein und in zwei oder mehr Teilbereiche 34a, 34b, ... unterteilt sein. Eine Seite kann geheizt und die andere Seite gekühlt werden oder auf unterschiedlichen Temperatumiveaus gehalten werden. Beispielsweise kann dies durch ein in der Messkammer 3 oder auf einem Träger 22 angeordnetes Peltierelement erfolgen, das eine Seite beheizt und die andere Seite kühlt. Optionally, the measuring chamber 3 may be arranged axisymmetric and divided into two or more subregions 34a, 34b, .... One side can be heated and the other side cooled or maintained at different temperature levels. For example, this can be done by a Peltier element arranged in the measuring chamber 3 or on a carrier 22, which heats one side and cools the other side.
In den Fig. 12 und 13 sind weitere Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Sensoranordnung 10 dargestellt. Die Träger 22b und 22d sind gleich ausgebildet und bilden eine Distanzschicht (Q). Die Distanzschicht (Q) weist eine definierte Dicke bzw. Höhe auf und ist aus einem steifen Material, wodurch der Abstand der der Distanzschicht (Q) benachbarten Träger 22a und 22c auch unter Druckeinfluss konstant bleibt. Die Träger 22a und 22c sind als Sensorschichten (A) ausgebildet. FIGS. 12 and 13 show further embodiments of the sensor arrangement 10 according to the invention. The carriers 22b and 22d are formed the same and form a spacer layer (Q). The spacer layer (Q) has a defined thickness or height and is made of a stiff material, whereby the distance of the spacer layer (Q) adjacent carrier 22a and 22c remains constant even under the influence of pressure. The carriers 22a and 22c are formed as sensor layers (A).
Wie in Fig. 12 dargestellt können die Träger 22a und 22c Erhebungen 41 aufweisen auf denen dann die Sensoren angeordnet sind. Alternativ können die Träger 22a und 22c wie in Fig. 13 dargestellt auch Vertiefungen 42 aufweisen. Durch die Vertiefungen 42 oder Erhebungen 41 kann die Distanz etwaiger auf den Vertiefungen 42 oder Erhebungen 41 angeordneter Sensoren vorgeben und variiert werden. As shown in Fig. 12, the carriers 22a and 22c may have projections 41 on which the sensors are then arranged. Alternatively, the carriers 22a and 22c may also have recesses 42, as shown in FIG. Through the recesses 42 or elevations 41, the distance of any arranged on the recesses 42 or elevations 41 sensors can be specified and varied.
Alternativ können die Träger 22 auch Einschnürungen oder Verbindungsstege 43 (Fig. 14) aufweisen, um den Bereich des Trägers 22 auf dem ein Sensor 4a, 4b, ... angeordnet ist thermisch von dem restlichen Träger 22 zu trennen und eine ungewollte Erwärmung oder Abkühlung zu verhindern. Alternatively, the carriers 22 may also have constrictions or connecting webs 43 (FIG. 14) around the region of the carrier 22 on which a sensor 4a, 4b, is thermally separated from the rest of the carrier 22 and to prevent unwanted heating or cooling.
Fig. 15 zeigt unterschiedliche Ausbildungen von Teilbereiche 34a bis 34c in einer Detailansicht. Die unterschiedlichen Teilbereiche 34a bis 34c unterschiedliche Ausdehnungen relativ zur Stirnwand 36 der Messkammer 3 auf. Die Sensoren 4a, bis 4c sind jeweils in den Teilbereichen 34a bis 34c angeordnet und weisen einen unterschiedlichen Abstand zur Stirnwand 36 auf. Durch die unterschiedliche Ausdehnung der Teilbereiche 34a bis 34c kann beispielsweise ein unterschiedliches Sättigungsverhalten in den Teilbereiche 34a bis 34c erzielt werden und so eine Unterschiedliche Menge der zu messenden Stoffe in den Teilbereichen 34a bis 34c angesammelt werden bzw. bei gleicher Geschwindigkeit mit der der Stoff an die Teilbereiche 34a bis 34c abgegeben wird eine längere Messdauer verwirklicht werden ohne eine Sättigung in der Messkammer 3 bzw. den Teilbereichen 34a bis 34c zu erreichen. Weiters kann jeder Teilbereich 34a bis 34c für eine separate Anwendung ausgelegt sein und derart mehrere Messungen gleichzeitig ermöglichen FIG. 15 shows different embodiments of partial areas 34a to 34c in a detailed view. The different partial regions 34a to 34c have different expansions relative to the end wall 36 of the measuring chamber 3. The sensors 4 a to 4 c are each arranged in the subregions 34 a to 34 c and have a different distance from the end wall 36. Due to the different extent of the subregions 34a to 34c, for example, a different saturation behavior in the subregions 34a to 34c can be achieved and thus a different amount of the substances to be measured can be accumulated in the subregions 34a to 34c or at the same speed with which the substance is applied to the subsections 34a to 34c Subdivided 34a to 34c is a longer measurement period can be realized without saturation in the measuring chamber 3 and the partial areas 34a to 34c to achieve. Furthermore, each subregion 34a to 34c can be designed for a separate application and thus allow several measurements simultaneously
Fig. 16 und 17 zeigen eine Möglichkeit der Fixierung der Träger 22. Wie in Fig. 16 und16 and 17 show a possibility of fixing the carrier 22. As shown in Fig. 16 and
17 dargestellt kann beispielsweise ein Träger 22a mittels eines Klemmelements 46 an einem weiteren Träger 22b, z.B. über eine Webung oder Pressung, befestigt werden. Fig.For example, as shown in Figure 17, a carrier 22a can be attached to another carrier 22b by means of a clamping member 46, e.g. be attached via a weave or pressing. FIG.
18 zeigt hierzu eine alternative Befestigung bei der die geschichteten Träger 22a, 22b über dein Klemmelement 46 zusammengepresst werden. Das Klemmelement 46 kann beispielsweise, wie in Fig. 18 gezeigt, an einer Gegenplatte 47 angeschraubt sein. 18 shows an alternative attachment in which the layered supports 22a, 22b are pressed together via the clamping element 46. The clamping element 46 may, for example, as shown in Fig. 18, be screwed to a counter-plate 47.
Durch ein die Träger 22a und 22b allseitig umgebendes Klemmelement 46 kann auch eine Abdichtung der Seitenränder zur Umgebung hin erreicht werden. Alternativ kann vorgesehen sein, dass die Träger 22a, 22b, ... mittels einer Versiegelung, insbesondere über ein Tauchbad oder eine Lackierung oder Sprayung, aneinander fixiert und gegenüber der Umgebung der Sensoranordnung 10 abgedichtet sind. Alternativ kann weiters vorgesehen sein, dass die Sensoranordnung 10 ein Gehäuse, beispielsweise ein Kunststoffgehäuse, aufweist in der die Sensoranordnung 10 oder einzelne Träger 22a, 22b, ... eingeklebt oder mit diesem verschraubt sind. By a clamping element 46 surrounding the supports 22a and 22b on all sides, a sealing of the side edges to the environment can also be achieved. Alternatively, it can be provided that the carriers 22a, 22b,... Are fixed to one another by means of a seal, in particular via an immersion bath or a coating or spray, and are sealed off from the surroundings of the sensor arrangement 10. Alternatively, it can further be provided that the sensor arrangement 10 has a housing, for example a plastic housing, in which the sensor arrangement 10 or individual supports 22a, 22b, ... are glued or screwed to it.
Fig. 19 zeigt eine weitere Ausführungsform der Sensoranordnung 10 mit Lüftungskanälen 48. Die Messkammer 3 umfasst vier Teilbereiche 34a bis 34d, die durch gasdichte Stege 39 voneinander getrennt sind. Die Teilbereiche 34a und 34d weisen jeweils einen Lüftungskanal 48 auf, der den jeweiligen Teilbereich 34a, 34d mit der Umgebung der Sensoranordnung 10 verbindet. Durch die Lüftungskanäle 48 kann beispielsweise Frischluft in die Teilbereiche 34a, 34d eindringen oder eine definierte Menge des z.B. bereits vermessenen Stoffes aus den Teilbereichen 34a, 34d austreten. Alternativ kann vorgesehen sein, dass die Wandung 31 der Messkammer 3 und/oder die Stege 39 oder Teile davon gasdurchlässig bzw. atmungsdurchlässig sind. FIG. 19 shows a further embodiment of the sensor arrangement 10 with ventilation ducts 48. The measuring chamber 3 comprises four partial areas 34a to 34d, which are separated from one another by gastight webs 39. The partial areas 34a and 34d each have a ventilation channel 48, which connects the respective partial area 34a, 34d to the surroundings of the sensor arrangement 10. For example, through the ventilation channels 48 Fresh air penetrate into the subregions 34a, 34d or emerge from the subregions 34a, 34d by way of a defined amount of, for example, already measured substance. Alternatively it can be provided that the wall 31 of the measuring chamber 3 and / or the webs 39 or parts thereof are permeable to gas or breathable.
Fig. 20 zeigt eine Schnittansicht eines Trägers 22 quer zum Verlauf der Schicht bzw. des Trägers 22. Der Träger 22 ist als Trennsäulenschicht (L) ausgebildet und weist einen mäanderförmigen Kanal 27 auf. Der Kanal 27 ermöglicht eine für das Gas bzw. den Stoff in seiner Ausbreitung länger zurückzulegende Strecke, wodurch Gase oder Stoffe mit einer hohen Ausbreitungsgeschwindigkeit von Gasen mit einer geringen Ausbreitungsgeschwindigkeit getrennt werden. So ist beispielsweise pro Schicht oder Träger 22a, 22b, ... eine Trennsäule von beispielsweise 20cm realisierbar. FIG. 20 shows a sectional view of a carrier 22 transversely to the course of the layer or carrier 22. The carrier 22 is designed as a separating column layer (L) and has a meandering channel 27. The channel 27 allows a longer distance to be traveled for the gas or the substance in its propagation, whereby gases or substances with a high propagation velocity of gases with a low propagation velocity are separated. Thus, for example, per layer or support 22a, 22b, ... a separation column of, for example, 20cm can be realized.
Alternativ kann eine Trennsäule auch durch einen Kanalverlauf in mehreren Trägern 22a, 22b, verwirklicht werden, wobei ein durchgehenden Kanal zwischen mehrere Schichten bzw. Träger 22a, 22b, ... verläuft. Weiters können auch mehrere Trennsäulenschichten (L) aufeinander gestapelt angeordnet sein und das Ende des Kanals oder die Poren eines Kanals 27 eines Trägers 22a, 22b, ... in den Anfang eines Kanals 27 eines weiteren Trägers münden. Derart sind Gesamtlängen von z.B. einem Meter Länge auf sehr kleinem Raum realisierbar. Alternatively, a separating column can also be realized by means of a channel course in a plurality of carriers 22a, 22b, with a continuous channel extending between a plurality of layers or carriers 22a, 22b,. Furthermore, a plurality of separating column layers (L) can also be stacked on top of each other and the end of the channel or the pores of a channel 27 of a carrier 22a, 22b, ... open into the beginning of a channel 27 of another carrier. Thus, total lengths of e.g. one meter in length in a very small space.
In Fig. 21 ist eine Ausführungsform der Sensoranordnung 10 mit mehreren unterschiedlichen Trägem 22a bis 22f dargestellt. Die Träger 22a bis 22f sind übereinander gestapelt und bilden zusammen die Messkammer 3. Die Träger 22a und 22c sind als Sensorschicht (A) ausgebildet. An dem Träger 22a ist ein Sensor 4a an dem Träger 22c ist ein weiterer Sensor 4b angeordnet Die Träger 22b und 22f weisen eine gleiche Dicke auf und sind als Isolierschicht (B) ausgebildet. Der Träger 22b isoliert den Träger 22a von gegenüber dem Träger 22c thermisch als auch elektrisch und verhindert so eine thermische wie auch elektrische Beeinflussung der Sensoren 4a und 4b. Der Träger 22f isoliert die Messkammer 3 zur Umgebung thermisch und/oder akustisch und/oder elektrisch wodurch negative Einflüsse, wodurch z.B. eine etwaige auf dem Messgegenstand vorhandene Ladung abgeschirmt wird. Eine Auswahl geeigneter Dämmstoffe bzw. Isoliermaterialien sind in Tabelle 1 aufgelistet. Tabelle 1 : Dämmstoffe bzw. Isolationswerkstoffe der Messkammer FIG. 21 shows an embodiment of the sensor arrangement 10 with a plurality of different carriers 22a to 22f. The carriers 22a to 22f are stacked on top of each other and together form the measuring chamber 3. The carriers 22a and 22c are designed as sensor layer (A). On the carrier 22a is a sensor 4a on the carrier 22c is another sensor 4b arranged The carrier 22b and 22f have an equal thickness and are formed as an insulating layer (B). The carrier 22b thermally and electrically isolates the carrier 22a from the carrier 22c and thus prevents thermal and electrical interference of the sensors 4a and 4b. The carrier 22f thermally and / or acoustically and / or electrically isolates the measuring chamber 3 from the surroundings, thereby negatively influencing which, for example, shields any charge present on the measuring object. A selection of suitable insulating materials or insulating materials are listed in Table 1. Table 1: Insulating materials or insulating materials of the measuring chamber
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Der Träger 22e ist als Filterschicht (H) ausgebildet. Die Filterschicht (H) filtert einen Teil der aus dem Messgegenstand austretenden Stoffe aus bzw. hält dies in dem ersten Teil der Messkammer 3 zurück, wodurch deren Eintrag in die tieferen Schicht der Messkammer 3 verhindert wird. Die Filterschicht (H) kann beispielsweise einen mechanischen Filter und/oder Schallfilter und/oder akustischen Filter und/oder Ultraschall- Filter und/oder höherfrequente Filter umfassen. The carrier 22e is formed as a filter layer (H). The filter layer (H) filters out a part of the substances emerging from the measurement object or holds this back in the first part of the measurement chamber 3, whereby its entry into the deeper layer of the measurement chamber 3 is prevented. The filter layer (H) may comprise, for example, a mechanical filter and / or sound filter and / or acoustic filter and / or ultrasound filters and / or higher-frequency filters.
Optional kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass mehrere übereinander gestapelte Träger 22a, 22b, ... jeweils als Filterschicht (H) ausgebildet sind, die unterschiedliche Filtereigenschaften aufweisen. So kann beispielsweise je tiefer die Filterschicht (H) liegt eine feinere Filtration stattfinden, um nur bestimmte Durchmesser von Partikeln, Gasen und Stoffen in die tieferen Schichten bzw zu ausgewählten Sensoren 4a, 4b, ... gelangen zu lassen. Fig. 22 und 23 zeigen eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen schichtartig aufgebauten Sensoranordnung 10 mit einem als Befestigungsschicht (J) ausgebildeten Träger 22c. Der Träger 22c weist eine Anzahl von Befestigungselementen 49, auf mit der die Befestigungsschicht (J) an der Sensoranordnung 10 oder einem essgerät befestigt werden kann. Der Träger 22c bzw. die Befestigungsschicht (J), ragt über die weiteren Träger 22a, 22b, und 22, seitlich hinaus. Werden beispielsweise die Träger 22a bis 22d aneinander durch eine Klebung befestigt kann mittels der Befestigungsschicht (J) die aus den Trägern 22a bis 22d gebildete Messkammer 3 an anderen Schichten oder Messgeräten oder der Sensoranordnung 10 lösbar beispielsweise durch Schrauben befestigt werden. Optionally, it can be provided according to the invention that a plurality of carriers 22a, 22b, ... stacked one above the other are each formed as a filter layer (H), which have different filter properties. Thus, for example, the deeper the filter layer (H) lies, a finer filtration can take place in order to allow only certain diameters of particles, gases and substances to reach the deeper layers or selected sensors 4a, 4b,... FIGS. 22 and 23 show a further embodiment of a layered sensor arrangement 10 according to the invention with a carrier 22c designed as a fastening layer (J). The carrier 22c has a number of fasteners 49, with which the attachment layer (J) can be attached to the sensor assembly 10 or an essgerät. The carrier 22c or the attachment layer (J), projects laterally beyond the further carriers 22a, 22b, and 22. If, for example, the carriers 22a to 22d are fastened to one another by gluing, the measuring chamber 3 formed from the carriers 22a to 22d can be detachably fastened to other layers or measuring devices or the sensor arrangement 10 by screws, for example, by means of the fastening layer (J).
Die Fig. 26 und 27 zeigen alternative Ausführungsformen der Sensoranordnung 10. Die Sensoren 4a, 4b, 4c, 4d, und der Feuchtigkeitssensor 2 sind auf einem Einschub, bei dieser Ausführungsform einer Trommel, angeordnet. Die Trommel bzw. der Einschub kann dann in der Messkammer 3 in auf den Trägem 22 ausgebildeten entsprechende Aufnahmen eingesteckt werden. Die auf dem Einschub angeordneten Sensoren 4a bis 4d ragen dann in die Messkammer 3 hinein und können die in der Messkammer 3 befindlichen Stoffe erfassen. Der Einschub kann beispielsweise in die Messkammer 3 bzw. auf die Träger 22 eingepresst oder durch Federkraft gehalten und/oder, vorzugsweise durch Klebung, chemisch fixiert werden. Die Durch die Bereitstellung von mehreren unterschiedlichen Einschüben mit unterschiedlichen Sensoren kann ein schneller Wechsel der Sensoren erfolgen, ohne die gesamte Messkammer 3 verändern zu müssen. Figs. 26 and 27 show alternative embodiments of the sensor assembly 10. The sensors 4a, 4b, 4c, 4d, and the humidity sensor 2 are disposed on a shelf, in this embodiment a drum. The drum or the insert can then be plugged into the measuring chamber 3 in on the supports 22 formed corresponding receptacles. The arranged on the slot sensors 4a to 4d then protrude into the measuring chamber 3 and can detect the substances located in the measuring chamber 3. The insert can for example be pressed into the measuring chamber 3 or on the carrier 22 or held by spring force and / or, preferably by gluing, chemically fixed. By providing several different slots with different sensors, a quick change of sensors can be done without having to change the entire measuring chamber 3.
