TW202024601A

TW202024601A - 粒狀物感測裝置

Info

Publication number: TW202024601A
Application number: TW107146000A
Authority: TW
Inventors: 陳姿名; 許榮男
Original assignee: 財團法人工業技術研究院
Priority date: 2018-12-19
Filing date: 2018-12-19
Publication date: 2020-07-01
Also published as: US11047788B2; TWI695163B; US20200200666A1

Abstract

一種微粒感測裝置，包括一篩選組件、一荷電組件以及一收集及感測組件。篩選組件藉由慣性衝擊篩選出複數個微粒。荷電組件用於產生複數個離子以結合於篩選組件所篩選出的微粒，使篩選組件所篩選出的微粒分別具有一第一電性。收集及感測組件包括一收集單元及一感測單元，其中感測單元電性連接於收集單元，以偵測到達收集單元上之微粒所帶之電荷量。

Description

微粒感測裝置

本發明是有關於一種微粒感測裝置，且特別是有關於一種非光學式之微粒感測裝置。

懸浮微粒為最常見之空氣污染物之一。細懸浮微粒當中的PM_2.5 指的是微粒直徑小於或等於2.5mm的懸浮微粒。當細懸浮微粒(例如是PM_2.5 )的濃度增加時，恐影響居民的健康情形，甚至可導致死亡風險增加。因此，懸浮微粒的感測是當今的關鍵議題。

目前政府的空氣品質監測站中所設置的微粒感測裝置主要採用大型的儀器，雖然具有精準的量測方式，但價格昂貴且可攜帶性低，無法廣為大眾所使用。為了更方便人民使用微粒感測裝置，設計小尺寸之微粒感測裝置的是有必要的。現今市面上常見的微粒感測裝置屬於光學式微粒感測裝置，然而光學式的微粒感測裝置卻面臨許多影響感測的因素，例如是遮蔽效應、光源汙染、微粒折射率、散射角度、微粒形狀、微粒表面特性、微粒濃度分布不均等，進而導致微粒的感測不夠精確。

因此，目前仍亟需開發一種能夠提升感測之精確度的微粒感測裝置。

本發明係有關於一種微粒感測裝置。由於本發明之微粒感測裝置在衝擊作用及靜電場作用下來收集並偵測微粒的數量，相較於傳統光學式微粒感測裝置而言，除了可以改善微粒感測之精確度之外，更能量測更小尺寸的微粒。

根據本發明之第一方面，提出一種微粒感測裝置。微粒感測裝置包括一篩選組件、一荷電組件、一收集及感測組件及一抽氣單元。抽氣單元將外部空氣導引吸入至篩選組件。篩選組件藉由慣性衝擊作用，從空氣中篩選出複數個微粒。荷電組件用於產生複數個離子以結合於篩選組件所篩選出的微粒，使篩選組件所篩選出的微粒分別具有一第一電性。收集及感測組件包括一收集單元及一感測單元，感測單元電性連接於收集單元，以偵測到達收集單元上之微粒所帶之電荷量。最後，再藉由抽氣單元將已量測到的微粒排出微粒感測裝置。

根據本發明之另第一方面，提出一種微粒感測裝置。微粒感測裝置包括一篩選組件、一荷電組件、一收集及感測組件以及一抽氣單元。抽氣單元將外部空氣導引吸入至篩選組件。篩選組件藉由慣性衝擊作用，從空氣中篩選出複數個微粒。荷電組件用於產生複數個離子以結合於篩選組件所篩選出的微粒，使篩選組件所篩選出的微粒分別具有一第一電性。收集及感測組件包括一收集單元及一感測單元，感測單元電性連接於收集單元，以偵測到達收集單元上之微粒所帶之電荷量。其中，收集單元包括一水平式收集單元。最後，再藉由抽氣單元將已量測到的微粒排出微粒感測裝置。

