带薄膜指示器的有机蒸汽吸附剂防护装置制造方法及图纸

一种包括外罩的吸附剂介质防护装置，所述外罩包括气体入口、气体 出口和薄膜多层指示器。所述薄膜多层指示器邻近能够吸附关注的蒸汽的 吸附剂介质，所述关注的蒸汽从所述气体入口流向所述气体出口。所述指 示器包括多孔检测层，所述多孔检测层的光学厚度在存在所述蒸汽时发生 变化，其位于半反射层和可渗透所述蒸汽的反射层之间。在所述介质的至 少一部分与所述蒸汽之间所施加的蒸汽浓度达到平衡的情况下，所述蒸汽 能够穿过所述反射层进入所述检测层并且充分改变所述检测层的光学厚 度，从而在通过所述半反射层观察时，导致所述指示器外观出现视觉上可 辨别的变化。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】带薄膜指示器的有机蒸汽吸附剂防护装置 本专利技术涉及有机蒸汽吸附剂防护装置。
技术介绍
已建议采用多种化学、光学或电子指示器警告一次性的个人呼吸器、 电动空气净化呼吸器、有害物质防护服和存在非预期材料的其他防护装置的用户。例如，使用寿命终止指示器(ESLI)可警告此类装置中的滤芯可能接近饱和或可能对特定材料无效。涉及个人防护或呼吸防护的专利 或专利申请(以及在某些情况下通常涉及传感器或指示器，或者具体涉及ESLI)包括美国专禾'J No. 1， 537， 519(Yablick) 、 3， 966, 440(Roberts)、 4， 146， 887(Magnante) 、 4， 154， 586 ( Jones 等人)、4,155,358(McAllister等人)、4， 326, 514 (Eian) 、 4, 421， 719 (Burleigh)、 4， 530， 706 (Jones) 、 4， 597， 942 (Meathrel) 、 4, 684， 380(Leichnitz)、 4，847， 594(Stetter) 、 5,297,544 (May等人)、5， 323， 774(Fehlauer)、 5， 376， 554(Vo-Dinh) 、 5,512,882 (Stetter等人)、5， 666， 949 (Debe等 人、949) 、 5， 659， 296 (Debe等人、296) 、 6， 375， 725 Bl (Bernard等 人)、6,497,756 Bl (Curado等人)和6,701,864 B2 (Watson, Jr.等 人);美国专利申请公开No. US 2004/0135684 Al (Steinthal等人)、 US 2004/0189982 Al ( Galarneau等人)、US 2004/0223876 Al(Kirollos等人)和US 2005/0188749 Al (Custer等人);以及已公布 的PCT专利申请No. W0 2004/057314 A2。
技术实现思路
其他涉及传感器或指示器但不涉及ESLI的专利和专利申请包括美国专 利No. 5,611,998 (Aussenegg等人)、5,783,836 (Liu等人)、 6， 007， 904 (Schwotzer等人)、6， 130， 748 (Krtiger等人)和6， 248， 539(Ghadiri等人);美国专利申请公开No. US 2004/0184948 Al (Rakow 等人)；以及美国依法注册的专利技术No. H1470 (Ewing等人)。上述传感器或指示器中的一些具有缺陷，例如需要电子仪器和电能、 不期望的复杂或昂贵设计、灵敏度不足或仅对某一物质或几种物质灵敏。 另外，已公开一些传感器或指示器可用于检测液体或蒸汽，但未公开可用 于检测固体吸收的程度。本专利技术在一个方面提供了包括外罩的防护装置，该外罩包括气体入 口、气体出口和薄膜多层指示器，其中A) 外罩包含能够吸附从入口流向出口的关注的蒸汽的吸附剂介质；B) 薄膜多层指示器包括i) 多孔检测层，其光学厚度在存在蒸汽的情况下发生变化，该 多孔检测层位于以下两层之间ii) 可从外罩外面看到并且不会渗透蒸汽的半反射层，和iii) 可渗透蒸汽的反射层；以及C) 反射层与介质足够接近，使得当所施加的蒸汽的浓度在至少一部 分介质与蒸汽之间达到平衡的情况下，蒸汽能够从介质穿过反射 层进入检测层，并且充分改变检测层的光学厚度，从而在通过半 反射层观察时，导致指示器外观出现视觉上可辨别的变化。