Alternativ können die Einschübe auch als Steckkarten 1 10 ausgebildet sein. Wie in den Fig. 26 und 27 dargestellt können diese Steckkarten 110 mehrere Sensoren aufweisen, die auf einem Träger 22 bzw. einer Platine ausgebildet sind. In Fig. 26 sind drei Sensoren 4a, 4b, 4c auf der Steckkarte 110 ausgebildet, deren elektrische Kontakte in Verbindungskontakte 1 11 münden. Alternatively, the bays can be formed as plug-in cards 1 10. As shown in FIGS. 26 and 27, these plug-in cards 110 may include a plurality of sensors formed on a carrier 22 and a board, respectively. In FIG. 26, three sensors 4a, 4b, 4c are formed on the plug-in card 110, the electrical contacts of which open into connection contacts 11.
Beim Einstecken der Steckkarten 1 10 in die Messkammer 3 bzw. auf die Träger 22 werden die Verbindungskontakte 11 1 mit den Leitungen 6, die zur Verarbeitungseinheit 40 führen, verbunden. Durch Auswahl geeigneter Sensoren 4a, 4b, ... auf den einzelnen Steckkarten 1 10 kann jede Steckkarte 1 10 an den jeweiligen Verwendungszweck bzw. an die gewünschte Messung angepasst werden. Ebenfalls kann vorgesehen sein, dass auf den Trägern 22 bzw. in der Messkammer 3 mehrere Aufnahmen oder auf jedem Träger 22 eine Aufnahme, vorgesehen sind, sodass mehrere Steckkarten 1 10 gleichzeitig in der Messkammer 3 platziert werden können und analog zu den an den Trägern selbst angeordneten Sensoren 4a, 4b, ... mehrere Ebenen von Sensoren aufspannen. Die Steckkarten 1 10 können beispielsweise in die Messkammer 3 eingepresst oder durch Federkraft gehalten und/oder, vorzugsweise durch Klebung, chemisch fixiert sein. When inserting the plug-in cards 1 10 in the measuring chamber 3 and on the carrier 22, the connection contacts 11 1 are connected to the lines 6, which lead to the processing unit 40. By selecting suitable sensors 4a, 4b,... On the individual plug-in cards 110, each plug-in card 110 can be adapted to the respective intended use or to the desired measurement. It can also be provided that a plurality of receptacles are provided on the carriers 22 or in the measuring chamber 3 or on each carrier 22, so that a plurality of plug-in cards 1 10 can be placed simultaneously in the measuring chamber 3 and analogously to those on the carriers themselves arranged sensors 4a, 4b, ... span multiple levels of sensors. The plug-in cards 1 10 can for example be pressed into the measuring chamber 3 or held by spring force and / or, preferably by gluing, be chemically fixed.
In einer weiteren nicht dargestellten Ausführungsform der Sensoranordnung 10 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 aufgelegt wird, angeordnet. Im aufgelegten Zustand der Sensoranordnung auf dem Messgegenstand ermöglichen die Elektroden über den Messgegenstand eine Impedanzmessung. In a further embodiment, not shown, of the sensor arrangement 10, 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. In this case, the contact electrodes 37 are preferably arranged on the end face 36 of the surface of the measuring chamber 3 facing the surroundings, which is placed on the object to be measured. In the mounted state of the sensor arrangement on the measurement object, the electrodes allow an impedance measurement over the measurement object.
In Fig. 28 und 29 ist eine weitere Ausführungsform der Steckkarte 1 10 dargestellt. Die Steckkarte 110 besteht jeweils aus drei Trägern 22a bis 22d die miteinander verklebt oder verschmolzen sind, Auf den Trägern 22a bis 22c sind die jeweiligen Sensoren 4a bis 4c angeordnet und auf dem Träger 22d sind die Verbindungskontakte 1 11 angeordnet an denen die Steckkarte in die Messkammer 3 eingebracht und mit den dort angeordneten elektrischen Leitungen verbunden wird. In Fig. 28 and 29, another embodiment of the plug-in card 1 10 is shown. The plug-in card 110 consists of three carriers 22a to 22d which are glued or fused together. The respective sensors 4a to 4c are arranged on the carriers 22a to 22c, and the connection contacts 11 are arranged on the carrier 22d at which the plug-in card into the measuring chamber 3 is introduced and connected to the electrical lines arranged there.
In Fig. 30 ist ein erfindungsgemäßes Kleidungsstück 300, bei dieser Ausführungsform ein T-Shirt schematisch dargestellt. Das Kleidungsstück 300 umfasst eine Anzahl von erfindungsgemäßen Sensoranordnungen 10. Die Sensoranordnungen 10 sind auf einer flexiblen Folie 301 aufgebracht, die mittels einer Klebeschicht oder über eine Naht an dem T-Shirt befestigt ist. Die Sensoranordnungen 10 sind jeweils mit der Stirnwand 36 der Messkammer 3 der Haut des Benutzers zugewandt, sodass diese an der Haut aufliegen, wenn der Benutzer das T-Shirt am Körper trägt. Die Folie 301 kann vorzugsweise als Siliziumscheibe mit einer Dicke von weniger als 100pm, insbesondere 75μιη, ausgebildet sein. In Fig. 30 is a garment 300 according to the invention, in this embodiment, a T-shirt is shown schematically. The garment 300 comprises a number of sensor arrangements 10 according to the invention. The sensor arrangements 10 are applied to a flexible film 301, which is attached to the T-shirt by means of an adhesive layer or via a seam. The sensor assemblies 10 are respectively facing the skin of the user with the end wall 36 of the measuring chamber 3 so that they rest against the skin when the user wears the T-shirt on the body. The film 301 may preferably be in the form of a silicon wafer with a thickness of less than 100 pm, in particular 75 μm.
Optional kann das Kleidungsstück (300) ein Gel oder einen Superabsorber, wie z.B. Aerogel, aufweist, mit dem Schweiß und Flüssigkeiten eines Benutzers absorbierbar sind, der Superabsorber der das Gel ist vorteilhaft, um die Sensoranordnung 10 angeordnet sodass Schweiß oder effektiv von den Sensoranordnungen 10 fern gehalten werden können und die Messung durch eintreten großer Mengen von Flüssigkeiten oder Schweiß in die Messkammer gestört werden. Vorteilhaft kann die am dem Kleidungsstück 300 angebrachte Sensoranordnung 10 eine spezielle Übergangsschicht aufweisen, die die Messkammer 3 bzw. die Sensoranordnung 10 abdeckt und nicht durchlässig für Waschmittel und Wasser und Tenside aber durchlässig für die zu messenden Stoffe ist, sodass das Kleidungsstück 300 in der Waschmaschine gewaschen werden kann, die Sensoren 4a, 4b,... der Messkammer 3 aber nicht zerstört werden. Stoffe für die die Übergangsschicht nicht durchlässig ist sind: lineare Alkylbenzolsulfate (LAS), sekundäre Alkansulfonate (SAS), Fettalkoholsulfate (FAS), und Methylestersulfonate (MES) und nichtionische Tenside z.B. Fettalkoholpolyglycolether (FAE) und Zuckertenside, Waschalkalien, ... Optionally, the garment (300) may comprise a gel or superabsorbent, such as airgel, with which sweat and liquids of a user are absorbable, the superabsorbent of which the gel is advantageously disposed around the sensor assembly 10 so as to perspire or effectively from the sensor assemblies 10 can be kept away and the measurement be disturbed by entering large amounts of liquids or sweat in the measuring chamber. Advantageously, attached to the garment 300 sensor assembly 10 may have a special transition layer covering the measuring chamber 3 and the sensor assembly 10 and is not permeable to detergent and water and surfactants but permeable to the substances to be measured, so that the garment 300 in the washing machine can be washed, the sensors 4a, 4b, ... the measuring chamber 3 but not destroyed. Substances for which the transition layer is impermeable are: linear alkylbenzene sulphates (LAS), secondary alkanesulphonates (SAS), fatty alcohol sulphates (FAS), and methylester sulphonates (MES) and nonionic surfactants, eg fatty alcohol polyglycol ethers (FAE) and sugar surfactants, wash alkalis, ...
Ein weiterer Aspekt der Erfindung sieht vor, dass eine erfindungsgemäße Sensoranordnung 10 in einer Armbanduhr enthalten ist. Die Sensoranordnung 10 ist dabei dann mit der Stirnwand 36 der Messkammer 3 derart angeordnet, dass diese auf der Haut des Benutzers aufliegt und im angelegten Zustand eine Messkammer 3 ausbildet. Another aspect of the invention provides that a sensor arrangement 10 according to the invention is contained in a wristwatch. The sensor assembly 10 is then arranged with the end wall 36 of the measuring chamber 3 such that it rests on the skin of the user and forms a measuring chamber 3 in the applied state.
Eine weiter Anwendung der erfindungsgemäßen Sensoranordnung 10 sieht vor, dass die Sensoranordnung 10 in einem Befestigungsband, insbesondere einem Armband oder Brustgurt oder Ring oder Halsband oder Stirnband, zur Befestigung am Köper, insbesondere dem Arm, der Brust oder den Beinen, eines Menschen angeordnet ist. Das Befestigungsband weist ein Fixiermittel, z.B. einen Klettverschluss und ein, vorzugsweise dehnbares, Band auf, mit dem das Befestigungsband am Körper des Benutzers befestigt werden kann. So kann eine einfache und ständige Überwachung von Patienten, Sportlern und anderen Personen einfach erfolgen. Bei der Ausbildung als Ring können auch feste Bänder mit fixen Größen verwendet werden. A further application of the sensor arrangement 10 according to the invention provides that the sensor arrangement 10 is arranged in a fastening band, in particular a bracelet or chest strap or ring or collar or headband, for attachment to the body, in particular the arm, the chest or the legs of a human. The fastening tape has a fixing agent, e.g. a Velcro strap and a, preferably stretchable, band with which the fastening strap can be fastened to the body of the user. This allows easy and constant monitoring of patients, athletes and other people. When trained as a ring and fixed bands can be used with fixed sizes.
Im Folgenden werden weitere, zu den bereits beschriebenen Arten bzw. Ausbildungen von Trägern 22a, 22b, ... beschreiben, die in unterschiedlichen Reihenfolgen miteinander im schichtartigen Aufbau der Sensoranordnung 10, je nach den Anforderungen an die Anwendung, kombiniert werden können: In the following, further types or designs of carriers 22a, 22b,... Are described that can be combined in different sequences with one another in the layered structure of the sensor arrangement 10, depending on the requirements of the application:
Ein als Sensorschicht (A) ausgebildeter Träger 22a, 22b, ... kann beispielsweise aus einer Keramik, Silizium oder anderen Materialien bestehen und weist zumindest eine auf dem Träger 22a, 22b, ... angeordneten Sensor auf. A carrier 22a, 22b,... Designed as a sensor layer (A) may, for example, consist of a ceramic, silicon or other materials and has at least one sensor arranged on the carrier 22a, 22b,.
Weiters kann vorgesehen sein, dass zumindest einer der Träger 22a, 22b, ... als Trennschicht (C) ausgebildet ist, wobei die Trennschicht (C) derart ausgebildet ist, dass der Stoff aus dem Dampf oder Dunst abgetrennt und/oder mehre Stoffe trennbar voneinander getrennt werden. So kann beispielsweise ein Träger 22a, 22b, ... bzw. die Trennschicht (C) Palladium umfassen oder daraus bestehen. Wird das Paladium dann, beispielsweise durch eine benachbarte Temperaturschicht (I) erhitzt, diffundiert Wasserstoff fast ohne Widerstand aus dem Gasgemisch heraus. Das Paladium wirkt somit in der Trennschicht (C) als Katalysator für molekulare Verbindungen, um diese einfacher messen zu können. Weiters kann durch die Temperaturschicht (I) die Messkammer 3 erhitzt werden und so Keime oder andere schädliche Stoffe ausgebrannt bzw. abgetötet werden. Furthermore, it can be provided that at least one of the carriers 22a, 22b,... Is designed as a separating layer (C), wherein the separating layer (C) is designed such that the substance is separated from the vapor or vapor and / or several substances are separably separated from each other. For example, a carrier 22a, 22b,... Or the separating layer (C) may comprise or consist of palladium. If the palladium is then heated, for example by an adjacent temperature layer (I), hydrogen diffuses out of the gas mixture almost without resistance. The palladium thus acts in the separation layer (C) as a catalyst for molecular compounds in order to be able to measure them more easily. Furthermore, by the temperature layer (I), the measuring chamber 3 are heated and burned out germs or other harmful substances or killed.
Eine weitere optionale Ausbildung der Träger 22a, 22b, ... sieht vor, dass der Träger 22a, 22b, ... als Aktorenschicht (D) ausgebildet ist. Die Aktorenschicht (D) weist eine definierte Öffnung auf, die von einem bewegbaren Element abgedeckt ist. Die Öffnung kann beispielsweise in Form einer den jeweiligen Träger 22a, 22b, ... vollständig durchsetzenden makroskopischen Ausnehmung 45 ausgebildet sein, die durch ein bewegbares Element bestehend aus einem thermomorphen Werkstoff, z.B. einer Formgedächtnislegierung, vollständig abgedeckt ist. Die Formgedächtnislegierung ist dabei derart konfiguriert, dass sie bei Raumtemperatur die Ausnehmung 45 vollständig abdeckt und bei Erwärmung durch eine in der Aktorenschicht (D) angeordneten Heizspule eine definierte Verformung erfährt und so die Öffnung bzw. die Ausnehmung 45 vollständig oder teilweise freigibt. Alternativ kann vorgesehen sein, dass die das bewegliche Element auch durch die Temperatur des Messgegenstandes erwärmt wird und erst nach erfolgtem Anlegen der Stirnwand 36 der Messkammer 3 auf dem Messgegenstand die Temperatur des Messgegenstands annimmt und so die Messkammer 3 bzw. die Öffnung oder Ausnehmung 45 öffnet. A further optional embodiment of the carriers 22a, 22b,... Provides that the carrier 22a, 22b,... Is designed as an actuator layer (D). The actuator layer (D) has a defined opening, which is covered by a movable element. The opening may, for example, be in the form of a macroscopic recess 45 passing completely through the respective carrier 22a, 22b,..., Which is formed by a movable element consisting of a thermomorphic material, e.g. a shape memory alloy, is completely covered. The shape memory alloy is configured such that it completely covers the recess 45 at room temperature and undergoes a defined deformation when heated by a heating coil arranged in the actuator layer (D) and thus completely or partially releases the opening or the recess 45. Alternatively, it can be provided that the movable element is also heated by the temperature of the measurement object and only after the end wall 36 of the measurement chamber 3 has been applied to the measurement object assumes the temperature of the measurement object and thus opens the measurement chamber 3 or the opening or recess 45 ,
Weiters kann optional die Öffnung der Aktorenschicht (D) durch ein Kühlelement, z.B. ein Peltierelement, nach einer definierten Messdauer wieder abgekühlt wird und die Öffnung derart wieder verschließt. Ebenfalls kann die Öffnung analog auch bei einer Abkühlung des thermomorphen bewegbaren Elements geöffnet werden. Eine weitere Ausführungsform einer Aktorenschicht (D) sieht vor, dass in einem Träger 22a, 22b, ... mittels des bewegbaren Elementes ein Öffnungs- oder Schließmechanismus ähnlich einem Ventil ausgebildet wird und beispielsweise Belüftungskanäle die in die Umgebung der Sensoranordnung 10 führen öffnen und Schließen und derart einen Gasstrom bzw. Flüssigkeitsstrom erzeugen. Formgedächtnislegierungen bestehend aus Kryowerkstoffen z.B. NiTi (Nickel-Titan, Nitrinol), NiTiCu (Nickel-Titan-Kupfer) bei denen die Umwandlungstemperatur durch den Nickelanteil bestimmt wird. Andere Materialien sind Z.B Legierungen bestehnd aus CuZn (Kupfer-Zinn), CuZnAI (Kupfer-Zinn Aluminium), CuAINi (Kupfer-Aluminium Nickel), FeNiAl (Eisen-Nickel Aluminium), FeMnSi (Eisen-Mangan-Silizium); ZnAuCu (Zink- Gold, Kupfer), oder auch andere aus dem Stand der Technik bekannte thermobimorphe Elemente wie z.B. Bimetallstreifen. Furthermore, optionally, the opening of the actuator layer (D) through a cooling element, for example a Peltier element, is cooled down again after a defined measurement period and thus closes the opening again. Likewise, the opening can be opened analogously even with a cooling of the thermomorphic movable element. A further embodiment of an actuator layer (D) provides that in a carrier 22a, 22b,... By means of the movable element, an opening or closing mechanism similar to a valve is formed and, for example, open and close ventilation channels leading into the surroundings of the sensor arrangement 10 and generate such a gas flow or liquid flow. Shape memory alloys consisting of cryogenic materials such as NiTi (nickel-titanium, nitrinol), NiTiCu (nickel-titanium-copper) where the transition temperature is determined by the nickel content. Other materials include alloys of CuZn (copper-tin), CuZnAI (copper-tin aluminum), CuAINi (copper-aluminum nickel), FeNiAl (iron-nickel aluminum), FeMiSi (iron-manganese-silicon); ZnAuCu (zinc-gold, copper), or other known from the prior art thermobimorphic elements such as bimetallic strip.
