CN113286998A - 气体检测器管套件及读取气体检测器管的方法 - Google Patents

Abstract

本发明描述气体检测器管套件。气体检测器管可用于以视觉方式或以电子方式确定经采样气体中的目标气体及/或干扰气体的浓度。

Description

气体检测器管套件及读取气体检测器管的方法

技术领域

本发明涉及气体检测器管、用于读取气体检测器管的设备、套件及装置，及读取气体检测器管的方法。所述设备、套件及装置的实施例能够用于检测及确定经采样气体混合物中至少一个目标化合物及/或干扰气体的近似浓度。气体检测器管通常包括含有能够在与目标化合物或一类目标化合物接触时改变颜色的化学试剂的透明管。所述设备、系统及方法允许方便地读取、转换及/或解释化学试剂的比色改变，以确定目标化合物及/或干扰目标化合物的读取的化合物(在下文中称为干扰化合物)在经采样气体中的浓度。

通过将包括目标气体或干扰化合物的气体混合物通过气体检测器管对环境进行采样后，可手动地或以电子方式测量所产生的颜色改变作为染剂长度。通过测量化学试剂通过化学反应而发生颜色改变的程度及通过气体检测器管抽取的样品体积，可将染剂长度与目标气体或干扰气体的浓度相关。在气体检测器管的实施例中，通过在包括与检测器管相关联的界线的标度卡上将染剂长度与气体检测器管上印刷的标度上的界线进行比较，通过经校准的光学读取器或用染剂长度曲线编程的电子气体检测器管读取器，且任选地通过关于目标气体与干扰气体两者的额外信息，可以视觉方式确定染剂长度及/或颜色改变。

背景技术

有多种设备用于测量气体混合物中某些气体成分的浓度。被称为气体检测器管、比色管或气体指示管(“气体检测器管”)的简单设备通常包括透明管及透明管内的化学试剂，所述化学试剂可与目标化合物反应，从而引起试剂的颜色改变。在典型的比色气体检测器管中，用泵或其它装置使已知体积的空气或经采样气体通过所述管。当目标气体与化学试剂反应时，化学试剂通过在管的入口端处开始改变颜色来指示目标化合物的存在。只要目标气体或干扰气体正在通过气体检测器管，化学试剂就会继续改变颜色，从而延长染剂长度。所产生的染剂长度(化学试剂的颜色改变区段的长度)取决于目标化合物的浓度及已通过管的气体体积。比色气体检测器管在整个工业中作为一种低成本且易于使用的工具来检测气体的经采样体积中目标化合物的存在。所述管通常由例如玻璃、聚碳酸酯或其它透明材料制成，使得可看到并测量染剂长度。

例如，常规的气体检测器管包括填充有与特定目标化合物反应的化学试剂的玻璃管。化学试剂密封在玻璃管内，并保持在玻璃管两端的两个透气塞之间的经界定位置。在一些情况下，化学试剂可以液态浸渍到多孔的化学中性固体衬底中。在使用前，通过密封气体检测器管的端以形成在使用前可折断的尖端来保护化学试剂不暴露到污染物及化合物，由此延长气体检测器管在使用前的保质期。为了使用气体检测器管，将检测器管两端的尖端折断以打开通过检测器管并横越试剂的气流路径。例如，然后可将待采样的空气或其它气体通过管抽取，并与通过容积采样泵抽取的固定体积的样品中的试剂接触。当样品通过管被抽取时，试剂能够与目标化合物快速反应。例如，试剂的反应量及颜色改变程度与经采样气体中目标化合物的浓度、管中试剂的量、气体管的流通面积及通过并横越试剂的气体体积有关。由于经采样气体经抽取入气体检测器管的一端并从另一端抽出，因此试剂在入口端开始改变颜色，且颜色改变向出口延伸，从而产生“染剂长度”。

为了确定目标化合物的浓度，可将已知体积的样品气体抽取入包括已知量的试剂的气体检测器管中，所述试剂以引起颜色改变的可重复方式与目标化合物反应。采样后，染剂长度应与唯一未知变量，即气体浓度相关。然后，试剂的颜色改变长度及颜色改变程度与目标化合物的浓度相对应。通过染剂长度测量气体浓度的检测器管在训练后可靠且简单易用。

为确保更准确地测量目标气体的浓度，在制造一批气体检测器管后，将具有已知目标化合物浓度的固定体积的气体通过气体检测器管，以形成使染剂长度与对应气体浓度有关的批次特定校准曲线。校准曲线包含在检测器管中以允许以视觉方式读取经采样体积中的气体浓度。

