适用于光谱测定仪的加热装置的制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种适用于光谱测定仪的加热装置，其特征在于，具有柔性光学部件(1)；所述部件包括柔性支撑件(10)；所述支撑件具有顶面(10a)和底面(10b)；所述顶面(10a)覆盖有反光材料(11)用于形成光反射层；柔性发热部件(13)至少布置在所述支撑件的其中一面上。
【专利说明】
适用于光谱测定仪的加热装置
技术领域
[0001] 本发明涉及一种适用于光谱测定仪的加热装置。同样还涉及一种集成有此类装置 的光谱测定仪。还涉及一种酒精测试仪，用于根据呼出液体来测量或者检测局部呼出气体 的含量;其测量容器中同样集成有此类装置。本发明还涉及一种酒精测试仪测量容器制造 工艺;其中所述装置被置入所述容器内。
[0002] 本发明涉及光谱测定仪组件技术领域，尤其是测量部件集成元件技术领域。本发 明同样还涉及便携式电子装置技术领域，举例来说，用于根据呼出液体来测量或者检测局 部呼出气体的含量的酒精测试仪。
【背景技术】
[0003] 根据专利文件FR 2.941.530(SERES环境），下文简称为"SERES文件"可知，其中涉 及一种酒精测试仪，其组成包括红外辐射发射装置、红外接收器和测量容器;在所述容器中 有呼出气体流动；应该测量或者检测出所述气体内的局部空气酒精含量。测量容器呈空心 管状，其内表面具有反光材料，从而形成光反射层。本文件建议将空心管和加热设备相连。 所述加热设备能让空心管的温度达到约39°C，从而避免在呼出气体流动时在其内壁上形成 冷凝液。实际上，管道内部的冷凝液会损坏反射层的反光质量，并且无法让红外接收器对发 射装置所发出的辐射进行回收。
[0004] SERES文件中考虑将加热电阻缠绕在空心管外表面上。尽管此类布置能够加热管 道，但是会出现极大的散热量。由此产生的耗电量不容小觑;尤其是希望达到最大续航时间 的便携式设备。此外，在空心管周围安装发热电阻并不容易；而且无法保证电阻和管道之间 的接触。因此会导致空心管内表面加热温度不均;该不均匀情况则会影响光轨迹，从而影响 最终测量。
[0005] 本发明用于弥补此类状况。尤其是，本发明旨在提出一种在保证相同光学质量的 基础上在耗电量方面更经济的加热装置。
[0006] 本发明的另一个目的在于，提出一种比SERES文件所述的装置安装起来更为简便 快捷的加热装置。
[0007] 本发明的另一个目的在于，提出一种加热装置，能够以更快更均匀的方式对测量 容器的空心管进行加热。
[0008] 本发明的补充目的在于，提出一种适用于各类光谱测定仪的加热装置。
【发明内容】
[0009] 本发明所建议的解决方案为一种性能卓越的加热装置，呈柔性光学部件外观;所 述部件包括柔性支撑件;所述支撑件具有顶面和底面。顶面覆盖有反光材料用于形成光反 射层。柔性发热部件至少布置在所述支撑件的其中一面上。
[0010] 因此可以简便并快速地将所述光学部件置入测量容器的空心管内，从而让所述柔 性光学部件的反光材料形成光反射层。发热部件能形成加热装置，并替代SERES文件中所考 虑的发热电阻。本柔性光学部件则具有双重功能:一方面，保证其光学反射;另一方面，对反 光表面进行加热。发热部件则保持布置在同一空心管内部;耗热量会减少，甚至可以忽略， 这样就会降低耗电量。此外，还证实，与SERES文件发热装置相比，空心管内的温度升高得更 快;而且温度分布更均匀。
[0011] 专利文件CN 201.282.572(梁建波（音））涉及一种柔性发热膜，含辐射性表面。该 类膜可在许多领域使用，比如日常卫生、健康、以及保温、农业育种防冻或抗湿、家用电器和 管道系统等，还可以在低温、中温或高温环境下进行各种使用。但是，所述加热膜不能在光 谱测定仪上使用。在任何情况下，本专利文件所述的反射层，其独特功能在于能反射发热丝 所产生的热辐射，从而避免热损失。在任何情况下，所述层只能用于保证光反射。
