CN105651764A - 一种用于检测呼吸酒精浓度的显色卡 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于检测呼吸酒精浓度的显色卡，应用气致变色原理对呼吸酒精浓度进行检测。该显色卡包括显色层、比色层和承载上述结构的支撑层。该显色层由显色材料和基片组成，该显色材料由气致变色材料、加氢催化剂、乙醇制氢催化剂为原料，经共沉积、掺杂制成于基片上。该比色层上标有酒精浓度值的标准颜色区间，每个区间代表相应的酒精浓度。当酒精蒸汽和显色材料接触时两者发生反应，显色材料能显示出不同的颜色，根据显色材料的颜色与呼吸酒精浓度的对应关系，便可测得呼吸酒精浓度。该显色卡卫生、便携、便宜、灵敏度高，可量产并运用于酒驾检测中，为执法部门提供可靠的证据。

Description

一种用于检测呼吸酒精浓度的显色卡

技术领域

本发明涉及酒精蒸汽浓度探测技术领域，具体地说是一种用于检测呼吸酒精浓度的测试卡。

背景技术

近年来，我国的车辆日趋增多，而交通事故也日趋增多。据统计，因饮酒后驾驶汽车导致的交通事故占了我国每年的交通事故总量的20%，酒驾人员已经成为了马路上的“定时炸弹”。与此同时，我国也新出台了《交通道路管理法》，并在《车辆驾驶人员血液、呼吸酒精浓度阈值与检验》中规定了当驾驶人员血液酒精浓度为20mg/100ml~80mg/100ml时属于饮酒后驾驶；当驾驶人员血液酒精浓度为20mg/100ml～80mg/100ml时属于醉酒后驾驶,当驾驶人员血液酒精浓度大于100mg/100ml时属于严重醉酒驾驶。另外，根据中华人民共和国《车辆驾驶人员血液、呼吸酒精浓度阈值与检验》，中国大陆地区血液中酒精浓度(BAC)与呼吸酒精浓度(BrAC)的比值采用2200，两种单位之间的换算关系为BAC＝BrAC×2200。

因而，根据上述血液酒精浓度与呼吸酒精浓度之间的换算关系，当驾驶人员呼吸酒精浓度为0.009mg/100ml～0.036mg/100ml时属于饮酒后驾驶，当驾驶人员呼吸酒精浓度为0.036/100ml～0.045mg/100ml时属于醉酒后驾驶，当驾驶人员呼吸酒精浓度为0.045mg/100ml时属于严重醉酒驾驶。

目前，执法人员一般使用电子呼吸酒精浓度探测仪来对驾驶人员进行酒精检测。这种探测仪价格昂贵，校准和保养麻烦，无法保证执法人员人手一台探测仪。这种检测仪的探头经过多人直接或间接使用，卫生问题可想而知。当前，埃博拉病毒、流感病毒等飞沫传染性病毒更可通过探头传染到人群中，因而必须要用一种干净快捷的酒精浓度探测法来予以取代。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于呼吸酒精浓度检测的显色卡及其制作方法，该显色卡卫生、便携性好、价格低廉，灵明度高、准确度高，结果明显。该制作方法简单，成本低，可批量生产并运用于酒驾检测的执法过程中，并为执法部门提供快速、可靠的证据。使用时，只需被检测者向显色卡呼气，再把显色层与比色层的标准颜色区间对照，即可判定被检测者是否酒后驾驶。

本发明实现其发明目的的技术方案是，一种用于检测呼吸酒精浓度的显色卡的制作方法，其步骤是：

（1）通过共沉积及掺杂的方法将气致变色材料、加氢催化剂、乙醇制氢催化剂等原料制备为显色层。

（2）按照一定的尺寸切割基片。

（3）按照一定的尺寸打印比色层。

（4）把显色层和比色层粘贴在支撑层上，最后真空封装并放在室温下保存即可。

所述步骤（1）中，一种显色材料，由气致变色材料、加氢催化剂、乙醇制氢催化剂组成。

所述步骤（1）中，该气致变色材料可以是氧化铋、氧化铈、氧化钴、钴酸锂、氧化铜、氢氧化铱、碱式氧化亚铁、氧化铁、氧化锰、氧化钼、氧化铌、氧化镨、氧化铑、氧化钌、氧化钽、氧化锡、氧化钛、氧化钨、氧化矾。

