TW201520549A - 可替換式氣體感測模組 - Google Patents

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Abstract

一種氣體感測系統，包括一空氣吸入孔，包含複數個微流道、一可抽換式感測器，接收來自空氣吸入孔之空氣，並感測空氣、以及一處理單元，耦接至可抽換式感測器，依據可抽換式感測器之一感測結果進行判讀，其中，可抽換式感測器包含多個以陣列方式排列之感測晶片，每一感測晶片上塗佈可用於感測不同氣體之感測薄膜。

Description

可替換式氣體感測模組
本發明係有關一種氣體感測模組，特別是一種可根據不同應用場合之可替換式氣體感測模組。
氣體感測裝置根據測定氣體提供一標準的判定標準，替代人為的不確定性，被廣泛的應用在能源、工業、農業、交通、科技、國防、環保等多個領域。儘管氣體感測裝置具有許多用途，大多數的氣體感測裝置受限於昂貴的售價和攜帶上的不便利性而無法普及化應用。
目前的氣體感測裝置設計，普遍係針對所想要偵測的氣體在演算法和感測晶片做客製化的設計，所設計的裝置或演算法只能偵測特定氣體，而無法廣泛的同時針對多種氣體做偵測。
再者，在現實環境中，氣體並不會很單純的單獨存在，而是與其他多種氣體混合而存在，因此，目前的氣體感測裝置在偵測氣體時具有極高誤判的可能性，其可靠度相當低。
本發明提供一種氣體感測系統，包括：一空氣吸入孔，包含複數個微流道；一可抽換式感測器，接收來自該空氣吸入孔之空氣，並感 測該空氣；以及一處理單元，耦接至該可抽換式感測器，依據該可抽換式感測器之一感測結果進行判讀，其中，該可抽換式感測器包含多個以陣列方式排列之感測晶片，每一該感測晶片上塗佈可用於感測不同氣體之感測薄膜。
10‧‧‧氣體感測裝置
12‧‧‧空氣吸入孔
13‧‧‧處理單元
14‧‧‧感測器陣列
14_1~14_N‧‧‧感測器模組
15‧‧‧記憶單元
16‧‧‧資料輸出接頭
17‧‧‧顯示單元
18‧‧‧氣體感測系統
20‧‧‧氣體感測系統
22‧‧‧行動裝置
24‧‧‧資料庫
26‧‧‧處理單元
30‧‧‧氣體感測系統
32‧‧‧行動裝置
34‧‧‧資料庫
圖1所示為根據本發明一實施例之可結合行動裝置之氣體感測裝置示意圖。
圖2所示為根據本發明一實施例之感測器陣列之示意圖。
圖3所示為根據本發明一實施例之應用如圖1所示之氣體感測裝置之氣體感測系統示意圖。
圖4所示為根據本發明另一實施例之應用如圖1所示之氣體感測裝置10之氣體感測系統示意圖。
圖5所示為根據根據本發明又一實施例之應用如圖1所示之氣體感測裝置之氣體感測系統示意圖。
以下將對本發明的實施例給出詳細的說明。雖然本發明將結合實施例進行闡述，但應理解這並非意指將本發明限定於這些實施例。相反，本發明意在涵蓋由後附申請專利範圍所界定的本發明精神和範圍內所定義的各種變化、修改和均等物。
此外，在以下對本發明的詳細描述中，為了提供針對本 發明的完全的理解，提供了大量的具體細節。然而，於本技術領域中具有通常知識者將理解，沒有這些具體細節，本發明同樣可以實施。在另外的一些實例中，對於大家熟知的方法、程序、元件和電路未作詳細描述，以便於凸顯本發明之主旨。
圖1所示為根據本發明一實施例之可結合行動裝置之氣體感測裝置10。氣體感測裝置10包含一空氣吸入孔12、一感測器陣列14、以及一資料輸出接頭16。在一實施例中，感測器陣列14包含多個感測器模組14_1~14_N，其中，每一個感測器模組依據欲偵測之氣體之態樣，分別於感測器模組之表面塗佈不同之感測材料，例如，由高分子與導電碳材所組成的電阻式感測薄膜，但本發明並不以此為限。且每一個感測器模組可分別抽換之以因應不同的應用場合。
在一實施例中，感測器模組14_1~14_N的表面係覆蓋一具有高度之高分子材料(例如，厚度為50um之光阻)。如圖2所示，為根據本發明一實施例之感測器陣列14之示意圖，從圖2可知，本發明係在不同的電極區域上塗佈不同的材料，因此可同時分辨出不同的氣體。塗佈方式可包含噴墨、奈米噴流(nano-jet)、網印、微接觸印刷、脈衝雷射真空沉積等方式填充，進而形成以陣列方式陳列之感測器模組14_1~14_N。透過在不同的電極區域上塗佈不同的材料的方式，感測器陣列14可一次擷取到一個氣體群組(Set)的資料，包含了多種氣體的組合，並非單一氣體之資訊。
