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WO2006018166A2 - Überwachungssystem zum sammeln und/oder zur transdermalen weiterdiffusion von umweltkontaminantien enthaltender luft und verfahren hierzu - Google Patents

Überwachungssystem zum sammeln und/oder zur transdermalen weiterdiffusion von umweltkontaminantien enthaltender luft und verfahren hierzu Download PDF

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Publication number
WO2006018166A2
WO2006018166A2 PCT/EP2005/008555 EP2005008555W WO2006018166A2 WO 2006018166 A2 WO2006018166 A2 WO 2006018166A2 EP 2005008555 W EP2005008555 W EP 2005008555W WO 2006018166 A2 WO2006018166 A2 WO 2006018166A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
monitoring system
environmental contaminants
skin
layer
collecting
Prior art date
Application number
PCT/EP2005/008555
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
WO2006018166B1 (de
WO2006018166A3 (de
Inventor
Michael Horstmann
Christina SCHÜTZ
Mohammad Sameti
Yves-Thorsten Przybylla
Christoph Schmitz
Original Assignee
Lts Lohmann Therapie-Systeme Ag
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Lts Lohmann Therapie-Systeme Ag filed Critical Lts Lohmann Therapie-Systeme Ag
Priority to CN200580025941XA priority Critical patent/CN101022761B/zh
Priority to AU2005274459A priority patent/AU2005274459C1/en
Priority to JP2007525233A priority patent/JP4783367B2/ja
Priority to US11/659,072 priority patent/US7640816B2/en
Priority to CA002573576A priority patent/CA2573576A1/en
Priority to EP05781174A priority patent/EP1778075A2/de
Publication of WO2006018166A2 publication Critical patent/WO2006018166A2/de
Publication of WO2006018166A3 publication Critical patent/WO2006018166A3/de
Publication of WO2006018166B1 publication Critical patent/WO2006018166B1/de

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    • G01N13/00—Investigating surface or boundary effects, e.g. wetting power; Investigating diffusion effects; Analysing materials by determining surface, boundary, or diffusion effects
    • G01N2013/003—Diffusion; diffusivity between liquids

Definitions

  • the present invention relates to a monitoring system for collecting and / or transdermal further diffusion of environmental contaminants containing air and a method suitable for this purpose.
  • test tubes usually consist of absorptive material which contains color reagents and displays concentration-dependent visible results for the concentration of certain gases and volatiles.
  • absorptive material which contains color reagents and displays concentration-dependent visible results for the concentration of certain gases and volatiles.
  • test tubes are limited to individual substances and are generally relatively insensitive because of the purely chemical reactions underlying them.
  • concentration-dependent visible results for the concentration of certain gases and volatiles are limited to individual substances and are generally relatively insensitive because of the purely chemical reactions underlying them.
  • concentration-dependent visible results for the concentration of certain gases and volatiles are limited to individual substances and are generally relatively insensitive because of the purely chemical reactions underlying them.
  • concentrations in the air further a defined amount of air must be sucked through the test tube, which requires a comprehensive test apparatus.
  • US 2003/0225362 A1 discloses a system and a method for a transdermal mass of volatile substances.
  • at least one collecting device for holding and forwarding an analysis sample transdermally obtained from the skin of a person and a detector system for identifying and quantifying the analytical sample are present.
  • the input data of the detector system are received by a logic module and stored and set in relation to other data of the person and displayed as Crowinformati- on, which is forwarded to another system and controls the operation of the Sammelein ⁇ direction and the detector system.
  • WO99 / 13336 relates to a non-invasive transdermal system for detecting an analytical sample extracted from an intermediate liquid from or underneath the skin of a person.
  • the system consists of a chemical dry component which interacts with the analytical sample and has a detection sensitivity which makes it possible to detect the analytical sample extracted from the intermediate liquid and from a chemical moisture component for the transfer of the analytical sample from the intermediate liquid in or under the skin the chemical dry component in sufficient quantity so that the dry component can examine the analytical sample.
  • US 4 092 119 describes an environmental quality indicator made of a polymeric material
  • Carrier layer is applied to the indicator as a layer of paint that changes color when exposed to certain environmental contaminants. In the carrier layer, neither diffusion nor permeation processes take place. The color layer does not constitute a barrier layer, in Only one color change occurs as a result of chemical reactions of the indicator with certain environmental contaminants.
  • the system includes a gauze layer overlying the skin, a porous layer, a tie layer containing a chemically or biochemically active material for binding the volatile analyte, a gas permeable filter, and a barrier layer that protects the system from contamination from the ambient air protects.
  • the object of the invention is to provide a monitoring system with which certain highly volatile substances, especially contaminants contained in the ambient air, are collected in a simple manner and / or can diffuse transdermally.
  • a monitoring system which is arranged flat on the skin of a living being, has a diffusion collector of at least three layers and / or an equilibrium diffuser of at least two layers.
  • the skin of an animal facing layer of the diffusion collector on the skin is Idebereheat prevents a barrier layer, the diffusion of the environmental contaminants into the skin and is a environmental contaminants receiving collecting layer on the outside of the monitoring system.
  • the layer of the equilibrium diffuser on the skin of a living being is adhesively adhesive to the skin and there is a collecting layer receiving the environmental contaminants and transdermally forwarding the collecting layer on the outside of the monitoring system.
  • the collecting layer consists of at least one suitable for transdermal purposes polymeric material.
  • the polymeric material (s) are added to porous, absorbent materials to increase the solubility and the absorption of organic Regenkontinantien.
  • the polymeric or the polymeric material (s) from the group of silicone copolymers, polyisobutylene, acrylate copolymers, Styrolisoprencopolymere be selected.
  • the porous absorptive materials are preferably selected from the group of activated carbon, bentonite, silica, synthesized polymers with specific affinities for certain organic trace substances.
  • each of the two polymeric materials is positioned after exposure in a sealed vessel which is heated in a headspace Gaschromato- graph, wherein a state of equilibrium between diffuse from the materials in a gas space in the respective vessel environmental contaminants and adjusts the remaining in the material environmental contaminants and the amounts of Regen ⁇ contaminants from the gas phase of the gas space out measured.
  • an estimated value for the dermal delivery rate of environmental contaminants to a living being is determined by comparing the measured amounts or concentrations of the environmental contaminants in the two polymeric materials.
  • the invention achieves the advantage that the monitoring system consists of diffusion collectors and equilibrium diffusers, which can be used together or each component can be used alone.
  • diffusion collector and equilibrium diffuser With the combined use of diffusion collector and equilibrium diffuser, a particularly simple and reliable assessment of the transdermal absorption rate of environmental contaminants is possible. If the diffusion collector and the equilibrium diffuser are used independently of one another, then the analysis of the contaminants stored in the diffusion collector allows statements to be made about the concentrations of the individual substances and which substances are present in the ambient air. If the equilibrium diffuser is used alone, the measurement of the environmental contaminants present in the equilibrium diffuser will provide information on the transdermal uptake of environmental contaminants in relation to their concentrations and quantities.
