Patenanmeldung für Sievimet – wir hier fortgeschrieben   Stand 23. Aug. 2023

Jochen Michels, Dipl.-Ing.  Unternehmensberatung, Konrad-Adenauer-Ring 74, 41464 Neuss

 02131 80888 – jochen.michels- at - jomi1.com

 

Bezeichnung

Überwachungs-Gerät für die Strahlen-Dosislast in Sievert

 

Technisches Gebiet, Umfeld des Verfahrens

Die vorliegende Technologie betrifft Wearables und Apps zur dauernden Beobachtung des Trägers hinsichtlich der von ihm aufgenommenen Mengen an Strahlendosis gemessen in Sievert[1]. Dabei wird auch vor schädlichen Über- und Unterdosis gewarnt.

Voraussetzungen, Umfeld,

Es herrscht eine weit verbreitete Unwissenheit über zuträgliche und schädliche Dosen an radioaktiver Strahlung für uns Menschen. Meist wird sie als gefährlich vermutet. Angst ist die Folge.  Weitgehend unbekannt ist, dass radioaktive Strahlung auch gesundheitsfördernd ist, wenn die richtige Dosis eingehalten wird.

In der Berliner Zeitung[2] moniert Herr Ulrich Waas[3], dass die natürliche Strahlenexposition in Deutschland zwischen etwa 1.000 und 10.000 μSv/a variiert und dies politisch und gesellschaftlich nicht kritisiert wird. Andererseits sehe man bei Endlagern schon 10 μSv/a als kritisch an. Andere Experten kritisieren dieses ambivalente Verhalten ebenfalls.

Jedenfalls ist festzustellen, dass:

·        Kaum bekannt ist, welche Dosis man mindestens haben sollte.

·        Noch weniger bekannt ist, wieviel man tatsächlich laufend abbekommt.

·        Gar nicht bekannt ist, wie, wo, wann, wie lange, man sich welcher Strahlung aussetzen sollte.

Wir befinden uns im Dunkel und im Nichtwissen um die radioaktive Strahlung und ihre Wirkung. Viele scheuen sogar die Diskussion und lehnen Atomstrahlen grundsätzlich ab. So der Strahlenexperte Dipl.Ing. Smital, Greenpeace, in einem Telefongespräch mit dem Autor. Die Strahlenschutz-Gesetzgebung sieht schon 1 mSV/a bei einer Person als exponiert an.

Dagegen wird nirgendwo eine zu niedrige Strahlung thematisiert. Eine Ausnahme ist der Gasteiner Heilstollen, wo die Patienten bewusst einer Radonstrahlung ausgesetzt werden. Diese verschafft ihnen Linderung und Heilung vielfältiger Beschwerden und Krankheiten.

 

Der Markt und  Stand der Technik

Auf dem Markt befindliche Geräte und Apps haben fast ausschliesslich die Strahlung von Material in Becquerel im Blick. Der Geigerzähler ist weit verbreitet. Damit wird die Strahlung von einzelnen oder Ansammlungen von strahlenden Elementen, Isotopen, Aktiniden oder anderen Substanzen  in Becquerel, Curie oder ähnlichen Einheiten festgestellt, die momentan von einem solchen Gegenstand ausgehen.

Teilweise wird auch festgestellt, wieviel und welche Strahlung auf einen Gegenstand oder Menschen eintrifft.

Jedoch wird nicht gemessen, kumuliert und ausgewertet, welche Dosis – gemessen in Sievert oder Anteilen davon - in welchem Zeitraum auf Menschen oder auch Tiere einwirkt.

So gibt es – neben den allseits bekannten Geigerzählern - bereits Sensoren, die als Stecker in einem Smartphone ( SP) die Strahlung misst.  Ein Muster, wie man sie bei Amazon, Conrad  & Co. Findet, ist hier gezeigt. Sie werden in die Standard-Audiobuchse des SP eingesteckt und mit einer eigenen SP-App ausgewertet. Die Unhandlichkeit dieser Sensoren, sowie die sonstige Ausstattung sind hinderlich für weite Verbreitung. Im SP gesteckt bieten sie die Gefahr, abzubrechen. Auch andere Angebote gibt es bereits: die Kamera in manchen SP kann nach Abkleben Beta- und Gammastrahlen richtungsgebunden erfassen. Eine preiswerte App soll brauchbare Werte auswerten und darbieten können.