气体检测管通常具有很高的选择性，但一些干扰化合物可能会干扰目标气体浓度的准确测量。当目标气体与干扰气体两者存在于经采样气体混合物中时，气体检测器管试剂的染剂长度可被延长或缩短。气体检测器管的随附用法说明应列出可能的干扰化合物。另外，还可能存在其它干扰化合物。如所陈述，在大多数情况下，干扰化合物会增加染剂长度，由此错误地指示气体混合物中目标气体的浓度高于其实际浓度，但在一些情况下，干扰气体可能会减小染剂长度。用户不仅必须意识到用于气体检测器管的潜在干扰化合物，而且还必须意识到经采样气体混合物是否可能包括干扰化合物，或可能报告不正确的气体浓度，且如果测量到正确的读取，那么可能不需要采取措施。干扰化合物的存在可能会危险地导致气体检测器管读取不准确。

需要一种用于使用气体检测器管来读取目标化合物或干扰化合物的设备、套件、装置及方法。

发明内容

气体检测器管可用于确定经采样气体中目标气体的浓度。传统上，气体检测器管是通过比较试剂的染剂长度与印刷或蚀刻在透明管上的校准界线而以视觉方式读取的。然而，目标气体的浓度可由电子管读取器确定，电子管读取器能够用光学图像技术读取染剂长度，并通过使用存储在存储器中的校准曲线将染剂长度转换为目标化合物的浓度。电子管读取器优选地与包括透明管的气体检测器管一起使用，工作区域内没有干扰试剂清晰视野的浓度界线。

如先前所陈述，气体检测器管含有与经采样气体中的任何目标气体反应的化学试剂。然而，如果经采样气体还包括也与化学试剂反应的干扰气体，那么由于两个同时竞争反应，染剂长度将不会准确地与目标的浓度相关。然而，由于干扰气体也在比色反应中与化学试剂反应，因此气体检测器管可用于确定不包括大量目标气体的样品气体中干扰气体的浓度。

因此，气体检测器管套件的实施例包括透明气体检测器管，透明气体检测器管内含有比色化学试剂，其中比色化学试剂能够与目标气体或干扰气体中的至少一者反应以改变比色化学试剂的颜色，由此在透明管内产生染剂长度。针对没有干扰气体的明显浓度的环境，气体检测器管可用于读取目标气体的浓度。替代地，针对没有目标气体的明显浓度的环境，气体检测器管可用于读取干扰气体的浓度。在任何一种情况下，采样之后出现的染剂长度将与样品中目标气体或干扰气体的浓度相对应。

气体检测器管套件可包括：目标气体染剂长度标度，其用于确定目标化合物在包括目标气体的经采样气体中的浓度以用于与透明气体检测器管一起使用；及/或干扰气体染剂长度标度，其用于确定干扰化合物在包括干扰气体的经采样气体中的浓度以用于与透明气体检测器管一起使用。

目标气体染剂长度标度及干扰气体染剂长度标度可为用于以视觉方式确定目标气体或干扰气体的浓度的电子存储染剂长度相关性或物理染剂长度标度。

气体检测器管套件的实施例可包括模板，所述模板可用于准确地且可靠地读取没有在管上印刷浓度界线的气体检测器管。在一个实施例中，气体检测器管模板包括能够可逆地收纳气体检测器管及至少一个标度卡固持器的气体检测器管固持器。所述模板可为第15/062,891号美国专利申请案中描述的模板，其在此以引用的方式并入。

气体检测器管模板可与能够可逆地收纳在标度凹穴中的标度卡一起使用，其中标度卡包括用于解释气体检测器管中目标化合物的染剂长度的第一组界线。标度卡可进一步包括用于解释第二侧上的气体检测器管中目标化合物的染剂长度的第二组界线。在其它实施例中，气体检测器管套件可包括多个标度卡。例如，第一标度卡可用于通过用于特定目标化合物的气体检测器管的气体的第一体积，且第二组界线可用于通过用于特定目标化合物的气体检测器管的气体的第二体积。在另一实施例中，第一组界线可用于目标化合物，且第二组界线可用于干扰化合物。

本文中使用的术语仅用于描述实施例的目的，且并不旨在限制本发明。如本文所使用，术语“及/或”包含相关联的所列项目中的一或多者的任何及所有组合。如本文所使用，除非上下文另有明确指示，否则单数形式“一”、“一个”及“所述”旨在包含复数形式及单数形式。应进一步理解，当在本说明书中使用术语“包括”时，规定所陈述的特征、步骤、操作、元件及/或组件的存在，但不排除一或多个其它特征、步骤、操作、元件、组件及/或其群组的存在或添加。

除非另外界定，否则本文中使用的所有术语(包括技术术语及科学术语)具有与本发明所属领域的一般技术人员通常理解的含义相同的含义。将进一步理解，术语，例如常用词典中界定的术语，应被解释为具有与相关技术及本公开中的含义一致的含义，除非在此明确界定，否则不会以理想化或过于正式的意义来解释。

在描述本发明时，应理解，公开许多技术及步骤。这些中的每一者都具有各自的利益，且每一者也可与其它公开技术中的一或多个，或在一些情况下的全部一起使用。因此，为了清楚起见，此描述将避免以不必要的方式重复各个步骤的每一可能的组合。然而，阅读说明书及权利要求书时应理解，此类组合完全在本发明及权利要求书的范围内。

