專利名稱：測量流體中特定物質含量的儀器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及測量或計量流體中特定物質含量的儀器。
用于測試呼出氣體中的酒精含量，以及估測血液中的酒精含量的儀器早已為人所知曉。
在這些已知的用于測量酒精百分含量的儀器中，

圖1示出了目前市場上可得到的酒精計量器或酒精測試儀，其包括檢測呼吸中酒精蒸氣存在的裝置，該裝置包括多孔性反應劑塊1，根據從其中流過的氣體體積，該反應劑塊由于與所述酒精蒸氣發(fā)生化學反應而逐漸地改變其顏色，中空管2，該管在其縱向兩端開口，而所述反應劑塊放置于其中，使得從一端進入該管的呼出氣體由所述反應劑塊中穿過并由另一端流出，計量呼吸中酒精含量的裝置，該裝置包括一個在所述管之包含反應劑塊部分上的刻度3，所述刻度可根據從所述反應劑塊中通過的預定氣體體積來校準，以及限制從所述管中通過的氣體體積的裝置，該裝置包括柔性可膨脹氣囊4，該氣囊與所述管的一端相連，該氣囊的打氣限制于如上所述的預定校準體積，該氣囊還在其噴嘴處設有閥門。
該酒精測試儀的操作包括向限制氣囊中吹入氣體直至完全充滿，將氣囊的噴嘴5插在所述管的一端后，通過該管將氣囊排空，并最后比較參比的刻度標記3和顏色已發(fā)生變化的反應劑的長度，以估測血液中的酒精含量。
但是，該類型的酒精測試儀有許多缺陷，特別是限制氣囊本身以及與管的連接處會發(fā)生泄漏，但酒精測試儀的批準說明卻要求該儀器不能有任何密封性缺陷。為得到此等密封性，將花費更多。
因為需要三個獨立的操作，該儀器對使用者來說也是非常復雜的。
另一方面，如果測試是負性的，反應劑塊不變色，但是會與呼出氣體中的水蒸氣反應，這使得該管不能再用，也就是說不能再用于隨后的使用中。但是，該管中沒有任何東西可讓人們知道它已是不能再用的或者是在負性測試中已被使用過的，這是因為管和膨脹氣囊是兩個獨立的部分。
因此，本發(fā)明的目的是克服上述缺陷，以及提供一種新型的、重量輕的、用于測量或計量流體中特定物質含量的便攜式儀器，該儀器制造和使用都非常簡單。
在此方面，本發(fā)明提供一種用于測量流體中特定物質含量的儀器，該儀器包括檢測流體中所述物質存在的裝置，該裝置包括多孔性塊狀反應劑，根據從其中流過的流體體積，該多孔性反應劑塊逐漸與所述物質反應，所選擇的多孔性反應劑塊通常在與所述物質的化學反應期間能夠改變顏色，中空管，該管在其縱向兩端開口，而所述反應劑塊放置于其中，測量流體中所述物質含量的裝置，該裝置包括例如一個有刻度的計量裝置，該計量裝置在所述管之包含反應劑塊的縱向部分上，所述裝置根據從所述反應劑塊中通過的預定體積來校準，其中，所述儀器還包括檢測從管中流過的流體體積的裝置，該裝置包括用于指示反應劑塊已達到臨界加熱溫度的熱敏指示器，該溫度相應于從該反應劑塊中流過的流體體積等于上述預定的從管中通過的校準體積，因此使用者必須停止吹氣。
本發(fā)明的基礎是反應劑塊和流體之間的放熱反應，以及從所述反應劑塊中流過的流體體積和其加熱溫度之間的關系。
在本發(fā)明的第一優(yōu)選實施方案中，所述熱指示器包括如墨水的反應劑溶液，該溶液在達到所述臨界溫度時能夠立即變色，并且是非可逆性的。
在另一個實施方案中，所述反應劑溶液被吸收在一個片中，該片在所述反應劑的附近或在其位置處固定或嵌入在所述管壁的內表面或外表面上。
