CN103180712A - 用于比色管的视觉及电子读取的系统 - Google Patents

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Abstract

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。

Description

用于比色管的视觉及电子读取的系统
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，DreagerTM、GastecTM、KitagavaTM、AuerTM、MSATM、RAYTM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。
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1
典型检测器管还展示随温度的增加对颜色改变的敏感性增加。因此，气体检测器管还可需要补偿温度。下表(表2)展示用于确定空气中的1，1三氯乙烯的浓度的GastecTM气体检测器管的温度补偿因子：
表2
Figure BDA00003095201200032
下表(表3)展示由科思特(Gastec)制造的用于确定空气中的肼的浓度的特定气体检测器管的补偿因子：
表3
使用气体检测器管确定实际浓度的更准确估计应并入环境条件的这些补偿因子中的一者或一者以上。需要一种提供对这些参数的自动补偿的测量系统。
发明内容
气体检测器管的实施例可在视觉上读取或在试剂的任何阻碍的情况下由电子气体检测器管读取器读取。此外，若干实施例包含气体检测器管，所述气体检测器管包括气体检测器管表面，所述气体检测器管表面不包括阻碍观看试剂的至少一部分的标识或阴影。检测器可包括用于所述气体检测器管的延伸部或标度翼部上的气体浓度的视觉读取的2到4个不同标度。所述延伸部或标度翼部为多种视觉及光学或电子可读信息提供充分表面区域。所述标度可针对1到5个冲程或5个以上冲程、适当气体检测器泵及/或呈两种格式，例如但不限于mg/m3及ppm。除所述标度之外，所述气体检测管可进一步包括用于校准数据可读光电子气体检测器管读取器的光学信息。在一实施例中，所述气体检测器管包括：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或翼部标度，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。所述气体检测器管可进一步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。若干实施例还包含能够（例如)通过包括光学读取器读取此些检测器管的光电子气体检测器管读取器。如本文中所使用，“光电子读取器”或“光学读取器”为撷取视觉信息且将图像翻译成计算机能够理解及显示的数字信息的计算机装置。所述视觉信息可为二维或三维信息且包含视觉信息的颜色及形状。所述“光电子读取器”或“光学读取器”可包含照明装置及用于解释从物体反射的光的光传感器。如本文中所使用，“视觉”意指由人类眼睛及大脑解释。
气体检测器管读取器的实施例可包括：夹具，其用于接纳气体检测器管；信息读取器，其能够从所述气体检测器管读取电子或经光学编码信息；光学读取器系统，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，其用以依据传感器的输出估计目标气体浓度。光电子气体检测器管读取器的实施例能够补偿由于相对湿度、温度及海拔所致的对读取的任何影响。
所述光电子气体检测器管读取器可从每一气体检测器管读取各种校准数据。所述校准数据、所测量数据及经补偿数据可接着输出并显示于所述光电子气体检测器管读取器的显示器上及/或传递到另一处理单元以供显示及记录。所述数据可包含但不限于：管的类型、目标气体、管的测量范围、基于内部标准的引入及/或到期日期接受/拒绝的管、所测量的浓度、环境条件(包含但不限于相对湿度、温度、气压)以及施加于所测量气体浓度的补偿的总％。
确定气态化合物的浓度的方法的实施例包括：将管放置于光电子气体检测器管读取器中，从气体检测器管电子读取信息，及基于管的到期日期及/或试剂的任何先前变色显示管的接受或拒绝。所述方法可进一步包括将已知体积的气体样本吸入所述气体检测器管且光学读取着色长度。在取样之后，如果适用，那么所述光电子气体检测器管读取器的读出可显示包含但不限于以下各项的信息：所测量气体浓度、将施加于所测量气体浓度的补偿因子、依据周围条件传感器的测量(举例来说，包含但不限于温度、相对湿度及气压或海拔)确定的每一补偿因子。
气体检测器管及气体检测器管读取器的实施例允许使用通过气体检测器管进行视觉及光电子气体检测两者，且允许利用所述气体检测器管的更准确且灵活方式。
本文中所使用的术语仅出于描述特定实施例的目的而并不打算限制本发明。如本文中所使用，术语“及/或(and/or)”包含相关联所列举物项中的一者或一者以上的任何及所有组合。如本文中所使用，单数形式“一(a)”、“一(an)”及“所述(the)”打算包含复数形式以及单数形式，除非上下文另有明确指示。应进一步理解，当在本说明书中使用术语“包括(comprises)”及/或“包括(comprising)”时，其指定存在所述特征、步骤、操作、元件及/或组件，但并不排除存在或添加一个或一个以上其它特征、步骤、操作、元件、组件及/或其群组。