所述步骤（1）中，该加氢催化剂，可以是Rh、Pt、Ag、Pd、Au。

所述步骤（1）中，该乙醇制氢催化剂，可以是La₂O₃、Ni/Al₂O₃、Ni/La₂O₃、Ni/Y₂O₃、Ni/CeO₂、Co/Al₂O₃。

所述步骤（2）中，该显色层的基片可以是石英片、玻璃片、陶瓷片、蓝宝石片。

所述步骤（3）中，该比色层标准颜色区间所述的呼吸酒精浓度范围是0～200mg/ml，具体标准颜色区间对应的呼吸酒精浓度范围分为：0～0.009mg/100ml，0.009mg/100ml～0.036mg/100ml，0.036/100ml～0.045mg/100ml，0.045/100ml～0.091mg/100ml。

所述步骤（3）中，该支撑层是硬质材料，能有足够的强度承载显色层和比色层。

气致变色，指材料的光学属性（反射率、透过率、吸收率）在某种氧化还原性气体的作用下发生稳定、可逆的颜色变化的现象，在外观上表现为颜色和透明度的可逆变化，具有气致变色特性的材料称为气致变色材料。

过渡金属、电子层不稳定,存在未成对的单电子。过渡金属元素的离子一般都有颜色，基态与激发态之间的能量差较小，在一定的条件下价态发生可逆转变，形成混合价态离子共存状态。随着离子价态和浓度的变化，其颜色也发生相应的变化，这就是气致变色的原理。

本发明的检测原理在于：人体呼吸气体中存在酒精，当人体呼吸气体与显色材料接触时，人体呼吸气体中的酒精分子在显色材料中的乙醇制氢催化剂作用下被催化生成氢气分子；氢气分子又被显色材料中的加氢催化剂催化生成氢离子；氢离子与显色材料的气致变色材料反应，促使气致变色材料产生变色现象。然后，根据显色材料的颜色与呼吸酒精浓度的对应关系，便可测得呼吸酒精浓度。

本发明与现有的人体呼吸酒精浓度检测技术相比，本发明的有益效果是：

1）显色效果明显，读数准确，显色速度快，方便执法人员快速执行检测驾照的任务；

2）无需通电，无需任何配套仪器，轻便携带，可供执法人员或者普通民众携带使用，避免酒驾的发生；

3）显色层和比色层镶嵌在一起，无需另取比色卡。

4）本发明为一次性用品，使用时只需检测人体呼吸气体，无需直接接触显色材料，干净卫生。

具体实施方式

以下结合附图对本发明进行详细的描述。

实施例1

如图1所示，显示了一种用于检测呼吸酒精浓度的显色卡的结构示意图。

一种用于检测呼吸酒精浓度的显色卡，其结构包括显色层1、比色层2,3、承载上述结构的支撑层4、吹气空腔5、密封门6。该显色层1由显色材料和基片组成，该显色材料由气致变色材料、加氢催化剂、乙醇制氢催化剂为原料，经共沉积、掺杂制成于基片上。该比色层由比色板2和标准浓度区间3组成，标准浓度区间3的每个区间都代表比色版2上相应颜色的酒精浓度。该支撑层4是硬质材料，能有足够的强度承载显色层和比色层。该吹气空腔5能够储存吹入的人体呼出气体，密封门6作为吹气空腔5的塞子。

当人体呼吸气体中的酒精蒸汽和显色材料接触时两者发生反应，显色材料能显示出不同的颜色，根据显色材料的颜色与呼吸酒精浓度的对应关系，便可测得呼吸酒精浓度。

实施例2

本发明中的一种用于检测呼吸酒精浓度的显色卡的制备步骤分为三个部分，其工艺流程如下：

1.显色层的制备步骤如下：

（1）首先将石英基片按需要规格切割，并置于烧杯中，先后用酒精、去离子水各超声震洗，然后把基片放置于烘烤箱中烘烤至干燥。

（2）称取适量的钨粉末均匀置于钨舟中，用镊子把钨粉均匀铺满整个钨舟槽内的底部，再把钨舟固定在蒸镀腔室的两个铜电极上。接着将清洗干燥好的石英基片置于带有垫片的钨舟上方，关闭真空腔室。此时开启机械泵对整个系统进行抽真空，当腔室内的真空度达到5Pa以下时，进入通气流程，气体流量分别为100sccm氮气与0.1~2.0sccm氧气，持续通气5min，再打开蒸发电源，给钨舟加以一定的电流，通过红外测温仪探测腔内衬底的温度，并在800~1100℃下保持蒸镀10~60min。保温结束后，使系统在氩气氛下冷却至室温，再开腔取出样品。

