呼出气体酒精传感器的制作方法

1.本技术涉及酒精检测技术领域，具体涉及一种呼出气体酒精传感器。


背景技术：

2.呼出气体酒精传感器是用于检测人体呼出气体中酒精含量的测试工具，用于快速检测驾驶员呼出气体的酒精含量，从而换算得到相对准确的血液酒精含量。
3.酒精传感器根据检测原理分类，包括半导体式、电化学式及光学式等。电化学式传感器以其检测精度高，应用最为广泛。然而，传统的呼出气体酒精传感器还存在体积较大、内部结构复杂、检测精度较低的问题。


技术实现要素：

4.基于此，本技术提供了一种体积较小、结构简单、且检测精度较高的呼出气体酒精传感器。
5.本技术提供了一种呼出气体酒精传感器，包括壳体及依次设于所述壳体内部的导气垫片、负极引线、膜电极组件、正极引线及储液片；
6.所述壳体上设有进气口及出气口，所述进气口及所述出气口用于使呼出气体进入或排出所述呼出气体酒精传感器内部；所述壳体内壁还设有分隔挡板，所述分隔挡板设于所述进气口及所述出气口之间，所述分隔挡板用于提高所述呼出气体在所述呼出气体酒精传感器内部的反应时间；
7.所述呼出气体能够穿过所述导气垫片；
8.所述膜电极组件能够与所述呼出气体中的乙醇反应，产生电信号；
9.所述负极引线及所述正极引线分别与所述膜电极组件的两个表面贴合，实现电学通道导通；
10.所述储液片用于储存水分子，为所述膜电极组件的反应提供原料。
11.上述呼出气体酒精传感器包括壳体、导气垫片、负极引线、膜电极组件、正极引线及储液片下壳体，其中，壳体内设有分隔挡板用于分隔进气口及出气口，从而避免呼出气体未经过膜电极组件直接从出气口排出；采用储液片代替储液槽用于提供反应所需原料，相比储液槽体积明显减小。上述呼出气体酒精传感器具有较小的体积，且呼出气体在传感器内部反应充分，检测精度较高。
12.在其中一些实施方式中，所述进气口及所述出气口在所述壳体上以所述分隔挡板为对称轴对称分布。
13.在其中一些实施方式中，所述壳体包括上壳体及下壳体；所述进气口及所述出气口设于所述上壳体。
14.在其中一些实施方式中，所述导气垫片设有多个透气孔。
15.在其中一些实施方式中，所述导气垫片边缘设有与所述壳体匹配的插扣，以使所述负极引线、所述正极引线与所述膜电极组件紧密接触。
16.在其中一些实施方式中，所述呼出气体酒精传感器还包括防水透气膜；
17.所述防水透气膜设置于所述上壳体及所述导气垫片之间，用于过滤所述呼出气体中的液体。
18.在其中一些实施方式中，所述负极引线及所述正极引线通过所述下壳体的开孔延伸至所述呼出气体酒精传感器的外部，用于连接检测电路。
19.在其中一些实施方式中，所述膜电极组件采用固态电解质型膜电极组件。
20.在其中一些实施方式中，所述储液片采用发泡板。
21.在其中一些实施方式中，所述发泡板具有微孔结构，用于控制水分子的释放和储存。
附图说明
22.为了更清楚地说明本技术实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例或传统技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据公开的附图获得其他的附图。
23.图1为本技术一实施方式的呼出气体酒精传感器的结构示意图；
24.图2为图1的呼出气体酒精传感器的爆炸图；
25.图3为图2中上壳体的结构示意图；
26.附图标记：
27.10、呼出气体酒精传感器；110、上壳体；112、进气口；114、出气口；116、分隔挡板；120、防水透气膜；130、导气垫片；140、负极引线；150、膜电极组件；160、正极引线；170、储液片；180、下壳体。
28.为了更好地描述和说明本技术的实施例和/或示例，可以参考一副或多副附图。用于描述附图的附加细节或示例不应当被认为是对本技术描述的实施例和/或示例以及目前理解的这些发明的最佳模式中的任何一者的范围的限制。
具体实施方式
29.为了便于理解本技术，下面将参照相关附图对本技术进行更全面的描述。附图中给出了本技术的较佳实施例。但是，本技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本技术的公开内容的理解更加透彻全面。
30.本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
31.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三
个等，除非另有明确具体的限定。
32.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
33.需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。
34.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
35.本技术中，涉及“合适的组合方式”、“合适的方式”、“任意合适的方式”等中所述“合适”，以能够实施本技术的技术方案、解决本技术的技术问题、实现本技术预期的技术效果为准。
36.本技术中，涉及“优选”、“更好”、“更佳”、“为宜”仅为描述效果更好的实施方式或实施例，应当理解，并不构成对本技术保护范围的限制。
37.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本技术。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
38.此外，附图并不是以1：1的比例绘制，并且各元件的相对尺寸在附图中仅以示例地绘制，以便于理解本技术，但不一定按照真实比例绘制，附图中的比例不构成对本技术的限制。
