CN114935467A - 传感器模块 - Google Patents

Abstract

提供一种传感器模块。传感器模块具备：传感器部，检测第1成分；第1流路，向传感器部供给被检查流体；和第2流路，向传感器部供给对照流体，该对照流体包含第2成分，该第2成分包含在被检查流体中且不同于第1成分，第2流路具有从对照流体中降低第1成分的量的第1过滤器。

Description

传感器模块

本申请是申请日为2017年9月29日、申请号为201780058288.X、发明名称为“传感器模块以及检测方法”的发明专利申请的分案申请。

本申请主张日本国专利申请2016-194409号(2016年9月30日申请)的优先权，为了参照而将该申请的公开整体援引于此。

技术领域

本公开涉及传感器模块以及检测方法。

背景技术

在现有技术中，已知检测流体中的特定的物质的传感器模块。例如，在专利文献1中，公开了具备气体导入部和气体检测部的气体成分检测装置。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：JP特开2010-249556号公报

发明内容

本公开的一实施方式涉及的传感器模块具备：检测第1成分的传感器部；向所述传感器部供给被检查流体的第1流路；和向所述传感器部供给对照流体的第2流路，该对照流体包含第2成分，该第2成分包含在所述被检查流体中且不同于所述第1成分。所述第2流路具有从所述对照流体中降低所述第1成分的量的第1过滤器。

本公开的一实施方式涉及的检测方法使用传感器模块来执行，该传感器模块具备：设置于第1流路的第1供给部；设置于具有降低第1成分的量的第2过滤器的第2流路的第2供给部：和传感器部。所述检测方法包含：通过驱动所述第1供给部，从而经由所述第1流路向所述传感器部供给被检查流体的步骤；通过驱动所述第2供给部，从而经由所述第2流路向所述传感器部供给对照流体的步骤，该对照流体包含第2成分，该第2成分包含在所述被检查流体中且不同于所述第1成分；和在所述传感器部中检测所述第1成分的步骤。

附图说明

图1是本公开的一实施方式涉及的传感器模块的示意图。

图2是表示图1的传感器模块的示意结构的功能框图。

图3是示意性表示图1的传感器模块中的流体的流动的图。

图4是表示图2的控制部所执行的处理的一例的流程图。

图5是表示传感器模块的一变形例的图。

图6是表示传感器模块的一变形例的图。

图7是表示传感器模块的一变形例的图。

-符号说明-

10 传感器模块

20 壳体

30 腔室

31 传感器部

40a 第1供给部

40b 第2供给部

50a 第1流路

50b 第2流路

50c 第3流路

60 基板

61 控制部

62 存储部

70a 第1过滤器

70b 第2过滤器

80 再生机构。

具体实施方式

以下，参照附图说明本公开涉及的实施方式。

图1是本公开的一实施方式涉及的传感器模块10的示意图。传感器模块10例如具备壳体20。图1为了说明方便而以将壳体20的一部分的面取下的状态来图示出壳体20的内部。传感器模块10基于检查对象的流体(被检查流体)和作为比较对象的流体(对照流体)来算出被检查流体中包含的作为第1成分的检测对象成分的浓度。

传感器模块10在壳体20内部具备：腔室30、第1供给部40a、第2供给部40b、第1流路50a、第2流路50b、第3流路50c和电子电路基板(以下，称为“基板”)60。

腔室30在内部具备传感器部。在腔室30连接有第1流路50a、第2流路50b和第3流路50c。从第1流路50a以及第2流路50b向腔室30供给流体。腔室30从第3流路50c排出流体。腔室30内的传感器部具有多个反应部。反应部例如是膜状。反应部与特定的成分发生反应。多个反应部当中的至少任一个反应部与检测对象成分发生反应。即，多个反应部当中的至少任一个反应部对检测对象成分进行检测。反应部通过吸附流体中包含的特定的成分而发生变形。反应部例如由聚苯乙烯、氯丁橡胶、聚甲基丙烯酸甲酯或者硝基纤维素等材料构成。反应部输出相应于与特定的成分之间的反应的信号。例如作为电压值来输出该信号。

