JP7152221B6 - アクチュエータセンサモジュール - Google Patents

Description

本発明は、アクチュエータセンサモジュールに関し、特に、気体を循環させる方法により気体の感知及び測定を行うアクチュエータセンサモジュールに関する。

現在、人間の生活空間の環境の観測に対する要求が日を追うごとに高まっている。例えば、一酸化炭素や二酸化炭素、揮発性有機化合物（Ｖｏｌａｔｉｌｅ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｏｍｐｏｕｎｄ，ＶＯＣ）、ＰＭ２．５等の観測である。環境中のこれらの気体の暴露は人体の健康に影響を及ぼし、深刻な場合生命を脅かす。そのため、環境中の気体の観測は各国の注目を集め、徐々に無視できない課題となってきている。

しかし、目下の技術において、例えば空気清浄機などの、環境中の気体を検査及び測定する装置は、体積が過大で、使用者が携帯するのに適さず、使用者が即時に周囲環境の気体の情報を得るのは依然として難しく、また、よって使用者は人体に悪影響を及ぼす気体環境に晒される恐れがある。ゆえに、どのようにして、時間、場所を問わず周囲環境の気体の情報を得るかは、現在早期の解決が望まれる問題である。

これ以外にも、周知の、環境中の気体を検査及び測定する装置は、防水、防塵機能を備えておらず、もし気体流通の過程において、水気や液体が装置内に流入すると、送出される気体に水気を含みやすく、気体の感知及び測定に用いられる電子部品の帯湿、発錆ひいては損壊を引起こす恐れがある。また、周知の、環境中の気体を検査及び測定する装置には防塵機能もなく、気体流通の過程において、粉塵が、環境中の気体を検査及び測定する装置内に進入した場合、部品の損壊や気体伝送効率低下等の問題を引起こしかねない。よって、どのようにして、環境中の気体を検査及び測定する装置が防水、防塵の目的を果たすかも、早期の解決が望まれる課題である。

故に、どのように、上記の周知の技術の欠陥を克服し、環境中の気体を検査及び測定する装置や設備に、体積の縮小と超小型化、静音の目的を達成させ、また防水と防塵の機能を兼備させるかは、喫緊の問題である。

本発明の主な目的は、アクチュエータセンサモジュールを提供し、圧電膜の高頻度作動が生む気体の波動により、設計後の流路内に圧力の勾配を生じさせ、気体を高速流動させ、且つ、流路の出入方向の抵抗差を通じて、気体を吸入側から排出側に移動させ、以て、気体伝送装置を採用する周知の技術の機械や設備の、体積が大きい、薄型化が難しい、ポータブル化を達成出来ない、騒音が大きい、等問題を解決することにある。

本発明のもう一つの主な目的は、防水と防塵機能を兼備するアクチュエータセンサモジュールを提供し、防護膜の設置により水気と粉塵を濾過することで、周知の気体伝送装置が気体伝送を行う過程において、水気や粉塵が気体伝送装置に進入し、部品の損壊や気体伝送効率の低下等を引起こす問題を解決することである。

上述の目的を達するため、本発明の比較的広義の実施態様が提供するアクチュエータセンサモジュールは、第一基板と、第二基板と、少なくとも一つのアクチュエータ装置と、少なくとも一つのセンサと、を含み、第一基板が、少なくとも一つの制御電路を有し、第二基板が、気体導入口及び気体送出口を備え、且つ第一基板と重畳されて気体通路を形成し、気体導入口と気体通路、気体送出口が相互に連通して気流回路を形成し、少なくとも一つのアクチュエータ装置が第二基板の少なくとも一つの気体導入口上に設置され、且つ前記制御電路と電気的接続し、少なくとも一つのセンサが、気流回路中の任意の位置に設置され、且つ制御電路と電気的接続し、アクチュエータ装置を駆動させることによって、外界の気体を気体導入口から気体通路に導入し、気体にセンサを経由させ、その後気体を気体送出口から排出し、センサに、循環する前記気体を観測させる。

本発明の好実施例におけるアクチュエータセンサモジュールの構造図である。 本発明の好実施例におけるアクチュエータ装置の正面分解構造図である。 図２Ａの示すアクチュエータ装置の背面分解構造図である。 図２Ａの示すアクチュエータ装置のアクチュエータ膜の正面構造図である。 図２Ａの示すアクチュエータ装置のアクチュエータ膜の背面構造図である。 図２Ａの示すアクチュエータ装置のアクチュエータ膜の断面構造図である。 図２Ｂの示すアクチュエータ装置の作動図である。 図２Ｂの示すアクチュエータ装置の作動図である。 図２Ｂの示すアクチュエータ装置の作動図である。 図２Ｂの示すアクチュエータ装置の作動図である。 図２Ｂの示すアクチュエータ装置の作動図である。

