WO2001018510A1 - Digital uv-dosimeter wristwatch - Google Patents

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WO2001018510A1
WO2001018510A1 PCT/EP2000/008148 EP0008148W WO0118510A1 WO 2001018510 A1 WO2001018510 A1 WO 2001018510A1 EP 0008148 W EP0008148 W EP 0008148W WO 0118510 A1 WO0118510 A1 WO 0118510A1
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WO
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dosimeter
digital
wristwatch
wristwatch according
housing
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PCT/EP2000/008148
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German (de)
French (fr)
Inventor
Andreas Nuske
Edmund Schiessle
Original Assignee
Andreas Nuske
Edmund Schiessle
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
    • G01J1/42—Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors
    • G01J1/429—Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors applied to measurement of ultraviolet light
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
    • G01J1/10—Photometry, e.g. photographic exposure meter by comparison with reference light or electric value provisionally void
    • G01J1/16—Photometry, e.g. photographic exposure meter by comparison with reference light or electric value provisionally void using electric radiation detectors

Definitions

  • the invention relates to a digital UV dosimeter wristwatch, consisting of a housing with two integrated but different device-technical functional units, a chronometric unit for time and date display and a metrological unit for measurement and optical and / or acoustic display of data, resulting from the physical and biological effects of sun exposure on human skin.
  • UV radiation which can happen not only on sunny days, but also on cloudy days or in winter in snowy areas, in addition to acute sunburn, late damage such as wrinkles or even skin cancer can occur.
  • From US - 4 985 632 is an electronic wristwatch with a battery-operated LCD display with various clock functions and a photodiode as a UV sensor with a upstream UV-B filter to avoid skin damage caused by solar radiation, in which the measured UV-B radiation is processed depending on parameters using a microcomputer and is visually displayed.
  • UV-A and UV-C radiation can lead to dangerous skin damage. Therefore, these frequency ranges should absolutely be covered. Only a single sensor is used for the measurement. It is therefore not possible to easily compensate for temperature errors and electromagnetic interference. Furthermore, no external calibration option is provided, so that malfunctions due to operational and age-related factors are insufficient or not recognizable at all. The desired protective function becomes very unsafe.
  • the UV measuring device known from US Pat. No. 5,148,023 A is provided with two photodiodes which have essentially the same spectral sensitivity at least in one UV range. At least one is in front of the second photodiode for shielding. An optical filter is arranged in part of the UV band. The UV light intensity is measured as a difference signal from the first and second photodiodes and output as a final value on a display. The optical filter in front of the second photodiode has an attenuation in the UV band and a permeability in the visible range.
  • a multi-step bar chart for MED and SFP values serves as a sunburn monitor. From a medical point of view, however, it is not advisable to measure only a part of the UV radiation. Furthermore, no external calibration option by the user is also provided here. A malfunction due to operational and age-related factors gates is therefore insufficient or not recognizable at all. The desired protective function becomes doubtful.
  • the photovoltaic sensor photodiode
  • US Pat. No. 5,148,023 A which is provided with an integrated dark current correction and consists of two different photodiodes connected in series.
  • the active photodiode generates a photocurrent, while the passive photodiode produces no current.
  • the band gap of the passive photodiode is preferably matched to that of the active photodiode in such a way that its dark currents essentially compensate for one another over a certain but limited temperature range.
  • UV radiation measuring system With the UV radiation measuring system known from US Pat. No. 5,686,727, either the UV flow or accumulated UV energy is determined.
  • a sensor converts the UV radiation into a voltage and a voltage / frequency converter generates a frequency proportional to the voltage.
  • the frequency signals are processed with subsystems to display the UV flow and UV energy.
  • a delete button allows the user to reset the system.
  • a warning light, a display or a buzzer shows the user of the system that his skin is at risk of getting a sunburn.
  • Fiber optics or Lambert optics essentially create uniform solar conditions for radiation measurement.
  • a solar cell can be used to power the device, especially within a clock configuration. Only a single sensor is used for the measurement. It is therefore not possible to easily compensate for temperature errors and electromagnetic interference.
  • the radiation measuring device known from DE 43 29 666 Cl for protection against high UV radiation exposure is provided with a highly sensitive SiC photodiode as a UV sensor. It has input devices for external input of parameters, electronic signal processing which evaluates the detected radiation intensity taking into account the input parameters and an output unit for the optical and / or acoustic display of the evaluated results. Only a single sensor is used for the measurement. It is therefore not possible to largely compensate for temperature errors and electromagnetic interference in a simple manner. There is no external calibration option here either, so that malfunctions due to operational and age-related factors are insufficient or even not recognizable and the desired protective function is therefore very unsafe.
  • the invention is therefore based on the object to provide with simple means a light, user-friendly device of the type mentioned, which can be worn during the entire radiation period in a very easily accessible but radiation-exposed body part, which measure the UV rays over the biologically relevant spectral range can, which is equipped with easily pre-programmable electronic units for various physical and physiological parameters and with an acoustic and optical warning device for the tanning time of the different skin types and the respectively adjustable sun protection factor of the sun protection cream used.
  • UV plasters eg "Sun to See UV Strip” from Hamburg UV-Signal GmbH, sales through pharmacies
  • UV exposure testers in card form from various companies, some of which are also known as promotional gifts
  • All variants UV patch and UV card
  • All variants have in common that they only provide a very rough indication of the absorbed UV dose via comparison color scales by optical comparison by eye. The detection of the correct at the same time is left to the user.
  • the sun protection factor is not or only insufficiently taken into account with this method. All in all, a very imprecise and therefore not harmless protection method.
  • the device according to the invention is in a watch-like housing with a bracelet, so that the device can always be worn on the arm of the user.
  • the full watch function and the particularly advantageous design of the subject matter of the invention support long wearing on the wrist.
  • the subject of the invention has a real dosimeter function.
  • the measurement function is started with predefined parameters (skin type and sunscreen cream factor), ie the current UV radiation intensity is always measured at the current location of the user and from this taking into account the Irradiation time electronically calculates the UV radiation dose, while the "SafeSun” detects the current UV radiation intensity at a certain location and determines the UV radiation dose taking into account the parameters mentioned above. So the "SafeSun” is not a real UV radiation dose.
  • UV radiation intensity is measured in the extended UV-B spectral range due to the UV elementary sensor used in the "SafeSun” from Optix. Large parts of the UV-C and UV-A spectrum are therefore hidden. As already mentioned in detail above, contrary to the general opinion, recent scientific studies have shown that too much UV-A radiation can also lead to wrinkling and skin cancer. For this and the reasons mentioned above, the digital UV dosimeter wristwatch covers the entire UV spectral range.
  • the digital UV dosimeter wristwatch is provided with a differential UV elementary sensor, which consists of a SiC -Measuring layer and a SiC reference layer.
  • a differential UV elementary sensor which consists of a SiC -Measuring layer and a SiC reference layer.
  • the differential method enables extensive compensation of thermally and electromagnetically induced interference signals. A further installation of additional sensors for disturbance variable compensation is therefore not necessary.
  • Another advantage of the device according to the invention is that when SiC layers are used as the UV elementary sensor material, there are no additional filter glass combinations for the visible and infrared range, such as, for example, when GaAsP or Si Elementary sensors are necessary.
  • the UV elementary sensor is also characterized by an extremely low dark current level and a high signal / noise ratio over a wide operating temperature range.
  • SiC can be processed very well using wafer lithography.
  • Another advantage over the "SafeSun" or similar devices is that the digital UV dosimeter wristwatch can be checked at any time during medical operation with the calibrator described above in terms of its technical functionality by a simple calibration jump. This eliminates skin damage caused to the user by the digital UV dosimeter wristwatch becoming defective during operation.
  • UV-A radiation can also lead to wrinkles and skin cancer.
  • a sunscreen cannot protect against this anyway, since it should generally allow a sufficient amount of UV-A to pass through, because this is important for strengthening the immune system and for the formation of vitamin D and for reducing stress hormones in the blood.
  • SiC layers are provided according to the invention for the UV elementary sensor, since their spectral sensitivity ranges from 230 nm to 400 nm (UV-A, UV-B, UV-C), that is to say covers the entire UV spectral range.
  • Fig.l schematically the structural design and the geometric arrangement of the mechanical and electronic components of a calibratable digital UV dosimeter wristwatch in plan view;
  • FIG. 2 shows in longitudinal section schematically the structural design and the geometric arrangement of the mechanical and electronic components of a calibratable digital UV dosimeter wristwatch
  • Fig. 3 is a schematic side view of the digital UV dosimeter wristwatch shown in Figs. 1 and 2;
  • 4e schematically shows an evaluation circuit for signals which are of the same type but with UV Area filters provided UV sensors are generated;
  • FIG. 5a schematically shows a cable interface from the UV clock to an electronic evaluation computer
  • 5b schematically shows a wireless IR interface between the UV clock and an electronic evaluation computer
  • Fig. 6 schematically shows a UV watch strap with a contact switch for switching a measuring process on and off.
  • FIG. 1 shows a possible design of a housing surface of a calibratable digital UV dosimeter wristwatch with a plastic (ABS) or stainless steel housing 1.1 and a plastic or stainless steel bracelet 1.14.
  • the eight mechanical control elements (micro buttons) 1.6 to 1.7 and 1.10 to 1.13 are integrated in the peripheral (concentric) plastic (ABS) or stainless steel housing cover. So there are a total of eight micro buttons available that are combined in terms of circuitry so that e.g. the corner buttons 1.6 and 1.7 define the basic clock functions and the UV basic functions, while the rectangular intermediate buttons 1.10 to 1.13 set the individual parameters (Time, date, stopwatch function, calibration value acquisition, display lighting, individual sun protection factor, tanning time, etc.).
  • the one-line alphanumeric display 1.3 is used to show the time, date and stop time.
  • the two-line alpha- Numerical display 1.4 is used to show the currently measured UV radiation intensity (measured in mW / cm 2 ) of the electronically calculated UV radiation dose (calculated in J / cm 2 ) that has already been recorded over the entire UV radiation time (measured in hours) ) and the electronically calculated UV limit dose (in J / cm 2 ) as well as the programmed sun protection factor (depending on skin type) and the electronically calculated remaining tanning time.