Optional kann ein als Kontaktschicht (E) ausgebildeter Träger 22a, 22b,.. auch eine Anzahl von elektrischen Kontaktflächen oder Kontaktelektroden 37, aufweisen. Die Kontaktflächen sind beispielsweise jeweils auf der Unterseite und der Oberseite des Trägers 22a, 22b, ... angeordnet und mittels einer elektrischen Leitung verbunden. Die Kontaktflächen können so einen elektrischen Kontakt zwischen zwei weiteren Schichten bzw. der Kontaktschicht (E) und benachbarten weiteren Träger 22a, 22b,... herstellen. Weiters ist durch die Positionierung der Kontaktflächen an der Seite der jeweiligen Schicht oder an über die anderen Träger 22a, 22b, .. hinausragenden Fortsätzen einen Kontakt zu anderen elektrischen Bauteilen der Sensoranordnung ermöglichen. Optionally, a support 22a, 22b, .. designed as a contact layer (E) may also have a number of electrical contact surfaces or contact electrodes 37. The contact surfaces are arranged, for example, respectively on the underside and the upper side of the carrier 22a, 22b,... And connected by means of an electrical line. The contact surfaces can thus produce an electrical contact between two further layers or the contact layer (E) and adjacent further carriers 22a, 22b,. Furthermore, by the positioning of the contact surfaces on the side of the respective layer or on projections protruding beyond the other supports 22a, 22b, .., it is possible to make contact with other electrical components of the sensor arrangement.
Eine weitere optionale Ausbildung der Träger 22a, 22b, ... sieht vor, dass der Träger 22a, 22b, ... als Temperaturschicht (i) ausgebildet ist. eine Temperaturschicht (I) kann ein Heiz-, oder Kühleelement, insbesondere eine Heizwendel oder ein Peltierelement aufweise die an dem Träger 22a, 22b, ... angeordnet sind, um den jeweiligen Träger 22a, 22b, ... oder andere der Temperaturschicht (I) benachbarte Träger 22a, 22b, ... auf eine Temperatur zu erhitzen oder zu kühlen oder die Temperatur der Träger 22a, 22b, ... oder der Messkammer 3 konstant zu halten und so Messengenauigkeiten auf Grund von Temperaturschwankungen zu verringern. Alternativ kann vorgesehen sein, dass der Träger 22a, 22b, ... bzw. die Temperaturschicht (I) Kanäle mit einem in den Kanälen strömenden Medium aufweist und die Temperatur über das in den Kanälen strömende Medium reguliert. Weiters kann optional jede Schicht der Messkammer 3 und/oder die Träger 22a, 22b, ... eine unterschiedliche Wärmeleitfähigkeit aufweisen und so der Wärmefluss oder die Wärmespeicherung und Isolierung je nach Anforderungen ausgewählt werden. A further optional embodiment of the carriers 22a, 22b,... Provides that the carrier 22a, 22b,... Is designed as a temperature layer (i). a temperature layer (I) may comprise a heating or cooling element, in particular a heating coil or a Peltier element which are arranged on the support 22a, 22b,..., in order to fix the respective support 22a, 22b,. I) adjacent supports 22a, 22b, ... to heat or cool to a temperature or to keep the temperature of the supports 22a, 22b, ... or the measuring chamber 3 constant and thus to reduce measurement accuracies due to temperature fluctuations. Alternatively it can be provided that the carrier 22a, 22b, ... or the temperature layer (I) has channels with a medium flowing in the channels and regulates the temperature via the medium flowing in the channels. Furthermore, optionally each layer of the measuring chamber 3 and / or the carriers 22a, 22b, ... have a different thermal conductivity and thus the heat flow or the heat storage and insulation can be selected depending on the requirements.
Beispielsweise kann mindestens eine Schicht bzw. ein Träger 22a, 22b, ... vollständig oder einzelne Teile davon eine Wärmeleitfähigkeit aufweisen, die gleich der des zu messenden Stoffes, Partikel oder Gases ist. So wird ein homogener Wärmefluss und eine konstante Temperatur innerhalb der Schichten erreicht und sehr einfach gewährleistet, dass es zu keiner oder gezielten Verwirbelungen im Stoff bzw. dem Stoffgemischt kommt. For example, at least one layer or carrier 22a, 22b,... Completely or individual parts thereof may have a thermal conductivity equal to that of the substance, particle or gas to be measured. So is a homogeneous heat flow and a achieved constant temperature within the layers and very simply ensures that there is no or targeted turbulence in the substance or the substance mixture.
Optional kann vorgesehen sein, dass zumindest einer der Träger 22a, 22b, ... als Verteilschicht (F) ausgebildet ist. Die Verteilschicht (F) ist derart ausgebildet, dass mehrere Messsignale der Sensoren 4a, 4b, ... zu einem Summensignal gebündelt werden, oder ein Messsignal auf mehrere Leitungen verteilt wird. Dabei kann beispielsweise mit mittels an dem Träger 22a, 22b, .... angeordneter Multiplexer oder Demultiplexer eine Signalverteilung oder Signalsammlung erfolgen. Optionally, it can be provided that at least one of the carriers 22a, 22b,... Is designed as a distribution layer (F). The distribution layer (F) is designed such that a plurality of measurement signals of the sensors 4a, 4b,... Are bundled into a sum signal, or a measurement signal is distributed over a plurality of lines. In this case, for example, a signal distribution or signal collection can take place by means of multiplexers or demultiplexers arranged on the carrier 22a, 22b,.
Weiters kann vorgesehen seien, dass zumindest einer der Träger 22a, 22b, ... als Therapieschicht (K) ausgebildet ist Eine Therapieschicht (K) enthält zumindest einen therapeutischen Stoff mit dem der Träger 22a, 22b,... beschichtet, überzogen oder in diesen eingelagert ist. Bei Applikation der Messkammer 3 erfolgt dann die Abgabe des Stoffs entweder in die Messkammer 3 und dann über die Messkammer 3 an den Benutzer oder die Therapieschicht (k) ist als unterste Schicht der Messkammer 3 angeordnet und liegt somit direkt auf der Haut des Benutzers auf und kann so den therapeutischen Stoff an den Benutzer abgeben. Der therapeutische Stoff kann insbesondere einen Pflegestoff oder Barriereöffnungsstoff oder ein Stoff sein, der die Haut anregt gewisse Rektionen zu vollziehen oder Stoffe abzugeben. Optional kann vorgesehen sein, dass in der Therapieschtcht ein, insbesondere geätzter, Kanal verläuft, durch den der Therapiestoff an die Oberfläche des jeweiligen Trägers 22a, 22b, ... oder in die Messkammer geleitet werden kann. Furthermore, it can be provided that at least one of the carriers 22a, 22b, ... is designed as a therapeutic layer (K). A therapeutic layer (K) contains at least one therapeutic substance with which the carrier 22a, 22b,... Coated, coated or in this is stored. When applying the measuring chamber 3 then the delivery of the substance takes place either in the measuring chamber 3 and then via the measuring chamber 3 to the user or the therapeutic layer (k) is arranged as the lowest layer of the measuring chamber 3 and thus lies directly on the skin of the user and so can deliver the therapeutic substance to the user. The therapeutic substance may in particular be a care substance or barrier opening substance or a substance which stimulates the skin to perform certain reactions or to release substances. Optionally, it can be provided that a channel, in particular etched, runs through the therapeutic device, through which the therapeutic substance can be conducted to the surface of the respective carrier 22a, 22b,... Or into the measuring chamber.
Optional kann zumindest einer der Träger 22a, 22b, ... als Elektronikschicht (M) ausgebildet sein. Die Elektronikschicht (M) umfasst Elektronische Schaltungen und/oder Bauteile z.B. eine Messelektronik und/oder Auswerteelektronik und/oder einen Speicher und/oder einen Prozessor und/oder eine Spannungsquelle, insbesondere eine Batterie, und/oder einen Wafer-Zuschnitt. Mittels eines Wafer-Zuschnitt kann auf einfache weise elektrische Bauteile von dritter Seite wie z.B. einem Zulieferer in den Aufbau integriert werden. Optionally, at least one of the carriers 22a, 22b,... Can be designed as an electronic layer (M). The electronic layer (M) comprises electronic circuits and / or components e.g. a measuring electronics and / or evaluation electronics and / or a memory and / or a processor and / or a voltage source, in particular a battery, and / or a wafer blank. By means of a wafer blank, electrical components from a third party, such as e.g. be integrated into the structure of a supplier.
Optional kann zumindest einer der Träger 22a, 22b, ... als Messschicht (N) ausgebildet sein. Die Messschicht (N) umfasst ein Messelektrodengitter und eine Anzahl von den Träger 22a, 22b, ... vollständig durchsetzenden Löchern. Die Löcher jeweils am die Durchmesser einzelner ausgewählter Atome oder Moleküle angepasst und nur geringfügig größer oder gleich groß wie diese. Das Messelektrodengitter ist an jedes der Löcher angelegt, wenn ein Moleküle oder Atom oder Partikel, das die gleichen Abmessungen wie das jeweilige Loch aufweist das Loch passiert wird ein elektrischer Kontakt im Messelektrodengitter geschlossen und/oder die Permittivität und/oder die Leitfähigkeit der Elektrodenleitung bzw. des Elektrodengitters wird verändert und das jeweilige Atom oder Molekül detektiert wird. Die Löcher der Messschicht (N) können beispielsweise durch Ätzprozesse oder Lasern hergestellt werden. Weiters kann das Material, z. B. Aerogel oder Schaumstoffe, des jeweiligen Trägers 22a, 22b, ... porös sein oder eine Grundporosität aufweisen, die den jeweiligen Molekül- oder Partikelgrößen entspricht. Alternativ kann auch das Trägermaterial, z.B. AI02, bei der Herstellung erwärmt und anschließend mit denjenigen Atomen oder Molekülen beschossen werden, für die die Schicht durchlässig sein soll. Je dünner der jeweilige Träger 22a, 22b, ... ist desto genauer werden die entstehenden Löcher. Weiters ist auch eine Kombination einer Porösen Werkstoffes mit dem Beschuss, Lasern oder Ätzen möglich, um die Löcher in den Trägern 22a, 22b, ... auszubilden. Auf diese Weise können auch Siebschichten bzw. die Filterschichten (H) hergestellt werden. Optionally, at least one of the carriers 22a, 22b,... Can be designed as a measuring layer (N). The measuring layer (N) comprises a measuring electrode grid and a number of holes passing completely through the carriers 22a, 22b,. The holes are each adapted to the diameter of individual selected atoms or molecules and only slightly larger or equal to this. The measuring electrode grid is applied to each of the holes when a molecule or atom or particle is the same Dimensions such as the respective hole has passed the hole, an electrical contact in the measuring electrode grid is closed and / or the permittivity and / or conductivity of the electrode line or the electrode grid is changed and the respective atom or molecule is detected. The holes of the measuring layer (N) can be produced for example by etching processes or lasers. Furthermore, the material, for. As airgel or foams, the respective carrier 22a, 22b, ... be porous or have a base porosity corresponding to the respective molecular or particle sizes. Alternatively, the support material, such as Al0 2 , heated in the production and then bombarded with those atoms or molecules for which the layer should be permeable. The thinner the respective carrier 22a, 22b,..., The more accurate the resulting holes become. Furthermore, a combination of a porous material with the bombardment, laser or etching is possible to form the holes in the carriers 22a, 22b,. In this way, sieve layers or the filter layers (H) can be produced.
Optional kann zumindest einer der Träger 22a, 22b, ... als Bindeschicht (O) ausgebildet sein, die Bindeschicht (O) bzw der Träger 22, 22b, ... umfasst eine bindende Substanz, insbesondere eine Aktivkohle, mit der der Stoff oder flüchtige Stoffe gebunden werden können und so für die Auswertung bzw. Messung oder zur weiteren Verwendungen zur Verfügung gehalten werden. Optionally, at least one of the carriers 22a, 22b,... May be formed as a bonding layer (O), the bonding layer (O) or the carrier 22, 22b,... Comprises a binding substance, in particular an activated carbon, with which the substance or Volatile substances can be bound and are kept available for the evaluation or measurement or for further uses.
Optional ist vorgesehen, dass zumindest einer der Träger 22a, 22b, ... als Ausbringschicht (P) ausgebildet ist. Die Ausbringschicht (P) umfasst einen elektromechanischen Schwingungsgenerator oder einen elektromechanischen Wandler. Mittels des elektromechanischen Schwingungsgenerators oder des elektromechanischen Wandlers kann der jeweilige Träger 22a, 22b, ... , dem Träger 22a, 22b, ... benachbarte Schichten und/oder die gesamte Messkammer 3 in Schwingung versetzt werden. Durch die Schwingungen können dann Mikroorganismen, Viren oder unerwünschte Stoffe aus der, Messkammer 3 ausgebracht werden. Insbesondere bei benachbarten Schichten, die gegen Erhitzen empfindlich sind und durch hohe Temperaturen zerstört werden ist dies sehr effektiv. Optionally, it is provided that at least one of the carriers 22a, 22b,... Is designed as an application layer (P). The application layer (P) comprises an electromechanical vibration generator or an electromechanical transducer. By means of the electromechanical vibration generator or the electromechanical transducer, the respective carrier 22a, 22b,..., The carrier 22a, 22b,... Adjacent layers and / or the entire measuring chamber 3 can be vibrated. The vibrations then microorganisms, viruses or unwanted substances from the measuring chamber 3 can be applied. This is very effective especially for adjacent layers that are sensitive to heating and are destroyed by high temperatures.
Optional kann vorgesehen sein, dass zumindest einer der Träger 22a, 22b, ... als Manipulationsschicht (R) ausgebildet ist. Die Manipulationsschicht (R) umfasst in einer Ausbildungsform eine Ferrit-Schicht mit Spule. Diese bewirkt eine Übersetzung der Spannung entsprechend der Windungsanzahl wodurch eine Verstärkung des Spannungssignals erfolgt. Weiters kann vorgesehen sein, das In der Manipulationsschicht (R) ist ein Lösungsmittel enthalten ist , das bei Fertigung eingefüllt oder mittels einer Patrone in die Sicht eingebracht wird. Durch in dem jeweiligen Träger 22a, 22b, ... angeordneter Poren 44 dringt das Gas zu dem Lösungsmittel vor, aber das Lösungsmittel kann nicht austreten. Das Gas dampft in den Bereich des Lösungsmittels ein und wird mit diesem vermischt. Durch Reaktion des Gases mit dem Lösungsmittel können einzelne Stoffe gezielt herausgelöst werden oder ein weiteres Gas, das durch Reaktion des alten Gases mit dem Lösungsmittel entsteht beispielsweise an eine nachstehende Sensorschicht (A) weitergegeben werden und dort dann analysiert werden. Optionally, it can be provided that at least one of the carriers 22a, 22b,... Is designed as a manipulation layer (R). The manipulation layer (R) in one embodiment comprises a ferrite layer with coil. This causes a translation of the voltage according to the number of turns whereby an amplification of the voltage signal takes place. Furthermore, it can be provided that in the manipulation layer (R) is a solvent is contained, which is filled during manufacture or introduced by means of a cartridge in the view. By way of pores 44 arranged in the respective carrier 22a, 22b,..., The gas penetrates to the solvent, but the solvent can not escape. The gas evaporates into the area of the solvent and is mixed with this. By reacting the gas with the solvent, individual substances can be deliberately dissolved out, or another gas which is formed by reaction of the old gas with the solvent, for example, can be passed on to a following sensor layer (A) and then analyzed there.
Optional kann weiters vorgesehen sein, dass zumindest einer der Träger 22a, 22b, ... als Mischschicht (S) ausgebildet ist. Die Mischschicht (S) umfasst beispielsweise Kanäle mit einem definiertem Medium oder Kanäle die mit der Umgebung der Messkammer 3 verbunden sind. Durch die Kanäle kann Umgebungsluft zugeführt werden der Strom des Stoffes mit einem Partikelstrom der in der Mischhit angeordneten Medien überlagert werden. Optional kann beispielsweise ein in dem Kanal angeordneter wechselbarer als Pfropfen ausgebildeter Filter einen gezielten Zustrom der Umgebungsluft einstellen und verhindern, dass ungewünschte Stoffe in die Messkammer 3 eindringen. Optionally, it can further be provided that at least one of the carriers 22a, 22b,... Is designed as a mixed layer (S). The mixed layer (S) comprises, for example, channels with a defined medium or channels which are connected to the surroundings of the measuring chamber 3. Ambient air can be supplied through the channels, the stream of the substance being superimposed with a particle stream of the media arranged in the mixing hit. Optionally, for example, arranged in the channel changeable designed as a plug filter set a targeted influx of ambient air and prevent unwanted substances from entering into the measuring chamber 3.
Optional ist vorgesehen, dass zumindest einer der Träger 22a, 22b, ... als Abdeckschicht (U) ausgebildet ist. Die Abdeckschicht (U) ist gasdicht oder flüssigkeitsdicht ausgebildet und trennt zwei benachbarte Schichten gasdicht oder fluiddicht voneinander. Die Abdecksicht (U) kann beispielsweise die vom Messobjekt am weitenden entfernte Schicht sein. Optionally, it is provided that at least one of the carriers 22a, 22b,... Is designed as a covering layer (U). The cover layer (U) is gas-tight or liquid-tight and separates two adjacent layers gas-tight or fluid-tight from each other. The cover view (U) can be, for example, the layer far away from the measurement object.