本专利技术在另一方面提供了制备防护装置的方法，该方法包括-A) 提供外罩，其包括i) 容纳吸附剂介质的空间，该吸附剂介质吸附流经外罩的关注的蒸汽；以及ii) 薄膜多层指示器，其包括a) 多孔检测层，其光学厚度在存在蒸汽的情况下发生变 化，该多孔检测层位于以下两层之间b) 可从外罩外面看到并且不会渗透蒸汽的半反射层，和c) 可渗透蒸汽的反射层；B) 将介质按照足够接近反射层的位置的方式置于外罩中，将介质按 照足够接近反射层的位置的方式置于外罩中，使得在介质的至少 一部分与蒸汽之间所施加的蒸汽浓度达到平衡的情况下，蒸汽能7够穿过反射层进入检测层，并且充分改变检测层的光学厚度，从 而在通过半反射层观察时，导致指示器外观出现视觉上可辨别的 变化；以及 C)将外罩密封。本专利技术所公开的薄膜多层指示器从反射层侧是可渗透的，并且从半反 射层侧可提供可辨别的色度变化。这使得当指示器与固体吸附剂介质(例 如一次性的个人呼吸器滤筒中通常采用的多孔碳介质)接触或接近时可检 测到溶剂蒸汽。当介质变得与蒸汽达到平衡时，无需通电的光源、光学检 测器或光谱分析仪，指示器即可提供鲜明快速的指示器外观的视觉上可辨 别的变化(如色度变化)。该指示器可提供的优点包括低成本、易于使 用、耐用以及相对于多种关注的蒸汽的广谱灵敏度。在以下具体实施方式中，本专利技术的这些方面和其他方面将是显而易见 的。然而，在任何情况下，都不应将以上内容理解为是对受权利要求书保 护的主题的限制，该主题仅受所附权利要求书的限定，因为其在专利申请 过程中可以进行修正。附图说明图1为带可替换的吸附剂滤筒的呼吸器的透视图，其中滤筒配有薄膜多层使用寿命终止指示器；图2为用于图1呼吸器的、碳填充的可替换滤筒的局部剖面侧视图； 图3为配有薄膜多层使用寿命终止指示器的一次性的个人呼吸装置的局部剖面透视图4为薄膜多层指示器的示意性剖视图5a和图5b分别为包覆有穿孔光致抗蚀剂的薄膜多层指示器前体的 示意性侧面剖视图和俯视图。图6a和图6b分别为图5a和图5b中的前体通过蚀刻对铝制反射层打孔并移除光致抗蚀剂之后的示意性侧面剖视图和俯视图。图7至图9为接近多种吸附剂介质安装的本专利技术所公开的薄膜多层指 示器的示意性侧面剖视图10至图12为示出多种薄膜多层指示器响应甲苯激发的图线；8图13为穿过铝制反射层和聚合物型检测层的激光烧蚀孔的显微照片；图14至图17为示出其他薄膜多层指示器响应甲苯激发的图线；图18和图19为在整个薄膜多层指示器移动的彩色波前的黑白透视图；以及图20为示出薄膜多层指示器响应来自几种蒸汽的激发的图线。具体实施例方式下面示出的术语的定义如下关注的蒸汽是指需要从环境空气(如呼吸空气)中移除的有机或无机蒸汽。被分析物是指如在化学或生化分析中检测到的关注的特定蒸汽或其他组分。相对于制品或检测层使用时，光学响应性是指当存在被分析物时，制品或检测层在可检测的光学性能方面表现出响应性变化，例如在光学厚度(即，物理厚度或折射率)、反射率、相移、偏振、双折射或透光率方面发生变化。外罩是指滤筒、胶囊、小袋、容器、壳体或其他在其内可安放吸附剂介质的结构，需要储存或运输时可将其密封，以后需要安装和使用时可解除其密封，然后将其用于吸附关注的蒸汽。相对于层使用时，反射性是指层反射可见光。半反射层是指第一反射层(参考第二反射层)比第二反射层具有更小的反射率和更大的透光率，例如，其可相对于第二反射层间隔排列使用以提供干涉着色。