CN109891212A - 光学粒子检测器 - Google Patents

光学粒子检测器 Download PDF

Info

Publication number
CN109891212A
CN109891212A CN201780065704.9A CN201780065704A CN109891212A CN 109891212 A CN109891212 A CN 109891212A CN 201780065704 A CN201780065704 A CN 201780065704A CN 109891212 A CN109891212 A CN 109891212A
Authority
CN
China
Prior art keywords
light source
particle
detection zone
detector
light
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201780065704.9A
Other languages
English (en)
Inventor
P·范德斯卢斯
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Koninklijke Philips NV
Original Assignee
Koninklijke Philips Electronics NV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Koninklijke Philips Electronics NV filed Critical Koninklijke Philips Electronics NV
Publication of CN109891212A publication Critical patent/CN109891212A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
    • G01N15/10—Investigating individual particles
    • G01N15/14—Optical investigation techniques, e.g. flow cytometry
    • G01N15/1425—Optical investigation techniques, e.g. flow cytometry using an analyser being characterised by its control arrangement
    • G01N15/1427—Optical investigation techniques, e.g. flow cytometry using an analyser being characterised by its control arrangement with the synchronisation of components, a time gate for operation of components, or suppression of particle coincidences
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
    • G01N15/02—Investigating particle size or size distribution
    • G01N15/0205—Investigating particle size or size distribution by optical means
    • G01N15/0211—Investigating a scatter or diffraction pattern
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
    • G01N15/10—Investigating individual particles
    • G01N15/14—Optical investigation techniques, e.g. flow cytometry
    • G01N15/1434—Optical arrangements
    • G01N15/1436—Optical arrangements the optical arrangement forming an integrated apparatus with the sample container, e.g. a flow cell
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
    • G01N15/10—Investigating individual particles
    • G01N15/14—Optical investigation techniques, e.g. flow cytometry
    • G01N15/1456—Optical investigation techniques, e.g. flow cytometry without spatial resolution of the texture or inner structure of the particle, e.g. processing of pulse signals
    • G01N15/1459—Optical investigation techniques, e.g. flow cytometry without spatial resolution of the texture or inner structure of the particle, e.g. processing of pulse signals the analysis being performed on a sample stream
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
    • G01N15/10—Investigating individual particles
    • G01N15/14—Optical investigation techniques, e.g. flow cytometry
    • G01N15/1429—Signal processing
    • G01N15/1431—Signal processing the electronics being integrated with the analyser, e.g. hand-held devices for on-site investigation
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
    • G01N2015/0042—Investigating dispersion of solids
    • G01N2015/0046—Investigating dispersion of solids in gas, e.g. smoke
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
    • G01N2015/03—Electro-optical investigation of a plurality of particles, the analyser being characterised by the optical arrangement
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
    • G01N15/10—Investigating individual particles
    • G01N15/14—Optical investigation techniques, e.g. flow cytometry
    • G01N15/1434—Optical arrangements
    • G01N2015/1438—Using two lasers in succession
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2201/00—Features of devices classified in G01N21/00
    • G01N2201/06—Illumination; Optics
    • G01N2201/062—LED's

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
  • Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)

Abstract

提出一种用于检测粒子的设备(100)，包括：第一光源(101)，定位用于照亮穿过粒子检测器的检测区(130)的粒子(120)；第一检测器(104)，定位并适于检测检测区(130)中来自由第一光源(101)照亮的粒子的光信号；处理器(110)，配置用于根据由第一检测器(104)检测的光信号确定穿过检测区(130)的粒子的类型；其特征在于，粒子检测器(100)还包括：用于检测粒子何时穿过检测区(130)的部件(105)；控制器(103)，耦合到部件(105)并配置为当粒子穿过检测区(130)时、利用第一脉冲电流操作第一光源(101)从而保护或延长第一光源(101)的寿命；并且其中第一脉冲电流选择为超过第一光源(101)的连续电流损坏阈值，从而增加第一光源(101)的光输出。