  • the invention is explained in more detail below with reference to illustrative exemplary embodiments. Show it:
  • FIG. 1 shows schematically a section through a diffusion collector according to the invention
  • FIG. 2 shows a schematic sectional view through an equilibrium diffuser according to FIG
  • FIG. 3 shows the planar arrangement of a monitoring system according to the invention on the skin of a living being
  • FIG. 4 a schematically shows the diffusion conditions in the diffusion collector and in the equilibrium diffuser and in the latter the transdermal permeation
  • FIG. 4b schematically shows the diffusion ratios in an embodiment of the diffusion collector slightly modified with respect to FIG. 4a and in the equilibrium diffuser and in the latter the transdermal permeation.
  • the monitoring system 6 contains a polymer-containing transdermal planar formulation which is adhered to the skin of a living being and after several hours of use, which may be up to 24 hours, by analytical determination of the trace amount of organic volatile compounds contained via the air is evaluated.
  • the monitoring system 6, s. Figures 3, 4a and 4b, consists of at least one Diffusions ⁇ collectors 4 and 8 and / or at least one equilibrium diffuser 5. It can, depending on the measurements to be carried out, only the on the skin to be worn Heilkontaminations-Diffusions- Samrnler 4 or 8, as well as those collection systems which, in addition to the diffusion collectors, contain the same number of equilibrium diffusers 5 as storage facilities for organic trace substances, which at the same time enable the further diffusion of the trace substances into the skin.
  • FIG. 1 shows a schematic section through a diffusion collector 4, which orders from at least three layers, a skin-facing adhesive layer 1, one of which Diffusion preventing barrier layer 2 and arranged on the outside of the Kochwachungs ⁇ system Sammelschiclit. 3
  • the composition of the collecting layer 3 can be adapted according to the respective application.
  • the texture of the collection layer 3 is sufficiently stiff for a 24-hour wearing period.
  • polymeric active ingredients are suitable as the main component for this application. Because of the good compatibility with the skin, in particular silicone copolymers, polyisobutylene, styrene isoprene copolymers and other materials used for transdermal therapeutic systems are well suited.
  • porous and absorptive materials such as activated carbon, bentonite, silicon dioxide are added to the polymeric materials. Synthesized polymers are used especially for the absorption of certain individual substances. The technique of producing such synthesized polymers with particular affinity for trace substances can be found in detail in the literature under the term "molecular imprinting".
  • the adhesive layer 1 of the diffusion collector 4 consists, for example, of biocompatible adhesive polymers, in which case silicone polymers are the first choice. In addition, polyacrylates and isobutylene are also suitable adhesives. Preferred layer thicknesses of the collecting layer 3 are between 1 and 100 ⁇ m.
  • the adhesive layer has a thickness of between 5 and 200 ⁇ m. The thickness is preferably between 5 and 100 ⁇ m.
  • all raw materials are suitable which are flexible and not or only slightly diffusible for various contaminants. Preference is given here in particular to pure metals such as aluminum, silver, gold, which are used in thin layers of about 1 to 5 ⁇ m thickness. Ideally, the metals should be elemental as a foil.
  • the construction of the Equilibriumdiffusor 5 differs from that of the diffusion collector 4 by the absence of the barrier layer 2, as shown in Figure 2 can be seen.
  • the barrier layer 2 as shown in Figure 2 can be seen.
  • the adhesive layer 1 and the collecting layer 3 of a Equilibriumdiffusors 5 are identical
  • the diffusion collector 4 and the equilibrium diffuser 5 each have adhesive layers 1 and collecting layers 3 of the same material.
  • the collecting layers 3 and the adhesive layers 1 of diffusion collector 4 and equilibrium diffuser 5 have the same dimensions.
  • Both the diffusion collector 4 and the equilibrium diffuser 5 may contain one or more additional layers as barrier layers for certain environmental contaminants and as non-adhesive layers against textiles, plastics, leather and the like.
  • the additional barrier layers make it possible to design the monitoring system only for the measurement of certain substances contained in the air, since only these can penetrate the barrier layers and the remaining contaminants can not penetrate these barrier layers.
  • the non-stick layers which are each attached to the outside of the Sammel ⁇ layers of the monitoring system, serve to prevent sticking the Sammel ⁇ layers on a garment of fabric or leather of the person who carries the monitoring system on their skin to prevent.
  • FIG. 3 shows the monitoring system 6 comprising a diffusion collector 4 and an equilibrium diffuser 5, both of which lie flat on the skin 7 of a person.
  • the entire monitoring system 6 is exposed to exposure to contaminated air, i. H.
  • Equal amounts of air act on both the diffusion collector 4 and the equilibrium diffusion layer 5, since the dimensions and thus the volumes of the respective layers 3 as well as of the layers 8 which are susceptible to adhesion are the same.
  • the materials of the layers 1 and 3 are the same in the diffusion collector 4 and the equilibrium diffuser 5, respectively, the diffusion and permeation processes through the skin can be compared with each other.
  • FIGS. 4a and 4b indicate diffusion and permeation processes in the diffusion sensors 4, 8 and in the equilibrium diffuser 5 of the monitoring system 6.
  • the ambient air has a concentration C of volatile pollutants.
  • Diffusion processes take place at the boundary layer or surface between the ambient air and the components of the monitoring system 6, represented by the arrows A and B.
  • Diffusion is a movement of atoms, ions and molecules in a medium of higher low concentration designated. Only after a uniform distribution of all particles in a system, no net movement is detectable, since then a concentration balance is achieved and the system is in an equilibrium state. The speed of the particles is temperature-dependent and increases with increasing temperature.
  • the particles move statistically, so that at first individual particles penetrate the boundary surface or separation surface between air and collecting layer at the beginning of the exposure, ie move into the collecting layer 3 in the direction of the arrow A. Some of these particles, but not all, return to the air, indicated by the arrow B, resulting in a net flow of particles towards the collection layer which was originally free of pollutants. After a certain exposure time, the previously mentioned equilibrium in the system will set and the concentration of pollutants in the collection layer will then be Cl. Since the diffusion collector 4 is equipped with a barrier layer, the collected pollutants can not further diffuse toward the skin 7. With the Equilibriumdiffusor 5 further diffusing into the skin is possible because a barrier layer is missing. The diffusion processes at the interface of ambient air and collecting layer 3 are the same as in the diffusion collector 4, provided that the materials of the two collecting layers 3 are the same and also their dimensions.
  • the permeation depends on the permeability, which is to be understood as meaning the diffusion of particles through surfaces (membranes).
  • the skin 7 can be considered as a biological membrane which is not equally well permeable to all substances. It is selectively permeable, ie the skin is permeable to a substance I, not permeable to a substance II.
  • the permeability is selective and depends on the presence of specific carrier or carrier molecules in the skin, with an affinity for a limited group of chemically related substances.
