CN208621468U - 微粒检测模块 - Google Patents

Abstract

一种微粒检测模块，包含：基座，内部具有检测通道及光束通道；检测部件，设置于基座内，并包含激光器及微粒传感器，设激光器发射光束投射于光束通道中，微粒传感器对应设置到检测通道与光束通道正交位置；微型泵，由喷气孔片、腔体框架、致动体、绝缘框架及导电框架依序堆叠组成，承载于基座中，并封盖导气凹槽；其中微型泵受驱动吸附引导基座外部的气体快速导入检测通道中，气体通过检测通道与光束通道正交位置，受激光器照射而投射光点至微粒传感器，微粒传感器检测气体中所含悬浮微粒大小及浓度。

Description

微粒检测模块

【技术领域】

本案关于一种微粒检测模块，尤指一种可组配于薄型可携式装置进行气体监测的微粒检测模块。

【背景技术】

悬浮微粒是指于气体中含有的固体颗粒或液滴，由于其粒径非常细微，容易通过鼻腔内的鼻毛进入人体的肺部，因而引起肺部的发炎、气喘或心血管的病变，若是其他污染物依附于悬浮微粒上，更会加重对于呼吸系统的危害。近年来，气体污染问题渐趋严重，尤其是细悬浮微粒(例如：PM2.5或PM10)的浓度数据常常过高，气体悬浮微粒浓度的监测渐受重视，但由于气体会随风向、风量不定量的流动，而目前检测悬浮微粒的气体品质监测站大都为定点，所以根本无法确认当下周遭的悬浮微粒浓度，因此需要一个微型方便携带的气体检测装置来供使用者可无时无刻、随时随地的检测周遭的悬浮微粒浓度。

有鉴于此，要如何能够随时随地监测悬浮微粒的浓度，实为目前迫切需要解决的问题。

【实用新型内容】

本案的主要目的是提供一种微粒检测模块，利用薄型基座的检测通道及光束通道，配置定位检测部件的激光器及微粒传感器在其中，以检测通过检测通道与光束通道正交位置的气体中所含悬浮微粒大小及浓度，并利用微型泵将基座外气体快速汲取进入检测通道去检测气体中悬浮微粒的浓度，使应用组装于可携式电子装置及穿戴配件上，以形成移动式微粒检测模块，供使用者可无时无刻、随时随地的监测周遭的悬浮微粒浓度。

本案的一广义实施态样为一种微粒检测模块，包含：一基座，内部具有一检测部件承载区、一微型泵承载区、一检测通道及一光束通道，该微型泵承载区具有一导气凹槽，该微型泵承载区与该检测通道连通，该检测部件承载区与该光束通道连通，且该检测通道与该光束通道为正交设置；一检测部件，包含一激光器及一微粒传感器，该激光器设置于该基座的该检测部件承载区定位，并能发射光束投射于该光束通道中，该微粒传感器对应设置到该检测通道与该光束通道正交位置；一微型泵，由一喷气孔片、一腔体框架、一致动体、一绝缘框架及导电框架依序堆叠组成，承载于该基座的该微型泵承载区中，并封盖该导气凹槽；其中该微型泵受驱动吸附引导该基座外部的气体快速导入该检测通道中，该气体通过该检测通道与该光束通道正交位置，受该激光器照射而投射光点至该微粒传感器，该微粒传感器检测气体中所含悬浮微粒大小及浓度。

【附图说明】

图1所示为本案微粒检测模块的外观示意图。

图2所示为本案微粒检测模块的相关构件的分解示意图。

图3所示为本案微粒检测模块的基座示意图。

图4所示为本案微粒检测模块的检测实施示意图。

图5所示为本案微粒检测模块的微型泵相关构件的分解示意图。

图6A所示为本案微粒检测模块的微型泵的剖面示意图。

图6B至图6C所示为图6A中本案微粒检测模块的微型泵作动示意图。

图7所示为本案微粒检测模块的基座外盖板件的外观示意图。

【具体实施方式】

体现本案特征与优点的一些典型实施例将在后段的说明中详细叙述。应理解的是本案能够在不同的态样上具有各种的变化，其皆不脱离本案的范围，且其中的说明及图示在本质上当作说明之用，而非用以限制本案。