In einer Optionalen Ausführungsform ist einer der Träger 22a, 22b, ... als Federschicht (V) ausgebildet. Die Federschicht (V) aus einem flexiblen Werkstoff und ist beim Zusammenbau der einzelnen Schichten verformbar. Dadurch wird ein Ausgleich von etwaigen Fertigungstoleranzen ermöglicht und Unebenheiten oder ungleiche Dicken einzelner Schichten oder Teile davon ausgeglichen um einen ebenen und geraden Aufbau der Schichten in Richtung der Stirnwand 36 zu erreichen. Weiters kann die Federschicht(V) Beschädigungen vermeiden, die durch zu hohen Druck oder Beanspruchungen beim Aufbringen der Messkammer 3 auf dem Messgegenstand oder beim Zusammendrücken, Pressen oder Verschrauben der einzelnen Schichten zu der Sensoranordnung auftreten. Optional kann vorgesehen sein, dass zumindest einer der Träger (22a, 22b, ...) als Logikschicht (W) ausgebildet ist. Die Logikschicht (W) ist isolierend ausgebildet, wobei diese Isolation entweder durch Ausnehmungen die mittels Durchschiessen oder Schmelzen hergestellt sind, die darunter oder darrüberliegende Schicht bzw. Träger 22a, 22b, .. verbindet. Die Logikschicht kann weites an bestimmten Stellen dotiert sein, oder leitfähige Partikel beinhalten. Durch die Ausnehmungen kann dann beispielsweise eine Sensorschicht (A) mit vielen Sensoren 4a, 4b,... hergestellt werden aber nur einzelne Sensoren je nach bedarf mit einer Elektronikschicht oder der Auswerteeinheit 40 verbunden zur Messauswertung verbunden werden. Die Logikschicht (W) kann beispielsweise besonders dünn sein und beispielsweise durch Aufdampfen realisiert werden. In an optional embodiment, one of the carriers 22a, 22b,... Is designed as a spring layer (V). The spring layer (V) made of a flexible material and is deformable during assembly of the individual layers. This makes it possible to compensate for any manufacturing tolerances and to compensate for unevenness or uneven thicknesses of individual layers or parts thereof in order to achieve a flat and straight structure of the layers in the direction of the end wall 36. Furthermore, the spring layer (V) can avoid damage that occurs due to excessive pressure or stresses when applying the measuring chamber 3 on the measurement object or when compressing, pressing or screwing the individual layers to the sensor assembly. Optionally, it can be provided that at least one of the carriers (22a, 22b,...) Is designed as a logic layer (W). The logic layer (W) is designed to be insulating, this insulation either by recesses which are produced by means of shooting or melting, the underlying or overlying layer or carrier 22a, 22b, .. connects. The logic layer may be widely doped at certain locations, or may include conductive particles. For example, a sensor layer (A) with many sensors 4a, 4b,... Can then be produced by the recesses, but only individual sensors can be connected to an electronic layer or the evaluation unit 40 for the evaluation of the measurement, as required. The logic layer (W) may for example be particularly thin and be realized for example by vapor deposition.
Optional ist zumindest einer der Träger 22a, 22b, ... als Energieschicht (X) ausgebildet ist. Die Energieschicht (X) weist eine Spannungs- und/oder Energiequelle, insbesondere eine Batterie oder einen Akkumulator, auf. So kann die Energieversorgung anderer Schichten gewährleistet werden und eine externe außerhalb der Schichten angeordnete Stromversorgung entfällt. Optionally, at least one of the carriers 22a, 22b,... Is designed as an energy layer (X). The energy layer (X) has a voltage and / or energy source, in particular a battery or an accumulator. Thus, the energy supply of other layers can be ensured and eliminates an external power supply arranged outside the layers.
Eine alternative Ausbildung der Sensoranordnung 10 sieht vor, dass zumindest einer der Träger 22a, 22b, ... aus einem biokompatiblen Werkstoff besteht. So kann beispielsweise der dem Messgegenstand bzw. der Haut zugewandte Träger 22a, 22b,... aus einem biokompatiblen Werkstoff bestehen und so Reizungen der Haut minimieren oder vermeiden. Alternativ kann auch die Stirnwand 36 mit einem Biokompatiblen Werkstoff beschichtet sein. An alternative embodiment of the sensor arrangement 10 provides that at least one of the carriers 22a, 22b,... Consists of a biocompatible material. Thus, for example, the support 22a, 22b,... Facing the measurement object or the skin can consist of a biocompatible material and thus minimize or avoid irritation of the skin. Alternatively, the end wall 36 may be coated with a biocompatible material.
Optional kann vorgesehen sein, dass die Träger 22a, 22b, ... eine Selbstreinigende Beschichtung umfasst, insbesondere eine Beschichtung aufweisen, wobei die Beschichtung aus Silizumdioxid mit Nanometer großen Noppen besteht, eine hohe Rauhigkeit oder als Wachsschicht mit Wachskristallen ausgebildet ist. Optionally, it can be provided that the carriers 22a, 22b,... Comprise a self-cleaning coating, in particular have a coating, wherein the coating consists of silicon dioxide with nanometer-sized nubs, a high roughness or is formed as a wax layer with wax crystals.
Durch den schichtartigen Aufbau, ist es möglich die einzelnen Schichten, z.B. die Isolierschicht, die Filterschicht und die Sensorschicht (A) auf unterschiedlichen Maschinen in Serie zu fertigen. Je nach Verwendungszweck können dann die einzelnen Schichten übereinander gestapelt und verbunden werden. Hierdurch entseht eine breite Möglichkeit die Schichten bzw. Träger 22a, 22b, ... zusammen zu fügen und je nach Bedarf unterschiedliche Messkammern 3 zu fertigen, die je auf einen oder mehrere Verwendungszwecke abgestimmt sind. Weiters kann vorgesehen sein, dass zumindest einer der Träger 22a, 22b, ... bzw. die Sensorschicht (A) vollständig oder teilweise aus ALPHA-Eisen, das mit Elektroden kontaktiert ist besteht. In dieser 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 4a, 4b, ... und/oder der Messkammer 3 wird die magnetische Orientierungsnachwirkung von Kohlenstoff in α-Eisen gemessen.Due to the layered structure, it is possible to manufacture the individual layers, eg the insulating layer, the filter layer and the sensor layer (A) in series on different machines. Depending on the intended use, the individual layers can then be stacked and connected. This creates a wide possibility of joining the layers or carriers 22a, 22b,... And, depending on requirements, of producing different measuring chambers 3, which are each tuned to one or more intended uses. Furthermore, it can be provided that at least one of the carriers 22a, 22b,... Or the sensor layer (A) consists wholly or partly of ALPHA iron, which is contacted with electrodes. In this embodiment, plastic properties of cubic body-centered metals, such as α iron, are used to determine carbon and nitrogen content in ranges of a few ppm and less. By measuring the real part of the initial permeability as a function of time after prior demagnetization of the sensors 4a, 4b, ... and / or the measuring chamber 3, the magnetic orientation effect of carbon in α-iron is measured.
Γ Δ ,. ' Γ Δ,. '
1 , 2.10 *ci, 1, 2.10 * ci,
L ( '» ) . d 0 Kohlenstoffkonzentratiort in at-pptn.)  L ('»). d 0 carbon concentration in at-pptn.)
' Δμ.ν ' Δμ.ν
5, 5.10 %c 5, 5.10 % c
, μί ο ) m , μί ο) m
4 0 Stic kstoffkopzentration in at-opm)  4 0 Stic fuel concentration in at-opm)
Dabei wird die Permeabilität über die Zeit an mehreren Zeitpunkten gemessen, wobei für die jeweiligen Zeitpunkte auch bestimmt wird, wie groß die Änderung Δμ der Permeabilität im Vergleich zu einem vorangehenden Zeitpunkt, vorzugsweise mit einem konstanten zeitlichen Abstand zum Messzeitpunkt, ist. In this case, 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 Δμ of the permeability is compared to a preceding time, preferably with a constant time interval at the time of measurement.
Diese Änderung Δμ hängt von der Konzentrationsveränderung des zu messenden Stoffs im Bereich des Sensors 4a, 4b, ... gegenüber dem letzten Messzeitpunkt ab. Aus diesem Grund lässt sich durch Summierung der einzelnen ermittelten Konzentrationsänderungen die gesamte Konzentration des Stoffs im Sensor 4a, 4b, ... ermitteln. Die Konzentrationsänderungen hängen weiters von einer experimentell bestimmten Konstante (siehe Formeln oben), von der Ausprägung der Messkammer 3 sowie von der maximalen Permeabilität des Materials des Sensors 4a, 4b, ... bei maximaler Sättigung mit dem zu messenden Stoff ab. This change Δμ depends on the change in the concentration of the substance to be measured in the region of the sensor 4a, 4b,... Relative to the last measuring time. For this reason, the total concentration of the substance in the sensor 4a, 4b,... Can be determined by summing the individual determined changes in concentration. The concentration changes further depend on an experimentally determined constant (see formulas above), on the characteristic of the measuring chamber 3 and on the maximum permeability of the material of the sensor 4a, 4b, ... at maximum saturation with the substance to be measured.
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. The concentration change c [C] or c [N] for carbon or nitrogen are determined using the two abovementioned formulas. By the above-mentioned procedure is also taken into account that the sensor in question has a non-vanishing permeability, even if no substance to be measured is in the range of the sensor.
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 Stickstoff konzentrationen. The nitrogen of the ambient air can be determined, for example, at the beginning time and deducted accordingly, only to release the nitrogen of the To determine the object to be measured. The measurement of the magnetic aftereffect allows a simple determination of carbon and nitrogen concentrations.
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. 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.
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. Overall, it can be provided in all the measuring methods shown here that the sampling rate is adapted to the expected rate of change of the concentration. In the analysis of the evaporation of the skin, it is advantageous if a sampling rate in the range of more than 1 MHz, in particular more than 100 MHz is used.
Bevorzugt weisen die auf den jeweiligen Trägern 22a, 22b, ... gefertigten Strukturen, z.B. die Sensoren 4a, 4b, die elektronischen Bauteile, eine räumliche Auflösung von weniger als 100 nm, insbesondere zwischen 4 nm und 32 nm, auf. Preferably, the structures fabricated on the respective supports 22a, 22b, ..., e.g. the sensors 4a, 4b, the electronic components, a spatial resolution of less than 100 nm, in particular between 4 nm and 32 nm.
Alternativ zu den in den Fig. 1 bis 29 gezeigten ersten bis neunten Ausführungsformen kann die Messkammer 3 auch andere Formen, beispielsweise eine Glocken, Kugel oder Pyramidenform aufweisen. Der optionale 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 4a oder zumindest einer weiteren der Sensoren 4b, 4c, ... kann bei den gezeigten 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. As an alternative to the first to ninth embodiments shown in FIGS. 1 to 29, the measuring chamber 3 may also have other shapes, for example a bell, ball or pyramidal shape. The optional humidity sensor 2 may be configured as a sensor for detecting transepidermal water loss in the illustrated embodiments and may detect transepidermal water loss of a subject's skin. The sensor 4 or the sensors 4a, 4b, 4c,... Can be designed identically and detect the content of a single substance or be designed such that the content of a plurality of substances is determined. The sensor 4a or at least one of the further sensors 4b, 4c,... Can in the embodiments shown be a photomultiplier, in particular a micro photomultiplier, a gas sensor and / or a particle sensor and / or molecular sensor and / or an optical sensor and / or be a pH sensor.
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 oder verdampft und nicht mehr fehlerfrei bestimmt werden kann. The moisture sensor 2 can also be designed as a sensor for detecting the skin surface water. Preferably, 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. In order to be able to measure Skin Surface Water, a rapid response speed of the sensor is advantageous, otherwise the Skin Surface Water is mixed with the water leaving the test object or the skin or evaporated and can no longer be determined without error.
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 2 bewirken. In addition, in the embodiments shown on the support 22 insulation, 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 2.
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 oder die Haut schneller oder vor den Gasen mit geringer Ausbreitungsgeschwindigkeit oder Diffusionsgeschwindigkeit durch den Messgegenstand oder die Haut erfasst werden. Furthermore, 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 or the skin faster or before the gases with low propagation velocity or diffusion rate through the subject or skin.