本発明の特徴と利点を体現するいくつかの典型的実施例については、後方で詳しく説明する。本発明は異なる態様において各種の変化が可能であり、そのいずれも本発明の範囲を脱せず、かつ本発明の説明および図面は本質的に説明のために用いられ、本発明を制限するものではないことが理解されるべきである。

図１を参照すると、本発明の提供するアクチュエータセンサモジュール１は、少なくとも一つの第一基板１０と、少なくとも一つの制御電路１４／１５と、少なくとも一つの第二基板１１と、少なくとも一つの気体導入口１１１と、少なくとも一つの気体送出口１１２と、少なくとも一つの気体通路１８と、少なくとも一つの気流回路と、少なくとも一つのアクチュエータ装置１２と、少なくとも一つのセンサ１３と、少なくとも一つの気体と、を含み、以下の実施例において、前記第一基板１０と、前記第二基板１１と、前記気体導入口１１１と、前記気体送出口１１２と、前記気体通路１８と、前記気流回路の前記気体と、は数量を一つとして説明しているが、これに限らず、前記第一基板１０と、前記第二基板１１と、前記気体導入口１１１と、前記気体送出口１１２と、前記気体通路１８と、前記気流回路の前記気体と、は複数個の組合せとすることもできる。

本発明のアクチュエータセンサモジュールは、周囲環境の空気の品質の感知及び測定に用いられ、同時に、防水と防塵、静音の効果を兼備し、携帯電話やタブレットパソコン、ウェアラブル装置、またはマイクロプロセッサやＲＡＭ等ユニットを含むよう構築されるあらゆるポータブル式電子設備、に応用できる。図１、即ち本発明の好実施例におけるアクチュエータセンサモジュールの構造図を参照する。図に示すよう、前記アクチュエータセンサモジュール１は、前記第一基板１０と、前記第二基板１１と、前記アクチュエータ装置１２と、前記センサ１３と、を含む。前記第一基板１０は少なくとも一つの制御電路を有し、本実施例の前記第一基板１０は、計二つの制御電路を有し、そのいずれもが集積回路であり、それぞれ第一制御電路１４及び第二制御電路１５となる。前記第一制御電路１４は、前記アクチュエータ装置１２と電気的接続し、駆動電源を提供し、前記第二制御電路１５は、前記センサ１３と電気的接続し、前記センサ１３の生成した感知及び測定のデータの計算処理を行う。本発明の他の一部の実施例において、前記第一基板１０は、一つの制御電路のみを有し、且つ前記単一の制御電路が前記アクチュエータ装置１２及び前記センサ１３と電気的接続することで、駆動電源の提供と、前記センサ１３の生成した感知及び測定データの処理を行う。

前記第二基板１１は、前記気体導入口１１１及び前記気体送出口１１２に貫設し、且つ前記アクチュエータ装置１２は、前記気体導入口１１１に構設される。前記第一基板１０と前記第二基板１１が重畳されると、前記第一基板１０と前記第二基板１１の間には前記気体通路１８が形成され、且つ、前記気体導入口１１１、前記気体通路１８、前記気体送出口１１２の順に連通して、気体回路が形成される。更に、本実施例の前記第一基板１０には、凹槽１０１が開設され、前記気体通路１８が、前記第一基板１０の前記凹槽１０１と前記第二基板１１との間に形成されることで、空間を比較的節約した構造の設計を実現し、よって前記アクチュエータセンサモジュール１の全体構造の厚さを圧縮し、体積を軽薄化できる。

本発明の好実施例において、前記第一基板１０はマイクロチップであり、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）またはシステムオンチップ（ＳＯＣ）とすることが出来るが、これに限らず、前記第二基板１１はマイクロチップのカバーであり、前記第一基板１０上に封設される。前記第一基板１０は、半導体製造過程を通じて前記凹槽１０１を成型し、且つ半導体製造過程を通じて前記第一制御電路１４及び前記第二制御電路１５をその上に封設する。前記第二基板１１も、半導体製造過程を通じて前記気体導入口１１１及び前記気体送出口１１２を成型し、且つ半導体製造過程を通じて前記アクチュエータ装置１２を前記第二基板１１の前記気体導入口１１１に封設する。

