TWI473994B - 感測裝置 - Google Patents

Description

感測裝置

本提案係關於一種感測裝置，尤其是一種可替換感測單元的感測裝置。

對於人體內一些物質的含量的檢測方法中，通常有血液檢測、尿液檢測及呼氣檢測等方式。其中以非侵入式的尿液及呼氣檢測較不易造成法律上的糾紛。因此，警方在對人類採證時，往往都是以這兩種方式進行。例如於尿液中檢測藥物反應，以及於呼氣中檢測酒精含量。

這兩種檢驗人體內物質的方式中，尿液檢測的時間往往需要數天，採尿的時候又必須灌水才能夠有尿液產生。而呼氣式的檢測方式通常為時較短，採集檢體的方式也比較簡單。因此，呼氣式的檢測方式除了用在檢調採證方面，還常應用於偵測個人身體狀況的活動中。

舉例而言，糖尿病患者在呼氣時，呼出的氣體會含有葡萄糖的成分。藉由呼氣式的檢測裝置，能夠讓使用者得知當下的血糖狀態，而無需如傳統的血糖機必須以扎針滴血的方式量測。

然而，目前的呼氣式感測裝置，因為內部管路複雜，所以具有龐大的體積，而且每台機器只能測量氣體中的單種成分。另外，有些機型還必須要有特殊種類的氣體才能夠進行校正。因此，造成使用者極大的不便及使用的成本。故開發低成本及手持可攜式 之感測裝置為當務之急。

有鑑於上述問題，本提案提供一種感測裝置，具有簡潔的結構及以可替換方式設置的感測單元，並利用背景氣體進行感測裝置的校正。

本提案提供一種感測裝置，包括一本體、一感測單元及一控制單元。本體包括一腔室、一第一開口及一第二開口。感測單元以能從腔室之內取出之方式設置於本體。控制單元連接本體及感測單元，控制單元用以接收感測單元所發出之一感測訊號，以及用以控制本體之切換，而使腔室經由第一開口或經由第二開口與本體之外連通。

根據本提案之感測裝置，藉由具有雙開口以及腔室的結構簡潔感測裝置的設計及所佔的體積。藉由以能從腔室之內取出之方式設置感測單元，以使感測裝置能夠進行多種成分的感測。藉由切換腔室經由第一開口或第二開口連通至本體之外的方式，使背景氣體能夠經由第二開口進入腔室進行校正。

以上之關於本提案內容之說明及以下之實施方式之說明係用以示範與解釋本提案之精神與原理，並且提供本提案之專利申請範圍更進一步之解釋。

以下在實施方式中詳細敘述本提案之詳細特徵以及優點，其內容足以使任何本領域中具通常知識者了解本提案之技術內容並 據以實施，且根據本說明書所揭露之內容、申請專利範圍及圖式，任何本領域中具通常知識者可輕易地理解本提案相關之目的及優點。以下之實施例係進一步詳細說明本提案之觀點，但非以任何觀點限制本提案之範疇。

請參照第1A圖，繪示本提案之實施例之感測裝置10之架構圖。本提案之感測裝置10包括一本體11、一感測單元12、一控制單元13、一進氣構件14、一過濾構件15、一分流構件16、一使用者介面17、一泵18、一壓力感測器191、一流速感測器192、一溫度感測器193、一溼度感測器194及一啟動器130。

本體11包括一腔室110、一第一開口111、一第二開口112及一閥件113。閥件113具有一第一閥口113a、一第二閥口113b及一第三閥口113c。第一閥口113a與第一開口111相連通，第二閥口113b與第二開口112相連通，第三閥口113c與腔室110相連通。控制單元13連接本體11，且用以控制本體11之閥件113切換第一閥口113a與第三閥口113c連通或第二閥口113b與第三閥口113c連通，而使腔室110經由第一開口111或經由第二開口112與本體11之外連通。

感測單元12以能從腔室110之內取出之方式設置於本體11。感測單元12與本體11能利用卡榫(未繪示)卡合。控制單元13連接感測單元12。控制單元13用以接收感測單元12所發出之一感測訊號。感測單元12能夠是偵測單種或多種成分的感測器。當要感測氣體中不同的成分時，能夠將感測單元12取出，替換成具 有感測不同成分之功能的感測單元12。舉例而言，當要感測氣體中之一氧化碳的濃度時，能夠將原本的感測單元12取出，另將感測一氧化碳用的感測單元12置入腔室110中。

