[发明专利]用于探测微尘颗粒的传感器标签和防尘面具

说明书

本发明涉及一种用于探测微尘颗粒（30）的传感器标签（10）。所述传感器标签具有凝胶基质（11），所述凝胶基质包含至少一种有色的氧化剂（20）。所述氧化剂（20）能够相对于碳起到电子受体的作用。所述传感器标签可以布置在防尘面罩的内部空间中。

技术领域

本发明涉及一种用于探测微尘颗粒的传感器标签。本发明此外还涉及一种防尘面具，该防尘面具具有至少一个传感器标签。

背景技术

为了监测空气中的微尘颗粒负载，使用在技术上复杂的方法。通常使用电阻式碳烟传感器来检测例如在内燃机中产生的、基于碳的颗粒。光学测量方法虽然没有那么复杂而且允许不取决于微尘颗粒化学成分地探测微尘颗粒，但是光学测量方法依赖电流供应和分析软件，所述光学测量方法例如是：光谱分析地确定碳烟或者利用传感器进行基于漫射光的测量。

在空气大量地负载了微尘颗粒的环境中，可以通过佩戴防尘面具进行劳动保护。但是这样的防尘面具的不密封性不能以简单的方式被识别。特别地不可能的是，在持续使用防尘面具期间在防尘面具的内部空间中布置用于微尘颗粒的探测器，因为所有这样的探测器对此都太大了。

发明内容

用于探测微尘颗粒的传感器标签具有凝胶基质来作为功能单元。所述凝胶基质包含至少一种有色的氧化剂，这样地选择该氧化剂的氧化还原电势：使得氧化剂能够相对于碳起到电子受体的作用。凝胶基质保护氧化剂免受外界影响，例如免受机械磨损。该凝胶基质此外还能够使得氧化剂和被分析物之间的接触成为可能。当微尘颗粒作为被分析物积聚到凝胶基质上时，微尘颗粒可以通过扩散与氧化剂处于接触。为了使得借助于传感器标签来探测微尘颗粒成为可能，微尘颗粒必须包含能够通过氧化剂来氧化的组分。氧化剂可以氧化碳，所述碳例如可以在碳烟颗粒中被发现。但是，一种氧化剂例如也可以相对于多环芳香族碳氢化合物起到氧化剂的作用，所述氧化剂的氧化还原电势足够用来氧化碳。

传感器标签可以是传感器设备。传感器标签例如可以是传感器标贴或者传感器胶贴。

有色的氧化剂在以下情况下改变氧化剂的颜色：该氧化剂起到电子受体的作用并且在这种情况下自身被还原。通过在凝胶基质中的氧化剂的颜色变化可以探测微尘颗粒的存在。

所述传感器标签被动地工作，并且因此不依赖电流供给、运行软件或分析软件。传感器标签的颜色转换可以直接由人读取。但是为了使得能够持续监测微尘颗粒的存在，在传感器标签的一种实施方式中同样可以设置的是，将摄像机这样地布置在传感器标签处，使得该摄像机能够检测凝胶基质的颜色变化并且在检测到颜色变化时自动触发警报。

特别好地适合于传感器标签的氧化剂特别是无机氧化物，所述无机氧化物可以具有高的氧化还原电势。

优选的是，氧化剂是电荷转移配合物（Charge-Transfer-Komplex），因为电荷转移配合物在氧化态（Oxidationsstufe）变化时显示出特别强烈的颜色变化。

氧化剂尤其优选地涉及高锰酸盐、例如高锰酸钾。其中存在+7氧化态的锰。高锰酸盐-阴离子是电荷转移配合物，所述电荷转移配合物被染成鲜艳的紫色。在高锰酸盐-阴离子与碳反应时，锰被还原到+2氧化态上。锰（Ⅱ）阳离子仅仅赋予了凝胶基质浅粉色的颜色。在使用高锰酸盐作为传感器标签的氧化剂时，在凝胶基质中的少量的高锰酸盐已经足以将凝胶基质染成紫色。相应地，少量的微尘颗粒也足以将凝胶基质中全部的高锰酸盐还原并且因此引起凝胶基质的颜色转换。在使用高锰酸盐作为氧化剂的情况下，因此可以获得特别灵敏的传感器标签。

原则上可以实现：具有无水的凝胶基质的传感器标签。但是在这种情况下，以下情况是不够的：微尘颗粒从空气中扩散进入凝胶基质中并且与氧化剂接触。凝胶基质此外还必须从空气湿度吸收足够的水，以使得微尘颗粒与氧化剂之间的氧化还原反应成为可能。因此优选的是，使用从一开始就包含水的凝胶基质。