附图说明

图1A、1B及1C描绘常规的气体检测器管。

具体实施方式

气体检测器管可用于准确并重复地确定经采样气体中目标气体的浓度。传统上，气体检测器管是通过比较暴露于气体检测器管内的其对应目标化合物的试剂的染剂长度与印刷在透明管上的校准曲线而以视觉方式读取的。然而，最近，电子管读取器能够通过光学图像技术读取染剂长度，并通过使用存储在存储器中的校准曲线将染剂长度转换为目标化合物的浓度。气体检测器管可包括没有可能会干扰试剂的完整视野的浓度界线的透明管，以用于以视觉方式或以电子方式读取染剂长度。

如本文所使用，术语“透明管”是指气体检测器管的管由工作区域中的透明或半透明材料制成，且在管的工作区域内没有明显干扰观察或以电子方式读取化学试剂染剂长度的界线或障碍物。

如本文所使用，术语“工作区域”是用于在可读范围内观察或以电子方式读取其最小浓度读取与最大浓度读取之间的染剂长度的区域。

如本文所使用，术语“干扰气体”是指被认为干扰用于气体检测器管的目标气体的读取的气体。

气体检测器管通常是用特定化学试剂制造，以确定样品气体中至少一种目标气体、包括类似官能团的目标气体族或目标气体的类别(统称为“目标气体”)的浓度。用于气体检测器管的典型化学试剂包括多孔固体颗粒，所述多孔固体颗粒的表面上具有化学试剂，所述多孔固体颗粒之间具有允许气体从气体检测器管的入口到气体检测器的出口在多孔固体颗粒之间流动通过的路径。化学试剂与目标气体及/或干扰气体通过比色反应接触时会改变颜色。在这种情况下，比色反应包括与目标气体反应的化学试剂，从而引起化学试剂的颜色改变。当样品通过气体检测器管时，目标气体与化学试剂发生比色反应，直到目标气体从经采样气体中耗尽。用于气体检测器管的许多试剂是已知的，且适用于气体检测器管的实施例。样品通常由采样泵通过气体检测器管抽取，以起始比色反应并确定目标气体的浓度。常见的样品泵包含手持式活塞泵或波纹管泵，它们能够准确并重复地抽取已知体积的空气。

通常，化学试剂通过管内试剂两端的两个多孔固体塞固定在管内的适当位置。当包括目标气体的样品气体通过气体检测器管的入口被抽取时，靠近入口的化学试剂将开始改变颜色，且如果目标气体的浓度在气体检测器管的可读浓度范围内，那么靠近管出口的化学试剂将保持不变。管内试剂的颜色改变的长度(“染剂长度”)将与通过气体检测器管的目标气体的总量相对应。如果已知体积的气体通过管，那么可确定目标气体的浓度。常规的气体检测器管具有遍及化学试剂在玻璃管上印刷的标度，其可用于估计针对已知体积的经采样气体的目标气体浓度。每一气体检测器管都具有针对目标气体的可读浓度范围，如果超过样品体积的气体浓度范围，那么化学试剂将在其整个长度上改变颜色，且目标气体的浓度可能无法被常规确定，或如果目标气体的浓度过低，那么化学试剂可能没有记录足够的颜色改变来确定目标气体的浓度。在这种情况下，可使用具有适当浓度范围的不同管，或可增加或减小经采样气体的体积，以在标度内产生读取。针对一些气体检测泵及气体检测器管系统，仅建议经采样体积最多增加5倍。然后必须调整气体检测器管的标度，以考虑不同的样品体积，这是因为气体检测器管上印刷的界线可能不会准确地指示样品中目标气体的浓度。

气体检测器管可由电子气体检测器管读取器以电子方式读取，或由用户通过简单比较染剂长度与插入到气体检测器管模板中的一或多个标度以视觉方式读取。

为了改进气体检测器管的光电子读取及多功能性，可在气体检测器管的工作区域内生产在管的透明部分上没有印刷任何界线的气体检测器管。因此，一些气体检测器管优选地不具有遍及化学试剂印刷、蚀刻或以其它方式施加到所述管的标度。没有界线的管可能更难以读取，然而，使用适当的工具及/或配件，这些管变得更为通用。

气体检测器管上的浓度界线通常经校准到100ml经采样气体。气体检测器管泵经标准化为标准气体检测器管泵，一个泵冲程抽取100ml。一些气体检测器管浓度经校准到200ml或300ml(两个或三个泵冲程)。如果在经采样气体中存在低于检测器管上最低刻度的浓度的目标气体，那么可通过增加样品体积并通过校正因数调整检测器管上读取的浓度值来确定近似浓度值。然而，此过程可能会出现操作员错误。