続けて図１を参照すると、本実施例において、前記アクチュエータ装置１２は、前記第二基板１１の前記気体導入口１１１を閉鎖して設置され、且つ前記第一制御電路１４と電気的接続し駆動電源を獲得する。前記アクチュエータ装置１２は、気体の駆動に用いられ、それ自身は複数個の入気孔１２１０を含み、前記アクチュエータ装置１２が前記気体導入口１１１を閉鎖して設置される状況下で、気体を駆動させて、前記入気孔１２１０を通じて、間接的に、前記気体導入口１１１を通過して前記アクチュエータセンサモジュール１内部の前記気体通路１８中に導入する。本実施例の前記アクチュエータ装置１２は、共振式圧電気体ポンプである。本発明の他の一部の実施例において、前記アクチュエータ装置１２は、電動アクチュエータを備える交流、直流モータ、電動アクチュエータを備えるステッピングモータ、磁気アクチュエータを備えるコイルモータ、熱駆動アクチュエータを備える熱ポンプ、流体アクチュエータを備える気体ポンプ、流体アクチュエータを備える液体ポンプ、共振式圧電アクチュエータを備える気体ポンプのうちの一つとすることも出来るが、これらに限らない。前記アクチュエータ装置１２の構造は、明細書後方で更に詳述する。

続けて図１を参照すると、前記センサ１３は、上述の前記気体導入口１１１、前記気体通路１８、前記気体送出口１１２が順に相互に連通することで形成される気流回路中の任意の位置に設置され、前記気流回路の気体中の少なくとも一つの特定の標的物の濃度を感知及び測定する。本実施例において、前記センサ１３は前記第一基板１０に設置され、且つ設置位置は前記第二基板１１の前記気体送出口１１２と対応するが、これに限らない。本実施例において、前記センサ１３は、半導体製造過程を通じて前記第一基板１０に設置され、且つ前記第二制御電路１５と電気的接続し、感知及び測定したデータを前記第二制御電路１５に伝送し、計算と処理を行わせる。前記センサ１３は、酸素センサ、一酸化炭素センサ、二酸化炭素センサ、温度センサ、オゾンセンサ、揮発性有機化合物センサのうちの少なくとも一つまたはそれらの組合せを含むことが出来るが、これに限らず、実際の状況に依り変化させることが出来る。

本実施例において、前記アクチュエータ装置１２を駆動させて気圧差が生じることにより、前記アクチュエータセンサモジュール１外の気体は、前記第二基板１１の前記気体導入口１１１を経由し前記気体通路１８に進入し、そして前記センサ１３を経由した後、前記第二基板１１の前記気体送出口１１２から前記アクチュエータセンサモジュール１の外に排出され、これにより、前記センサ１３は周囲環境の気体中の少なくとも一つの特定の標的物の濃度を観測し、即時の環境中の空気の観測に関わる情報を取得させる。同時に、前記アクチュエータ装置１２が気体循環の速度を加速させることにより、前記センサ１３は最も即時の環境中の気体の情報を検出できる。よって、周辺環境に有毒の気体または危険性のある気体を検出した際、使用者に、即座に防護措置を採り、気体中毒にかかる、気体の爆発に遭う等の状況を回避するよう注意喚起することが出来る。

続けて図１を参照すると、更に前記アクチュエータセンサモジュール１は、少なくとも一つの第一防護膜１６、及び第二防護膜１７を含む。前記第一防護膜１６の位置と数量は、前記アクチュエータ装置１２の複数個の前記入気孔１２１０に対応して設置され、よって、対応する前記入気孔１２１０を閉鎖して設置される。前記第二防護膜１７は、前記気体送出口１１２を閉鎖して設置される。本発明の他の一部の実施例において、前記第一防護膜１６の数量は一つとすることもでき、前記第二基板１１の前記気体導入口１１１を直接閉鎖して設置される。前記第一防護膜１６と前記第二防護膜１７はいずれも防水、防塵、且つ気体を通過させることが出来る膜状構造であり、それらの設置により水気、粉塵が複数個の前記入気孔１２１０または前記気体導入口１１１から前記気体通路１８中に進入するのを防ぐことができ、また、水気、粉塵が前記気体送出口１１２から逆方向に前記気体通路１８中に進入するのを防ぐこともでき、前記気体通路１８内部を乾燥、無塵の状態に保ち、更に、前記気体通路１８内部に設置される部品が水気により発錆や損壊を被る、或いは粉塵の堆積による部品の損壊が発生するのを防ぐ。