  • Equilibrium diffuser 5 is in equilibrium with the concentration C2 of the contaminants. The concentration C2 is smaller than the concentration Cl in the diffusion collector 4, since some of the contaminants do not remain in the collecting layer 3 of the equilibrium diffuser 5, but continue to diffuse in the direction of the skin 7.
  • the monitoring system After a certain period of wear of the monitoring system on the skin 7 of the exposed person or the exposed animal, the monitoring system is removed from the skin.
  • the wearing time is specific for each individual agent to be measured, d. H. different lengths.
  • the minimum wear time of the monitoring system namely about 4 to 5 hours, is for the substance with the shortest saturation time for the collection in the collection layer 3.
  • the other substances to be examined then have a longer wearing time than the minimum wearing time. It is therefore expedient to use a monitoring system with a plurality of diffusion collectors 4 and equilibrium diffusers 5 if a larger number of contaminants is to be measured.
  • the single pair of a diffusion collector 4 and an equilibrium diffuser 5 is then designed to measure one or several contaminants.
  • Each additional pair of diffusion collector 4 and equilibrium diffuser 5 is prepared for the measurement of one or more contaminants other than the contaminants measured using the aforementioned single pair. In this way it is possible to measure a variety of different contaminants with the monitoring system.
  • the monitoring system As soon as the monitoring system has been removed from the skin, it is fed, after optional storage, to analytical work-up and analytical determination of the contaminants.
  • the analytical workup is carried out by known methods such as gas chromatography. As a rule, extraction with an organic solvent of the highest purity, which does not contain the particular conta ⁇ minating agent, is carried out initially. The resulting solution is added to a high pressure liquid or gas chromatograph for analysis. By comparison with known standard solutions which contain the same contaminants as in the solution to be investigated, the amount of contaminants absorbed by the monitoring system can be determined.
  • the procedure is as follows: It is zu ⁇ least one polymer material, which is suitable for transdermal purposes and contains porous, absorptive materials for the uptake of certain environmental contaminants, adhered flat on the skin. Furthermore, a similar polymeric material, which has a barrier Schichlit which shields it against the skin, adhered to the skin surface. The two polymeric materials are exposed for the same amount of time, and then removed from the skin, and that happens at a time before the saturation of the materials for the environmental contaminants occurs. Thereafter, the collected environmental contaminants are extracted and sent to an analytical determination.
  • the concentration C2 in the collection layer 3 of the equilibrium diffuser 5 can also change the permeation and thus also the dermal supply rate in the skin With the onset of saturation no contaminants are included in the collection layer 3, but the permeation of the collection layer 3 continues. If the saturation absorption in the collecting layer 3 of the diffusion collector 4 occurs after a certain wearing time with the concentration Cl of contaminants, this is not the case with the equilibrium diffuser 5 since the concentration C2 is less than the concentration C1 due to the permeation an equilibrium state is not present.
  • the amount of contaminants and their dermal delivery rate to the skin can also be determined chromatographically without organic solvents.
  • the diffusion collector 4 and the equilibrium diffuser 5 or the materials of the collecting layers 3 of these components after exposure are placed in sealed glass vessels, which are heated in a so-called headspace gas chromatograph.
  • a equilibrium state then arises between the environmental contaminants diffusing from the materials into a gas space in the respective closed vessel and the environmental contaminants remaining in the materials.
  • the amounts or the concentration of the environmental contaminants can then be measured in the gas phase of the gas space.
  • an estimated value for the dermal Accruals of environmental contaminants to a person or animal are determined.
  • D / d is the permeability constant and has the dimension [cm / s].
  • the size d corresponds to the thickness of the skin and the feed rate is the number of moles that passes through a certain area per second. As the concentration decreases with increasing distance from the surface, the concentration gradient (Cl-C2) / d has a negative value.
  • the slightly modified embodiment of the monitoring system according to FIG. 4 b differs from the embodiment according to FIG. 4 a only with regard to the diffusion collector 8.
  • the diffusion collector 8 has a barrier layer 2, which does not adjoin the underside of the collecting layer 3, but is arranged at a distance from this bottom side. Between the Sarnmel slaughter 3 and the barrier layer 2 is another layer 9, the example videspiels ⁇ a barrier layer for a special Kontaminatie.

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Abstract

Ein Überwachungssystem zum Sammeln und/oder zur transdermalen Weiterdiffusion von Umweltkontaminantien enthaltender Luft besteht aus zumindest einem Diffusionssammler (4) und/oder einem Equilibriumdiffusor (5). Der Diffusionssammler (4) hat zumindest drei Schichten, nämlich eine klebefähige Schicht (1), die in unmittelbarem Kontakt mit der Haut (7) eines Lebewe­sens steht, eine Barriereschicht (2) und eine Sammelschicht (3) an der Außenseite des Überwa­chungssystems. Der Equilibriumdiffiisor (5) besteht aus einer klebefähigen Schicht (1) und einer Sammelschicht (3). Die Sammelschichten (3) und die klebefähigen Schichten (1) dieser beiden Komponenten des Überwachungssystems (6) sind bevorzugt aus dem gleichen Material gefertigt und besitzen die gleichen Abmessungen.

Description

Überwachungssystem zum Sammeln und/oder zur transdermalen Weiterdiffusion von Umweltkontaminantien enthaltender Luft und Verfahren hierzu
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Überwachungssystem zum Sammeln und/oder zur transdermalen Weiterdiffusion von Umweltkontaminantien enthaltender Luft sowie ein hierfür geeignetes Verfahren.
Der menschliche Organismus ist einer Fülle von Umweltlcontaminantien ausgesetzt. In diesem Zusammenhang spielen insbesondere auch organische Stoffe mit merklicher Flüchtigkeit eine Rolle, weil sie durch diverse industrielle und gewerbliche Prozesse, bei denen Industrieabgase, Automobilabgase, Lösemittel, verwendet bei Anstrichen, freigesetzt werden, überall vor¬ kommen und in ihren Auswirkungen schwer einzuschätzen sind. Gleiches gilt auch für die dermale Aufnahme von Zigarettenrauch, Sprühmitteln aller Art, Sprays und dergleichen aus der Umgebungsluft.
Klassische Methoden der Analytik von Luftkontaminantien wenden insbesondere Prüfrölirchen, Hersteller z. B. Dräger- Werke AG, Lübeck, an. Diese Prüfröhrchen bestehen in der Regel aus absorptivem Material, welches Farbreagenzien enthält und konzentrationsabhäiigig sichtbare Ergebnisse zur Konzentration bestimmter Gase und flüchtiger Stoffe anzeigt. Solche Prüfröhr- chen sind jedoch auf einzelne Stoffe beschränkt und in der Regel wegen der rein chemischen zugrunde liegenden Reaktionen relativ unempfindlich. Ferner geben sie nur die im Moment gemessene Konzentration an, jedoch nicht eine über eine gewisse Zeitspanne gemittelte Exposi¬ tion. Für eine genaue Messung der Konzentrationen in der Luft muss fernerhin eine definierte Luftmenge durch das Prüfröhrchen gesaugt werden, was eine umfangreiche Testapparatur erfordert.