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: 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. Preferably, the sensors 4a, 4b, 4c, ... are designed such that the following gases can be detected:
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 C4Hi0, Butan-n C4H10, Buten-1 C4H8, Buten-2-cis C4H8, Buten-2-trans C4Ha, Butin-1 C4H6, Carbonylboran BH3CO, Carbonylfluorid COF2l Carbonylselenid COSe, Carbonylsulfid COS, Chlor Cl2, Chlorcyan CICN, Chlordifluoramin NCIF2, Chlordifluorethan C2H3CIF2, Chlordifluorethen-2-1 , 1 C2HCIF2, Chlordifluormethanluormethan CHCIF2, Chlordifluorphosphan PCIF2,Ammonia NH 3 , antimony hydrogen SbH 3 , argon Ar, arsenic fluoride AsF 5 , arsine AsH 3 , bis (fluoroxy) perfluoromethane CF 4 0 2 , bismuthan BiH 3 , boron trichloride BCI 3 , boron trifluoride BF 3 , bromochlorodifluoromethane CBrCIF 2 , bromine chloride BrCl, bromodifluoroethylene C 2 HBrF 2 , bromodifluoromethane CHBrF 2 , bromodifluorophosphane PBrF 2 , bromothhene C 2 H 3 Br, bromoethine C 2 HBr, bromofluoromethane CH 2 BrF, bromoheptafluoropropane C 3 BrF 7 , bromopentafluoroethane C 2 BrF 5 , bromotrifluoroethene C 2 BrF 3 , bromotrifluoromethane CF 3 Br, hydrogen bromide HBr, butadiene C 4 H 6 , butadiyne C 4 H 2 , butane-iso C 4 Hi 0 , butane-n C 4 H 10 , butene-1 C 4 H 8 , butene-2-cis C 4 H 8 , Butene-2-trans C 4 H a , butyne-1 C 4 H 6 , carbonylborane BH 3 CO, carbonyl fluoride COF 2l carbonyl selenide COSe, carbonyl sulfide COS, chlorine Cl 2 , cyanogen chloride CICN, chlorodifluoroamine NCIF 2 , chlorodifluoroethane C 2 H 3 CIF 2 , chlorodifluoroethene-2-1, 1 C 2 HCIF 2 , chlorodifluoromethane fluoromethane CHCIF 2 , chlorodifluorophosphane PCIF 2 ,
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 , 3,3,3 C3HCIF6, Chlormethan CH3CI, Chlormonoxid Cl20, Chlorofluorethan-1 -1 C2H4CIF, Chlorpentafluoraceton C3CIF5, Chlorpentafluorethan C2CIF5, Chlorpentafiuorid 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, Chlortrifluorsiian CIF3Si, Chlorwasserstoff HCl, Chlorylfluorid CI02F, Chloryltrifluorid CI02F3, Cyclobutan C4H8, Cyclobuten C4H6, Cyclopropan C3H6, Cyclopropen C3H4, Deuterium D2, Diazomethan CH2N2, Diboran B2H6i Dichlordifluorgerman GeF2CI2! Dichlordifluormethan CCI2F2i Dichlordifluorsilan CI2F2Si, Dichlorfluormethan CHCI2F, Dichlorfluorphosphan PCI2F, Dichlorsilan SiH2CI2 , Dichlortetrafluorethan-1 , 1 C2CI2F4, Dichlortetrafluorethan-1 ,2 C2CI2F4i Difluoramin NHF2 Difluordiazin-cis N2F2i Difluordiazin-trans N2F2i Difluordioxid F202i Difluorethan-1 , 1 C2H4F2i Difluorethan-1 ,2 C2H4F2, Difluorethen-1 , 1 C2H2F2, Difluorethen-cis- 1 ,2 C2H2F2, Difluorethen-trans-1 ,2 C2H2F2, Difluormethan CH2F2, Difluorpropan-1 , 1 C3H6F2i Difluorpropan-2,2 C3H6F2, Dimethylamin C2H7N, Dimethyldiazin-cis C2H6N2, Dimethyldiazin- trans C2H6N2, Dimethylether C2H60, Dimethylperoxid C2H602| Dimethylpropan-2,2 C5H12, Dimethylsilan C2H6Si, Disilan Si2H6i Disilylmethan, CHBSi2i 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, Fiuorbutadien-2- ,3 C4H5F, Fluorcyan CFN, Fluorethan C2H5F, F!uorethen C2H3F, Fluorformaldehyd CHFO, Fluormethan CH3F, Fluornitrat FN03, Fluorperchlorat FCI04i Fluorpropan-1 C3H7F, Fluorpropan-2 C3H7F, Fluorpropen-2 C3H5F, Fluorpropen-3 C3H5F, Fluorwasserstoff HF, Formaldehyd CH20, Gallan GaH3i 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 IF7i lodwasserstoff Hl, Kohlendioxid C02i 3C02i Kohlenmonoxid CO, Krypton Kr, Luft-trocken — , Methan CH4, Methanthiol CH S, Methylamin CH5N, Methylarsin CH5AS, Methylbromid CH3Br, Methylchlorsilan CH5CISi, Methylcyclopropan C4H8, ethylgerman CH6Ge, Methylnitrit CH3N02, Methylphosphin CH5P, Methylsilan CH6Si, Methylstannan CH6Sn, Methyltrifluormethylether C2H3F30, Methylvinylether C3HeO, Monochlorsilan SiH3CI, Neon Ne, Nttrilchlorid 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 C2N2i Ozon 03, Pentafluorethan C2HF5i Pentafluormethoxyethan- 1 , 1 ,1 ,2,2-2 C3H3F5O, Pentafluorpropan-1 ,1 ,1 ,2,2 C3H3F5, Pentafluorpropan-1 ,1 ,1 ,2,3 C3H3F5i Pentafluorpropan-1 ,1 , 1 ,3,3 C3H3F5i Perchlorylfluorid CIF03, Perfluorbutan C4F10, Perfluorbuten-2 C4F8i Perfluordimethoxymethan C3F802, Perfluorethylvinylether C4F80, Perfluorisobutan C4F10, Perfluorisobuten C4F8, Perfluormethylvinylether C3F60, Perfluoroxetan C3F60, Phosgen COCI2, Phosphoniumchlorid PH CI, Phosphorchloridtetrafluorid PCIF4, Phosphordibromtrifluorid PBr2F3, Phosphorpentafluorid PF5i Phosphortrifluorid PF3i Phosphorwasserstoff PH3i Phosphorylchlorid POF3_ Phospordichlortrifluorid PCL2FSi Propadien C3H4i Propadiendion-1 ,2-1 ,3 C302 Propan C3H8, Propen C3H6, Propin C3H4, Radon Ra, Sauerstoff 02, Sauerstoffdifluorid OF2, Schwefelbrompentafluorid SBrF5> Schwefelchlorpentafluorid SCIF5 Schwefeldioxid S02i Schwefelhexafluorid SF6, 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 B2F4i Tetrafluordimethylether-1 ,1 , 1', 1' C2H2F40, Tetrafluorethan-1 , 1 , 1 ,2 C2H2F4, Tetrafluorethan- 1 ,1 ,2,2 C2H2F , Tetrafluorethen C2F4i Tetrafluorhydrazin N2F4| Tetrafluormethan CF4, Tetrafluorpropen-2, 3,3,3 C3H2F4, Thionylfluorid SOF2, Thiophosphorchloriddifluorid PSCIF2, Thiophosphortrifluorid PSF3i Thiothionytfluorid SSF2, Trichlorfluorsilan SiCI3F, Trifluoracetonitril C2F3N, Trifluoracetylchlorid C2CIF30, Trifluoraminoxid NOF3, Trifluorbutan-1 ,1 ,1 C4H7F3i Trifluorethan-1 ,1 ,1 C2H3F3, Trifluorethan-1 ,1 ,2 C2H3F3, Trifluorethen C2HF3i 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 C3HgB, Trimethylsilan C3H10Si, Vinylacetylen C4H4, Wasserstoff-n H2, Wasserstoff-p H2i WolframhexafluoridWF6> Xenon Xe, Zinntetrahydrid SnH4, 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, 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 CIF 5 , Chlorotetrafluoroethane-1 -1, 1, 2.2 C 2 HCIF 4 , chlorotetrafluoroethane-2-1, 1, 1, 2 C 2 HCIF 4 , chlorotrifluoroethane-1-1, 1, 2 C 2 H 2 CIF 3 , chlorotrifluoroethene C 2 CIF 3 , Chlorotrifluoromermanium, GeF 3 Cl, Chlorotrifluoride CIF 3 , Chlorotrifluoromethane CCIF 3, Chlortrifluorsiian CIF 3 Si, Hydrogen chloride HCl, Chlorylfluorid CI0 2 F, Chloryltrifluorid CI0 2 F 3, Cyclobutane C 4 H 8, Cyclobuten C 4 H 6 , Cyclopropane C 3 H 6 , cyclopropene C 3 H 4, deuterium D 2, diazomethane CH 2 N 2 , diborane B 2 H 6i dichlorodifluoromethane GeF 2 Cl 2! Dichlorodifluoromethane CCI 2 F 2i dichlorodifluorosilane CI 2 F 2 Si, dichlorofluoromethane CHCl 2 F, dichlorofluorophosphane PCI 2 F, dichlorosilane SiH 2 Cl 2 , dichlorotetrafluoroethane-1, 1 C 2 Cl 2 F 4 , dichlorotetrafluoroethane-1,2-C 2 Cl 2 F 4i difluoroamine NHF 2 difluorodiazine cis N 2 F 2i difluorodiazine trans N 2 F 2i difluorodioxide F 2 O 2i difluoroethane-1, 1 C 2 H 4 F 2i difluoroethane-1,2-C 2 H 4 F 2, difluoroethene-1, 1 C 2 H 2 F 2, difluoroethene-cis- 1, 2 C 2 H 2 F 2 , difluoroethene-trans-1, 2 C 2 H 2 F 2, difluoromethane CH 2 F 2, difluoropropane-1, 1 C 3 H 6 F 2i difluoropropane-2,2 C 3 H 6 F 2, dimethylamine C 2 H 7 N, dimethyldiazine cis C 2 H 6 N 2, dimethyldiazine trans C 2 H 6 N 2, dimethyl ether C 2 H 6 O, dimethyl peroxide C 2 H 6 0 2 | Dimethylpropane-2,2 C 5 H 12, C 2 H 6 dimethylsilane Si, disilane Si 2 H 6 i disilylmethane, CH B Si 2i nitrous oxide N 2 0, dinitrogen trioxide N 2 0 3, ethane C 2 H 6, C 2 H 2 ethenone 0, ethyne C 2 H 2 , ethynylsilane C 2 H 4 Si, ethoxytrifluorosilane C 2 H 5 F 3 OSi, ethylamine C 2 H 7 N, ethylene C 2 H 4, ethylene oxide C 2 H 4 O, ethylmethyl ether C 3 H 8 0 , Ethylnitrite C 2 H 5 N0 2, ethyltrifluorosilane C 2 H 5 F 3 Si, fluorine F 2, fluorobutadiene-2-, 3 C 4 H 5 F, fluorocane CFN, fluoroethane C 2 H 5 F, phosphorylthane C 2 H 3 F, fluoroformaldehyde CHFO, fluoromethane CH 3 F, fluoronitrate FN0 3, fluoroperchlorate FCI0 4i fluoropropane -1 C 3 H 7 F, fluoropropane-2 C 3 H 7 F, fluoropropene-2 C 3 H 5 F, fluoropropene-3 C 3 H 5 F, hydrogen fluoride HF, formaldehyde CH 2 O, gallane GaH 3i German GeH 4, germanium fluoride IV GeF 4, helium He, 3 He, heptafluoropropane 1, 1, 1, 2,3,3,3 C 3 HF 7 , Hexafluoroacetone C 3 F 6 O, hexafluorobutadiene-1, 1, 2,3,4,4-1, 3 C 4 F 6, hexafluorobutin-1,1,1,4,4,4-2 C 4 F 6, Hexafluorcyclobute n 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 7i hydrogen iodide H, carbon dioxide C0 2i 3 C0 2i carbon monoxide CO, krypton Kr, air dry methane CH 4, methanethiol CH 5 , methylamine CH 5 N, methylarsine CH5AS, methyl bromide CH 3 Br, methylchlorosilane CH 5 CISi, methylcyclopropane C 4 H 8, ethylgerman 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 O, methyl vinyl ether C 3 H e O, monochlorosilane SiH 3 Cl, neon Ne, nitrilotyl chloride N0 2 Cl, nitrile fluoride N0 2 F, nitrosyl bromide NOBr, nitrosyl chloride NOCI, nitrosyl fluoride NOF, octafluorobutene-1-1, 1, 2,3,3,4,4,4 C 4 F 8, octafluorocyclobutane C 4 F 8, octafluoropropane C 3 F 8, octafluorotetrahydrofuran C 4 F 8 O, Oxalic acid dinitrile C 2 N 2i ozone 0 3, pentafluoroethane C 2 HF 5i pentafluoromethoxyethane 1, 1, 1, 2,2-2 C 3 H 3 F 5 O, pentafluoropropane 1, 1, 1, 2,2 C 3 H 3 F 5 , pentafluoropropane-1 , 1, 1, 2,3 C3H 3 F 5i pentafluoropropane- 1,1,3,3,3 C 3 H 3 F 5i perchloryl fluoride CIFO 3, perfluorobutane C 4 F 10, perfluorobutene-2 C 4 F 8i perfluorodimethoxymethane C 3 F 8 0 2, perfluoroethyl vinyl ether C 4 F 8 0, perfluoroisobutane C 4 F 10 , perfluoroisobutene C 4 F 8, perfluoroxysilane C 3 F 6 0, perfluoroxetane C 3 F 6 0, phosgene COCl 2 , phosphonium chloride PH CI, phosphoryl chloride tetrafluoride PCIF 4 , phosphorodibromotrifluoride PBr 2 F 3, phosphorus pentafluoride PF 5i phosphorus trifluoride PF 3i phosphine PH 3i phosphoryl chloride POF 3 _ phosphorodichlorotrifluoride PCL 2 F Si propadiene C 3 H 4i propadienedione-1, 2-1, 3 C 3 0 2 propane C 3 H 8, propene C 3 H 6 , Propyn C 3 H 4 , Radon Ra, Oxygen 0 2 , Oxygen Difluoride OF 2 , Sulfur Bromine Pentafluoride SBrF 5> Sulfur Chloropentafluoride SCIF 5 Sulfur dioxide S0 2i sulfur hexafluoride SF 6 , sulfur pentafluoride hypofluorite F 5 SOF, sulfur tetrachloride SCI 4 , sulfur tetrafluoride SF 4 , hydrogen sulfide H 2 S, selenium dioxide fluoride SeO 2 F 2, selenium hexafluoride SeF 6 , selenide H 2 Se, silane SiH 4 , silicon tetrafluoride SiF 4, nitrogen N 2, Nitric oxide NO, nitrogen trifluoride NF 3, sulfuryl fluoride S0 2 F 2, tellurium hexafluoride TeF 6 , tellurium hydrogen TeH 2, tetraborane B 4 H 10, tetrafluorodiborane B 2 F 4i tetrafluorodimethyl ether 1, 1, 1 ', 1' C 2 H 2 F 4 0 , Tetrafluoroethane-1, 1, 1, 2 C 2 H 2 F 4, tetrafluoroethane 1, 1, 2,2 C 2 H 2 F, tetrafluoroethene C 2 F 4i tetrafluorohydrazine N 2 F 4 | Tetrafluoromethane CF 4, tetrafluoropropene-2, 3,3,3 C 3 H 2 F 4 , thionyl fluoride SOF 2 , thiophosphorus chloride difluoride PSCIF 2, thiophosphorus trifluoride PSF 3i thiothionyl fluoride SSF 2, trichlorofluorosilane SiCI 3 F, trifluoroacetonitrile C 2 F 3 N, trifluoroacetyl chloride C 2 CIF 3 0, trifluoramine oxide NOF 3, trifluorobutane-1, 1, 1 C 4 H 7 F 3i trifluoroethane- 1,1,1 C 2 H 3 F 3, trifluoroethane-1,1,2 C 2 H 3 F 3, trifluoroethene C 2 HF 3i trifluoroiodomethane CF 3 I, trifluoromethane CHF 3, trifluoromethyldifluoromethyl ether C 2 HF 5 0, trifluoromethylsulfurpentafluoride CF 8 S, trifluoromethylsilane CH 3 F 3 Si, trifluoromethyltetrafluoroethylether-1, 1, 2, 2 C 3 HF 7 0, trifluoropropane 1 , 1, 1 C 3 H 5 F 3 , trifluoropropane-1, 2,2 C 3 H 5 F 3, trifluoropropene-3,3,3 C 3 H 3 F 3, trifluoropropyne-3,3,3-1 C 3 HF 3 , trifluorosilane SiHF 3, trimethylamine C 3 H 9 N, trimethylborane C 3 H g B, trimethylsilane C 3 H 10 Si, vinylacetylene C 4 H 4, hydrogen-n H 2, hydrogen-p H 2i tungsten hexafluorideWF 6> xenon Xe , Tin tetr ahydride SnH 4,
In Tabelle 2 ist in Spalte eins eine Auswahl von Substanzen die der Sensor 4 aufweisen kann dargestellt wobei Spalte zwei die damit detektierbaren Stoffe zeigt. In Table 2, in Column One, a selection of substances that may comprise the sensor 4 is shown, where Column Two shows the substances detectable therewith.
Tabelle 2: Table 2:
Substanz 43 Messbarer Stoff  Substance 43 Measurable substance
• Mit Kobaltchlorid versetztes Feuchtigkeit  • Moisture mixed with cobalt chloride
Silicagel (Blaugel), welches sich bei  Silica gel (blue gel), which is at
Feuchtigkeitseinfluss nach violett  Moisture in violet
bzw. pink verfärbt. • Salze or pink discolored. • salts
• leitfähiges Polymer  • conductive polymer
pH-Indikatoren (Säure-Base-Titrationen) pH-Wert z.B. Lackmus, Bromthvmolblau oder  pH indicators (acid-base titrations) pH, e.g. Litmus, Bromthvmolblau or
Phenolphthalein.  Phenolphthalein.
Auch biologische Stoffe verwendbar:  Also biological substances usable:
Einbringung von Rotkohlsaft in den Sensor  Incorporation of red cabbage juice into the sensor
als pH-Indikator.  as a pH indicator.
Teefarbe je nach Säuregehalt: Wird dem  Tea color depending on acidity: Will the
Schwarztee Zitronensaft zugegeben,  Black tea lemon juice added,
wechselt die Farbe des Tees von  the color of the tea changes from
dunkelbraun auf hellrötlichbraun.  dark brown on light reddish brown.
Tee und/oder Rotkohlsaft kann mittels  Tea and / or red cabbage juice can by means of
Pipette aufgetragen und das Wasser  Pipette applied and the water
verdampft. In Folge der biologischen  evaporated. In consequence of the biological
Indikatorauswahl ist eine direkter Kontakt  Indicator selection is a direct contact
auch mit verwundeter Haut möglich.  also possible with wounded skin.
z.B. Enzym Urease Harnstoff z.B. Platinwendel, NTC, PTC Temperatur e.g. Enzyme urease urea e.g. Platinum coil, NTC, PTC temperature
Kohlenstoffdioxid, Säure-Base-Indikators Ammoniak Phenolphthalein Carbon dioxide, acid-base indicator ammonia phenolphthalein
Fluorescence detection UV: UV (ultraviolet) Phosphor LED (375 nm), PMT (425nm-550nm)  Fluorescence detection UV: UV (ultraviolet) phosphor LED (375 nm), PMT (425nm-550nm)
Lichtquelle bei Stickstoff Light source at nitrogen
650 nm und 770 nm, PMT selektiv als 650 nm and 770 nm, PMT selective as
Detektor in diesem Bereich.  Detector in this area.
oder or
Keramische Metall-Oxide mit Y-stabilized  Ceramic metal oxides with Y-stabilized
zirconia (YSZ) welches Stickstoff 02- bei zirconia (YSZ) which contains nitrogen 02-
hohen Temperaturen wie 400°C und high temperatures like 400 ° C and
darüber detektiert. detected over it.
Hochtemperaturelektoden sind notwendig High temperature selectors are necessary
wie Platin, Gold, Paladium oder andere like platinum, gold, paladium or others
Metalloxide. Die Spannungsveränderung Metal oxides. The voltage change
zeigt die Konzentration des Stickstoffs an. indicates the concentration of nitrogen.
z.B. Kalium selektive Valiomycin - PVC Na e.g. Potassium Selective Valiomycin - PVC Na
Membran membrane
HS lonophor:
Figure imgf000039_0001
HS ionophore:
Figure imgf000039_0001
3% Gewichtsanteil; Weichmacher 3% by weight; softener
Disphenylkresylphosphat 67% Gewicht Disphenyl cresyl phosphate 67% weight
PVC 30% Gewicht; PVC 30% weight;
Ausführung: HS lonophor:
Figure imgf000040_0001
Execution: HS ionophore:
Figure imgf000040_0001
3% Gewichtsanteil; Weichmacher Tris(2- ethylhexylphosphat hat 67% Gewicht  3% by weight; Plasticizer Tris (2-ethylhexyl phosphate has 67% weight
PVC 30% Gewicht;  PVC 30% weight;
(durch Störion können durch  (by Störion can through
Potentiometrischen Selektionskoeffizienten  Potentiometric selection coefficient
auch andere Stoffe wie H+, Li+, Na+, K+,  other substances such as H +, Li +, Na +, K +,
Rb+, Cs+, NH4+, Mg2+, Ca2+, Sr2†, Ba2+ Rb +, Cs +, NH4 +, Mg 2 +, Ca 2 +, Sr 2 †, Ba + 2
etc bestimmt werden können.)  etc can be determined.)
z.B. Na+ selektive PVC Membran mit Kalium e.g. Na + selective PVC membrane with potassium
ionophoren für K+  ionophores for K +
Micro: Elektrogravimetrie, dazu wird um die Kupfer, Blei Silber, Zinn, Nickel, Zink Poren oder rund um den Filter eine  Micro: Electrogravimetry, this will add to the copper, lead silver, tin, nickel, zinc pores or around the filter
Kathode und eine Anode angebracht Cathode and an anode attached
vorzugsweise aus Platin. preferably made of platinum.