（3）将薄膜放进箱式电阻炉中退火，退火条件为400~600℃保温3h，使得样品在氧气的气氛下氧化为WO₃纳米线薄膜，再关闭加热源，等温度降为室温后取出样品。

（4）采用磁控溅射法把La颗粒溅射到纳米线薄膜的表面，溅射条件为在130~170A电流下溅射1~5min，并通入1~50sccm氧气，从而形成了La₂O₃表面修饰的WO₃纳米线薄膜。

（5）再次采用磁控溅射法把Pt催化剂颗粒溅射到纳米线薄膜的表面，溅射条件为在15~20A条件下溅射90s，从而形成了基于Pt-La₂O₃表面修饰的WO₃纳米线薄膜。

（6）然后按照一定的尺寸切割石英基片，即得显色层1。

2.比色层的制备步骤如下：

（1）采集在含不同酒精浓度（0~0.091mg/ml）的人体呼吸气体作用下的显色层1的颜色数据（可以是颜色主波长的移动量或色阶的变化量）。

（2）标定呼吸酒精浓度范围分别为0～0.009mg/100ml，0.009mg/100ml～0.036mg/100ml，0.036/100ml～0.045mg/100ml，0.045/100ml～0.091mg/100ml对应显色层1的颜色数据（颜色主波长的位置或色阶），并把数据输入电脑。

（3）根据显色层变色后的颜色和步骤（2）获得的颜色数据，再按照一定的尺寸在纸片上彩色打印出比色层，其中比色层分为比色板2和标准浓度区间3。

3.显色卡的封装步骤如下：

（1）把显示层1和比色层张贴在支撑层4上。

（2）在支撑层4上面封装采用透明塑料薄膜封装一个可收缩而且有密封门6的吹气空腔5。

（3）对吹气空腔5进行真空密封后，放于室温下保存即可。

使用时只需打开密封门6，从吹气口向吹气空腔5吹入气体，待空腔完全膨胀，静待10s，再把显色层1颜色与比色层的比色板2对比，对应标准浓度区间3即可得知血酒精浓度。

以上对本发明所提供的一种用于检测呼吸酒精浓度的显色卡及其制作方法进行了详细介绍，为了提高检测效果，还可以在显色卡中增加其它结构。对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种用于检测呼吸酒精浓度的显色卡的，其特征在于：该显色卡的显色层由显色材料和基片组成，所述显色材料由气致变色材料、加氢催化剂、乙醇制氢催化剂为原料，经共沉积、掺杂制成于所述基片上。

2.根据权利要求1所述，一种显色材料，由气致变色材料、加氢催化剂、稀土氧化物催化剂组成。

3.根据权利要求1所述，该气致变色材料，其特征在于：所述气致变色材料可以是氧化铋、氧化铈、氧化钴、钴酸锂、氧化铜、氢氧化铱、碱式氧化亚铁、氧化铁、氧化锰、氧化钼、氧化铌、氧化镨、氧化铑、氧化钌、氧化钽、氧化锡、氧化钛、氧化钨、氧化矾。

4.根据权利要求1所述，该加氢催化剂，其特征在于：所述加氢催化剂可以是Rh、Pt、Ag、Pd、Au。

5.根据权利要求1所述，该乙醇制氢催化剂，其特征在于：所述乙醇制氢催化剂可以是La₂O₃、Ni/Al₂O₃、Ni/La₂O₃、Ni/Y₂O₃、Ni/CeO₂、Co/Al₂O₃。

6.根据权利要求1所述的显色卡，其特征在于：该显色卡正面附有比色层作为比色区域，所述比色区域通过标准颜色区间来指示相应的呼吸酒精浓度范围，标准颜色区间可分为4个不同颜色的区间，分别代表以下呼吸酒精浓度范围：0～0.009mg/100ml，0.009mg/100ml～0.036mg/100ml，0.036/100ml～0.045mg/100ml，0.045/100ml～0.091mg/100ml。

7.如权利要求1所述，一种用于检测呼吸酒精浓度的显色卡，其特征在于：所述支撑层是硬质材料，能有足够的强度承载显色层和比色层。

8.一种用于检测呼吸酒精浓度的显色卡制备方法，其特征在于：通过共沉积及掺杂的方法将包含有气致变色材料、加氢催化剂、乙醇制氢催化剂作为原料制备成显色层。