Description

光学粒子检测器
技术领域
本发明涉及粒子检测器。特别地，本发明涉及光学粒子检测器。
背景技术
颗粒物空气污染与呼吸道和心脏病以及过敏反应的增加的发病率和死亡率有关。对人类健康的精确影响取决于存在的粒子的类型和吸入剂量。
大于约0.3微米的微粒可以使用现有技术通过光学部件被单独计数。在大多数情况下，使用廉价且有效的具有红色或近红外波长的LED或激光器。为了识别存在哪种类型的粒子，必须利用IR和UV波长照射粒子。紫外线可以引起荧光。IR引起散射。比率可用于识别粒子。与该技术相关的问题是需要具有高强度光源的专业设备。这种设备昂贵、大、重，因此不容易被公众得到。诸如发光二极管(LED)的廉价且重量轻的光源遭受不足的光输出。
迫切需要一种廉价、重量轻和精确的可以区分不同的粒子类型的粒子检测器。
发明内容
在本发明的第一方面中，提出了一种用于检测粒子的设备，包括：第一光源，被定位用于照亮穿过粒子检测器的检测区的粒子；第一检测器，被定位并且适于检测检测区中来自由第一光源所照亮的粒子的光信号；处理器，被配置用于根据由第一检测器所检测的光信号来确定穿过检测区的粒子的类型；其特征在于：粒子检测器还包括：部件，用于检测粒子何时穿过检测区；控制器，被耦合到部件并被配置为当粒子穿过检测区时，利用第一脉冲电流操作第一光源从而保护或延长第一光源的寿命；并且其中第一脉冲电流被选择为超过第一光源的连续电流损坏阈值，从而增加第一光源的光输出。
根据本发明的实施例，第一光源是LED。根据本发明的实施例，第一光源是UV LED，并且第一检测器适于检测荧光。由于UV LED短寿命，本发明的优势是仅当粒子穿过检测区时，UV LED才利用第一脉冲电流被操作。这降低了UV LED的使用，并且因此增加了它的寿命。根据本发明的实施例，第一光源是IR LED，并且第一检测器适于检测IR光。
根据本发明的实施例，设备还包括：第二光源和第二检测器，第二光源被定位用于照亮穿过检测区的粒子，第二光源具有不同于第一光源的波长范围，第二检测器被定位并且适于检测检测区中来自由第二光源所照亮的粒子的光信号，并且控制器还被配置为当粒子穿过检测区时，利用第二脉冲电流操作第二光源，从而保护或延长第二光源的寿命，其中第二脉冲电流被选择为超过第二光源的连续电流损坏阈值从而实质上增加第一光源的光输出，并且处理器还被进一步配置用于根据由第二检测器所检测的光信号来确定穿过检测区的粒子的类型。
根据本发明的实施例，第二光源是LED。根据本发明的实施例，第一光源具有紫外线波长范围，并且第一检测器适于检测荧光；其中第二光源具有红外线波长范围，并且其中第二检测器适于检测红外光。
根据本发明的实施例，其中用于检测粒子何时穿过检测区的部件包括：另一光源，被定位用于照亮检测区；和另一检测器，被定位用于接收检测区中来自由另一光源所照亮的粒子的光。根据本发明的实施例，其中另一光源是发光二极管。根据本发明的实施例，其中另一光源具有可见光范围内或接近可见光范围的波长范围。根据本发明的实施例，其中处理器还被配置用于根据由另一检测器所检测的光信号确定穿过检测区的粒子的类型。
根据本发明的实施例，控制器还被配置用于当粒子穿过检测区时，激活第一检测器。根据本发明的实施例，控制器还被配置用于当粒子穿过检测区时，激活第二检测器。
根据本发明的第二方面，提出了一种装置，包括：流体通道，其包括分叉，从而将流体通道分成第一分支和第二分支；根据前述权利要求中任意一项的设备，其位于第一分支中；其中第一分支与第二分支重新连接，并且其中设备在分叉和第一分支与第二分支的重新连接处之间位于第一分支中；风扇，用于将空气吸入流体通道，并且被定位使得由风扇创建的压力将空气吸入第一分支和第二分支；并且其中风扇适于：将具有比预定质量更低质量的粒子吸入第二分支，并且将具有比预定质量更高质量的粒子吸入第一分支。
根据本发明的第三方面，提出空气净化器，包括根据本发明第一或第二方面的设备或装置。
本发明的第四方面，提出了用于检测粒子的方法，包括：使粒子穿过检测区；使用第一光源照亮检测区中的粒子；检测来自由第一光源所照亮的粒子的光；根据所检测的光确定粒子的类型；其中该方法还包括：检测粒子何时穿过检测区；以及其中当粒子穿过检测区时，第一光源利用脉冲电流操作从而保护或延长第一光源的寿命；并且其中脉冲电流被选择为超过第一光源的连续电流损坏阈值从而增加第一光源的光输出。
根据本发明的实施例，第一光源是UV LED，并且来自所照亮的粒子的荧光被检测和用于确定粒子的类型。
根据本发明的实施例，其中第一光源是IR LED，并且其中来自所照亮的粒子的IR光被检测和用于确定粒子的类型。
根据本发明的实施例，其中该方法还包括：使用第二光源照亮检测区中的粒子，第二光源具有不同于第一光源的波长范围；检测来自由第二光源所照亮的粒子的光；并且，其中确定粒子的类型是使用来自由第一和第二光源所照亮的粒子的检测光而被执行。
根据本发明的实施例，其中第一光源是UV LED并且其中第二光源是IR LED，并且其中粒子类型使用来自所照亮的粒子的荧光和红外光而被确定。
根据本发明的实施例，检测粒子何时穿过检测区包括：利用可见光或近红外光照亮检测区中的粒子，并且监控散射的可见光。