  • the three opto-electronic actuators 1.5 are used for the optical display of warning functions: electrical charge state of the monocell, currently maximum permissible UV irradiance reached, maximum permissible UV daily exposure dose reached.
  • the UV semiconductor measuring layer 1.2 (preferably made of SiC) of the UV elementary sensor is used to measure the current UV radiation intensity.
  • the two-part housing consists of a cover 2.2 made of plastic (ABS) or stainless steel with a calibration flange for the mechanical mounting of an external UV calibrator and a base part 2.1 for mounting the electronic modules, actuators and sensors.
  • a protective glass 2.4 which is permeable to UV radiation (water-resistant to 10 bar and, if at all necessary, with special optical and thermal filter functions) and the eight mechanical micro-control elements 2.9 already described above.
  • the bracelet 2.3 is mechanically connected to the housing part 2.1.
  • the UV elementary sensor consists of a UV semiconductor measuring layer 2.5 made of SiC, a very light one thin carrier plate made of ceramic with thermal bridges and a UV semiconductor reference layer 2.6, which also consists of SiC and is geometrically identical to the semiconductor measuring layer.
  • the UV semiconductor measuring layer is used for direct measurement of the UV radiation intensity.
  • the quantity to be sensed and the possible disturbance quantities act simultaneously on the semiconductor measurement layer. Only the possible disturbance variables act on the semiconductor reference layer since, due to their structural arrangement, the variable to be sensed is shielded.
  • the electrical signals generated by UV radiation from the measuring layer and the reference layer are converted into a voltage via an I / U converter, then preamplified by a UV preamplifier and then electronically subtracted and amplified using a differential amplifier, so that thermal and electromagnetic Interference signals can be compensated.
  • This arrangement thus forms a so-called differential UV sensor.
  • the electronics module 2.8 with the peripherally concentrically arranged switching contact surfaces for the electrical connection of the micro buttons consists of I / U converter and UV signal amplifier (consisting of preamplifier, differential amplifier and adapter amplifier) for the electronic processing and adaptation of the UV measurement signal.
  • the electrical measurement signal is then fed to the microcontroller via an AD converter, numerically processed and linked with the other programmed parameters.
  • Some of the digital control signals are used directly to control the corresponding displays (to display the clock, measurement and alarm functions) and the other part of the control signals are converted into analog control signals via DA converters. delt and fed to the corresponding actuators.
  • the electronics module 2.10 contains the AD converter for digitizing the electrical measurement signals, the key programmable microcontroller with ROM for evaluating the preset parameters and the measured values, the DA converter and a logic module for linking the electrical switch contacts.
  • the opto-electronic actuators 2.7 have already been described above.
  • the clock electronics module 2.11 contains electronic circuits for the clock functions.
  • Piezoelectric acoustic actuators 2.12 serve to provide effective acoustic support for the optical warning functions or for additional warning functions for particularly critical physical or physiological values.
  • a mono cell 2.13 ensures the electrical supply of all electronic modules and all other electronic components. The mono cell 2.13 can be replaced quickly and safely with the help of a screwable lid 2.14.
  • the individual electronics modules are built on ceramic supports, plated through, provided with pins and pin sockets, and can thus be mechanically and electrically sandwich-like assembled in the housing so that they cannot be rotated and plugged together precisely.
  • UV calibrator 3 shows a calibratable digital UV dosimeter wristwatch 3.1 with a UV calibrator 3.3 in a side view.
  • the UV calibrator 3.3 is connected to the calibration flange 3.2 via a rectangular or round sealing ring 3.5 in such a way that extraneous light radiation is not possible in the optical range.
  • the calibration jump can be carried out by pressing button 3.4. If the corresponding display segment now shows the correct calibration value, the UV measurement and UV evaluation electronics will function correctly.
  • the digital UV dosimeter wristwatch checked in this way can then be used without hesitation.
  • the UV calibrator is equipped with a special UV light source whose spectral sensitivity corresponds to that of the UV elementary sensor.
  • the calibration signal is permanently set on the device to 75% of the maximum permissible UV measurement signal.
  • the UV calibrator must be recalibrated by a DKD laboratory at the prescribed intervals.
  • FIGS. 4a to 4c and 4.9 with corresponding spectral sensitivities.
  • a corresponding electronic unit 4.13 provides them with appropriate electronic weight factors.
  • 4a, 4b and 4c show different arrangements and shapes of semiconductor measuring layers of three UV sensors 4.1 to 4.3 or 4.4 to 4.6 or 4.7 to 4.9 on the front 4.0 of a digital UV dosimeter wristwatch shown.
  • the spectral sensitivity of the UV sensors 4.1, 4.4 and 4.5 is in the UV-A range, the spectral sensitivity of the UV Sensors 4.2, 4.5 and 4.8 in the UV-B range and the spectral sensitivity of the UV sensors 4.3, 4.6 and 4.9 in the UV-C range.
  • Each individual sensor signal that is generated by a sensor for the UV-A, UV-B and UV-C range is electronically weighted and evaluated in signal processing and evaluation electronics 4.13 (FIG. 4d). The data signals generated in this way can then be read out electronically and processed further via an output 4.14.
  • each of these UV sensors 4.10, 4.11 and 4.12 or semiconductor measuring layers covers the entire UV spectral range.
  • each of these UV sensors 4.10, 4.11 and 4.12 is preceded by a corresponding wavelength-selective UV filter 4.15, 4.16 or 4.17 with a corresponding transmission range UV-A or UV-B or UV-C, so that each individual sensor signal , which is generated by these UV sensors of the same type, is again assigned to one of these three UV spectral ranges.
  • These individual sensor signals are also electronically weighted and evaluated in signal conditioning electronics 4.18 in order to be electronically read out and processed further via an output 4.19.
  • the chip 5.0 can be removed from the UV watch case and its memory content can be read with a special reading and evaluation device. This makes it very easy to evaluate the data electronically.
  • Another simple technical use is to insert a contact interface 5.1 into the watch housing with the fixed or removable chip 5.0.
  • FIG. 5b Another very convenient technical possibility is available for the transmission of the measurement data stored in the chip 5.0 or another suitable data memory.
  • this consists in that an infrared transmission interface 5.6 is integrated in the watch housing with a built-in chip 5.0. Via this IR interface 5.6 and with the help of an infrared receiving interface 5.8, which is equipped with an integrated infrared If the receiver 5.7 is provided, the stored data can be read into and processed in an electronic evaluation computer 5.10 without cables via signal matching electronics 5.9.
  • an RF transmitter module with antenna is integrated in the watch housing. This also enables telemetric monitoring of a UV watch wearer.
  • the signal generated by the UV sensors 5.11 is further processed with the aid of an RF transmitter module 5.12 and converted into an RF signal in such a way that it can be emitted by the transmitter antenna 5.13 at a suitable frequency.
  • the RF signal is received by the receiving antenna 5.17 via the RF receiving module 5.18, supplied to signal matching electronics 5.19 and further evaluated by an electronic computing unit 5.20, for example a PC.
  • FIG. 6 An embodiment shown in FIG. 6 can be selected for this.
  • a two-part watch band is provided, the two band halves 6.5 and 6.6 of which are each equipped with an insulated electrical conductor 6.1 and 6.2.
  • the two connecting clips 6.3 and 6.4 which form the bracelet lock, are each separately electrically conductively connected to the conductors 6.1 and 6.2.
  • these connecting clips 6.3 and 6.4 are each provided with an electrical switch contact. These two switch contacts have the effect that the measuring process is started when the bracelet lock is closed and ended when it is opened.

Abstract

The invention relates to a digital UV-dosimeter wristwatch which can be calibrated. Said wristwatch consists of a UV sensor with a SiC measuring and reference layer (1.2) and a digital electronic evaluation device. According to the invention, a calibrating flange for receiving a UV calibrator is incorporated in the housing (1.1/3.1), which is provided with integrated micro-buttons (1.6 to 1.9 and 1.10 to 1.13) for adjusting the basic watch and UV functions. Said UV calibrator consists of an optical transmitter and an integrated button for triggering the calibrating process. The light calibrator housing is provided with a sealing element to avoid the influence of external light during the calibration process.

Description

Bezeichnung: Digital-UV-Dosimeter-ArmbanduhrDescription: Digital UV dosimeter wristwatch
Die Erfindung betrifft eine Digital-UV-Dosimeter- Armbanduhr, bestehend aus einem Gehäuse mit zwei in diesem integrierten aber verschiedenen gerätetechnischen Funktionseinheiten, einer chronometrischen Einheit zur Zeit- und Datumsanzeige und einer metrologischen Einheit zur Messung und optischen und/oder akustischen Anzeige von Daten, resultierend aus der physikalischen und biologischen Wirkung von Sonnenbestrahlung auf die menschliche Haut.The invention relates to a digital UV dosimeter wristwatch, consisting of a housing with two integrated but different device-technical functional units, a chronometric unit for time and date display and a metrological unit for measurement and optical and / or acoustic display of data, resulting from the physical and biological effects of sun exposure on human skin.
Wird die Haut durch UV-Strahlung überfordert, was nicht nur an Sonnentagen, sondern auch an bewölkten Tagen oder im Winter in Schneegebieten passieren kann, können neben einem akuten Sonnenbrand auch Spätschäden wie Faltenbildung oder sogar Hautkrebs auftreten.If the skin is overwhelmed by UV radiation, which can happen not only on sunny days, but also on cloudy days or in winter in snowy areas, in addition to acute sunburn, late damage such as wrinkles or even skin cancer can occur.