除非另有定义，否则本文中所使用的所有术语(包含技术及科学术语)具有与本发明所属领域的技术人员通常所理解的含义相同的含义。应进一步理解，应将术语(例如在常用字典中所定义的那些术语)解释为具有与其在相关技术及本发明上下文中的含义一致的含义，而不应以理想化或过分形式化意义来解释，除非本文中明确如此定义。
在描述本发明时，应理解，揭示了若干个技术及步骤。这些技术及步骤中的每一者具有个别益处且每一者还可连同一个或一个以上或者(在一些情形中)所有其它所揭示技术一起使用。因此，为了清楚起见，本说明将避免以不必要方式重复个别步骤的每一可能组合。虽然如此，本说明书及权利要求书应在理解此些组合完全在本发明及权利要求书的范围内的情况下阅读。
附图说明
现在将参考图式描述本发明，其中：
图1-A到1-E描述包括至少一个延伸部或标度翼部的比色气体检测器管；其中图1-A是具有平面延伸部的管组合件的透视图；图1-B是具有两个标度翼部的管组合件的截面；图1-C是具有一个标度翼部的管组合件的截面；图1-D是具有棱柱形截面的气体检测器管，所述棱柱形截面沿棱柱的壁或沿棱柱的边缘具有标度；图1-E是附接于用于运输及存储的夹具上的气体检测器管的截面；
图2描述具有侧面标度的比色气体检测器管组合件的前视图；
图3描述气体检测器管读取器的读取头组合件；
图3-A是气体检测器管读取器的读取头的两个壳体(夹钳)的透视图；
图3-B是具有标识的光的方向的气体检测器管上方的夹钳的截面；
图4是连接到具有管读取器及紧固于夹具中的气体检测器管的气体检测器的活塞泵单元的透视图；
图5-A及5-B是组装于泵上两个位置中的读取头的截面：图5-A是具有标度翼部的管的前视图且图5-B是锁定位置中的标度翼部的侧视图；
图6是描绘中央处理单元、传感器及其它组件之间的电连接的光电子读取单元读取器的电示意图；
图7-A及7-B展示表示集成到活塞型手动泵的读取装置的三种基本工作模式的停止及积分点的图表；图7-A展示在固定范围及预定固定取样体积中的过程循环，B及B1是后续接着在冲程结束-点A之前在极高浓度下的直接积分的颜色饱和度的点，且图7-B是驱使用户执行更多冲程直到首次检测到颜色改变-点C及C1的极低浓度模式中的过程循环，且图7-C是展示真空压力检查模式的图表。
具体实施方式
气体检测器管可用以确定至少一种目标气体、包括类似官能基团的目标气体族群或样本气体中的目标气体类别(统称为“目标气体”)的浓度。气体检测器管通常在透明管内包括化学试剂。气体检测器管可包括指示特定目标气体的存在的一种或一种以上化学试剂。气体检测器管的典型化学试剂包括多孔固体，所述多孔固体具有允许气体从所述气体检测器管的入口流动穿过所述多孔固体到所述气体检测器管的出口的路径，或者所述化学试剂在多孔固体衬底的表面上。所述化学试剂将在试剂与所述化学试剂接触(“比色反应”)时改变颜色，通常所述化学试剂与目标气体将反应，从而产生所述颜色改变。当样本通过气体检测器管时，目标气体参与与化学试剂的比色反应直到目标气体从所取样气体中耗尽。供在气体检测器管中使用的许多试剂为已知的且适用于气体检测器管的实施例。样本通常通过取样泵吸入气体检测器管。常见样本泵包含能够准确且重复地吸取已知体积的空气的手持式活塞泵或波纹管泵。
通常，所述化学试剂通过在所述试剂的任一端处的两个多孔固体插塞而固定于管内的适当位置中。当包括目标气体的气体吸入气体检测器管的入口时，所述入口附近的化学试剂将开始改变颜色，且如果所述目标气体的浓度在气体检测器管的可读范围内，那么在管的出口附近的化学试剂将保持不改变。管内的试剂的颜色改变的长度（“着色长度”)将对应于通过气体检测器管的目标气体的总量。在已知体积的气体通过所述管时，可确定目标气体的浓度。常规气体检测器管具有印刷于玻璃管上化学试剂上方的标度，所述标度可用以约计已知体积的所取样气体的目标气体的浓度。每一气体检测器管将具有目标气体的可读浓度范围，如果针对一体积的样本超过气体浓度范围，那么化学试剂将贯穿其整个长度改变颜色且目标气体的浓度可能不能以常规方式确定，或者如果目标气体的浓度太低，那么化学试剂可能不记录用以确定目标气体的浓度的充分颜色改变。在此些情形中，可使用具有适当浓度范围的不同管或者可增加或减少所取样气体的体积以产生在标度内的读数。对于某种气体检测器泵及气体检测器管系统，推荐高达五倍的所取样体积的增加。必须接着调整气体检测器管的标度以计及不同样本体积。
本发明的气体检测器管的实施例可由电子气体检测器管读取器电子读取或由用户通过简单比较着色长度与透明主体的延伸部上的一个或一个以上标度而在视觉上读取。气体检测器管的特定实施例包括：经密封透明管；化学试剂，其能够与所述经密封透明主体内的目标气体进行比色反应；及至少一个伸长延伸部，其从所述主体延伸，所述至少一个伸长延伸部包括电子可读标记及视觉可读标记两者。不同于常规气体检测器管，所述标记不在透明主体上，且因此将不干涉着色长度的电子读取。若干实施例包含气体检测器管，所述气体检测器管包括透明管或透明主体表面，所述透明管或透明主体表面不包括阻碍观看试剂的至少一部分的标识或阴影以便着色长度的光电子读取。
气体检测器管的实施例可进一步包括粘附到所述主体的所述表面的透明塑料覆盖物。所述延伸部可由所述透明塑料覆盖物形成或者所述延伸部还可由所述透明塑料覆盖物覆盖。