因此，制备包括相同化学试剂的气体检测器管以用于与不同浓度的相同目标气体一起使用。例如，检测器管可在气体检测器管内具有不同量的化学试剂，使得目标气体的较低浓度产生较长、更容易读取的染剂长度。因此，例如，基于管内化学试剂的量及准确地确定气体浓度所需的泵冲程的数量，针对每一管的浓度界线是不同的。因此，气体检测器管套件的实施例可具有针对不同体积的经采样气体、不同泵冲程数量、不同目标化合物或干扰气体的目标气体标度。

此外，例如，气体检测器管内的化学试剂最终会随着时间及/或暴露于高温下而恶化。因此，气体检测器管的保质期有限，且气体检测器管不应在有效期之后使用，否则它们可能无法展示经采样气体中的准确气体浓度。

尽管在气体检测器管中选择适当的比色化学试剂时需要小心，且试剂经精心配制以与一种特定目标气体或一类目标气体发生独特的反应，但在一些情况下，化学试剂也可能与一或多种干扰气体发生比色反应。

在对目标化合物的浓度进行采样时，工业卫生员必须仔细考虑是否存在任何干扰气体。除目标气体外，干扰气体也可能使化学试剂改变颜色，从而引起可经解释为环境中目标气体浓度高于实际浓度的读取。

在另外其它实施例中，气体检测器管套件可包括干扰气体染剂长度标度，其中所述干扰气体染剂长度标度用于确定干扰气体的浓度。目标气体及干扰气体的浓度的确定可能需要取决于经采样环境中的气体浓度而通过气体检测器管对不同体积的气体进行采样。

在用于以电子方式读取染剂长度的实施例中，气体检测器管套件可进一步包括电子气体检测器管读取器，所述电子气体检测器管读取器包括信息存储装置，其中所述目标气体染剂长度标度及/或干扰气体染剂长度标度可以电子方式存储在所述信息存储装置中。在此类实施例中，气体检测器管读取器可使用结合光学测量技术的算法来测量气体检测器管中的染剂长度。然后，可用处理单元中的电子存储染剂长度标度及任何存储补偿因数将染剂长度转换为样品中气体的估计浓度。例如，在信息存储装置中以电子方式存储一或多个干扰气体染剂长度标度。在一些实施例中，在信息存储装置中以电子方式存储两个或两个以上的干扰气体染剂长度标度。例如，两个或两个以上的干扰气体染剂长度标度可用于读取干扰气体的不同浓度范围或用于气体检测器管泵的不同泵冲程数量。

因此，气体检测器管套件可基于染剂长度的电子或光学读取来估计干扰气体及/或目标气体的浓度。例如，干扰气体的浓度可以包含但不限于以下各者的以下单位或度量中的至少一者从气体检测器管读取器输出、印刷及/或显示：百分比、百万分率、十亿分率、磅每百万立方英尺、毫克每立方米，及毫克每升。气体检测器管读取器可包括用于在各种浓度单元之间切换的软件。

在信息存储装置中可存储有额外信息。例如，额外信息可包含但不限于以下各者中的至少一者：目标气体化合物的名称；目标气体化合物的化学式；标度范围及度量单位；干扰气体的名称；干扰气体化合物的化学式；干扰气体的浓度范围及度量单位；目标气体与干扰气体的分子量；每泵冲程的样品气体体积；所需的泵冲程的数量；针对每一浓度范围的校正因数；针对每一浓度范围的采样时间；针对气体检测器管的检测限制；颜色改变指示；针对温度及湿度的补偿因数；针对浓度确定的标准偏差；针对气体检测器管的保质期；针对化学试剂及目标气体的反应原理；针对化学试剂及干扰气体的反应原理；及针对气体检测器管的有效期。

在一个实施例中，气体检测器管、气体检测器管封装及/或气体检测器管用法说明可包括用于检索气体检测器管信息的QR码或条形码。例如，气体检测器管信息可包含但不限于：目标气体化合物的标识；目标气体化合物的化学式；气体检测器管的制造商；气体检测器管的零件号；气体检测器管的批号；气体检测器管的校准标度；针对气体检测器管的检测限制；针对校准标度的度量单位；气体检测器管的测量范围；针对气体检测器管的有效期；针对温度、湿度、海拔、大气压的环境操作及存储规范、干扰效应，及校正因数；每泵冲程的样品气体体积；所需的泵冲程的标准数量；最小检测限制；针对每一冲程的采样时间；针对管的样品的标准体积；每泵冲程的采样时间；总采样时间；针对温度及湿度的校正因数、批次特定校准曲线公式，及QR码是动态还是非动态的标识；针对目标气体的颜色改变，包含初始颜色及反应颜色；针对每一干扰气体的颜色改变，包含初始颜色及反应颜色；针对浓度读取的相对标准偏差；针对每一目标气体及干扰气体的校准标度范围及度量单位；每一干扰气体及化学式的标识；及每一干扰气体的效应。