根據本發明之又第一方面，提出一種微粒感測裝置。微粒感測裝置包括一篩選組件、一荷電組件、一收集及感測組件、及一抽氣單元。抽氣單元將外部空氣導引吸入至篩選組件。篩選組件藉由慣性衝擊作用，從空氣中篩選出複數個微粒。荷電組件用於產生複數個離子以結合於篩選組件所篩選出的微粒，使篩選組件所篩選出的微粒分別具有一第一電性。收集及感測組件包括一收集單元及一感測單元，感測單元電性連接於收集單元，以偵測到達收集單元上之微粒所帶之電荷量。其中，收集單元包括一垂直式收集單元及一水平式收集單元。最後，再藉由抽氣單元將已量測到的微粒排出微粒感測裝置。

為了對本發明之上述及其他方面有更佳的瞭解，下文特舉實施例，並配合所附圖式詳細說明如下：

以下係參照所附圖式詳細敘述本發明之實施例。圖式中相同的標號係用以標示相同或類似之部分。需注意的是，圖式係已簡化以利清楚說明實施例之內容，圖式上的尺寸比例並非按照實際產品等比例繪製，因此並非作為限縮本發明保護範圍之用。並且，實施例所提出的細部組成為舉例說明之用，並非對本揭露內容欲保護之範圍做限縮。具有通常知識者當可依據實際實施態樣的需要對該些組成加以修飾或變化。

第1圖繪示依照本發明一實施例的微粒感測裝置100的剖面圖。

請參照第1圖，微粒感測裝置100包括篩選組件120、荷電組件140、收集及感測組件160及抽氣單元174。荷電組件140位於篩選組件120與收集及感測組件160之間。抽氣單元174位於收集及感測組件160之下，用於將空氣抽入至微粒感測裝置100中，並持續將微粒感測裝置100之中的氣流往下傳送，最後再將微粒感測裝置100之內的空氣往外部導出。在本實施例中，抽氣單元174為泵，然本發明並不以此為限，抽氣單元174亦可以是任何合適的抽氣元件。

空氣可由微粒感測裝置100之入口122進入，並藉由篩選組件120來篩選出空氣中具有預定尺寸的微粒。篩選組件120包括一篩選板124及一調整元件126。其中，篩選板124與入口122之間的距離可藉由調整元件126改變。微粒粒徑尺寸的篩選係與入口122直徑d₁ 及篩選板124至入口122的距離h₁ 之比值有關。入口122直徑d₁ 小於篩選板124之寬度。例如，若預計要篩選出的微粒的粒徑≦2.5微米，則將d₁ /h₁ 設定調整在0.6~1.0，可篩選排除粒徑＞2.5微米的微粒，以將粒徑≦2.5微米的微粒引入後續的系統當中。篩選組件120可根據需求，依據欲收集之微粒的預定尺寸及氣流量來調整篩選板124與入口122之間的距離，本發明收集偵測粒徑≦2.5微米的微粒濃度，其入口122直徑d₁ 為1~5 mm，調整篩選板124至入口122的距離h₁ 為1~5mm。空氣進入入口122之後可通過通道結構122c，空氣中的大於預定尺寸的微粒可藉由慣性衝擊的方式衝擊至篩選板124上，且在篩選板124的上表面124a上塗佈油，以黏附微粒。設定等於或小於預定尺寸的微粒為一預定尺寸的微粒，大於預定尺寸的微粒具有較大之慣性，故大於預定尺寸的微粒會黏附於篩選板124上，等於或小於預定尺寸的微粒則隨著氣流往第一通道C₁ 移動。在一實施例中，入口122的半徑為固定值，而篩選板124與入口122之間的距離可藉由調整元件126來改變。在一實施例中，篩選板124與調整元件126之間具有可相互配合調整高度的裝置，使得篩選板124可上下移動，例如是沿著Z軸的延伸方向移動。篩選板124為容易取下之結構，便於清理。