Es gibt ähnliche Sensoren in Füllhaltergehäusen, die sogar eine eigene Stromversorgung enthalten.

Sie alle sind zwar für punktuelle Geigermessungen geeignet, aber für Dauernutzung unbrauchbar.

 

Einige Eckwerte von Experten:

·       Eine Ganzkörperdosis von 5 Sv (ohne medizinische Versorgung) führt bei 50% der Menschen innerhalb von 30 Tagen zum Tod.

·       Beruflich strahlenexponierte Menschen dürfen einer jährlichen Dosis von 0,020 Sv (=20 mSV) ausgesetzt sein, maximal in einem einzelnen Jahr 0,050 Sv = 50 mSv

·       Eine in Deutschland lebende Person erhält eine mittlere effektive Dosis von 0,0021 Sv pro Jahr. Das sind 2,1 mSV pro Jahr.

·       Andere sprechen von 1 mikroSievert pro Tag bzw. 360 μSv/a. Das wäre nur noch 0,000360 Sv pro Jahr.

Es herrscht also Unsicherheit, selbst bei den Experten.  Zur zuträglichen Strahlendosis für Menschen gibt es drei wichtige Untersuchungen von Luckey, Doss und Sanders. Auch Ed Hiseroth hat sich dazu geäussert. Sie kommen insgesamt zu der Aussage, dass der Mensch pro Jahr mindestens 60 mSV bekommen sollte. Als Obergrenze gibt es stark variierende Angaben, die von 200 bis 3.000 mSV gehen. Offizielle Forschungsergebnisse sind in Deutschland kaum vorhanden, und bei fast allen Bürgern unbekannt.

 

Nützliche Wirkung der radioaktiven Strahlung

Wenig bekannt ist die Tatsache, dass unsere Körperzellen durch regelmäßige Strahlen mit geeigneter Dosis in ihrer Regenerationsfähigkeit trainiert werden Sie werden gestärkt und widerstandsfähig gegen Beanspruchungen vieler Art. Diese Wirkung muss in ihrer Größe durch Erfahrungen angenähert werden, da es keine entsprechende Forschung gibt. Als Vorschlag kann gelten, dass man eine Dosis um 200 bis vielleicht 1.000 mSV pro Jahr anstreben sollte, bis genauere Erkenntnisse vorliegen.

Diese Jahresdosis darf nicht konzentriert innerhalb kürzester Zeit aufgenommen werden. Sie sollte in etwa gleichen Dosen pro Tag, verteilt über das Jahr, erreicht werden. Das heisst etwa 0,6 bis 3 mSv pro Tag. Man muss diese Strahlendosis gleichsam als Training für die Zellen des Organismus sehen. Jeden Tag eine Übungseinheit, ähnlich wie beim Sport.

Diese Mengen sind nicht einfach zu summieren, sondern benötigen Pausen, wie bei jedem Training. Die Zellen werden durch die anregenden Strahlen in ihrem korrekten Verhalten trainiert und brauchen wie ein Sportler oder Reha-Patient den gesunden Wechsel zwischen Spannung und Ruhe. Allzu lange Pausen sind ebenso abträglich, wie Überdosen.

Fliegendes Personal, das sein ganzes Leben NUR auf der Nordatlantikroute fliegen würde, könnte in 40 Jahren Dienstzeit 400mSv erreichen. Das ist ein Zehntel von 4Sv, wo es - in kurzer Zeit erhalten - gefährlich werden könnte.

Da heute niemand seine eigene Sievert-Dosis ständig kontrolliert, weiss auch kaum jemand was schädlich oder nützlich ist.

Dem will Sievimet (vorl. Arbeitsname) abhelfen mit dem Verfahren aus Gerät und Auswertungs-APP.