根据本发明的实施例，根据检测光确定粒子的类型包括：根据散射的可见光确定粒子的尺寸。
在所附独立和从属权利要求中阐述了本发明的特定和优选方面。来自从属权利要求的特征可以适当地与独立权利要求的特征和其他从属权利要求的特征组合，而不仅仅在权利要求中明确阐述。
参考下文描述的实施例，本发明的这些和其他方面将变得显而易见并得以阐明。
附图说明
图1示出了粒子检测器的实施例；
图2示出了驱动粒子检测器的信号；
图3示出了粒子检测器的实施例；
图4示出了粒子检测器的实施例；
图5示出了以本公开中呈现的粒子检测器为特征的装置的实施例；
图6示出了典型地由制造商提供的LED模型的规格表的一部分；
附图仅是示意性的而非限制性的。在附图中，为了说明的目的，一些元件的尺寸可能被放大并且未按比例绘制。
权利要求中的任何附图标记不应被解释为限制范围。
在不同的附图中，相同的附图标记表示相同或类似的元件。
具体实施方式
将参考特定实施例并参考一些附图来描述本发明，但是本发明不限于此，而是仅由权利要求限制。所描述的附图仅是示意性的而非限制性的。在附图中，为了说明的目的，一些元件的尺寸可能被放大并且未按比例绘制。尺寸和相对尺寸不对应于对本发明实践的实际还原。
此外，说明书和权利要求书中的术语第一、第二等用于区分相似元件，并且不一定用于在时间上、空间上、排序中或以任何其他方式描述序列。应理解，如此使用的术语在适当的情况下是可互换的，并且本文描述的本发明的实施方案能够以不同于本文描述或说明的顺序操作。
应注意，权利要求中使用的术语“包括”不应被解释为限于其后列出的装置；它不排除其他元素或步骤。因此，应将其解释为指定所述特征、整数、步骤或组件的存在，但不排除一个或多个其他特征、整数、步骤或组件或其组的存在或添加。因此，表述“包括部件A和B的设备”的范围不应限于仅由部件A和B组成的设备。这意味着对于本发明，设备的唯一相关组件是A和B.
本说明书中提及的“一个实施例”或“实施例”意味着结合该实施例描述的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，贯穿本说明书在各个地方出现的短语“在一个实施例中”或“在实施例中”不一定都指代相同的实施例，而是可以指代相同的实施例。此外，在一个或多个实施例中，特定特征、结构或特性可以以任何合适的方式组合，如本领域普通技术人员从本公开中显而易见的。
类似地，应当理解，在本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各种特征有时在单个实施例、图或其描述中组合在一起，以便简化本公开并帮助实现本公开。理解各种发明方面中的一个或多个。然而，该公开方法不应被解释为反映所要求保护的发明需要比每个权利要求中明确记载的更多特征的意图。而是，如随附权利要求所反映的，发明方面在于少于单个前述公开实施例的所有特征。因此，在此详细描述之后的权利要求明确地结合到该详细描述中，其中每个权利要求自身作为本发明的单独实施例。
此外，虽然本文描述的一些实施例包括一些特征但在其他实施例中不包括其他特征，不同实施例的特征的组合意图在本发明的范围内，并且形成不同的实施例，如本领域技术人员将理解的。例如，在以下权利要求中，任何要求保护的实施例可以以任何组合使用。
在本文提供的描述中，阐述了许多具体细节。然而，应该理解，可以在没有这些具体细节的情况下实践本发明的实施例。在其他情况下，没有详细示出公知的方法、结构和技术，以免晦涩对本说明书的理解。
在整个说明书中，谈及“连续电流损坏阈值”。这是由诸如发光二极管的光源的制造商提供的参数。该参数指的是可以供应给光源而不会由于过热损坏光源的最大电流。本发明通过提供一种使用廉价光源如IR或UV发光二极管的光学粒子检测器，解决了现有技术的光学粒子检测器昂贵、大而重的问题。与这些光源相关的问题是它们的光输出低。对于光学粒子检测，这些发光二极管的光输出不足。本发明提出暂时过驱动光源以大体上地增加这些光源的光输出。暂时增加的光输出足以进行准确检测。结果是一种重量轻、廉价且精确的粒子探测器。
下面描述本发明的实施例。
在本发明的第一方面，提出了一种用于检测粒子的设备。
检测器包括用于传播粒子的流体通道或流体的通道，例如空气通道。可选地，设备还包括用于在流体通道中创建空气流的风扇。风扇不是必需的，因为它也可以是安装有设备的装置(例如空气净化器)的一部分。
设备包括第一光源，其被定位以照亮穿过或传播通过流体通道的粒子。因此，粒子由第一光源照亮。第一光源可以是发光二极管。第一光源可以沿着流体通道被定位。第一光源被定向为使得流体通道的特定体积被照亮。该体积被定义为检测区或检测体积。所有穿过检测区的粒子都被第一光源照亮。
设备包括第一检测器，其被定位以检测源自于检测区的光。因此，源自于检测区的光可以通过第一检测器被记录。第一检测器可以沿着设备的流体通道被定位。穿过检测区的并且由第一光源照亮的粒子发射或散射光信号。根据第一光源的波长范围，这些光信号可以是散射光或荧光。第一检测器被定位以检测和记录这些光信号。第一检测器可以被定位使得直接来自第一光源的光不会被第一检测器接收。例如，第一检测器可以被定位为邻近第一光源。替换地，第一检测器可以适于过滤掉第一光源的波长范围的滤波器为特征。