接著，第一通道C₁ 中的微粒移動至荷電組件140所在的區域。荷電組件140包括一放電電極142及一離子捕捉器144。放電電極142施加一高電壓於空氣分子，以產生具有第一電性的複數個離子。這些帶有第一電性的離子可與透過篩選組件124所篩選出的微粒結合，使這些透過篩選組件124所篩選出的微粒分別具有第一電性。第一電性可以是正電或負電。由於荷電組件140可藉由放電電極142產生高濃度的空氣離子，可增加微粒的帶電效率，進而可提高微粒之收集效率，使感測的精確度增加。舉例而言，放電電極142可以是針尖電極、電極線或碳刷電極。空氣離子與帶電的微粒往第二通道C₂ 移動之後便進入第三通道C₃ ，移動至離子捕捉器144的區域，該第二通道C₂ 與第三通道C₃ 相連通。在一實施例中，離子捕捉器144位於放電電極142的下方，該離子捕捉器144為一圓錐狀、圓筒狀、棒狀之金屬，藉由電極144e使離子捕捉器144具有一第二電性，第二電性相反於第一電性。電極144e施加於離子捕捉器144的電壓小於放電電極142所產生的電壓。由於離子捕捉器144具有第二電性，可用於捕捉放電電極142所產生之離子當中沒有與微粒結合的自由離子。

此後，第三通道C₃ 中的帶電微粒進入收集及感測組件160之區域。收集及感測組件160包括一加速通道162、一電場產生單元164、一收集單元166及一感測單元168。加速通道162與第三通道C₃ 連通。第三通道C₃ 中的帶電微粒經過加速通道162之後，藉由慣性衝擊之方式聚集於收集單元166之上。舉例來說，加速通道162可為噴嘴結構。收集單元166例如是一板狀結構，其包括一收集板166a。在本實施例中，收集單元166為水平式收集單元，例如，收集單元166的延伸方向(例如是沿著X軸方向延伸)是垂直於加速通道的延伸方向(例如是沿著Z方向延伸)。在一實施例中，加速通道162的直徑d₂ 可介於0.5~2 mm，加速通道162與收集單元166的距離h₂ 可介於0.5~2 mm。該加速通道162的直徑d₂ 小於收集板166a之寬度。電場產生單元164為一金屬實體，施加之電性與放電電極142相同，可產生一具有第一電性的靜電場，藉由相同電性的排斥力來防止帶有第一電性的微粒停滯於電場產生單元164上，且搭配慣性力將帶有第一電性的微粒送至加速通道162。另外，電場產生單元164可將通過加速通道162之後未能立即受到收集單元166所收集到的微粒能夠朝向收集單元166靠近，亦即，電場產生單元164可將其下表面164a與收集單元166之間的帶電微粒下壓於收集板166a上，以增加微粒的收集效率。收集單元166上所收集到之微粒的主要粒徑可介於0.25微米至2.5微米。收集單元166係擷取具有第一電性的微粒之電性。已擷取電性的微粒以及其他沒有受到收集單元166所收集到的微粒則隨著氣流，經由抽氣單元174排出微粒感測裝置100。在一實施例中，加速通道162及收集單元166皆為可導電之材料，例如是金屬材料。感測單元168可電性連接於收集單元166，以偵測到達收集單元166上之微粒所帶之電荷量，所測量到的電荷量越多即表示微粒的數量愈多。感測單元168可包括一電流計、一靜電計、一電壓計或一電路。電流計或靜電計可分別藉由一電流感測探針電性連接於收集單元166，偵測到達收集單元166上之微粒所帶之電流。電壓計可藉由一電壓感測探針電性連接於收集單元166，偵測到達收集單元166上之微粒所帶之電壓。在一些實施例中，感測組件160中的感測單元168可電性連接於一資料分析電路170，以進行資料處理。

由於本發明的收集及感測組件160包括加速通道162、電場產生單元164及收集單元166，使得帶電的微粒可藉由慣性衝擊作用及靜電場作用收集於收集單元166上，因此相較於一般光學式之微粒感測裝置的比較例而言，可增加微粒收集效率，並可降低偵測粒徑的下限，進而提升感測微粒的精確性。