请参阅图1至图4所示，本案提供一种微粒检测模块，包含一基座1、一检测部件2及一微型泵3。本案所提供微粒检测模块为了能组装应用于可携式电子装置及穿戴配件上，其中基座1具有一长度L、一宽度W及一高度H之外观尺寸，为了与检测部件2及微型泵3组配，依目前最佳化配置且符合薄型微小化的设计，将基座1的长度L配置为10～60mm，长度L为34～36mm为最佳，宽度W配置为10～50mm，宽度W为29～31mm为最佳，以及高度H配置为1～7mm，高度H为4.5～5.5mm为最佳，让整个微粒检测模块具备携带便利性的实施设计。

请参阅图1至图4所示，上述的基座1具有一第一表面1a及一第二表面1b，第一表面1a及第二表面1b为相对设置的两个表面，内部具有一检测部件承载区11、一微型泵承载区12、一检测通道13及一光束通道14，其中微型泵承载区12设置于第一表面1a，并具有一导气凹槽121，而检测部件承载区11、检测通道13及光束通道14分别贯通第一表面1a及第二表面1b，且微型泵承载区12与检测通道13连通，检测部件承载区11与光束通道14连通，且检测通道13与光束通道14为正交设置，又基座1侧边上具有一进气入口15及一排气出口16，进气入口15与检测通道13连通，排气出口16与导气凹槽121连通。

请参阅如图2所示，上述检测部件2包含有一检测驱动电路板21、一微粒传感器22、一激光器23及一微处理器24。其中微粒传感器22、激光器23及微处理器24封装于检测驱动电路板21上，而检测驱动电路板21封盖于基座1的第二表面1b上，并使激光器23对应设置于检测部件承载区11中，并能发射光束投射于光束通道14中，以及微粒传感器22对应设置到检测通道13与光束通道14正交位置，如此微处理器24控制激光器23及微粒传感器22的驱动，使激光器23发射光束照射于光束通道14中通过检测通道13与光束通道14正交位置的气体，并使气体产生投射光点投射于微粒传感器22，微粒传感器22检测气体中所含悬浮微粒大小及浓度，并输出检测信号，而微处理器24接收微粒传感器22所输出检测信号进行分析，以输出检测数据。上述的激光器23包含一光定位部件231及一激光发射元件232，光定位部件231设置定位于检测驱动电路板21上，而激光发射元件232嵌入设置于光定位部件231中，并电性连接检测驱动电路板21，以受微处理器24控制驱动，并发射光束照射于光束通道14中。其中微粒传感器22为PM2.5传感器或PM10传感器。

请参阅图2所示，微粒检测模块进一步包括一绝缘板件4，封盖于基座1的第一表面1a上，使基座1外部的气体如图4所示由进气入口15导入检测通道13中，再通过微型泵承载区12的导气凹槽12，再由排气出口16于基座1外，以形成一导气路径。又如图2及图7所示，微粒检测模块进一步包含一基座外盖板件5，承置于绝缘板件4上封闭基座1的第一表面1a，以形成电子干扰防护作用，而基座外盖板件5对应到基座1的进气入口15位置也具有一进气入口51予以对应连通，基座外盖板件5对应到基座1的排气出口16位置也具有一排气出口52予以对应连通。

请参阅如图2、图4、图5及图6A所示，上述的微型泵3承载于基座1的微型泵承载区12中，并封盖导气凹槽121。上述的微型泵3包含有依序堆叠的喷气孔片31、腔体框架32、致动体33、绝缘框架34及导电框架35；喷气孔片31包含了多个连接件31a、一悬浮片31b及一中心孔洞31c，悬浮片31b可弯曲振动，多个连接件31a邻接于悬浮片31b的周缘，本实施例中，连接件31a其数量为4个，分别邻接于悬浮片31b的4个角落，但不此以为限，而中心孔洞31c形成于悬浮片31b的中心位置；腔体框架32承载叠置于悬浮片31b上，致动体33承载叠置于腔体框架32上，并包含了一压电载板33a、一调整共振板33b及一压电板33c，其中，压电载板33a承载叠置于腔体框架32上，调整共振板33b承载叠置于压电载板33a上，压电板33c承载叠置于调整共振板33b上，供施加电压后发生形变以带动压电载板33a及调整共振板33b进行往复式弯曲振动；绝缘框架34则是承载叠置于致动体33的压电载板33a上，导电框架35承载叠置于绝缘框架34上，其中，致动体33、腔体框架32及该悬浮片31b之间形成一共振腔室36，其中，调整共振板33b的厚度大于压电载板33a的厚度。