Als Fortschritt gegenüber diesen Systemen sind im Handel bereits sogenannte Diffusions- monitore erhältlich (Hersteller: 3M), die relativ klein und am Körper tragbar sind. Solche Monitore enthalten etwa 180 g Aktivkohle in einer Teflonmatrix. Diese Geräte sind für die Bestimmung einer Reihe von organischen Verbindungen wie z. B . Aceton, Chloroform, Hexan, Styrol etc. geeignet. Die Geräte werden am Körper als Kapseln mit Clip getragen und nach einer mehrstündigen Tragedauer analytisch ausgewertet. Die Messung erfolgt durch organische Extraktion, z. B. durch Kohlenstoffdisulfit. Nachteile dieser Technik liegen darin, dass für die Analytik Lösemittel erforderlich sind und damit ein manuell aufwändiger Auswertungsschritt erforderlich wird. Solche Diffusionssammler können nicht zwischen inhalativer und dermaler Aufnahme von Kontaminantien unterscheiden.
Für eine dermale Aufnahme von Kontaminantien sind Formulierungen erforderlich, die flächig sind und auf der Haut getragen werden können. Solche dermal zu tragenden Diffusionssammler sind bisher nicht bekannt.
Aus der US 2003/0225362 Al sind ein System und ein Verfahren für ein transdermales Sam- mein von flüchtigen Stoffen bekannt. Hierzu sind zumindest eine Sammeleinrichtung für das Festhalten und Weiterleiten einer von der Haut einer Person transdermal erhaltenen Analysen¬ probe und ein Detektorsystem zum Identifizieren und Quantifizieren der Analysenprobe vorhan¬ den. Die Eingangsdaten des Detektorsystems werden von einem Logikmodul empfangen und gespeichert und in Beziehung zu weiteren Daten der Person gesetzt und als Ausgangsinformati- on dargestellt, die zu einem anderen System weitergeleitet wird und den Betrieb der Sammelein¬ richtung und des Detektorsystems steuert.
Die WO99/13336 betrifft ein nicht invasives transdermales System zum Detektieren einer Analysenprobe aus einer Zwischenflüssigkeit von oder unterhalb der Haut einer Person extra- hiert. Das System besteht aus einer chemischen Trockenkomponente, die mit der Analysenprobe zusammenwirkt und eine Detektierempfindlichkeit besitzt, die es ermöglicht, die aus der Zwischenflüssigkeit extrahierte Analysenprobe festzustellen und aus einer chemischen Feucht¬ komponente für die Übertragung der Analysenprobe aus der Zwischenflüssigkeit in oder unter der Haut zu der chemischen Trockenkomponente in ausreichender Menge, so dass die Trocken- komponente die Analysenprobe untersuchen kann.
In der US 4 092 119 ist ein Umgebungsqualitätsindikator beschrieben, der aus einer polymeren
Trägerschicht besteht, auf die als Indikator eine Farbschicht aufgetragen ist, die beim Einwirken bestimmter Umweltkontaminantien die Farbe wechselt. In der Trägerschicht finden weder Diffusions- noch Permeationsvorgänge statt. Die Farbschicht stellt keine Barriereschicht dar, in ilir erfolgt nur ein Farbumschlag infolge chemischer Reaktionen des Indikators mit bestimmten Umweltkontaminantien.
Aus der US 5 203 327 ist ein System bekannt, mit dem einer oder mehrere vorgegebene Analyte in der durch die Haut abgegebenen Flüssigkeit bestimmt werden können. Es werden somit die von einer Person durch die Haut abgeschiedenen Flüssigkeiten auf das Vorhandensein bestimm¬ ten Stoffe hin analysiert. Das System umfasst eine Gazeschicht, die auf der Haut aufliegt, des weiteren eine poröse Schicht, eine Bindeschicht, die ein chemisch oder biochemisch aktives Material zum Binden des flüchtigen Analyten enthält, ein gasdurchlässiges Filter und eine Barriereschicht, die das System gegen Kontamination aus der Umgebungsluft schützt.
Bei diesem in Stand der Technik bekannten System werden die von einer Person durch die Haut ausgeschiedenen Flüssigkeiten auf die Anwesenheit bestimmter Stoffe hin analysiert.
Aufgabe der Erfindung ist es ein Überwachungssystem zu schaffen, mit dem bestimmte stark flüchtige Stoffe, vor allem Kontaminantien, die in der Umgebungsluft enthalten sind, in ein¬ facher Weise gesammelt werden und/oder transdermal diffundieren können.
Diese Aufgabe wird durch ein Überwachungssystem gelöst, das flächig auf der Haut eines Lebewesens angeordnet ist, einen Diffusionssammler aus mindestens drei Schichten und/oder einen Equilibriumdiffusor aus mindestens zwei Schichten aufweist.
In Ausgestaltung der Erfindung ist die der Haut eines Lebewesens zugewandte Schicht des Diffusionssammlers auf der Haut Idebefähig, verhindert eine Barriereschicht die Diffusion der Umweltkontaminantien in die Haut und ist eine die Umweltkontaminantien aufnehmende Sammelschicht an der Außenseite des Überwachungssystems angeordnet.
In Weitergestaltung der Erfindung ist die an der Haut eines Lebewesens angeliegende Schicht des Equilibriumdiffusors auf der Haut klebefähig und befindet sich eine die Umweltkontami- nantien aufnehmende und transdermal weiterleitende Sammelschicht an der Außenseite des Überwachungssystems . -A-
In bevorzugter Weise besteht die Sammelschicht aus zumindest einem für transdermale Zwecke geeigneten polymeren Werkstoff. Dem bzw. den polymeren Werkstoff(en) sind poröse, absorp- tive Materialien zur Steigerung der Löslichkeit und der Absorption organischer Umweltkonta- minantien zugesetzt.
Zweckmäßiger Weise ist der polymere bzw. sind die polymeren Werkstoff(e) aus der Gruppe Siliconcopolymere, Polyisobutylen, Acrylatcopolymere, Styrolisoprencopolymere auswählbar. Die porösen absorptiven Materialien sind bevorzugt aus der Gruppe Aktivkohle, Bentonit, Siliciumdioxid, synthetisierte Polymere mit spezifischen Affinitäten zu bestimmten organischen Spurenstoffen auswählbar.
Die weitere Ausgestaltung des Überwachungssystems ergibt sich aus den Merkmalen der Patentansprüche 8 bis 16.