PMT: 283,32nm und 405,78nm Pb  PMT: 283.32nm and 405.78nm Pb
MOX (Metalloxid- Halbleiter) z.B. Zin(IV)- Sauerstoff  MOX (Metal Oxide Semiconductor) e.g. Zin (IV) - oxygen
oxid (Sn02) Zinkoxid, Titanoxid oder oxide (Sn0 2 ) zinc oxide, titanium oxide or
organische Halbleitermaterialien wie organic semiconductor materials such as
PePTCDI PePTCDI
Infrarot Gassensor; C02 Infrared gas sensor; C0 2
Chemischer Gassensor: Beschichtungen;  Chemical gas sensor: coatings;
Polymer- oder Heteropolysiloxane Polymer or heteropolysiloxanes
Pellistor, z.B. gewickelter Platindraht Wasserstoff  Pellistor, e.g. wound platinum wire hydrogen
eingebettet in Keramik Perle oder Silizium embedded in ceramic pearl or silicon
mit pm Membran , Platinelektroden with pm membrane, platinum electrodes
Enzyme (biochemischer Katalysator) Beispiel Katalase: katalysiert die Reaktion Enzymes (biochemical catalyst) Example Catalase: catalyzes the reaction
• Gruppe 1: Oxidoreduktasen von zwei Molekülen Wasserstoffperoxid zuGroup 1: oxidoreductases of two molecules of hydrogen peroxide too
• Gruppe II: Transferasen Sauerstoff und zwei Molekülen Wasser und ist somit am Abbau von reaktiven• Group II: Transferases oxygen and two molecules of water and is thus at the degradation of reactive
• Gruppe III: Hvdrolasen Sauerstoffspezies beteiligt. Sie benötigt• Group III: Hvdrolasen oxygen species involved. She needs
• Gruppe IV: Lvasen (Synthasen) Hämeisen (sprich Eisen), daraus lässt sich• Group IV: Lvases (synthases) heme iron (pronounced iron), it can be
• Gruppe V: Isomerasen Eisenmangel feststellen. • Group V: Isomerases detect iron deficiency.
• Gruppe VI: Liqasen (Svnthetasen)  • Group VI: Liqases (sufthetases)
Enzym Glucose-Oxidase (GOx), Hefe Glucose Enzyme glucose oxidase (GOx), yeast glucose
und/oder Boronsäure, and / or boronic acid,
Alkalien(Oxiden, Natronkalk) Hormone  Alkalis (oxides, soda-lime) hormones
PMT (200-260nm) Lithium  PMT (200-260nm) lithium
amorphem Kohlenstoff Narkosemittel Propofol Im Folgenden werden vorteilhafte Anwendungen der erfindungsgemäßen Sensoranordnung 10 zur Ermittlung des Gehalts eines Stoffs innerhalb eines Missgegenstands beispielhaft beschrieben: amorphous carbon anesthetic propofol In the following, advantageous applications of the sensor arrangement 10 according to the invention for determining the content of a substance within a mister article are described by way of example:
Fij. 1 zeigt eine Sensoranordnung 10 die mit der Stirnwand 36 auf einem Messgegenstand, bei dieser Ausführungsform die Haut einer Person, aufgebracht wird. Die Wandung 31 der Messkammer 3 weist einen durch die Träger 22a bis 22s gebildeten scriichtartigen Aufbau auf, und liegt gasdicht auf dem Messgegenstand bzw. Haut auf und bildet somit eine gasdichte Messkammer 3 aus. Aus der Haut bzw. dem Messgegenstand 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 hinterlegte Umrechnungstabellen der Gehalt des Stoffes, z.B. des Kohlendioxid und/oder des Schwefels, berechnet werden. Alternativ der Messgegenstand auch direkt menschliches oder tierisches Blut oder andere Körperflüssigkeiten sein und die Sensoranordnung 10 Partikel und Stoffe im Strom des Darmes bestimmen und in diesem oder anderen Körperöffnungen angeordnete werden. Fij. 1 shows a sensor assembly 10 applied to the end wall 36 on a subject of measurement, in this embodiment, the skin of a subject. The wall 31 of the measuring chamber 3 has a scribed structure formed by the supports 22a to 22s, and 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 continuously occur water vapor and other substances that are enriched in the measuring chamber 3. Depending on the value of the transepidermal water loss (TEWL) value, more or less particles or gases will be released from the skin. 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 also forward these detected values to the processing unit 40. The processing unit 40 determines the TEWL value by means of the humidity measured by the moisture sensor 2 and normalizes it to predefined conditions, e.g. 20 ° C, 40% 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 processing unit 40 can then use the TEWL value and corresponding reference measurements or conversion tables stored on the measuring device to determine the content of the substance, e.g. of carbon dioxide and / or sulfur. Alternatively, the subject of the measurement may also be directly human or animal blood or other bodily fluids, and the sensor assembly 10 will determine particles and substances in the flow of the intestine and be located in that or other body orifices.
In Tabelle 2 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. Table 2 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. Alternatively, 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.
In einer Ausführungsform der Erfindung werden beispielsweise Aminosäuren bestimmt, anhand ihres isoelektrischen Punktes und/oder ihrer Hydrophobizität und/oder Ihrer Molaren-Masse können diese bestimmt werde. Eine derartige Messung mit einer schichartigen Messkammer 3 wird am Beispiel der isoelektrischen Punktmessung verdeutlicht: In one embodiment of the invention, for example, amino acids are determined, based on their isoelectric point and / or their hydrophobicity and / or their molar mass they can be determined. Such a measurement with a schichartigen measuring chamber 3 is illustrated by the example of the isoelectric point measurement:
Der isolelektrische Punkt ist ein exakter pH Wert einer wässrigen Lösung, bei der sich die bei Ampholyten oder Zwitterionen positive und negative Ladung ausgleicht. Diese charakteristische Größe ist exakt für jedes einzelne zwitterionisch aufgebautes Molekül definiert; siehe Tabelle 3: The isoelectric point is an exact pH of an aqueous solution that balances the positive and negative charges of ampholytes or zwitterions. This characteristic size is defined exactly for each individual zwitterionic molecule; see Table 3:
Tabelle 3: Table 3:
Figure imgf000042_0001
Figure imgf000042_0001
Der pK Wert ist keine Konstante und hängt von der Temperatur, der Aktivität, der lonenstärke und der unmittelbaren Umgebung der titrierbaren Gruppe ab und kann daher stark schwanken (siehe Tabelle 4). The pK value is not a constant and depends on the temperature, the activity, the ionic strength and the immediate environment of the titratable group and can therefore vary widely (see Table 4).
Tabelle 4: pKa-Werte von Aminosäure-Seitenketten (für die freien Aminosäurenreste und im Protein) Table 4: pKa values of amino acid side chains (for the free amino acid residues and in the protein)
Figure imgf000042_0002
Figure imgf000042_0002
Die pKs Werte der Säuregruppe sowie der Aminogruppe sind bekannt und lassen eine einzelne Aminosäure wie folgt berechnen:
Figure imgf000043_0001
The pKs values of the acid group and the amino group are known and allow a single amino acid to be calculated as follows:
Figure imgf000043_0001
Für Glycin ist pKSi = 2,4; pKS2 = 9,8; pH, = (pKSi+pKS2)/2 =6, 1 For glycine, pK S i = 2.4; pK S2 = 9.8; pH = (pK a pK i + S2) / 2 = 6, 1
Beispielsweise kann die Sensorschicht (A) oder die Manipulationsschicht (R) eine oder mehrere Flüssigkeiten beinhalten, die zeitlich gesteuert zusammen oder separat eingebracht werden. Die Flüssigkeit ist insbesondere destilliertes Wasser für starke Änderungen der pKs Werte und/oder Pufferlösungen für schwache Änderungen z.B. Acetatpuffer, Ammoniumpuffer.  For example, the sensor layer (A) or the manipulation layer (R) may include one or more liquids, which are introduced together in time or separately. In particular, the liquid is distilled water for large changes in pKa values and / or weak-buffer buffer solutions, e.g. Acetate buffer, ammonium buffer.
Dabei ist eine Schicht bzw. zumindest einer der Träger 22a, 22b, .. der Sensoranordnung 10 aus z.B. Zellulose mit mindestens 2 Elektroden zur Anlegung einer Gleichspannung ausgebildet und weist weiters einen Heizer eine Besprühungseinheit einen optischen Sensor und optional einen pH-Wert Sensor für eine wässrige Lösung auf. In this case, a layer or at least one of the carriers 22a, 22b, .. of the sensor arrangement 10 is made of e.g. Cellulose is formed with at least 2 electrodes for applying a DC voltage and further comprises a heater, a Sprühungseinheit an optical sensor and optionally a pH sensor for an aqueous solution.
Das Messverfahren wird dann wie folgt Durchgeführt: 1 ) Anfeuchtung der Aufbereitungsschicht mit eine Pufferlösung, 2) Die Aminosäure wird in der Mitte der Messkammer 3 durch auflegen auf den Messgegenstand eingebracht, 3) Anlegung einer Gleichspannung an die beiden Elektroden; Polarität Anode, Kathode; 4) nach einer definierten Zeit wird die Gleichspannung dann ausschalten; 5) Heizung einschalten um Aufbereitungsschicht zu trocknen; 6) Flüssigkeitseinbringung von z.B. Ninhydrinlösung (Reagenz auf Aminosäuren), 7) der Heizer wird wieder aktiviert wodurch die Aminosäure als violetter Fleck sichtbar wird; der durch den optischen Sensor gemessene Abstand zur Anode bzw. Kathode definiert dann den pH Wert, wird kein Abstand erkannt liegt ein isoelektrischer Zustand vor. 9) Optional Spülen bzw. Reinigender Aufbereitungsschicht oder Austausch der Sensorschicht (A). The measuring procedure is then carried out as follows: 1) moistening the treatment layer with a buffer solution, 2) placing the amino acid in the middle of the measuring chamber 3 by placing it on the object to be measured, 3) applying a DC voltage to the two electrodes; Polarity anode, cathode; 4) after a defined time the DC voltage will switch off; 5) turn on the heater to dry the treatment layer; 6) Liquid introduction of e.g. Ninhydrin solution (reagent on amino acids), 7) the heater is reactivated causing the amino acid to become visible as a purple spot; the distance to the anode or cathode measured by the optical sensor then defines the pH value, if no distance is detected there is an isoelectric state. 9) Optional rinsing or cleaning of the treatment layer or replacement of the sensor layer (A).
Diese Anordnung ist auch zur Messung von Peptide und Proteine geeignet. Vorteilhaft eignet es sich mehrere parallele Messkammern zu verwenden, sowie unterschiedliche Flüssigkeiten und/oder Wartezeiten, Reagenzien um mehrere Gleichungen aufzustellen und so eine Mischung bestehend aus mehreren Aminosäuren, Peptiden, Proteinen aus dem Gemisch heraus vermessen zu können. Jeder erkennbare pH-Wert entspricht einer definierte Aminosäure. Als Reagenz wird die jeweils passende Lösung für die Erkennung der jeweiligen Aminosäuren verwendet.  This arrangement is also suitable for measuring peptides and proteins. Advantageously, it is suitable to use several parallel measuring chambers, as well as different liquids and / or waiting times, reagents to set up several equations and thus to be able to measure a mixture consisting of several amino acids, peptides, proteins from the mixture. Every recognizable pH corresponds to a defined amino acid. As a reagent, the appropriate solution for the recognition of the respective amino acids is used.
Beispiel: Glycin Example: glycine
Die wie zuvor beschriebene pH-Wert Veränderung kann durch einen optionalen pH- Sensor gemessen werden. Die Erkennung der jeweiligen Aminosäure wird beispielsweise mit einem optischen Sensor der das jeweilige Farbspektrum z.B. violett erkennt durchgeführt. Die Intensität des gemessenen Spektrums gibt die Anzahl oder Menge der Aminosäure beispielsweise Glycin wieder. The pH change as described above can be measured by an optional pH sensor. The recognition of the respective amino acid, for example, with an optical sensor recognizes the respective color spectrum, for example violet carried out. The intensity of the spectrum measured reflects the number or amount of amino acid, for example, glycine.
Optional kann ein TEWL-Sensor die zusätzliche Bufferflüssigkeit z.B. Wasserdampf die vom Menschen ausgeht bestimmen bzw. die Lösung genauer bestimmen.  Optionally, a TEWL sensor may accept the additional buffer fluid, e.g. Determine water vapor emitted by humans or determine the solution more accurately.
Andere geeignete Messmethoden sind neben der Messung des isolelektrischen Punktes, der Hydrophobizität und/oder Molaren-Masse sind auch Löslichkeitsmessungen.  Other suitable measuring methods besides the measurement of the isolelectric point, the hydrophobicity and / or molar mass are also solubility measurements.
Durch den Einsatz eines oder mehreren in einer Bindeschicht (O) enthaltener Bindemittel kann ein Bestandteil oder mehrere Bestandteile der Gase, die nicht zur Vermessung gelangen sollen, gebunden werden oder zeitlich verzögert werden bis die anderen flüchtigere Stoffe vermessen sind.  By using one or more binders contained in a bonding layer (O), one or more constituents of the gases which are not intended to be measured can be bound or delayed in time until the other more volatile substances have been measured.
Bevorzugte durchlässige oder poröse Materialien der Träger 22a, 22b, ... sind: Silizium und Polysilizium, Graphen und Aluminiumoxidkeramik. Preferred transmissive or porous materials of the carriers 22a, 22b, ... are: silicon and polysilicon, graphene and alumina ceramics.
Silizium ist für die Stoffe wenig durchlässig, Polysilizium gezielt veränderbar durchlässig, Graphen stark durchlässig insbesondere für kleine Partikel, AI203 weniger stark durchlässig jedoch auch für größere Partikel je nach Einstellung beim Fertigungsprozess (Porengrösse) durchlässig. Silicon is less permeable to the materials, polysilicon selectively changeable permeable, graphene highly permeable, especially for small particles, AI203 less permeable but also permeable to larger particles depending on the setting in the manufacturing process (pore size).
Durch Auswahl der Durchlässigkeit, ob weniger durchlässig für den Stoff oder mehr durchlässig wird der Strömungsweg und die Strömungsgeschwindigkeit der Stoffe festgelegt.  By selecting the permeability, whether less permeable to the substance or more permeable, the flow path and the flow rate of the substances is set.
Weitere besonders geeignete Materialien der Träger 22a, 22b, ... sind: Silizium (Si), Germanium (Ge), Bor (B), Selen (Se), Tellur (Te), sowie deren Polyarten wie Polysilizium, Polygermanium, Galliumarsenid (GaAs), Indiumphosphid (InP), Indiumantimonid (InSb), Indiumarsenid (InAs), Galliumantimonid (GaSb), Galliumnitrid (GaN), Galliumphosphid (GaP), Cadmiumsulfid (CdS), Zinkoxid (ZnO), Zinksulfid (ZnS), Siliziumcarbid (SiC), Phthalocyanin, Tetracen, Pentacen, Polyvinylcarbazol, TCNQ, Keramik und/oder Keramiken wie AI203, Saphir, Si02 Glas, Gläser etc. Insbesondere können diese Materialien porös sein oder gezielt porös oder mit definierten Löchern hergestellt sein. Further particularly suitable materials of the carriers 22a, 22b,... Are: silicon (Si), germanium (Ge), boron (B), selenium (Se), tellurium (Te), and their polytypes, such as polysilicon, polygermanium, gallium arsenide ( GaAs), indium phosphide (InP), indium antimonide (InSb), indium arsenide (InAs), gallium antimonide (GaSb), gallium nitride (GaN), gallium phosphide (GaP), cadmium sulfide (CdS), zinc oxide (ZnO), zinc sulfide (ZnS), silicon carbide ( SiC), phthalocyanine, tetracene, pentacene, polyvinylcarbazole, TCNQ, ceramics and / or ceramics such as Al 2 O 3, sapphire, SiO 2 glass, glasses, etc. In particular, these materials may be porous or selectively porous or produced with defined holes.
Optional können die Träger 22a, 22b , ... bzw. jede Schicht auch unterteilt sein, so dass z.B. ein Teil aus Material 1 und ein Teil aus Material 2 besteht, die jeweils auf dem Träger 22a, 22b , ... untereinander und/oder nebeneinander angeordnet sind. Vorteil nebeneinander angeordneter Teile der Träger 22a, 22b , ... ist, dass derart eine Aufgabenteilung oder ein Aufgabensplitt z.B. eine optische und elektrische Messung auf einem Träger 22a, 22b , ...vollzogen werden können. Optionally, the supports 22a, 22b, ... or each layer may also be divided so that e.g. a part of material 1 and a part of material 2, each of which is arranged on the support 22a, 22b, ... with each other and / or side by side. Advantage of juxtaposed parts of the supports 22a, 22b, ... is that such a task sharing or a task splitting e.g. an optical and electrical measurement on a support 22a, 22b, ... can be performed.