[0012] 专利文件WO 2011/042679(AUT0LIV)不涉及柔性支撑件。
[0013]本发明所述加热装置的其它显著特征已在下文中列出；这些特征中的每一项均应 予以单独考虑或者组合考虑，其显著特征定义如下：
[0014] -发热部件布置在柔性支撑件的底面上。
[0015] -发热部件布置在柔性支撑件的顶面上;所述发热部件覆盖有发热材料。
[0016] -优选地，发热部件布置在支撑件表面的柔性印刷电路内；在所述电路内，集成有 一根或多根发热丝。
[0017 ]-优选地，柔性印刷电路与导热材料相连。
[0018] -优选地，可在如下群组中选择导热材料:铜、铝、银等等。
[0019] -进一步地，可以在如下群组中选择材料来制作柔性支撑件:聚酰亚胺、环氧树脂、 聚酯、玻璃纤维强化环氧树脂。
[0020] -所述柔性支撑件的厚度为Ιμπι至250μπι。
[0021] -进一步地，构成光学反射材料层的反光材料可以在如下群组中选择:金、钴、银、 镍、铜、铝、铬、锌、二氧化硅。
[0022] 本发明还涉及一种由测量元件组成的光谱测定仪，其特征在于，所述测量部件布 置在前文中所定义的加热装置内。
[0023] 本发明还涉及一种酒精测试仪，用于根据呼出液体来测量或者检测局部呼出气体 的含量;所述测试仪包括红外辐射发射装置、红外接收器和测量容器;在所述容器中有呼出 气体流动;测量容器呈空心管状，具有反光材料，从而形成光反射层;所述空心管与加热装 置相连。前文所定义的加热装置将被置入空心管内，从而让柔性光学部件的反光材料形成 光反射层，并让柔性发热元件成为加热装置。
[0024]本发明所述酒精测量仪的其它优选特征已在下文中列出；这些特征中的每一项均 应予以单独考虑或者组合考虑，其显著特征定义如下：
[0025] -优选地，构成测量容器的空心管，其长度小于或等于100mm;光学部件的长度则与 所述空心管的长度保持一致。
[0026] -空心管的内表面由凸起部件组成；只有在这些凸起部件所在的位置，光学部件才 与所述空心管的内表面发生接触。
[0027] 本发明的补充内容在于，还涉及一种能根据呼出液体来检测出局部呼出气体的含 量的酒精测试仪测量容器的制造工艺，其特征在于，测量容器呈空心管状，具有反光材料， 从而形成光反射层。对于所述工艺，其特征在于：
[0028] -能让前文所定义的加热装置的光学部件滚动或者发生弯曲；
[0029] -能将滚动或者弯曲的光学部件置入空心管内，以便于所述部件的反光材料能形 成光反射层。
【附图说明】
[0030] 本发明的其它优点和特征将在对优选实施方式的描述内容中出现;所述描述内容 中将以参考和非限制性的方式给出参考附图，其中涉及：
[0031 ]-图1为根据本发明所述的光学部件的剖面示意图；
[0032] -图2为在实施例中根据本发明所述的光学部件的剖面示意图；
[0033] -图3为根据本发明所述的酒精测试仪的纵剖面示意图；
[0034] -图4为图3所述酒精测试仪的A-A剖面图；
[0035] -图5为根据图1或图2所述光学部件的底部示意图。
【具体实施方式】
[0036] 本发明所述的加热装置包括但不仅限于在光谱测定仪上使用。所述装置专门设计 用来集成入此类仪器的测量部件内。尤其需要设计用来集成入酒精测试仪内，但是也可以 集成入其它各类仪器内；所述气体仪器能测量呼出液体参数或者其它各类比环境空气更热 和/或更湿的液体参数(酒精浓度、一氧化碳浓度、二氧化碳浓度、水浓度等等）。其主要功能 在于将待分析液体保持在理想的温度值。为便于对酒精液体进行测量，所述加热温度需保 持在35°C至40°C ;在此条件下，液体不会发生冷凝。
[0037] 为便于清晰表达内容并进行总结，下述描述内容值能作为酒精测试仪的参考数 据，而不能作为所需达到保护的限制范围。词语"酒精测试仪"，根据本发明，可以理解为用 于根据呼出液体来测量或者检测局部呼出气体含量的各种仪器(其中包括酒精度测试），尤 其可以检测出呼出空气中的酒精浓度和/或检测出呼出空气内的酒精浓度阈值。
