TWI642937B - 揮發性有機化合物之檢測警示方法 - Google Patents
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Abstract
一種揮發性有機化合物之檢測警示方法，包含步驟：提供一致動傳感器模組，由氣體傳感器及氣體傳輸致動器組成；實施導氣及監測，透過氣體傳輸致動器將特定輸出量之氣體導送至氣體傳感器處，以取得每一工作監測時間內所監測到的揮發性有機化合物之監測數值；監測數值計算，將氣體傳感器在單位時間內所監測到的所有監測數值累積計算出代謝比對值；以及比對判斷及警示，將該代謝比對值與在該單位時間內人體吸入揮發性有機化合物之危害警示量作比對及判斷，若高於該危害警示量，則致動傳感器模組發出通知警示，提供使用者因應之防護措施。
Description
本發明關於一種揮發性有機化合物之檢測警示方法，尤指一種利用致動傳感器模組導入氣體加以監測之揮發性有機化合物之檢測警示方法。
近年來，空氣汙染問題漸趨嚴重，如何避免空氣中各種汙染物質危害健康，逐漸成為大眾所重視之課題。常見的空氣中汙染物質包含揮發性有機化合物（Volatile Organic Compounds，以下簡稱VOCs），常溫下以氣體形式存在，並具有強揮發性，例如為甲醛、甲苯、二甲苯、乙稀苯、丙稀苯及聚稀苯等。VOCs的來源除了燃料燃燒和交通運輸所產生的廢氣，更常經由建築和裝飾材料，例如：油漆、塗料和膠粘劑，悄悄散佈在室內居家環境，經年累月對人體累積產生傷害。當居室中VOCs濃度超過一定濃度時，在短時間內人們感到頭痛、噁心、嘔吐、四肢乏力；嚴重時會抽搐、昏迷、記憶力減退。VOCs傷害人的肝臟、腎臟、大腦和神經系統，其中還包含了很多致癌物質。
目前的VOCs偵測技術在偵測裝置體積小的狀況下，對於進行即時、準確地偵測仍具改善空間。同時，目前市面上並未具有可供隨身攜帶，以在偵測到環境中VOCs達一危害程度時即時警示使用者的裝置。故，VOCs偵測準確率不高及無法即時對使用者進行警示之缺失，實為目前產業界需解決的問題。
本發明係提供一種揮發性有機化合物（Volatile Organic Compounds，以下簡稱VOCs）之檢測警示方法，該方法利用致動傳感器模組中之氣體傳輸致動器，將空氣中氣體導送至致動傳感器模組中的氣體傳感器處，並將氣體傳感器在一單位時間內之每一工作監測時間所監測到的VOCs之監測數值，累積計算出一代謝比對值，並在判斷比對該代謝比對值高於在該單位時間內人體吸入VOCs之一危害警示量時，該致動傳感器模組發出通知警示予使用者。如此一來，不僅透過導氣步驟提升VOCs檢測之準確率，更可在偵測到環境中VOCs達危害程度時即時警示使用者，藉此解決習知技術中VOCs偵測準確率不高以及無法即時對使用者進行警示之問題。
在本發明之一廣義實施態樣中，揮發性有機化合物之檢測警示方法包含以下步驟：提供一致動傳感器模組，該致動傳感器模組包含一氣體傳感器及一氣體傳輸致動器；實施導氣及監測，透過該氣體傳輸致動器導送一特定傳輸量之氣體至該氣體傳感器處；監測數值計算，將該氣體傳感器在一單位時間所監測到的所有該監測數值作累積計算，以取得一代謝比對值；以及比對判斷及警示，根據該代謝比對值與在該單位時間內人體吸入該揮發性有機化合物之一危害警示量作比對並進行判斷，若高於該危害警示量，即由該致動傳感器模組發出一通知警示，提供使用者因應之防護措施。