设备包括用于检测粒子何时穿过检测区的部件。部件可以是光学或电学部件。该部件被定位使得它检测粒子何时穿过检测区。例如，部件沿着流体通道被定位。
设备包括控制器，其被耦合到用于检测粒子何时穿过检测区的部件。控制器可以是微控制器。控制器还被耦合到第一光源。用于检测粒子何时穿过检测区的部件通知控制器粒子何时穿过检测区。控制器被配置为当粒子穿过检测区时，利用第一脉冲电流操作第一光源。第一脉冲电流的幅值被选择为超过第一光源的连续电流损坏阈值。因此，控制器被配置为使得第一脉冲电流的幅值超过第一光源的连续电流损坏阈值。因此，第一电源被短时地供应比最大电流更高的电流，假设最大电流将被连续地供应到第一光源，第一光源可以承受该最大电流而不(由于过热)损坏。第一技术效果是第一光源仅当粒子穿过检测区时才被激活。作为优势，第一光源的寿命被延长。并且，光源的热生成被降低。第二技术效果是光源的光输出增加，因为第一光源利用超过第一光源的连续电流损坏阈值的电流而被驱动。与以第一光源的连续电流损坏阈值驱动第一光源相比，光源的光输出倍增例如10到100倍。
设备包括耦合到第一检测器的处理器。处理器被配置用于使用由第一检测器供应的光信号信息确定穿过检测区的粒子的类型。
根据本发明的实施例，处理器和控制器可以是单个电子组件。例如，控制器可以包括处理器和完成它的活动。
图1示出了用于检测粒子的设备100的实施例的示意概览图。设备100包括用于使粒子120传播通过的流体通道102。第一光源101沿着流体通道102被定位。第一光源101被定位并且适于照亮流体通道102中的检测区130。检测区130是流体通道中的特定体积。在该体积中，粒子的检测被执行。第一光源101被耦合到控制器103。控制器还被耦合到用于检测检测区130中的粒子的部件105。第一检测器104沿着流体通道102设置。第一检测器103被定位并且适于检测检测区130中从由第一光源101所照亮的粒子发射或散射光。第一检测器104被耦合到处理器110。
图2示出了与设备100的操作相关的电信号。当粒子传播通过流体通道102并进入检测区130时，检测粒子的部件105检测粒子并传输信号202到控制器103。当通过控制器103接收信号202时，控制器利用脉冲信号201以短时间段驱动第一光源101。脉冲信号201的幅值比光源的规格中所定义的连续电流损坏阈值更高。例如，至少两倍于连续电流损坏阈值的幅值。例如至少十倍于连续电流损坏阈值的幅值。结果，第一光源101产生强的光脉冲，光脉冲照亮检测区130并且因此照亮检测区130中的粒子120。从被照亮粒子发射或散射光由第一检测器104接收和记录。处理器110接收该光信息和根据光信息确定检测区130中的粒子的类型。
根据本发明的实施例，第一光源是紫外线发光二极管并且第一检测器适于检测源自于检测区130的荧光，或者换言之，检测源自于检测区130中所照亮的粒子的荧光。例如，第一检测器是用于检测绿光的光电检测器，例如光电二极管。处理器被配置以基于所检测的荧光确定粒子的类型。
根据本发明的实施例，第一光源是红外线光源并且第一检测器适于检测源自于检测区130的红外光，或者，换言之，检测源自于检测区130中所照亮的粒子的红外光。例如，第一检测器是红外光电检测器，例如光电二极管。处理器被配置以基于所检测的红外光确定粒子的类型。
根据本发明的实施例，第一光源和第一光检测器被定位成使得来自第一光源的光不能被第一光检测器直接地接收。这增加了检测的精确度，因为第一光检测器的发射光不会到达第一光检测器。例如，第一光检测器邻近于第一光源定位。替换地，第一光检测器包括被配置为将具有第一光源的波长范围的光滤除的滤波器。
根据本发明的实施例，设备还包括第二光源，例如发光二极管，其被定位以照亮传播通过流体通道和通过检测区的粒子。第二光源具有不同于第一光源的波长范围的波长范围。设备还包括第二检测器，其被定位以检测检测区中来自由第二光源所照亮的粒子的光信号。根据第二光源的波长范围，这些光信号可以是散射光或荧光。第二检测器可以是光电二极管。为了保持第二光源的寿命，控制器被配置为仅当粒子穿过检测区时驱动第二光源。当粒子经过检测区时，控制器以第二脉冲电流操作第二光源。第二脉冲电流被选择为超过第二光源的连续电流损坏阈值。例如，第二脉冲电流的幅值超过连续电流损坏阈值。因此，在本实施例中，控制器被配置为使得第二脉冲电流的幅值超过第二光源的连续电流损坏阈值。因此，第二电源被短时地供应比最大电流更高的电流，假设最大电流将被连续地供应到第二光源时第二光源可以承受该最大电流而不(由于过热)损坏。作为优势，通过以大于其电流损坏阈值的电流(例如10到100倍以上)持续短时间地驱动第二光源，第二光源的光输出被实质地增加。处理器还被配置为根据第二检测器所检测的光信号确定穿过检测区的粒子的类型。因此，由第一和第二光检测器所检测的光信号被处理器用以确定粒子类型。