第2圖繪示依照本發明又一實施例微粒感測裝置200的剖面圖。

請參照第2圖，微粒感測裝置200包括篩選組件220、荷電組件240、收集及感測組件260及抽氣單元274。荷電組件240位於篩選組件220與收集及感測組件260之間。抽氣單元274位於感測組件260之下，用於將空氣抽入至微粒感測裝置200中，並持續將微粒感測裝置200之中的氣流往下傳送，最後再將微粒感測裝置200之內的空氣往外部導出。在本實施例中，抽氣單元274為風扇，然本發明並不以此為限，抽氣單元274亦可以是任何合適的抽氣元件。

空氣可由微粒感測裝置200之入口222進入，並藉由篩選組件220來篩選出空氣中具有預定尺寸的微粒。篩選組件220包括一篩選板224及一調整元件226。其中，篩選板224與入口222之間的距離可藉由調整元件226改變。微粒粒徑尺寸的篩選係與入口222直徑d₃ 及篩選板224至入口222的距離h₃ 之比值有關。入口222直徑d₃ 小於篩選板224之寬度。例如，若預計要篩選出的微粒的粒徑≦2.5微米，則將d₃ / h₃ 設定調整在0.6-1.0，可篩選排除粒徑＞2.5微米的微粒，以將粒徑≦2.5微米的微粒引入後續的系統當中。篩選組件220可根據需求，依據欲收集之微粒的預定尺寸及氣流量來調整篩選板224與入口222之間的距離，本發明收集偵測粒徑≦2.5微米的微粒濃度，其入口222直徑d₃ 為1~5 mm，調整篩選板224至入口222的距離h₃ 為1~5 mm。空氣進入入口222之後可通過通道結構222c，空氣中的微粒可藉由慣性衝擊的方式衝擊至篩選板224上，且在篩選板224的上表面224a上塗佈油，以黏附微粒。設定等於或小於預定尺寸的微粒為一預定尺寸的微粒，大於預定尺寸的微粒具有較大之慣性，故大於預定尺寸的微粒會黏附於篩選板224上，等於或小於預定尺寸的微粒則隨著氣流往篩選組件220側邊的通道移動。在一實施例中，由於調整元件226可改變篩選板224與入口222之間的距離，在一實施例中，篩選板224與調整元件226之間具有可相互配合調整高度的裝置，使得篩選板224可上下移動，例如是沿著Z軸的延伸方向移動。篩選板224為容易取下之結構，便於清理。

接著，篩選組件220所篩選出之小於或等於預定微粒尺寸的微粒移動至荷電組件240所在的區域。荷電組件240包括一放電電極242及一離子捕捉器244。放電電極242施加一高電壓於空氣分子，以產生具有第一電性的複數個離子。這些帶有第一電性的離子可與透過篩選組件224所篩選出的微粒結合，使這些透過篩選組件224所篩選出的微粒分別具有第一電性。第一電性可以是正電或負電。由於荷電組件240可藉由放電電極242產生高濃度的空氣離子，可增加微粒的帶電效率，進而可提高微粒之收集效率，使感測的精確度增加。舉例而言，放電電極242可以是針尖電極、電極線或碳刷電極。在一實施例中，離子捕捉器244環繞放電電極242。藉由電極244e使離子捕捉器244具有一第二電性，第二電性相反於第一電性。電極244e施加於離子捕捉器244的電壓小於放電電極242所產生的電壓。由於離子捕捉器244具有第二電性，可用於捕捉放電電極242所產生之離子當中沒有與微粒結合的自由離子。