[0038] 根据图1可知，加热装置具有柔性光学部件1。所述部件包括柔性支撑件10;所述支 撑件由薄膜组成，其厚度为Iym至250μπι，优选地，其厚度约为25μπι。根据这些厚度值可以获 得良好的柔韧度/强度比值。其长度和宽度取决于集成入加热装置内的测量部件的尺寸。进 一步地，支撑件10可以由从如下群组中选择的材料制成:聚酰亚胺(比如:Kapt〇:n_(聚酰亚 胺胶带））、环氧树脂、聚酯、玻璃纤维强化环氧树脂、铝基质（比如由Al TECHNOLOGY公司销 售的CGOL-CLAD?支撑件）。但是，也可以考虑通常用来制造柔性印刷电路的其它各种材 料。支撑件10可以用磨制、挤压、乳制等方式获得。
[0039] 支撑件10包括顶面IOa和与之相对的底面10b。根据附图可知，顶面IOa覆盖有反光 材料，用于形成光反射层;在所述光反射层上，会有红外线辐射反射回来。为使反射层具有 最佳的反射效果，并限制所发出辐射产生的能耗，优选地，反光材料11可以从如下群组中选 择:金、钴、银、镍、铜、铝、铬、锌、二氧化硅。
[0040]反光材料11的厚度在0.0 Ιμπι至500μηι之间。可以用粘贴、电化学镀层、电解质镀层、 印刷、丝印、空隙区域镀金属、加热或者与较细层进行粘合的其它各种工艺来进行布置。 [0041]为保证反光材料11能在支撑件10的顶面IOa上处于较好的位置，可以提前将挂料 层12沉积在所述顶面上。比如，所述层12由铜层、铝层、银层或者聚乙烯层组成，举例来说， 其厚度可以在Ο.?μπι至500μπι之间，采用与前文所述类型的较细层进行粘合的工艺来进行布 置。层12不是必不可少的；尤其是，以电解质镀层来布置反光材料11的情况下，可以不采用 所述层。
[0042] 柔性发热部件13布置在支撑件10的两个面10a、10b的其中一面上。所述发热部件 13可由固定在支撑件10上的细发热电阻组成;可采用诸如粘贴、乳制、电化学镀层、电解质 镀层、印刷、丝印、空隙区域镀金属、加热、机械固定或者与较细层进行粘合的其它各种工艺 来进行布置。
[0043] 根据本发明所述的优选特征，发热部件13布置在柔性印刷电路内；在所述电路内， 集成有一根或多根发热丝130。所述发热丝可呈金属带状(铜、铜镍、铝等），其厚度为Ιμπι至 50μπι，放置在两层聚酰亚胺层之间。此外，所述层的其中一层可以形成支撑件10。举例来说， 可以使用MINCO公司所销售的T H E R M O FO丨L ?牌柔性发热电路。
[0044]发热部件13与导线130相连;所述导线从支撑件10中输出，专门用于连接干电池型 电源。实际上，电源可以用来配送0.1伏至5伏的电压，从而便于让发热部件13所产生的功率 在2W/cm2至lOW/cm 2之间。比如，可以考虑将发热部件13的温度调节至39°C左右。
[0045] 为达到部件1的所有表面上的温度均匀分布的目的，发热部件13可与导热材料层 相连。根据附图1和附图2可知，为简化部件1的设计并优化其密实度，所述层可以为从导热 材料(铜、铝、银等）中选出的前述挂料层12。但是，尤其是在未设置挂料层的情况下，也可以 考虑布置其它补充层。
[0046] 根据图1可知，发热部件13布置在支撑件10的顶面IOa上。所述部件上覆盖有反光 材料11，也可能覆盖层12。
[0047] 根据图2可知，发热部件13布置在支撑件10的底面IOb上。因此，所述部件可位于背 对反光材料11的位置。在本项配置中，支撑件10起到热缓冲的作用。实际上，如下文所述，待 分析流体在测量容器内流动;所述容器与反光材料11会发生接触;所述材料便于进行突然 冷却。经证实，在图2的配置中，反光材料11的冷却速度较慢;支撑件10会增加部件1的热惰 性。因此，易于调整温度;和图1所示配置相比，温度调节操作不会那么突然。