第1供给部40a以及第2供给部40b分别安装于第1流路50a以及第2流路50b。第1供给部40a以及第2供给部40b分别将被检查流体以及对照流体供给到腔室30。第1供给部40a以及第2供给部40b例如分别由压电泵构成。

第1流路50a以及第2流路50b例如由管等管状的构件构成。被检查流体通过第1流路50a后被供给至腔室30。对照流体通过第2流路50b后被供给至腔室30。第1流路50a以及第2流路50b分别具有过滤器。关于第1流路50a以及第2流路50b分别具有的过滤器的详细情况，将后叙述。

第3流路50c例如由管等管状的构件构成。从第3流路50c排出供给到腔室30的流体。

基板60安装后述的传感器模块10的控制部以及存储部等。

图2是表示图1的传感器模块10的示意结构的功能框图。图2的传感器模块10具备：控制部61、存储部62、传感器部31、第1供给部40a和第2供给部40b。

传感器部31如上所述那样配备于腔室30内。传感器部31将来自各反应部的被输出的信号供给到控制部61。

第1供给部40a以及第2供给部40b基于控制部61的控制，以给定的定时分别从第1流路50a以及第2流路50b将流体供给到腔室30。

控制部61是以传感器模块10的各功能框为代表对传感器模块10的整体进行控制以及管理的处理器。控制部61由执行对控制顺序进行规定的程序的CPU(Centralprocessing Unit)等处理器构成。这样的程序例如保存在与存储部62或者传感器模块10连接的外部的存储介质等中。

控制部61基于从传感器部31输出的信号，算出被检查流体中的检测对象成分的浓度。基于控制部61的第1供给部40a以及第2供给部40b的控制和检测对象成分的浓度的算出的详细情况将后述。

存储部62可由半导体存储器或者磁存储器等构成。存储部62存储各种信息和/或用于使传感器模块10工作的程序等。存储部62可以作为工作存储器起作用。

接着，说明基于控制部61的第1供给部40a以及第2供给部40b的控制和检测对象成分的浓度的算出的详细情况。图3是示意性表示传感器模块10中的流体的流动的图。在图3中，第1供给部40a以及第2供给部40b所示的箭头表示第1供给部40a以及第2供给部40b分别送出流体的方向。

向第1流路50a供给被检查流体(样品气体)。这里，作为一例，说明被检查流体是人的呼气的情况。其中，被检查流体并不限于人的呼气，可以设为任意的检查对象的流体。在被检查流体是人的呼气的情况下，检测对象成分例如是丙酮、乙醇或者一氧化碳等。检测对象成分也并不限于在此列举的例子。在被检查流体中包含作为第2成分的噪声成分(噪声气体)。噪声成分是检测对象成分以外的成分。在噪声成分中，例如包含氧、二氧化碳、氮以及水蒸气等检测对象成分以外的所有成分。

向第2流路50b供给对照流体(刷新气体)。在被检查流体是人的呼气的情况下，作为对照流体，例如可使用空气。其中，对照流体并不限于空气。在对照流体中包含氧、二氧化碳、氮以及水蒸气等噪声成分。有时会在对照流体中混入检测对象成分。混入到对照流体中的检测对象成分的量例如与对照流体中包含的噪声成分相比是极少量。

第2流路50b具有第1过滤器70a。在第2流路50b中，第1过滤器70a被设置在比第2供给部40b更靠腔室30的一侧(下游侧)。第1过滤器70a降低流体中的检测对象成分。第1过滤器70a例如是吸附检测对象成分的构件(吸附材料)。作为第1过滤器70a，例如可使用活性炭。其中，第1过滤器70a可以由活性炭以外的其他构件构成。

第1流路50a以及第2流路50b具有第2过滤器70b。在第1流路50a以及第2流路50b中，第2过滤器70b分别被设置在比第1供给部40a以及第2供给部40b更靠腔室30的一侧(下游侧)。第2过滤器70b降低流体中的噪声成分。第2过滤器70b例如是吸附噪声成分的构件(吸附材料)。作为第2过滤器70b，例如可使用硅胶或者离子交换树脂等。其中，第2过滤器70b可以由硅胶以及离子交换树脂以外的其他构件构成。