此後，帶電微粒進入收集及感測組件260之區域。收集及感測組件260包括一電場產生單元264、一收集單元266及一感測單元268。電場產生單元264可產生一靜電場(例如具有第一電性)，其電性與放電電極242之電性相同。收集單元266可包括第一收集單元2661及第二收集單元2662。在本實施例中，第一收集單元2661是一垂直式收集單元，第二收集單元2662是一水平式收集單元，然本發明並不以此為限，第一收集單元2661與第二收集單元2662可具有任意的設置方式(例如是具有不同的傾斜角度)，只要可對應於電場產生單元264即可。第二收集單元2662例如是一板狀結構，其包括一收集板2662a。在一實施例中，加速通道262的直徑d₄ 可介於0.5~2 mm，加速通道262與第二收集單元2662的距離h₄ 可介於0.5~2 mm。該加速通道262的直徑d₄ 小於收集板2662a之寬度，第二收集單元2662位於電場產生單元264的下方，一部分之帶有第一電性之微粒是藉由電場產生單元264產生一靜電場(例如具有第一電性)，因與放電電極242之電性相同產生相排斥，使得帶有第一電性之微粒朝向第一收集單元2661靠近；剩餘部分之帶有第一電性之微粒是藉由慣性衝擊作用而收集於第二收集單元2662上。第二收集單元2662上方亦可設置噴嘴結構，以增加第二收集單元2662的收集效率。在一實施例中，噴嘴結構為可導電材料，例如是金屬材料，用以作為收集單元。收集單元266上所收集到之微粒的主要粒徑可介於0.25微米至2.5微米。收集單元266係擷取具有第一電性的微粒之電性。已擷取電性的微粒以及其他沒有受到收集單元266所收集到的微粒則隨著氣流，經由抽氣單元274排出微粒感測裝置200。在一實施例中，收集單元266為可導電之材料，例如是金屬材料。感測單元268可包括一電流計、一靜電計、一電壓計或一電路。電流計或靜電計可藉由電流感測探針電性連接於收集單元266，偵測到達收集單元266上之微粒所帶之電流。電壓計可藉由電壓感測探針電性連接於收集單元266，偵測到達收集單元266上之微粒所帶之電壓。第一收集單元2661與第二收集單元2662電性連接至一感測單元268(例如是電流計、靜電計或電壓計)或一電路板。在一實施例中，收集單元266與噴嘴結構2663使用電流或電壓感測探針268e電性連接至一感測單元268或一電路板。在一些實施例中，收集及感測組件260中的感測單元268可電性連接於一資料分析電路270，以進行資料處理。

由於本發明的收集及感測組件260包括電場產生單元264及收集單元266，使得帶電的微粒在慣性衝擊作用及靜電場作用下收集於收集單元266上，因此相較於一般光學式之微粒感測裝置的比較例而言，可增加微粒收集效率，並可降低偵測粒徑的下限，進而提升感測微粒的精確性。

在本實施例中，微粒感測裝置100及200可具有堅固的外殼(例如是金屬材料)以包覆篩選組件、荷電組件、感測組件、抽氣單元等元件，因此內部結構不會直接暴露於環境中，可延長使用壽命。此外，在本實施例中，微粒感測裝置100及200的外型為圓筒狀，然本發明並不以此為限，微粒感測裝置100及200亦可為長方體或其他適合的結構。

本發明之微粒感測裝置100及200相較於傳統的大型微粒感測裝置而言可具有較小的尺寸，故具有易於攜帶的優點，並具有較低廉的成本，能夠普遍提供給人民使用。此外，本發明之微粒感測裝置100及200一方面可與室內空氣清淨器、空調系統、工廠之空氣汙染防制設備系統進行整合，另一方面亦可單獨運用於戶外的微粒感測(例如是在廠區、煙排放口、社區、街道)，具有多元的應用方式。

第3圖繪示依照本發明一實施例之微粒感測裝置的篩選組件收集效率與微粒粒徑的關係圖。

請參照第3圖，其顯示利用本發明之一實施例的微粒感測裝置(例如是微粒感測裝置200)進行微粒之粒徑篩選的實測值與模擬值。在本領域中，篩選組件之擷取粒徑(cut-size of aerodynamic diameter, D_a50 )定義為篩選組件對微粒的收集效率為50%時所對應的粒子空氣動力學當量直徑。在本實施例中，微粒感測裝置200之預計擷取粒徑為2.5微米。如第3圖所示，經過篩選組件220篩選之後的實測值的擷取粒徑是2.5±0.04微米，已相當接近預計的擷取粒徑(2.5微米)，符合PM_2.5 篩選之需求。