39.参阅图1、图2及图3，本技术一实施方式提供了一种呼出气体酒精传感器10，包括壳体及依次设于壳体内部的导气垫片130、负极引线140、膜电极组件150、正极引线160及储液片170。
40.在其中一些实施例中，壳体包括上壳体110及下壳体180，上壳体及下壳体相互匹配，内部形成容纳导气垫片130、负极引线140、膜电极组件150、正极引线160及储液片170的腔体。
41.在其中一些实施例中，上壳体110及下壳体180具有非对称错位设计，形成互锁结构，结合紧密，呼出气体酒精传感器10的实用性更强。
42.在其中一些实施例中，上壳体110上设有进气口112及出气口114。进气口112及出气口114用于使呼出气体进入或排出呼出气体酒精传感器10内部。上壳体110内还设有分隔挡板116，分隔挡板116设于进气口112及出气口114之间。分隔挡板116用于将进气口112及出气口114分隔开，避免呼出气体不经过膜电极组件150直接从出气口114排出，从而提高呼出气体在呼出气体酒精传感器10内部的反应时间。
43.呼出气体能够穿过导气垫片130。在呼出气体酒精传感器10使用时，呼出气体从进气口112进入传感器的内部，穿过导气垫片130到达膜电极组件150，反应后再经过导气垫片130从出气口114排出传感器。
44.膜电极组件150能够与呼出气体中的乙醇反应，产生电信号。
45.在电化学式传感器中，乙醇的氧化还原反应可分为工作电极反应和对电极反应。
46.工作电极反应：ch3ch2oh+3h2o
→
2co2+12h
+
+12e-；
47.对电极反应：12h
+
+12e-+3o2→
6h2o；
48.总的反应式可表示为：ch3ch2oh+3o2→
2co2+3h2o。
49.当膜电极组件150与呼出气体中的乙醇接触时，发生乙醇的氧化还原反应，从而产生与乙醇浓度等比例大小的电流信号。
50.负极引线140及正极引线160分别与膜电极组件150的两个表面贴合，实现电学通道导通。通过负极引线140及正极引线160将膜电极组件150产生的电流信号输出，即可检测出呼出气体的酒精浓度。
51.储液片170用于储存水分子，为膜电极组件150的反应提供原料。乙醇的氧化还原反应中需要水分子作为原料参与，储液片170能够储存、释放水分子，从而为膜电极组件150上的氧化还原反应提供原料。本技术实施方式中，采用储液片170代替传统的储液槽，能够简化呼出气体酒精传感器10的内部结构，并且体积相对于储液槽明显减小。
52.上述呼出气体酒精传感器10内部设计有气体定向流通通道，加强了被检气体与传感器内部结构的接触，增加了检测精度。内部设计的储液片170，在一定程度上加强调控内部的相对湿度，提供反应所必须的水分。相比传统的呼出气体酒精传感器10，上述呼出气体酒精传感器10具有较小的体积，且呼出气体在传感器内部充分反应，检测精度较高。
53.在其中一些实施例中，进气口112及出气口114在上壳体110上以分隔挡板116为对称轴对称分布。采用对称分布的进气口112及出气口114，则呼出气体酒精传感器10内部的进出气体通道也是对称分布，因而在使用时无须区分进气口112和出气口114。
54.在其中一些实施例中，导气垫片130设有多个透气孔。通导气垫片130上设置透气孔，有利于改善导气垫片130的透气性，提升检测灵敏度。
55.在其中一些实施例中，导气垫片130的边缘设有与下壳体180匹配的插扣，以使负极引线140、正极引线160与膜电极组件150紧密接触，从而保证膜电极组件150良好的电学连通，以获得检测信号。
56.在其中一些实施例中，呼出气体酒精传感器10还包括防水透气膜120。防水透气膜120设置于上壳体110及导气垫片130之间，用于过滤呼出气体中的液体。防水透气膜120能够避免呼出气体的水分冷凝后接触膜电极组件150，从而保障呼出气体酒精传感器10长期使用过程中的稳定性，提高使用寿命。
57.在其中一些实施例中，负极引线140及正极引线160通过下壳体180的开孔延伸至呼出气体酒精传感器10的外部，用于连接检测电路。
58.在其中一些实施例中，检测电路包括放大电路、滤波电路及微控制单元(mcu)。膜电极组件150产生的电流信号，经过放大电路和滤波电路的处理后，将信号传输到mcu，经过数模转换后，输出得到浓度数值。
59.在其中一些实施例中，膜电极组件150采用固态电解质型膜电极组件150。相比传
统的液态电解质，固态电解质型膜电极组件150制备简单、不会漏液，使用寿命较长，并且体积更小，能够进一步减小呼出气体酒精传感器10的体积。
60.在其中一些实施例中，储液片170采用发泡板。发泡板具有较高的孔隙率，因而能够用于储存水分子，以为膜电极组件150的反应提供原料。
61.在其中一些实施例中，发泡板的材质为聚氯乙烯及聚氨酯中的一种。
62.在其中一些实施例中，发泡板具有微孔结构，用于控制水分子的释放和储存，能够实现呼出气体酒精传感器10内部相对湿度调控。
63.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
64.以上所述实施例仅表达了本技术的几种实施方式，便于具体和详细地理解本技术的技术方案，但并不能因此而理解为对实用新型专利保护范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。应当理解，本领域技术人员在本技术提供的技术方案的基础上，通过合乎逻辑的分析、推理或者有限的试验得到的技术方案，均在本技术所述附权利要求的保护范围内。因此，本技术专利的保护范围应以所附权利要求的内容为准，说明书及附图可以用于解释权利要求的内容。