本発明の好実施例において、前記第一防護膜１６及び前記第二防護膜１７の防護等級は、いずれも、電気機械器具の外郭による保護等級試験（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ Ｍａｒｋｉｎｇ， ＩＥＣ６０５２９）ＩＰ６４の等級で、即ち防塵等級６（完全防塵、粉塵が中に入らない）、防水等級４（設備にあらゆる角度から飛沫がかかっても有害な影響がない）とすることが出来るが、これに限らない。本発明の他の一部の実施例において、前記第一防護膜１６及び前記第二防護膜１７の防護等級は、電気機械器具の外郭による保護等級試験ＩＰ６８の等級であり、即ち防塵等級６、防水等級８（継続的に水没しても有害な影響がない）である。前記第一防護膜１６及び前記第二防護膜１７の防護等級は、電気機械器具の外郭による保護等級試験ＩＰ６５、ＩＰ６６またはＩＰ６７の等級とすることも出来るが、これらに限らない。

図２Ａ、図２Ｂを同時に参照する。図２Ａは、本発明の好実施例におけるアクチュエータ装置の正面分解構造図である。図２Ｂは、図２Ａの示すアクチュエータ装置の背面分解構造図である。本実施例の前記アクチュエータ装置１２は、共振式圧電気体ポンプであり、その構造の特徴を説明且つ強調するために、前記アクチュエータ装置１２の構造を分解しているが、それが解体可能な構造であることを説明するものではない。図に示すよう、本実施例の前記アクチュエータ装置１２は、主に入気板１２１、共振膜１２２、アクチュエータ膜１２３、圧電膜１２４を含み、且つ前記入気板１２１、前記共振膜１２２、前記アクチュエータ膜１２３、前記圧電膜１２４が順に積重なることで、本実施例の前記アクチュエータ装置１２が構成される。前記共振膜１２２と前記アクチュエータ膜１２３との間には圧縮チャンバ１２２１（図４Ａ参照）が備えられるが、これに限らず、実際の状況に依り変化させることが出来る。

図２Ａ、図２Ｂを同時に参照する。本実施例において、複数個の前記入気孔１２１０は前記入気板１２１上に設置され、且つ本実施例の前記入気孔１２１０の数量は四つとするが、これに限らず、その数量は実際のニーズに依り変化させることができ、主に、気体を装置外から大気圧の作用に応じて前記入気孔１２１０から前記アクチュエータ装置１２内に流入させるのに用いられる。本実施例の前記入気板１２１は、更に合流チャンバ１２１１（図２Ｂに掲載）を備え、且つ前記合流チャンバ１２１１は複数個の前記入気孔１２１０と連通し、これにより、前記入気孔１２１０から進入した気体を合流させるよう導引し、気体を、一時的に保存、及び伝送する。且つ前記共振膜１２２は中空孔１２２０を備え、前記中空孔１２２０は、前記入気板１２１の裏側の前記合流チャンバ１２１１に対応して設置され、気体を下向きに流通させる。

図３Ａ乃至図３Ｃを同時に参照する。図３Ａは、図２Ａの示すアクチュエータ装置のアクチュエータ膜の正面構造図である。図３Ｂは、図２Ａの示すアクチュエータ装置のアクチュエータ膜の背面構造図である。図３Ｃは、図２Ａの示すアクチュエータ装置のアクチュエータ膜の断面構造図である。図に示すよう、本実施例の前記アクチュエータ膜１２３は、更に懸吊部１２３０、外枠部１２３１、複数個の連接部１２３２を備え、前記複数個の連接部１２３２等は、前記懸吊部１２３０と前記外枠部１２３１との間に連接され、それぞれの前記連接部１２３２の一端は前記外枠部１２３１と連接し、もう一端は前記懸吊部１２３０と連接し、且つそれぞれの前記連接部１２３２、前記懸吊部１２３０、前記外枠部１２３１の間には複数個の間隙１２３５が形成され、気体の流通に用いられる。前記懸吊部１２３０、前記外枠部１２３１、前記連接部１２３２の設置方法や実施態様、数量は、これらに限らず、実際の状況に依り変化させることが出来る。