Claims

Patentansprüche claims
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 eine einen Bereich der Oberfläche des Messgegenstands begrenzende Messkammer (3), wobei die Messkammer (3) eine Stirnseite (36) aufweist, an der die Messkammer (3) auf den Messgegenstand auflegbar ist, 1 . Sensor arrangement (10) for determining the content of a substance within a measurement object, in particular within a body part, from which continuously emerges vapor or vapor containing a substance, comprising a measuring chamber (3) bounding a region of the surface of the measurement object, wherein the measurement chamber (3) an end face (36) on which the measuring chamber (3) can be placed on the measuring object,
- wobei die Sensoranordnung (10) zumindest einen Sensor (4a) zur Erfassung des Gehalts zumindest eines Stoffes innerhalb der Messkammer (3) umfasst,  - wherein the sensor arrangement (10) comprises at least one sensor (4a) for detecting the content of at least one substance within the measuring chamber (3),
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
- dass die Messkammer (3) einen schichtartigen Aufbau mit zumindest zwei Schichten aufweist, wobei jede Schicht der Messkammer (3) durch jeweils einen Träger (22a, 22b, ...) gebildet ist,  - That the measuring chamber (3) has a layer-like structure with at least two layers, each layer of the measuring chamber (3) by a respective carrier (22a, 22b, ...) is formed,
- dass die Sensoranordnung (10) einen weiteren Sensor (4b), insbesondere mehrere weitere Sensoren (4b, 4c, ...), aufweist, wobei der eine Sensor (4a) und der weitere Sensor (4b), jeweils auf einem unterschiedlichen Träger (22a, 22b, ...) angeordnet sind, und  - That the sensor arrangement (10) comprises a further sensor (4b), in particular a plurality of further sensors (4b, 4c, ...), wherein the one sensor (4a) and the further sensor (4b), each on a different carrier (22a, 22b, ...) are arranged, and
- dass die Träger (22a, 22b, ...) aneinander, insbesondere in Strömungsrichtung des Stoffes übereinander, vorzugsweise lösbar, befestigt sind.  - That the carrier (22 a, 22 b, ...) to each other, in particular in the flow direction of the fabric one above the other, preferably releasably attached.
2. Sensoranordnung (10) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Träger (22a, 22b, ...) die Wandung (31 ) der Messkammer (3) bilden. 2. Sensor arrangement (10) according to claim 1, characterized in that the carriers (22a, 22b, ...) form the wall (31) of the measuring chamber (3).
3. Sensoranordnung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils zumindest ein Sensor (4a, 4b,) auf den Trägern (22a, 22b, ...) angeordnet ist und die Träger (22a, 22b, ...) derart angeordnet sind, dass die Träger (22a, 22b, ...) verschiedene Ebenen mit Sensoren (4a, 4b, ...) aufspannen. 3. Sensor arrangement (10) according to one of the preceding claims, characterized in that in each case at least one sensor (4a, 4b,) is arranged on the carriers (22a, 22b, ...) and the carriers (22a, 22b, .. .) Are arranged such that the carriers (22a, 22b, ...) span different levels with sensors (4a, 4b, ...).
4. Sensoranordnung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messkammer (3) als Trennsäule oder Filtersäule ausgebildet ist, wobei in der Messkammer (3) eine Anzahl von Sensoren (4a, 4b, ..) angeordnet sind. 4. Sensor arrangement (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the measuring chamber (3) is designed as a separation column or filter column, wherein in the measuring chamber (3) a number of sensors (4a, 4b, ..) are arranged.
5. Sensoranordnung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass 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 den Messgegenstand unterschiedliche Abstände zum Messgegenstand aufweisen. 5. Sensor arrangement (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the sensors (4a, 4b, 4c, ..) are arranged in different areas of the measuring chamber (3) such that the sensors (4a, 4b, 4c, ..) with edition of Measuring chamber (3) have different distances to the measurement object on the measurement object.
6. Sensoranordnung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Träger (22a, 22b, ...) gleich ausgebildet sind und zumindest jeweils eine durchgängige makroskopische Ausnehmung (45) aufweisen, 6. Sensor arrangement (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the carriers (22a, 22b, ...) are of identical design and have at least one continuous macroscopic recess (45) in each case,
- wobei die Träger (22a, 22b, ...) bausteinartig übereinander, vorzugsweise lösbar aneinander befestigt sind, und  - Wherein the supports (22a, 22b, ...) are like a block above each other, preferably releasably secured to each other, and
- wobei jeweils die Ausnehmungen (45) aller Träger (22a, 22b, ...) fluchtend angeordnet sind.  - Wherein each of the recesses (45) of all the carriers (22a, 22b, ...) are arranged in alignment.
7. Sensoranordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass in der Ausnehmung (45) des Trägers (22), insbesondere in der Ausnehmung (45) jedes Trägers (22a, 22b, ...), eine Lichtquelle (15) und/oder Strahlungsquelle mit vorgegebenen Spektrum, insbesondere eine LED-Lampe angeordnet ist, 7. Sensor arrangement according to claim 6, characterized in that in the recess (45) of the carrier (22), in particular in the recess (45) of each carrier (22a, 22b, ...), a light source (15) and / or Radiation source with predetermined spectrum, in particular an LED lamp is arranged,
- dass ein optischer Sensor (18) vorgesehen ist, der auf dem Träger (22), insbesondere in der Ausnehmung (45) jedes Trägers (22a, 22b, ...), angeordnet ist und entlang des diametralen Verlaufs der Ausnehmung (45) auf die gegenüberliegende Innenfläche der Ausnehmung (45) des Trägers (22) gerichtet ist,  - That an optical sensor (18) is provided, which on the support (22), in particular in the recess (45) of each support (22a, 22b, ...), is arranged and along the diametrical course of the recess (45) is directed to the opposite inner surface of the recess (45) of the carrier (22),
- dass die Lichtquelle (15) oder Strahlungsquelle mit vorgegebenen Spektrum entlang des diametralen Verlaufs der Ausnehmung (45) auf die gegenüberliegende Innenfläche der Ausnehmung (45) des Trägers (22) auf die Lichtquelle (15) oder die Strahlungsquelle gerichtet ist,  - That the light source (15) or radiation source with a predetermined spectrum along the diametrical course of the recess (45) on the opposite inner surface of the recess (45) of the carrier (22) is directed to the light source (15) or the radiation source,
- wobei die spektralen Bereiche in denn der optische Sensor (18) sensitiv ist und das Emissionsspektrum der Lichtquelle (15) oder Strahlungsquelle in einem Überschneidungsbereich überlappen und  - Wherein the spectral regions in because the optical sensor (18) is sensitive and the emission spectrum of the light source (15) or radiation source in an overlap region overlap and
- insbesondere der Überschneidungsbereich derart gewählt ist, dass die Absorption oder Reflexion bei Vorhandensein des Stoffes in der Ausnehmung (45) gegenüber der Absorption oder Reflexion bei Fehlen des Stoffes im Überschneidungsbereich erhöht oder verringert ist.  - In particular, the overlap region is chosen such that the absorption or reflection is increased or decreased in the presence of the substance in the recess (45) against the absorption or reflection in the absence of the substance in the overlap region.
8. 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, ...) zumindest ein Sensor (4) und/oder Feuchtigkeitssensor (2) und/oder Temperatursensor angeordnet ist. 8. Sensor arrangement (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the measuring chamber (3) in a number of, in particular gas-tight demarcated, subregions (34a, 34b, ...) is divided, wherein in at least one of the subregions (34a, 34b, ...) or within the subregions (34a, 34b, ...) at least one sensor (4) and / or moisture sensor (2) and / or temperature sensor is arranged.
9. Sensoranordnung (10) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilbereiche (34a, 34b, ...) mittels gasdichter Stege (39) voneinander getrennt sind, wobei die Stege (38) derart ausgebildet sind, dass die Teilbereiche (34a, 34b, ...) bei Aufliegen auf dem Messgegenstand gasdicht voneinander getrennt sind. 9. Sensor arrangement (10) according to claim 8, characterized in that the subregions (34a, 34b, ...) are separated from each other by means of gas-tight webs (39), wherein the webs (38) are formed such that the subregions (34a , 34b, ...) are gas-tightly separated from each other when lying on the measurement object.
10. Sensoranordnung (10) nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilbereiche (34a, 34b, ...) derart unterschiedliche Ausdehnungen relativ zum Messgegenstand aufweisen, dass die jeweils in den Teilbereichen (34a, 34b, ...) angeordneten Sensoren (4a, 4b, ...) unterschiedliche Abstände zum Messgegenstand aufweisen. 10. Sensor arrangement (10) according to one of claims 8 or 9, characterized in that the subregions (34a, 34b, ...) have such different expansions relative to the object of measurement that the subsections (34a, 34b, .. .) arranged sensors (4a, 4b, ...) have different distances to the measurement object.
11 . Sensoranordnung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der Träger (22a, 22b, ...) diesen vollständig durchsetzende Poren (44) oder Schlitze aufweist, wobei die Träger (22a, 22b, ...) über die Poren oder Schlitze strömungstechnisch verbunden sind. 11. Sensor arrangement (10) according to one of the preceding claims, characterized in that at least one of the carriers (22a, 22b, ...) has these completely penetrating pores (44) or slots, wherein the carriers (22a, 22b, ...) are fluidically connected via the pores or slots.
12. Sensoranordnung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoranordnung (10) einen Feuchtigkeitssensor (2) und/oder einen Temperatursensor umfasst der derart angeordnet ist, dass die Feuchtigkeit innerhalb der Messkammer (3) messbar ist. 12. Sensor arrangement (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the sensor arrangement (10) comprises a moisture sensor (2) and / or a temperature sensor is arranged such that the moisture within the measuring chamber (3) is measurable.
13. Sensoranordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine dem Feuchtigkeitssensor (2) und/oder dem Temperatursensor und dem Sensor (4) nachgeschaltete Verarbeitungseinheit (40) vorgesehen ist, der die erfassten Messwerte des Sensors (4) und des Feuchtigkeitssensors (2) und/oder des Temperatursensors zugeführt sind und 13. A sensor arrangement according to claim 12, characterized in that a the moisture sensor (2) and / or the temperature sensor and the sensor (4) downstream processing unit (40) is provided, the measured values of the sensor (4) and the humidity sensor (2 ) and / or the temperature sensor are supplied and
- wobei 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 und/oder Temperatur in Relation setzt oder auf diese normiert.  - wherein the processing unit (40) determines the content of the substance within the measurement subject by correlating or normalizing the determined content of the substance in the measurement chamber (3) to the humidity and / or temperature determined in the measurement chamber (3) ,
14. Sensoranordnung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der Träger (22a, 22b, ...) zumindest eine Aufnahme für Einschübe oder Steckkarten (1 10) umfasst, wobei der Sensor (4) oder die Sensoren (4a, 4b, ...) auf den Einschüben oder Steckkarten (1 10) angeordnet sind, wobei die zumindest eine Aufnahme derart ausgebildet ist, dass die Einschübe oder Steckkarten (110) mechanisch an dem jeweiligen Träger (22a, 22b, ...) befestigt, insbesondere eingepresst oder durch Federkraft gehalten und/oder chemisch fixiert, werden können, wobei die Sensoren (4a, 4b, ...) in die Messkammer (3) hineinragen. 14. Sensor arrangement (10) according to one of the preceding claims, characterized in that at least one of the carriers (22a, 22b, ...) at least one receptacle for slots or plug-in cards (1 10), wherein the sensor (4) or the Sensors (4a, 4b, ...) on the inserts or plug-in cards (1 10) are arranged, wherein the at least one receptacle is designed such that the bays or plug-in cards (110) mechanically to the respective support (22a, 22b, ...) attached, in particular pressed or held by spring force and / or chemically fixed, can, wherein the sensors (4a, 4b, ...) into the measuring chamber ( 3) protrude.
15. Sensoranordnung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoranordnung (10) eine Anzahl von Kontaktelektroden aufweist, wobei die Kontakteiektroden (37) den Träger (22) oder jeden Träger (22a, 22b, ... ) vollständig durchsetzen, 15. Sensor arrangement (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the sensor arrangement (10) has a number of contact electrodes, wherein the contact electrodes (37) the carrier (22) or each carrier (22a, 22b, ...) fully enforce
wobei insbesondere die Kontaktelektroden (37) jeden der, vorzugsweise übereinander angeordneten, Träger (22a, 22b, ...) vollständig durchsetzen und einen durchgehenden Kontakt bilden.  wherein, in particular, the contact electrodes (37) completely pass through each of the carriers (22a, 22b, ...), preferably one above the other, and form a continuous contact.
16. Sensoranordnung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messkammer (3) aus mehreren insbesondere, bausteinartig ausgebildeten Trägern (22a, 22b, ...) ausgebildet ist, wobei die Träger (22a, 22b, ...) für den Stoff durchlässig ausgebildet sind, wobei zwischen den Trägern (22a, 22b, ...) zumindest teilweise ein Hohlraum ausgebildet ist, der mit einem Material (48), insbesondere mit einem Puder oder Pulver oder Gelee oder Körner oder Sand oder Mischungen hiervon, zur Durchlässigkeitssteuerung ausgefüllt ist. 16. Sensor arrangement (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the measuring chamber (3) is formed of a plurality of particular, block-like formed carriers (22a, 22b, ...), wherein the carriers (22a, 22b, .. .) are formed permeable to the substance, wherein between the carriers (22a, 22b, ...) at least partially a cavity is formed with a material (48), in particular with a powder or powder or jelly or grains or sand or Mixtures thereof, filled in for permeability control.
17. Sensoranordnung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der Träger (22a, 22b, ...) als Sensorschicht (A) ausgebildet ist, wobei die Sensorschicht (A) eine Anzahl auf dem Träger (22) angeordneter Sensoren (4a, 4b,..) und/oder einen Feuchtigkeitssensor (2) und/oder einen Temperatursensor (7) umfasst. 17. Sensor arrangement (10) according to one of the preceding claims, characterized in that at least one of the carriers (22a, 22b, ...) is designed as a sensor layer (A), wherein the sensor layer (A) has a number on the carrier (22 ) arranged sensors (4a, 4b, ..) and / or a moisture sensor (2) and / or a temperature sensor (7).
18. Sensoranordnung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der Träger (22a, 22b, ...) als Isolierschicht (B) ausgebildet ist, wobei die Isolierschicht (B) derart ausgebildet ist, dass die Isolierschicht (B) zwei der Isolierschicht (B) benachbarte Träger (22a, 22b, ...) thermisch und/oder akustisch und/oder elektrisch voneinander isoliert oder die Messkammer (3) zur Umgebung thermisch und/oder akustisch und/oder elektrisch isoliert und/oder spezielle Wellelängen des Lichts abschirmt. 18. Sensor arrangement (10) according to one of the preceding claims, characterized in that at least one of the carriers (22a, 22b, ...) is formed as an insulating layer (B), wherein the insulating layer (B) is formed such that the insulating layer (B) two of the insulating layer (B) adjacent supports (22a, 22b, ...) thermally and / or acoustically and / or electrically insulated from each other or the measuring chamber (3) to the environment thermally and / or acoustically and / or electrically isolated and / or special wavelengths of light shields.
19. Sensoranordnung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der Träger (22a, 22b, ...) als Trennschicht (C) ausgebildet ist, wobei die Trennschicht (C) derart ausgebildet ist, dass der Stoff aus dem Danpf oder Dunst trennbar ist und/oder mehre Stoffe trennbar sind, wobei die Trennsicht (C) insbesondere Palladium umfasst. 19. Sensor arrangement (10) according to one of the preceding claims, characterized in that at least one of the carriers (22a, 22b, ...) is formed as a separating layer (C), wherein the separating layer (C) is formed such that the substance from the Danpf or vapor is separable and / or several substances are separable, wherein the separation view (C) comprises in particular palladium.
20. Sensoranordnung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der Träger (22a, 22b, ...) als Aktorenschicht (D) ausgebildet ist, wobei die Aktorenschicht (D) eine definierte Öffnung aufweist, die von einem bewegbaren Element abgedeckt ist, wobei das bewegbare Element aus einem thermobimorphen Material, insbesondere einer Formgedächtnislegierung oder aus elektroaktiven Material, besteht, und bei Erwärmung, insbesondere durch ein in der Aktorenschicht (D) angeordnete Heizelement, die Öffnung oder definierte Teile der Öffnung freigibt, sodass der Stoff zu zu der Aktorenschicht (D) benachbarten Trägern (22a, 22b,..) gelangen kann. 20. Sensor arrangement (10) according to one of the preceding claims, characterized in that at least one of the carriers (22a, 22b, ...) is designed as an actuator layer (D), wherein the actuator layer (D) has a defined opening which a movable element is covered, wherein the movable element consists of a thermobimorphic material, in particular a shape memory alloy or of electroactive material, and when heated, in particular by a in the actuator layer (D) arranged heating element, the opening or defined parts of the opening releases so that the substance can reach carriers (22a, 22b, ..) adjacent to the actuator layer (D).
21 . Sensoranordnung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der Träger (22a, 22b, ...) als Kontaktschicht (E) ausgebildet ist, wobei die Kontaktschicht (E) eine Anzahl von elektrischen Kontaktflächen, insbesondere Kontaktelektroden (37), aufweist, wobei die Kontaktflächen derart ausgebildet sind, dass durch die Kontaktschicht (E) ein elektrischer Kontakt zwischen zwei der Kontaktschicht benachbarten Trägern (22a, 22b, ...) ausbildbar ist und/oder dass der Träger (22a, 22b, ...) elektrische Kontaktflächen aufweist, die in die Umgebung des jeweiligen Trägers (22a, 22b, ...) ragen. 21. Sensor arrangement (10) according to one of the preceding claims, characterized in that at least one of the carriers (22a, 22b, ...) is formed as a contact layer (E), wherein the contact layer (E) comprises a number of electrical contact surfaces, in particular contact electrodes ( 37), wherein the contact surfaces are formed such that through the contact layer (E) an electrical contact between two of the contact layer adjacent carriers (22a, 22b, ...) can be formed and / or that the carrier (22a, 22b, ...) has electrical contact surfaces which protrude into the environment of the respective carrier (22a, 22b, ...).