第4圖繪示依照本發明一實施例之微粒感測裝置的充電效率與微粒粒徑的關係圖。

請參照第4圖，其顯示實驗例2與實驗例1之充電效率與微粒粒徑的關係圖，其中X軸座標表示微粒粒徑，Y軸表示微粒的充電效率(Pn)，實驗例1表示利用本發明之微粒感測裝置100進行測試的結果，實驗例2表示利用本發明之微粒感測裝置200進行測試的結果。如第4圖所示，實驗例1及實驗例2的微粒的充電效率皆能對微粒粒徑2.5微米以下的尺寸進行有效充電。其中，實驗例2的充電效率相較於實驗例1的充電效率增加約4~31%。

第5圖繪示依照本發明一實施例之微粒感測裝置的充電效率與微粒粒徑的關係圖。

請參照第5圖，其顯示在微粒粒徑為0.75~2.50微米之範圍之間，實驗例2(本發明之微粒感測裝置200)進行連續多次的(例如是實驗例2-1、實驗例2-2、實驗例2-3)微粒的充電效率的測試結果，其中X軸座標表示微粒粒徑，Y軸表示微粒的充電效率。如第5圖所示，使用本發明之微粒感測裝置200進行多次實驗的結果之間具有類似的趨勢，實驗例2-1、實驗例2-2與實驗例2-3之間的變異係數(Coefficient of Variation, C.V.)係小於5%。事實上，實驗例2經過連續10次之充電效率的測試之變異係數約為4.1%，為求簡潔，第5圖僅繪示其中3次的實驗結果。可見，使用本發明之微粒感測裝置200所測得的實驗結果具有極佳的再現性，亦即是具有高度的穩定性。

第6圖依照本發明一些實施例之微粒收集及感測裝置的微粒收集效率與微粒粒徑的關係圖。

請參照第6圖，其顯示實驗例1(本發明之微粒感測裝置100)及實驗例2(本發明之微粒感測裝置200)之收集效率的結果，其中X軸表示微粒粒徑(μm)，Y軸表示微粒收集效率(%)。如第6圖所示，實驗例1所偵測的下限的擷取粒徑為0.95μm，實驗例2所偵測到的下限的擷取粒徑為0.25μm，可見不論是實驗例1或實驗例2的偵測下限皆優於目前簡易光學式微粒感測裝置之偵測下限(＞1.0μm)。可見，本發明之微粒感測裝置相較於一般的簡易光學式微粒感測裝置而言具有較低的微粒之粒徑的偵測下限，具有較高的感測精確度。

第7圖依照本發明一實施例之微粒感測裝置的比較例的質量濃度與實驗例2轉換後之質量濃度的關係圖。

請參照第7圖，其顯示實驗例2(本發明之微粒感測裝置200) 在不同濃度下由靜電計所量測到之電流值轉換成之質量濃度與比較例之參考儀器(DUSTTRAK DRX, model 8533, TSI)之質量濃度比對之結果，結果顯示兩者之間的線性相關係數 R² 為0.898。可見，依照本發明一實施例之微粒感測裝置200與比較例之參考儀器所量測到之PM2.5濃度之間具有極佳的一致性。

本發明提供一種微粒感測裝置。由於本發明的微粒感測裝置在靜電場之作用及衝擊作用下來收集微粒，並藉由微粒帶電之方式設量微粒的濃度，因此可避免使用光學式微粒感測裝置所面臨的影響感測的因素，且相較於光學式微粒感測裝置而言具有較低的微粒粒徑的量測下限，具備較佳的微粒感測之精確度。