第1过滤器70a可以是比第2过滤器70b更加降低噪声成分的构件。在图3所示的例子中，在第2流路50b中，第1过滤器70a被设置在比第2过滤器70b更靠具备传感器部31的腔室30的一侧(下游侧)。

控制部61控制第1供给部40a和第2供给部40b，以便交替地向腔室30供给来自第1流路50a的被检查流体的供给和来自第2流路50b的对照流体。即，在第1供给部40a将被检查流体送出到腔室30的期间，第2供给部40b不会将对照流体送出到腔室30。在第2供给部40b将对照流体送出到腔室30的期间，第1供给部40a不会将被检查流体送出到腔室30。通过控制部61，例如以一定的时间周期，切换基于第1供给部40a以及第2供给部40b的流体对腔室30的供给。

将供给到传感器模块10的第1流路50a的被检查流体通过第1供给部40a向腔室30供给。在向腔室30供给被检查流体时，该被检查流体通过第2过滤器70b。此时，通过第2过滤器70b，降低被检查流体中包含的噪声成分。即，从第1流路50a向腔室30供给的流体是从被检查流体中降低了噪声成分的流体。

将供给到传感器模块10的第2流路50b的对照流体通过第2供给部40b向腔室30供给。在向腔室30供给对照流体时，该对照流体通过第2过滤器70b以及第1过滤器70a。此时，通过第2过滤器70b降低对照流体中包含的噪声成分。通过第1过滤器70a降低对照流体中包含的检测对象成分。即，从第2流路50b向腔室30供给的流体是从对照流体中降低了噪声成分和检测对象成分的流体。在对照流体中包含的检测对象成分的量与噪声成分的量相比是极少量的情况下，通过第1过滤器70a进一步降低检测对象成分。由此，与从第1流路50a向腔室30供给的流体相比较，能够视为在从第2流路50b向腔室30供给的流体中，实质上不包含检测对象成分。

若将流体供给至腔室30，则通过传感器部31，将与所供给的流体的成分相应的信号输出到控制部61。在从第1流路50a供给流体的期间，传感器部31输出与从被检查流体中降低了噪声成分后的流体的成分相应的信号(第1信号)。在从第2流路50b供给流体的期间，传感器部31输出与从对照流体中降低了噪声成分和检测对象成分后的流体相应的信号(第2信号)。从第1流路50a以及第2流路50b向腔室30供给的流体都是通过第2过滤器70b降低了噪声成分后的流体，这一点是共同的。因此，关于该共同的成分，从传感器部31输出相同电平的信号。相对于此，关于检测对象成分，在被检查流体中并未被降低，但在对照流体中通过第1过滤器70a将其降低。因此，从传感器部31输出的第1信号与第2信号的差分实质上可视为是被检查流体中包含的检测对象成分的浓度。

本公开涉及的传感器模块10在第2流路50b中具备从对照流体中降低检测对象成分的量的第1过滤器70a。因此，从不具备第1过滤器70a的第1流路50a和具备第1过滤器70a的第2流路50b分别按顺序向腔室30供给流体。由此，向传感器部31供给检测对象成分的量未降低的被检查流体和检测对象成分的量被降低的对照流体。传感器部31输出与所供给的流体的成分相应的信号(第1信号以及第2信号)。因此，控制部61能够基于从传感器部31接收的信号的差异，算出按顺序向腔室30供给的流体的成分的差分。这样，传感器模块10能够通过降低对照流体的检测对象成分的量，从而使被检查流体中的检测对象成分的浓度更准确地反映到第1信号与第2信号之差中，因此能够提高测定精度。

在本实施方式中，第1流路50a以及第2流路50b通过具有降低噪声成分的量的第2过滤器70b，从而易于使从第1流路50a以及第2流路50b向腔室30供给的流体中的噪声成分的条件一致。因此，根据传感器模块10，能够降低第1信号与第2信号之差中因噪声成分的差异引起的影响，因此能够提高测定精度。