气体检测器管
气体检测器管可包括透明管。在存储期间且在使用之前，透明管可为经密封管。如本文中所使用，“管”意指界定任何截面形状的流动路径的导管。所述截面形状可为圆形、椭圆形、矩形、正方形、多边形或任何所要截面形状。如本文中所使用，“经密封管”意指管经闭合以使得其在所述经密封管内形成大致不曝暴露于管外部的环境的内体积。所述管可简单地通过加热及箍缩所述管的端以密封所述管，使用盖、隔膜或其它构件密封所述管来密封。气体检测器管的实施例可包括由玻璃或透明塑料制成的透明管，例如但不限于丙烯酸、聚碳酸酯、聚乙烯与聚丙烯的共聚物、聚酯以及其它透明材料。
在其它实施例中，气体检测器管可包括透明管及粘附到所述透明管的表面的透明塑料。举例来说，透明管的外表面可由通过中性透明粘合剂层粘附的薄光学清透可保形塑料包裹。所述气体检测器管可具有一个或一个以上延伸部或“标度翼部”。在其中标记将由气体检测器管读取器光学读取的一些实施例中，所述延伸部可包括或形成经印刷标度的凹窝，所述凹窝包括允许照明及读取经编码信息的透明窗。
延伸部
气体检测器管可进一步包括一个或一个以上延伸部或标度翼部。所述延伸部从透明管的表面向外延伸且形成用于印刷、蚀刻、压纹、附接、囊封、固持或以其它方式提供读取由于借助气体检测器管的取样所致的着色长度的标度的表面。所述延伸部或标度翼部可从透明管表面大致垂直延伸或相切于所述透明管表面。如本文中所使用，“大致垂直”意指在与90度角度相差10度内。当将标度印刷于所述延伸部上时，透明管可不包括阻碍所取样管中的试剂的颜色改变或着色长度的电子读取的任何标识或阴影。所述延伸部将通常至少长达所述管内的试剂的可使用长度。在特定实施例中，气体检测器管包括为附接到透明管的伸长矩形形状且沿所述管的长度延伸至少长达两个多孔插塞之间的距离的延伸部。在能够在视觉上及由电子气体检测器管读取器两者读取的气体检测器管的实施例中，延伸部或标度翼部上的标记将包括视觉可读标度及印刷于所述标度上的电子可读信息两者。在包括一个以上延伸部及标度指示符的气体检测器管的实施例中，所述延伸部中的任一者可包括视觉可读标度及电子可读信息两者或视觉可读标度及电子可读信息中的仅一者。
在特定实施例中，气体检测器管可包括用于接纳包括标记的标度指示符的凹窝。所述凹窝可保护标度指示符以免暴露于环境。在插入标度指示符之后，可(例如)通过粘合剂密封所述凹窝。
在额外实施例中，气体检测器管可包括两个延伸部。第二延伸部可提供额外表面区域或用于将提供于气体检测器管上的标记的第二凹窝。额外标记可包含(举例来说)具有不同测量单位的标度、所取样气体的不同体积的标度、条码或其它电子可读信息。所述延伸部可为相同或不同形状、相同或不同大小、在同一平面中、在不同平面中或在大致平行的平面中。在气体检测器管的实施例中，延伸部及透明管可形成为单一零件或附接在一起的个别零件。举例来说，透明管与延伸部可通过粘附到所述透明管及所述延伸部两者的透明覆盖物或通过粘合剂或将所述零件融化在一起而附接在一起。
如所论述，气体检测器管的实施例能够在视觉上及由电子气体检测器管读取器两者读取，延伸部可包括用于将气体检测器管准确放置于电子气体检测器管读取器中的定位系统。所述定位系统可为能够将气体检测器管对准于读取器中的任何组件。举例来说，所述定位系统可包括能够接纳及紧固延伸部或透明管中的至少一者的站点及/或凹部或者可简单地包括销子及凹部。所述销子及凹部中的一者可位于气体检测器管上且所述销子及凹部中的另一者位于电子气体检测器管读取器上。举例来说，标度翼部中的一者可包括可与气体检测器管读取器的读取头中的销子对准以借此提供管的准确及可重复定位以供读取的椭圆形凹部。
透明覆盖物
气体检测器管的实施例可进一步包括透明覆盖物。覆盖物可囊封透明管及/或延伸部的至少一部分。所述透明覆盖物可为可保形于管及/或延伸部的外部的至少一部分的塑料。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主体。粘合剂可为永久中性透明粘合剂层。然而，透明塑料不应针对气体浓度的视觉或电子读取干涉试剂的着色长度的读取。
所述透明覆盖物可形成凹窝或以其它方式囊封延伸部及/或将所述延伸部紧固到透明管。所述凹窝可沿管的主轴固定，因此延伸部上的任何标度可保持于邻近于化学试剂的适当位置中。标度可为单侧或双侧的，其中在两侧上具有标度标识以增加提供信息及数据的可靠性及灵活性。
在一些实施例中，透明覆盖物或透明管可为类似于未反应化学试剂的颜色的颜色或与在化学试剂的比色反应之后所预期的颜色互补。因此，透明覆盖物的颜色可用以借此对光学可读气体检测器管读取器的照明及经反射光进行滤光以增强经反应与未反应试剂层之间的颜色对比度且增加光学读取器的准确性。经增强对比度可更清楚地界定试剂的经反应部分且可更容易地识别管中的着色长度的端。所述设计允许将额外滤光颜色或互补颜色叠加于颜色改变试剂层上，借此增加原始与经反应试剂之间的视觉及光学读取颜色对比度。
透明覆盖物还可包括胶粘表面以更牢固地将气体检测器管固持于用于存储或运输的箱中。
经印刷标度
