便携式电子设备和蒸汽传感器卡的制作方法_2

文档序号:8269173阅读:来源:国知局
二内部外壳构件214。第一内部外壳构 件212包括气体入口 230。如图2E所示,内部狭槽280保持接合蒸汽传感器卡120的传感 器卡插座264。
[0050] 现在参见图2C和图2D,内部狭槽280与气体出口 240相邻并且与气体出口 240下 游流体流通。紊流引发构件346 (在图2G中放大示出)与气体出口 240相邻并且横跨气体 出口 240延伸。
[0051] 现在参见图2F,电加热器元件282接触设置在内部狭槽280中的传感器卡插座 264 (未示出,参见图2E)。电加热器元件282与操作电路160电连通,并且与传感器卡插座 264热连通。
[0052] 如图2C所示,设置在气体入口 230之内的风扇290将气体引导到进气室220并且 从气体出口 240引导出来。
[0053] 外部外壳和内部外壳可以由能够承受预期用途的任何合适的材料制成。示例包括 金属、热固塑料(例如,酚醛塑料)和热塑性塑料(例如,工程塑料,诸如聚酰亚胺、聚醚酮、 聚醚醚酮和聚苯硫醚)。
[0054] 紊流引发构件用于当气体流离开气体出口时引起气体流中的紊流(例如,通过 涡旋脱落)。紊流引发构件可以由塑料、金属、玻璃或尺寸上稳定的并且不明显除气的任 何其他材料构成。本发明人已经确定横跨导电多孔电极的紊乱气体流可减少电容传感 器元件的响应时间。任何多孔结构可用作紊流引发构件。在一些实施例中,紊流引发构 件包括网孔(例如丝网,诸如例如来自中国河北省衡水市平安丝网厂(Peace Wire Mesh Works,Hengshui,Hebei,China)的34 口径钢丝网,型号30X30)、织物或单片透孔制品(例 如模制塑料的单片透孔制品)。如本文所用,术语"透孔制品"指的是包含许多透孔的观赏 制品或结构制品。在一些实施例中,这些透孔以规则阵列布置,但这不是必要条件。
[0055] 现在参见图2C,第二内部外壳构件214和风扇290形成进气室220。进气室220 从进气口 110 (参见图1A)下游流体连通。进气室220在气体入口 230下游并且在气体出 口 240上游。在所示的实施例中,由气体冲击的进气室220的内表面226在相邻壁的交叉 处被倒圆以缓解非均匀流的问题(例如,"死"点)。虽然对于制造的观点来看可便于用多 个组成构件装配内部外壳210,还可能将其制造为一体件(例如,通过模塑或快速成型)。
[0056] 现在参见图3A和图3B,当与传感器卡插座264接合时,蒸汽传感器卡120在第一 导电路径412和第二导电路径432 (例如,电线、迹线和/或导轨)和传感器卡插座264的 电端子268之间形成电接触(即,电连通),并且电端子268继而与操作电路160电连通。 导电路径412和导电路径432分别与基部导电电极和多孔导电电极电连通。在一些实施例 中,传感器卡插座264包括SD存储卡插座。在一些实施例中,蒸汽传感器卡120和/或传 感器卡插座264关于其外形和电互连件符合个人计算机存储卡国际协会PCMCIA 2. 0标准。 在一个实施例中,蒸汽传感器卡120具有SD存储卡的形状和尺寸。
[0057] 现在参见图4,示例性蒸汽传感器卡120包括设置在上部外壳构件425和下部外 壳构件427之间的电容传感器元件400。纵向通道470具有底表面462,并且邻接蒸汽传感 器卡120的主表面480。电容传感器元件400被设置使得其形成底表面462的一部分。当 蒸汽传感器卡120接合传感器卡插座264时,纵向通道470穿过外部外壳105中的外部狭 槽112延伸,从而提供出口,所述出口用于气体(例如,环境大气样本)通过进气口 110吸 入便携式设备1〇〇中。虽然在所示的实施例中,气体经由纵向通道排出传感器设备,但是只 要在外部外壳中存在至少一个开口,其他配置也可以使用以允许气体排出。例如,蒸汽传感 器卡可以不具有纵向通道,但是与外部狭槽相邻的孔提供用于气体逸出外部外壳的通道。