根據本發(fā)明的其他特征，指示器在所述多孔性反應劑塊的位置處并以預定的間隔設置在管的周邊上，以同時作為測定流體中所述物質含量的參考標記。該熱指示器可以裝載于一個可拆卸的環(huán)上，以便在熱指示器可以與參考標記脫離并處于反應劑塊的下游端時，將該指示器再用于其他管中。
在另一個實施方案中，所述熱指示器包括一個在到達臨界溫度時可被激活的發(fā)聲報警器或發(fā)光信號。
在該實施方案中，所述熱指示器包括溫度傳感器和顯示所檢測溫度的裝置。
根據本發(fā)明的其他特征，所述儀器還包括指示其是否已被使用過的器件，該指示器件由所述熱敏指示器組成，而后者是非可逆性的。
如果即使測試是負性的，也會發(fā)生放熱反應，并因此激活熱敏指示器，其指示該儀器已被使用過。
根據本發(fā)明的進一步特征，所述儀器還包括指示其是否已過使用期的器件，所述指示器件由所述熱敏指示器組成，而后者是非可逆性的，并且其臨界溫度設定在反應劑塊易于被外部加熱的作用，例如將該儀器長期暴露于太陽下，所降解的溫度處。
臨界溫度優(yōu)選在45-70℃之間選擇，因為這樣在室溫時放熱反應和流體體積的加熱曲線幾乎沒有變化。優(yōu)選的是，臨界溫度基本上等于55℃。
本發(fā)明可用作例如酒精測試儀或者計量空氣中一氧化氮、硝酸氣或二氧化碳污染率的計量裝置，或者計量液體中特定物質的裝置。
參考附圖并根據以下幾個具體優(yōu)選實施例的描述，可更好地理解本發(fā)明，而且其他目的、細節(jié)、特征和優(yōu)點都將變得更為明顯，但是所述實施例僅是用于說明，而不是用于限制本發(fā)明的范圍。圖中圖1是已知酒精測試儀的部分截面示意圖；圖2是本發(fā)明第一實施方案的示意圖；圖3是圖2中箭頭Ⅲ所示區(qū)域細節(jié)的示意圖；圖4-7是與圖3類似的圖，但代表了本發(fā)明的其他實施方案；圖8是可用于本發(fā)明儀器中的其他三個熱敏指示器的示意圖；圖9是表示反應劑塊對由其中通過的流體體積的加熱曲線的圖；以及圖10是本發(fā)明再一個實施方案的部分示意圖。
根據圖2和3所示的實施方案，本發(fā)明的儀器包括多孔性反應劑塊1，該反應劑塊包括例如載負于二氧化硅顆粒上的鉻Ⅲ鹽，和中空管2,該管橫向在其兩端開口，而且所述反應劑塊放置在其中。
在管2中于反應劑塊1的兩側橫向固定兩個網或多孔隔板6、7,以夾持構成所述反應劑塊的顆粒。
這些網6、7也可用于過濾和調節(jié)由反應劑塊1中通過的流體流量。
在圖2中示出了一個刻度，該刻度包括參考標記3，該標記僅相應于法律所允許之最大酒精含量，但是它當然也可標刻所述管中包含反應劑塊部分的整個長度。
也可用其他的裝置代替該刻度來測量酒精含量，所述裝置包括裝載于例如所述管上用于反應劑顏色變化的參比發(fā)光度，通過所述參比發(fā)光度和顏色變化的實際發(fā)光度的對比，可測定所述物質的含量。
如圖2和3所示，片8于反應劑塊1位置處粘結在管壁2的外表面上，更精確地是在上游網6和參考標記3之間。
該片8包含墨水、漆料或熱敏性填料，這些物質在到達一定的臨界溫度時立即以非可逆的方式改變顏色。
此等墨水、漆料或填料是已知的，具體地是使用在深冷物品的包裝上，以控制其溫度在所允許的儲存范圍內。
多孔反應劑塊也是已知的，并可根據任何常規(guī)的方法來制備。
在如圖4所示的另一實施方案中，片8嵌入在管壁2的外表面上。
在圖5中，片8于上述下游網7之附近處粘結在管壁2的內表面上。
在圖6的實施方案中，不使用片8，而代以另外的經所述墨水浸漬過的二氧化硅顆粒9，所述顆粒9放置在管2中，并保持在下游網7和其他類似網10之間。