气体检测器管包括标记及/或标度。所述标记可优选地在延伸部或标度翼部上以留下试剂的未经阻碍观看。视觉可读标记可至少用以测量在使样本通过管之后气体检测器管的着色长度产物。着色长度对应于样本中的目标气体的未经补偿浓度。所述标记及/或标度可通过任何手段并入于延伸部上，所述手段包含(举例来说)印刷、压纹或直接蚀刻于延伸部上，借助标签或卡施加于延伸部及/或插入于延伸部的凹窝内。标度由不透明优选白色材料制成且平行于气体检测器管的主轴定位。每一标度的分格可通过任何可行技术(包含激光印刷机及喷墨印刷机)来印刷、压纹或蚀刻。因此，生产气体检测器管中的任何批次间制造差异可与关于特定类型的管的其它标准信息一起编码及印刷。对于将由光电子气体检测器管读取器电子或光学读取的气体检测器管的实施例，电子或光学可读信息可包含于延伸部上。光学可读标记可由光学读取器读取、转换为数字信息且由中央处理单元理解。
在用于视觉及电子或光学两者读取管的气体检测器管的实施例中，每一用途的标记不应彼此干涉。举例来说，一组信息可在前部上且另一组信息可在(举例来说)同一侧上的背部上或不同区域中。电子或经光学编码信息可包含管的类型、暴露范围、校准曲线、到期日期、试剂的原始或未反应颜色及在特定边缘化之后可允许的颜色改变范围、自动光电子读取所必需的经反应及未经改变试剂材料的预期颜色改变及密度/饱和度。
除电子或光学可读信息之外，所印刷标度还包括视觉可读信息。视觉可读信息可包含但不限于管的类型、暴露范围、所推荐的取样冲程、到期日期、件号与批号。标度可进一步包含(举例来说)指示将管引入到读取器中及/或穿过其的取样空气的方向的指示(例如箭头)。在一些实施例中，电子或光学可读信息可在相对小区域中及/或位于不同于视觉可读信息的区域中。电子可读信息可为(举例来说)光学可读、电子可读及/或无线可读的(例如通过射频识别(RFID))。
在一些实施例中，所印刷标度可通过与用以将透明覆盖物粘附到管相同的粘合剂粘附到延伸部的凹窝或所述凹窝内。因此，标度可相对于试剂牢固地定位于适当位置中以有效地允许依据比色试剂中的颜色改变确定样本中的气体的浓度。在制造过程期间，标度的每一零标识的开始可与将试剂层与邻近于管的入口的试剂保持插塞的端分离的线精确对准。
标记可包含不同所取样体积的标度。举例来说，如果显著比色反应不从将取样的第一体积的气体(例如活塞取样泵的单个冲程)发生，那么可将待取样的额外体积的气体吸入气体检测器管。在颜色改变不发生或颜色改变不延伸到可读浓度标度中时，比色反应可相对于特定气体检测器管不显著。在此情形中，可将额外体积的气体吸入气体检测器管，(举例来说)可使用再四个活塞冲程来观察颜色改变。如果颜色改变仍不显现，那么另外5个冲程可为必要的，然而，并非所有类型的气体检测器管允许气体浓度线性近似到所述程度。
对于适当类型的管，标记可包含适于产生试剂中的可读着色长度所必需的所需体积的空气的四个标度标识。额外标度可在延伸部的两侧上。标记还可包含用于以不同单位(例如但不限于ppm及/或mg/m3)确定气体浓度的标度。在标记提供于延伸部或标度翼部上的情况下，气体检测器管的实施例可包括用于并入例如以下各项的信息的显著更多表面：标度的经增加数目，较大大小标度，较大气体浓度读数分辨率及与试剂的类型、补偿因子、到期日期有关的额外信息以及关于管的使用的其它信息。
标记
检测器的实施例可包括可由气体检测器管的用户在视觉上读取及/或由气体检测器管读取器电子或光学读取的标记。举例来说，气体检测器管可包括用于气体浓度的视觉读取的2个到4个不同标度。所述标度可包含不同样本体积，例如用于活塞泵的一个冲程的标度、用于活塞泵的五个冲程的标度，其中每一体积具有不同单位的标度。视觉可读信息可进一步包含选自包括以下各项的信息的群组的信息的至少一部分：管的类型、暴露范围、所推荐取样体积、到期日期、件号与批号及在取样期间的流动的方向的指示。
除标度之外，气体检测管还可进一步包括(举例来说)用于数据可读光电子气体检测器管读取器的校准的电子或光学可读信息。光学可读信息可包括于条码中或者所述信息的其它经编码信息可通常为视觉及光学可读信息两者。然而，电子可读标记或视觉可读标记中的任一者均不应阻碍光学或在视觉上读取在取样之前的试剂的颜色或在取样之后的试剂的改变。在气体检测器管的特定实施例中，标记包含电子可读信息，例如管的类型、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、试剂的未反应或原始颜色及可允许颜色改变范围、环境校正因子或曲线、经反应试剂的预期颜色改变及颜色密度/饱和度。
在特定实施例中，标度分格可覆盖试剂的总长度的至少80％到95％，且经光学编码信息压印于此范围的外部以便不干涉气体浓度的视觉读取。标记可进一步包括原始试剂的颜色及与目标气体接触之后的试剂的颜色。
气体检测器管读取器
本发明的实施例包含能够读取关于检测器管的电子及/或光学可读信息及气体检测器管中的着色长度的气体检测器管读取器。气体检测器管读取器的实施例可包括：夹具，其用于接纳气体检测器管；信息读取器，其能够从所述气体检测器管读取电子或经光学编码信息；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。如本文中所使用，中央处理单元(CPU)为计算机系统的一部分，其实施计算机程序的指令且执行所述系统的基本算数运算、逻辑运算及输入/输出操作。术语中央处理单元还包含分布式处理系统及多个中央处理单元两者。CPU与能够存储来自气体检测器管的视觉或电子读取信息的计算机存储器装置通信。如本文中所使用，计算机存储器指用以在暂时或永久基础上存储程序及/或数据以供在计算机或其它数字电子装置中使用的物理装置。计算机存储器存储装置可为以下各项中的至少一者：RAM、DRAM、SRAM、磁带、磁盘、光学盘、快闪存储器、光盘、DVD及/或可寻址半导体存储器。存储器的一部分可为用于存储与更永久的罐或防毒面具有关的信息的只读存储器，例如但不限于(举例来说)罐识别、罐中的化学收附剂、能够在化学收附剂上吸收或吸附的化合物、罐中的化学收附剂的量、化学收附剂的一般容量、化学收附剂对特定目标化合物的容量、罐的制造日期及/或罐的到期日期。其它数字存储器可为读取/写入存储器。术语“存储器”通常与可寻址半导体存储器(即，由基于硅的晶体管组成的集成电路)相关联，所述可寻址半导体存储器(举例来说)用作主存储器但还用作计算机及其它数字电子装置中的其它目的。