進氣構件14設置於第一開口111。進氣構件14經過第一開口111與腔室110連通。過濾構件15設置於進氣構件14中，用以過濾流經進氣構件14之一氣體，以避免灰塵、顆粒等雜質進入腔室110。進氣構件14亦能從感測裝置10拆卸更換，以使感測裝置10較為衛生。分流構件16與進氣構件14連通。分流構件16具有一壓力閥件161。壓力閥件161根據氣體之壓力開啟或關閉。當氣體之壓力大於一特定值時壓力閥件161能開啟，進而分流從進氣構件14朝向第一開口111流動之氣體。

使用者介面17與控制單元13連接。使用者介面17能包括一顯示單元及一輸入單元(未繪示)。顯示單元用以顯示控制單元13所接收之感測訊號，輸入單元用以提供使用者控制此控制單元13。

泵18設置於本體11，且與控制單元13連接。泵18用以驅使氣體進入腔室110或離開腔室110。

壓力感測器191、流速感測器192、溫度感測器193及溼度感測器194設置於腔室110內，且皆與控制單元13連接。壓力感測器191用以感測腔室110內之壓力。流速感測器192用以感測進出腔室110內之氣體的流速。流速能換算成進出腔室110內之氣體的流量。溫度感測器193用以感測腔室110內之溫度。溼度感測器194用以感測腔室110內之濕度。

啟動器130設置於第一開口111，且與控制單元13連接，啟動器130用以感測氣體之流動，並根據氣體之流動驅動控制單元13。

當使用者要使用本實施例之感測裝置10時，使用者能利用使用者介面17之輸入單元啟動控制單元13。另外，使用者亦能對進氣構件14吹氣，使啟動器130感測氣體之流動，並根據氣體之流動驅動控制單元13進入一校正模式。

請參照第1B圖，繪示第1A圖之感測裝置10之控制單元13處於校正模式之架構圖。於校正模式時，控制單元13會控制閥件113切換成第二閥口113b與第三閥口113c連通，而使腔室110能經由第二開口112與本體11之外連通。泵18能將本體11之外的背景氣體經由第二開口112、第二閥口113b及第三閥口113c進入腔室110之內。藉由壓力感測器191及流速感測器192感測進入腔室110內之背景氣體的量。當腔室110內的背景氣體的量達到感測單元12、溫度感測器193及溼度感測器194所需的量時，能夠藉由溫度感測器193及溼度感測器194感測背景氣體的溫度及溼度。此時，感測單元12也能夠感測背景氣體中目標成分的含量。感測裝置10藉由背景氣體的溫度、溼度及目標成分的含量校正控制單元13。當校正完畢後，控制單元13進入一感測模式。

請參照第1C圖，繪示第1A圖之感測裝置10之控制單元13處於感測模式之架構圖。於感測模式時，控制單元13會控制閥件113切換成第一閥口113a與第三閥口113c連通，而使腔室110能 經由第一開口111與本體11之外連通。此時能夠藉由使用者介面17之顯示單元通知使用者能夠進行氣體感測。使用者能對進氣構件14吹氣，使得使用者肺部的受測氣體經由進氣構件14、第一開口111、第一閥口113a及第三閥口113c進入腔室110。當使用者的吹氣的肺活量不足時，泵18能協助使用者將肺部的受測氣體吹入腔室110之內。當使用者的肺活量過大時，於進氣構件14中的受測氣體之壓力也會上升。當受測氣體之壓力大到使壓力閥件161開啟時，分流構件16能分流從進氣構件14朝向第一開口111流動之受測氣體，以避免進入腔室110之受測氣體壓力過大。藉由壓力感測器191及流速感測器192感測進入腔室110之受測氣體的量。當腔室110內的受測氣體的量達到感測單元12、溫度感測器193及溼度感測器194所需的量時，能夠藉由溫度感測器193及溼度感測器194感測受測氣體的溫度及溼度。此時，感測單元12也能夠感測受測氣體中目標成分的含量，並發出一感測訊號至控制單元13。控制單元13控制使用者介面17之顯示單元顯示感測的結果。當感測單元12感測完畢後，控制單元13進入一清潔模式。

請參照第1D圖，繪示第1A圖之感測裝置10之控制單元13處於清潔模式之架構圖。於清潔模式時，控制單元13會再度控制閥件113切換成第二閥口113b與第三閥口113c連通，而使腔室110能經由第二開口112與本體11之外連通。此時控制泵18以相反方向推進，而能將腔室110之內的已測氣體經由第三閥口113c、 第二閥口113b及第二開口112排放至本體11之外，而達成清潔腔室110內的功能。