Aus US - 4 985 632 ist eine elektronische Armbanduhr mit einer batterie-betriebenen LCD-Anzeige mit diversen Uhrfunktionen und einer Fotodiode als UV-Sensor mit einem vorgeschalteten UV-B-Filter zur Vermeidung von Hautschäden, die durch Sonnenbestrahlung entstehen, bekannt, bei der die gemessene UV-B-Strahlung parameterabhängig mit Hilfe eines Mikrocomputers verarbeitet und optisch zur Anzeige gebracht wird. Neuere Forschungen haben aber gezeigt, daß sowohl die UV-A- als auch die UV-C-Strahlung zu gefährlichen Hautschäden führen kann. Daher sollten diese Frequenzbereiche unbedingt erfaßt werden. Für die Messung wird nur ein Einzelsensor verwendet. Damit ist es nicht möglich, auf einfache Weise Temperaturfehler und elektromagnetische Störungen zu kompensieren. Desweiteren ist keine externe Kalibriermöglichkeit vorgesehen, so daß Fehlfunktionen durch betriebs- und altersbedingte Faktoren nicht ausreichend oder gar nicht erkennbar sind. Die gewünschte Schutzfunktion wird damit sehr unsicher.From US - 4 985 632 is an electronic wristwatch with a battery-operated LCD display with various clock functions and a photodiode as a UV sensor with a upstream UV-B filter to avoid skin damage caused by solar radiation, in which the measured UV-B radiation is processed depending on parameters using a microcomputer and is visually displayed. However, recent research has shown that both UV-A and UV-C radiation can lead to dangerous skin damage. Therefore, these frequency ranges should absolutely be covered. Only a single sensor is used for the measurement. It is therefore not possible to easily compensate for temperature errors and electromagnetic interference. Furthermore, no external calibration option is provided, so that malfunctions due to operational and age-related factors are insufficient or not recognizable at all. The desired protective function becomes very unsafe.
Das aus US - 5 148 023 A bekannte UV-Meßgerät ist mit zwei Fotodioden versehen, die im wesentlichen die gleiche spektrale Empfindlichkeit mindestens in einem UV-Bereich haben. Vor der zweiten Fotodiode ist zur Abschirmung mindestens eines. Teils des UV-Bandes ein optischer Filter angeordnet. Es wird die UV-Lichtstärke als Differenzsignal von der ersten und zweiten Fotodiode gemessen und als Endwert auf einem Display ausgegeben. Der optische Filter vor der zweiten Fotodiode besitzt eine Dämpfung im UV-Band und eine Durchlässigkeit im sichtbaren Bereich. Ein Mehrschritt-Balkendiagramm für MED und SFP Werte dient als Sonnenbrand-Monitor. Aus medizinischer Sicht ist es aber nicht ratsam, nur einen Teilbereich der UV- Strahlung zu messen. Desweiteren ist auch hier keine externe Kalibriermöglichkeit durch den Benutzer vorgesehen. Eine Fehlfunktion durch betriebs- und altersbedingte Fak- toren ist daher nicht ausreichend oder gar nicht erkennbar. Die gewünschte Schutzfunktion wird damit zweifelhaft.The UV measuring device known from US Pat. No. 5,148,023 A is provided with two photodiodes which have essentially the same spectral sensitivity at least in one UV range. At least one is in front of the second photodiode for shielding. An optical filter is arranged in part of the UV band. The UV light intensity is measured as a difference signal from the first and second photodiodes and output as a final value on a display. The optical filter in front of the second photodiode has an attenuation in the UV band and a permeability in the visible range. A multi-step bar chart for MED and SFP values serves as a sunburn monitor. From a medical point of view, however, it is not advisable to measure only a part of the UV radiation. Furthermore, no external calibration option by the user is also provided here. A malfunction due to operational and age-related factors gates is therefore insufficient or not recognizable at all. The desired protective function becomes doubtful.
Das gleiche gilt auch für den aus US - 5 148 023 A bekannten fotovoltaischen Sensor (Fotodiode) , der mit einer integrierten Dunkelstromkorrektur versehen ist und aus zwei verschiedenen, in Reihe geschalteten Fotodioden besteht. Die aktive Fotodiode erzeugt einen Fotostrom, während die passive Fotodiode keinen Strom erzeugt. Vorzugsweise ist die Bandlücke der passiven Fotodiode so an die der aktiven Fotodiode angepaßt, daß sich ihre Dunkelströme über einem bestimmten, aber begrenzten Temperaturbereich im wesentlichen kompensieren.The same also applies to the photovoltaic sensor (photodiode) known from US Pat. No. 5,148,023 A, which is provided with an integrated dark current correction and consists of two different photodiodes connected in series. The active photodiode generates a photocurrent, while the passive photodiode produces no current. The band gap of the passive photodiode is preferably matched to that of the active photodiode in such a way that its dark currents essentially compensate for one another over a certain but limited temperature range.
Eine optimale Kompensation der Dunkelströme im gesamten Betriebstemperaturbereich sowie auch die ausreichende Kompensation von thermischen Nullpunktdriften und thermischen Empfindlichkeitsänderungen und eine gute Unterdrük- kung elektromagnetischer Störstrahlung sind hierbei nicht möglich. Auch hier fehlt es an einer externen Kalibriermöglichkeit durch den Benutzer ebenso wie an der Erkennbarkeit einer Fehlfunktion durch betriebs- und altersbedingte Faktoren.Optimal compensation of the dark currents in the entire operating temperature range, as well as adequate compensation of thermal zero drifts and thermal sensitivity changes and good suppression of electromagnetic interference radiation are not possible. Here, too, there is no external calibration option by the user, and there is no recognizable malfunction due to operational and age-related factors.
Mit dem aus US - 5 686 727 A bekannten UV- Strahlungsmeßsystem wird entweder der UV-Fluß oder angehäufte UV-Energie bestimmt. Ein Sensor verwandelt die UV- Strahlung in eine Spannung, und ein Spannungs-/Frequenz- Wandler erzeugt eine zur Spannung proportionale Frequenz. Für die Darstellung des UV-Flusses und der UV-Energie werden die Frequenzsignale mit Subsystemen entsprechend aufbereitet. Ein Löschknopf erlaubt dem Benutzer ein Zurücksetzen des Systems. Ein Warnlicht, eine Anzeige oder ein Summer zeigt dem Benutzer des Systems, daß seine Haut in Gefahr ist, eine Sonnenbrandwunde zu bekommen. Eine Faseroptik oder Lambertoptik schaffen im wesentlichen einheitliche solare Bedingungen für die Strahlungsmessung. Eine Solarzelle kann benutzt werden, um das Gerät mit Spannung zu versorgen, besonders innerhalb einer Uhrkonfiguration. Für die Messung wird nur ein Einzelsensor verwendet. Damit ist es nicht möglich, auf einfache Weise Temperaturfehler und elektromagnetische Störungen zu kompensieren.With the UV radiation measuring system known from US Pat. No. 5,686,727, either the UV flow or accumulated UV energy is determined. A sensor converts the UV radiation into a voltage and a voltage / frequency converter generates a frequency proportional to the voltage. The frequency signals are processed with subsystems to display the UV flow and UV energy. A delete button allows the user to reset the system. A warning light, a display or a buzzer shows the user of the system that his skin is at risk of getting a sunburn. Fiber optics or Lambert optics essentially create uniform solar conditions for radiation measurement. A solar cell can be used to power the device, especially within a clock configuration. Only a single sensor is used for the measurement. It is therefore not possible to easily compensate for temperature errors and electromagnetic interference.
Es ist auch hier keine externe Kalibriermöglichkeit vorgesehen, so daß Fehlfunktionen durch betriebs- und altersbedingte Faktoren nicht ausreichend oder gar nicht erkennbar sind und die gewünschte Schutzfunktion damit unsicher wird.There is no external calibration option here either, so that malfunctions due to operational and age-related factors are insufficient or not at all recognizable and the desired protective function is therefore unsafe.
Das aus DE 43 29 666 Cl bekannte Strahlungsmeßgerät zum Schutz vor hoher UV-Strahlenbelastung ist mit einer hochempfindlichen SiC-Fotodiode als UV-Sensor versehen. Es besitzt Eingabeeinrichtungen zur externen Eingabe von Parametern, eine elektronische Signalverarbeitung, welche die erfaßte Strahlungsintensität unter Berücksichtigung der Eingabeparameter bewertet und eine Ausgabeeinheit zur optischen und/oder akustischen Anzeige der bewerteten Ergebnisse. Für die Messung wird nur ein Einzelsensor verwendet. Damit ist es nicht möglich, auf einfache Weise Temperaturfehler und elektromagnetische Störungen weitgehend zu kompensieren. Es ist auch hier keine externe Kalibriermöglichkeit vorgesehen, so daß Fehlfunktionen durch betriebs- und altersbedingte Faktoren nicht ausreichend oder auch gar nicht erkennbar sind und die gewünschte Schutzfunktion damit sehr unsicher wird. Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, mit einfachen Mitteln ein leichtes, bedienungsfreundliches Gerät der eingangs genannten Art zu schaffen, welches während der gesamten Bestrahlungszeit an einer sehr einfach zugänglichen aber strahlungsexponierten Körperstelle tragbar ist, welches die UV-Strahlen über den biologisch relevanten Spektralbereich messen kann, das ausgerüstet ist mit leicht vorprogrammierbaren elektronischen Einheiten für verschiedene physikalische und physiologische Parameter und mit einer akustischen und optischen Warneinrichtung für die Bräunungszeit der verschiedenen Hauttypen und dem jeweils einstellbaren Sonnenschutzfaktor der verwendeten Sonnenschutzcreme.The radiation measuring device known from DE 43 29 666 Cl for protection against high UV radiation exposure is provided with a highly sensitive SiC photodiode as a UV sensor. It has input devices for external input of parameters, electronic signal processing which evaluates the detected radiation intensity taking into account the input parameters and an output unit for the optical and / or acoustic display of the evaluated results. Only a single sensor is used for the measurement. It is therefore not possible to largely compensate for temperature errors and electromagnetic interference in a simple manner. There is no external calibration option here either, so that malfunctions due to operational and age-related factors are insufficient or even not recognizable and the desired protective function is therefore very unsafe. The invention is therefore based on the object to provide with simple means a light, user-friendly device of the type mentioned, which can be worn during the entire radiation period in a very easily accessible but radiation-exposed body part, which measure the UV rays over the biologically relevant spectral range can, which is equipped with easily pre-programmable electronic units for various physical and physiological parameters and with an acoustic and optical warning device for the tanning time of the different skin types and the respectively adjustable sun protection factor of the sun protection cream used.