图3是用于检测粒子100的设备100的实施例的示意概览图。设备100包括用于使粒子120传播通过的流体通道102。第一光源101沿着流体通道102被定位。第一光源101被定位并且适于照亮流体通道102中的检测区130。检测区130是流体通道中的特定体积。在该体积中，检测被执行。第一光源101被耦合到控制器103。控制器还被耦合到用于检测检测区130中的粒子的部件105。第一检测器104沿着流体通道102设置。第一检测器104被定位并且适于检测检测区130中从由第一光源101所照亮的粒子发射或散射光。第一检测器104被耦合到处理器110。第二光源106沿着流体通道102被定位。第二光源106被定位并且适于照亮流体通道102中的检测区130。第二光源106被耦合到控制器103。第二检测器107沿着流体通道102设置。第二检测器107被定位并且适于检测检测区130中从由第二光源106所照亮的粒子发射或散射光。第二检测器107被耦合到处理器110。
图2中示出的信号也可以被用于驱动图3所示的实施例的组件。当粒子传播通过流体通道102并进入检测区130时，检测粒子的部件105检测粒子并传输信号202到控制器103。当通过控制器103接收信号202时，控制器利用电流脉冲信号201以短时间段驱动第一光源101和第二光源106。电流脉冲信号201的幅值比第一光源101和第二光源106的规格中所定义的第一光源101和第二光源106的连续电流损坏阈值的幅值更高。例如，至少两倍于光源的连续电流损坏阈值的幅值。例如至少十倍于光源的连续电流损坏阈值的幅值。结果，第一光源101和第二光源106均产生强的光脉冲，该强脉冲照亮检测区130并且因此照亮检测区130中的粒子120。从检测区130发射或散射光和源自于被照亮的粒子的光由第一检测器104和第二检测器107接收。发射或散射光是利用第一和第二光源照亮粒子的结果。处理器110接收该光信息和根据光信息确定检测区130中的粒子的类型。
根据所使用的光源的类型，控制器可以被配置以生成不同的脉冲电流信号。例如，控制器可以被配置以：利用第一脉冲电流驱动第一光源，以及利用第二脉冲电流驱动第二光源，其中，第一脉冲电流的特性不同于第二脉冲电流的特性。例如，第一脉冲电流的幅值可以不同于第二脉冲电流。例如，第一脉冲电流的持续时间可以不同于第二脉冲电流。因此，控制器被配置为根据每个光源的类型生成用于每个光源的不同的脉冲电流。脉冲的特性的选择取决于光源的规格。
根据本发明的实施例，第一光源具有紫外线波长范围。例如第一光源是紫外线发光二极管。例如第一光源的波长范围是200nm-400nm之间。例如，第一光源是波长范围在200-280nm之间的UVC LED。例如，第一光源是波长范围在280-315nm之间的UVB LED。例如第一光源是波长范围在315-400nm之间的UVA LED。第一光检测器适于检测来自由第一光源所照亮的粒子的荧光。第一检测器的光检测波长范围可以是200nm-400nm之间，例如200nm-280nm之间波长范围，例如280nm-315nm之间波长范围，例如315nm-400nm之间波长范围。在该实施例中，第二光源具有红外波长范围，例如第二光源是红外线发光二极管。例如，第二光源的波长范围可以在760nm-3000nm之间。例如，第二光源是具有940nm-950nm的波长范围的红外线LED。第二光检测器适于检测来自由第二光源所照亮的粒子的红外光。第二检测器的检测波长范围可以是760nm-3000nm之间，例如940nm-950nm之间的波长范围。
根据本发明的实施例，第二光源和第二光检测器被定位成使得来自第二光源的光不会被第二光检测器直接地接收。这增加了检测的精确度，因为第二光检测器的发射光不会到达第二光检测器。例如，第二光检测器邻近第二光源定位。替换地，第二检测器包括被配置为将具有第二光源的波长范围的光滤除的滤波器。
根据本发明的实施例，用于检测粒子何时穿过检测区的部件是被配置以检测粒子何时穿过检测区的光学检测器。该部件包括沿着流体通道被定位且适于照亮检测区中的粒子的另一光源。另一光源可以是发光二极管，例如发光二极管。例如，另一光源可以是近红外或可见光发光二极管，例如红色发光二极管。另一光源被配置以连续地激活从而连续地照亮检测区。另一检测器沿着流体通道被定位并且适于检测来自由另一光源所照亮的粒子的光。另一检测器可以是光电检测器，例如光电二极管。另一检测器被配置为连续地激活从而连续地检测源自于检测区的光。当粒子在区域中被检测到，由另一检测器所检测的散射光引起峰值信号，参见图2中的信号202。峰值信号触发控制器以使用脉冲信号201激活第一光源或第一和第二光源。
根据本发明的实施例，处理器还被配置用于根据由用于检测粒子何时穿过检测区的部件所检测的光信号来确定穿过检测区的粒子的类型。例如，当可见光被用以检测粒子何时穿过检测区时，源自于例如利用可见光所照亮的粒子的光信号可以被用以确定粒子的尺寸。该尺寸可以被使用作为第一分类特性。
根据本发明的实施例，另一光源和另一光检测器被定位成使得来自另一光源的光不会直接地由另一光检测器接收。例如，例如，另一光检测器邻近另一光源定位。替换地，另一检测器包括被配置为将具有另一光源的波长范围的光滤除的滤波器。
根据本发明的实施例，控制器被配置为仅当粒子穿过检测区时激活第一检测器。作为优势，第一检测器的寿命被延长、热量生成被减少并且能量被节省。
根据本发明的实施例，控制器被配置为仅当粒子穿过检测区时激活第二检测器。作为优势，第二检测器的寿命被延长、热量生成被减少并且能量被节省。