在本發明之較佳實施例中，該揮發性有機物之檢測警示方法，更包含當該氣體傳感器在該工作監測時間所監測到之該監測數值高於一危害警示量時，由該致動傳感器模組發出該通知警示，提供使用者因應之防護措施。
在本發明之較佳實施例中，該致動傳感器模組包含一微處理器及一通信傳輸器，其中微處理器為對氣體傳感器所監測之該等監測數值之資料做演算處理，並控制氣體傳輸致動器之啟動；通信傳輸器為將微處理器處理計算轉換後之輸出數據發送給一連結裝置，供該連結裝置顯示輸出、儲存及傳送該輸出數據之資訊。
體現本發明特徵與優點的一些典型實施例將在後段的說明中詳細敘述。應理解的是本發明能夠在不同的態樣上具有各種的變化，其皆不脫離本發明的範圍，且其中的說明及圖示在本質上當作說明之用，而非用以限制本發明。
請參閱第1圖與第2圖。第1圖為本發明之一較佳實施例之揮發性有機化合物之檢測警示方法之步驟圖；第2圖為本發明較佳實施例之致動傳感器模組之方塊圖。首先，在步驟S102中，本發明之VOCs之檢測警示方法提供一致動傳感器模組1。如第2圖所示，致動傳感器模組1包含一氣體傳輸致動器11及氣體傳感器12，在本實施例中更包含一微處理器13與一通信傳輸器14，但不以此為限。其中，氣體傳輸致動器11可致動產生一壓力梯度，藉此驅動氣體朝一特定方向流動。氣體傳輸致動器11的硬體結構將於後詳述。氣體傳感器12用以偵測VOCs。微處理器13用以對氣體傳感器12所監測之該等監測數值之資料做演算處理，並控制氣體傳輸致動器11之啟動。通信傳輸器14可為將微處理器13處理計算及轉換後之一輸出數據，發送給一連結裝置200，使該連結裝置200得以顯示、儲存及傳送該輸出數據之資訊。
在本發明之一實施例中，所述之連結裝置200，具體上可為具有一有線通信傳輸模組或一無線通信傳輸模組之顯示裝置或可攜式行動裝置，藉此以顯示或以聲、光、震動之至少其中之一以達通報警示之防護措施。通信傳輸器14可為有線通信傳輸模組或無線通信傳輸模組。所述之有線通信傳輸模組可為一USB、一mini-USB、一micro-USB之至少其中之一之有線連接方式；所述之無線通信傳輸模組可為一Wi-Fi模組、一藍芽模組、一無線射頻辨識模組及一近場通訊模組之至少其中之一之無線連接方式。然，連結裝置200以及通信傳輸器14之實施態樣可依實際需求任施變化，不以此處舉例為限。
請繼續參閱第1圖。在步驟S104中，VOCs之檢測警示方法利用致動傳感器模組1實施導氣及監測。此時，致動傳感器模組1之氣體傳輸致動器11會將一特定輸出量之氣體導送至氣體傳感器12處，使氣體傳感器12得以對該氣體進行檢測。當該氣體傳輸致動器11將該特定輸出量之氣體導送至氣體傳感器12後，氣體傳感器12再以每一工作監測時間所監測到之VOCs數值，會作為檢測解析用之一監測數值。此工作監測時間可為以秒計算，例如每5秒為一工作監測時間。
在本實施例中，在步驟S106中實施一監測數值計算，氣體傳感器12將一單位時間內監測到的所有該監測數值作累積計算，以取得一代謝比對值，並據以作為一判斷基準。
接著，在步驟S108中實施一比對判斷及警示措施，根據該代謝比對值與在該單位時間內人體吸入VOCs之一危害警示量作比對及判斷，若高於該危害警示量，即由該致動傳感器模組1發出通知警示，提供使用者因應之防護措施。舉例而言，該代謝比對值為氣體傳感器12在該單位時間內每一工作監測時間所監測之監測數值之總和。
請見表一，根據德國國家環境局的公開資料，當偵測到VOCs的濃度為65 ppb (nL/L)以下，則空氣品質級別為絕佳。當VOCs的濃度介於65 ppb至220 ppb，空氣品質級別為良好，但建議所在環境的空氣循環流通。當VOCs的濃度介於220 ppb至660 ppb，空氣品質級別為中等，建議對所在環境進行強力循環通風並尋找汙染源，暴露量不可超過12個月。當VOCs的濃度介於660 ppb至2200 ppb，空氣品質級別為劣等，必須對所在環境進行強力循環通風並尋找汙染源，暴露量不可超過1個月。當VOCs的濃度介於2200 ppb至5500 ppb，空氣品質級別為不健康，為不可接受的狀況，僅可在不可避免狀況下處於此環境，且強力通風為絕對必要，暴露量限制為數小時內。Ppb單位為nL/L，nL為10-9公升。
表一
<TABLE border="1" borderColor="#000000" width="85%"><TBODY><tr><td> 級別 </td><td> 衛生評等 </td><td> 建議 </td><td> 暴露限制 </td><td> VOCs濃度 (單位: ppb) </td></tr><tr><td> 5 不健康 </td><td> 不可接受的情況 </td><td> 僅不可避免狀況下可使用/ 強力通風為必須 </td><td> 數小時 </td><td> 2200-5500 </td></tr><tr><td> 4 劣等 </td><td> 主要反對 </td><td> 強力通風為必須/ 尋找汙染源 </td><td> 小於1個月 </td><td> 660-2200 </td></tr><tr><td> 3 中等 </td><td> 有些反對 </td><td> 強力通風建議/ 尋找汙染源 </td><td> 小於12個月 </td><td> 220-660 </td></tr><tr><td> 2 良好 </td><td> 沒有重大反對 </td><td> 通風建議 </td><td> 無限制 </td><td> 65-220 </td></tr><tr><td> 1 極佳 </td><td> 不反對 </td><td> 目標值 </td><td> 無限制 </td><td> 0-65 </td></tr></TBODY></TABLE>
以下根據表一資料，進一步舉例說明本發明較佳實施例之施作細節，但不以此為限。請參閱第3A圖與第3B圖。第3A圖為本發明較佳實施例之氣體傳感器於單位時間內之監測結果示意圖；第3B圖為本發明較佳實施例之危害警示量之數據示意圖。依據表一資料，當偵測到VOCs的濃度為65 ppb 以下，則空氣品質級別為極佳，環境中所在者無須作出反應。換言之，65 ppb可謂一安全暴露量之上限值。假設人體重量為70公斤，以一天內吸入空氣18000公升來計算，則每小時吸入空氣量為750公升，VOCs的吸入總量為750L/h×65 ppb=13.5nL/s，所以在每秒時間內13.5nL是一個安全濃度暴露量，並可據以設定為危害警示量。亦即，當氣體傳感器12在每一工作監測時間t偵測到該監測數值後，微處理器13接收該監測數值，並將該監測數值累積計算，以與該危害警示量進行比對及判斷；若高於該危害警示量，則微處理器13控制致動傳感器模組1發出通知警示。如第3A圖所示，當微處理器13判斷氣體傳感器12在每一工作監測時間t所偵測到之VOCs之監測數值（例如數值A、B、C、D、F、G、H、I）並未高於危害警示量13.5nL，則不會控制致動傳感器模組1發出通知警示；反之，當微處理器13判斷氣體傳感器12在其中一工作監測時間t所偵測到之VOCs之監測數值（數值E）高於危害警示量13.5nL，則控制致動傳感器模組1發出通知警示。
如第3A圖所示，代謝比對值為數值A+B+C+…+I之總和，但不以此為限。再者，請同時參閱第3B圖及表一資料，若採以體重70公斤所允許之VOCs暴露量為在2200 ppb體積濃度連續暴露不得超過1小時之危害警示量作為比對計算之基準，該危害警示量之計算方式如下：以一天內吸入空氣18000公升來計算，則每小時吸入空氣量為750公升，VOCs的吸入總量為750L/h×2200 ppb=458.3nL/s，所以在1小時的單位時間內，有危害警示量為458.3nL/s×3600sec=1.65ml，因此若採VOCs暴露量為在2200 ppb體積濃度連續暴露不得超過1小時之危害警示量為標準，則當氣體傳感器12在1小時內所監測到之所有工作監測時間所得到之監測數值累積計算出的代謝比對值高於有危害警示量1.65 ml時，則屬於高濃度暴露警示，致動傳感器模組1即刻發出通知警示，提供使用者因應之防護措施，迅速離開，或者在不可避免狀況下可使用，必須強力通風此環境。
又，以體重70公斤所允許之VOCs暴露量為在660 ppb體積濃度連續暴露不得超過1個月之危害警示量作為比對計算之基準，該危害警示量之計算方式如下：以1天內吸入空氣18000公升來計算，則每小時吸入空氣量為750公升，VOCs的吸入總量為750L/h×660 ppb=137.5nL/s，所以在1個月的單位時間內，有危害警示量為137.5nL/s×3600sec×24h×30=356.4ml，因此若採VOCs暴露量為在660 ppb體積濃度連續暴露不得超過1個月之危害警示量為標準，則當氣體傳感器12在1個月內所監測到之所有工作監測時間所得到之監測數值作累積計算出的代謝比對值高於有危害警示量356.4 ml時，則屬於該中濃度暴露警示，致動傳感器模組1即刻發出通知警示，提供使用者因應之防護措施，尋找汙染源或者僅在不可避免狀況下處於此環境，並必須強力通風此環境。
相仿地，以體重70公斤所允許VOCs暴露量為在220 ppb體積濃度連續暴露不得超過12個月之危害警示量作為比對計算之基準，該危害警示量之計算方式如下：以1天內吸入空氣18000公升來計算，則每小時吸入空氣量為750公升，VOCs的吸入總量為750L/h×220 ppb=45.8nL/s，所以在12個月的單位時間內，有危害警示量為45.8nL/s×3600sec×24h×30×12=1424.56ml，因此若採VOCs暴露量為在220 ppb體積濃度連續暴露不得超過12個月之危害警示量為標準，則當氣體傳感器12在12個月內所監測到之所有工作監測時間所得到之監測數值作累積計算出的代謝比對值高於有危害警示量1424.56 ml時，則屬於該低濃度暴露警示，致動傳感器模組1即刻發出通知警示，提供使用者因應之防護措施，通風此環境。
請參閱第4圖與第5圖。第4圖為本發明較佳實施例之致動傳感器模組之外觀結構示意圖；第5圖為第4圖所示之致動傳感器模組之作動示意圖。致動傳感器模組1之氣體傳輸致動器11、氣體傳感器12、微處理器13與通信傳輸器14裝設於一基座300上。其中，氣體傳輸致動器11之結構包含一進氣板111、一共振片112以及一壓電致動器113。進氣板111具有一中心凹部1111、至少一匯流排孔1112以及至少一進氣孔1113。其中，中心凹部1111構成一匯流腔室A，該進氣孔1113導入氣流後，氣流會經由對應該進氣孔1113之匯流排孔1112引導至匯流腔室A中。共振片112具有一中空孔1121對應於匯流腔室A，且中空孔1121之周圍為一可動部1122。
所述之壓電致動器113與共振片112相對應設置，由一懸浮板1131、一外框1132、至少一支架1133以及一壓電片1134所構成。懸浮板1131具有一第一表面1131a及一第二表面1131b，且可彎曲振動。外框1132環繞設置於懸浮板1131之外側。支架1133連接於懸浮板1131與外框1132之間，以提供彈性支撐。壓電片1134之邊長小於或等於懸浮板1131之邊長，且貼附於懸浮板1131之一第一表面1131a上，用以施加電壓以驅動懸浮板1131彎曲振動。共振片112與壓電致動器113之間具有一間隙形成一腔室B。
所述之氣體傳輸致動器11之作動方式為驅動壓電致動器113，使壓電片1134形變而帶動懸浮板1131以支架1133為支點進行往復式振動。壓電致動器113與共振片112之可動部1122會產生共振，因而在腔室B中振動並產生一壓力梯度，吸引外界大氣經由進氣板111之進氣孔1113導入，以形成一氣流。該氣流經匯流排孔1112匯集至中心凹部1111之匯流腔室A，再流經共振片112之中空孔1121進入腔室B內。氣流會更進一步由支架1133間所形成的空隙向下流動至壓電致動器113及基座300之間，並由出氣通道114噴向氣體傳感器12，且此氣體傳輸致動器11所導送之氣體量係為一特定輸出量，以供氣體傳感器12可監測與外界大氣一致之氣體 ，增進檢測結果之即時度及準確度。
綜上所述，本發明之揮發性有機化合物之檢測警示方法利用致動傳感器模組之氣體傳輸致動器，將一特定輸出量之氣體導送至氣體傳感器處進行監測，提高偵測之準確率。當氣體傳感器在每一工作監測時間所得到的VOCs之監測數值，被判斷為高於一危害警示量，則致動傳感器模組發出通知警示，以即時提醒使用者所在環境中的VOCs濃度過高；同時，將氣體傳感器在設定的單位時間所有工作監測時間所得到的VOCs之監測數值，累積計算出一代謝比對值；當代謝比對值被判斷為高於一危害警示量，則致動傳感器模組發出通知警示並提供使用者因應之防護措施，令使用者可避免暴露在具有VOCs的環境中造成累積性傷害。
本發明得由熟知此技術之人士任施匠思而為諸般修飾，然皆不脫如附申請專利範圍所欲保護者。
S102-S108‧‧‧步驟
200‧‧‧連結裝置
300‧‧‧基座
1‧‧‧致動傳感器模組
11‧‧‧氣體傳輸致動器
111‧‧‧進氣板
1111‧‧‧中心凹部
1112‧‧‧匯流排孔
1113‧‧‧進氣孔
112‧‧‧共振片
1121‧‧‧中空孔
1122‧‧‧可動部
113‧‧‧壓電致動器
1131‧‧‧懸浮板
1131a‧‧‧第一表面
1131b‧‧‧第二表面
1132‧‧‧外框
1133‧‧‧支架
1134‧‧‧壓電片
114‧‧‧出氣通道
12‧‧‧氣體傳感器
13‧‧‧微處理器
14‧‧‧通信傳輸器
A‧‧‧匯流腔室
B‧‧‧腔室
第1圖為本發明之一較佳實施例之揮發性有機化合物之檢測警示方法之步驟圖。 第2圖為本發明較佳實施例之致動傳感器模組之方塊圖。 第3A圖為本發明較佳實施例之氣體傳感器於單位時間內之監測結果示意圖。 第3B圖為本發明較佳實施例之危害警示量之數據示意圖。 第4圖為本發明較佳實施例之致動傳感器模組之外觀結構示意圖。 第5圖為第4圖所示之致動傳感器模組之作動示意圖。
Claims (11)
- 一種揮發性有機化合物之檢測警示方法，包含以下步驟: (a) 提供一致動傳感器模組，該致動傳感器模組包含一氣體傳感器及一氣體傳輸致動器； (b) 實施導氣及監測，透過該氣體傳輸致動器導送一特定輸出量之氣體至該氣體傳感器處，該氣體傳感器再以每一工作監測時間內所監測到之一揮發性有機化合物之數值作為一監測數值； (c) 監測數值計算，將該氣體傳感器在一單位時間內所監測到的所有該監測數值作累積計算，以取得一代謝比對值；以及 (d) 比對判斷及警示，根據該代謝比對值與在該單位時間內人體吸入該揮發性有機化合物之一危害警示量作比對並進行判斷，若高於該危害警示量，即由該致動傳感器模組發出一通知警示，提供使用者因應之防護措施。
- 如申請專利範圍第1項所述之揮發性有機化合物之檢測警示方法，其中該步驟(b)更包含步驟(b1)：當該氣體傳感器在該工作監測時間所監測到之該監測數值高於該危害警示量時，由該致動傳感器模組發出該通知警示，提供使用者因應之防護措施。
- 如申請專利範圍第1項所述之揮發性有機化合物之檢測警示方法，其中該致動傳感器模組更包含一微處理器及一通信傳輸器，該微處理器為對該氣體傳感器所監測之該等監測數值之資料做演算處理，並控制該氣體傳輸致動器之啟動，該通信傳輸器為將該微處理器處理計算轉換後之一輸出數據發送給一連結裝置，供該連結裝置顯示、儲存及傳送該輸出數據之資訊。
- 如申請專利範圍第3項所述之揮發性有機化合物之檢測警示方法，其中該連結裝置用以實施通報警示之防護措施。
- 如申請專利範圍第3項所述之揮發性有機化合物之檢測警示方法，其中該連結裝置為具有一有線通信傳輸模組之顯示裝置，以顯示通報警示之防護措施。
- 如申請專利範圍第3項所述之揮發性有機化合物之檢測警示方法，其中該連結裝置為具有一無線通信傳輸模組之顯示裝置，以顯示通報警示之防護措施。
- 如申請專利範圍第3項所述之揮發性有機化合物之檢測警示方法，其中該連結裝置為具有一無線通信傳輸模組之可攜式行動裝置，以顯示或以聲、光、震動之至少其中之一以達通報警示之防護措施。
- 如申請專利範圍第5項所述之揮發性有機化合物之檢測警示方法，其中該有線通信傳輸模組為一USB、一mini-USB、一micro-USB之至少其中之一之有線連接方式。
- 如申請專利範圍第6項所述之揮發性有機化合物之檢測警示方法，其中該無線通信傳輸模組為一Wi-Fi模組、一藍芽模組、一無線射頻辨識模組及一近場通訊模組之至少其中之一之無線連接方式。
- 如申請專利範圍第1項所述之揮發性有機化合物之檢測警示方法，其中該氣體傳輸致動器包括： 一進氣板，具有至少一進氣孔、至少一匯流排孔及構成一匯流腔室之一中心凹部，其中該至少一進氣孔供導入氣流，該匯流排孔對應該進氣孔，且引導該進氣孔之氣流匯流至該中心凹部所構成之該匯流腔室； 一共振片，具有一中空孔對應於該匯流腔室，且該中空孔之周圍為一可動部；以及 一壓電致動器，與該共振片相對應設置； 其中，該共振片與該壓電致動器之間具有一間隙形成一腔室，以使該壓電致動器受驅動時，使氣流由該進氣板之該至少一進氣孔導入，經該至少一匯流排孔匯集至該中心凹部，再流經該共振片之該中空孔，以進入該腔室內，由該壓電致動器與該共振片之該可動部產生共振以傳輸氣流。
- 如申請專利範圍第10項所述之揮發性有機化合物之檢測警示方法，其中該壓電致動器包含： 一懸浮板，具有一第一表面及一第二表面，且可彎曲振動； 一外框，環繞設置於該懸浮板之外側； 至少一支架，連接於該懸浮板與該外框之間，以提供彈性支撐；以及 一壓電片，具有一邊長，該邊長係小於或等於該懸浮板之一邊長，且該壓電片係貼附於該懸浮板之該第一表面上，用以施加電壓以驅動該懸浮板彎曲振動。
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