Im Rahmen der vorliegenden Aufgabe soll auch ein Verfahren zum Sammeln und zur Überwa¬ chung der dermalen Aufnahme von Umweltkontaminantien geschaffen werden, das durch die folgenden Verfahrensschritte gekennzeichnet ist:
(a) flächiges Aufkleben eines ersten polymeren Werkstoffes auf die Haut, der für trans- dermale Zwecke geeignet ist und poröse, absorptive Materialien für die Aufnahme von
Umweltkontaminantien enthält, wobei eine Aufnahme von Umweltkontaminantien aus dem Werkstoff in die Haut ermöglicht ist,
(b) flächiges Aufkleben eines weiteren gleichartigen polymeren Werkstoffes auf die Haut, wobei eine Barriereschicht den Werkstoff gegen die Haut abschirmt,
(c) gleich lang dauernde Exposition der beiden polymeren Werkstoffe in der Umgebungsluft und Abnahme der Werkstoffe von der Haut bevor die Aufiiahmesättigung der Werk¬ stoffe für die Umweltkontaminantien eintritt, und (d) analytische Bestimmung der einzelnen Umweltkontaminantien in dem ersten und dem weiteren polymeren Werkstoff.
Zur analytischen Bestimmung werden bevorzugt die Umweltlcontaminantien aus den beiden polymeren Werkstoffen mittels organischer Lö sungsmittel extrahiert und die erhaltenen Lösun¬ gen chromatographisch mit Standardlösungen verglichen, um die von den Werkstoffen aufge¬ nommenen Mengen an Umweltlcontaminantien zu bestimmten.
In Ausgestaltung der Verfahrens weise wird jeder der beiden polymeren Werkstoffe nach der Exposition in einem verschlossenen Gefäß positioniert, das in einem Headspace-Gaschromato- graphen erhitzt wird, wobei sich ein Gleichgewichtszustand zwischen den aus den Werkstoffen in einen Gasraum in dem jeweiligen Gefäß diffundieren Umweltkontaminantien und den in dem Werkstoff verbleibenden Umweltkontaminantien einstellt und werden die Mengen der Umwelt¬ kontaminantien aus der Gasphase des Gasraumes heraus gemessen. Zweckmäßiger Weise wird durch einen Vergleich der gemessenen Mengen bzw. Konzentrationen der Umweltkontaminan¬ tien in den beiden polymeren Werkstoffen ein Schätzwert für die dermale Zufuhrrate an Um¬ weltkontaminantien an ein Lebewesen bestimmt.
Mit der Erfindung wird der Vorteil erzielt, dass das Überwachungssystem aus Diffusionssamm- lern und Equilibriumdiffusoren besteht, die gemeinsam eingesetzt werden können oder jede Komponente für sich allein angewandt werden kann. Bei der kombinierten Verwendung von Diffusionssammler und Equilibriumdiffusor ist eine besonders einfache und verlässliche Beurteilung der transdermalen Aufnahmerate der Umweltkontaminantien möglich. Werden der Diffusionssammler und der Equilibriumdiffusor unabhängig voneinander eingesetzt, so er- möglicht die Analyse der im Diffusionssammler festgehaltenen Kontaminantien Aussagen über die Konzentrationen der einzelnen Stoffe und welche Stoffe in der Umgebungsluft vorhanden sind. Wird der Equilibriumdiffusor allein angewandt, so lässt die Messung der in dem Equilibri¬ umdiffusor vorhandenen Umweltkontaminantien Aussagen über die transdermale Aufiiahme der Umweltkontaminantien in Bezug auf deren Konzentrationen und Mengen zu. Die Erfindung wird im Folgenden an Hand von zeichnerischen Ausfuhrungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 schematisch einen Schnitt durch einen Diffusionssammler gemäß der Erfindung, Figur 2 eine schematische Schnittdarstellung durch einen Equilibriumdiffusor gemäß der
Erfindung,
Figur 3 die flächige Anordnung eines Überwachungssystems gemäß der Erfindung auf der Haut eines Lebewesens,
Figur 4a schematisch die Diffusionsverhältnisse im Diffusionssammler und im Equilibri- umdiffusor sowie im letzteren die transdermale Permeation, und
Figur 4b schematisch die Diffusionsverhältnisse in einer gegenüber Figur 4a leicht abge¬ wandelten Ausfuhrungsform des Diffusionssammlers und im Equilibriumdiffu¬ sor sowie im letzteren die transdermale Permeation.
Das erfindungsgemäße Überwachungssystem 6 enthält eine polymerhaltige transdermale flächige Formulierung, die auf die Haut eines Lebewesens aufgeklebt wird und nach einer mehrstündigen Tragedauer, die bis zu 24 Stunden lang sein kann, durch analytische Bestim¬ mung des enthaltenden, über die Luft aufgenommen Spurenanteils organischer flüchtiger Verbindungen ausgewertet wird.
Das Überwachungssystem 6, s. Figuren 3, 4a und 4b, besteht aus zumindest einem Diffusions¬ sammler 4 bzw. 8 und/oder zumindest einem Equilibriumdiffusor 5. Es kann, je nach den vorzunehmenden Messungen, nur die auf der Haut zu tragenden Luftkontaminations-Diffusions- samrnler 4 bzw. 8 umfassen, aber auch solche Sammlungssysteme, welche neben den Diffu- sionssammlern gleich viele Equilibriumdiffusoren 5 als Speichereinrichtungen für organische Spurenstoffe enthalten, die gleichzeitig die Weiterdiffusion der Spurenstoffe in die Haut ermöglichen.
In Figur 1 ist ein schematischer Schnitt durch einen Diffusionssammler 4 gezeigt, der aus mindestens drei Schichten bestellt, einer der Haut zugewandten klebefähigen Schicht 1 , einer die Diffusion verhindernden Barriereschicht 2 und einer auf der Außenseite des Überwachungs¬ systems angeordneten Sammelschiclit 3.
Die Zusammensetzung der Sammelschicht 3 kann dem jeweiligen Einsatzzweck entsprechend angepasst werden. Die Textur der Sammelschicht 3 ist ausreichend steif für eine 24-stündige Tragedauer. Für diese Anwendung eignen sich grundsätzlich polymere Wirkstoffe als Haupt¬ komponente. Wegen der guten Verträglichkeit mit der Haut sind insbesondere Siliconco- polymere, Polyisobutylen, Styrolisoprencopolymere und weitere für transdermale therapeutische Systeme verwendete Werkstoffe gut geeignet. Zur Steigerung der Löslichkeit und der Absorpti- vität organischer Kontaminantien werden poröse und absorptive Materialien wie Aktivkohle, Bentonit, Siliciumdioxid den polymeren Werkstoffen zugesetzt. Speziell für die Absorption bestimmter Individualstoffe werden synthetisierte Polymere verwendet. Die Technik der Herstellung solcher synthetisierter Polymere mit besonderer Affinität zu Spurenstoffen ist im Einzelnen der Literatur unter dem Terminus "molecular imprinting" zu entnehmen.