在本实施方式涉及的传感器模块10中，在第2流路50b中，第1过滤器70a的位置比第2过滤器70b更靠传感器部31的一侧。因此，能够减少流入第1过滤器70a的噪声成分的量。第1过滤器70a以及第2过滤器70b虽然越吸附流体中的成分则吸附力会小，但是通过将第2过滤器70b配置在比第1过滤器70a更靠流体的流动的上游侧，从而能够减少第1过滤器70a可吸附的成分的量。因此，第1过滤器70a降低噪声成分的性能不易下降。其结果，在传感器模块10中，易于维持将从第2流路50b向腔室30供给的流体中的检测对象成分的量被降低的状态。因此，根据传感器模块10，能够提高测定精度。

在本实施方式涉及的传感器模块10中，在第2流路50b中，在比第2供给部40b更靠传感器部31的一侧设置第1过滤器70a。在传感器模块10中，在第1流路50a以及第2流路50b中，分别在比第1供给部40a以及第2供给部40b更靠传感器部31的一侧设置第2过滤器70b。因此，在未使用传感器模块10的情况下，外气等气体很难从第1供给部40a以及第2供给部40b作用于第1过滤器70a以及第2过滤器70b。由此，易于防止在传感器模块10的非使用时第1过滤器70a以及第2过滤器70b对流体中的成分的吸附，从而第1过滤器70a以及第2过滤器70b降低噪声成分的性能不易下降。

图4是表示控制部61所执行的处理的一例的流程图，是表示控制部61所执行的流体的成分的检测处理的一例的流程图。在图4的流程的开始时间点，第1供给部40a以及第2供给部40b都未被驱动。

控制部61驱动第1供给部40a(步骤S11)。由此，从第1供给部40a向腔室30供给被检查流体。

若向腔室30供给被检查流体，则通过传感器部31输出与被检查流体的成分相应的第1信号。控制部61取得从传感器部31输出的第1信号(步骤S12)。

控制部61在将第1供给部40a的驱动停止后，驱动第2供给部40b(步骤S13)。由此，从第2供给部40b向腔室30供给对照流体。

若向腔室30供给对照流体，则通过传感器部31输出与对照流体的成分相应的第2信号。控制部61取得从传感器部31输出的第2信号(步骤S14)。

可以交替地重复执行步骤S11及S12和步骤S13及S14。

控制部61通过算出第1信号与第2信号的差分，算出向腔室30供给的流体的成分的差分(步骤S15)。

在上述实施方式中，说明了传感器模块10具备第1过滤器70a以及第2过滤器70b这两者的情况，但是传感器模块10例如也可以不具备第2过滤器70b。在该情况下，传感器模块10在第2流路50b具备第1过滤器70a，但不具备第2过滤器70b。在该情况下，由于传感器模块10也能够降低对照流体的检测对象成分的量，因此根据上述的理由，也能够提高测定精度。

在上述实施方式中，在第2流路50b中，说明了第1过滤器70a的位置比第2过滤器70b更靠传感器部31侧(下游侧)的情况的例子，但是第1过滤器70a和第2过滤器70b的配置并不限于此。例如，如图5所示，在第2流路50b中，第2过滤器70b的位置也可以比第1过滤器70a更靠传感器部31侧(下游侧)。按照该配置，由于第1过滤器70a也能够降低对照流体中的检测对象成分的量，因此根据上述的理由，也能够提高测定精度。

传感器模块10内的各结构并不限于上述实施方式。例如，如图6所示，第1供给部40a可以在第1流路50a中被设置在比第2过滤器70b更靠腔室30的一侧(下游侧)。即，第2过滤器70b可以在第1流路50a中相对于第1供给部40a被设置在腔室30的相反侧(上游侧)。同样地，第2供给部40b可以在第2流路50b中被设置在比第1过滤器70a以及第2过滤器70b更靠腔室30的一侧(下游侧)。即，第1过滤器70a以及第2过滤器70b可以在第2流路50b中相对于第2供给部40b被设置在腔室30的相反侧(上游侧)。在这样的结构中，第1过滤器70a以及第2过滤器70b相对于第1供给部40a以及第2供给部40b位于腔室30的相反侧。因此，在第1过滤器70a以及第2过滤器70b的降低噪声成分的性能减弱了的情况下，易于进行第1过滤器70a以及第2过滤器70b的更换。