 

 

 

Zu lösende Aufgabe

Erwünscht ist das regelmäßiges Zelltraining. Das wird durch Atomstrahlung gefördert. Die verstrahlten Wohnungen in Taiwan, der Gasteiner Heilstollen bei Salzburg, Wohngebiete in Indien und andere beweisen es. Auch zur Heilung – zum Beispiel bei Prostata-Krebs – wird dauernde radioaktive Strahlung eingesetzt. Röntgen dagegen ist punktuell und wird scharf überwacht.

Daher sollte bei den Krankenkassen ein hohes Interesse bestehen, ihren Versicherten einfache Möglichkeiten zu geben, ihre optimale Strahlen-Dosis zu überwachen. Die meisten Menschen dürften bestrebt sein, unverträglich niedrige oder hohe Strahlenmengen zu vermeiden. Vor zu hohen Strahlen schützen die meisten Staaten ihre Bürger durch Gesetze. Vor zu niedrigen Dosen jedoch nicht. Der Fitness-bewusste Bürger sollte sich also selbst orientieren können. 

 

 

Offenbarung der Erfindung/des Verfahrens

 

Beschreibung der zeichnungen

 

 

Detaillierte Beschreibung

Kurzbeschreibung des Vorschlages

Mit einer einfachen Ergänzung für Fitness-Bänder (FB) und Smartwatches (SW) werden alle eintreffenden radioaktiven Strahlen aufgenommen, auf dem Smartphone (SP) gespeichert und in zeitlichen Intervallen ausgewertet.

Die auf den Menschen treffenden Strahlenteilchen ( Alfa, Beta, Gamma, Neutronen, ggf. weitere) werden von einem Sensor im FB oder SW laufend per Bluetooth an das SP gesendet. Dort nimmt ein Speicher sie auf und eine APP übernimmt das Ordnen und Auswerten.

Daraus ergeben sich Dosis-Werte in kurzen, mittleren und langen Zeiträumen, die es erlauben, harmlose von schädlichen Dosen zu unterscheiden. Die Werte der Strahlenschutzgesetze, -Verordnungen und –Anlagen gelten vorerst als Anhaltspunkte. Sie sind unter Experten derzeit umstritten, im Gesetz zu niedrig festgelegt und erreichen in Deutschland nicht die gesundheitsfördernden Werte.

Durch verbreiteten Einsatz von Sievimet werden Erfahrungen möglich, die ggf. sogar die Gesetzgebung beeinflussen können.

Die einzelnen Elemente

Der Sensor

Auf einem gadget (SW, FB, Plastikkarte, Brosche o.ä ) ist ein Sensor installiert, der mit Bluetooth für jedes empfangene Teilchen (Alfa, Beta, Gamma usw. mit dem Energielevel) sofort einen entsprechenden Impuls an das SP sendet. Millionen von FB und SW senden schon heute ständig die Werte für Herzschläge, Puls, Schritte, Kilometer usw. an das SP zur Auswertung. Die ganze Sende-Technik einschl. Energieversorgung, Senden usw. sind also schon heute in diesen Geräten vorhanden und werden genutzt.

 Solche Sensoren gibt es schon heute in den hier gezeigten SP-Zusatzgeräten.

Das Smartphone

Das SP ist die Hardware-Basis für die Auswertung durch eine App. Damit sind schon Stromversorgung, Bluetooth-Sendetechnik gegeben. Es kann auch den Sensor aufnehmen. Dies hat aber den Nachteil, dass es nicht ständig an einer bestimmten Körperstelle getragen wird.

Patentansprüche

Es handelt sich um eine Kombination aus Gerät und Verfahren.

1.       Die Smartphone-App

Ähnlich bekannter Fitness-Apps für SP /SW wertet die Sievimet-App die Daten aus und stellt sie in lesbarer und verständlicher Form dar.

Die App speichert die eintreffenden Impulse je nach Strahlenart in dafür bestimmte eigene Zähler. Diese Zähler sammeln die Impulse. Nach einem einstellbaren Zeitintervall – z. B. einer Viertelstunde – werden die aufgelaufenen Summen für jede Strahlenart in einem separaten Zähler-Speicher abgelegt und dabei mit einem Zeitstempel (Kalenderdatum / Uhrzeit) versehen.