本実施例において、前記懸吊部１２３０は階段面の構造であり、即ち前記懸吊部１２３０の表面１２３０ａは、更に凸部１２３０ｃを備える。前記凸部１２３０ｃは円形の隆起構造とすることが出来るが、これに限らない。図３Ｃ、図４Ａ乃至図４Ｃが示すよう、前記懸吊部１２３０の前記凸部１２３０ｃは、前記外枠部１２３１の表面１２３１ａと共平面であり、且つ前記懸吊部１２３０の前記表面１２３０ａと、前記連接部１２３２の表面１２３２ａも共平面である。前記懸吊部１２３０の前記凸部１２３０ｃ及びそれと共平面を成す前記外枠部１２３１の前記表面１２３１ａと、前記懸吊部１２３０の前記表面１２３０ａ及び前記連接部１２３２の前記表面１２３２ａとは、前二者と後二者との間に一定の深さを有する。図３Ｃ、図４Ｂ及び図４Ｃが示すよう、前記懸吊部１２３０の裏面１２３０ｂと、前記外枠部１２３１の裏面１２３１ｂ及び前記連接部１２３２の裏面１２３２ｂは、平坦な共平面構造であるが、これに限らない。

続いて図２Ａ、図２Ｂを参照する。本実施例の前記圧電膜１２４は、前記アクチュエータ膜１２３の前記懸吊部１２３０の前記裏面１２３０ｂに貼付され、前記アクチュエータ膜１２３を駆動させて垂直方向に沿って往復振動させ、また前記共振膜１２２をそれに伴って振動させる。これによって前記共振膜１２２と前記アクチュエータ膜１２３との間の前記圧縮チャンバ１２２１に圧力変化を生じさせ、気体を伝送する。

本実施例において、前記圧電膜１２４が前記アクチュエータ膜１２３を駆動させる時、気体は、前記入気板１２１の複数個の前記入気孔１２１０から前記合流チャンバ１２１１に進入し、また前記共振膜１２２の前記中空孔１２２０を経由して前記圧縮チャンバ１２２１内に進入し、また前記アクチュエータ膜１２３の複数個の前記間隙１２３５から流出する。これにより、気体は前記気体通路１８の中に導入される。

図２Ａ、図２Ｂ、図４Ａ乃至図４Ｅを同時に参照する。図４Ａ乃至図４Ｅは、図２Ｂの示すアクチュエータ装置の作動図である。先ず、図４Ａが示すように、前記アクチュエータ装置１２は、前記入気板１２１、前記共振膜１２２、前記アクチュエータ膜１２３、前記圧電膜１２４、が順に積重なって構成される。前記共振膜１２２と前記アクチュエータ膜１２３との間には、糊層とすることが出来る隔体ｇ０が備えられ、前記共振膜１２２と、前記アクチュエータ膜１２３の前記懸吊部１２３０の前記凸部１２３０ｃとの間に前記隔体ｇ０の深さを維持し、気流の更に迅速な流動を導引し、且つ前記懸吊部１２３０の前記凸部１２３０ｃと前記共振膜１２２との間に適切な距離を保持して相互の接触による干渉を減少することで、騒音の発生を抑えることができる。他の一部の実施例において、前記アクチュエータ膜１２３の前記外枠部１２３１の高さを高くして前記隔体ｇ０を形成し、前記共振膜１２２との組立て時に間隙を追加してもよいが、これに限らない。

図４Ａ乃至図４Ｅを参照する。図に示すよう、前記共振膜１２２の前記中空孔１２２０と、前記入気板１２１の前記合流チャンバ１２１１との間には、共同で気体を合流させるチャンバが形成され、且つ前記共振膜１２２と前記アクチュエータ膜１２３との間には、共同で前記圧縮チャンバ１２２１が形成され、気体を一時的に保存し、且つ前記圧縮チャンバ１２２１は、前記共振膜１２２の前記中空孔１２２０を通じて、前記入気板１２１裏面の前記合流チャンバ１２１１と連通し、且つ前記圧縮チャンバ１２２１の両側は、前記アクチュエータ膜１２３の前記連接部１２３２の間の前記間隙１２３５を通じて、その下に設置される前記気体通路１８（図１参照）と連通する。

