TWI696818B - 微粒監測模組 - Google Patents

Abstract

一種微粒監測模組，包含：一主體，由導氣本體及監測本體組成，透過設置在導氣本體的複數個儲氣腔室內的加熱元件，來對進入導氣本體內的氣體進行加熱除溼，再將經由加熱除濕後的氣體導入監測本體，使位於監測本體內的傳感器得以精確檢測出懸浮微粒的粒徑及濃度，藉以降低水氣對於懸浮微粒檢測的干擾。

Description

微粒監測模組

本案關於一種微粒監測模組，尤指一種可維持監測標準溼度及可組配於薄型可攜式裝置進行氣體監測的微粒監測模組。

懸浮微粒是指於空氣中含有的固體顆粒或液滴，由於其粒徑非常細微，容易通過鼻腔內的鼻毛進入人體的肺部，進而引起肺部的發炎、氣喘或心血管的病變，若是其他汙染物依附於懸浮微粒上，更會加重對呼吸系統的危害。

目前的氣體檢測大都為定點式，且僅可測量氣體觀測站周遭的氣體資訊，無法隨時隨地提供懸浮微粒的濃度；此外，懸浮微粒的檢測難以避免水蒸汽的干擾，在高濕度的環境下，顆粒物被水蒸汽包圍後，體積變大，透光性不足，同時小的水分子(水珠)增多，這些都會直接影響檢測的準確性；有鑑於此，對於如何能夠隨時隨地檢測懸浮微粒，又要避免環境溫溼度對於檢測結果產生影響，來達到可隨時隨地又準確地監測懸浮微粒濃度的目的，實為目前迫切需要解決之問題。

本案之主要目的係提供一種微粒監測模組，其可組配於薄型可攜式裝置進行微粒監測。微粒監測模組先將氣體由進氣口吸入第一隔室內， 於第一隔室內加熱，使得位於第一隔室內的氣體能夠維持於監測標準溼度，提升氣體感測器的感測效率。此外，主體具備有單向開口的監測腔室，以提供一單向氣體導入以及導出之監測。共振片接著再透過致動器的致動導送氣體，來達到微粒監測模組於薄型可攜式裝置進行即時監測的目的。

本案之一廣義實施態樣為一種微粒監測模組，包含：一主體、一微粒監測基座、一致動器以及一傳感器。主體由一導氣本體及一監測本體相互組合而成，其中導氣本體具有複數個儲氣腔室以及複數個通氣通道。其中每一儲氣腔室分別設有一進氣口、一熱氣排放口、一出氣口以及一加熱元件。加熱元件對儲氣腔室內之氣體加熱除濕，並使儲氣腔室內部因加熱所形成水蒸氣體由熱氣排放口排出，而除濕後之氣體透過出氣口導出。其中每兩相鄰之儲氣腔室之間透過一相對應之通氣通道彼此連通，使每一儲氣腔室內之氣體在除濕後透過一相對應之通氣通道被導引至所一相鄰之儲氣腔室，藉以再次進行除濕作業。監測本體內部由一承載隔板區隔出一進氣隔室及一出氣隔室，且監測本體設有一排氣孔，連通出氣隔室以及本體外部。承載隔板設有一連通口，供以連通進氣隔室及出氣隔室。微粒監測基座設置於進氣隔室內並具有一監測通道。監測通道之一端具有一承置槽，且承置槽與監測通道連通。致動器設置於微粒監測基座內，以控制氣體由進氣隔室導入監測通道，再經由連通口連通導至於出氣隔室中，最後由排氣孔排出，藉以構成監測本體之單一方向氣體導送；傳感器設置於承載隔板上，並位於微粒監測基座之監測通道中，用以監測監測通道內之氣體的微粒濃度。藉此，當濕度40%以上的外部氣體導入導氣本體內，經串接之儲氣腔室加熱除濕，使氣體之濕度達到10~40%，接著再導入監測本體 內，經由致動器導送監測通道中，並以傳感器對監測通道內之氣體監測出準確之微粒濃度。