图4示出了本发明的特定实施例。三个LED 101、105a、106沿着流体通道102被定位。穿过检测区130的粒子120由光学检测部件检测，光学检测部件包括可见光LED 105a和可见光光电二极管105b。另外，检测区域130中的粒子由IR LED 101和UV LED 106同时照亮。从由IR LED 101所照亮的粒子散射光被红外光电二极管104检测。来自由UV LED 106所照亮的粒子的荧光被光电二极管107检测。
图5示出了根据本发明第二方面的用于检测粒子的装置。流体通道102以分叉为特征，从而将流体通道分为第一分支109和第二分支110。第一分支109和第二分支110也可以称为第一和第二流体通道。这些通道能够传播空气。在第一分支109中，如图4所示的设备100被定位用于检测粒子。装置300还以风扇108为特征，风扇108被配置用于在流体通道102中吸入空气，如箭头200所示。此外，风扇108位于第二分支110中。风扇108适于使得具有比预定质量更低质量的粒子120被吸入第二分支110，如箭头201所示。具有比预定质量更大质量的粒子120流入第一分支109，如箭头202所示。这些粒子可以利用第一分支109中的设备100而被检测。因此，风扇108创建过滤活动，由此仅具有预定质量或更高质量的粒子进入第一分支109。在设备100的下游，第一分支109与第二分支110重新连接使得由风扇108在第二分支110中所创建的压力，例如负压，也在第一分支109中生成气流，从而吸入具有比预定质量更大质量的粒子。装置300还可包括位于第一分支109与第二分支110的重新连接处的下游的排气装置。本发明的一个优势是由分叉所创建的气流的突然变化减少了由设备100所执行的检测被超微颗粒干扰。这增加了设备的精确度。
风扇108的配置，例如它的容量和/或速度，由所期望的过滤活动和可以由设备100所检测的粒子的类型来确定。
在本发明的第三方面中，呈现一种空气净化器，其包括根据本发明的第一或第二方面的设备或装置。空气净化器中该设备或装置的使用降低了空气净化器的总成本同时保持高的粒子检测精确度，并且从而增加了空气净化效率。增加粒子传感器的精确度能够实现空气净化器的智能运行模式。例如，在高污染水平时，净化器以高速运转。在低污染水平时，例如低于安全限值时，净化器可以以低速运转。在“向消费者提供清洁空气”和“确保安全的环境”与噪音、电费和空气过滤器的使用寿命方面，这是操作空气净化器的理想的方式。因此，通过精确地检测颗粒类型，能够实现空气净化器的更先进的使用模式。例如，对于花粉(较大颗粒)污染和PM2.5(较小粒子)污染，以不同方式运行空气净化器将能够实现更高的净化效率。
在本发明的第四方面中，呈现了用于检测粒子的方法。该方法包括：在第一步中，生成空气流使粒子传播通过检测区。在第二步中，检测粒子何时穿过检测区。这可以通过利用可见光(例如红色或近红外光)照亮检测区中的粒子并且监控检测区中来自所照亮的粒子散射的可见光来完成。在第三步中，仅当检测区中粒子被检测到时，检测区中的粒子使用第一光源而被照亮，第一光源利用高于其连续电流损坏阈值的脉冲电流而被驱动。在第四步中，来自粒子的光信号和通过特定类型的第一光源照亮粒子所生成的光信号被检测并被用以确定粒子的类型。第一光源可以是LED，例如红外线或紫外线LED。
根据本发明的实施例，该方法包括使用第二光源照亮检测区中的粒子的步骤，仅当粒子在检测区中被检测到时第二光源利用高于其连续电流损坏阈值的脉冲电流而被驱动。来自粒子和通过特定类型的第二光源照亮粒子所生成的光信号被检测并被用以确定粒子的类型。第二光源不同于第一光源。例如，第二光源可以是LED。例如当第一光源是IR LED时，第二光源是UV LED。当第一光源时UV LED时，第二光源是IR LED。因此，在该实施例中，散射光和荧光被用以确定检测区中的粒子的类型。
根据本发明的实施例，被用以检测检测区中的粒子的散射的可见光还可以被用以确定检测区中的粒子的类型，例如确定粒子的尺寸。
如上所述的第一或第二脉冲电流的宽度和幅值可以取决于制造商(光源的规格表)、光源的类型和所期望的光输出以允许所研究的粒子的类型的检测。本领域技术人员可以用不同类型的光源进行实验，以确定针对某种类型光源的脉冲电流的理想宽度和幅度。
对于诸如LED的光源，通常可以在LED规格表的最大额定值部分下找到可以供应给光源而不损坏光源的最大电流。术语“连续电流损坏阈值”可以定义为“最大正向电流”或“正向电流”。
图6示出了由深圳FURUIER光电有限公司制造的LED的规格表的一部分。产品型号为：FLR-50T04-HW7。对于此特定型号，“连续电流损坏阈值”在规格表中定义为“正向电流”并等于20mA。对于该特定型号，控制器将被配置为使得供应给光源的脉冲电流的幅值超过20mA。
在实施例中，取决于脉冲的持续时间和所提供的电流对光源的影响，供应给第一和/或第二光源的脉冲电流可以是光源的连续电流损坏阈值的倍数，例如，是连续电流损坏阈值的2、3、4、5、10-100倍。如上所述，本领域技术人员应测量和测试所提供的电流脉冲的持续时间和幅值，因为这取决于光源的特定制造技术。理想地，所提供的电流脉冲应确保光源的足够光输出，以允许良好的检测不会永久损坏光源。