Damit die Gesamtzuverlässigkeit des Systems garantiert werden kann, muß es mit einem zur Vorrichtung gehörenden, externen UV-Kalibrator vom Benutzer leicht kalibrierbar sein.In order for the overall reliability of the system to be guaranteed, it must be easy for the user to calibrate with an external UV calibrator belonging to the device.
Daß die bisher erhältlichen UV-Sensoren und UV-Meßgeräte für die physikalische und industrielle Meß-, Steuerungsund Regelungstechnik aufgrund ihrer sehr speziellen Konstruktionen und aus Kostengründen zur Lösung der gestellten Aufgabe nicht sehr geeignet sind, ist bekannt. Weiter sind verschiedene UV-Pflaster (z.B. "Sun to See UV Strip" der Hamburger UV-Signal GmbH, Vertrieb über Apotheken) oder UV-Belastungstester in Kartenform von verschiedenen Firmen, teils auch als Werbegeschenke, bekannt. Allen Varianten (UV-Pflaster und UV-Karte) ist gemeinsam, daß sie über Vergleichsfarbskalen durch optischen Vergleich per Auge nur einen sehr groben Anhaltspunkt für die aufgenommene UV-Dosis liefern. Die Erfassung des richtigen Ver- gleichszeitpunktes bleibt dem Anwender überlassen. Der Sonnenschutzfaktor wird bei dieser Methode nicht oder nur unzureichend berücksichtigt. Alles in allem eine sehr ungenaue und damit letztlich nicht ungefährliche Schutzmethode. Weiter gibt es von der Firma Optix Tech Inc. (USA) ein sogenanntes "Personal UV meter", ein Handgerät mit der Handelsbezeichnung "SafeSun". Es kommt in seinen technischen und allgemeinen Eigenschaften dem Erfindungsgegenstand am nächsten. Das Handgehäuse des "SafeSun" zwingt den Benutzer den Ablageort des Gerätes ständig im Gedächtnis zu behalten. Es liegt in der Natur des Menschen, daß er Dinge verlegt und in wichtigen Momenten nicht auf sie zugreifen kann, oder wie bei diesem Gerät eine sehr wichtige Warnfunktion nicht wahrnimmt.It is known that the previously available UV sensors and UV measuring devices for physical and industrial measurement, control and regulation technology are not very suitable due to their very special designs and for reasons of cost to solve the task. Furthermore, various UV plasters (eg "Sun to See UV Strip" from Hamburg UV-Signal GmbH, sales through pharmacies) or UV exposure testers in card form from various companies, some of which are also known as promotional gifts, are known. All variants (UV patch and UV card) have in common that they only provide a very rough indication of the absorbed UV dose via comparison color scales by optical comparison by eye. The detection of the correct at the same time is left to the user. The sun protection factor is not or only insufficiently taken into account with this method. All in all, a very imprecise and therefore not harmless protection method. There is also a so-called "Personal UV meter" from Optix Tech Inc. (USA), a handheld device with the trade name "SafeSun". Its technical and general properties come closest to the subject of the invention. The "SafeSun" handheld case forces the user to keep the storage location of the device in mind. It is in the nature of man that he misplaces things and cannot access them at important moments or, as with this device, does not perform a very important warning function.
Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale.This object is achieved according to the invention by the features specified in claim 1.
Das erfindungsgemäße Gerät befindet sich in einem uhrähnlichen Gehäuse mit Armband, so daß das Gerät immer am Arm der Benutzer getragen werden kann. Die vollwertige Uhrfunktion und das besonders vorteilhafte Design des Erfindungsgegenstands unterstützen das lange Tragen am Handgelenk. Weiter verfügt der Erfindungsgegenstand über eine echte Dosimeterfunktion. Nach dem Anlegen der Digital-UV- Dosimeter-Armbanduhr wird die Meßfunktion mit vorgegebenen Parametern (Hauttyp und Sonnenschutzcremefaktor) gestartet, d.h. die momentane aktuelle UV-Strahlungsintensität wird immer am aktuellen Aufenthaltsort des Benutzers gemessen und daraus unter Berücksichtigung der Bestrahlungsdauer die UV-Strahlungsdosis elektronisch berechnet, während der "SafeSun" an einem bestimmten Ort die momentane UV-Strahlungsintensität erfaßt und unter Berücksichtigung der oben erwähnten Parameter die UV- Strahlungsdosis ermittelt. Es wird also mit dem "SafeSun" nicht echte UV-Strahlungsdosis gemessen. Die UV- Strahlungsintensität wird aufgrund des verwendeten UV- Elementarsensors beim "SafeSun" von Optix im erweiterten UV-B Spektralbereich gemessen. Es werden also weite Teile des UV-C und UV-A Spektrums ausgeblendet. Wie oben schon ausführlich erwähnt, haben neuere wissenschaftliche Untersuchungen entgegen der allgemeinen Meinung ergeben, daß zuviel UV-A-Strahlung ebenfalls zu Faltenbildung und Hautkrebs führen kann. Die Digital-UV-Dosimeter- Armbanduhr erfaßt aus diesem und den oben genannten Gründen den gesamten UV-Spektralbereich. Während der "SafeSun" einen UV-Elementarsensor besitzt und mit nur einer Si-Halbleiterschicht, die als Meßschicht verwendet wird, ausgerüstet ist, ist die erfindungsgemäße Digital-UV- Dosimeter-Armbanduhr mit einem Differenz-UV- Elementarsensor versehen, der aus einer SiC-Meßschicht und einer SiC-Referenzschicht besteht. Das Differenzverfahren ermöglicht bei geeigneter Konstruktion eine weitgehende Kompensation thermisch und elektromagnetisch bedingter Störsignale. Ein weiterer Einbau weiterer Sensoren zur Störgrößenkompensation ist damit nicht notwendig. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Gerätes besteht darin, daß bei Verwendung von SiC-Schichten als UV- Elementarsensorwerkstoff keine zusätzlichen Filterglaskombinationen für den sichtbaren und infraroten Bereich, wie z.B. bei der üblichen Verwendung von GaAsP- oder Si- Elementarsensoren, notwendig sind. Der UV-Elementarsensor zeichnet sich außerdem durch ein extrem niedriges Dunkelstromniveau und ein hohes Signal/Rauschverhältnis bei einem großen Betriebstemperaturbereich aus. Außerdem läßt sich SiC waferlitgraphisch sehr gut bearbeiten. Ein weiterer Vorteil gegenüber dem "SafeSun" oder ähnlichen Geräten besteht darin, daß die Digital-UV-Dosimeter- Armbanduhr aus medizinischen Sicherheitsgründen während des laufenden Betriebs jederzeit mit dem oben beschriebenen Kalibrator durch einen einfachen Kalibriersprung in seiner technischen Funktionstüchtigkeit überprüft werden kann. Damit sind Hautschäden, die dem Benutzer durch ein Defektwerden der Digital-UV-Dosimeter-Armbanduhr gerade während des Betriebs entstehen, ausgeschlossen.The device according to the invention is in a watch-like housing with a bracelet, so that the device can always be worn on the arm of the user. The full watch function and the particularly advantageous design of the subject matter of the invention support long wearing on the wrist. Furthermore, the subject of the invention has a real dosimeter function. After creating the digital UV dosimeter wristwatch, the measurement function is started with predefined parameters (skin type and sunscreen cream factor), ie the current UV radiation intensity is always measured at the current location of the user and from this taking into account the Irradiation time electronically calculates the UV radiation dose, while the "SafeSun" detects the current UV radiation intensity at a certain location and determines the UV radiation dose taking into account the parameters mentioned above. So the "SafeSun" is not a real UV radiation dose. The UV radiation intensity is measured in the extended UV-B spectral range due to the UV elementary sensor used in the "SafeSun" from Optix. Large parts of the UV-C and UV-A spectrum are therefore hidden. As already mentioned in detail above, contrary to the general opinion, recent scientific studies have shown that too much UV-A radiation can also lead to wrinkling and skin cancer. For this and the reasons mentioned above, the digital UV dosimeter wristwatch covers the entire UV spectral range. While the "SafeSun" has a UV elementary sensor and is equipped with only one Si semiconductor layer, which is used as a measuring layer, the digital UV dosimeter wristwatch according to the invention is provided with a differential UV elementary sensor, which consists of a SiC -Measuring layer and a SiC reference layer. With a suitable design, the differential method enables extensive compensation of thermally and electromagnetically induced interference signals. A further installation of additional sensors for disturbance variable compensation is therefore not necessary. Another advantage of the device according to the invention is that when SiC layers are used as the UV elementary sensor material, there are no additional filter glass combinations for the visible and infrared range, such as, for example, when GaAsP or Si Elementary sensors are necessary. The UV elementary sensor is also characterized by an extremely low dark current level and a high signal / noise ratio over a wide operating temperature range. In addition, SiC can be processed very well using wafer lithography. Another advantage over the "SafeSun" or similar devices is that the digital UV dosimeter wristwatch can be checked at any time during medical operation with the calibrator described above in terms of its technical functionality by a simple calibration jump. This eliminates skin damage caused to the user by the digital UV dosimeter wristwatch becoming defective during operation.
Neuere wissenschaftliche Untersuchungen haben entgegen der allgemeinen Meinung ergeben, daß zuviel UV-AStrahlung auch zu Faltenbildung und Hautkrebs führen kann. Davor kann eine Sonnencreme sowieso nicht schützen, da sie im allgemeinen eine ausreichende Menge an UV-A durchlassen soll, weil diese zur Stärkung des Immunsystems und zur Bildung von Vitamin D sowie zur Reduzierung von Streßhormonen im Blut wichtig ist. Aus diesem Grunde werden für den UV-Elementarsensor erfindungsgemäß SiC- Schichten vorgesehen, da deren spektrale Empfindlichkeit von 230nm bis 400nm (UV-A, UV-B, UV-C) reicht, also den gesamten UV-Spektralbereich erfaßt. Damit wäre es dann möglich, wenn notwendig, mehrmals täglich zum richtigen Zeitpunkt gezielt Sonnenschutzmittel mit dem richtigen Sonnenschutzfaktor und den pflegenden Eigenschaften aufzutragen und rechtzeitig einen voll sonnengeschützten Ort oder den Schatten aufzusuchen, um so die aktuelle UV- Dosis.und damit die Sonnendosis langsam an den entsprechenden Hauttyp angepaßt zu steigern.Contrary to popular belief, recent scientific studies have shown that too much UV-A radiation can also lead to wrinkles and skin cancer. A sunscreen cannot protect against this anyway, since it should generally allow a sufficient amount of UV-A to pass through, because this is important for strengthening the immune system and for the formation of vitamin D and for reducing stress hormones in the blood. For this reason, SiC layers are provided according to the invention for the UV elementary sensor, since their spectral sensitivity ranges from 230 nm to 400 nm (UV-A, UV-B, UV-C), that is to say covers the entire UV spectral range. This would make it possible, if necessary, to apply targeted sunscreen with the right sun protection factor and the caring properties several times a day and a fully sun-protected place in good time or go to the shade to increase the current UV dose and thus slowly adjust the sun dose to the appropriate skin type.