气体检测器管读取器可包括各种通信装置。在一个实施例中，气体检测器管读取器可包括USB连接件。在其它实施例中，气体检测器管读取器可包括条形码读取器、USB连接件、WIFI芯片、蓝牙芯片、硬接线ASCII通信端口、光信号读取器及红外信号读取器中的至少一者。

气体检测器管读取器用于确定经采样环境中的气体浓度，且有时可用于存在危险气体的情况。因此，气体检测器管读取器可为防爆型及本质安全型中的至少一者。

因此，本发明的实施例包括一种气体检测器管读取器系统，其中气体检测器管读取器包括透明气体检测器管，透明气体检测器管内含有比色化学试剂。在此实施例中，比色化学试剂与目标气体及干扰物两者反应以改变比色化学试剂的颜色，由此在透明管内产生染剂长度。与气体检测器管相关联地，气体检测器管读取器系统包括气体检测器管读取器。气体检测器管读取器包括：信息读取器，其能够通过读取描述气体检测器管的特性的电子或光学编码管信息来识别透明气体检测器管；颜色传感器，其用于确定气体检测器管初始颜色及任何颜色改变；光学读取器，其能够确定气体检测器管中的染剂长度；计算机存储器装置，其中用于从透明气体检测器管中的染剂长度确定经采样气体中干扰化合物的浓度的干扰气体染剂长度标度及/或用于从透明气体检测器管中的染剂长度确定经采样气体中干扰化合物的浓度的目标气体染剂长度标度可存储在计算机存储器装置中；及中央处理单元，其与信息读取器及光学读取器通信，其中中央处理单元能够基于来自信息读取器及光学读取器的输出估计目标气体的浓度。此外，用于从透明气体检测器管中的染剂长度确定经采样气体中目标化合物浓度的目标气体染剂长度标度可存储在计算机存储器装置中。

额外信息可存储在计算机存储器装置中。例如，额外信息可包含但不限于以下各者中的至少一者：目标气体化合物；目标气体化合物的化学式；目标气体及/或干扰气体的标度、范围及度量单位；每泵冲程的样品气体体积；所需的泵冲程的数量；针对每一范围的校正因数；针对每一范围的采样时间；针对气体检测器管的检测限制；颜色改变指示；针对温度及湿度的补偿因数；针对浓度确定的标准偏差；针对气体检测器管的保质期；针对化学试剂及目标气体的反应原理；针对化学试剂及干扰气体的反应原理；及针对气体检测器管的有效期。

用于气体检测器管的透明气体检测器管、封装或用法说明可包括用于检索管信息的QR码或条形码。管信息可与上面列举的相同。

没有浓度界线的气体检测器管可用于目标气体及干扰气体两者，并可允许工业卫生员维持较低的气体检测器管库存水平，而不是针对每一不同的预期浓度贮存气体检测器管，同时还确保库存的气体检测器管不会因为不经常使用一些管而过期。

进一步来说，未标记的玻璃检测器管的相同库存可在具有处理器的光学管读取器中使用，或可用气体检测器管模板或其它印刷标度手动地读取。

本发明人已经惊奇地发现，包括旨在用于检测目标化合物的化学试剂的气体检测器管也可用于检测干扰化合物。如上所陈述，干扰气体还可能会造成气体检测器管中化学试剂的比色改变。例如，如果在要采样的气体中存在少量的目标气体，那么可使用气体检测器管来确定干扰气体的浓度。

进一步来说，本发明的实施例包括一种气体检测器管套件，其包括气体检测器管，所述气体检测器管包括化学试剂，其中所述化学试剂用于检测目标化合物。气体检测器管套件进一步包括用于确定目标气体浓度的至少一个气体检测器管标度，及用于确定干扰气体浓度的至少一个气体检测器管标度。工业卫生员或其他用户可选择适当的模板以读取目标气体或干扰气体。

例如，在一个实施例中，每一气体检测器管套件可包括2到5个不同的标度，以用于基于通过检测器管抽取的样品体积及目标气体的浓度而以视觉方式读取目标化合物或干扰气体浓度。例如，图1A所示的气体检测器管经设计用于与目标浓度的三种不同的范围一起使用。

图1A、1B及1C中的气体检测器管10包括透明管11。在存储期间及使用之前，透明管是密封的，入口端处具有尖端12且出口端处具有尖端13。如本文所使用，术语“管”是指界定任何横截面形状的流径的导管。横截面形状可为圆形、椭圆形、矩形、方形、矩形、多边形或任何期望的横截面形状。如所属领域技术人员所理解，可简单地通过加热并挤压管的端以使用盖、隔膜或其它构件来密封管以密封尖端而密封管。

气体检测器管的实施例可包括由例如但不限于以下各者的玻璃或透明塑料制成的透明管11：丙烯酸系、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。气体检测器管还可包括基于所获取的染剂长度及通过气体检测器管抽取的样品体积而与通过气体检测器管抽取的样品中目标气体或干扰气体的百分比相对应的界线14。如先前所陈述，可使用额外的补偿因数。