Claims (15)

1.一种用于检测粒子的设备(100)，包括：
第一光源(101)，被定位用于照亮穿过所述设备(100)的检测区(130)的粒子(120)；
第一检测器(104)，被定位并且适于检测所述检测区(130)中来自由所述第一光源(101)所照亮的粒子的光信号；
处理器(110)，被配置用于根据由所述第一检测器(104)所检测的光信号来确定穿过所述检测区(130)的所述粒子的类型；
部件(105)，用于检测粒子何时穿过所述检测区(130)；
控制器(103)，被耦合到所述部件(105)并被配置为当粒子穿过所述检测区(130)时、利用第一脉冲电流操作所述第一光源(101)从而延长所述第一光源(101)的寿命；
其特征在于：
所述控制器被配置为使得所述第一脉冲电流的幅值超过所述第一光源(101)的连续电流损坏阈值，从而增加所述第一光源(101)的光输出，其中所述连续电流损坏阈值是能够被连续地供应给所述第一光源(101)而不由于过热损坏所述第一光源(101)的最大电流。
2.根据权利要求1所述的设备(100)，其中所述第一光源(101)是LED。
3.根据权利要求1所述的设备(100)，其中所述第一光源(101)是UV LED，并且其中所述第一检测器(104)适于检测荧光。
4.根据权利要求1所述的设备(100)，其中所述第一光源(101)是IR LED，并且其中所述第一检测器(104)适于检测IR光。
5.根据权利要求1所述的设备(100)，还包括：
第二光源(106)，被定位用于照亮穿过所述检测区(130)的粒子，所述第二光源(106)具有不同于所述第一光源(101)的波长范围，和
第二检测器(107)，被定位并且适于检测所述检测区(130)中来自由所述第二光源(106)所照亮的粒子的光信号，
其中所述控制器(103)还被配置为当粒子穿过所述检测区(130)时、利用第二脉冲电流操作所述第二光源(106)，从而延长所述第二光源(106)的寿命，其中所述第二脉冲电流的幅值被选择为超过所述第二光源(106)的连续电流损坏阈值，从而实质上地增加所述第一光源(101)的光输出，其中所述连续电流损坏阈值是能够被连续地供应给所述第二光源(106)而不由于过热损坏所述第二光源(106)的最大电流，并且
其中所述处理器(110)还被配置用于根据由所述第二检测器(104)所检测的光信号来确定穿过所述检测区(130)的粒子的类型。
6.根据权利要求5所述的设备(100)，其中所述第二光源(106)是LED。
7.根据权利要求5或6所述的设备(100)，其中所述第一光源(101)具有紫外线波长范围，并且其中所述第一检测器(104)适于检测荧光；其中所述第二光源(106)具有红外线波长范围，并且其中所述第二检测器(107)适于检测红外光。
8.根据前述权利要求中任意一项所述的设备(100)，
其中用于检测粒子何时穿过所述检测区(130)的所述部件(105)包括：
另一光源(105a)，被定位用于照亮所述检测区(130)；和
另一检测器(105b)，被定位用于接收所述检测区(130)中来自由所述另一光源(105a)所照亮的粒子的光。
9.根据权利要求8所述的设备(100)，其中所述另一光源(105a)是发光二极管。
10.根据权利要求8或9所述的设备(100)，其中所述另一光源(105a)具有所述可见光范围内或接近所述可见光范围的波长范围。
11.根据权利要求8所述的设备(100)，其中所述处理器还被配置用于根据由所述另一检测器(105b)所检测的光信号确定穿过所述检测区(130)的粒子的类型。
12.根据前述权利要求中任意一项所述的设备(100)，其中所述控制器(130)还被配置用于当所述粒子穿过所述检测区(130)时、激活所述第一检测器(104)。
13.根据权利要求5-7中任意一项所述的设备(100)，其中所述控制器(103)还被配置用于当所述粒子穿过所述检测区(130)时、激活所述第二检测器(107)。
14.一种装置(300)，包括：
流体通道(102)，包括分叉，从而将所述流体通道(102)分成第一分支(109)和第二分支(110)；
根据前述权利要求中任意一项所述的设备(100)，位于所述第一分支(109)中；
其中所述第一分支(109)与所述第二分支(110)重新连接，并且其中所述设备(100)在所述分叉和所述第一分支(109)与所述第二分支(110)的重新连接处之间位于所述第一分支(109)中；
风扇(108)，用于将空气吸入所述流体通道(102)中，并且被定位使得由所述风扇(108)创建的压力将空气吸入所述第一分支(109)和所述第二分支(110)中；并且其中所述风扇(108)适于：将具有比预定质量更低质量的粒子吸入所述第二分支(110)，并且将具有比所述预定质量更高质量的粒子吸入所述第一分支(109)。
15.一种空气净化器，包括根据前述权利要求中任意一项所述的设备或装置。
CN201780065704.9A 2016-10-24 2017-10-19 光学粒子检测器 Pending CN109891212A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP16195280.9 2016-10-24
EP16195280 2016-10-24
PCT/EP2017/076655 WO2018077704A1 (en) 2016-10-24 2017-10-19 Optical particle detector

