专利名称：用于比色管的视觉及电子读取的系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及气体检测器管及用于取样的设备。所述设备的实施例能够检测并确定气体混合物的至少一种组分的近似浓度。所述设备的实施例包括用于通过化学试剂的颜色改变对气体的特定组分进行比色检测的系统。所得颜色改变可光学测量为与目标气体的反应数量成比例的着色长度或测量为化学反应颜色的未改变与改变之间的色差水平。在气体检测器管的实施例中，可视觉或电光学地确定着色长度及/或颜色改变。
背景技术：
存在用于测量气体混合物的特定气态组分的浓度的多种设备。一种简单设备(称为气体检测器管或气体指示管)通常包括玻璃或其它透明管及化学试剂，所述化学试剂能够与目标化学化合物反应从而产生所述试剂的颜色改变。常规气体检测器管为填充有与特定化学品或化学品族群反应的化学试剂的玻璃管。所述化学试剂密封于所述玻璃管内且通过所述玻璃管的任一端上的透气插塞而保持在适当位置中。在一些情形中，所述化学试剂可液体浸溃到多孔化学中性固体衬底中。所述化学试剂通过在每一端处密封所述管而被保护以免暴露于污染物及化学化合物直到使用，且因此延长贮藏寿命。为了使用气体检测器管，将尖端打破以打开穿过所述管且跨越所述试剂的流动路径。将取样的空气可接着使用(举例来说)固定体积取样泵吸入所述管且与所述试剂接触。试剂层能够在将取样的空气被吸入所述管时与目标化学化合物迅速反应。所述试剂的反应量及颜色改变与所取样气体中的目标化学化合物的浓度及跨越所述试剂吸入的气体的体积相关。为了确定气体浓度，可将已知体积的气体吸取到所述管中且气体的浓度为唯一变量。所述试剂的颜色改变的长度或颜色改变的程度则对应于目标化合物的浓度。通过着色长度或颜色改变的长度测量气体浓度的检测器管为可靠的且使用简单。当前，由于在形成适当颜色标准集来指示气体的浓度中的困难而不使用依赖于测量所产生颜色的强度或密度的检测器管。在制造一批着色长度检测器管之后，使已知浓度的目标气体通过气体检测器管以形成使着色长度与对应气体浓度相关的批次特有校准曲线。所述校准曲线包含于检测器管内以允许视觉读取所取样体积中的气体的浓度。依据其首次介绍，所述检测器管使其标度单独印刷，参见(举例来说)颁予J.B.Littlefield的美国专利2，174,349。由于检测器管中的试剂的颜色改变的引导边缘并非总 是被良好界定，因此标度分格可标识为具有大于变色的扩散前部的长度的距离。因此，所述标度具有不良分辨率，且最近，所述标度直接印刷于管的表面上。举例来说，Dreager > Gastec > Kitagava > Auer >MSA > RAY 以及检测器管的其它制造商使在其管上标度的开始-第一标度分格标识为距第一输入插塞的端3mm到5_。由于可能通道效应导致可在管的每一侧上看到不同长度，因此将所述分格印刷为围绕管的环且表示浓度的数值紧密接近于所述环的断开部分或在所述断开部分中。已知技术的缺陷为此些检测器管由于浓度线、浓度量及所述管上的其它标识阻碍着色长度的光学读取而无法由电子装置读取。举例来说，所述标识可由所述装置解释为颜色改变。早已感觉到需要一种借助气体检测器管读取气体浓度的更好、更准确且客观方式。Heim等人在美国专利4，123，227中展示一种基于不具有任何印刷物的检测器管的着色长度管电子读取器。所述检测器管充当警报装置且在一时间周期内被周期性地询问。Leichnitz等人在美国专利5，069，879中建议一种在表面的可读部分上不具有标度的管及将所述管的包含校准数据的所有特定数据引入到电子读取器中的经印刷构件。经制造以仅由电子读取器读取的管存在显著缺陷；其还不能在视觉上读取。