Anhand der Zeichnung wird im folgenden ein Ausführungs- beispiel der Erfindung näher erläutert. Es zeigt:An exemplary embodiment of the invention is explained in more detail below with reference to the drawing. It shows:
Fig.l schematisch den konstruktiven Aufbau und die geometrische Anordnung der mechanischen und elektronischen Komponenten einer kalibrierfähigen Digital-UV-Dosimeter-Armbanduhr in Draufsicht;Fig.l schematically the structural design and the geometric arrangement of the mechanical and electronic components of a calibratable digital UV dosimeter wristwatch in plan view;
Fig.2 im Längsschnitt schematisch den konstruktiven Aufbau und die geometrische Anordnung der mechanischen und elektronischen Komponenten einer kalibrierfähigen Digital-UV-DosimeterArmbanduhr;2 shows in longitudinal section schematically the structural design and the geometric arrangement of the mechanical and electronic components of a calibratable digital UV dosimeter wristwatch;
Fig. 3 eine schematische Seitenansicht der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Digital-UV-Dosimeter- Armbanduhr;Fig. 3 is a schematic side view of the digital UV dosimeter wristwatch shown in Figs. 1 and 2;
Fig. 4a, 4b und 4c jeweils unterschiedliche Anordnungen und Flächenformen von UV-Sensoren mit unterschiedlichen spektralen Empfindlichkeitsbereichen;4a, 4b and 4c each have different arrangements and surface shapes of UV sensors with different spectral sensitivity ranges;
Fig. 4d schematisch eine Auswertschaltung für die von den einzelnen UV-Sensoren generierten Signale;4d schematically shows an evaluation circuit for the signals generated by the individual UV sensors;
Fig. 4e schematisch eine Auswertschaltung für Signale, die von gleichartigen, jedoch mit UV- Bereichsfiltern versehenen UV-Sensoren generiert werden;4e schematically shows an evaluation circuit for signals which are of the same type but with UV Area filters provided UV sensors are generated;
Fig. 5a schematisch eine Kabelschnittstelle von der UV- Uhr zu einem elektronischen Auswerterechner;5a schematically shows a cable interface from the UV clock to an electronic evaluation computer;
Fig. 5b schematiεch eine kabellose IR-Schnittstelle zwischen der UV-Uhr und einem elektronischen Auswerterechner und5b schematically shows a wireless IR interface between the UV clock and an electronic evaluation computer and
Fig. 6 schematisch ein UV-Uhrarmband mit einem Kontaktschalter zum Ein- und Ausschalten eines Meßvorσangs .Fig. 6 schematically shows a UV watch strap with a contact switch for switching a measuring process on and off.
In Fig.l ist ein mögliches Design einer Gehäuseoberfläche einer kalibrierbaren Digital-UV-Dosimeter-Armbanduhr mit einem Kunststoff (ABS) - oder Edelstahlgehäuse 1.1 und einem Kunststoff- oder Edelstahlarmband 1.14 dargestellt. Die acht mechanischen Bedienelemente (Mikrotasten) 1.6 bis 1.7 sowie 1.10 bis 1.13 (aus einem geeigneten Kunststoff, Kunstkeramik oder Edelstahl) sind peripherkonzen- trisch in den Kunststoff (ABS) - oder Edelstahlgehäusedeckel integriert. Es stehen also insgesamt acht Mikrotasten zur Verfügung die schaltungstechnisch so miteinander kombiniert sind, daß z.B. über die Ecktasten 1.6 und 1.7 die Einstellungen der Uhr-Grundfunktionen und die UV- Grundfunktionen festgelegt sind, während über die rechteckigen Zwischentasten 1.10 bis 1.13 die Einstellung der einzelnen Parameter (Zeit, Datum, Stoppuhrfunktion, Kalibrierwerterfassung Displaybeleuchtung, individueller Sonnenschutzfaktor, Bräunungszeit, usw.) festgelegt ist. Das einzeilige alphanumerische Display 1.3 dient zur Anzeige von Uhrzeit, Datum und Stoppzeit. Das zweizeilige alpha- numerische Display 1.4 dient zur Anzeige der momentan aktuell gemessenen UV-Bestrahlungsstärke (gemessen in mW/cm2) der über die gesamte UV-Bestrahlungszeit (gemessen in Stunden) schon tatsächlichen, aufgenommenen, elektronisch berechneten UV-Bestrahlungsdosis (berechnet in J/cm2) und der elektronisch errechneten UV-Grenzdosis (in J/cm2) sowie dem einprogrammierten Sonnenschutzfaktor (je nach Hauttyp) und der elektronisch berechneten Restbräunungszeit. Die drei opto-elektronischen Aktoren 1.5 dienen zur optischen Anzeige von Warnfunktionen: elektrischer Ladungszustand der Monozelle, momentan maximal zulässige UV-Bestrahlungsstärke erreicht, maximal zulässige UV-Tagesbestrahlungsdosis erreicht. Die UV- Halbleitermeßschicht 1.2 (vorzugsweise aus SiC) des UV- Elementarsensors dient zur Messung der aktuellen UV- Bestrahlungsintensität .1 shows a possible design of a housing surface of a calibratable digital UV dosimeter wristwatch with a plastic (ABS) or stainless steel housing 1.1 and a plastic or stainless steel bracelet 1.14. The eight mechanical control elements (micro buttons) 1.6 to 1.7 and 1.10 to 1.13 (made of a suitable plastic, synthetic ceramic or stainless steel) are integrated in the peripheral (concentric) plastic (ABS) or stainless steel housing cover. So there are a total of eight micro buttons available that are combined in terms of circuitry so that e.g. the corner buttons 1.6 and 1.7 define the basic clock functions and the UV basic functions, while the rectangular intermediate buttons 1.10 to 1.13 set the individual parameters (Time, date, stopwatch function, calibration value acquisition, display lighting, individual sun protection factor, tanning time, etc.). The one-line alphanumeric display 1.3 is used to show the time, date and stop time. The two-line alpha- Numerical display 1.4 is used to show the currently measured UV radiation intensity (measured in mW / cm 2 ) of the electronically calculated UV radiation dose (calculated in J / cm 2 ) that has already been recorded over the entire UV radiation time (measured in hours) ) and the electronically calculated UV limit dose (in J / cm 2 ) as well as the programmed sun protection factor (depending on skin type) and the electronically calculated remaining tanning time. The three opto-electronic actuators 1.5 are used for the optical display of warning functions: electrical charge state of the monocell, currently maximum permissible UV irradiance reached, maximum permissible UV daily exposure dose reached. The UV semiconductor measuring layer 1.2 (preferably made of SiC) of the UV elementary sensor is used to measure the current UV radiation intensity.
In Fig.2 ist (im Längsschnitt) der modulare mechanische und elektronische Aufbau einer Digital-UV-Dosimeter- Armbanduhr dargestellt. Das zweiteilige Gehäuse besteht aus einem Deckel 2.2 aus Kunststoff (ABS) oder Edelstahl mit Kalibrierflansch zur mechanischen Aufnahme eines externen UV-Kalibrators und eines Bodenteils 2.1 zur Aufnahme der Elektronikmodule, Aktoren und Sensor. In den Gehäusedeckel 2.2 sind ein für UV-Strahlung durchlässiges Schutzglas 2.4 (wasserdicht bis 10 bar und, falls überhaupt notwendig, mit speziellen optischen und thermischen Filterfunktionen) und die schon oben beschriebenen acht mechanischen Mikrobedienelemente 2.9 integriert. Das Armband 2.3 ist mechanisch mit dem Gehäuseteil 2.1 verbunden. Der UV-Elementarsensor besteht aus einer UV- Halbleitermeßschicht 2.5 aus SiC, einer sehr leichten dünnen Trägerplatte aus Keramik mit Wärmebrücken und einer UV-Halbleiterreferenzschicht 2.6, die ebenfalls aus SiC besteht und in ihren geometrischen Abmessungen gleich der Halbleitermeßschicht ist. Die UV-Halbleitermeßschicht dient zur direkten Messung der UV-Strahlungsintensität. Auf die Halbleitermeßschicht wirken zeitgleich die zu sensierende Größe und die möglichen Störgrößen. Auf die Halbleiterreferenzschicht wirken nur die möglichen Störgrößen, da aufgrund ihrer konstruktiven Anordnung die zu sensierende Größe abgeschirmt ist. Die bei UV-Bestrahlung von der Meßschicht und der Referenzschicht erzeugten elektrischen Signale werden über einen I/U-Wandler in eine Spannung umgeformt, dann von einem UV-Vorverstärker vorverstärkt und dann elektronisch mit Hilfe eines Differenzverstärkers subtrahiert und nachverstärkt, so daß thermische und elektromagnetische Störsignale kompensiert werden können. Diese Anordnung bildet damit einen sog. Differenz-UV-Sensor.2 shows (in longitudinal section) the modular mechanical and electronic structure of a digital UV dosimeter wristwatch. The two-part housing consists of a cover 2.2 made of plastic (ABS) or stainless steel with a calibration flange for the mechanical mounting of an external UV calibrator and a base part 2.1 for mounting the electronic modules, actuators and sensors. Integrated in the housing cover 2.2 are a protective glass 2.4 which is permeable to UV radiation (water-resistant to 10 bar and, if at all necessary, with special optical and thermal filter functions) and the eight mechanical micro-control elements 2.9 already described above. The bracelet 2.3 is mechanically connected to the housing part 2.1. The UV elementary sensor consists of a UV semiconductor measuring layer 2.5 made of SiC, a very light one thin carrier plate made of ceramic with thermal bridges and a UV semiconductor reference layer 2.6, which also consists of SiC and is geometrically identical to the semiconductor measuring layer. The UV semiconductor measuring layer is used for direct measurement of the UV radiation intensity. The quantity to be sensed and the possible disturbance quantities act simultaneously on the semiconductor measurement layer. Only the possible disturbance variables act on the semiconductor reference layer since, due to their structural arrangement, the variable to be sensed is shielded. The electrical signals generated by UV radiation from the measuring layer and the reference layer are converted into a voltage via an I / U converter, then preamplified by a UV preamplifier and then electronically subtracted and amplified using a differential amplifier, so that thermal and electromagnetic Interference signals can be compensated. This arrangement thus forms a so-called differential UV sensor.