例如，针对标准气体检测器管泵(100毫升)的一个泵冲程，图1A中的气体检测器管可适当地指示通过所述管抽取的100毫升样品中目标化合物的2％到20％之间的浓度。

如果一个泵冲程(n＝1)未产生指示目标化合物的浓度大于2％的染剂长度，那么可通过图1A的气体检测器管抽取100毫升的额外泵冲程(总共两个泵冲程，n＝2)。然而，由于气体检测器管玻璃上印刷的界线将与一个泵冲程一起使用，因此需要将浓度量除以校正因数，以指示200毫升样品中目标化合物的实际浓度。因此，气体检测器管可适当地指示通过所述管抽取的200毫升样品中目标化合物的小于2％的浓度。

进一步来说，如果一个泵冲程(n＝1)产生指示目标化合物的浓度大于20％的染剂长度，那么无法正确地解释读取且必须丢弃气体检测器管。可使用新的类似气体检测器管，并可通过图1A中的新气体检测器管抽取50毫升的半泵冲程(n＝l/2)。然而，由于印刷在气体检测器管玻璃上的界线也不能与一个100毫升泵冲程(n＝1)一起使用，因此需要将浓度量乘以校正因数，以指示50毫升样品中目标化合物的实际浓度。因此，气体检测器管可适当地指示通过所述管抽取的50毫升样品中目标化合物的大于20％的浓度。

为了改进气体检测器管的光电子读取，建议在工作区域内遍及化学试剂的透明部分上没有印刷任何界线的气体检测器管。因此，一些气体检测器管优选地不具有印刷、蚀刻或以其它方式施加到其上的标度。要手动地读取的相同检测器管与可在电子管读取器中使用的检测器管相同，从而确保较低的库存水平，并确保库存不会过时。未标记的玻璃检测器管的相同库存可用于管读取器中，或可用气体检测器管模板及以检测器管的每一盒提供的标度卡上的印刷标度(前部及背部)手动地读取。此外，可提供额外的标度卡用于相同的管，从而增加可用单个管零件号测量的应用数量。

一或多组标度卡可经设计用于与每一气体检测器管一起使用。气体检测器管套件的实施例将包括气体检测器管，其包含特定化学试剂及包含在气体检测器管的每一盒中的若干标度卡，使得激活的检测器管的变色层的值可用电子管读取器读取而无需界线，或在管读取器的电池没电或有一些其它问题时，可使用带有适当标度卡的气体检测器管模板手动地读取检测器管。

下面展示两侧都印刷有标度的两张标度卡的实例。第一标度卡具有用于目标化合物的前侧A及背侧B，且用于插入在第二翼中的第二对应标度卡具有用于解释干扰气体的染剂长度的前侧C及背侧D。

表1

在没有大量目标气体的采样区域，气体检测器管可用于检测干扰气体。气体检测器管模板或用于干扰气体浓度的电子读取的电子存储校准信息可用于确定干扰气体的浓度。管读取器应能够将一或多个不同的电子标度、范围及度量单位施加到检测器管，以使用相同的检测器管检测并测量一或多种不同的物质，包含但不限于一或多种干扰气体的特定检测及测量。例如，由管读取器通过度量单位、标度及范围检测并测量的每一交叉干扰气体可通过原始零件号、后接破折号及将指定干扰气体检测及测量的编号来识别。在一个实施例中，与管读取器一起使用的检测器管将在检测器管上印刷或附装有以下一或多者：

(1)标度

(2)范围

(3)检测限制

(4)度量单位

例如，用于管读取器的电池组可通过以下认证为防爆型及/或本质安全型：工厂互助保险公司(FM)；保险商实验室(UL)；SA集团(加拿大标准协会集团)；OSHA(职业安全与健康管理局)；CENELEC(欧洲电工标准化委员会)或安全仪表系统；IEC61508；IEC61511；ANSI-84.00；EN 50402用于可燃或有毒气体的检测及测量的电气设备的功能安全；ANSI/ISA-60079-0用于1级0区18-2危险场所的电气设备(分类场所一般要求)；IEC 1010-1用于测量、控制、实验室使用的电气装备的一般安全要求；IEC79用于爆炸性气体环境的电气设备；IEC国际电工委员会；IEEX-ATEX(爆炸性环境)I、II、III级，第1部分；ATEX装备指令94/9/EC；ATEX装备指令20134/34/EU；安全仪表系统IEC 61508；安全仪表系统IEC 61511；ANSI-84.00；EN 50402用于可燃或有毒气体检测及测量的电气设备的功能安全；ANSI/ISA-60079-0用于1级0区1&2级危险(分类)场所的电气设备的一般要求；联邦法规电子代码第3篇-矿产资源；美国劳工部矿山安全与健康管理局，第1章，第B分章-采矿产品的测试评估及批准，第22部分，或《联邦法规电子法典》第3篇-矿产资源；矿山安全与健康管理局，第1章，美国劳工部，第b分章-采矿产品的测试评估及批准，第23部分。