請參照第2A圖，繪示本提案之另一實施例之感測裝置20之架構圖。本實施例之感測裝置20大致上與第1A圖之感測裝置相似。感測裝置20包括一本體21、一感測單元22、一控制單元23、一進氣構件24、一過濾構件25、一分流構件26、一使用者介面27、一泵28、一壓力感測器291、一流速感測器292、一溫度感測器293、一溼度感測器294及一啟動器230。分流構件26具有一壓力閥件261。

然而，本實施例之本體21包括一腔室210、一第一開口211、一第二開口212、一第一閥件213a及一第二閥件213b。第一閥件213a及第二閥件213b分別設置於第一開口211及第二開口212。第一閥件213a用以切換腔室210是否經由第一開口211與本體21之外連通。第二閥件213b用以切換腔室210是否經由第二開口212與本體21之外連通。控制單元23用以控制本體21之第一閥件213a及第二閥件213b之切換，而使腔室210內經由第一開口211或經由第二開口212與本體21之外連通。

請參照第2B圖，繪示第2A圖之感測裝置20之控制單元23處於校正模式之架構圖。於校正模式時，控制單元23會控制第二閥件213b切換成腔室210經由第二開口212與本體21之外連通，但第一閥件213a切換成腔室210不經由第一開口211與本體21之外連通。泵28能將本體21之外的背景氣體經由第二開口212 進入腔室210之內，以校正控制單元23。當校正完畢後，控制單元23進入一感測模式。

請參照第2C圖，繪示第2A圖之感測裝置20之控制單元23處於感測模式之架構圖。於感測模式時，控制單元23會控制第一閥件213a切換成腔室210經由第一開口211與本體21之外連通，但第二閥件213b切換成腔室210不經由第二開口212與本體21之外連通。受測氣體經由進氣構件24及第一開口211進入腔室210以受感測。當感測單元22感測完畢後，控制單元23進入一清潔模式。

請參照第2D圖，繪示第2A圖之感測裝置20之控制單元23處於清潔模式之架構圖。於清潔模式時，控制單元23會再度控制第二閥件213b切換成腔室210經由第二開口212與本體21之外連通，但第一閥件213a切換成腔室210不經由第一開口211與本體21之外連通。此時控制泵28以相反方向推進，而能將腔室210之內的已測氣體經由第二開口212排放至本體21之外，而達成清潔腔室210內的功能。

綜上所述，本提案之感測裝置，藉由具有雙開口以及腔室的結構簡潔感測裝置的設計及所佔的體積。藉由以能從腔室之內取出之方式設置感測單元，以使感測裝置能夠進行多種成分的感測。藉由切換腔室經由第一開口或第二開口連通至本體之外的方式，使背景氣體能夠經由第二開口進入腔室進行校正。此外，由於已測氣體還能經由第二開口從腔室排出，因此能夠清潔腔室， 使感測元件因被清潔而提升準確度。

雖然本提案以前述之實施例揭露如上，然其並非用以限定本提案。在不脫離本提案之精神和範圍內，所為之更動與潤飾，均屬本提案之專利保護範圍。關於本提案所界定之保護範圍請參考所附之申請專利範圍。

10、20‧‧‧感測裝置

11、21‧‧‧本體

110、210‧‧‧腔室

111、211‧‧‧第一開口

112、212‧‧‧第二開口

113‧‧‧閥件

113a‧‧‧第一閥口

113b‧‧‧第二閥口

113c‧‧‧第三閥口

12、22‧‧‧感測單元

13、23‧‧‧控制單元

130、230‧‧‧啟動器

14、24‧‧‧進氣構件

15、25‧‧‧過濾構件

16、26‧‧‧分流構件

161、261‧‧‧壓力閥件

17、27‧‧‧使用者介面

18、28‧‧‧泵

191、291‧‧‧壓力感測器

192、292‧‧‧流速感測器

193、293‧‧‧溫度感測器

194、294‧‧‧溼度感測器

213a‧‧‧第一閥件

213b‧‧‧第二閥件

第1A圖，繪示本提案之實施例之感測裝置之架構圖。

第1B圖，繪示第1A圖之感測裝置之控制單元處於校正模式之架構圖。

第1C圖，繪示第1A圖之感測裝置之控制單元處於感測模式之架構圖。

第1D圖，繪示第1A圖之感測裝置之控制單元處於清潔模式之架構圖。

第2A圖，繪示本提案之另一實施例之感測裝置之架構圖。

第2B圖，繪示第2A圖之感測裝置之控制單元處於校正模式之架構圖。

第2C圖，繪示第2A圖之感測裝置之控制單元處於感測模式之架構圖。

第2D圖，繪示第2A圖之感測裝置之控制單元處於清潔模式之架構圖。

10‧‧‧感測裝置

11‧‧‧本體

110‧‧‧腔室

111‧‧‧第一開口

112‧‧‧第二開口

113‧‧‧閥件

113a‧‧‧第一閥口

113b‧‧‧第二閥口

113c‧‧‧第三閥口

12‧‧‧感測單元

13‧‧‧控制單元

130‧‧‧啟動器

14‧‧‧進氣構件

15‧‧‧過濾構件

16‧‧‧分流構件

161‧‧‧壓力閥件

17‧‧‧使用者介面

18‧‧‧泵

191‧‧‧壓力感測器

192‧‧‧流速感測器

193‧‧‧溫度感測器

194‧‧‧溼度感測器

Claims (14)

1. 一種感測裝置，包括：一本體，包括一腔室、一第一開口及一第二開口；一感測單元，以能從該腔室之內取出之方式設置於該本體；以及一控制單元，連接該本體及該感測單元，該控制單元用以接收該感測單元所發出之一感測訊號，以及用以控制該本體之切換，而使該腔室經由該第一開口或經由該第二開口與該本體之外連通。
2. 如請求項1所述之感測裝置，其中該本體還包括一閥件，該閥件具有一第一閥口、一第二閥口及一第三閥口，該第一閥口與該第一開口相連通，該第二閥口與該第二開口相連通，該第三閥口與該腔室相連通，該控制單元用以控制該本體之該閥件切換該第一閥口與該第三閥口連通或該第二閥口與該第三閥口連通，而使該腔室經由該第一開口或經由該第二開口與該本體之外連通。
3. 如請求項1所述之感測裝置，其中該本體還包括一第一閥件及一第二閥件，分別設置於該第一開口及該第二開口，該第一閥件用以切換該腔室是否經由該第一開口與該本體之外連通，該第二閥件用以切換該腔室是否經由該第二開口與該本體之外連通，該控制單元用以控制該本體之該第一閥件及該第二閥件之切換，而使該腔室經由該第一開口或經由該第二開口與該本 體之外連通。
4. 如請求項1所述之感測裝置，還包括一進氣構件，設置於該第一開口，該進氣構件經過該第一開口與該腔室連通。
5. 如請求項4所述之感測裝置，還包括一過濾構件，設置於該進氣構件中。
6. 如請求項4所述之感測裝置，還包括一分流構件，與該進氣構件連通，該分流構件用以分流從該進氣構件朝向該第一開口流動之一氣體。
7. 如請求項6所述之感測裝置，其中該分流構件具有一壓力閥件，根據該氣體之壓力開啟或關閉，當該氣體之壓力大於一特定值時該壓力閥件係開啟，而分流從該進氣構件朝向該第一開口流動之該氣體。
8. 如請求項1所述之感測裝置，還包括一使用者介面，與該控制單元連接。
9. 如請求項1所述之感測裝置，還包括一泵，設置於該本體，且與該控制單元連接，該泵用以驅使一氣體進入該腔室或離開該腔室。
10. 如請求項1所述之感測裝置，還包括一壓力感測器，設置於該腔室內，且與該控制單元連接，該壓力感測器用以感測該腔室內之壓力。
11. 如請求項1所述之感測裝置，還包括一流速感測器，設置於該腔室內，且與該控制單元連接，該流速感測器用以感測進出該 腔室內之一氣體的流速。
12. 如請求項1所述之感測裝置，還包括一溫度感測器，設置於該腔室內，且與該控制單元連接，該溫度感測器用以感測該腔室內之溫度。
13. 如請求項1所述之感測裝置，還包括一溼度感測器，設置於該腔室，且與該控制單元連接，該溼度感測器用以感測該腔室內之濕度。
14. 如請求項1所述之感測裝置，還包括一啟動單元，設置於該第一開口，且與該控制單元連接，該啟動單元用以感測一氣體之流動，並根據該氣體之流動驅動該控制單元。