传感器模块10例如可以如图7所示那样具备再生机构80。再生机构80是能够在第1过滤器70a以及第2过滤器70b的降低噪声成分的量的性能减弱了的情况下再生该降低的性能的机构。再生机构80例如可以通过对第1过滤器70a以及第2过滤器70b进行加热来再生。再生机构80例如也可以通过对第1过滤器70a以及第2过滤器70b照射光来再生。再生机构80例如也可以通过抽真空来对第1过滤器70a以及第2过滤器70b进行再生。在传感器模块10具有再生机构80的情况下，由于容易对第1过滤器70a以及第2过滤器70b的降低噪声成分的量的性能进行再生，因此易于维持基于传感器模块10的检测对象成分的浓度的算出精度。

在传感器模块10中，再生机构80不需要一定被配置成对第1过滤器70a以及第2过滤器70b双方起作用。例如，再生机构80可以被配置成对第1过滤器70a以及第2过滤器70b中的至少任一方起作用。

上述的传感器模块10可使用在多种多样的用途中。如上述实施方式中说明的那样，在被检查流体是人的呼气的情况下，能够通过传感器模块10来算出人的呼气中包含的给定成分的浓度。所算出的浓度例如可应用到与人体相关的状态的推定中。与人体相关的状态的推定例如是人体中的疾病的发展程度或者人体的健康状态等。

传感器模块10例如可使用到从食品产生的给定的气体成分的检测中。检测到的气体成分的浓度可应用到食品品质的推定中。食品品质是与食品相关的性质或者品质等，例如可以包含食品的新鲜度、食用时间、成熟度、腐烂的程度等。除此以外，传感器模块10也能使用到例如从机器产生的给定的气体成分的检测等多种多样的用途中。

基于各个附图以及实施例说明了本公开，但应该注意的是，只要是本领域技术人员就容易基于本公开进行各种变形以及修正。因此，应当注意这些变形以及修正包含在本公开的范围中。例如，各结构部等中包含的功能等在逻辑上不矛盾的情况下可进行重新配置，可以将多个结构部分组合成一个，或者也可以进行分割。

Claims (10)

1.一种传感器模块，具备：

传感器部，检测第1成分；

第1流路，向所述传感器部供给被检查流体；和

第2流路，向所述传感器部供给对照流体，该对照流体包含作为噪声成分的第2成分，该第2成分包含在所述被检查流体中且不同于所述第1成分，

所述第2流路具有从所述对照流体中降低所述第1成分的量的第1过滤器，

所述第1流路以及所述第2流路分别具有从所述被检查流体或者所述对照流体中降低所述第2成分的量的第2过滤器，所述第2过滤器是吸附作为噪声成分的所述第2成分的吸附材料。

2.根据权利要求1所述的传感器模块，其中，

所述第1过滤器相比所述第2成分更加降低所述第1成分的量。

3.根据权利要求1所述的传感器模块，其中，

所述第2过滤器相比所述第1成分更加降低所述第2成分的量。

4.根据权利要求1所述的传感器模块，其中，

所述第1过滤器比所述第2过滤器更降低所述第1成分的量。

5.根据权利要求1所述的传感器模块，其中，

在所述第2流路中，所述第1过滤器的位置比所述第2过滤器更靠下游侧。

6.根据权利要求1所述的传感器模块，其中，

在所述第2流路中，在比所述第1过滤器更靠上游侧的位置处，具备用于向所述传感器部供给所述对照流体的供给部。

7.根据权利要求1所述的传感器模块，其中，

所述传感器模块还包含：

第1供给部，将来自所述第1流路的所述被检查流体向所述传感器部供给；和

第2供给部，将来自所述第2流路的所述对照流体向所述传感器部供给，

所述被检查流体与所述对照流体被交替地向所述传感器部供给。

8.根据权利要求1所述的传感器模块，其中，

所述第1流路中包含的所述第2过滤器从所述被检查流体中降低所述第2成分的量，所述第2流路中包含的所述第2过滤器从所述对照流体中降低第2成分。

9.根据权利要求1所述的传感器模块，其中，

在所述第2流路中，所述第2过滤器的位置比所述第1过滤器更靠下游侧。

10.根据权利要求1所述的传感器模块，其中，

从第3流路产生在所述第1流路以及所述第2流路中过滤的流过所述传感器部的流体。

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