前記アクチュエータ装置１２が稼働する時、主に、前記アクチュエータ膜１２３が電圧を受けて駆動され、前記連接部１２３２を支点として垂直方向の往復振動を生じる。図４Ｂが示すよう、前記アクチュエータ膜１２３が電圧を受け駆動され下向きに振動すると、気体は、前記入気板１２１上の複数個の前記入気孔１２１０から進入し、前記合流チャンバ１２１１箇所に集められ、そして前記共振膜１２２上の、前記合流チャンバ１２１１と対応して設置される前記中空孔１２２０を経由して下向きに前記圧縮チャンバ１２２１中に流入する。その後、前記アクチュエータ膜１２３の振動を受け、前記共振膜１２２もそれに伴って共振し垂直の往復振動を生じる。図４Ｃが示すよう、前記共振膜１２２はそれに伴って下向きの振動も生じ、また前記アクチュエータ膜１２３の前記懸吊部１２３０の前記凸部１２３０ｃ上に貼接される。前記共振膜１２２のこの形状変化によって、前記圧縮チャンバ１２２１の体積を圧縮し、前記圧縮チャンバ１２２１中間の流通空間を閉鎖し、その内部の気体を両側に向かって押動かし流動させ、前記前記アクチュエータ膜１２３の前記連接部１２３２の間の前記間隙１２３５を経由して下向きに流動させる。図４Ｄが示すよう、前記共振膜１２２は初期位置を回復し、前記アクチュエータ膜１２３は電圧を受けて駆動され上向きに振動し、同様に前記圧縮チャンバ１２２１の体積を圧縮するが、この時前記アクチュエータ膜１２３は、ｄの移動幅分上に向かって持ち上げられ、よって、前記圧縮チャンバ１２２１の内の気体が両側に流動し、気体は継続して前記第一防護膜１６の濾過を経て、前記入気板１２１上の前記入気孔１２１０から進入し、さらに前記合流チャンバ１２１１が形成するチャンバ内に流入する。また図４Ｅが示すよう、前記共振膜１２２は、前記アクチュエータ膜１２３が上に向かって持ち上げられる際の振動を受けて上向きに共振し、前記合流チャンバ１２１１内の気体を、前記共振膜１２２の前記中空孔１２２０を通過して前記圧縮チャンバ１２２１内に流入させ、且つ前記アクチュエータ膜１２３の前記連接部１２３２の間の前記間隙１２３５を経由して、下向きに前記アクチュエータ装置１２から流出させる。これにより、この前記アクチュエータ装置１２の流路設計中を通過することで圧力の勾配を生じ、気体を高速流動させ、流路の出入方向の抵抗差を通じて、気体を吸入側から排出側に移動させ、且つ排出側に空気圧がある状態下でも、継続して気体を押し出す能力を備え、また静音の効果を達することができる。一部の実施例において、前記共振膜１２２の垂直の往復振動の頻度は、前記アクチュエータ膜１２３の振動の頻度と同じとすることができ、即ち両者は、同時に上向き、または同時に下向きの振動を行うことができ、またそれは実際の状況に応じて変化させることができ、本実施例の示す稼働方式に限らない。

本発明の他の実施例において、前記アクチュエータ装置１２は、微小電気機械システム（Ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ，ＭＥＭＳ）とすることもでき、ドライ、ウェットエッチングにより材料表面の微細加工を行うことで、一体成型の超小型気体ポンプが製成される。この時、前記共振膜１２２は、表面微細加工技術（Ｓｕｒｆａｃｅ ｍｉｃｒｏｍａｃｈｉｎｉｎｇ）によりその可撓性を備える懸吊構造が製成され、前記アクチュエータ膜１２３も、表面微細加工技術によりその中空懸吊構造が製成され、且つ前記アクチュエータ膜１２３の材料は、金属材料薄膜またはポリシリコン薄膜であり、前記圧電膜１２４は、ゾルゲル法（Ｓｏｌ－ｇｅｌ ｍｅｔｈｏｄ）により製成される金属酸化物薄膜であるが、これらに限らない。

以上をまとめると、本発明の提供するアクチュエータセンサモジュールは、気体を第一防護膜による水気と粉塵の濾過を経て、アクチュエータ装置の入気孔から進入させ、圧電膜がアクチュエータ膜を駆動させることにより、気体に設計後の流路及び圧力チャンバ内で圧力の勾配を生じさせ、気体を高速流動させ気体通路内へ伝送し、更に気体送出口から気体通路の外へ出るよう導き、気体の循環を実現するとともに、気体の迅速な伝送と静音の効果を達し、またセンサが気体の観測を行うことにより、随時周囲環境の気体の情報を取得する。この他、第一防護膜及び第二防護膜の設置により、気体通路内部の部品が水気や粉塵の堆積により損壊、発錆するのを防ぎ、そして気体伝送効率を上昇させ、装置の稼働効率を上昇させることが出来る。以上より、本発明のアクチュエータセンサモジュールは極めて高い産業的価値があり、法に基づき出願を提出する。