所述夹具可为互补形状以接纳气体检测器管的透明管。所述夹具还可具有用于将气体检测器管准确放置于电子读取器中的定位系统。所述定位系统具有连同气体检测器管的组件一起工作以允许将气体检测器管重复且准确放置于气体检测器管读取器的夹具中的组件且可为能够将气体检测器管如先前所描述地对准于读取器中的任何组件。
光电子气体检测器管读取器的其它实施例能够补偿由于相对湿度、温度及气压对读取造成的任何影响。气体检测器管读取器的此些实施例可包括选自温度传感器、压力传感器或相对湿度传感器的至少一个环境传感器；其中每一传感器与中央处理单元通信。气体检测器管读取器的中央处理单元能够依据着色长度估计样本中的目标气体的浓度且使用气体检测器管特有的补偿因子及环境传感器的输出校正所述气体浓度。
使用气体检测器管确定实际浓度的更准确估计应并入环境因子的补偿。光电子气体检测器管读取器的实施例可从每一气体检测器管读取校准及补偿数据。校准及补偿数据、所测量浓度及所补偿浓度可描绘于光电子气体检测器管读取器上的显示器上及/或传递到另一处理单元以供显示及记录。所显示或所传递数据可包含但不限于：读取器中的管的类型、目标气体、管的可测量浓度范围、基于内部标准的引入及/或到期日期接受/拒绝的管、所测量的浓度、周围环境条件(包含但不限于相对湿度、温度、气压)、施加于所测量气体浓度以确定所估计浓度的补偿的总％以及其它所要信息。在气体检测器管读取器的实施例中，从气体检测器读取的经光学或电子编码信息可在取样之前显示以检验使用正确的管，后续接着周围环境条件及管接受的所测量数据。
气体检测器管读取器的实施例可包括取样泵或者可为独立于取样泵的单独单元。气体检测器管读取器的实施例包括用于具有能够提供光学可读信息及试剂的照明的至少一个照明源的气体检测器管的夹具。优选地，照明源单独地或组合地提供红色、绿色及蓝色中的每一者以产生白色光。气体检测器管读取器还将包括能够单独读取个别颜色或将个别颜色混合读取为白色光的光传感器。在特定实施例中，气体检测器管读取器可包括用于输入取样位置的海平面以上海拔的构件，例如可通过手调整到以高于海平面250米或500米递增的不同海拔的小键盘或刻度盘，举例来说，其中每一递增步阶对应于读取浓度值的标度的粗略地250米～3％或对应于500米～6％。
在特定实施例中，气体检测器管读取器在读取头的每一侧上包括至少两个光传感器及一个照明光源。读取头包括铰接在一起以形成用以接纳气体检测器管的夹具的两半(壳体)。所述壳体包括用以邻近于光传感器及光源准确放置气体检测器管的定位系统。在特定实施例中，第一光传感器位于极靠近于化学试剂的入口部分处。此传感器可用以在取样之前读取靠近入口插塞的区域中的化学试剂的颜色。在取样周期之前，比较此传感器的信号与如依据关于气体检测器管的经电子或光学编码信息确定的此信号的预期电平。如果靠近所述入口的试剂的颜色超出可接受范围，那么气体检测器管读取器将指示不应使用所述管。此确保管仍将能够准确测量目标气体浓度。如果气体检测器管被不适当地存储，那么其贮藏寿命可减小。
第二光传感器可位于沿颜色改变试剂的长度处。来自第二传感器的信息信号与第一传感器的信号汇总且因此供应沿试剂层的颜色强度的信息。实际上，第一传感器为电子分离的主要传感器的极小纵长部分且能够与第二主要传感器单独地读取或其信号可添加到第二传感器的信号。
比色管可具有与浓度-线性-比色管(着色长度)的线性相依性，或整个体积可逐渐改变到在管的标度的开始处较多且在结束处较少的特定颜色。在常规情形中，当在所规定的体积之后的颜色属于可读标度内时，读取系统对来自第一及第二传感器的信号以及所有纵长颜色改变或所有颜色改变(作为更依赖于暴露的颜色强度或密度的颜色结果)求积分且比较此些改变与通过光学码提供的校准曲线数据。
光源与传感器的线可位于彼此相差大约45度角度处。举例来说，夹钳中的每一者中的传感器的一个线及光源的两个线(每一线能够产生单独RGB颜色光)。在底部夹钳23中，存在卡入到标度翼部14a中的特定开口或凹口中的可移除销锁。由于开口31放置于仅一个标度翼部14a上，因此绝不会错误放置或错误布置管。
一旦激活泵且空气开始流动穿过管，试剂层15即将随所关注物质的第一部分开始改变。紧接在具有目标物质的空气开始在所述试剂层中流动之后，传感器56及57将开始对信号求积分且与已通过光学码校准引入的数据进行比较。在典型取样操作中，将仅需要一个活塞泵冲程来读取气体浓度的预期范围的目标气体浓度。在取样期间，对来自第一传感器及第二传感器的输出求积分。来自传感器56及57的经积分信号及来自可调整刻度盘51的信号(引入海拔的校正)传送到中央处理单元(CPU)且经处理以补偿来自比色管的光学读取信号且根据真正校准曲线读取此信号。