技术特征：
1.一种呼出气体酒精传感器，其特征在于，包括壳体及依次设于所述壳体内部的导气垫片、负极引线、膜电极组件、正极引线及储液片；所述壳体上设有进气口及出气口，所述进气口及所述出气口用于使呼出气体进入或排出所述呼出气体酒精传感器内部；所述壳体内壁还设有分隔挡板，所述分隔挡板设于所述进气口及所述出气口之间，所述分隔挡板用于提高所述呼出气体在所述呼出气体酒精传感器内部的反应时间；所述呼出气体能够穿过所述导气垫片；所述膜电极组件能够与所述呼出气体中的乙醇反应，产生电信号；所述负极引线及所述正极引线分别与所述膜电极组件的两个表面贴合，实现电学通道导通；所述储液片用于储存水分子，为所述膜电极组件的反应提供原料。2.根据权利要求1所述的呼出气体酒精传感器，其特征在于，所述进气口及所述出气口在所述壳体上以所述分隔挡板为对称轴对称分布。3.根据权利要求1所述的呼出气体酒精传感器，其特征在于，所述壳体包括上壳体及下壳体；所述进气口及所述出气口设于所述上壳体。4.根据权利要求1所述的呼出气体酒精传感器，其特征在于，所述导气垫片设有多个透气孔。5.根据权利要求1所述的呼出气体酒精传感器，其特征在于，所述导气垫片边缘设有与所述壳体匹配的插扣，以使所述负极引线、所述正极引线与所述膜电极组件紧密接触。6.根据权利要求3所述的呼出气体酒精传感器，其特征在于，所述呼出气体酒精传感器还包括防水透气膜；所述防水透气膜设置于所述上壳体及所述导气垫片之间，用于过滤所述呼出气体中的液体。7.根据权利要求3所述的呼出气体酒精传感器，其特征在于，所述负极引线及所述正极引线通过所述下壳体的开孔延伸至所述呼出气体酒精传感器的外部，用于连接检测电路。8.根据权利要求1所述的呼出气体酒精传感器，其特征在于，所述膜电极组件采用固态电解质型膜电极组件。9.根据权利要求1～8任一项所述的呼出气体酒精传感器，其特征在于，所述储液片采用发泡板。10.根据权利要求9所述的呼出气体酒精传感器，其特征在于，所述发泡板具有微孔结构，用于控制水分子的释放和储存。

技术总结
本申请涉及一种呼出气体酒精传感器。该呼出气体酒精传感器，包括壳体及依次设于壳体内部的导气垫片、负极引线、膜电极组件、正极引线及储液片。壳体上设有进气口及出气口，进气口及出气口用于使呼出气体进入或排出传感器内部；壳体内壁还设有分隔挡板，分隔挡板设于进气口及出气口之间，分隔挡板用于提高呼出气体在传感器内的反应时间。呼出气体能够穿过导气垫片。膜电极组件能够与呼出气体中的乙醇反应，产生电信号。负极引线及正极引线分别与膜电极组件的两个表面贴合，实现电学通道导通。储液片用于储存水分子，为膜电极组件的反应提供原料。该传感器具有较小的体积，且呼出气体在传感器内部充分反应，检测精度较高。检测精度较高。检测精度较高。


技术研发人员：周正 郑皓云 吴树帜
受保护的技术使用者：深圳市汇投智控科技有限公司
技术研发日：2023.02.14
技术公布日：2023/8/17