比色读取装置的现代技术沿甚至更具体地针对光电子读取器设计的装置的方向发展。颁予May的美国专利5，089，232展示一种仅用于电子读取的管状装置的布置。颁予Stark等人的美国专利5，397, 538、颁予Rieger等人的美国专利5，415, 838及颁予Bather等人的美国专利5，464，588描绘用于变色区的电子读取的特定管状装置的开发。然而，此些装置为高度特定的且无法在不借助专门化电子构件的情况下读取。由试剂的比色反应指示的所有颜色改变均在某种程度上取决于周围条件-温度、相对湿度及气压。针对特定试剂及目标化合物的温度及相对湿度校正因子通常由制造商提供。如同校准曲线一样，可在批次基础上计算校正因子。校正因子应施加于由检测器管中的着色长度指示的浓度且应经施加以更准确地确定实际目标气体浓度。大气压力具有两个分量:海平面以上海拔及天气因子。在确定大气压力方面，所述海拔分量通常为比天气因子(通常远小于1% )大的因子。天气因子可视为可忽略的。然而，气体检测器的海平面以上海拔可对确定实际浓度有显著后果。在一些情形中，所测量浓度可大大低于实际浓度。表I
权利要求
1.一种气体检测器管读取器，其包括: 夹具，其用于接纳气体检测器管； 信息读取器，其能够读取关于所述气体检测器管的电子或经光学编码管信息； 光学读取器，其能够确定所述气体检测器管中的着色长度 '及 中央处理单元。
2.根据权利要求1所 述的气体检测器管读取器，其包括: 至少一个环境传感器，其选自温度传感器、压力传感器或相对湿度传感器；其中每一传感器与所述中央处理单元通信。
3.根据权利要求2所述的气体检测器管读取器，其中所述中央处理单元能够从光学确定着色长度、颜色改变及经反射光的光学密度中的至少一者来估计样本中的目标气体的浓度且基于所述环境传感器的输出而使用补偿因子校正所述浓度以确定经校正浓度。
4.根据权利要求1所述的气体检测器管读取器，其中所述夹具及气体检测器管包括用于将所述气体检测器管准确放置于所述气体检测器管读取器中的定位系统。
5.根据权利要求4所述的气体检测器管读取器，其中所述定位系统包括销子及凹部。
6.根据权利要求1所述的气体检测器管读取器，其中所述信息读取器为光学读取器或射频识别读取器中的一者。
7.根据权利要求6所述的气体检测器管读取器，其中所述管信息包括以下各项中的至少一者:管的类型、与试剂反应的目标气体、气体浓度范围的极限、校准曲线、到期日期、所述试剂的未反应或原始颜色及经反应试剂的可允许颜色改变范围、所述试剂的环境校正因子或曲线、所述经反应试剂的预期颜色改变及颜色密度/饱和度。
8.根据权利要求1所述的气体检测器管读取器，其包括: 温度传感器，其与所述中央处理单元通信 '及 相对湿度传感器，其与所述中央处理单元通信； 其中所述电子或经光学编码管信息包含温度及相对湿度两者的校正因子或曲线。
9.根据权利要求8所述的气体检测器管读取器，其包括:气压传感器，其与所述中央处理单元电通信；其中所述电子或经光学编码管信息包含温度及相对湿度两者的校正因子或曲线。
10.根据权利要求1所述的气体检测器管读取器，其包括: 泵连接器，其用于将检测器管取样泵附接到所述气体检测器管读取器。
11.根据权利要求10所述的气体检测器管读取器，其包括用于在所述气体检测器管与所述气体检测器管读取器之间形成经密封连接的密封件。
12.根据权利要求11所述的气体检测器管读取器，其包括和所述泵连接器与所述密封件之间的导管流体连通的泵送压力传感器，其中所述泵送压力传感器与所述中央处理单元通信。
13.根据权利要求1所述的气体检测器管读取器，其中所述光学读取器包括至少一个照明灯及能够区分颜色的至少一个光学传感器。
