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Ultraschalllärm direkt an der Person gemessen – ein von der PTB entwickeltes Gerät kann zur genaueren Erfassung der Luftultraschallbelastung beitragen

Kategorien:
  • Metrologie für die Wirtschaft
  • Medizin
30.05.2022

Ein im Fachbereich 1.6 neu entwickeltes Hochfrequenzpersonenschallexposimeter (High-Frequency and Ultrasound Personal Exposimeter, kurz HiFUSPEx) hat die Messfähigkeiten eines „echten“ Schallpegelmessers, kann aber als vollständig tragbares Gerät die individuelle Ultraschalllärmbelastung einer Person erfassen.

Luftultraschallbelastung steht seit Jahren im Verdacht insbesondere an Arbeitsplätzen negative gesundheitliche Auswirkungen zu verursachen. Bisher fehlte die Technologie und Methodik, um eine Ultraschallexposition zuverlässig messen zu können. Wegen ihrer Komplexität lassen sich Ultraschallfelder nicht mit klassischen Handschallpegelmessern erfassen, denn diese sind für ortsfeste Messungen in Abwesenheit eines Mitarbeiters vorgesehen. In solchen Fällen, wenn die Handschallpegelmesser nicht geeignet sind, werden personenbezogene Messungen mit Schallexposimetern durchgeführt. Die dafür eingesetzten Geräte sind aber bisher nur auf den mittleren Hörfrequenzbereich bis 8 kHz ausgelegt.

Daher wurde in Kooperation zwischen der PTB und dem Institut für Arbeitsschutz der Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherung (IFA der DGUV) im Rahmen eines Technologietransfers ein Hochfrequenzpersonenschallexposimeter (Abbildung 1) entwickelt. Es ist vor allem für personenbezogene Messungen vorgesehen, weil die Ultraschallbelastung insbesondere von der individuellen  Einwirkung auf eine Person abhängig ist. Es kann jedoch auch wie ein Handschallpegelmesser im Hörschallbereich eingesetzt werden.

 

Abbildung 1. Funktionsmuster des HiFUSPEx. Das Gerät wird zum Beispiel am Gürtel getragen, während das abgesetzte Mikrofon mit integriertem Beschleunigungssensor durch eine Kopf- oder Schulterhalterung vor dem Ohr positioniert wird.

 

Für eine personenbezogene Messung wird das separat positionierbare, vergleichsweise kleine Mikrofon nah am Ohr der betroffenen Person befestigt (Abbildung 2). Auf Grund der kleinen Wellenlängen des Luftultraschalls ist der Abstand zum Ohr möglichst gering zu halten, um realistisch den das Ohr erreichenden Schalldruck bestimmen zu können. Das Gerät selbst wird am Körper, z. B. an einem Gürtel, befestigt und somit ortsunabhängig getragen.

 

 

Abbildung 2: Das HiFUSPEx im beispielhaften Einsatz mit Schultermontage (links, Einsatz zweier synchronisierter Geräte an beiden Ohren) und mit Kopfhalterung (rechts).

 

Das entwickelte Gerät wurde durch Vergleichsmessungen mit einem bis 100 kHz getesteten Ultraschallpegelmesssystem (USPM) validiert [2]. In einer Reihe von Messungen in verschiedenen, simulierten industriellen Arbeitsszenarien haben beide Geräte vergleichbare Ergebnisse geliefert [3]. Die dabei gesammelten ortsaufgelösten Messdaten von verschiedensten Ultraschallfeldern sind auch für weitere Anwendungen und Analysen interessant und werden daher in einer Datenbank veröffentlicht [4].

Mit der aktuellen Version des Geräts (Abbildungen 1 und 2) werden weitere Praxistests durchgeführt. Parallel dazu werden Mess- und Kalibierverfahren für den Routineeinsatz entwickelt, die dann für praktische Arbeitsplatzlärmanalysen zur Verfügung stehen. Das Funktionsmuster soll nun in die Praxis überführt werden ([1], Technologieangebot 7095).

 

Literatur:

[1] Physikalisch-Technische Bundesanstalt, PTB Innovationen Technologieangebot “Ultraschallexposimeter für den praktischen Arbeitsschutz,” 2021. [Online]. Opens external link in new windowLink

[2] M. Wächtler, M. Rust, A. Wolff, and C. Kling, “Development of an ultrasound level meter for use in occupational safety and health,” J. Acoust. Soc. Am., vol. 149, no. 4, pp. 2836–2847, 2021, Opens external link in new windowdoi: 10.1121/10.0004787.

[3] M. Cieslak, C. Kling, and A. Wolff, “Development of a Personal Ultrasound Exposimeter for Occupational Health Monitoring,” Int. J. Environ. Res. Public Health, vol. 18, no. 24, 2021, Opens external link in new windowdoi: 10.3390/ijerph182413289.

[4] M. Cieslak, C. Kling, and A. Wolff, "Dataset of the high-frequency and ultrasound personal exposimeter (HiFUSPEx) validation scans performed in three simulated industrial sound fields", 2022, PTB Open Access Repository; Opens external link in new windowdoi:10.7795/720.20211214. (Datensatz zum Zeitpunkt der Nachricht noch nicht veröffentlicht)

 

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