[0048] 集成入便携式酒精测量仪测量部件中的加热装置的集成情况，现在可详细参阅附 图3和附图4。所述酒精测量仪E为前述SERES文件中所述的类型。其组成包括测量容器;所述 容器呈空心管20状。所述空心管的典型截面为圆形，但是也可以是正方形、矩形、椭圆形等 等。空心管20可以由金属材料（比如：错、不锈钢等等)或者塑料（比如:PVC、ABS)制成。可以 用磨制、挤压方式、或者所属领域的技术人员众所周知的其它各种工艺获得。其内表面无需 进行与金属SERES文件中所述工艺相反的表面处理。
[0049] 根据优选实施例，空心管20的长度为5mm至200mm;优选地，小于或等于100mm;本发 明可以使用与SERES文件所述长度相比更短的测量容器。其内径小于15mm，举例来说，可以 在4mm至15mm之间。其厚度小于5mm，举例来说，可以在Imm至5mm之间。
[0050]空心管20的一端20a安装有红外线辐射发射装置，进一步地，其波长为Ιμπι至12μπι。 另一端20b安装有红外线接收器22。发射器21和红外线接收器22均为所属领域的技术人员 众所周知的类型。呼出液体在测量容器内空心管20的两端20a、20b之间流动。特别是，液体 可通过安装在端点20a上的输入接管23a(用于用户吹气)来渗入空心管20内，并通过安装在 相对端23b的输出接管23b从所述空心管中排出。两根接管23a和23b可以位于空心管20的同 一侧，或者反之位于两相对侧(请参阅图3)，或者沿着任一角度进行布置。栗送系统可以与 接管23a和23b相连，从而保证所吹出液体样本能够流动。
[0051]加热装置被置入空心管20内，从而让部件1的反光材料11形成光反射层。当空心管 20为圆形截面时，部件1可以手动或者自动滚动，以便于形成滚筒。当空心管20不是圆形截 面而是正方形截面、矩形截面或者其它多边形截面时，部件1可以进行弯曲，从而让空心管 形成特殊的截面。反光材料11可以形成所述滚筒(或者所述空心管）的内表面。这种布置方 式能优化空心管20中的光学轨迹长度，并保证足够数量的光线可以进入接收器22内。因此， 测量容器会比SERES文件中所述酒精测量仪用的测量容器更短。
[0052]光学部件1的长度与空心管20中光学部件的长度相一致，从而让所述空心管的内 表面或者全部或者几乎全部被所述部件覆盖。实际上，在完全保证可接受的测量质量的基 础上，空心管20内表面的某些区域可能不会被覆盖，尤其是端点20a和20b处。
[0053]而合格的部件1则可以置入位于端点20a或者20b上的空心管20内，以便于反光材 料11能形成光反射层;在与所述光发射层相对的位置，会有红外线辐射反射回来。根据图1 所述的配置，支撑件10会与空心管20的内表面相接触。根据图2所述的配置，是发热部件13 与空心管20的内表面发生接触。
[0054]当部件1成型时，则自然有展开(或者折叠）的趋势，以便于恢复其最初的扁平状外 形。因此，便具有如下功能:可以自然地将部件1保持在空心管20内，而无需准备其它机械固 定系统或者采取粘贴的方式。但是，此类系统可以在进行预防性测量时加以考虑。
[0055]进一步地，为限制往空心管20外部散热，空心管内表面包括凸起部件200。举例来 说，所述凸起部件可以为纵向肋条或者径向肋条，或者具有在空心管20内表面上呈空心状 和隆起状的其它各种外形。如图4所述，当光学部件1被置入空心管20内时，只会与这些凸起 部件相接触。加热装置和管1之间的热桥效应则会降低。
[0056] 一旦部件1成型并安装在空心管20内，而且测量容器已经制好，便可安装其它部件 21、22、23a、23b〇
[0057] 对于接管23a、23b而言，即便出现了覆盖在空心管20内表面上的部件1，还是需要 让接管达到测量容器内部。就此，如图5所述，部件1包括销槽、钻孔等，更进一步说，还包括 镂空部分100;其尺寸可以根据接管23a、23b的直径来进行调整。所述镂空部分100位于部件 1的侧面边缘。当部件1成型并被置入空心管10内时，镂空部分100位于接管23a、23b的覆盖 端点230a、230b上，并为这些接管留出空间。