Einmal pro Stunde werden die Einzelsummen jeder Strahlenart in einem weiteren Speicher abgelegt, so dass sich am Tagesende (Mitternacht) für jede Strahlenart 24 Summen in diesen Speichern befinden.

Daneben gibt es für jede Strahlenart eigene Schwellwerte je Viertel- und volle Stunde. Mit diesen werden die Summen jeweils verglichen um plötzliche oder kurzzeitige Intensivstrahlen sofort zu erkennen. Dabei wird dann ein alert (Warnsignal) ausgelöst.

Die Tagessummen werden täglich einmal (z. B. Mitternacht) in die Cloud übertragen und dort in eigenen Speichern je Strahlenart gesammelt. Sollte die Cloudverbindung einmal für mehrere Tage unterbrochen sein, kann die App die Werte bis zu einem Monat auch im SP selbst speichern.

Stündlich werden nach der Sievert-Formel aus den gesammelten Teilchenmengen der einzelnen Arten die Dosis als milliSievert (mSV) errechnet. Bei Erreichen von Schwellwerten wird der erwähnte alert ausgelöst.

Die betreffende Person muss je nach Schwere des alerts dann eine Arztpraxis oder andere geeignete Stelle aufsuchen, die Genaueres zu Art und Umfang der Strahlenbelastung ermittelt.

Analoges gilt umgekehrt für eine zu geringe Strahlendosis. Dieser erfordert allerdings kein schnelles Handeln. Wenn über einen längeren Zeitraum (z.B. einen Monat oder ein Halbjahr) zu wenig mSV festgestellt wurden, bekommt die Person eine Meldung. Sie sollte dann geeignete Orte mit mehr Strahlung aufsuchen, z.B. einen Gebirgs-Aufenthalt, einen Kuraufenthalt in einem Strahlenbad, einen Langstreckenflug, Skiurlaub und ähnliche Mittel.

 

2.       Die Cloud-Speicherung

 

Die in der App gesammelten Werte werden zu langfristigen Überwachung der Strahlendosis in einen Cloudspeicher übertragen. Dort werden dann aufgrund der Tages- und/oder Monatssummen die Jahreswerte errechnet und mit der el. Patientenakte verknüpft.

So kann der Patient und sein Arzt über Jahre hinweg feststellen, wie die Strahlendosis verlaufen ist und ggf. daraus Rückschlüsse auf andere Anamnese-Faktoren ziehen.

3.       Die Ermittlung von Sievert-Werten

Da hierzu noch keine konkrete Formel/Algorithmus vorliegt. Wird vorläufig das Folgende Verfahren eingetzt:

Die App im SP sagt: in der letzten 15 Minuten erhielt „ich“ :

   375.000 Alfateilchen

     35.000 Beta

1.567.000 Gamma

     13.000 Neutronen

Die etwa pfenniggroße Auftreff-Fläche  des Sensors wird umgerechnet in die Körper-Gesamtfläche bei horizontaler Projektion, sagen wir 3.000 mal.  Demzufolge war die Exposition der Trägerperson in dieser Viertelstunde eine Dosis von xxx mSV. Diese Werte werden gespeichert und entsprechend der Zeitintervalle fortgeschrieben. Ergeben sich Schwellwerte, werden alerts ausgelöst.

 

4.       System Komponenten

Sensor zum Einbau in SW, SP oder andere Träger. Stromversorgung und Bluetooth Sendetechnik zum SP, falls erforderlich

5.       Gerät

 

 

6.     Programmprodukt

 

https://new.epo.org/de/legal/epc/2020/r42.html

 

 

 



[1] zur Einheit Sievert Sv nach SI

Das Sievert wird für folgende Dosisgrößen verwendet (Einzelheiten siehe den Artikel „Äquivalentdosis“):

·        Äquivalentdosis als Dosismessgröße,

·        Organ-Äquivalentdosis,

·        Effektive Dosis,

·        Folge-Organ-Äquivalentdosis,

·        Effektive Folgedosis.

Dosisangaben in Sievert werden im Strahlenschutz in einem Dosisbereich bis zu einigen 100 mSv angewendet, wo stochastische Wirkungen bekanntermaßen auftreten oder (bei niedrigen Dosen) vermutet werden[2] und wo deterministische Wirkungen noch nicht maßgebend sind. Höhere Strahlendosen, bei denen die deterministischen Wirkungen maßgebend sind, werden in der Maßeinheit Gray angegeben. Typisch hierfür sind Patientendosen im Rahmen der Strahlentherapie.