由于管的校准最初在于受控制且稳定周围条件中产生之后执行，因此从所述管读取的气体浓度应针对在取样时温度及相对湿度的差异校正。周围温度、相对湿度及气压的环境传感器与中央处理单元通信以根据从气体检测器管读取器读取的校准及确认数据处理输出。
接着可基于气压或海拔、周围空气温度及相对湿度校正所测量气体浓度。目标气体的经校正气体浓度可作为浓度单位ppm或mg/m3展示于液晶显示器(LCD)80上。
在样本气体的浓度较低且在使典型体积的样本通过气体检测器管(举例来说，活塞型取样泵的一个冲程)之后未在试剂上测量或观察到显著颜色改变时的情况下，气体检测器管读取器可检测到不显著或无颜色改变且进一步指示需要较大取样体积来适当读取目标气体浓度。当气体检测器管读取器观察到显著且可读颜色改变时，可停止取样且对总取样体积求积分。以此方式，气体检测器管可用于测量目标气体的低浓度。然而，一些类型的气体检测器管不可用以测量低于其所规定范围的浓度。
气体检测器管还可确定高于气体检测器管的浓度范围的气体的浓度。如果浓度范围高于所述类型的气体检测器管的范围及试剂的数量，那么试剂可在所取样体积结束之前全部参与比色反应。在此情形中，光传感器随时间的信号可经分析以估计目标气体的气体浓度。100％颜色改变的经积分信号随着实现100％颜色改变的时间而处理。此数据与校准曲线进行比较且遵循取样泵的真空/时间性能的曲线以在完全反应时确定所取样体积，中央处理单元可计算未经补偿气体浓度。在此情形中，目标气体的总数量为已知的(试剂的容量)且估计样本体积。一旦估计所述体积，即可容易地确定浓度。在其它实施例中，气体检测器管读取器包括直接确定所取样体积的流量计。
因此，气体检测器管读取器可通过允许超出印刷于标度上以用于视觉读取的浓度跨度的范围的目标气体浓度的读取而扩展许多类型的气体检测器管的可适用范围。
气体检测器管读取器的其它实施例可包括取样泵与气体检测器管之间的泵送压力传感器。泵送压力传感器的输出与中央处理单元通信且可用以估计穿过气体检测器管的流率。如果在一段时间(举例来说，10秒到30秒)之后，泵送压力传感器不指示随后压力上升，那么泵送压力传感器可指示低或无取样流动情况。如果(举例来说)未移除气体检测器管的尖端或者不适当地安装气体检测器管，那么可发生低或无流动情况。当压力返回到取样之前的开始压力时，泵送压力传感器还可指示取样循环的结束且用于在取样之前的测试模式中的泄漏检查。泵送压力传感器可流体连接于泵吸入口与读取器的管读取出口之间。在此些实施例中，气体管读取器可包括用于气体检测器管的出口的密封机构。所述密封机构可为o形环、橡胶插座或确保紧密密封的其它附件且形成具有流体连接到泵送压力传感器的极小死体积的腔。
气体检测器管读取器夹具能够将管紧固于所述读取器夹具内。夹具可进一步包括用以允许管调整及比照管读取传感器及光学码读取装置将气体检测器管归零的调整机构。
确定目标气体的浓度的方法的实施例包括将管放置于光电子气体检测器管读取器中，从气体检测器管电子读取信息。所述方法可进一步包括执行气体检测器管的预取样测试且报告所述管的接受或拒绝。另外，所述方法可包括将已知体积的气体样本吸入气体检测器管且光学读取着色长度。在取样之后，如果适用，那么光电子气体检测器管读取器的读出可显示包含但不限于以下各项的信息：所测量气体浓度、将施加于所测量气体浓度的补偿因子、依据周围条件传感器的测量(举例来说，包含但不限于温度、相对湿度及气压或海拔)确定的每一补偿因子。
实例：气体检测器管及气体检测器管读取器
图1A到1E及图2上展示气体检测器管10的实施例。气体检测器管10包括经密封透明管11、能够与经密封透明管11内的气态化学化合物进行比色反应的化学试剂15、从管11延伸的至少一个伸长延伸部14及延伸部14上的至少一个着色长度测量标度。
图1A到1E的实施例描绘透明管11的各种截面区域，包含图1-B及1-C中的圆形以及图1-D及图1-F中的多边形。管11的表面为清洁的且在试剂15的区域中的标识对于着色长度的视觉或电子读取为清楚的。气体检测器管10包括透明管11，所述透明管包括至少一种惰性材料，例如玻璃、丙烯酸、聚碳酸酯、聚乙烯与聚丙烯的共聚物、聚酯等。包括标度类似翼部(“标度翼部”)14及14a的延伸部14位于纵向平行于管11的主轴之处。管11可被视觉及电子读取。视觉读取通过使用具有印刷于标度翼部14及14a上的分格的四个可能标度中的一者而为可能的。标度可印刷于每一标度翼部14及14a的两个(顶部及底部)侧上。标度的分格可与不同测量单位及/或不同取样模式(例如，取样活塞泵的取样冲程的数目)相关。在图1-A上，展示针对一个取样冲程以ppm印刷于标度14上及以mg/m3印刷于标度14a上的两个测量单位。在标度14及14a的背侧上，相同单位可用于(举例来说)2个、3个、5个或10个取样冲程。在试剂区域中管11的表面上不存在线。所述气体检测器管可进一步包括透明覆盖物16。常规气体检测器管包括具有直接在管上试剂上方的线的标度。此些常规标度可干涉或可误导视觉读取或者可损害用于光电子读取的光照明及经反射光。
气体检测器管10的实施例可包括用以在存储及运输时稳定气体检测器管10的粘合剂18。举例来说，标度翼部14或14a中的一者可通过粘合剂18附接到管夹具19的表面。展示为图1上的截面1-C的比色管11的另一版本的优选实施例仅具有一个翼部标度。