请参阅图6A至图6C，微型泵3通过连接件31a设置于微型泵承载区121上，喷气孔片31与导气凹槽121的底面间隔设置，并于两者之间形成气流腔室37；请再参阅图6B，当施加电压于致动体33的压电板33c时，压电板33c因压电效应开始产生形变并同部带动调整共振板33b与压电载板33a，此时，喷气孔片31会因亥姆霍兹共振(Helmholtz resonance)原理一起被带动，使得致动体33向上移动，由于致动体33向上位移，使得喷气孔片31与导气凹槽121的底面之间的气流腔室37的容积增加，其内部气压形成负压，于微型泵3外的气体将因为压力梯度由喷气孔片31的连接件31a与导气凹槽121的侧壁之间的空隙进入气流腔室37并进行集压；最后请参阅图6C，气体不断地进入气流腔室37内，使气流腔室37内的气压形成正压，此时，致动体33受电压驱动向下移动，将压缩气流腔室37的容积，并且推挤气流腔室37内气体，使气体由排气出口16排出于基座1外，通过不断地重复上述图6B至图6C所示的微型泵3提供气体传输作动步骤，使微型泵3能够连续将气体由喷气孔片31的连接件31a与导气凹槽121的侧壁之间的空隙进入气流腔室37构成流道产生压力梯度，使气体高速流动，达到微型泵3传输气体输出的作动操作。

上述微型泵3也可通过微机电制程的方式所制出的微机电系统气体泵，其中喷气孔片31、腔体框架32、致动体33、绝缘框架34及导电框架35皆可通过面型微加工技术制成，以缩小微型泵3的体积。

由上述说明可知，本案所提供一种微粒检测模块在具体实施中，当微型泵3受驱动吸附引导基座1外部的气体快速导入检测通道13中，气体通过检测通道13与光束通道14正交位置，受激光器23照射而投射光点至微粒传感器22，微粒传感器22检测气体中所含悬浮微粒大小及浓度。如此本案所提供微粒检测模块可应用组装于可携式电子装置上，以形成移动式微粒检测模块。其中可携式装置为一手机、一平板电脑、一穿戴式装置及一笔记型电脑其中之一。或者本案所提供微粒检测模块可应用组装于穿戴配件上，以形成移动式微粒检测模块。其中该穿戴配件为一吊饰、一钮扣、一眼镜及一手表其中之一。

综上所述，本案所提供的微粒检测模块，利用薄型基座的检测通道及光束通道及配置定位检测部件的激光器及微粒传感器在其中，以检测通过检测通道与光束通道正交位置的气体中所含悬浮微粒大小及浓度，并利用微型泵将基座外气体快速汲取进入检测通道去检测气体中悬浮微粒的浓度，而本装置非常适合应用组装于可携式电子装置及穿戴配件上，以形成移动式微粒检测模块，供使用者可无时无刻、随时随地地监测周遭的悬浮微粒浓度，极具产业利用性及进步性。

【符号说明】

1：基座

1a：第一表面

1b：第二表面

11：检测部件承载区

12：微型泵承载区

121：导气凹槽

13：检测通道

14：光束通道

15：进气入口

16：排气出口

2：检测部件

21：检测驱动电路板

22：微粒传感器

23：激光器

231：光定位部件

232：激光发射元件

24：微处理器

3：微型泵

31：喷气孔片

31a：连接件

31b：悬浮片

31c：中心孔洞

32：腔体框架

33：致动体

33a：压电载板

33b：调整共振板

33c：压电板

34：绝缘框架

35：导电框架

36：共振腔室

37：气流腔室

H：高度

L：长度

W：宽度

Claims (14)

1.一种微粒检测模块，其特征在于，包含：

一基座，内部具有一检测部件承载区、一微型泵承载区、一检测通道及一光束通道，该微型泵承载区具有一导气凹槽，该微型泵承载区与该检测通道连通，该检测部件承载区与该光束通道连通，且该检测通道与该光束通道正交设置；

一检测部件，包含一激光器及一微粒传感器，该激光器设置于该基座的该检测部件承载区定位，并能发射光束投射于该光束通道中，该微粒传感器对应设置到该检测通道与该光束通道正交位置；以及

一微型泵，由一喷气孔片、一腔体框架、一致动体、一绝缘框架及一导电框架依序堆叠组成，承载于该基座的该微型泵承载区中，并封盖该导气凹槽；

其中，该微型泵受驱动吸附引导该基座外部的一气体快速导入该检测通道中，该气体通过该检测通道与该光束通道正交位置，受该激光器照射而投射光点至该微粒传感器，该微粒传感器检测该气体中所含悬浮微粒大小及浓度。