Die Klebeschicht 1 der Diffusionssammler 4 besteht beispielsweise aus biokompatiblen kleben¬ den Polymeren, hier sind Siliconpolymere erste Wahl. Darüber hinaus sind auch Polyacrylate und Isobutylen geeignete Klebemittel. Bevorzugte Schichtdicken der Sammelschicht 3 liegen zwischen 1 und 100 μm. Die Klebeschicht hat eine Dicke zwischen 5 und 200 μm. Bevorzugt liegt die Dicke zwischen 5 und 100 μm. Für die Auswahl der Barriereschicht 2 sind alle Roh¬ stoffe geeignet, die flexibel und nicht oder wenig diffusibel für verschiedene Kontaminantien sind. Bevorzugt werden hier insbesondere reine Metalle wie Aluminium, Silber, Gold, die in dünnen Schichten von etwa 1 bis 5 μm Dicke eingesetzt werden. Idealerweise sollen die Metalle elementar als Folie vorliegen. Ebenso ist eine Bedampfung der Unterseite der in Figur 1 ge- zeigten Sammelschicht 3 mit einem der genannten Metalle im Vakuum möglich. Polymere wie Polytetrafluorethylen, Polyethylenterephthalat oder Acrylnitrilcopolymere sind gleichfalls als Barriereschichten gut geeignet.
Die Konstruktion der Equilibriumdiffusor 5 unterscheidet sich von derjenigen der Diffusions- Sammler 4 durch das Fehlen der Barriereschicht 2, wie aus Figur 2 ersichtlich ist. In bevorzugter
Weise sind die Klebeschicht 1 und die Sammelschicht 3 eines Equilibriumdiffusors 5 identisch mit den entsprechenden Schichten 1 und 3 eines Diffusionssammlers 4. Das heißt mit anderen Worten, dass der Diffusionssammler 4 und der Equilibriumdiffusor 5 jeweils klebefähige Schichten 1 und Sammelschichten 3 aus dem gleichen Material aufweisen. Darüber hinaus haben die Sammelschichten 3 und die Klebeschichten 1 von Diffusionssammler 4 und Equilibri- umdiffusor 5 gleiche Abmessungen. Sowohl der Diffusionssammler 4 als auch der Equilibrium¬ diffusor 5 können eine oder mehrere zusätzliche Schichten als Barriereschichten für bestimmte Umweltkontaminantien und als Antihaftschichten gegenüber Textilien, Kunststoffen, Leder und dergleichen enthalten. Die zusätzlichen Barriereschichten ermöglichen es, das Überwachungs¬ system nur für die Messung bestimmter, in der Luft enthaltenen Stoffe auszulegen, da nur diese die Barriereschichten durchdringen und die übrigen Kontaminantien diese Barriereschichten nicht durchdringen können. Die Antihaftschichten, die jeweils an der Außenseite der Sammel¬ schichten des Überwachungssystem angebracht sind, dienen dazu ein Ankleben der Sammel¬ schichten an einem Bekleidungsstück aus Textilstoff oder Leder der Person, die das Überwa¬ chungssystem auf ihrer Haut trägt, zu verhindern.
In Figur 3 ist das Überwachungssystem 6 aus einem Diffusionssammler 4 und einem Equilibri¬ umdiffusor 5 gezeigt, die beide flächig auf der Haut 7 einer Person aufliegen. Das gesamte Überwachungssystem 6 wird der Exposition mit kontaminierter Luft ausgesetzt, d. h. sowohl auf den Diffusionssammler 4 als auch auf den Equilibriumdifftisor 5 wirken gleich große Luftmen- gen ein, da die Abmessungen und somit die Volumina der jeweiligen S ammler schichten 3 als auch der klebefälligen Schichten 1 gleich groß sind. Da auch die Materialien der Schichten 1 und 3 jeweils beim Diffusionssammler 4 und dem Equilibriumdiffusor 5 die gleichen sind, können die Diffusions- und Permeationsvorgänge durch die Haut miteinander verglichen werden.
hi den Figuren 4a und 4b sind Diffusions- und Permationsvorgänge in den Diffosionssamrnlern 4, 8 und im Equilibriumdiffusor 5 des Überwachungssystems 6 angedeutet. Die Umgebungsluft hat eine Konzentration C an flüchtigen Schadstoffen. An der Grenzschicht bzw. -fläche zwi¬ schen der Umgebungsluft und den Komponenten des Überwachungssystems 6 finden Diffu- sions Vorgänge statt, dargestellt durch die Pfeile A und B. Als Diffusion wird eine Bewegung von Atomen, Ionen und Molekülen in einem Medium von hoher zu niedriger Konzentration bezeichnet. Erst nach gleichmäßiger Verteilung aller Partikel in einem System ist keine Netto¬ bewegung mehr nachweisbar, da dann ein Konzentrationsausgleich erreicht ist und das System sich in einem Gleichgewichtszustand befindet. Die Geschwindigkeit der Partikel ist temperatur- abhängig und nimmt mit steigender Temperatur zu. Es wird davon ausgegangen, dass sich die Partikel statistisch bewegen, so dass zunächst einzelne Partikel zu Beginn der Exposition die Grenzfläche bzw. Trennfläche zwischen Luft und Sammelschicht durchdringen, d. h. sich in Richtung des Pfeils A in die Sammelschicht 3 hineinbewegen. Etliche dieser Partikel, jedoch nicht alle, kehren wieder in die Luft zurück, angedeutet durch den Pfeil B, so dass sich eine Nettobewegung bzw. ein Nettofluss von Partikeln in Richtung der Sammelschicht entsteht, die ursprünglich frei von Schadstoffen war. Nach einer bestimmten Expositionszeit wird sich das zuvor erwähnte Gleichgewicht im System einstellen und die Konzentration der Schadstoffe in der Sammelschicht beträgt dann Cl. Da der Diffusionssammler 4 mit einer Barriereschicht ausgerüstet ist, können die gesammelten Schadstoffe nicht weiter in Richtung der Haut 7 diffundieren. Bei dem Equilibriumdiffusor 5 ist ein Weiterdiffundieren in die Haut möglich, da eine Barriereschicht fehlt. Die Diffusionsvorgänge an der Grenzschicht bzw. Trennfläche von Umgebungsluft und Sammelschicht 3 sind die gleichen wie bei dem Diffusionssammler 4, vorausgesetzt, dass die Materialien der beiden Sammelschichten 3 gleich sind und ebenso ihre Abmessungen.