气体检测器管的另一实施例展示于描绘印刷于翼部标度上的信息的更多细节的图中，所述信息包含冲程数目17d、浓度测量单位17e、到期日期及零件识别号(PIN)。此外，含有用于电子读取及用于读数的电子补偿的数据的光学可读信息17印刷于标度翼部14及14a上。标度14及14a的第一分格在距堵塞材料12的后端通过校准预定的距离处开始。在翼部标度14上，存在具有圆或椭圆形形状的侧凹口、凹部或小孔口31(用以在将管插入到气体检测器管的读取头20中时与图4及5上进一步展示的金属丝锁定结30或类似构件匹配)。凹部、孔口或凹口31允许将管11精确定位于气体检测器管读取器的夹具的夹钳或壳体中。图3上的透视图中进一步展示读取头的光传感器及光学传感器。
图3描述本发明的光电子读取器的读取头的实施例。读取头20包括两个主要部分-上部夹钳22及底部夹钳23，所述夹钳在闭合时形成圆柱形腔或具有与气体检测器管11的紧固配合的夹具，此展示于截面3-B上。在底部夹钳上，定位系统包括开口32，其中销锁30能够上下移动以借此在将管引入到顶部壳体22与底部壳体23之间的腔中时卡入于标度翼部14a上的孔口31中。所述管因此被精确地放置以供进一步照明及读取。
在每一夹钳中，两个长照明源58经定位以用于照明夹具的圆柱形腔内部的比色气体检测器管。如图3-B中所展示，读取头的截面展示所述管在所述腔中的位置。上部及底部照明线两者均具有与光传感器56及57的线的主轴成大约90度及大约45度的角度的轴。因此从源58发射的光照明试剂层15的表面且穿透更深。往回反射的光的量取决于光在所述层中的吸收及色散。吸收及色散两者均至少部分地取决于由于特定颜色反应所致的试剂的颜色改变。线性光源及线性传感器的颜色读取的本质暗示不同于着色长度视觉或电子读取的读取类型。关于线性传感器在作为总的经反射光的％的预定长度内观察到颜色改变，出于电子校准目的，不需要变色的尖锐前部或引导边缘。来自光学传感器的经反射信号将在所照明长度内对颜色改变求积分而无论颜色改变是具有尖锐前部还是在总体积中逐渐改变。在预定取样体积下，经反射颜色改变及/或密度改变的信号与所取样浓度成比例。此为主要校准模式的基础-预定取样体积。气体检测器管读取器的实施例能够基于试剂在暴露于目标气体之后的着色长度及颜色或颜色强度两者来确定目标气体的浓度。
由传感器56及57产生的信号可与来自试剂的经发射光的浓度成比例。基于此信号，CPU将产生比较所产生信号与来自校准曲线的值的浓度值。所述值通过叠加于一个翼部14上的经光学编码信息17供应到CPU且由图3上的光学读取构件70读取。光学码读取过程可在将管穿过读取器头的前槽插入到形成于上部夹钳22与底部夹钳23之间的圆柱形腔时发生。所述管在插入到读取头中之前的视图展示于图4上。在插入之后，所述管展示于图5上。经插入管通过锁定结30紧固且定位到读取头中。同时，其它补偿信号经产生并传送到CPU 50以用信号发送来自刻度盘51的海拔校正、来自温度传感器28及来自湿度传感器24的信号，此展示于图4、5、6上。温度传感器28及相对湿度传感器24放置于紧密接近于读取头的前部处且可接达到周围空气。在此实施例中，用于取样操作的海平面以上海拔由执行取样过程的人员输入，因此海拔信号可由且确实由手驱动的电位计/刻度盘51产生。由于天气因子所致的局部压力的小偏差通常远小于局部气压的1％且可忽略不计。
图5-A上的泵送压力传感器25及压力降(来自环境压力传感器)流体连接到泵的前橡胶插座或其它密封件27与泵活塞43的前部之间的空间。所述泵送压力传感器电连接到CPU50。泵送压力传感器25产生真空信号且具有两种功能：在针对泵测试锁回活塞时用信号发送预定压力降；及确定插座27是否由(举例来说)不具有打破尖端的管11填充。在压力测试中，如果压力信号在预定时间内不改变，那么CPU可在LCD显示器80上指示良好密封且发送认为泵及系统可靠且可执行取样的声音信号。如果压力信号在取样操作期间不改变，那么CPU还可发送故障信号。
泵送压力传感器25的另一功能为指示取样冲程的结束且将所述情形的信号发送到CPU。传感器25可具有额外功能以在取样周期期间发送突然压力降(由于断裂或其它原因所致的故障)的信号且泵送压力传感器可计数泵的冲程的数目且计算(举例来说)样本体积。
除其中管在其正常浓度跨度内使用的所描述主要取样模式之外，其它两种模式也是可能的：
-如果浓度显著高于针对1冲程校准的暴露浓度跨度，那么CPU将在此信号展示100％的颜色饱和度时停止对经反射信号求积分。当通过光学码引入一个(或一个以上)冲程循环时，CPU基于100％颜色饱和度(通过校准确定)所必需的所取样体积而估计浓度。LCD显示器将展示浓度值以及标识近似所述值的符号(星号)。
-如果浓度极低且在常规冲程循环期间未产生颜色改变的信号，那么CPU可驱使更多冲程(如果特定管允许近似此类型，那么CPU可驱使2到10个冲程)。最终浓度将由CPU基于用于实现预定颜色结果的较大所取样体积计算。浓度的值将与展示近似所述值的符号一起显示。
来自不同传感器的信号可用于补偿已知对所确定浓度的值具有影响的周围条件。在管的校准及确认过程期间获得的因子及相应校正数据以及系统的气密性的数据传送到CPU以供与用于其它可观察参数(例如浓度及校正因子)的信号一起处理。通过按压在图4及图6上所见的通信按钮82、83及84，所测量温度、相对湿度及针对特定温度绝对水分含量计算的值以及通过海拔补偿刻度盘51键入的值可在显示器80上获得。