1:主體

11:導氣本體

111:儲氣腔室

1111:進氣口

1112:熱氣排放口

1113:出氣口

1114:加熱元件

1115:第一連接穿孔

1116:溫濕度感測器

1117:第二連接穿孔

112:通氣通道

12:監測本體

121:承載隔板

121a:外露部分

122:進氣隔室

123:出氣隔室

124:排氣孔

125:連通口

126:連接孔

127:連接器

2:微粒監測基座

21:監測通道

22:承置槽

23:雷射發射器

24:光束通道

3:致動器

3':致動器

31:噴氣孔片

31':進氣板

31a:連接件

31b:懸浮片

31c:中空孔洞

31a':進氣孔

31b':匯流排槽

31c':匯流腔室

32:腔體框架

32':共振片

32a':中空孔

32b':可動部

32c':固定部

33:致動體

33a:壓電載板

33b:調整共振板

33c:壓電板

33c':支架

33':壓電致動器

33a':懸浮板

33b':外框

33d':壓電元件

33e':間隙

33f':凸部

34:絕緣框架

34':第一絕緣片

35:導電框架

35':導電片

351':導電接腳

352':電極

36:共振腔室

36':第二絕緣片

37:氣流腔室

37':腔室空間

4:傳感器

5:電路軟板

6:閥

61:保持件

62:密封件

63:位移件

611、621、631:通孔

第1圖為本案微粒監測模組之第一實施例之剖面示意圖。

第2圖為本案第一實施例之導氣本體之剖面示意圖。

第3圖為本案第一實施例之儲氣腔室自相反於第2圖之視角所視得之剖面示意圖。

第4圖為本案第一實施例之監測本體之剖面示意圖。

第5圖為本案第一實施例之儲氣腔室設置閥之剖面示意圖。

第6圖為本案第一實施例之致動器之立體分解示意圖。

第7A圖為本案第一實施例之致動器之剖面示意圖。

第7B圖至第7C圖為本案第一實施例之致動器之作動示意圖。

第8A圖為本案第一實施例之閥之剖面示意圖。

第8B圖為本案第一實施例之閥之作動示意圖。

第9圖為本案微粒監測模組之第二實施例之剖面示意圖。

第10圖為本案第二實施例之監測本體之剖面示意圖。

第11圖為本案第二實施例之儲氣腔室設置閥之剖面示意圖

第12A圖為本案第二實施例之致動器自俯視角度所視得之立體分解示意圖。

第12B圖為本案第二實施例之致動器自仰視角度所視得之立體分解示意圖。

第13A圖為本案第二實施例之致動器之剖面示意圖。

第13B圖為本案其他實施例之致動器之剖面示意圖。

第13C圖至第13E圖為本案第二實施例之致動器之作動示意圖。

體現本案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。應理解的是本案能夠在不同的態樣上具有各種的變化，其皆不脫離本案的範圍，且其中的說明及圖示在本質上當作說明之用，而非用以限制本案。

本案提供一種微粒監測模組，請參閱第1圖至第3圖，於本案第一實施例中，微粒監測模組包含一主體1、一微粒監測基座2、一致動器3及一傳感器4。主體1由一導氣本體11及一監測本體12相互組合而成。導氣本體11具有複數個儲氣腔室111及複數個通氣通道112。其中，每一個儲氣腔室111上皆設有一進氣口1111、一熱氣排放口1112、一出氣口1113及一加熱元件1114。氣體由進氣口1111進入儲氣腔室111後，透過加熱元件1114對儲氣腔室111內的氣體進行加熱、除濕的作業，使得儲氣腔室111內部因加熱所形成之水蒸氣由熱氣排放口1112排出於儲氣腔室111外。最後，將經由加熱、除濕後的氣體由出氣口1113導出。而每一通氣通道112則是設置於相對應之兩相鄰儲氣腔室111之間，意即，每兩相鄰之儲氣腔室111之間是透過一相對應之通氣通道112彼此相通，使得每一儲氣腔室111內之氣體在除溼後透過一相對應之通氣通道112被導引至一相鄰之儲氣腔室111，藉以再次進行除濕作業。