Die in Richtung des Pfeils A in die Sammelschicht 3 eindifrundierenden Schadstoffpartikel werden zu einem Teil wieder in die Umgebungsluft zurück diffundieren (s. Pfeil B) und zu einem anderen Teil durch die Klebeschicht 1 hindurch transdermal von der Haut 7 aufgenom¬ men werden. Diese Permeation ist durch den Pfeil D angedeutet. Die Permeation hängt von der Permeabilität ab, worunter die Diffusion von Partikeln durch Flächen (Membranen) hindurch zu verstehen ist. Die Haut 7 kann als eine biologische Membran angesehen werden, die nicht für alle Substanzen gleich gut durchlässig ist. Sie ist selektiv permeabel, d. h. die Haut ist für eine Substanz I durchlässig, für eine Substanz II nicht durchlässig. Die Permeabilität ist selektiv und ist von der Anwesenheit spezifischer Träger- oder Carriermoleküle in der Haut, mit einer Affinität zu einer begrenzten Gruppe chemisch verwandter Substanzen, abhängig. Im Equilibriumdiffusor 5 stellt sich ein Gleichgewicht mit der Konzentration C2 der Kontami- nantien ein. Die Konzentration C2 ist kleiner als die Konzentration Cl im Diffusionssammler 4, da ein Teil der Kontaminantien nicht in der Sammelschicht 3 des Equilibriumdiffusors 5 verbleibt, sondern in Richtung der Haut 7 weiter diffundiert.
Nach einer bestimmten Tragezeit des Überwachungssystems auf der Haut 7 der exponierten Person oder des exponierten Tieres wird das Überwachungssystem von der Haut abgenommen. Die Tragezeit ist für jeden einzelnen Wirkstoff, der gemessen werden soll, spezifisch, d. h. unterschiedlich lang. Allgemein gilt, dass die Mindesttragezeit des Überwachungssystems, nämlich etwa 4 bis 5 Stunden für den Stoff mit der kürzesten Sättigungszeit für die Aufnähme in der Sammelschicht 3 beträgt. Die übrigen zu untersuchenden Stoffe haben dann eine längere Tragezeit als die Mindesttragezeit. Es ist daher zweckmäßig, ein Überwachungssystem mit mehreren Diffusionssammlern 4 und Equilibriumdiffusoren 5 einzusetzen, wenn eine größere Anzahl von Kontaminantien gemessen werden soll. Das einzelne Paar aus einem Diffusions- sammler 4 und einem Equilibriumdiffusor 5 wird dann für die Messung einer oder einigen Kontaminantien ausgelegt. Jedes weitere Paar aus Diffusionssammler 4 und Equilibriumdiffusor 5 wird für die Messung von einer oder mehreren Kontaminantien präpariert, die sich von den Kontaminantien unterscheiden, die mit Hilfe des zuvor erwähnten einzelnen Paares gemessen werden. Auf diese Weise ist es möglich, eine Vielzahl von unterschiedlichen Kontaminantien mit dem Überwachungssystem zu messen.
Sobald das Überwachungssystem von der Haut abgenommen ist, wird es nach einer gegebenen¬ falls optionalen Zwischenlagerung einer analytischen Aufarbeitung und analytischen Be¬ stimmung der Kontaminantien zugeführt. Die analytische Aufarbeitung erfolgt nach bekannten Methoden wie beispielsweise Gaschromatographie. Dazu erfolgt im Regelfall zunächst eine Extraktion mit einem organischen Lösemittel höchster Reinheit, welches das jeweiligen konta¬ minierende Agens nicht enthält. Die erhaltene Lösung wird einem Hochdruclcflüssigkeits- oder Gaschromatographen zur Analyse eingegeben. Durch den Vergleich mit bekannten Stan¬ dardlösungen, welche die gleichen Kontaminantien wie in der zu untersuchenden Lösung enthalten, kann die von dem Überwachungssystem aufgenommene Menge der Kontaminantien bestimmt werden. Bei dem Verfahren zum Sammeln und zur Überwachung der dermalen Aufnahme von Umweltkontaminantien aus Luft, wird wie folgt vorgegangen: Es wird zu¬ mindest ein Polymerwerkstoff, der für transdermale Zwecke geeignet ist und poröse, absorptive Materialien für die Aufnahme von bestimmten Umweltkontaminantien enthält, flächig auf die Haut aufgeklebt. Des Weiteren wird ein gleichartiger polymerer Werkstoff, der eine Barriere- schiclit aufweist, die ihn gegen die Haut abschirmt, auf die Haut flächig aufgeklebt. Die beiden polymeren Werkstoffe werden gleich lang exponiert, und danach von der Haut abgenommen und zwar geschieht das zu einem Zeitpunkt, bevor die Aufnahmesättigung der Werkstoffe für die Umweltkontaminantien eintritt. Danach werden die gesammelten Umweltkontaminantien extrahiert und einer analytischen Bestimmung zugeführt.
Erfolgt die Abnahme der Werkstoffe erst nach dem Eintritt der Aufnahmesättigung der Werk¬ stoffe für die Umweltkontaminantien, so kann sich mit der Konzentration C2 in der Sammel¬ schicht 3 des Equilibriumdiffusors 5 auch die Permeation ändern und damit auch die dermale Zufuhrrate in der Haut, da mit Eintritt der Sättigung keine Kontaminantien mehr in die Sammel- Schicht 3 aufgenommen werden, jedoch die Permeation aus der Sammelschicht 3 sich fortsetzt. Tritt die Aufnahmesättigung im Gleichgewichtszustand in der Sammelschicht 3 des Diffusions- sammlers 4 nach einer bestimmten Tragezeit mit der Konzentration Cl an Kontaminantien ein, so ist dies beim Equilibriumdiffusor 5 nicht der Fall, da durch die Permation die Konzentration C2 kleiner als die Konzentration Cl ist und ein Gleichgewichtszustand nicht vorliegt.
Die Menge an Kontaminantien und ihre dermale Zufuhrrate an die Haut können auch ohne organische Lösungsmittel chromatographisch bestimmt werden. Hierzu werden der Diffusions¬ sammler 4 und der Equilibriumdiffusor 5 bzw. die Werkstoffe der Sammelschichten 3 dieser Komponenten nach der Exposition in verschlossene Glasgefäße eingebracht, die in einem sogenannten Headspace-Gaschromatographen erhitzt werden. Es stellt sich dann ein Gleich¬ gewichtszustand zwischen den aus den Werkstoffen in einen Gasraum in dem jeweiligen verschlossenen Gefäß diffundierenden Umweltkontaminantien und den in den Werkstoffen verbleibenden Umweltkontaminantien ein. Die Mengen bzw. die Konzentration der Umwelt¬ kontaminantien können dann in der Gasphase des Gasraumes gemessen werden. Durch einen Vergleich der gemessenen Mengen bzw. Konzentrationen der Umweltkontaminantien im Diffusionssammler 4 und im Equilibriumdiffusor 5 kann ein Schätzwert für die dermale Zufulirrate an Umweltkontaminantien an eine Person oder ein Tier bestimmt werden. Die Zufuhrrate entspricht dem Nettodurchfluss durch die Haut, die als Membran angesehen werden kann, und berechnet sich nach der Formel Zufuhrrate = -D/d x (C1-C2). Der Ausdruck D/d ist die Permeabilitätskonstante und hat die Dimension [cm/s]. Die Größe d entspricht der Dicke der Haut und die Zufuhrrate ist die Anzahl von Molen, die eine bestimmte Fläche pro Sekunde durchwandert. Da die Konzentration mit wachsender Entfernung von der Fläche abnimmt, hat der Konzentrationsgradient (Cl-C2)/d einen negativen Wert.