在如圖7所示的另一個實施方案中，本發(fā)明儀器包括外周環(huán)11，該環(huán)11于反應劑塊1位置處在外側環(huán)裹管2，更精確而言是在上游網6和下游網7之間，其位置相當于上述參考標記3，可用作測量裝置的刻度。
環(huán)11含有熱敏性指示器，可指示反應劑塊1到達上述臨界溫度。該環(huán)11可拆卸，如果指示器是可逆性的時候，還可再使用。
如圖8所示，第一種指示器包括發(fā)聲報警器12，在到達臨界溫度時，例如通過熔斷器或者差值膨脹的雙金屬系統(tǒng)，該報警器被激活，第二種指示器包括數字溫度顯示儀13，以及第三種指示器包括指針式刻度溫度顯示儀13，后兩種指示器13、14連接在一個未示出的溫度傳感器上。
也可用發(fā)光信號來代替發(fā)聲報警器12。
現(xiàn)參考圖9描述本發(fā)明的具體應用。
該圖表示了多孔反應劑塊相對于由其中通過的其他體積的溫度曲線變化。
在該具體應用中，多孔反應劑塊包括用反應劑溶液浸漬過的硅膠，所述反應劑溶液包含鉻Ⅵ鹽，其密度是1.80，然后吹入約30毫巴壓力下的氣體。
根據從三個多孔反應劑塊樣品中吹過的氣體體積，測定由包含在氣體中的水蒸氣和載覆于硅膠上的化學反應劑之間的放熱反應產生的溫度。
根據氣體體積由三個樣品測得的溫度的平均值見下表。
當然，管壁也可以是不同材料的，例如玻璃。
該表中所列溫度值與各樣品測得的溫度的偏差僅為±1-2℃。
上述表中的測量是在20.0℃的室溫下得到的，并在圖9中以方塊點曲線15表示。
在圖9的曲線中，還顯示出一個三角點曲線16，其代表在高于20℃的室溫下進行的測量；以及一個菱形點曲線17，其代表在低于20℃的室溫下進行的測量。
從圖9中可以看出，三條曲線15、16和17的流體體積在高于800ml的流體體積時開始相互會合，而且在其下降前反應溫度升至約70℃，體積達到1400ml。
因此，不管室溫如何，在選擇熱敏指示器的臨界溫度Tc時，可操作的溫度范圍在約45-70℃之間，相應限定的校準體積Vo在約800-1400ml之間。
例如選擇臨界溫度Tc為55℃，這時所限定的校準體積Vo等于約1100ml。然后在通過管的氣體體積等于Vo的條件下，對管進行分度。
圖10示出一個形狀為塑料管18的柔性噴嘴或噴頭，它固定在管2的上游端，以使使用者可由其中吹入氣體，并觀察熱指示器8，熱反應劑變色后盡快停止吹氣，因為已由反應劑塊1吹過了Vo體積的氣體。
以下參考圖2簡述本發(fā)明儀器的操作。
使用者可直接沿圖2中箭頭所示方向通過管2吹氣，而無需使用氣囊。
在吹氣過程中，吹入氣體中所包含的水蒸氣在通過反應劑塊1時與該化學反應劑塊發(fā)生放熱反應，產生漸進加熱。
在該放熱反應所產生的熱達到熱指示器8之預定的臨界溫度Tc時，后者發(fā)生顏色變化，使用者立即停止吹氣，因為已由反應劑塊1中通過了Vo體積的氣體。
使用者可檢查塊1中所包含的化學反應劑是否已在超過參考標記3的長度上發(fā)生變色。
如果指示器8是非可逆類型的顏色變化，使用者即可知道該管已被使用過，即使反應劑塊沒有發(fā)生顏色變化，這是因為吹入氣體中不包含任何微量的酒精蒸汽。
另一方面，如果使用者將一未使用的管放在其載體中，而該載體長時間暴露于陽光下，即該管長時間放置在超過55℃的加熱條件下，那么熱指示器8也將變色，指示使用者該管因為化學反應劑的熱分解已過期。