14.根据权利要求13所述的气体检测器管读取器，其中所述夹具包括两个夹钳，所述夹钳用于将所述气体检测器管紧固于所述夹钳之间。
15.根据权利要求14所述的气体检测器管读取器，其中所述光学读取器包括至少一个照明灯及能够区分所述夹钳中的每一者上的颜色的至少一个光学传感器。
16.一种气体检测器管，其包括: 经密封透明管； 化学试剂，其能够与所述经密封透明管内的气态化学化合物进行比色反应； 至少一个伸长延伸部，其从所述管延伸 '及 至少一个着色长度测量标度，其在所述延伸部上。
17.根据权利要求16所述的气体检测器管，其包括粘附到所述透明管的表面及所述伸长延伸部的表面的透明塑料。
18.根据权利要求16所述的气体检测器管，其中所述透明管不包括着色长度测量标度。
19.根据权利要求18所述的气体检测器管，其中不存在印刷或蚀刻于所述透明管的表面上的标记。
20.根据权利要求16所述的气体检测器管，其中所述化学试剂包括多孔固体，所述多孔固体具有允许气体流动穿过所述多孔固体的路径。
21.根据权利要求16所述的气体检测器管，其中所述试剂保持于所述管内两个多孔插塞之间。
22.根据权利要求17所述的气体检测器管，其中所述透明塑料通过物理手段、收缩包裹或粘合剂中的至少一者粘附到所述管。
23.根据权利要求22所述的气体检测器管，其中所述粘合剂为永久中性透明粘合剂层。
24.根据权利要求17所述的气体检测器管，其中所述透明塑料可保形于所述管的外部的至少一部分。
25.根据权利要求16所述的气体检测器管，其中所述延伸部为伸长矩形形状。
26.根据权利要求16所述的气体检测器管，其中所述延伸部包括能够接纳包括至少一个着色长度标度的部件的凹窝。
27.根据权利要求16所述的气体检测器管，其中所述延伸部沿所述管的长度延伸至少长达所述两个多孔插塞之间的距离。
28.根据权利要求16所述的气体检测器管，其中所述延伸部包括包含视觉可读着色长度标度及电子可读信息两者的标记。
29.根据权利要求38所述的气体检测器管，其中所述电子可读信息包括以下各项中的至少一者:管的类型、目标气体、所述试剂的气体浓度范围的极限、校准曲线、到期日期、所述试剂的初始颜色、在特定边缘化之后的可允许颜色改变、在与比色反应接触之后的试剂颜色、经反应试剂的颜色密度/饱和度，或未经改变试剂材料的预期颜色改变及颜色密度/饱和度。
30.根据权利要求16所述的气体检测器管，其中所述视觉可读信息包含以下各项中的至少一者:管的类型、暴露范围、所取样 气体的所推荐体积、到期日期、件号与批号，或在取样期间的流动方向的指示。
31.根据权利要求16所述的气体检测器管，其中所述延伸部包括凹窝，着色长度标度在所述凹窝内且所述着色长度标度包括印刷于所述标度上的视觉可读标度及电子可读信息两者。
32.根据权利要求16所述的气体检测器管，其中所述气体检测器管包括附接于所述透明管的与所述延伸部相对的侧上的第二延伸部。
33.根据权利要求32所述的气体检测器管，其中所述两个延伸部大致在同一平面中。
34.根据权利要求32所述的气体检测器管 ，其中所述两个延伸部在不同但大致平行的平面中。
全文摘要
气体检测器管可用以确定空气中的目标气体的浓度。所描述的所述气体检测器管可由光学读取器读取或由用户在视觉上读取。具有光学读取器的气体检测器管读取器能够读取气体检测器管中的试剂的着色长度、颜色改变及颜色密度。所述气体检测器管可进一步包括用于在取样期间测量环境条件的传感器。
文档编号G01N27/00GK103180712SQ201180051269
公开日2013年6月26日 申请日期2011年9月7日 优先权日2010年9月7日
发明者布赖恩·I·特鲁克斯, 格奥尔基·米海勒夫 申请人:耐斯特科技有限公司