22. Sensoranordnung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der Träger (22a, 22b, ...) als Verteilschicht (F) ausgebildet ist, wobei die Verteilschicht (F) derart ausgebildet ist, dass mehrere Messsignale der Sensoren (4a, 4b, ...) zu einem Summensignal gebündelt werden, oder ein Messsignal auf mehrere Leitungen verteilt wird oder mittels Multiplexer, Demultiplexer eine Signaldurchschaltung und/oder Signalumschaltung erfolgt. 22. Sensor arrangement (10) according to one of the preceding claims, characterized in that at least one of the carriers (22a, 22b, ...) is designed as a distribution layer (F), wherein the distribution layer (F) is formed such that a plurality of measurement signals the sensors (4a, 4b, ...) are bundled to form a sum signal, or a measuring signal is distributed over a plurality of lines, or a signal switching and / or signal switching takes place by means of multiplexers, demultiplexers.
23. Sensoranordnung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der Träger (22a, 22b, ...) aus einem biokompatiblen Werkstoff besteht. 23. Sensor arrangement (10) according to one of the preceding claims, characterized in that at least one of the carriers (22a, 22b, ...) consists of a biocompatible material.
24. Sensoranordnung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der Träger (22a, 22b, ...) als Filterschicht (H) ausgebildet ist, wobei die Filterschicht (H) einen Filter, insbesondere einen mechanischen Filter und/oder Schallfilter und/oder akustischen Filter und/oder Ultraschall-Filter, umfasst. 24. Sensor arrangement (10) according to one of the preceding claims, characterized in that at least one of the carriers (22a, 22b, ...) is designed as a filter layer (H), wherein the filter layer (H) a filter, in particular a mechanical filter and / or sound filters and / or acoustic filters and / or ultrasonic filters.
25. Sensoranordnung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der Träger (22a, 22b, ...) als Temperaturschicht (I) ausgebildet ist, wobei die Temperaturschicht (I) ein Heiz-, oder Kühleelement, insbesondere eine Heizwendel oder ein Peltierelement oder Kanäle mit einem in den Kanälen strömenden Medium, umfasst. 25. Sensor arrangement (10) according to one of the preceding claims, characterized in that at least one of the carriers (22a, 22b, ...) is formed as a temperature layer (I), wherein the temperature layer (I) is a heating or cooling element, in particular a heating coil or a Peltier element or channels with a medium flowing in the channels comprises.
26. Sensoranordnung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der Träger (22a, 22b, ...) als Befestigungsschicht (J) ausgebildet ist, wobei die Befestigungsschicht (J) eine Anzahl von Befestigungselementen (49) umfasst, mit denen die Befestigungsschicht (J) an der Sensoranordnung (10) oder einem Messgerät befestigbar ist, wobei insbesondere die Befestigungsschicht (J), über die weiteren Schichten hinausragt. 26. Sensor arrangement (10) according to one of the preceding claims, characterized in that at least one of the carriers (22a, 22b, ...) is designed as a fastening layer (J), wherein the attachment layer (J) has a number of fastening elements (49). comprises, with which the attachment layer (J) to the sensor assembly (10) or a measuring device can be fastened, wherein in particular the attachment layer (J), projects beyond the other layers.
27. Sensoranordnung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der Träger (22a, 22b, ...) als Therapieschicht (K) ausgebildet ist, wobei die Therapieschicht (K) zumindest einen therapeutischen Stoff, insbesondere einen Pflegestoff oder Barriereöffnungsstoffe, umfasst. 27. Sensor arrangement (10) according to one of the preceding claims, characterized in that at least one of the carriers (22a, 22b, ...) is designed as a therapeutic layer (K), wherein the therapeutic layer (K) at least one therapeutic substance, in particular one Conditioner or barrier opening fabrics.
28. Sensoranordnung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der Träger (22a, 22b, ...) als Trennsäulenschicht (L) ausgebildet ist, wobei die Trennsäulenschicht (L) als Trennsäule ausgebildet ist und insbesondere einen oder mehrere mäanderförmigen Kanal (27) oder eine Anzahl von in dem jeweiligen Träger (22a, 22b, ...) ausgebildeter Poren (44) umfasst. 28. Sensor arrangement (10) according to one of the preceding claims, characterized in that at least one of the carriers (22a, 22b, ...) is formed as a separation column layer (L), wherein the separation column layer (L) is formed as a separation column and in particular a or a plurality of meandering channels (27) or a number of pores (44) formed in the respective carrier (22a, 22b, ...).
29. Sensoranordnung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der Träger (22a, 22b, ...) als Elektronikschicht (M) ausgebildet ist, wobei die Elektronikschicht (M) eine Messelektronik und/oder Auswerteelektronik und/oder einen Speicher und/oder einen Prozessor und/oder eine Spannungsquelle, insbesondere eine Batterie, und/oder einen Wafer-Zuschnitt umfasst, wobei insbesondere ein Wafer-Zuschn'rtt in der Elektronikschicht (M) integriert ist. 29 sensor arrangement (10) according to any one of the preceding claims, characterized in that at least one of the carrier (22a, 22b, ...) is designed as an electronic layer (M), wherein the electronic layer (M) measuring electronics and / or evaluation and / or a memory and / or a processor and / or a voltage source, in particular a battery, and / or a wafer blank, wherein in particular a wafer Zuschn ' rtt is integrated in the electronic layer (M).
30. Sensoranordnung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der Träger (22a, 22b, ...) als Messschicht (N) ausgebildet ist, wobei die Messschicht (N) eine Messelektrodengitter und eine Anzahl von den Träger (22a, 22b, ...) vollständig durchsetzenden Löchern umfasst, wobei die Löcher jeweils den Durchmesser einzelner ausgewählter Atome oder Moleküle aufweisen, wobei 4Q das Messelektrodengitter an jedes Loch angelegt ist, dass wenn ein Moleküle oder Atom, dss die gleichen Abmessungen wie das Loch aufweist das Loch passiert ein elektrischer Kontakt im Messelektrodengitter geschlossen wird und die Permittivität und/oder die Leitfähigkeit der Elektrodenleitung verändert wird. 30. Sensor arrangement (10) according to one of the preceding claims, characterized in that at least one of the carriers (22a, 22b, ...) is designed as a measuring layer (N), wherein the measuring layer (N) comprises a measuring electrode grid and a number of the Carrier (22a, 22b, ...) completely penetrating holes, wherein the holes each have the diameter of individual selected atoms or molecules, wherein 4Q the measuring electrode grid is applied to each hole, that when a molecule or atom, dss has the same dimensions as the hole hole passes an electrical contact in the measuring electrode grid is closed and the permittivity and / or conductivity of the electrode line is changed.
31 . Sensoranordnung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der Träger (22a, 22b, ...) als Bindeschicht (O) ausgebildet ist, wobei die Bindeschicht (O) zumindest eine bindende Substanz, insbesondere eine Aktivkohle, umfasst mit der flüchtige Stoffe gebunden werden können. 31. Sensor arrangement (10) according to one of the preceding claims, characterized in that at least one of the carriers (22a, 22b, ...) is formed as a bonding layer (O), the bonding layer (O) comprising at least one binding substance, in particular an activated carbon, includes can be bound with the volatile substances.
32. Sensoranordnung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der Träger (22a, 22b, ...) als Ausbringschicht (P) ausgebildet ist, wobei die Ausbringschicht (P) derart ausgebildet ist, dass mittels Schwingungen Stoffe aus der Messkammer (3) ausgebracht werden können, wobei die Ausbringschicht (P) insbesondere Piezokristalle und/oder elektromechanische Schwingungsgeneratoren und/oder elektromechanische Wandler umfasst. 32. Sensor arrangement (10) according to any one of the preceding claims, characterized in that at least one of the carriers (22a, 22b, ...) is formed as Ausbringschicht (P), wherein the application layer (P) is formed such that by means of vibrations Substances from the measuring chamber (3) can be applied, wherein the application layer (P) in particular piezoelectric crystals and / or electromechanical vibration generators and / or electromechanical transducer comprises.
33. Sensoranordnung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der Träger (22a, 22b, ...) als Distanzschicht (Q) ausgebildet ist, wobei die Distanzschicht (Q) derart ausgebildet ist einen definierten Abstand zweier der Distanzschicht (Q) benachbarter Träger (22a, 22b,..) konstant zu halten. 33. Sensor arrangement (10) according to one of the preceding claims, characterized in that at least one of the carriers (22a, 22b, ...) is formed as a spacer layer (Q), wherein the spacer layer (Q) is formed such a defined distance of two the spacer layer (Q) of adjacent carriers (22a, 22b, ..) to keep constant.
34. Sensoranordnung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der Träger (22a, 22b, ...) als Manipulationsschicht (R) ausgebildet ist, wobei die Manipulationsschicht (R) derart ausgebildet ist, dass Signale verstärkt werden oder Stoffe gelöst werden oder physikalische Signale in andere physikalische Signale umgewandelt werden, wobei die Manipulationsschicht (R), Spannungswandler oder Lösungsmittel umfasst. 34. Sensor arrangement (10) according to one of the preceding claims, characterized in that at least one of the carriers (22a, 22b, ...) is designed as a manipulation layer (R), wherein the manipulation layer (R) is designed such that amplifies signals or substances are resolved or physical signals are converted into other physical signals, wherein the manipulation layer (R), voltage transformer or solvent comprises.
35. Sensoranordnung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der Träger (22a, 22b, ...) als Mischschicht (S) ausgebildet ist, wobei die Mischschicht (S) derart ausgebildet ist, dass Konzentrationsveränderung des Stoffes erzeugbar sind, wobei insbesondere die Umgebungsluft zugeführt oder der Strom des Stoffes mit einem Partikelstrom überlagerbar ist. 35. Sensor arrangement (10) according to one of the preceding claims, characterized in that at least one of the carriers (22a, 22b, ...) is formed as a mixed layer (S), wherein the mixed layer (S) is formed such that concentration change of Substances are generated, in particular, the ambient air supplied or the flow of the substance is superimposed with a particle flow.
36. Sensoranordnung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Träger (22a, 22b, ...) eine selbstreinigende Beschichtung urnfasst, insbesondere eine Beschichtung aufweisen, wobei die Beschichtung aus Silizumdioxid mit Nanometer großen Noppen besteht, eine hohe Rauhigkeit oder als Wachsschicht mit Wachskristallen ausgebildet ist. 36. Sensor arrangement (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the carriers (22a, 22b, ...) comprises a self-cleaning coating, in particular have a coating, wherein the coating of silicon dioxide with nanometer-sized nubs, a high Roughness or wax layer is formed with wax crystals.
37. Sensoranordnung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der Träger (22a, 22b, ...) als Abdeckschicht (U) ausgebildet ist, wobei die Abdeckschicht (U) gasdicht oder flüssigkeitsdicht ausgebildet ist, und insbesondere zwei benachbarte Schichten gasdicht oder flüssigkeitsdicht voneinander trennt, 37. Sensor arrangement (10) according to one of the preceding claims, characterized in that at least one of the carriers (22a, 22b, ...) is designed as a covering layer (U), wherein the covering layer (U) is gas-tight or liquid-tight, and in particular separates two adjacent layers gas-tight or liquid-tight from each other,
38. Sensoranordnung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der Träger (22a, 22b, ...) als Federschicht (V) ausgebildet ist, wobei die Federschicht (V) aus einem flexiblen Werkstoff besteht und derart ausgebildet ist, dass ein Ausgleich von Unebenheiten oder Ungleichheiten benachbarter Schichten, insbesondere normal zur Stirnwand (36), ausgleichbar sind. 38. Sensor arrangement (10) according to one of the preceding claims, characterized in that at least one of the carriers (22a, 22b, ...) is designed as a spring layer (V), wherein the spring layer (V) consists of a flexible material and such is formed, that a compensation of unevenness or inequalities of adjacent layers, in particular normal to the end wall (36), can be compensated.
39. Sensoranordnung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der Träger (22a, 22b, ...) als Logikschicht (W) ausgebildet ist, wobei die Logikschicht aus einem elektrisch isolierendem Material besteht, definierte den Träger (22a, 22b, ...) durchsetzende Ausnehmungen aufweist, wobei durch die Ausnehmungen benachbarte Schichten durch diese Ausnehmungen untereinander kontaktierbar sind. 39. Sensor arrangement (10) according to one of the preceding claims, characterized in that at least one of the carriers (22a, 22b, ...) is formed as a logic layer (W), wherein the logic layer consists of an electrically insulating material, defined the carrier (22a, 22b, ...) has passing through recesses, wherein adjacent layers can be contacted by these recesses by the recesses.
40. Sensoranordnung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der Träger (22a, 22b, ...) als Energieschicht (X) ausgebildet ist, wobei die Energieschicht (X) eine Spannungs- und/oder Energiequelle, insbesondere eine Batterie oder einen Akkumulator, urnfasst, um die Energieversorgung anderer Sichten zu gewährleisten. 40. Sensor arrangement (10) according to one of the preceding claims, characterized in that at least one of the carriers (22a, 22b, ...) as an energy layer (X) is formed, wherein the energy layer (X) is a voltage and / or energy source , in particular a battery or an accumulator, in order to ensure the power supply of other views.
41 . Sensoranordnung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandung der Messkammer (3), insbesondere die Träger (22a, 22b, ...), gasdurchlässig ausgebildet ist oder eine Anzahl von Kanälen urnfasst, die derart ausgebildet sind, dass die Messkammer (3) mit der Umgebung der Sensoranordnung (10) verbunden ist und Gas aus der Messkammer (3) in die Umgebung oder aus der Umgebung in die Messkammer strömen kann. 41. Sensor arrangement (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the wall of the measuring chamber (3), in particular the carrier (22a, 22b, ...), is gas-permeable or comprises a number of channels formed in such a way the measuring chamber (3) is connected to the surroundings of the sensor arrangement (10) and gas can flow from the measuring chamber (3) into the environment or from the environment into the measuring chamber.
42. Sensoranordnung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichten, insbesondere die Träger (22a, 22b, ...) eine Dicke von weniger als 3mm, bevorzugt weniger als 1 mm, besonders bevorzugt weniger als 4Ο0μιη, aufweist. 42. Sensor arrangement (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the layers, in particular the carriers (22a, 22b, ...) have a thickness of less than 3 mm, preferably less than 1 mm, particularly preferably less than 4Ο0μιη, having.
43. Sensoranordnung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die auf den jeweiligen Trägern (22a, 22b, ...) gefertigten Strukturen eine räumliche Auflösung von weniger als 100 nm, insbesondere zwischen 4 nm und 32 nrn, aufweisen. 43. Sensor arrangement (10) according to one of the preceding claims, characterized in that on the respective carriers (22a, 22b, ...) fabricated structures have a spatial resolution of less than 100 nm, in particular between 4 nm and 32 nm ,
44. Sensoranordnung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Träger (22a, 22b, ...) mittels Klebung oder Pressung oder durch Verbindungselemente miteinander verbunden sind. 44. Sensor arrangement (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the carriers (22a, 22b, ...) are connected to one another by means of gluing or pressing or by connecting elements.
45. Kleidungsstück (300), insbesondere T-Shirt, umfassend eine Anzahl von Sensoranordnungen (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 44. 45. Garment (300), in particular T-shirt, comprising a number of sensor arrangements (10) according to one of claims 1 to 44.
46. Kleidungsstück (300) nach Anspruch 45, dadurch gekennzeichnet, dass das Kleidungsstück einen, insbesondere die Sensoranordnungen (10) umgebendes Gel oder einen Superabsorber aufweist, mit dem Schweiß und Flüssigkeiten eine Benutzers absorbierbar sind. 46. Garment (300) according to claim 45, characterized in that the garment comprises a, in particular the sensor assemblies (10) surrounding gel or a superabsorber, with the sweat and liquids of a user are absorbable.
47. Kleidungsstück (300) nach Anspruch 45 oder 46, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoranordnungen (10) auf einer flexiblen Folie (301 ) angeordnet sind, wobei die Folie (301 ) an der zur Haut des Benutzers weisenden Innenseite des Kleidungsstücks, insbesondere mittels einer Klebeschicht oder über eine Naht, angeordnet ist, wobei die Folie (301 ) insbesondere als Siliziumscheibe mit einer Dicke von weniger als 100pm, insbesondere 75pm ausgebildet ist. 47. Garment (300) according to claim 45 or 46, characterized in that the sensor arrangements (10) are arranged on a flexible film (301), wherein the film (301) points to the skin of the user facing inside of the garment, in particular by means of an adhesive layer or via a seam, wherein the film (301) in particular as a silicon wafer with a thickness of less than 100pm, in particular 75pm is formed.
48. Armbanduhr umfassend eine Sensoranordnung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 44. 48. Wristwatch comprising a sensor arrangement (10) according to one of claims 1 to 44.
49. Befestigungsband, insbesondere Armband oder Brustgurt oder Ring oder Halsband oder Stirnband, zur Befestigung am Köper, insbesondere dem Arm, der Brust oder den Beinen, eines Menschen, wobei das Befestigungsband ein Fixiermittel und ein, vorzugsweise dehnbares, Band umfasst, mit dem das Befestigungsband am Körper des Benutzers befestigbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungsband eine Sensoranordnung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 44 umfasst. 49. fastening strap, in particular bracelet or chest strap or ring or collar or headband, for attachment to the body, in particular the arm, the chest or the legs of a human, wherein the fastening strap comprises a fixing means and a, preferably stretchable, band with which the Fastening tape on the body of the User is fastened, characterized in that the fastening strip comprises a sensor arrangement (10) according to one of claims 1 to 44.
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