相对于其一侧与多孔检测层流体连通的反射层使用时，蒸汽可透过的是指本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种防护装置，所述防护装置包括外罩，所述外罩包括气体入口、气体出口和薄膜多层指示器，其中：　Ａ）所述外罩包含吸附剂介质，所述吸附剂介质能够吸附从所述入口流向所述出口的关注的蒸汽；　Ｂ）所述薄膜多层指示器包括：　ｉ）多孔检测 层，其光学厚度在存在所述蒸汽的情况下发生变化，所述多孔检测层位于以下两层之间：　ｉｉ）可从所述外罩外面看到的半反射层，和　ｉｉｉ）可渗透所述蒸汽的反射层；以及　Ｃ）所述反射层与所述介质足够接近，使得当所施加的蒸汽的浓度在至 少一部分所述介质与所述蒸汽之间达到平衡的情况下，所述蒸汽能够从所述介质穿过所述反射层进入所述检测层，并且充分改变所述检测层的光学厚度，从而在通过所述半反射层观察时，导致所述指示器外观出现视觉上可辨别的变化。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2006.9.11 US 11/530,6141. 一种防护装置，所述防护装置包括外罩，所述外罩包括气体入口、气体出口和薄膜多层指示器，其中A)所述外罩包含吸附剂介质，所述吸附剂介质能够吸附从所述入口流向所述出口的关注的蒸汽；B)所述薄膜多层指示器包括i)多孔检测层，其光学厚度在存在所述蒸汽的情况下发生变化，所述多孔检测层位于以下两层之间ii)可从所述外罩外面看到的半反射层，和iii)可渗透所述蒸汽的反射层；以及C)所述反射层与所述介质足够接近，使得当所施加的蒸汽的浓度在至少一部分所述介质与所述蒸汽之间达到平衡的情况下，所述蒸汽能够从所述介质穿过所述反射层进入所述检测层，并且充分改变所述检测层的光学厚度，从而在通过所述半反射层观察时，导致所述指示器外观出现视觉上可辨别的变化。2. 根据权利要求1所述的装置，其中在存在所述蒸汽时，干涉着色在 所述指示器内形成或遭到破坏。3. 根据权利要求2所述的装置，其中在无需通电的光源、光学检测器 或光谱分析仪的条件下，所述指示器提供外观上的色度变化。4. 根据权利要求1所述的装置，其中所述指示器是使用外部光源进行 照射并使用光电检测器进行评价的。5. 根据权利要求1所述的装置，其中颜色变化的前沿与穿过所述介质 并经过所述指示器的所述蒸汽流一起推进。6. 根据权利要求1所述的装置，其中所述装置包括空气净化呼吸器滤 筒。7. 根据权利要求1所述的装置，其包括横穿所述蒸汽流程的所述指示 器的阵列。8. 根据权利要求1所述的装置，其中所述指示器是柔性的，并且可充 分地弯曲而不破裂，从而能够采用一个或多个辊轧处理步骤来制备 所述指示器。9. 根据权利要求1所述的装置，其中所述指示器还包括基底。10. 根据权利要求9所述的装置，其中所述外罩包括在所述指示器上的 透明观察口。11. 根据权利要求l所述的装置，其中所述介质包含细碎的固体。12. 根据权利要求ll所述的装置，其中所述介质包含碳。13. 根据权利要求1所述的装置，其中所述检测层所具有的孔尺寸或表 面积被选择为提供与所述介质的蒸汽吸附特性类似的蒸汽吸附特 性。14. 根据权利要求13所述的装置，其中所述指示器具有视觉上可辨别的 着色，并且所述检测层具有小于所述指示器着色的峰值波长的孔 径。15. 根据权利要求1所述的装置，其中所述检测层包含多孔硅、金属氧 化物、金属氮化物、金属氧氮化物、或其他能够形成为具有适当厚 度的透明且多孔的层以通过光学干涉作用来产生颜色或色度的变化 的无机材料。16. 根据权利要求1所述的装置，其中所述检测层通过等离子体激活化 学气相沉积法法形成。17. 根据权利要求1所述的装置，其中所述检测层包含通过以下物质制 备或可通过以下物质制备的聚合物、共聚物或它们的混合物疏水 性(甲基)丙烯酸酯、双官能单体、乙烯基单体、烃单体(烯烃)、 硅烷单体、氟化单体、羟基化单体、丙烯酰胺、酸酐、醛官能化单 体、胺或胺盐官能化单体、酸官能化单体、环氧化物官能化单体、 或者它们的混合物或组合。18. 根据权利要求1所述的装置，其中所述检测层包含具有固有微孔性 的聚...

【专利技术属性】
技术研发人员：尼尔·A·拉科，詹姆斯·P·马瑟斯，张俊颖，多拉·M·保卢奇，理查德·J·波里尔，摩西·M·戴维，约翰·E·特伦德，迈克尔·S·文德兰，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：发明
国别省市：US