前述实施例经连接且经设计以与在图4上展示为组合件且在图5上展示为侧视截面图的活塞型手动泵一起使用。读取头20封闭到设计为手动泵41的延伸部且通过插座42连接到其的圆柱形外壳21中。展示为在前部的翼部14分离顶部与底部夹钳(在此位置中看不到)。具有打破端的管11定位到流体连接到泵41中的真空空间且与压力降传感器25流体连接的橡胶入口27中。
在侧视截面图图5-B上，管11展示为通过锁定销30精确定位于所述腔中。光学码17由光学码读取构件70读取。此外，还展示能量供应器60、CPU 50且在读取器前部的是传感器24及28。通过向下推动销头29，锁定销30下降且插入管11为可能的。在此插入开始时，光学读取构件70读取光学码17。标度翼部的两侧上的顶部及底部夹钳此处为了简化而未展示。
借助活塞型泵41及主要互连件组装的读取器的读取及数据积分过程在图6上展示为电子示意图。
泵-真空循环过程(读取及积分的时刻)展示于图7-A到7-C上。当取样过程根据预期浓度跨度时，在一个或一个以上预定计数的冲程结束之后读取颜色改变。印刷于管上的视觉信息以及经光学编码视觉信息将驱使适当冲程数目(一个冲程被视为最常见情形)。图7-A的表示真空随时间圈的函数的曲线针对手动泵(波纹管及活塞泵)的两个基本型号为不同的。此差异是表征两个泵型号的真空类型的结果。如在图7-A上所见，活塞泵在最开始时开发高真空且其在全部时间冲程内逐渐下降到大气压力。波纹管泵型号开发持续直到冲程结束的较低且中等真空。由于由真空能级支配的流体速率在冲程期间不同，因此两个泵型号的校准曲线具有一些差异。在两个泵的真空曲线下的经积分区域表示所取样体积且通常相同-100毫升/冲程。在此图7-A上描绘读取超过视觉读取的管校准跨度的极高浓度的过程。展示两点-B/B1分别表示在颜色改变上升到100％及颜色改变的积分过程停止时的位置。所取样体积可能甚至在同一类型的管的情况下为不同的。此事实阐释为什么在极高浓度下点B-实线(针对活塞泵)具有不同于点B1-虚线(针对波纹管泵)的时间圈。
CPU使用对应于点B/B1的时间圈来基于通过光学码17传送的初步暴露数据产生所估计浓度数据。
在图7-B上的极低浓度下，所推荐一个(或一个以上)冲程的取样体积可不足以产生可依据第一传感器56(图3)检测的颜色。取样可停止，或者如果此低浓度可由特定类型的管测量，那么读取器可通过增加所取样体积(更多取样冲程)来在LCD显示器上驱使更多冲程。所述过程可采取数个冲程直到来自传感器56的第一可读取信号为充分的。取样在图7-B上的点C/C1处停止。如果进行适当校准，那么读取可为成功的。并非所有类型的管均允许此校准及近似。
图7-C描述活塞泵的真空检查的过程。真空由传感器25(图5及6)检查。真空应在由点D与点E之间的曲线图解说明的特定时间周期内为稳定的。如果真空下降到低于E的任何点(例如点F)，那么密封并不真空气密且取样可能不准确。读取器将给出对应声音及光信号。如果由传感器25检测的真空在取样循环期间突然下降到零，那么读取器应中止取样过程且给出听觉及/或视觉信号。
校准可在任何类型条件下极成功。如果校准条件针对不同类型的泵通过光学码17引入，那么同一种类型的管可借助不同类型的泵使用及读取。
借助与比色管一起使用的任何类型的取样泵(例如波纹管泵或活塞泵)使用同一类型的读取方法在本发明的精神中。除将泵连接到读取器的方式及校准方式之外，所述主要特征或示意图中的任一者均不需要改变。关于波纹管泵递送在取样过程中为驱动力的低得多但更永久真空-仅所述管的校准曲线需要改变。
本发明建议一种具有两个部分-管及管读取器的系统，每一部分具有独特特征及独特优点。比色管的设计允许对所述管进行取样及在视觉上读取或者通过所建议电子读取器读取，此借助所有市售管为不可能的。翼部标度的设计为有利的，从而针对不同取样条件及不同测量单位准许高达四个标度。所述设计允许管在使用时安全得多且易于运输及封装。所述设计还建议具有平坦侧的管以便容易读取，从而避免圆柱形表面的反射。所述设计假设使用非常安全的透明塑料及还减少制造成本的制造特征。
除读取对应于特定暴露剂量的颜色之外，管读取器的设计还有利地建议温度、湿度及海拔的校正因子的自引入，此将使最终结果可靠得多。管读取器将允许读取超出印刷于标度上的校准跨度的极低及极高浓度。
所描述气体检测器管、气体检测器管读取器及方法的实施例不限于本文中所描述的特定实施例、组件、方法步骤及材料，这是因为此些组件、过程步骤及材料可变化。此外，本文中所采用的术语仅用于描述示范性实施例的目的且所述术语并不打算为限制的，这是因为本发明的各种实施例的范围将仅由所附权利要求书及其等效物限制。
因此，尽管参考示范性实施例描述本发明的实施例，但所属领域的技术人员将理解，可在如所附权利要求书所定义的本发明的范围内实现变化及修改。因此，本发明的各种实施例的范围应不限于以上所论述实施例，且应仅由所附权利要求书及全部等效物定义。

Claims (34)

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。
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