請繼續參閱第1圖及第4圖，監測本體12內部由一承載隔板121區隔出一進氣隔室122及一出氣隔室123。監測本體12設有一排氣孔124，連通出氣隔室123以及主體1外部。承載隔板121設有一連通口125，使進氣隔室122與出氣隔室123相連通。

微粒監測基座2設置於進氣隔室122內，於本實施例中，微粒監測基座2設置於承載隔板121上並容置於進氣隔室122中。微粒監測基座2具有一監測通道21，監測通道21的一端具有一承置槽22，承置槽22與監測通道21相通，而監測通道21的另一端與承載隔板121之連通口125相連通。

致動器3設置於微粒監測基座2的承置槽22中，並封閉承置槽22，以控制氣體由進氣隔室122導入監測通道21內，再經由連通口125導至出氣隔室123中，最後由排氣孔124排出，藉以構成監測本體12之單一方向氣體導送。傳感器4係設置於承載隔板121上，並且位於微粒監測基座2的監測通道21中，用以監測監測通道21內之氣體的微粒濃度。其中，監測通道21係直接垂直連通到進氣隔室122，使監測通道21上方得以直接導氣，不影響氣流導入，如此得以加快氣體導入監測通道21，並透過傳感器4進行檢測，提升氣體監測的效率。

請繼續參閱第1圖及第4圖，微粒監測基座2更具有一雷射發射器23及一光束通道24。雷射發射器23與承載隔板121電性連接，並與光束通道24相鄰，以發射光束進入光束通道24內，而光束通道24與監測通道21相連通，用以導引雷射發射器23所發射之光束照射至監測通道21中。當光束照射至監測通道21內的氣體時，氣體中所含有之懸浮微粒將產生多個光點，傳感器4藉由接收懸浮微粒所產生之光點感測懸浮微粒的粒徑及濃度。在本實施例中，傳感器4為PM2.5傳感器，但不以此為限。

請參閱第1圖，監測本體12更具有一連接孔126，供一電路軟板5穿伸入使得電路軟板5之一端與致動器3電性連接。電路軟板5與致動器3連接後以封膠封閉連接孔126，避免氣體由連接孔126導入進氣隔室122內。此外，承載隔板121具有一外露部分121a穿透延伸出主體1外部，外露部分121a上設有一連接器127。連接器127與電路軟板5之另一端電性連 接，用以提供承載隔板121與電路軟板5電能及訊號。在本實施例中，承載隔板121為一電路板，但不以此為限。

請繼續參閱第1圖，當濕度40%以上的外部氣體導入導氣本體11後，經過多個串接的儲氣腔室111加熱除濕之，使得氣體的濕度達到10~40%後，接著再導入監測本體12內，經由致動器3導送至監測通道21中，並以傳感器4對監測通道21內的氣體監測出準確之微粒濃度。值得注意的是，在本實施例中，氣體之濕度保持在20%~30%為最佳。

接著請參閱第3圖，導氣本體11包括複數個溫濕度感測器1116，分別設置於儲氣腔室111內，用以分別監測儲氣腔室111內氣體的濕度，藉以分別調整加熱元件1114的加熱時間及加熱功率。其中，每一儲氣腔室111更設有一第一連接穿孔1115以及一第二連接穿孔1117。第一連接穿孔1115供電路軟板5穿設，使得電路軟板5得以電性連接加熱元件1114，並利用封膠封閉第一連接穿孔1115避免氣體由第一連接穿孔1115進入儲氣腔室111內。第二連接穿孔1117同樣供電路軟板5穿設，使得電路軟板5得以電性連接溫濕度感測器1116，並利用封膠封閉第二連接穿孔1117，避免氣體由第二連接穿孔1117進入儲氣腔室111內。