発明は当業者であれば諸般の修飾が可能であるが、いずれも後付の特許請求の範囲の保護範囲に含まれる。

１ アクチュエータセンサモジュール
１０ 第一基板
１０１ 凹槽
１１ 第二基板
１１１ 気体導入口
１１２ 気体送出口
１２ アクチュエータ装置
１２１ 入気板
１２１０ 入気孔
１２１１ 合流チャンバ
１２２ 共振膜
１２２０ 中空孔
１２２１ 圧縮チャンバ
１２３ アクチュエータ膜
１２３０ 懸吊部
１２３０ａ 懸吊部の表面
１２３０ｂ 懸吊部の裏面
１２３０ｃ 凸部
１２３１ 外枠部
１２３１ａ 外枠部の表面
１２３１ｂ 外枠部の裏面
１２３２ 連接部
１２３２ａ 連接部の表面
１２３２ｂ 連接部の裏面
１２３５ 間隙
１２４ 圧電膜
１３ センサ
１４ 第一制御電路
１５ 第二制御電路
１６ 第一防護膜
１７ 第二防護膜
１８ 気体通路
ｇ０ 隔体

Claims (13)

1. アクチュエータセンサモジュールであって、第一基板と、第二基板と、少なくとも一つのアクチュエータ装置と、少なくとも一つのセンサと、を含み、
   前記第一基板が、少なくとも一つの制御電路を有し、
   前記第二基板が、気体導入口及び気体送出口を備え、前記第二基板と前記第一基板が重畳された後気体通路を形成し、前記気体導入口と前記気体通路、前記気体送出口が相互に連通して気流回路を形成し、
   少なくとも一つの前記アクチュエータ装置が、前記第二基板の前記気体導入口を密閉するように設置され、且つ前記制御電路と電気的接続し、
   少なくとも一つの前記センサが、前記気流回路中の任意の位置に設置され、且つ前記制御電路と電気的接続し、
   前記アクチュエータ装置を駆動させることによって、外界の気体を前記アクチュエータ装置を経由させて前記気体通路に導入し、前記気体に前記センサを経由させた後前記気体送出口から排出し、前記センサに、循環する前記気体を観測させることを特徴とする、アクチュエータセンサモジュール。
2. 前記第一基板が二つの制御電路を有し、前記二つの制御電路が、半導体製造過程を通じて前記第一基板に設置され、且つそれぞれ第一制御電路及び第二制御電路であり、前記アクチュエータ装置が、前記第一制御電路と電気的接続して駆動電源を獲得し、前記センサが、前記第二制御電路と電気的接続して、前記第二制御電路に前記センサが生成した感知及び測定のデータの計算と処理を行わせることを特徴とする、請求項１に記載のアクチュエータセンサモジュール。
3. 前記センサが、半導体製造過程を通じて前記第一基板に設置され、且つ前記気体送出口と対応して設置されることを特徴とする、請求項１に記載のアクチュエータセンサモジュール。
4. 前記第一基板が、半導体製造過程を通じて凹槽を成型し、前記凹槽が、前記第一基板と前記第二基板が重畳された後、前記第一基板と前記第二基板との間に前記気体通路を形成することを特徴とする、請求項１に記載のアクチュエータセンサモジュール。
5. 前記センサが、酸素センサ、一酸化炭素センサ、二酸化炭素センサ、温度センサ、オゾンセンサ、揮発性有機化合物センサ、のうちの少なくとも一つまたはそれらの組合せを含むことを特徴とする、請求項１に記載のアクチュエータセンサモジュール。
6. 前記アクチュエータ装置が、電動アクチュエータを備える交流、直流モータ、電動アクチュエータを備えるステッピングモータ、磁気アクチュエータを備える磁性のコイルモータ、熱駆動アクチュエータを備える熱ポンプ、流体アクチュエータを備える気体ポンプ、流体アクチュエータを備える液体ポンプ、共振式圧電アクチュエータを備える気体ポンプ、のうちの一つとすることを特徴とする、請求項１に記載のアクチュエータセンサモジュール。
7. 前記アクチュエータ装置が、微小電気機械システムの気体ポンプであり、前記微小電気機械システムの気体ポンプが、入気板と、共振膜と、アクチュエータ膜と、圧電膜と、を含み、
   前記入気板が、少なくとも一つの入気孔、及び合流チャンバを備え
   前記共振膜が、表面微細加工技術により製成される懸吊構造であり、中空孔を備え
   前記アクチュエータ膜が、表面微細加工技術により製成される中空懸吊構造であり、懸吊部、外枠部、少なくとも一つの連接部を備え、少なくとも一つの前記連接部が、前記懸
   吊部と前記外枠部の間で少なくとも一つの間隙を形成し、
   前記圧電膜が、前記懸吊部の一つの面に貼付され、