綜上所述，雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。因此，本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100、200:微粒感測裝置 120、220:篩選組件 122、222:入口 122c、222c:通道結構 124、224:篩選板 124a、224a:上表面 126、226:調整元件 140、240:荷電組件 142、242:放電電極 144、244:離子捕捉器 144e、244e:電極 160、260:收集及感測組件 162、262:加速通道 164、264:電場產生單元 164a:下表面 166、266:收集單元 166a、2662a:收集板 168、268:感測單元 170、270:資料分析電路 174、274:抽氣單元 268e:感測探針 2661:第一收集單元 2662:第二收集單元 C₁、C₂、C₃:通道 d₁、d₂、d₃、d₄:直徑 h₁、h₂、h₃、h₄:距離

第1圖繪示依照本發明一實施例的微粒感測裝置的剖面圖。第2圖繪示依照本發明又一實施例微粒感測裝置的剖面圖。第3圖繪示依照本發明一實施例之微粒感測裝置的收集效率與微粒粒徑的關係圖。第4圖繪示依照本發明一實施例之微粒感測裝置的充電效率與微粒粒徑的關係圖。第5圖繪示依照本發明一實施例之微粒感測裝置的充電效率與微粒粒徑的關係圖。第6圖依照本發明一些實施例之微粒感測裝置的微粒收集效率與微粒粒徑的關係圖。第7圖依照本發明一實施例之微粒感測裝置的比較例的質量濃度與實驗例2轉換後之質量濃度的關係圖。