請參閱第5圖所示，在本實施例中，導氣本體11更設有複數個閥6，分別設置於每個儲氣腔室111的進氣口1111、熱氣排放口1112及出氣口1113，用以控制進行加熱除濕之儲氣腔室111之啟閉，並以溫濕度感測器1116監測之結果，來控制閥6之啟閉狀態。

本案關於導氣本體11內導入氣體之除濕加熱方式，具有下列實施方式：首先第一實施方式如下，控制閥6開啟全部儲氣腔室111之進氣口1111、熱氣排放口1112及出氣口1113，使濕度40%以上的外部氣體導入導氣本體11時，利用彼此串連且連通之儲氣腔室111進行多腔室的多次 加熱除濕，並以溫濕度感測器1116分別監測儲氣腔室111內之氣體濕度，以分別調整加熱元件1114之加熱時間及加熱功率。此外，儲氣腔室111內因加熱除濕所形成之水蒸氣體由熱氣排放口1112排出，而除濕後濕度達到10~40%之氣體接著被導入監測本體12內。

第二實施方式如下，其中一儲氣腔室111在進行加熱除濕時，控制閥6開啟其中一儲氣腔室111之進氣口1111及熱氣排放口1112而關閉其中一儲氣腔室111之出氣口1113，控制其他儲氣腔室111之閥6開啟其他儲氣腔室111之進氣口1111、出氣口1113而關閉其他儲氣腔室111之熱氣排放口1112，使濕度40%以上之外部氣體導入其中一儲氣腔室111內，由加熱元件1114加熱除濕。待溫濕度感測器1116監測其中一儲氣腔室111內之氣體濕度達到一需求值後，再開啟已完成加熱及除濕之該儲氣腔室111之出氣口1113，藉此使濕度達到10~40%之氣體直接導入監測本體12內，以構成單一腔室加熱除濕之操作。

第三實施方式如下，其中一儲氣腔室111在進行加熱除濕時，控制閥6開啟其中一儲氣腔室111之進氣口1111及熱氣排放口1112而關閉其中一儲氣腔室111之出氣口1113，使濕度40%以上之外部氣體導入其中一儲氣腔室111內，由加熱元件1114加熱除濕。待溫濕度感測器1116監測其中一儲氣腔室111內之氣體濕度在一需求值後，再開啟出氣口1113，復將除濕後之氣體導入下一串聯之儲氣腔室111進行加熱除濕。此時控制下一串連之儲氣腔室111之閥6開啟進氣口1111及熱氣排放口1112而關閉出氣口1113，使除濕後氣體再次進行加熱除濕。同樣待溫濕度感測器1116監測下一串連之儲氣腔室111內之氣體濕度達一需求值後，再開啟出氣口1113，復將二次除濕後氣體再導入其他串聯之儲氣腔室111 繼續進行多次分批加熱除濕。最後，導出濕度達10~40%之需求氣體進入監測本體12內，以構成多腔室多次分批加熱除濕之操作。

在了解上述微粒監測模組之加熱除濕操作後，以下將就本案第一實施例之致動器3之結構及作動方式作一說明。

請參閱第6圖至第7C圖，本案第一實施例之致動器3為一氣體泵浦，致動器3包含有依序堆疊之噴氣孔片31、腔體框架32、致動體33、絕緣框架34及導電框架35。噴氣孔片31包含了複數個連接件31a、一懸浮片31b及一中空孔洞31c。懸浮片31b可彎曲振動，而複數個連接件31a鄰接於懸浮片31b的周緣。於本案第一實施例中，連接件31a其數量為4個，分別鄰接於懸浮片31b的4個角落，但不此以為限。中空孔洞31c形成於懸浮片31b的中心位置。腔體框架32承載疊置於懸浮片31b上，而致動體33承載疊置於腔體框架32上，並包含了一壓電載板33a、一調整共振板33b、一壓電板33c。其中，壓電載板33a承載疊置於腔體框架32上，調整共振板33b承載疊置於壓電載板33a上，而壓電板33c承載疊置於調整共振板33b上。壓電板33c供施加電壓後發生形變以帶動壓電載板33a及調整共振板33b進行往復式彎曲振動。絕緣框架34承載疊置於致動體33之壓電載板33a上，而導電框架35承載疊置於絕緣框架34上。其中，致動體33、腔體框架32及該懸浮片31b之間形成一共振腔室36。其中，調整共振板33b的厚度大於壓電載板33a的厚度。