Das Elektronikmodul 2.8 mit den peripherkonzentrisch angeordneten Schaltkontaktflächen für die elektrische Verbindung der Mikrotasten besteht aus I/U-Wandler und UV- Signalverstärker (bestehend aus Vorverstärker, Differenzverstärker und Anpa Verstärker) zur elektronischen Aufbereitung und Anpassung des UV-MeßSignals. Das elektrische Meßsignal wird nun über einen AD-Wandler dem Mikrocon- troller zugeführt, numerisch aufbereitet und mit den anderen programmierten Parametern verknüpft. Ein Teil der digitalen Steuersignale wird direkt zur Ansteuerung der entsprechenden Displays (zur Anzeige der Uhr-, Meß- und Alarmfunktionen) verwendet und der andere Teil der Steuersignale über DA-Wandler in analoge Steuersignale gewan- delt und den entsprechenden Aktoren zugeführt. Der Elektronikmodul 2.10 enthält den AD-Wandler zur Digitalisierung der elektrischen Meßsignale, den tastenprogrammierbaren Mikrocontroller mit ROM zur Auswertung der voreingestellten Parameter und der Meßwerte, den DA-Wandler sowie ein Logikmodul zur Verknüpfung der elektrischen Schaltkontakte. Die opto-elektronischen Aktoren 2.7 wurden schon oben beschrieben. Der Uhr-Elektronikmodul 2.11 enthält elektronische Schaltungen für die Uhr-Fu ktionen. Piezoelektrische akustische Aktoren 2.12 dienen zu wirksamen akustischen Unterstützung der optischen Warnfunktionen oder für zusätzliche Warnfunktionen für besonders kritische physikalische oder physiologische Werte. Eine Monozelle 2.13 stellt die elektrische Versorgung von allen elektronischen Modulen und aller anderen elektronischen Bauelemente sicher. Die Monozelle 2.13 kann mit Hilfe eines schraubbaren Deckels 2.14 schnell und sicher ausgewechselt werden.The electronics module 2.8 with the peripherally concentrically arranged switching contact surfaces for the electrical connection of the micro buttons consists of I / U converter and UV signal amplifier (consisting of preamplifier, differential amplifier and adapter amplifier) for the electronic processing and adaptation of the UV measurement signal. The electrical measurement signal is then fed to the microcontroller via an AD converter, numerically processed and linked with the other programmed parameters. Some of the digital control signals are used directly to control the corresponding displays (to display the clock, measurement and alarm functions) and the other part of the control signals are converted into analog control signals via DA converters. delt and fed to the corresponding actuators. The electronics module 2.10 contains the AD converter for digitizing the electrical measurement signals, the key programmable microcontroller with ROM for evaluating the preset parameters and the measured values, the DA converter and a logic module for linking the electrical switch contacts. The opto-electronic actuators 2.7 have already been described above. The clock electronics module 2.11 contains electronic circuits for the clock functions. Piezoelectric acoustic actuators 2.12 serve to provide effective acoustic support for the optical warning functions or for additional warning functions for particularly critical physical or physiological values. A mono cell 2.13 ensures the electrical supply of all electronic modules and all other electronic components. The mono cell 2.13 can be replaced quickly and safely with the help of a screwable lid 2.14.
Die einzelnen Elektronikmodule sind auf Keramikträgern aufgebaut, durchkontaktiert, mit Pins und Pinbuchsen versehen und können so mechanisch und elektrisch sandwichartig aufgebaut verdrehsicher und positionsgenau zusammengesteckt in das Gehäuse eingebaut werden.The individual electronics modules are built on ceramic supports, plated through, provided with pins and pin sockets, and can thus be mechanically and electrically sandwich-like assembled in the housing so that they cannot be rotated and plugged together precisely.
In Fig.3 ist in seitlicher Ansicht eine kalibrierbare Di- gital-UV-Dosimeter-Armbanduhr 3.1 mit einem UV-Kalibrator 3.3 dargestellt. Der UV-Kalibrator 3.3 ist über einem rechteckigen oder runden Dichtring 3.5 so mit dem Kalibrierflansch 3.2 verbunden, daß Fremdlichteinstrahlung im optischen Bereich nicht möglich ist. Nach Einstellung der Kalibrierfunktion an der Uhr über die Mikrotaster kann durch Betätigung des Tasters 3.4 der Kalibriersprung ausgeführt werden. Zeigt nun das entsprechende Displaysegment den richtigen Kalibrierwert an, ist eine fehlerfreie Funktion der UV-Meß- und UV-Auswerteelektronik gewährleistet. Die so überprüfte Digital-UV-Dosimeter-Armbanduhr kann dann bedenkenlos benutzt werden. Der UV-Kalibrator ist mit einer speziellen UV-Lichtquelle ausgerüstet, deren spektrale Empfindlichkeit der des UV-Elementarsensors entspricht. Es ist auch möglich, daß mit Hilfe von Filtern die Kalibrierung für einen ausgewählten Wellenlängenbereich (z.B. nur im UV-C Bereich) durchgeführt wird. Das Kalibriersignal ist geräteseitig auf 75% des maximal zulässigen UV-Meßsignals fest eingestellt. Der UV- Kalibrator muß in den vorgeschriebenen Zeitabständen von einem DKD-Labor neu kalibriert werden.3 shows a calibratable digital UV dosimeter wristwatch 3.1 with a UV calibrator 3.3 in a side view. The UV calibrator 3.3 is connected to the calibration flange 3.2 via a rectangular or round sealing ring 3.5 in such a way that extraneous light radiation is not possible in the optical range. After setting the calibration function on the clock using the micro button the calibration jump can be carried out by pressing button 3.4. If the corresponding display segment now shows the correct calibration value, the UV measurement and UV evaluation electronics will function correctly. The digital UV dosimeter wristwatch checked in this way can then be used without hesitation. The UV calibrator is equipped with a special UV light source whose spectral sensitivity corresponds to that of the UV elementary sensor. It is also possible to use filters to calibrate for a selected wavelength range (eg only in the UV-C range). The calibration signal is permanently set on the device to 75% of the maximum permissible UV measurement signal. The UV calibrator must be recalibrated by a DKD laboratory at the prescribed intervals.
Um, falls notwendig, eine Gewichtung bestimmter Spektralbereiche im Gesamtspektrum der zu sensierenden UV- Strahlung vornehmen zu können, werden gemäß den Fig. 4a bis 4c verschiedene UV-Sensoren 4.1, 4.2 und 4.3 bzw. 4.4, 4.5 und 4.6 bzw. 4.7, 4.8 und 4.9 mit entsprechenden spektralen Empfindlichkeiten eingesetzt. Über eine darauf abgestimmte Elektronikeinheit 4.13 werden diese mit entsprechenden elektronischen Gewichtsfaktoren versehen. In Fig. 4a, Fig. 4b und Fig. 4c sind unterschiedliche Anordnungen und Formen von Halbleitermeßschichten von jeweils drei UV-Sensoren 4.1 bis 4.3 bzw. 4.4 bis 4.6 bzw. 4.7 bis 4.9 auf der Frontseite 4.0 einer Digital-UV- Dosimeter-Armbanduhr dargestellt. Dabei liegt die spektrale Empfindlichkeit der UV-Sensoren 4.1, 4.4 und 4.5 im UV-A-Bereich, die spektrale Empfindlichkeit der UV- Sensoren 4.2, 4.5 und 4.8 im UV-B-Bereich und die spektrale Empfindlichkeit der UV-Sensoren 4.3, 4.6 und 4.9 im UV-C-Bereich. Jedes Einzelsensorsignal, das von je einem Sensor für den UV-A, den UV-B und den UV-C-Bereich generiert wird, wird in einer Signalaufbereitungs- und Auswertelektronik 4.13 (Fig. 4d) elektronisch gewichtet und ausgewertet. Die so generierten Daten-Signale können dann elektronisch ausgelesen und über einen Ausgang 4.14 weiter verarbeitet werden.In order to be able, if necessary, to weight certain spectral ranges in the overall spectrum of the UV radiation to be sensed, various UV sensors 4.1, 4.2 and 4.3 or 4.4, 4.5 and 4.6 or 4.7, 4.8 are used according to FIGS. 4a to 4c and 4.9 with corresponding spectral sensitivities. A corresponding electronic unit 4.13 provides them with appropriate electronic weight factors. 4a, 4b and 4c show different arrangements and shapes of semiconductor measuring layers of three UV sensors 4.1 to 4.3 or 4.4 to 4.6 or 4.7 to 4.9 on the front 4.0 of a digital UV dosimeter wristwatch shown. The spectral sensitivity of the UV sensors 4.1, 4.4 and 4.5 is in the UV-A range, the spectral sensitivity of the UV Sensors 4.2, 4.5 and 4.8 in the UV-B range and the spectral sensitivity of the UV sensors 4.3, 4.6 and 4.9 in the UV-C range. Each individual sensor signal that is generated by a sensor for the UV-A, UV-B and UV-C range is electronically weighted and evaluated in signal processing and evaluation electronics 4.13 (FIG. 4d). The data signals generated in this way can then be read out electronically and processed further via an output 4.14.
Bei einer anderen, in Fig. 4e dargestellten Ausführungsform sind drei oder mehr gleichartige UV-Sensoren 4.10, 4.11 und 4.12 oder Halbleitermeßschichten vorgesehen, die jeweils den gesamten UV-Spektral-Bereich abdecken. Jedem dieser UV-Sensoren 4.10, 4.11 und 4.12 ist jedoch jeweils ein entsprechendes wellenlängenselektives UV-Filter 4.15, 4.16 bzw. 4.17 mit einem entsprechenden Transmissionsbe- reich UV-A bzw. UV-B bzw. UV-C vorgeschaltet, so daß jedes Einzelsensorsignal, das von diesen an sich gleichartigen UV-Sensoren generiert wird wieder einem dieser drei UV-Spektralbereiche zugeordnet ist. Auch diese Einzelsensorsignale werden in einer Signalaufbereitungselektronik 4.18 elektronisch gewichtet und ausgewertet, um über einen Ausgang 4.19 elektronisch ausgelesen und weiter verarbeitet zu werden.In another embodiment shown in FIG. 4e, three or more identical UV sensors 4.10, 4.11 and 4.12 or semiconductor measuring layers are provided, each of which covers the entire UV spectral range. However, each of these UV sensors 4.10, 4.11 and 4.12 is preceded by a corresponding wavelength-selective UV filter 4.15, 4.16 or 4.17 with a corresponding transmission range UV-A or UV-B or UV-C, so that each individual sensor signal , which is generated by these UV sensors of the same type, is again assigned to one of these three UV spectral ranges. These individual sensor signals are also electronically weighted and evaluated in signal conditioning electronics 4.18 in order to be electronically read out and processed further via an output 4.19.
Um einem Träger oder einer Trägerin einer solchen "UV- Uhr" in Zusammenarbeit mit einem Hautarzt immer ein optimale UV-Schutz zuteil werden zu lassen, ist es erforderlich, die medizinisch relevanten, meßtechnisch gewonnenen und mit einem geeigneten Auswertprogramm ausgewerteten Daten elektronisch zu speichern. Dazu ist als Speicher ein separater, in das Uhrgehäuse eingebauter Chip 5.0 vorgesehen. Es ist somit möglich, die elektronischen Daten von den jeweiligen Hautärzten zur benutzerspezifischen Neuparametrierung der UV-Uhr zu bewerten und an eine zentrale Stelle, zum Beispiel eine Universitätshautklinik, weiterzuleiten. Die gewonnenen Erkenntnisse können dann dazu beitragen, die wissenschaftlichen Erkenntnisse über die Hautkrebsentstehung und die Hautkrebsprophylaxe zu erweitern.In order to ensure that the wearer of such a "UV watch" always receives optimal UV protection in cooperation with a dermatologist, it is necessary to electronically save the medically relevant data obtained by measurement and evaluated using a suitable evaluation program. This is as storage a separate chip 5.0 built into the watch case is provided. It is thus possible to evaluate the electronic data from the respective dermatologists for the user-specific re-parameterization of the UV clock and to forward them to a central location, for example a university skin clinic. The knowledge gained can then contribute to expanding the scientific knowledge about skin cancer development and skin cancer prophylaxis.
Dabei ist es von großem Vorteil, wenn der Chip 5.0 dem UV-Uhrgehäuse entnehmbar ist und sein Speicherinhalt mit einem speziellen Lese- und Auswertegerät gelesen werden kann. Es ist dadurch sehr einfach, die Daten elektronisch auszuwerten.It is of great advantage if the chip 5.0 can be removed from the UV watch case and its memory content can be read with a special reading and evaluation device. This makes it very easy to evaluate the data electronically.
Eine weitere einfache technische Nutzungsmöglichkeit besteht darin, in das Uhrgehäuse mit dem fest oder entnehmbar eingesetzten Chip 5.0 eine Kontaktschnittstelle 5.1 z. B. in Form einer Ministeckerkontaktleiste, zu integrieren, über die mit Hilfe eines Kabels 5.3 mit den Kabelanschlüssen 5.2 und 5.4 eine kabelgebundene, elektronische Information in einen elektronischen Auswerte- Rechner 5.5 übertragen und dort ausgewertet werden kann.Another simple technical use is to insert a contact interface 5.1 into the watch housing with the fixed or removable chip 5.0. B. in the form of a mini plug contact bar, via which a cable 5.3 with the cable connections 5.2 and 5.4 can transmit a wired, electronic information into an electronic evaluation computer 5.5 and be evaluated there.
Für die Übertragung der im Chip 5.0 oder einem anderen geeigneten Datenspeicher gespeicherten Meßdaten steht eine weitere sehr komfortable technische Möglichkeit zur Verfügung. Diese besteht gemäß Fig. 5b darin, daß eine Infrarotsende-Schnittstelle 5.6 in das Uhr-Gehäuse mit eingebautem Chip 5.0 integriert ist. Über diese IR- Schnittstelle 5.6 und mit Hilfe einer Infrarotempfangs- Schnittstelle 5.8, die mit einem integrierten Infrarot- Empfänger 5.7 versehen ist, können die gespeicherten Daten ohne Kabel über eine Signalanpaßelektronik 5.9 in einen elektronischen Auswerte-Rechner 5.10 eingelesen und verarbeitet werden.Another very convenient technical possibility is available for the transmission of the measurement data stored in the chip 5.0 or another suitable data memory. According to FIG. 5b, this consists in that an infrared transmission interface 5.6 is integrated in the watch housing with a built-in chip 5.0. Via this IR interface 5.6 and with the help of an infrared receiving interface 5.8, which is equipped with an integrated infrared If the receiver 5.7 is provided, the stored data can be read into and processed in an electronic evaluation computer 5.10 without cables via signal matching electronics 5.9.
Eine weitere sehr nützliche Möglichkeit besteht gemäß Fig. 5c darin, daß in das Uhr-Gehäuse ein HF-Sendemodul mit Antenne integriert ist. Dadurch wird auch eine tele- metrische Überwachung eines UV-Uhren-Trägers ermöglicht. Das von den UV-Sensoren 5.11 generierte Signal wird mit Hilfe eines HF-Sendemoduls 5.12 weiterverarbeitet und so in ein HF-Signal umgesetzt, daß es von der Sendeantenne 5.13 mit geeigneter Frequenz abgestrahlt werden kann. In einer medizinischen Überwachungsstation wird das HF- Signal von der Empfangsantenne 5.17 über den HF- Empfangsmodul 5.18 aufgenommen, einer Signalanpaßelektronik 5.19 zugeführt und über eine elektronische Rechnereinheit 5.20, z.B. eine PC, weiter ausgewertet. Es ist damit möglich in bestimmten Zeitintervallen, je nach medizinischer Notwendigkeit, die relevanten Daten abzurufen und gegebenenfalls eine Fernkalibrierung und eine benutzerspezifische Neuparametrierung der UV-Uhr durchzuführen. Über ein Kalibrier-Terminal 5,21 und über ein Para- metrier-Terminal 5.22 können die entsprechenden Kalibrierdaten und die biologischen sowie die physikalischen Parameter eingegeben werden. Mit Hilfe der Signalaufbereitungselektronik 5.23 wird ein HF-Sendemodul 5.25 so angesteuert, daß ein HF-Signal mit geeigneter Frequenz über die Sendeantenne 5.25 abstrahlt werden kann. In der UV-Uhr befindet sich zu diesem Zweck auch eine Empfangseinheit. Diese Empfangseinheit besteht aus dem HF- Empfangsmodul 5.15 und einer weiteren Ξignalaufberei- tungs- und Auswerteelektronik 5.16, welche die weiteren elektronischen Baueinheiten ansteuert. Es besteht auch die Möglichkeit, die Daten zur weiteren Verwendung zu speichern. An der UV-Uhr ist dann lediglich eine integrierte Antenne 5.13 erforderlich, wenn diese in sehr kurzen Abständen über einen elektronischen Umschalter 5.14 alternierend auf den HF-Sendemodul 5.12 oder den HF- Empfangsmodul 5.15 geschaltet wird.Another very useful possibility according to FIG. 5c is that an RF transmitter module with antenna is integrated in the watch housing. This also enables telemetric monitoring of a UV watch wearer. The signal generated by the UV sensors 5.11 is further processed with the aid of an RF transmitter module 5.12 and converted into an RF signal in such a way that it can be emitted by the transmitter antenna 5.13 at a suitable frequency. In a medical monitoring station, the RF signal is received by the receiving antenna 5.17 via the RF receiving module 5.18, supplied to signal matching electronics 5.19 and further evaluated by an electronic computing unit 5.20, for example a PC. It is thus possible to call up the relevant data at certain time intervals, depending on the medical need, and, if necessary, to carry out a remote calibration and a user-specific re-parameterization of the UV clock. The corresponding calibration data and the biological and physical parameters can be entered via a calibration terminal 5.21 and via a parameterization terminal 5.22. With the help of the signal processing electronics 5.23, an RF transmitter module 5.25 is controlled so that an RF signal with a suitable frequency can be emitted via the transmitter antenna 5.25. For this purpose there is also a receiver unit in the UV clock. This receiver unit consists of the HF Receiver module 5.15 and a further Ξignal conditioning and evaluation electronics 5.16, which controls the other electronic units. It is also possible to save the data for further use. An integrated antenna 5.13 is then only required on the UV clock if this is alternately switched to the RF transmitter module 5.12 or the RF receiver module 5.15 at very short intervals using an electronic switch 5.14.
