[发明专利]用于比色管的视觉及电子读取的系统

说明书

相关专利申请案

本专利申请案依据35U.S.C.§119主张于2010年9月7日提出申请的第61/380,582号美国临时专利申请案的优先权，所述临时专利申请案的全文以引用的方式并入本文中。

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渍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^TM、Gastec^TM、Kitagava^TM、Auer^TM、MSA^TM、RAY^TM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5mm。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。