100:微粒感測裝置

120:篩選組件

122:入口

122c:噴嘴結構

124:篩選板

124a:上表面

126:調整元件

140:荷電組件

142:放電電極

144:離子捕捉器

144e:電極

160:收集及感測組件

162:加速通道

164:電場產生單元

164a:下表面

166:收集單元

166a:收集板

168:感測單元

170:資料分析電路

174:抽氣單元

C₁、C₂、C₃:通道

d₁、d₂:直徑

h1、h2:距離

Claims

一種微粒感測裝置，包括：　　一篩選組件，藉由慣性衝擊篩選出複數個微粒；一荷電組件，用於產生複數個離子以結合於該篩選組件所篩選出的該些微粒，使該篩選組件所篩選出的該些微粒分別具有一第一電性；一收集及感測組件，包括一收集單元及一感測單元，其中該感測單元電性連接於該收集單元，以偵測到達該收集單元上之該些微粒所帶之電荷量。
如申請專利範圍第1項所述之微粒感測裝置，其中該篩選組件包括一篩選板及一調整元件，該篩選板與入口之間的距離可藉由該調整元件改變。
如申請專利範圍第1項所述之微粒感測裝置，其中該荷電組件包括一放電電極及一離子捕捉器，該放電電極用於產生該些離子，該離子捕捉器用於捕捉該放電電極所產生之該些離子當中沒有結合於該些微粒的自由離子。
如申請專利範圍第3項所述之微粒感測裝置，其中該離子捕捉器具有一第二電性，該第二電性相反於該第一電性。
如申請專利範圍第1項所述之微粒感測裝置，其中該感測單元為一電流計，該電流計電性連接於該收集單元，偵測到達該收集單元上之該些微粒所帶之電流。
如申請專利範圍第1項所述之微粒感測裝置，其中該收集及感測組件包括一加速通道及一電場產生單元，該電場產生單元具有該第一電性，帶有該第一電性之該些微粒是藉由該加速通道慣性衝擊於該收集單元上，該電場產生單元將帶有該第一電性之該些微粒朝向該收集單元靠近。
如申請專利範圍第1項所述之微粒感測裝置，其中該收集單元為可導電之材料。
如申請專利範圍第1項所述之微粒感測裝置，其中該收集及感測組件包括一電場產生單元，且該收集單元包括一第一收集單元與一第二收集單元，該第一收集單元環繞該電場產生單元，該第二收集單元位於該電場產生單元的下方，一部分之帶有該第一電性之該些微粒是藉由該電場產生單元移動至該第一收集單元上，剩餘部分之帶有該第一電性之該些微粒是慣性衝擊於該第二收集單元上。
如申請專利範圍第1項所述之微粒感測裝置，其中該收集單元上所收集到之該些微粒的主要粒徑是介於0.25微米至2.5微米。
如申請專利範圍第1項所述之微粒感測裝置，更包括一抽氣單元，該抽氣單元用於將該微粒感測裝置中的氣流往外導引。
如申請專利範圍第1項所述之微粒感測裝置，更包括一資料分析電路，該資料分析電路電性連接於該收集及感測組件以進行資料處理。
一種微粒感測裝置，包括：　　一篩選組件，藉由慣性衝擊篩選出複數個微粒；一荷電組件，用於產生複數個離子以結合於該篩選組件所篩選出的該些微粒，使該篩選組件所篩選出的該些微粒分別具有一第一電性；一收集及感測組件，包括一收集單元及一感測單元，其中該感測單元電性連接於該收集單元，以偵測到達該收集單元上之該些微粒所帶之電荷量，其中該收集單元包括一水平式收集單元。
如申請專利範圍第12項所述之微粒感測裝置，其中該篩選組件包括一篩選板及一調整元件，該篩選板與入口之間的距離可藉由該調整元件改變。
如申請專利範圍第12項所述之微粒感測裝置，其中該收集及感測組件包括一加速通道及一電場產生單元，帶有該第一電性之該些微粒是藉由該加速通道慣性衝擊於該收集單元上，該電場產生單元將帶有該第一電性之該些微粒朝向該收集單元靠近。
如申請專利範圍第14項所述之微粒感測裝置，其中該收集單元為可導電之材料。
一種微粒感測裝置，包括：　　一篩選組件，藉由慣性衝擊篩選出複數個微粒；一荷電組件，用於產生複數個離子以結合於該篩選組件所篩選出的該些微粒，使該篩選組件所篩選出的該些微粒分別具有一第一電性；一收集及感測組件，包括一收集單元及一感測單元，其中該感測單元電性連接於該收集單元，以偵測到達該收集單元上之該些微粒所帶之電荷量，其中該收集單元包括一水平式收集單元及一垂直式收集單元。
如申請專利範圍第16項所述之微粒感測裝置，其中該篩選組件包括一篩選板及一調整元件，該篩選板與入口之間的距離可藉由該調整元件改變。
如申請專利範圍第16項所述之微粒感測裝置，其中該荷電組件包括一放電電極及一離子捕捉器，該離子捕捉器環繞該放電電極，該放電電極用於產生該些離子，該離子捕捉器用於捕捉該放電電極所產生之該些離子當中沒有結合於該些微粒的自由離子。
如申請專利範圍第16項所述之微粒感測裝置，其中該收集及感測組件包括一電場產生單元，該荷電組件包括一放電電極，其中施加於該電場產生單元之電性與該放電電極之電性相同，該垂直式收集單元環繞該電場產生單元，該水平式收集單元位於該電場產生單元的下方，一部分之帶有該第一電性之該些微粒是藉由該電場產生單元移動至該垂直式收集單元上，剩餘部分之帶有該第一電性之該些微粒是慣性衝擊於該水平式收集單元上。
如申請專利範圍第16項所述之微粒感測裝置，其中該垂直式收集單元與該水平式收集單元是共同電性連接至一感測單元。
如申請專利範圍第1或12或16項所述之微粒感測裝置，其中該收集單元更包括一收集板。
如申請專利範圍第1或12或16項所述之微粒感測裝置，其中該篩選組件包括一篩選板，該篩選組件可根據欲收集之微粒的預定尺寸及氣流量來調整該篩選板與一入口之間的距離。
如申請專利範圍第19項所述之微粒感測裝置，其中該水平式收集單元更包含一噴嘴結構，並與該收集單元電性連接至一感測單元或一電路板上。
如申請專利範圍第22項所述之微粒感測裝置，其中該入口之直徑小於該篩選板之寬度。
如申請專利範圍第21項所述之微粒感測裝置，其中該收集及感測組件包括一加速通道，該加速通道的直徑小於該收集板之寬度。