在一實施例中，感測器陣列14係採用固態記憶卡(例如，微型安全數位卡Micro SD)的型式安裝在氣體感測裝置10內，結合相對應的插 座(Socket)即可達到可抽換的功能。在另一實施例中，氣體感測裝置10之空氣吸入孔12包含了複數個微流道(圖中未示)，可增加氣體感測裝置10之靈敏度。複數個微流道係耦連接至一微腔體(圖中未示)，其中，微腔體具有體積容量與範圍，可使空氣停留或是混合。在一實施例中，微腔體為封閉式或開放式之微腔體。在一實施例中，封閉式微腔體具有排氣裝置(圖中未示)。
圖3所示為根據本發明一實施例之應用如圖1所示之氣體感測裝置10之氣體感測系統18。圖3將結合圖1進行說明。如圖3所示，氣體感測系統18可包含氣體感測裝置10、一處理單元13、一記憶單元15、以及一顯示單元17。在一實施例中，氣體感測系統18利用氣體感測裝置10之空氣吸入孔12接收氣體後、透過感測器陣列14偵測氣體資料(例如，氣體總類或濃度等)，並將相關之氣體資料傳送至處理單元13，處理單元13接收到氣體資料後，經過處理以及比對氣體資料以及儲存於記憶單元15(例如，資料庫)中之預設資料後，將其分析結果顯示於顯示單元17上以供使用者判讀。在此實施例中，氣體感測系統18屬於單機操作之態樣，因此，可省略氣體感測裝置10中之資料輸出接頭。
圖4所示為根據本發明另一實施例之應用如圖1所示之氣體感測裝置10之氣體感測系統20。圖4將結合圖1進行說明。氣體感測系統20包含一氣體感測裝置10以及一行動裝置22。在一實施例中，氣體感測裝置10利用資料輸出接頭16(例如，USB)與行動裝置22(例如，智慧型手機、平板電腦、膝上型電腦等)進行通信，氣體感測裝置10將所偵測到之氣體資料傳送至行動裝置22，利用一處理單元26搭配一資料庫24進行氣體資料的比對、分析以及處理。
圖5所示為根據根據本發明又一實施例之應用如圖1所示之氣體感測裝置10之氣體感測系統30。圖5將結合圖1進行說明。氣體感測系統30包含一氣體感測裝置10、一行動裝置32、以及一資料庫34。在一實施例中，氣體感測裝置10利用資料輸出接頭16(例如，USB)與行動裝置32(例如，智慧型手機、平板電腦、膝上型電腦等)進行通信，氣體感測裝置10將所偵測到之氣體資料傳送至行動裝置32。在一實施例中，行動裝置32可利用其通訊功能將位於雲端之資料庫34中之相關資料下載至行動裝置32中，進而於行動裝置32本體中進行氣體資料之比對、分析、以及處理。最後，行動裝置32再透過其通訊功能(例如，藍牙或射頻)將感測資料輸出。
在另一實施例中，行動裝置32亦可利用其本身之無線傳輸功能將所得到之氣體資料上傳至位於雲端之資料庫34，在雲端進行氣體資料之比對、分析、以及處理。
本發明係提供一種可替換式氣體感測模組及其系統。其係利用將感測器以陣列排列，形成一可同時偵測多種氣體之氣體感測裝置，再透過特定之氣體資料庫以及演算法判斷所接收到之混合氣體。其中，感測裝置中之感測器陣列係為可抽換式，針對不同應用可置換不同之感測器陣列。感測器陣列之所以可同時偵測多種氣體係由於每一感測器塗佈了不同材料，因此，每一感測器可感測之氣體皆不相同。可解決傳統氣體感測裝置一次僅能感測一種氣體之缺點，同時也改善了傳統氣體感測裝置因一次僅能感測一種氣體所導致之高誤差以及低可靠度之缺點。
上文具體實施方式和附圖僅為本發明之常用實施例。顯然，在不脫離權利要求書所界定的本發明精神和發明範圍的前提下可 以有各種增補、修改和替換。本領域技術人員應該理解，本發明在實際應用中可根據具體的環境和工作要求在不背離發明準則的前提下在形式、結構、佈局、比例、材料、元素、元件及其它方面有所變化。因此，在此披露之實施例僅用於說明而非限制，本發明之範圍由後附權利要求及其合法等同物界定，而不限於此前之描述。
10‧‧‧氣體感測裝置
12‧‧‧空氣吸入孔
14‧‧‧感測器陣列
14_1~14_N‧‧‧感測器模組
16‧‧‧資料輸出接頭