雖然已參考具體實施方案對本發(fā)明進行了描述，但可明顯看出，本發(fā)明并不限于這些實施方案，而且其包括所有在所附權利要求書范圍之內的所述裝置或其組合的技術等同物。
權利要求
1.一種用于測量流體中特定物質含量的儀器，該儀器包括檢測流體中所述物質存在的裝置，該裝置包括多孔性反應劑塊，根據從其中流過的流體體積，該多孔性反應劑塊逐漸與所述物質反應，并在反應期間改變顏色，中空管，該管沿其縱向兩端開口，而所述反應劑塊放置于其中，測量流體中所述物質含量的裝置，例如一個在所述管上有刻度的計量裝置，所述裝置根據從所述反應劑塊中通過的預定流體體積來校準，其特征在于，所述儀器還包括檢測從所述管中流過的流體體積的裝置，該裝置包括用于指示反應劑塊已達到臨界加熱溫度的熱敏指示器，該溫度相應于從該反應劑塊中流過的流體體積等于上述預定的從管中通過的校準體積。
2.如權利要求1所述的儀器，其特征在于，所述熱指示器包括如墨水的反應劑溶液，該溶液在達到所述臨界溫度時立即變色。
3.如權利要求2所述的儀器，其特征在于，所述反應劑溶液被吸附在二氧化硅顆粒中，所述顆粒被夾持在反應劑塊附近處的管中。
4.如權利要求2所述的儀器，其特征在于，所述反應劑溶液被吸附在一個片中，該片于所述反應劑的附近或在其位置處固定或嵌入在所述管壁的內表面或外表面上。
5.如權利要求1所述的儀器，其特征在于，所述熱指示器包括在到達臨界溫度時可被激活的發(fā)聲報警器或發(fā)光信號。
6.如權利要求1所述的儀器，其特征在于，所述熱指示器包括溫度傳感器和顯示所檢測之溫度的裝置。
7.如權利要求1、2、5和6所述的儀器，其特征在于，所述指示器在所述多孔性反應劑塊的位置處并以預定的間隔設置在管的周邊上，以同時作為測定流體中所述物質含量的參考標記。
8.如權利要求7所述的儀器，其特征在于，所述熱指示器裝載于一個可拆卸的環(huán)上，以便在熱指示器是可逆性時，將該指示器再用于其他管中。
9.如前述任一權利要求所述的儀器，其特征在于，所述儀器還包括指示其是否已被使用過的器件，該指示器件由所述熱敏指示器組成，而后者是非可逆性的。
10.如前述任一權利要求所述的儀器，其特征在于，所述儀器還包括指示其是否已過使用期的器件，所述指示器件由所述熱敏指示器組成，而后者是非可逆性的，并且其臨界溫度設定在反應劑塊易于被外部加熱的作用所降解的溫度處。
11.如前述任一權利要求所述的儀器，其特征在于，所述臨界溫度在45-70℃之間。
12.如權利要求10和11所述的儀器，其特征在于，所述臨界溫度基本上等于55℃。
全文摘要
公開一種用于測量流體中特定物質含量的儀器。該儀器包括多孔性反應劑塊(1),根據從其中流過的流體體積,該多孔性反應劑塊逐漸與所述物質反應,并在反應期間改變顏色;中空管(2),該管在其縱向兩端開口,而所述反應劑塊放置于其中;在所述管之包含反應劑塊部分上的刻度(3),該刻度根據從所述反應劑塊中通過的預定流體體積來校準;以及用于指示反應劑塊已達到臨界加熱溫度的熱敏指示器(8),該溫度相應于從該反應劑塊中流過的流體體積等于上述預定的從管中通過的校準體積。本發(fā)明儀器特別適合于作為呼吸分析儀或用于測量空氣污染水平。
文檔編號G01N21/78GK1211317SQ9719230
公開日1999年3月17日 申請日期1997年2月14日 優(yōu)先權日1996年2月20日
發(fā)明者勒諾·圣加爾·德龐斯 申請人:M·E·S·I·R·計量工業(yè)調節(jié)系統(tǒng)公司