   前記入気板、前記共振膜、前記アクチュエータ膜が順に対応して積重なり設置され、且つ前記共振膜と前記アクチュエータ膜との間に圧縮チャンバが形成され、前記圧電膜が前記アクチュエータ膜を駆動させると、気体が、前記入気板の少なくとも一つの前記入気孔から前記合流チャンバに進入し、前記共振膜の前記中空孔を経由して前記圧縮チャンバ内に進入し、少なくとも一つの前記間隙から排出され、これにより気体を前記気体通路内に導入する、ことを特徴とする、請求項１に記載のアクチュエータセンサモジュール。
8. 前記アクチュエータ膜が、金属材料薄膜とポリシリコン薄膜のうちの一つであり、前記アクチュエータ膜が、ゾルゲル法により製成される金属酸化物薄膜であり、前記微小電気機械システムの気体ポンプが、一体成型の構造であることを特徴とする、請求項７に記載のアクチュエータセンサモジュール。
9. 前記アクチュエータセンサモジュールが、更に、少なくとも一つの第一防護膜、及び第二防護膜を含み、前記第一防護膜が、前記入気孔と前記気体導入口のうちの一つを閉鎖して設置され、前記第二防護膜が、前記気体送出口を閉鎖して設置され、且つ前記第一防護膜及び前記第二防護膜がいずれも防水、防塵、且つ気体を通過させることが出来る膜状構造であることを特徴とする、請求項７に記載のアクチュエータセンサモジュール。
10. 前記アクチュエータ装置が共振式圧電気体ポンプであり、前記共振式圧電気体ポンプが、入気板と、共振膜と、アクチュエータ膜と、圧電膜と、を含み、
    入気板が、少なくとも一つの入気孔、及び合流チャンバを備え
    共振膜が、中空孔を備える懸吊構造であり、
    アクチュエータ膜が、中空懸吊構造であり、懸吊部、外枠部、少なくとも一つの連接部を備え、少なくとも一つの前記連接部が、前記懸吊部と前記外枠部の間で少なくとも一つの間隙を形成し、
    圧電膜が、前記懸吊部の一つの面に貼付され、
    前記入気板、前記共振膜、前記アクチュエータ膜が順に対応して積重なり設置され、且つ前記共振膜と前記アクチュエータ膜との間に圧縮チャンバが形成され、前記圧電膜が前記アクチュエータ膜を駆動させると、気体が、前記入気板の少なくとも一つの前記入気孔から前記合流チャンバに進入し、前記共振膜の前記中空孔を経由して前記圧縮チャンバ内に進入し、少なくとも一つの前記間隙から排出され、これにより気体を前記気体通路内に導入することを特徴とする、請求項１に記載のアクチュエータセンサモジュール。
11. 前記アクチュエータセンサモジュールが、更に、少なくとも一つの第一防護膜、及び第二防護膜を含み、前記第一防護膜が、前記入気孔と前記気体導入口のうちの一つを閉鎖して設置され、前記第二防護膜が、前記気体送出口を閉鎖して設置され、且つ前記第一防護膜及び前記第二防護膜がいずれも防水、防塵、且つ気体を通過させることが出来る膜状構造であることを特徴とする、請求項１０に記載のアクチュエータセンサモジュール。
12. 前記第一防護膜及び前記第二防護膜の防護等級が、電気機械器具の外郭による保護等級試験ＩＰ６４、ＩＰ６５、ＩＰ６６、ＩＰ６８、のうちの一つの等級であることを特徴とする、請求項１１に記載のアクチュエータセンサモジュール。
13. アクチュエータセンサモジュールであって、少なくとも一つの第一基板と、少なくとも一つの第二基板と、少なくとも一つのアクチュエータ装置と、少なくとも一つのセンサと、を含み、
    少なくとも一つの前記第一基板が、少なくとも一つの制御電路を有し、
    少なくとも一つの前記第二基板が、少なくとも一つの気体導入口及び少なくとも一つの
    気体送出口を備え、前記第二基板と前記第一基板が重畳された後少なくとも一つの気体通路を形成し、前記気体導入口と前記気体通路、前記気体送出口が相互に連通して気流回路を形成し、
    少なくとも一つの前記アクチュエータ装置が、前記第二基板の前記気体導入口を密閉するように設置され、且つ前記制御電路と電気的接続し、
    少なくとも一つの前記センサが、前記気流回路中の任意の位置に設置され、且つ前記制御電路と電気的接続し、
    前記アクチュエータ装置を駆動させることによって、外界の少なくとも一つの気体を前記アクチュエータ装置を経由させて前記気体通路に導入し、前記気体に前記センサを経由させた後前記気体送出口から排出し、前記センサに、循環する前記気体を観測させることを特徴とする、アクチュエータセンサモジュール。

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