DE3535538C2 - Individual-Gesamtstaub-Probennehmer - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Individual-Gesamtstaub-Probennehmer, der geeignet ist, in der Luft getragenen Staub an Arbeitsplätzen zu sammeln.

Die Probennahme von luftgetragenem Staub für Gesundheitszwecke wird in einer großen Vielfalt von unterschiedlichen Wegen durchgeführt. Bei einem Verfahren wird versucht, einen Probennehmer zu konstruieren, der in ruhiger oder bewegter Luft eine Einatmungseffizienz von eins über alle vorkommenden aerodynamischen Partikeldurchmesser aufweist; dies kann als "wahrer gesamter Staub" betrachtet werden. Im Falle von Individual- Probennehmern, welche von einzelnen Individuen getragen werden, um den Staub zu untersuchen, dem diese Individuen ausgesetzt sind, kann die Leistung des Individual- Probennehmers abgeschätzt werden, indem direkt die Massenkonzentration einer jeden Fraktion von aerodynamischen Teilchendurchmessern von luftgetragenem Staub, der vom Probennehmer eingesammelt worden ist, wenn er auf eine Puppe in Lebensgröße montiert worden ist, welche dem Staub in einem Windtunnel exponiert worden ist, verglichen wird mit derjenigen, die durch den Mund der Puppe gesammelt worden ist. Wenn ein Aufnahmeverhältnis von ungefähr eins über den gesamten Bereich der aerodynamischen Durchmesser, die vom menschlichen Körper eingeatmet werden, erreicht werden kann, so kann von diesem Probennehmer behauptet werden, daß er dem Einatmungskonzept des "gesamten Staubs" entspricht.

Es wird Bezug genommen auf die nicht vorveröffentlichte DE 35 15 432 A1 der Anmelderin, welche das Konzept einer auswechselbaren Filtereinheit mit einem vorstehenden, mit Lippen versehenen Eingang betrifft. Die frühere Anmeldung jedoch ist ein statischer Probennehmer, welcher die Bewegung des Menschen durch konstante Drehung des Probennahmekopfes kompensiert. Ein Individual-Probennehmer jedoch wird vom Benutzer ständig getragen und ist daher im wesentlichen den gleichen Bedingungen ausgesetzt wie der Benutzer.

Der zu der vorliegenden Erfindung nächstgelegene vorveröffentlichte Stand der Technik ergibt sich aus der US-PS 41 78 794. Diese Druckschrift zeigt bereits einen Individual-Gesamtstaub- Probennehmer mit einem einen Filter einschließenden Körper, einem Eingang für Luft in den Körper und einem Luftausgang, der an einer Pumpeneinrichtung befestigbar ist, mittels der Staub enthaltende Luft durch den Eingang gezogen werden kann, so daß Staub am Filter abgelagert wird, wobei der Eingang aus einer Öffnung mit einer Lippe besteht, die von der Oberfläche des Körpers hervorsteht. Gemäß dieser Entgegenhaltung soll ein Staubmeßgerät geschaffen werden, welches den in der Luft vorhandenen Staub möglichst objektiv mißt. Das bedeutet, daß alle in der Luft vorhandenen Staubpartikel gleichermaßen aufgenommen werden sollen. Zusätzlich soll dann noch eine möglichst gleichmäßige Verteilung des in der Luft vorhandenen Staubes auf der Filtermembran sichergestellt werden, um eine möglichst gute Röntgenstreuungsanalyse der gesammelten Staubproben zu ermöglichen.

Weiterer relevanter Stand der Technik ergibt sich aus der GB-PS 12 25 107. Auch diese Entgegenhaltung zeigt einen Staub-Probennehmer mit einem einen Filter einschließenden Körper, einem Eingang für Luft in den Körper und einem Luftausgang, wobei ebenfalls staubenthaltende Luft durch den Eingang gepumpt werden kann, so daß Staub am Filter abgelagert wird. Auch hier geht es jedoch um eine objektive Messung des Staubgehaltes der Luft. Die physiologische Wirksamkeit und Bedeutsamkeit der physikalischen Eigenschaften der jeweiligen Staubpartikel finden in den genannten Druckschriften keine Berücksichtigung.

Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen einfach gebauten, tragbaren Probennehmer anzugeben, der die Einatmung des Menschen nachahmt und somit den vom Menschen einatembaren Staub charakterisiert.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Der Eingang der Vorrichtung hat vorzugsweise einen Innendurchmesser von ungefähr 15 mm, wenn eine konventionelle, batteriegetriebene Indivi­ dual-Probenaufnahmepumpe verwendet wird, die in der Lage ist, bei einer Durchflußrate von 2 l/min. zu arbeiten. Andere Abmessungen des Eingangs können sich bei Tests als wünschenswert erweisen, falls größere oder kleinere Gasdurchflußraten verwendet werden, und Routinetests können zeigen ob eine bestimmte Größe des Eingangs die erforderliche Einatmungseffizienz bei einer bestimmten Gasdurchflußrate aufweist.

Vorzugsweise ist die das Filter tragende Vorrichtung in Form einer Kassette ausgebildet, die den Eingang beinhaltet. Zweckmäßigerweise kann die Filterkassette das Aus­ tauschen des Filters ermöglichen. Diese Kassettenform ermöglicht es, daß der gesamte eingetretene Staub gewogen werden kann; wenn nur das Filter gewogen werden würde, um den einge­ sammelten Staub zu bestimmen, wo würde der an den inneren Wandungen der Filterkassette haftende Staub vernachlässigt werden und es würde auch die Gefahr bestehen, daß der eingesammelte Staub zufälligerweise ge­ ändert wird. Das Filter selbst ist nicht kritisch, vorausge­ setzt, daß es in der Lage ist, sämtliche Staubpartikel im jeweiligen Probennahme-Anwendungsfall aufzusammeln ("Staub" umfaßt teilchenför­ miges und faserförmiges Material natürlichen oder von Menschen er­ zeugten Ursprungs); geeignete Filter sind kommerziell erhält­ lich.

Der Probennehmer kann aus für den jeweiligen Zweck geeigneten Materi­ alien bestehen, beispielsweise aus einer Aluminiumlegierung oder aus Messing zur Verwendung in Tiefbau-Kohlenminen.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine Explosionsdarstellung in Seitenansicht eines Individual-Gesamtstaub-Probennehmers,

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht des Probennehmers gemäß Fig. 1, und

Fig. 3 eine grafische Darstellung des Aufnahmeverhältnisses gegen den aerodynamischen Durchmesser der Staubpartikel in Mikrons für unterschiedliche Windgeschwindigkeiten in einem Test- Windtunnel für den Probennehmer gemäß Fig. 1 und 2.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 2 ist erkennbar, daß der Proben­ nehmer einen Körper 1 aus einem teilweise mit einem Gewinde versehe­ nen Zylinder 2 umfaßt, der auf einer Basisplatte 3 befestigt ist. Ein Gasansaugrohr 4 ist mit dem Inneren des Zylinders verbunden. Eine O-Ringdichtung 5 aus synthetischem Kautschuk sitzt auf einer Schulter an der Oberseite des Zylinders auf und kommt in zusammenge­ bautem Zustand dichtend mit der Bodenschulter einer Filterkassette 6 in Eingriff. Die Filterkassette 6 umfaßt einen ringförmigen Bodenteil 7, der mit dem Inneren des Zylinders 2 in Verbindung steht, eine Filterpapierscheibe 8, vorzugsweise auf einem (nicht dargestellten) Träger aus feinem Metallgitter, eine dünne PTFE-Beilagscheibe 9 und ein Kassettenoberteil 10. Die Filterkassette 6 kann in jeder geeigneten Weise zusammengebaut werden, wobei das Kassettenoberteil 10 die Beilagscheibe 9 und den Filter 8 im Bodenteil 7 hält, indem ein Reibungssitz oder ein Bajonettverschlußmechanismus oder ein sonstiger Verschluß vorgesehen ist. Das Kassettenoberteil 10 weist einen oberen zylindrischen Abschnitt 11 auf, der als lippenartiger bzw. mit Lippen versehener Eingang für die Filterkassette 6 wirkt. Ein PTFE-Zylinder 12 sitzt auf der unteren Schulter des Kassettenoberteils 10 auf und überträgt Druck von einer mit einem Gewinde versehenen Kappe 13, welche mit dem Gewinde auf dem Zylinder 2 in Eingriff steht. Die Kappe 13 weist eine mittlere Öffnung 14 auf, durch die sich im zusammengebauten Zustand ungefähr 1,5 mm des lippenartigen Eingangs 11 erstreckt. Wenn die Kappe 13 nach unten auf den Körper 1 des Probennehmers aufgeschraubt und vor­ zugsweise nur mit den Fingern angezogen wird, so wird das Kassettenober­ teil 10 in dichtenden Eingriff mit der PFTE-Beilagscheibe 9 gedrückt und der Bodenteil 7 der Filterkassette 6 wird in dichtenden Eingriff mit der O-Ringdichtung 5 und dem Körper 1 des Probennehmers gedrückt.