Die leicht abgewandelte Ausfuhrungsform des Überwachungssystems gemäß Figur 4b unter- scheidet sich nur hinsichtlich des Diffusionssammlers 8 von der Ausfuhrungsform nach Figur 4a. Der Diffusionssammler 8 hat eine Barriereschicht 2, die nicht an die Unterseite der Sammel¬ schicht 3 anschließt, sondern im Abstand zu dieser Unterseite angeordnet ist. Zwischen der Sarnmelschicht 3 und der Barriereschicht 2 befindet sich eine weitere Schicht 9, die beispiels¬ weise eine Barriereschicht für eine spezielle Kontaminatie ist.

Claims

Patentansprüche
1. Überwachungssystem zum Sammeln und/oder zur transdermalen Weiterdiffusion von Umweltkontaminatien enthaltender Luft, dadurch gekennzeichnet, dass es flächig auf der Haut (7) eines Lebewesens angeordnet ist und aus zumindest einem Diffusions¬ sammler (4; 8) und/oder zumindest einem Equilibriumdiffusor (5) besteht.
2. Überwachungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Diffusions¬ sammler (4; 8) mindestens drei Schichten (1, 2, 3) aufweist, von denen die der Haut (7) eines Lebewesens zugewandte Schicht (1) auf der Haut (7) klebefähig ist, eine Barriere¬ schicht (2) die Diffusion der Umweltkontaminatien in die Haut (7) verhindert und eine die Umweltkontaminatien aufnehmende Sammelschicht (3) an der Außenseite des Überwachungssystems (6) angeordnet ist.
3. Überwachungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Equilibrium¬ diffusor (5) aus mindestens zwei Schichten (I5 3) besteht, von denen die an der Haut (7) eines Lebewesens anliegende Schicht (1) auf der Haut (7) klebefähig ist und eine die Umweltkontaminatien aufnehmende und transdermal weiterleitende Sammelschicht (3) sich an der Außenseite des Überwachungssystems (6) befindet.
4. Überwachungssystem nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Sammelschicht (3) aus zumindest einem für transdermale Zwecke geeigneten polymeren Werkstoff besteht.
5. Überwachungssystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass dem(n) polyme¬ ren Werkstoff(en) poröse, absorptive Materialien zur Steigerung der Löslichkeit und der Absorption organischer Umweltkontaminatien zugesetzt sind.
6. Überwachungssystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der bzw. die polymere(n) Werkstoff(e) aus der Gruppe Siliconcopolymere, Polyisobutylen, Acrylat- copolymere, Styrolisoprencopolymere auswählbar ist bzw. sind.
7. Überwachungssystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die porösen absorptiven Materialien aus der Gruppe Aktivkohle, Bentonit, Siliciumdioxid, syn¬ thetisierte Polymere mit spezifischen Affinitäten zu bestimmten organischen Spuren¬ stoffen auswählbar sind.
8. Überwachungssystem nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Idebefähige Schicht (1) Siliconcopolymere, Polyacrylate, Polyisobutylen oder Mischun¬ gen hiervor enthält.
9. Überwachungssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Barrierschicht (2) aus reinem Metall, Polyethylenterephthalat, Acrylnitrilcopolymer oder Polytetra- fluorethylen besteht.
10. Überwachungssystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Metall Aluminium, Silber oder Gold ist.
11. Überwachungssystem nach Anspruch 2 oder 3, dass sowohl der Diffusionssammler (4; 8) als auch der Equilibriumdifrusor (5) eine oder mehrere zusätzliche Schichten als Barriereschicht(en) für bestimmte Umweltkontaminatien und als Antihaftschichten gegenüber Textilien, Kunststoffen, Leder und dergleichen enthalten.
12. Überwachungssystem nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Diffusionssammler (4; 8) und der Equilibriumdifrusor (5) jeweils Sammelschichten (3) und klebefällige Schichten (1) aus dem gleichen Material aufweisen.
13. Überwachungssystem nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Sammelschichten (3) und die Idebefähigen Schichten (1) von Diffusionssammler (4; 8) und Equilibriumdifrusor (5) jeweils gleiche Abmessungen haben.
14. Überwachungssystem nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die klebefähige Schicht (1) eine Dicke von 5 bis 200 μm, insbesondere von 5 bis 100 μm hat.
15. Überwachungssystem nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die
Sammelschicht (3) eine Dicke von 1 bis 100 μm aufweist.
16. Überwachungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Lebewesen ein Mensch oder ein Tier ist.
17. Verfahren zum Sammeln und zur Überwachung der dermalen Aufnahme von Umwelt- kontaminatien aus der Luft, gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte:
(a) flächiges Aufkleben zumindest eines polymeren Werkstoffes, der für trans- dermale Zwecke geeignet ist und gegebenenfalls poröse, absorptive Materialien für die Aufnahme von Umweltkontaminatien enthält,
(b) flächiges Aufkleben eines weiteren gleichartigen polymeren Werkstoffes auf die Haut, wobei eine Barriereschicht den Werkstoff gegen die Haut abschirmt,
(c) gleich lang dauernde Exposition der beiden polymeren Werkstoffe in der Umge¬ bungsluft und Abnahme der Werkstoffe von der Haut bevor die Aufnahmesätti¬ gung der Werkstoffe für die Umweltkontaminatien eintritt, und
(d) analytische Bestimmung der einzelnen Umweltkontaminatien.
18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass zur analytischen Bestim¬ mung die Umweltkontaminatien aus den polymeren Werkstoffen mittels organischer Lösungsmittel extrahiert werden und die erhaltenen Lösungen chromatographisch mit Standardlösungen verglichen werden, um die von den Werkstoffen aufgenommenen
Mengen an Umweltkontaminatien zu bestimmen.
19. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Werkstoff nach der Exposition in einem verschlossenen Gefäß positioniert wird, das in einem Headspace- Gaschromatographen erhitzt wird, wobei sich ein Gleichgewichtszustand zwischen den aus den Werkstoffen in einen Gasraum in dem jeweiligen Gefäß diffundierenden Um- weltkontaminatien und den in dem Werkstoff verbleibenden Umweltkontaminatien einstellt, und dass die Mengen der Umweltkontaminatien aus der Gasphase des Gasrau¬ mes heraus gemessen werden.
20. Verfahren nach den Ansprüchen 17 bis 19, dadurch' gekennzeichnet, dass durch einen Vergleich der gemessenen Mengen bzw. Konzentrationen der Umweltkontaminatien in den Werkstoffen ein Schätzwert für die dermale Zufuhrrate an Umweltkontaminatien an ein Lebewesen bestimmt wird.
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