Beim Einwirken verschiedener Strahlenarten auf ein Gewebe haben jeweils verwendete Dosisangaben in Sievert den Vorteil, dass sie hinsichtlich des stochastischen Risikos direkt miteinander verglichen werden können. Sie können auch zueinander addiert werden, und die Summe drückt das mit der Einwirkung verbundene Gesamtrisiko aus.

Bundesamt für Strahlenschutz

·        Die gesamte natürliche Strahlenexposition in Deutschland oder genauer die effektive Dosis einer Einzelperson in Deutschland beträgt durchschnittlich 2,1 Millisievert (mSv) im Jahr. Das sind 2.100 Mikrosievert (μSv/a)

·        Je nach Wohnort, Ernährungs- und Lebensgewohnheiten reicht sie von 1 Millisievert bis zu 10 Millisievert.

·        Über die Atemluft und die Nahrung nimmt der Mensch seit jeher natürliche radioaktive Stoffe in den Körper auf:

·        Die Inhalation des radioaktiven Gases Radon mit seinen Folgeprodukten führt im Durchschnitt pro Jahr zu einer effektiven Dosis von 1,1 Millisievert.

·        Mit der Nahrung werden natürliche Radionuklide aus den radioaktiven Zerfallsreihen des Thoriums und des Urans sowie Kalium-40 und Kohlenstoff-14 aufgenommen; dadurch kommen im Mittel jährlich circa 0,3 Millisievert hinzu.

[2] „Bei nur einem einzigen Transatlantikflug pro Jahr von Frankfurt nach New York und zurück liegt im Mittel die Dosis bei gut dem zehnfachen, das heißt bei 100 μSv/a.

Die natürliche Strahlenexposition in Deutschland variiert je nach Wohnort zwischen etwa 1.000 und 10.000 μSv/a, im Mittel 2.100 μSv/a. Diese naturgegebenen Unterschiede von 9.000 μSv/a gelten politisch und gesellschaftlich als nicht beachtenswert. – wie kann dann ein Tausendstel davon, das unter sehr unwahrscheinlichen Zuständen dazukommen könnte, als problematisch eingestuft werden“

 

[3] Aus der BZ: Der Autor hat jetzt über 45 Jahre „Energiediskussion“ erlebt. In dem Zeitraum ist oft von verschiedenen Seiten – je nach Seite und Lage mal mehr, mal weniger – mit vorgeschobenen, konstruierten Argumenten gearbeitet worden, um damit kritischen Fragen der Öffentlichkeit auszuweichen. Die Lage in der Energieversorgung ist jetzt jedoch so kritisch, dass wir uns diese Spiegelfechterei nicht mehr leisten können. Es gibt sowohl zur Kernenergienutzung als auch zu einer regenerativen Energieversorgung Fragen, die seriös beantwortet werden müssen und nicht jeweils durch Plakatieren der konstruierten oder auch tatsächlichen Schwächen der jeweils anderen Technologie beantwortet werden können. Die Hoffnung wäre, dass gerade Ministerien, die für die Gesamtheit tätig sein sollen, das auch so sehen.

Zum Autor: Nach dem Physik-Diplom 1975 ging Ulrich Waas zur KKW-Sparte der Kraftwerk Union AG (KWU), damals gemeinsames Tochterunternehmen von Siemens und AEG. Nach Tätigkeiten in verschiedenen Fachabteilungen war er von 1992 bis zur Pensionierung 2012 Leiter der Abteilung, die beim KKW-Erbauer unter anderem für einen wesentlichen Teil der gegenwärtig diskutierten Periodischen Sicherheitsüberprüfung zuständig war. Anfang 2005 wurde Waas zum Einbringen seiner Fachkenntnisse in Sicherheitsfragen bei KKW vom Bundesumweltministerium in einen Ausschuss der Reaktor-Sicherheitskommission berufen, von Anfang 2010 bis Ende 2021 in die RSK selbst.