[0058] 在前述实施例中，本发明所述的各种不同元件和/或设备和/或步骤的布局不应理 解为在所有实施例中均要求采用所述类型的布局。在任何情况下，均可以理解为，只要不背 离本发明的精神和范围，就可以对这些元件和/或设备和/或步骤进行各种修改。尤其是，根 据本发明所述的加热装置可以集成入测量部件内，从而对红外信号以外的其它信号进行处 理，和/或采用光谱测定以外的其它分析技术来进行分析。
【主权项】
1. 一种适用于光谱测定仪的加热装置，其特征在于，具有柔性光学部件（1);所述部件 包括柔性支撑件（10);所述支撑件具有顶面（l〇a)和底面（10b);所述顶面（10a)覆盖有反光 材料(11)用于形成光反射层;柔性发热部件(13)至少布置在所述支撑件的其中一面上。2. 根据权利要求1所述的加热装置，其特征在于，所述发热部件（13)布置在所述柔性支 撑件（10)的所述底面(l〇b)上。3. 根据权利要求1所述的加热装置，其特征在于，所述发热部件布置在所述柔性支撑件 (10)的所述顶面(l〇a)上;所述发热部件覆盖有所述反光材料(11)。4. 根据权利要求1至3中任一权利要求所述的加热装置，其特征在于，所述发热部件 (13)布置在柔性印刷电路内；在所述电路内，集成有一根或多根发热丝(130)。5. 根据权利要求1至4中任一权利要求所述的加热装置，其特征在于，所述发热部件 (13)与导热材料层（12)相连。6. 根据权利要求5中权利要求所述的加热装置，其特征在于，可在如下群组中选择所述 导热材料(12):铜、错、银等等。7. 根据权利要求1至6中任一权利要求所述的加热装置，其特征在于，可以在如下群组 中选择材料来制作所述柔性支撑件（10):聚酰亚胺、环氧树脂、聚酯、玻璃纤维强化环氧树 月旨、错基质。8. 根据权利要求1至7中任一权利要求所述的加热装置，其特征在于，所述柔性支撑件 (10)的厚度为Ιμπι至250ym。9. 根据权利要求1至8中任一权利要求所述的加热装置，其特征在于，构成光学反射材 料层的所述反光材料(11)可以在如下群组中选择:金、钴、银、镍、铜、铝、铬、锌、二氧化硅。10. -种由测量元件组成的光谱测定仪，其特征在于，所述测量部件根据要求布置在符 合权利要求1至9中任一权利要求所述的加热装置内。11. 一种酒精测试仪，用于根据呼出液体来测量或者检测局部呼出气体的含量;所述测 试仪包括红外辐射发射装置(21)、红外接收器(22)和测量容器;在所述容器中有呼出气体 流动;所述测量容器呈空心管（20)状，具有反光材料，从而形成光反射层;所述空心管与加 热装置相连;其特征在于:根据权利要求1至9中任一权利要求所述的加热装置将被置入所 述空心管(20)内，从而让柔性光学部件（1)的反光材料(11)形成光反射层，并让柔性发热元 件(13)成为加热装置。12. 根据权利要求11所述的酒精测试仪，其特征在于，构成所述测量容器的所述空心管 (20)，其长度小于或等于100mm;所述光学部件(1)的长度则与所述空心管的长度保持一致。13. 根据权利要求11或12中任一权利要求所述的酒精测试仪，其特征在于，所述空心管 (20)的内表面由凸起部件(200)组成；只有在这些凸起部件所在的位置，所述光学部件（1) 才与所述空心管的内表面发生接触。14. 一种根据呼出液体来检测局部呼出气体的含量的酒精测试仪测量容器的制造工 艺，其特征在于，测量容器呈空心管(20)状，具有反光材料（11 )，从而形成光反射层;对于所 述工艺，其特征在于： 让根据权利要求1至9中任一权利要求所述的加热装置的光学部件（1)滚动或者发生弯 曲； 将滚动或者弯曲的所述光学部件（1)置入所述空心管（20)内，以便于所述部件的所述 反光材料(11)能形成光反射层。
【文档编号】G01N33/497GK105849527SQ201480055100
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2014年9月18日
【发明人】纪尧姆·内萨, 格雷戈里·迪布瓦, 艾蒂安·弗莱施, 利昂内尔·帕富米, 让-皮埃尔·蒂埃里
【申请人】奥利瑟公司