Im Gebrauch wird eine Filterkassette 6 unter Standardbedingungen vorge­ wogen und, falls notwendig, in einem abgeschlossenen und numerierten Behälter od. dgl. aufbewahrt. Ein Probennehmer wird zusammengebaut und im Knopfloch eines Benutzers befestigt, so daß der lippenartige Eingang 11 nach außen weist, und eine Standard-Individual-Probennehmer­ pumpe (nicht dargestellt) wird am Gasansaugrohr 4 befestigt. Am Ende der Schicht oder einer anderen vorbestimmten Probenaufnahmezeit kann der Probennehmer auseinandergebaut werden und die Filterkassette 6 wie­ der gewogen werden. Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbei­ spiel der Erfindung ist der gesamte Staub, der innerhalb der Filter­ kassette 6 gesammelt ist, als der gesamte einatembare Staub zu betrach­ ten und daher im Gesamtgewicht des Staubes eingeschlossen. Falls gewünscht, kann der an den inneren Wandungen abgelagerte Staub durch Auswaschen oder Ausbürsten wiedergewonnen werden und einer detaillierteren Untersuchung unterzogen werden.

Unter Bezugnahme auf Fig. 3 kann gesehen werden, daß der Prototyp- Probennehmer über einen großen Bereich der Teilchengröße ein durch­ schnittliches Aufnahmeverhältnis zeigt, welches nahe beim Wert Eins eines idealen Individual-Probennehmers liegt.

Claims (3)

1. Individual-Gesamtstaub-Probennehmer mit einem einen Filter (8) einschließenden Körper (1, 2, 13), einem Eingang (11, 14) für Luft in den Körper (1, 2, 13) und einem Luftausgang (4), der an einer Pumpeneinrichtung befestigbar ist, mittels der staubenthaltende Luft durch den Eingang (11, 14) gezogen werden kann, so daß Staub am Filter (8) abgelagert wird, wobei der Eingang (11, 14) aus einer Öffnung (14) mit einer Lippe (11) besteht, die von der Oberfläche des Körpers (1, 2, 13) hervorsteht, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper (1, 2, 13) im wesentlichen als Zylinder mit ebenen Flächen ausgebildet ist, und die Lippe (11) des Eingangs (11, 14) senkrecht zu einer der ebenen Flächen des Körpers (1, 2, 13) 1 bis 2 mm von dieser vorsteht, so daß eine einatembare Fraktion von Staub mit einer Einatmungseffizienz von ca. eins bezüglich des vom menschlichen Körper eingeatmeten Staubs gesammelt wird.

2. Individual-Gesamtstaub-Probennehmer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lippe (11) des Eingangs (11, 14) einen Durchmesser von etwa 15 mm aufweist.

3. Individual-Gesamtstaub-Probennehmer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Filter (8) innerhalb einer Filter­ kassette (6) angeordnet ist, die den mit Lippen (11) versehenen Eingang (11, 14) umfaßt.