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN109891212A true CN109891212A (zh) 2019-06-14

Family

ID=57206059

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201780065704.9A Pending CN109891212A (zh) 2016-10-24 2017-10-19 光学粒子检测器

Country Status (4)

Country Link
US (1) US10816449B2 (zh)
EP (1) EP3529588A1 (zh)
CN (1) CN109891212A (zh)
WO (1) WO2018077704A1 (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3361232A1 (en) 2017-02-09 2018-08-15 Koninklijke Philips N.V. Optical particle sensor and sensing method

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060197033A1 (en) * 2005-02-08 2006-09-07 Northrop Grumman Corporation Systems and methods for use in detecting harmful aerosol particles
US20070097366A1 (en) * 2005-10-31 2007-05-03 General Electric Company Optical system and method for detecting particles
CN101002322A (zh) * 2004-06-07 2007-07-18 先锋生物科技股份有限公司 用于微流体器件的光学透镜系统和方法
US20090223279A1 (en) * 2008-01-08 2009-09-10 The Texas A&M University System In-line virtual impactor
DE102008035770A1 (de) * 2008-07-31 2010-02-18 Eads Deutschland Gmbh Optischer Partikeldetektor sowie Detektionsverfahren
CN201984016U (zh) * 2010-12-21 2011-09-21 无锡荣兴科技有限公司 一种蓝藻检测光电传感器
US20160103056A1 (en) * 2014-10-09 2016-04-14 Kinetic River Corp. Particle Analysis and Sorting Apparatus and Methods

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4223559A (en) * 1978-05-09 1980-09-23 Brunswick Corporation Apparatus and methods for detecting an incipient fire condition
JPH0961338A (ja) 1995-08-24 1997-03-07 Fuji Photo Film Co Ltd ハロゲン化銀粒子形成工程監視方法
JP3815838B2 (ja) 1997-03-13 2006-08-30 シスメックス株式会社 粒子測定装置
GB2379977B (en) 2001-09-25 2005-04-06 Kidde Plc High sensitivity particle detection
WO2004001382A2 (en) * 2002-06-24 2003-12-31 Tsi Incorporated Analysis systems detecting particle size and fluorescence
US10620105B2 (en) * 2004-03-06 2020-04-14 Michael Trainer Methods and apparatus for determining characteristics of particles from scattered light
US20080003665A1 (en) 2006-07-03 2008-01-03 Potyrailo Radislav Alexandrovi Methods and systems for detecting particles
GB2464105A (en) 2008-10-01 2010-04-07 Thorn Security A Particle Detector
WO2014100241A1 (en) 2012-12-19 2014-06-26 University Of California, Optimizing analysis and identification of particulate matter
EP3361232A1 (en) * 2017-02-09 2018-08-15 Koninklijke Philips N.V. Optical particle sensor and sensing method
EP3382372A1 (en) * 2017-03-27 2018-10-03 Koninklijke Philips N.V. Optical particle sensor and sensing method

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101002322A (zh) * 2004-06-07 2007-07-18 先锋生物科技股份有限公司 用于微流体器件的光学透镜系统和方法
US20060197033A1 (en) * 2005-02-08 2006-09-07 Northrop Grumman Corporation Systems and methods for use in detecting harmful aerosol particles
US20070097366A1 (en) * 2005-10-31 2007-05-03 General Electric Company Optical system and method for detecting particles
US20090223279A1 (en) * 2008-01-08 2009-09-10 The Texas A&M University System In-line virtual impactor
DE102008035770A1 (de) * 2008-07-31 2010-02-18 Eads Deutschland Gmbh Optischer Partikeldetektor sowie Detektionsverfahren
CN201984016U (zh) * 2010-12-21 2011-09-21 无锡荣兴科技有限公司 一种蓝藻检测光电传感器
US20160103056A1 (en) * 2014-10-09 2016-04-14 Kinetic River Corp. Particle Analysis and Sorting Apparatus and Methods

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
饶海波: "《半导体照明导论》", 30 April 2012 *

Also Published As

Publication number Publication date
US20190265145A1 (en) 2019-08-29
EP3529588A1 (en) 2019-08-28
US10816449B2 (en) 2020-10-27
WO2018077704A1 (en) 2018-05-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11250681B2 (en) Combustion product detection
KR101283071B1 (ko) 병원체 및 입자 검출기 시스템 및 방법
WO2005073694A3 (en) System and method for multiple laser triggering
KR101170859B1 (ko) 병원균 및 입자 탐지기 시스템과 방법
CN110494736B (zh) 光学颗粒传感器和感测方法
JP2007046947A5 (zh)
CN106448030A (zh) 烟雾探测单元以及发光二极管
JP6083660B1 (ja) 粒子検出センサ、ダストセンサ、煙感知器、空調装置、及び、粒子検出方法
CN109891212A (zh) 光学粒子检测器
US8479355B2 (en) Vacuum cleaner having a filter
JP2013170970A (ja) 検出装置および検出方法
CN110514592A (zh) 烟雾探测装置及其控制方法
US11119028B2 (en) Optical particle sensor and sensing method
EP2592609A1 (en) Photoelectric detector combined with MOS gas sensor
Kaye et al. A low-cost multichannel aerosol fluorescence sensor for networked deployment
CA2781034A1 (fr) Systeme de detection a faible consommation d'energie
JP2017142142A (ja) 粒子検出センサ、携帯型気体モニタ、及び、粒子検出方法
TWI424154B (zh) 病原體及顆粒之偵測系統及方法
KR20160029183A (ko) 미세먼지 및 미생물 검출 장치의 검출회로
KR20240077724A (ko) 에어로졸 검출 장치
KR20180060307A (ko) 먼지 센서
JP6571709B2 (ja) 粒子測定装置及び空気清浄機
CN118212737A (zh) 一种双通道双模式感烟火灾探测器及系统
Davitt et al. Fluorescence spectra from individual microsized bioaerosols excited by a sequentially fired UV-LED linear array
JP2013170971A (ja) 検出装置および検出方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination