JP3221032U - ポータブルデバイスに用いるガスセンサ - Google Patents
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Abstract
【課題】ポータブルデバイスを用いてガスを検出する際に、ポータブルデバイスの外側に掛ける必要があるため利用しにくいという欠陥を解消するガスセンサを提供する。【解決手段】ガスセンサは、ポータブルデバイスのマイクロフォンを収容するチャンバに装着されるガスセンサであって、少なくとも１つの貫通孔１３を備える回路基板１０と、回路基板１０に設けられ、貫通孔１３に露出する少なくとも１つの検出領域を備える検出チップ２０と、貫通孔１３の近くに設けられる第１のサブチャネル３１と、貫通孔から離隔する第２のサブチャネル３２と、第１のサブチャネル３１と第２のサブチャネル３２とを接続する接続チャネル３３とを含み、被検ガスを貫通孔１３に通して検出領域と接触させるためのガスチャネル３０とを有し、ガスチャネルは、被検ガスが第１のサブチャネルを流れる時に有する第１の気圧Ｐ１を第２のサブチャネル３０を流れる時に有する第２の気圧Ｐ２より小さくする。【選択図】図１
Description
本考案は、ガスセンサに関し、より詳しくは、ポータブルデバイスに用いるガスセンサに関する。
ガスセンサは、医療、工業、環境保護などの分野で、ガスの物理的および化学的性質を検出するために幅広く用いられている。
従来技術として、例えば、特許文献１には、ポータブルデバイスの外側に掛けて使用するように設計される「携帯式の喘息検出装置およびその独立式検出装置」が開示されている。当該ガスセンサは、ハウジングと、タービンと微小気流センサとを備えるガス検出モジュールと、ガス取入れ管と、信号伝送ユニットとを含んで構成される。これにより、いつどこでも呼吸状態を検出することができ、効率的に喘息をモニタリングし処置を行うことができる。
しかしながら、上記技術は、ポータブルデバイスを用いてガスを検出する際に、ガスセンサをポータブルデバイスの外側に掛ける必要があるため、利用しにくいという問題点があった。
上記従来の問題点を解消するための本考案は、ポータブルデバイスのマイクロフォンを収容するチャンバに装着されるガスセンサを提供する。当該ガスセンサは、少なくとも１つの貫通孔を備える回路基板と、前記回路基板に設けられ、前記貫通孔に露出する少なくとも１つの検出領域を備える検出チップと、前記貫通孔の近くに設けられる第１のサブチャネルと、前記貫通孔から離隔する第２のサブチャネルと、前記第１のサブチャネルと前記第２のサブチャネルとを接続する接続チャネルとを含み、被検ガスを前記貫通孔に通して前記検出領域と接触させるためのガスチャネルとを有し、前記ガスチャネルは、前記被検ガスが前記第１のサブチャネルを流れる時に有する第１の気圧Ｐ１を前記第２のサブチャネルを流れる時に有する第２の気圧Ｐ２より小さくするための構造をさらに含むことを特徴とする。
上記のように構成されることにより、本考案によるガスセンサは、従来技術と比べて以下の利点を有する。
１．当該ガスセンサをポータブルデバイスのマイクロフォンを収容するチャンバに内蔵することにより、従来のポータブルデバイス製造技術を利用して装着できるだけでなく、従来のようにセンサを別途配置する必要がないため、利用しやすくなる。
２．本考案によるガスセンサは、ガスチャネルを設けることにより、ガスを検出する際の気圧を低減して検出チップの損傷を防ぐことができる。
３．本考案はまた、ガスセンサに防水通気膜を設けることもでき、これにより、湿気やほこり、その他の微小粒子を遮蔽して、ポータブルデバイスを損傷させたり、湿気などの影響により検出チップが正確に検出できなかったりすること防ぐことができる。
以下本考案のポータブルデバイスに用いるガスセンサを実施するための具体例を、図面を参照しながら詳しく説明する。
図１は本考案に係るガスセンサの実施形態１の断面構造を概略的に示す図であり、図２は本考案に係るガスセンサの実施形態２の断面構造を概略的に示す図であり、図３は本考案に係るガスセンサの実施形態３の断面構造を概略的に示す図であり、図４は本考案に係るガスセンサの実施形態４の断面構造を概略的に示す図であり、図５は本考案のガスセンサをポータブルデバイスに装着することを示す図である。
図１〜図５に示すように、本考案は、ポータブルデバイスＭに用いるガスセンサであり、主に回路基板１０と、検出チップ２０と、ガスチャネル３０とを含む。
図１〜図５に示すように、本考案は、ポータブルデバイスＭに用いるガスセンサであり、主に回路基板１０と、検出チップ２０と、ガスチャネル３０とを含む。
図１を参照すると、回路基板１０は、上面１１と、下面１２と、上面１１および下面１２を貫通する貫通孔１３とを備え、回路基板１０の上面１１には、検出チップ２０が載置される。本実施形態では、回路基板１０がプリント基板であり、下面１２が防水通気膜４０を貼着するための防水通気膜貼着領域である。防水通気膜４０は貫通孔１３を覆うことで、防水および防塵の効果を向上させる。
検出チップ２０は検出面２１を備え、検出面２１には、少なくとも１つの被検ガスＧと接触する検出領域２１１と、少なくも１つの結合領域２１２とが形成される。一実施形態では、検出領域２１１が、超低濃度の検出膜コーティング技術により作製される検出膜によって形成される。検出チップ２０は、例えばフリップチップ実装方式のチップである。図５は、本考案のガスセンサをポータブルデバイスに装着することを示す。図５を参照すると、ポータブルデバイスＭは、マイクロフォンを収容するチャンバ７０を有し、マイクロフォンを収容するチャンバ７０は、ユーザが利用しやすくするために、一般的にポータブルデバイスＭの底部に設けられる。フリップチップ実装方式のチップを用いることにより、検出チップ２０が回路基板１０に対して覆設され、且つ検出領域２１１が下方の回路基板１０の貫通孔１３に露出する場合、ガスセンサをポータブルデバイスＭのマイクロフォンを収容するチャンバ７０に適合させて装着する。また、フリップチップ実装方式のチップを採用することで回路を短くすることができるため、信号の干渉を大幅に軽減し、回路を接続するための資材を節約することができる。
ガスチャネル３０は、貫通孔１３を介して検出領域２１１に連通し、貫通孔１３の近くに設けられる第１のサブチャネル３１と、貫通孔１３から離隔する第２のサブチャネル３２と、第１のサブチャネル３１と第２のサブチャネル３２とを接続する接続チャネル３３とを含む。さらに、ガスチャネル３０は、被検ガスＧが第１のサブチャネル３１を流れる時に有する第１の気圧Ｐ１を第２のサブチャネル３２を流れる時に有する第２の気圧Ｐ２より小さくするための構造を含む。本実施形態では、当該構造が直角に折り曲げられ、これにより、被検ガスＧがガスチャネル３０に入ると接続チャネル３３の壁面に遮られて上向きに移動し、最終的に防水通気膜４０を通って検出領域２１１に到達する。このようにすると、第１の気圧Ｐ１が第２の気圧Ｐ２より小さくなり、繰り返し使用される間に、検出領域２１１が防水通気膜４０の応力を受けて損傷することを防ぐことができる。また一実施形態では、第１のサブチャネル３１の断面積はＤ１であり、第２のサブチャネル３２の断面積はＤ２であり、Ｄ１はＤ２より小さく、例えばＤ１＝１／２Ｄ２である。
また別の実施形態として、ガスセンサは、検出チップ２０および回路基板１０の防水通気膜４０から離隔する側を覆う遮断層５０をさらに含む。遮断層５０は検出チップ２０および回路基板１０をポータブルデバイスＭから遮断することにより、検出チップ２０の信号がポータブルデバイスＭに干渉を与えてその正常な使用に支障をきたすことを防ぐことができる。
図２に示す実施形態２では、接続チャネル３３が遮断部品６０をさらに含み、これにより、被検ガスＧが第２のサブチャネル３２に入ると遮断部品６０に遮られて被検ガスＧの圧力が低減し、その結果被検ガスＧの第１のサブチャネル３１における第１の気圧Ｐ１が第２のサブチャネル３２における第２の気圧Ｐ２より小さくなる。本実施形態では、接続チャネル３３は所定の角度で折れ曲がるように形成されても、折れ曲がりがなく形成されてもよく、且つ遮断部品６０を１つ設けても、２つ以上設けてもよい。
図３に示す実施形態３では、接続チャネル３３の壁面に減圧孔３４が形成される。使用する時に、ユーザが吹き込んだ被検ガスＧの一部が減圧孔３４からガスチャネル３０の外へ流出し、被検ガスＧの一部だけが第１のサブチャネル３１に入るため、被検ガスＧの圧力が低減し、第１の気圧Ｐ１を第２の気圧Ｐ２より小さくする効果を得ることができる。
上記の構成において、使用する時に、被検ガスＧはガスチャネル３０を経由して、矢印で示すガスチャネル３０の方向に流れて、最終的に貫通孔１３を通って検出チップ２０に到達することができ、すなわち被検ガスＧの成分を検出することができる。
さらに、図４に示すように、検出領域２１１に少なくとも２種の、異なる目的分子を検出するセンサ２０ａ、２０ｂを備えることにより、複数種のガスを検出する効果を得ることができる。例えば、図４に示すように、異なるガスを検出するチップ２０が２つ設けられ、どちらも特定の分子を検出するセンサ２０ａ、２０ｂを備える。これらのセンサ２０ａ、２０ｂは、検出領域２１１ａ、２１１ｂに露出し、且つそれぞれ貫通孔１３ａ、１３ｂによって被検ガスＧと接触する。２つの第１のサブチャネル３１ａ、３１ｂのそれぞれの断面積Ｄ１ａ、Ｄ１ｂは、第２のサブチャネル３２の断面積Ｄ２より小さい。なお、これは説明の目的で挙げた一例に過ぎず、本考案はこれに限定されるものではない。
上記から分かるように、当該ポータブルデバイスＭに用いるガスセンサは、従来技術のように、センサをポータブルデバイスＭの外側に掛けて用いるのではなく、ポータブルデバイスＭに内蔵されることにより、利便性および安定性が向上し且つよりコンパクトになるため、広く普及する可能性がある。
上記のとおり本考案を説明したが、本考案の好ましい実施形態を示すものに過ぎず、考案の実施範囲に対して限定を加えるものではない。本考案の請求範囲において行われる均等な変更や修飾などであれば、いずれも本考案の範囲に含まれるものとする。
１０ 回路基板
１３ 貫通孔
２０ 検出チップ
３０ ガスチャネル
３１、３２ サブチャネル
３３ 接続チャネル
３４ 減圧孔
４０ 防水通気膜
５０ 遮断層
６０ 遮断部品
７０ チャンバ
２１１ 検出領域
２１２ 結合領域
１３ 貫通孔
２０ 検出チップ
３０ ガスチャネル
３１、３２ サブチャネル
３３ 接続チャネル
３４ 減圧孔
４０ 防水通気膜
５０ 遮断層
６０ 遮断部品
７０ チャンバ
２１１ 検出領域
２１２ 結合領域
上記従来の問題点を解消するための本考案は、ポータブルデバイスのマイクロフォンを収容するチャンバに装着されるガスセンサを提供する。当該ガスセンサは、少なくとも１つの貫通孔を備える回路基板と、前記回路基板に設けられ、前記貫通孔に露出する少なくとも１つの検出領域を備える検出チップと、前記貫通孔の近くに設けられる第１のサブチャネルと、前記貫通孔から離隔する第２のサブチャネルと、前記第１のサブチャネルと前記第２のサブチャネルとを接続する接続チャネルとを含み、被検ガスを前記貫通孔に通して前記検出領域と接触させるためのガスチャネルとを有し、前記第１のサブチャネルの断面積はＤ １ であり、前記第２のサブチャネルの断面積はＤ ２ であり、且つＤ １ はＤ ２ より小さいことにより、前記ガスチャネルは、前記被検ガスが前記第１のサブチャネルを流れる時に有する第１の気圧Ｐ１を前記第２のサブチャネルを流れる時に有する第２の気圧Ｐ２より小さくすることを特徴とする。
また、当該ガスセンサは、少なくとも１つの貫通孔を備える回路基板と、前記回路基板に設けられ、前記貫通孔に露出する少なくとも１つの検出領域を備える検出チップと、前記貫通孔の近くに設けられる第１のサブチャネルと、前記貫通孔から離隔する第２のサブチャネルと、前記第１のサブチャネルと前記第２のサブチャネルとを接続する接続チャネルとを含み、被検ガスを前記貫通孔に通して前記検出領域と接触させるためのガスチャネルとを有し、前記接続チャネルは所定の角度に折れ曲がって形成されることにより、前記ガスチャネルは、前記被検ガスが前記第１のサブチャネルを流れる時に有する第１の気圧Ｐ １ を前記第２のサブチャネルを流れる時に有する第２の気圧Ｐ ２ より小さくすることを特徴とする。
さらに、当該ガスセンサは、少なくとも１つの貫通孔を備える回路基板と、前記回路基板に設けられ、前記貫通孔に露出する少なくとも１つの検出領域を備える検出チップと、前記貫通孔の近くに設けられる第１のサブチャネルと、前記貫通孔から離隔する第２のサブチャネルと、前記第１のサブチャネルと前記第２のサブチャネルとを接続する接続チャネルとを含み、被検ガスを前記貫通孔に通して前記検出領域と接触させるためのガスチャネルとを有し、前記接続チャネルは、遮断部品を含むことにより、前記ガスチャネルは、前記被検ガスが前記第１のサブチャネルを流れる時に有する第１の気圧Ｐ １ を前記第２のサブチャネルを流れる時に有する第２の気圧Ｐ ２ より小さくすることを特徴とする。
さらに、当該ガスセンサは、少なくとも１つの貫通孔を備える回路基板と、前記回路基板に設けられ、前記貫通孔に露出する少なくとも１つの検出領域を備える検出チップと、前記貫通孔の近くに設けられる第１のサブチャネルと、前記貫通孔から離隔する第２のサブチャネルと、前記第１のサブチャネルと前記第２のサブチャネルとを接続する接続チャネルとを含み、被検ガスを前記貫通孔に通して前記検出領域と接触させるためのガスチャネルとを有し、前記接続チャネルの壁面に減圧孔が形成されることにより、前記ガスチャネルは、前記被検ガスが前記第１のサブチャネルを流れる時に有する第１の気圧Ｐ １ を前記第２のサブチャネルを流れる時に有する第２の気圧Ｐ ２ より小さくすることを特徴とする。
また、当該ガスセンサは、少なくとも１つの貫通孔を備える回路基板と、前記回路基板に設けられ、前記貫通孔に露出する少なくとも１つの検出領域を備える検出チップと、前記貫通孔の近くに設けられる第１のサブチャネルと、前記貫通孔から離隔する第２のサブチャネルと、前記第１のサブチャネルと前記第２のサブチャネルとを接続する接続チャネルとを含み、被検ガスを前記貫通孔に通して前記検出領域と接触させるためのガスチャネルとを有し、前記接続チャネルは所定の角度に折れ曲がって形成されることにより、前記ガスチャネルは、前記被検ガスが前記第１のサブチャネルを流れる時に有する第１の気圧Ｐ １ を前記第２のサブチャネルを流れる時に有する第２の気圧Ｐ ２ より小さくすることを特徴とする。
さらに、当該ガスセンサは、少なくとも１つの貫通孔を備える回路基板と、前記回路基板に設けられ、前記貫通孔に露出する少なくとも１つの検出領域を備える検出チップと、前記貫通孔の近くに設けられる第１のサブチャネルと、前記貫通孔から離隔する第２のサブチャネルと、前記第１のサブチャネルと前記第２のサブチャネルとを接続する接続チャネルとを含み、被検ガスを前記貫通孔に通して前記検出領域と接触させるためのガスチャネルとを有し、前記接続チャネルは、遮断部品を含むことにより、前記ガスチャネルは、前記被検ガスが前記第１のサブチャネルを流れる時に有する第１の気圧Ｐ １ を前記第２のサブチャネルを流れる時に有する第２の気圧Ｐ ２ より小さくすることを特徴とする。
さらに、当該ガスセンサは、少なくとも１つの貫通孔を備える回路基板と、前記回路基板に設けられ、前記貫通孔に露出する少なくとも１つの検出領域を備える検出チップと、前記貫通孔の近くに設けられる第１のサブチャネルと、前記貫通孔から離隔する第２のサブチャネルと、前記第１のサブチャネルと前記第２のサブチャネルとを接続する接続チャネルとを含み、被検ガスを前記貫通孔に通して前記検出領域と接触させるためのガスチャネルとを有し、前記接続チャネルの壁面に減圧孔が形成されることにより、前記ガスチャネルは、前記被検ガスが前記第１のサブチャネルを流れる時に有する第１の気圧Ｐ １ を前記第２のサブチャネルを流れる時に有する第２の気圧Ｐ ２ より小さくすることを特徴とする。
Claims (10)
- ポータブルデバイスのマイクロフォンを収容するチャンバに装着されるガスセンサであって、
少なくとも１つの貫通孔を備える回路基板と、
前記回路基板に設けられ、前記貫通孔に露出する少なくとも１つの検出領域を備える検出チップと、
前記貫通孔の近くに設けられる第１のサブチャネルと、前記貫通孔から離隔する第２のサブチャネルと、前記第１のサブチャネルと前記第２のサブチャネルとを接続する接続チャネルとを含み、被検ガスを前記貫通孔に通して前記検出領域と接触させるためのガスチャネルとを有し、
前記ガスチャネルは、前記被検ガスが前記第１のサブチャネルを流れる時に有する第１の気圧Ｐ１を前記第２のサブチャネルを流れる時に有する第２の気圧Ｐ２より小さくするための構造をさらに含むことを特徴とするポータブルデバイスに用いるガスセンサ。 - 前記第１のサブチャネルの断面積はＤ１であり、前記第２のサブチャネルの断面積はＤ２であり、且つＤ１はＤ２より小さいことを特徴とする請求項１に記載のポータブルデバイスに用いるガスセンサ。
- 前記接続チャネルは所定の角度に折れ曲がって形成されることを特徴とする請求項１に記載のポータブルデバイスに用いるガスセンサ。
- 前記接続チャネルは、遮断部品を含むことを特徴とする請求項１に記載のポータブルデバイスに用いるガスセンサ。
- 前記接続チャネルの壁面に減圧孔が形成されることを特徴とする請求項１に記載のポータブルデバイスに用いるガスセンサ。
- 前記検出領域は、異なる目的分子を検出するための少なくとも２種のセンサを含むことを特徴とする請求項１に記載のポータブルデバイスに用いるガスセンサ。
- 前記回路基板は、プリント基板であることを特徴とする請求項１に記載のポータブルデバイスに用いるガスセンサ。
- 前記検出チップは、フリップチップ実装方式のチップであることを特徴とする請求項１に記載のポータブルデバイスに用いるガスセンサ。
- 前記検出領域と前記ガスチャネルとの間に設けられる防水通気膜をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のポータブルデバイスに用いるガスセンサ。
- 前記検出チップおよび前記回路基板の前記防水通気膜から離隔する側を覆う遮断層をさらに含むことを特徴とする請求項９に記載のポータブルデバイスに用いるガスセンサ。
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