2.如权利要求1所述的微粒检测模块，其特征在于，该微粒传感器为PM2.5传感器。

3.如权利要求1所述的微粒检测模块，其特征在于，该基座具有一第一表面及一第二表面，该微型泵承载区设置于该第一表面，该检测部件承载区、该检测通道及该光束通道分别贯通该第一表面及该第二表面，以及该基座侧边上具有一进气入口及一排气出口，该进气入口与该检测通道连通，该排气出口与该导气凹槽连通，该微型泵受驱动吸附引导该基座外部的该气体快速由该进气入口导入该检测通道中，并通过该检测通道与该光束通道正交位置后，再进入该导气凹槽中而由该排气出口排出于该基座外。

4.如权利要求3所述的微粒检测模块，其特征在于，该检测部件包含有一检测驱动电路板及一微处理器，该激光器及该微粒传感器封装于该检测驱动电路板上，且该检测驱动电路板封盖于该基座的该第二表面上，并使该激光器对应设置于该检测部件承载区中，以及该微粒传感器对应设置到该检测通道与该光束通道正交位置，而该微处理器封装于该检测驱动电路板上，以控制该激光器及该微粒传感器的驱动，使该激光器发射光束照射于该光束通道中通过该检测通道与该光束通道正交位置的该气体，并使该气体产生投射光点投射于该微粒传感器，该微粒传感器该检测该气体中所含悬浮微粒大小及浓度，并输出检测信号，而该微处理器接收该微粒传感器所输出检测信号进行分析，以输出检测数据。

5.如权利要求4所述的微粒检测模块，其特征在于，进一步包括一绝缘板件，封盖于该基座的该第一表面上，使该基座外部的该气体由该进气入口导入该检测通道中，再通过该微型泵承载区的该导气凹槽，再由该排气出口排出于该基座外，以形成一导气路径。

6.如权利要求5所述的微粒检测模块，其特征在于，进一步包含一基座外盖板件，承置于该绝缘板件上封闭该基座的该第一表面，以形成电子干扰防护作用，该基座外盖板件对应到该基座的该进气入口位置也具有一进气入口予以对应连通，该基座外盖板件对应到该基座的该排气出口位置也具有一排气出口予以对应连通。

7.如权利要求4所述的微粒检测模块，其特征在于，该激光器包含一光定位部件及一激光发射元件，该光定位部件设置定位于该检测驱动电路板上，而该激光发射元件嵌入设置于该光定位部件中，并电性连接该检测驱动电路板，以受该微处理器控制驱动，并发射光束照射于该光束通道中。

8.如权利要求1所述的微粒检测模块，其特征在于：

该喷气孔片包含多个连接件、一悬浮片及一中心孔洞，该悬浮片可弯曲振动，该多个连接件邻接于该悬浮片周缘并提供弹性支撑该悬浮片，而该中心孔洞形成于该悬浮片的中心位置，该喷气孔片通过多个连接件固定设置于该微型泵承载区的该导气凹槽上方，该喷气孔片与该导气凹槽之间形成一气流腔室，且该多个连接件及该悬浮片之间形成至少一空隙；

该腔体框架，承载叠置于该悬浮片上；

该致动体，承载叠置于该腔体框架上，以接受电压而产生往复式地弯曲振动；以及

该绝缘框架，承载叠置于该致动体上，该导电框架，承载叠设置于该绝缘框架上；

其中，该致动体、该腔体框架及该悬浮片之间形成一共振腔室，通过驱动该致动体以带动该喷气孔片产生共振，使该喷气孔片的该悬浮片产生往复式地振动位移，以使该气体通过该至少一空隙进入该气流腔室，实现该气体的传输流动。

9.如权利要求8所述的微粒检测模块，其特征在于，该致动体包含:

一压电载板，承载叠置于该腔体框架上；

一调整共振板，承载叠置于该压电载板上；以及

一压电板，承载叠置于该调整共振板上，以接受电压而驱动该压电载板及该调整共振板产生往复式地弯曲振动。

10.如权利要求1所述的微粒检测模块，其特征在于，该微型泵为一微机电系统的微型泵。

11.如权利要求1所述的微粒检测模块，其特征在于，该微粒检测模块应用组装于一可携式电子装置上，以形成移动式微粒检测模块。

12.如权利要求11所述的微粒检测模块，其特征在于，该可携式装置为一手机、一平板电脑、一穿戴式装置及一笔记型电脑其中之一。

13.如权利要求1所述的微粒检测模块，其特征在于，该微粒检测模块应用组装于一穿戴配件上，以形成移动式微粒检测模块。

14.如权利要求13所述的微粒检测模块，其特征在于，该穿戴配件为一吊饰、一钮扣、一眼镜及一手表其中之一。