Standardmäßig ist ein manueller Start der Meßzeit, zu Erfassung der UV-Meßwerte durch den Benutzer vorgesehen. Um der Vergeßlichkeit und/oder der Bequemlichkeit Rechnung zu tragen oder aus Gründen der Sicherheit ist es zweckmäßig einen automatischen Start der Meßzeit zu ermöglichen. Dazu kann eine in Fig. 6 dargestellte Ausführungsform gewählt werden. Bei dieser Ausführungsform ist ein zweiteiliges Uhrarmband vorgesehen, dessen zwei Bandhälften 6.5 und 6.6 jeweils mit einem isolierten elektrischen Leiter 6.1 bzw. 6.2 ausgerüstet sind. Die beiden Verbindungs- klippse 6.3 und 6.4, die das Armbandschloß bilden, stehen jeweils separat elektrisch leitend mit den Leitern 6.1 bzw. 6.2 in Verbindung. Außerdem sind diese Verbindungs- klippse 6.3 und 6.4 jeweils mit einem elektrischen Schaltkontakt versehen. Diese beiden Schaltkontakte bewirken, daß der Meßvorgang beim Schließen des Armbandschlosses gestartet und beim Öffnen wieder beendet wird. By default, the user starts the measuring time manually to record the UV measured values. In order to take account of forgetfulness and / or convenience or for safety reasons, it is expedient to enable the measurement time to be started automatically. An embodiment shown in FIG. 6 can be selected for this. In this embodiment, a two-part watch band is provided, the two band halves 6.5 and 6.6 of which are each equipped with an insulated electrical conductor 6.1 and 6.2. The two connecting clips 6.3 and 6.4, which form the bracelet lock, are each separately electrically conductively connected to the conductors 6.1 and 6.2. In addition, these connecting clips 6.3 and 6.4 are each provided with an electrical switch contact. These two switch contacts have the effect that the measuring process is started when the bracelet lock is closed and ended when it is opened.

Claims

Patentansprüche Patent claims
1. Digital-UV-Dosimeter-Armbanduhr, bestehend aus einem Gehäuse mit zwei in diesem integrierten aber verschiedenen gerätetechnischen Funktionseinheiten, einer chronometrischen Einheit zur Zeit- und Datumsanzeige und einer metrologischen Einheit zur Messung und optischen und/oder akustischen Anzeige von Daten, resultierend aus der physikalischen und biologischen Wirkung von Sonnenbestrahlung auf die menschliche Haut; mit peripherkonzentrisch angeordneten, im Gehäuse (1.1) integrierten Mikrotasten (1.6 bis 1.9 und 1.10 bis 1.13) zur Einstellung der Uhr-Grundfunktionen, der UV-Grundfunktionen und verschiedener physikalischer und physiologischer Parameter; einem in den Gehäusedeckel (2.2) eingebauten bis 10 bar wasserdichten und für UV-Strahlung durchlässigen, druckfesten Schutzglas (2.4) mit oder ohne integrierten optischen und thermischen Filtereigenschaften; aus einem oder mindestens zwei alphanumerischen Displays (1.3 und 1.6) zur Anzeige der chronometrischen und meßtechnischen Daten; einem oder mehreren opto-elektronischen (1.5) und elektroakustischen (2.12) Aktoren zur optischen und akustischen Anzeige von verschiedenen Warnfunktio- nen; einem UV-Elementarsensor mit einer UV- Halbleitermeßschicht (2.5/1.2) und einer UV- Halbleiterreferenzschicht (2.6), wobei die beiden Halbleiterschichten getrennt durch eine sehr dünne Keramikschicht mit Wärmebrücken konstruktiv so angeordnet sind, daß ihre Meßsignale nach I/U-Wandlung und Vorverstärkung elektrisch mit einer Differenzverstärker-Schaltung mit Nachverstärker zur Minimierung der thermischen und elektromagnetischen Störsignaleinflüsse elektronisch ausgewertet und weiterverarbeitet werden können.1. Digital UV dosimeter wristwatch, consisting of a housing with two but different technical functional units integrated into it, a chronometric unit for displaying time and date and a metrological unit for measuring and optical and/or acoustic display of data, resulting from the physical and biological effects of solar radiation on human skin; with peripherally concentrically arranged microbuttons (1.6 to 1.9 and 1.10 to 1.13) integrated in the housing (1.1) for setting the basic clock functions, the basic UV functions and various physical and physiological parameters; a pressure-resistant protective glass (2.4) installed in the housing cover (2.2) that is watertight up to 10 bar and permeable to UV radiation, with or without integrated optical and thermal filter properties; one or at least two alphanumeric displays (1.3 and 1.6) for displaying the chronometric and measurement data; one or more opto-electronic (1.5) and electro-acoustic (2.12) actuators for the visual and acoustic display of various warning functions. nen; a UV elementary sensor with a UV semiconductor measuring layer (2.5/1.2) and a UV semiconductor reference layer (2.6), the two semiconductor layers being separated by a very thin ceramic layer with thermal bridges and arranged constructively in such a way that their measurement signals after I/U conversion and Preamplification can be electronically evaluated and further processed using a differential amplifier circuit with a post-amplifier to minimize the thermal and electromagnetic interference signal influences.
2. Digital-UV-Dosimeter-Armbanduhr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektronikmodule2. Digital UV dosimeter wristwatch according to claim 1, characterized in that the electronic modules
(2.8 bis 2.10) so mechanisch ausgebildet und durch- kontaktiert und mit Steckkontakten bzw. Mikrosteck- kontaktleisten versehen sind, daß sie sandwichartig aufeinander gesteckt und verdrehsicher und elektromagnetisch abgeschirmt in das Gehäuse eingebaut werden können.(2.8 to 2.10) are designed mechanically and through-contacted and provided with plug-in contacts or micro-plug-in contact strips so that they can be sandwiched together and installed in the housing in an electromagnetically shielded manner so that they cannot rotate.
3. Digital-UV-Dosimeter-Armbanduhr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in das Gehäuse (3.1) ein Kalibrierflansch (3.2) eingearbeitet ist, der zur Aufnahme eines UV-Kalibrators (3.3) dient.3. Digital UV dosimeter wristwatch according to claim 1, characterized in that a calibration flange (3.2) is incorporated into the housing (3.1), which serves to accommodate a UV calibrator (3.3).
4. Digital-UV-Dosimeter-Armbanduhr nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die UV- Halbleitermeßschicht (2.5/1.2) und die UV- Halbleiterreferenzschicht (2.6) aus SiC bestehen.4. Digital UV dosimeter wristwatch according to one of claims 1 to 3, characterized in that the UV semiconductor measuring layer (2.5/1.2) and the UV Semiconductor reference layer (2.6) consists of SiC.
5. UV-Kalibrator für die Digital-UV-Dosimeter- Armbanduhr gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in einem leichten Gehäuse5. UV calibrator for the digital UV dosimeter wristwatch according to one of claims 1 to 4, characterized in that in a lightweight housing
(3.3), das, um den Einfluß von Fremdlicht während des Kalibriervorgangs zu vermeiden, mit einem rechteckigen oder runden Dichtungsring (3.5) versehen ist, ein optischer Sender untergebracht ist, dessen spektrale Empfindlichkeit der des UV-Sensors entspricht, und das mit einer integrierten Taste (3.4) zur Auslösung des Kalibriervorgangs versehen ist.(3.3), which, in order to avoid the influence of extraneous light during the calibration process, is provided with a rectangular or round sealing ring (3.5), an optical transmitter is housed, the spectral sensitivity of which corresponds to that of the UV sensor, and with an integrated Button (3.4) is provided to trigger the calibration process.
6. Digital-UV-Dosimeter-Armbanduhr gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erfassung des gesamten UV-Spektralbereichs wenigstens drei die Spektralbereiche UV-A, UV-B und UV-C sensierende UV-Sensoren vorgesehen sind, deren Einzelsensorsignale in einer Ξignalaufbereitungs- und Auswertelektronik (4.13) gewichtet und ausgewertet werden.6. Digital UV dosimeter wristwatch according to one of claims 1 to 4, characterized in that at least three UV sensors sensing the UV-A, UV-B and UV-C spectral ranges are provided to record the entire UV spectral range, whose individual sensor signals are weighted and evaluated in signal processing and evaluation electronics (4.13).
7. Digital-UV-Dosimeter-Armbanduhr nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils drei Sensoren (4.1 bis 4.9 ) unterschiedliche spektrale Empfindlichkeitsbereiche UV-A, UV-B und UV-C aufweisen.7. Digital UV dosimeter wristwatch according to claim 6, characterized in that three sensors (4.1 to 4.9) have different spectral sensitivity ranges UV-A, UV-B and UV-C.
8. Digital-UV-Dosimeter-Armbanduhr nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoren 4.10, 4.11, 8. Digital UV dosimeter wristwatch according to claim 6, characterized in that the sensors 4.10, 4.11,
4.12) den gleichen, jeweils den gesamten UV- Spektralbereich umfassenden Empfindlichkeitsbereich aufweisen und jeweils mit den Spektralbereichen UV-A, UV-B und UV-C zugeordneten Transmissionsfiltern versehen sind.4.12) have the same sensitivity range covering the entire UV spectral range and are each provided with transmission filters assigned to the UV-A, UV-B and UV-C spectral ranges.
9. Digital-UV-Dosimeter-Armbanduhr nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die von den Sensoren (4.1 bis 4.9 bzw. 4.10 bis 4.12) generierten Signale auf einem direkt oder fernablesbaren elektronische Speicher (5.0) gespeichert werden.9. Digital UV dosimeter wristwatch according to one of claims 6 to 8, characterized in that the signals generated by the sensors (4.1 to 4.9 or 4.10 to 4.12) are stored in a directly or remotely readable electronic memory (5.0).
10. Digital-UV-Dosimeter-Armbanduhr nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicherinhalt (5.0) über eine Kabel- (5.1 bis 5.4) oder IR- Schnittstelle (5.6, 5.7) auf eine elektronische Auswerteinheit (5.5, 5.10) übertragbar ist.10. Digital UV dosimeter wristwatch according to one of claims 6 to 9, characterized in that the memory contents (5.0) are transferred to an electronic evaluation unit (5.5.) via a cable (5.1 to 5.4) or IR interface (5.6, 5.7). , 5.10) is transferable.
11. Digital-UV-Dosimeter-Armbanduhr nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiteiliges Armband vorgesehen ist, dessen Bandhälften (6.5, 6.6) jeweils einen elektrischen Leiter11. Digital UV dosimeter wristwatch according to one of claims 1 to 10, characterized in that a two-part bracelet is provided, the band halves (6.5, 6.6) each having an electrical conductor
(6.1, 6.2) aufweisen, die durch Schloßkontakte des Armbands beim Öffnen und Schließen einen Meßvorgang starten und beenden. (6.1, 6.2), which start and end a measuring process through lock contacts on the bracelet when opening and closing.
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