可使用电子管读取器并以电子方式应用用于干扰气体的期望标度及补偿因数来确定干扰气体的浓度。

所描述的气体检测器管、气体检测器管读取器及方法的实施例不限于本文公开的特定实施例、组件、方法步骤及材料，这是因为这些组件、过程步骤及材料可变化。此外，本文运用的术语仅用于描述示范性实施例的目的，且所述术语不希望是限制性的，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界定。

因此，虽然参考示范性实施例描述本发明的实施例，但所属领域技术人员将理解，在所附权利要求书中界定的本发明的范围内可影响变化及修改。因此，本发明的各种实施例的范围不应限于以上描述的实施例，而应仅由所附权利要求书及所有等效物界定。

Claims (25)

1.一种气体检测器管套件，其包括：

透明气体检测器管，所述透明气体检测器管内含有比色化学试剂，其中所述比色化学试剂与目标气体及干扰物中的至少一者反应以改变所述比色化学试剂的颜色，由此在所述透明管内产生与所述目标气体或所述干扰气体在样品中的浓度相对应的染剂长度；

目标气体染剂长度标度，其用于确定所述目标化合物在包括所述目标气体的经采样气体中的浓度以用于与所述透明气体检测器管一起使用；及

干扰气体染剂长度标度，其用于确定所述干扰化合物在包括所述干扰气体的经采样气体中的浓度以用于与所述透明气体检测器管一起使用。

2.根据权利要求1所述的气体检测器管套件，其中所述目标气体染剂长度标度及所述干扰气体染剂长度标度是用于以视觉方式确定所述目标气体或所述干扰气体的所述浓度的物理染剂长度标度。

3.根据权利要求1所述的气体检测器管套件，其进一步包括第二目标气体染剂长度标度，其中所述第二目标气体染剂长度标度相较于所述目标气体染剂长度标度需要不同的样品体积来确定所述目标气体的所述浓度。

4.根据权利要求1所述的气体检测器管套件，其进一步包括电子气体检测器管读取器，所述电子气体检测器管读取器包括信息存储装置，其中所述目标气体染剂长度标度以电子方式存储在所述信息存储装置中。

5.根据权利要求4所述的气体检测器管套件，其中所述干扰气体染剂长度标度以电子方式存储在所述信息存储装置中。

6.根据权利要求4所述的气体检测器管套件，其中两个或两个以上的干扰气体染剂长度标度以电子方式存储在所述信息存储装置中。

7.根据权利要求6所述的气体检测器管套件，其中所述两个或两个以上的干扰气体染剂长度标度各自包括所述干扰气体的不同浓度范围。

8.根据权利要求4所述的气体检测器管套件，其中所述干扰气体染剂长度标度基于所述染剂长度的电子或光学读取而确定所述干扰气体的浓度。

9.根据权利要求8所述的气体检测器管套件，其中所述干扰气体的所述浓度是以百分比、百万分率、十亿分率、磅每百万立方英尺、毫克每立方米及毫克每升中的至少一者从所述气体检测器管读取器输出。

10.根据权利要求4所述的气体检测器管套件，其中存储在所述信息存储装置中的信息包含以下各者中的至少一者：所述目标气体化合物；所述目标气体化合物的化学式；所述干扰气体的标度、范围及度量单位；每泵冲程的样品气体体积；所需的泵冲程的数量；针对每一范围的校正因数；针对每一范围的采样时间；针对所述气体检测器管的检测限制；颜色改变指示；针对温度及湿度的补偿因数；针对所述浓度确定的标准偏差；针对所述气体检测器管的保质期；针对所述化学试剂及所述目标气体的反应原理；针对所述化学试剂及所述干扰气体的反应原理；及针对所述气体检测器管的有效期。

11.根据权利要求4所述的气体检测器管套件，其进一步包括用于检索信息的QR码或条形码，所述信息包含以下各者中的至少一者：所述目标气体化合物；所述目标气体化合物的化学式；所述气体检测器管的制造商；所述气体检测器管的零件号；所述气体检测器管的批号；所述气体检测器管的校准标度；针对所述气体检测器管的检测限制；针对所述校准标度的度量单位；所述气体检测器管的测量范围；针对所述气体检测器管的有效期；针对温度、湿度、海拔高度、大气压的环境操作及存储规范、干扰效应，及校正因数；每泵冲程的样品气体体积；所需的泵冲程的标准数量；最小检测限制；针对每一泵冲程的采样时间；针对所述管的样品的标准体积；每泵冲程的采样时间；总采样时间；针对温度及湿度的校正因数、批次特定校准曲线公式，及所述QR码是动态还是非动态的标识；针对所述目标气体的颜色改变；针对每一干扰气体的颜色改变；相对标准偏差；针对每一目标气体及干扰气体的校准标度范围及度量单位；每一干扰气体的名称及化学式；每一干扰气体的效应；及每一干扰气体的所述效应是正还是负的指示。