Claims (16)

  1. 一種氣體感測系統，包括：一空氣吸入孔，包含複數個微流道；一可抽換式感測器，接收來自該空氣吸入孔之空氣，並感測該空氣；以及一處理單元，耦接至該可抽換式感測器，依據該可抽換式感測器之一感測結果進行判讀，其中，該可抽換式感測器包含多個以陣列方式排列之感測晶片，每一該感測晶片上塗佈可用於感測不同氣體之感測薄膜。
  2. 如申請專利範圍第1項的氣體感測系統，更包含：一資料輸出接頭，用於將該感測結果傳送至該處理單元。
  3. 如申請專利範圍第1項的氣體感測系統，更包含：一儲存單元，耦接至該處理單元，提供該氣體感測系統一比對基礎。
  4. 如申請專利範圍第3項的氣體感測系統，其中，該儲存單元係設置於雲端。
  5. 如申請專利範圍第4項的氣體感測系統，更包含：一無線模組，用於將該儲存單元內之資料下載至該處理單元，以進行判讀。
  6. 如申請專利範圍第1項的氣體感測系統，其中，該處理單元係設置於雲端。
  7. 如申請專利範圍第6項的氣體感測系統，更包含： 一無線模組，用於將該判斷結果上傳至該處理單元，以進行判讀。
  8. 如申請專利範圍第1項的氣體感測系統，其中，該感測薄膜係利用噴墨方式填充於每一該感測晶片之表面。
  9. 如申請專利範圍第1項的氣體感測系統，其中，該感測薄膜係利用奈米噴流方式填充於每一該感測晶片之表面。
  10. 如申請專利範圍第1項的氣體感測系統，其中，該感測薄膜係利用網印方式填充於每一該感測晶片之表面。
  11. 如申請專利範圍第1項的氣體感測系統，其中，該感測薄膜係利用微接觸印刷方式填充於每一該感測晶片之表面。
  12. 如申請專利範圍第1項的氣體感測系統，其中，該感測薄膜係利用脈衝雷射真空沉積方式填充於每一該感測晶片之表面。
  13. 如申請專利範圍第1項的氣體感測系統，更包含：一微腔體，耦接至該複數個微流道，該微腔體具有一體積容量與範圍，可使空氣停留或是混合。
  14. 如申請專利範圍第13項的氣體感測系統，其中，該微腔體為一封閉式微腔體。
  15. 如申請專利範圍第14項的氣體感測系統，其中，該封閉式微腔體具有一排氣裝置。
  16. 如申請專利範圍第13項的氣體感測系統，其中，該微腔體為一開放式微腔體。
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