[0058] 电容传感器兀件400包括设置在任选支撑构件415上的导电基部电极410、导电多 孔电极430和电介质检测层420,电介质检测层420包括吸附剂材料并且设置在导电基部电 极410和导电多孔电极430之间。电容传感器元件400保持在蒸汽传感器卡120中,此多 孔导电电极设置在纵向通道的底部并且接触流经纵向通道的气体。在该配置中,电容传感 器元件400可免受意外的物理损坏,并且蒸汽传感器卡120可以容易地和/或安全地握住。
[0059] 当被插入传感器夹持器时,导电多孔电极430与流经传感器夹持器的气体流体接 触。导电路径412和导电路径432分别从导电基部电极410和导电多孔电极430延伸。当 蒸汽传感器卡120与传感器卡插座264接合时,导电路径412和导电路径432与电端子268 电连通。
[0060] 任选支撑构件415,其可以是刚性的或柔性的,应该具有足够的完整性,以提供对 传感器元件的一定程度的可操作性。在一些实施例中,任选支撑构件在形状上为基本上平 面的,使得其可以容易地并入蒸汽传感器卡。合适的任选支撑构件的示例包括聚合物膜 (例如,聚酯或聚酰亚胺)、玻璃、纸材和硬纸板。如果任选支撑构件不存在,则导电基部电 极将通常被安装在一个蒸汽传感器卡(例如,就通过接合上部和下部装配的蒸汽传感器卡 而言)的内表面上。
[0061] 导电基部电极和导电多孔电极可包括任何导电的导电材料。例如,导电基部电极 可包括金属层。示例性金属包括贵金属(例如,金、钼、铱、钯、锇、银、铑和钌)。可使用作为 不同层或作为混合物的不同材料(导电和/或非导电)的组合,前提条件是提供足够的整 体导电性。通常,导电基部电极和导电多孔电极具有少于约1〇 7欧姆/平方的薄层电阻。
[0062] 可用于制备导电基部电极的材料的示例包括有机材料、无机材料、金属、合金、以 及包含任何或全部这些材料的各种混合物和复合物。在某些实施例中,可使用涂覆(例如 热蒸镀、溅镀等)金属或金属氧化物、或它们的组合。合适的导电材料包括例如铝、镍、钛、 锡、铟锡氧化物、金、银、钼、钯、铜、铬以及它们的组合。导电基部电极可以是任何厚度,只要 其导电即可;例如,在至少4纳米(nm)至400nm、至少7nm至300nm或者至少10nm至200nm 范围内的厚度。例如,导电基部电极可以具有足以自支承的厚度(例如,在10微米至一厘 米范围内),不过也可以使用较大和较小厚度。
[0063] 导电基部电极可包括导电性碳纤维电极。该电极在2012年6月25日提交的名称 为"传感器元件、制作方法及其使用方法(Sensor Element, Method of Making, and Method of Using the Same)"的美国临时申请No. 61/663, 688 (Gryska等人)中有所描述。
[0064] 导电多孔电极可包括对水蒸汽和/或至少一种有机化合物蒸汽多孔的(包括例 如微孔的和纳米多孔的)任何导电材料。可用于制备导电多孔电极的材料的示例包括有 机材料、无机材料、金属、合金,以及包含任何或全部这些材料的各种混合物和复合物。在 某些实施例中,可使用涂覆(例如热蒸镀、溅镀等)金属或金属氧化物、或它们的组合。用 于导电多孔电极的合适的材料包括,例如,金、银、钼、钯、碳纳米管以及它们的组合。有关 银墨涂覆的多孔导电电极的细节还可见于美国专利申请公告2011/0045601 A1 (Gryska 等人)。有关气相沉积的蒸汽可透过的导电电极的详细信息还可见于美
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