12.根据权利要求4所述的气体检测器管套件，其中所述气体检测器管读取器包括USB连接件。

13.根据权利要求4所述的气体检测器管套件，其中所述气体检测器管读取器包括通信装置。

14.根据权利要求13所述的气体检测器管套件，其中所述通信装置是条形码读取器、USB连接件、WIFI芯片、蓝牙、硬接线ASCII通信端口、光信号读取器及红外信号读取器中的一者。

15.根据权利要求4所述的气体检测器管套件，其中所述气体检测器管读取器为防爆型及本质安全型中的至少一者。

16.一种气体检测器管读取器系统，其包括：

透明气体检测器管，所述透明气体检测器管内含有比色化学试剂，其中所述比色化学试剂与目标气体及干扰物中的至少一者反应以改变所述比色化学试剂的颜色，由此在所述透明管内产生与所述目标气体或所述干扰气体在样品中的浓度相对应的染剂长度；

气体检测器管读取器，其包括：

信息读取器，其能够通过读取描述所述气体检测器管的特性的电子或光学编码管信息来识别所述透明气体检测器管；

光学读取器，其能够确定所述气体检测器管中的所述染剂长度，其中所述光学读取器包括线性光源及能够读取所述化学试剂上的染剂长度的主光传感器；

计算机存储器装置，其中用于从所述透明气体检测器管中的染剂长度确定经采样气体中的所述干扰化合物的浓度的干扰气体染剂长度标度存储在所述计算机存储器装置中；及

中央处理单元，其与所述信息读取器及所述光学读取器通信，其中所述中央处理单元能够基于来自所述信息读取器及所述光学读取器的输出来估计目标气体的浓度。

17.根据权利要求16所述的气体检测器管读取器系统，其中用于从所述透明气体检测器管中的染剂长度确定经采样气体中的所述干扰化合物的浓度的目标气体染剂长度标度存储在所述计算机存储器装置中。

18.根据权利要求16所述的气体检测器管读取器系统，其中所述干扰气体的所述浓度是以百分比、百万分率、十亿分率、磅每百万立方英尺、毫克每立方米及毫克每升中的至少一者从所述气体检测器管读取器输出。

19.根据权利要求16所述的气体检测器管系统，其中存储在所述计算机存储器装置中的额外信息包括以下各者中的至少一者：所述目标气体化合物；所述目标气体化合物的化学式；所述干扰气体的标度、范围及度量单位；每泵冲程的样品气体体积；所需的泵冲程的数量；针对每一范围的校正因数；针对每一范围的采样时间；针对所述气体检测器管的检测限制；颜色改变指示；针对温度及湿度的补偿因数；针对所述浓度确定的标准偏差；针对所述气体检测器管的保质期；针对所述化学试剂及所述目标气体的反应原理；针对所述化学试剂及所述干扰气体的反应原理；及针对所述气体检测器管的有效期。

20.根据权利要求16所述的气体检测器管系统，其中所述透明气体检测器管或用于所述气体检测器管的封装包括用于检索管信息的QR码或条形码。

21.根据权利要求20所述的气体检测器管系统，其中所述管信息包括以下各者中的至少一者：所述目标气体化合物；所述目标气体化合物的化学式；所述气体检测器管的制造商；所述气体检测器管的零件号；所述气体检测器管的批号；所述气体检测器管的校准标度；针对所述气体检测器管的检测限制；针对所述校准标度的度量单位；所述气体检测器管的测量范围；针对所述气体检测器管的有效期；针对温度、湿度、海拔高度、大气压的环境操作及存储规范、干扰效应，及校正因数；每泵冲程的样品气体体积；所需的泵冲程的标准数量；最小检测限制；针对每一泵冲程的采样时间；针对所述管的样品的标准体积；每泵冲程的采样时间；总采样时间；针对温度及湿度的校正因数、批次特定校准曲线公式，及所述QR码是动态还是非动态的标识；针对所述目标气体的颜色改变；针对每一干扰气体的颜色改变；相对标准偏差；针对每一目标气体及干扰气体的校准标度范围及度量单位；每一干扰气体的名称及化学式；每一干扰气体的效应；及每一干扰气体的所述效应是正还是负的指示。

22.根据权利要求16所述的气体检测器管系统，其中所述气体检测器管读取器包括USB连接件。

23.根据权利要求16所述的气体检测器管系统，其中所述气体检测器管读取器包括通信装置。

24.根据权利要求23所述的气体检测器管系统，其中所述通信装置是条形码读取器、USB连接件、WIFI芯片、蓝牙、硬接线ASCII通信端口、光信号读取器及红外信号读取器中的一者。

25.根据权利要求16所述的气体检测器管系统，其中所述气体检测器管读取器为防爆型及本质安全型中的至少一者。

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