請參閱第7A圖，致動器3透過連接件31a使致動器3設置於微粒監測基座2的承置槽22之中。噴氣孔片31與承置槽22的底面間隔設置，並於兩者之間形成一氣流腔室37。請接著參閱第7B圖，當施加電壓於致動體33之壓電板33c時，壓電板33c因壓電效應開始產生形變並同部帶動調整共振板33b與壓電載板33a產生位移。此時，噴氣孔片31會因亥姆霍茲 共振(Helmholtz resonance)原理一起被帶動，使得致動體33向遠離承置槽22底面的方向移動。由於致動體33向遠離承置槽22底面的方向移動，使得噴氣孔片31與承置槽22的底面之間的氣流腔室37的容積增加，在其內部氣壓形成負壓，致使致動器3外的空氣因為壓力梯度由噴氣孔片31的連接件31a與承置槽22的側壁之間的空隙進入氣流腔室37並進行集壓。最後請參閱第7C圖，當氣體不斷地進入氣流腔室37內，使氣流腔室37內的氣壓形成正壓時，致動體33受電壓驅動向承置槽22的底面移動，壓縮氣流腔室37的容積，並且推擠氣流腔室37內空氣，使氣體進入監測通道21內。藉此，傳感器4得以檢測監測通道21內的氣體所含懸浮微粒濃度。

本案第一實施例中之致動器3為一氣體泵浦，當然本案之致動器3也可透過微機電製程的方式所製出的微機電系統氣體泵浦。其中，噴氣孔片31、腔體框架32、致動體33、絕緣框架34及導電框架35皆可透過面型微加工技術製成，藉以縮小致動器3的體積。

閥6的具體結構，請參閱第8A圖及第8B圖來說明，閥6包括一保持件61、一密封件62以及一位移件63。位移件63設置於保持件61及密封件62之間並可於兩者間位移。保持件61上具有複數個通孔611，而位移件63對應保持件61上的通孔611位置也設通孔631。保持件61的通孔611及位移件63的通孔631，其位置為相互對準。密封件62上設有複數個通孔621，且密封件62之通孔621與保持件61上通孔611之位置形成錯位而不對準。閥6之保持件61、密封件62以及位移件63透過電路軟板5連接一處理器(未圖示)，處理器控制位移件63之位移，構成閥6之開啟。

閥6之位移件63可為一帶電荷之材料，保持件61為一兩極性之導電材 料。保持件61電性連接電路軟板5之處理器，用以控制保持件61之極性(正電極性或負電極性)。若位移件63為一帶負電荷之材料，當閥6須受控開啟時，處理器控制保持件61形成一正電極，此時位移件63與保持件61維持不同極性，如此會使位移件63朝保持件61靠近，構成閥6之開啟(如第8B圖所示)。反之，若位移件63為一帶負電荷之材料，當閥6須受控關閉時，處理器控制保持件61形成一負電極，此時位移件63與保持件61維持相同極性，使位移件63朝密封件62靠近，構成閥6之關閉(如第8A圖所示)。

或者，閥6之位移件63也可為一帶磁性之材料，而保持件61為一可受控變換極性之磁性材料。保持件61電性連接電路軟板5之處理器，用以控制保持件61之極性(正極或負極)。若位移件63為一帶負極之磁性材料，當閥6須受控開啟時，處理器控制保持件61形成一正極之磁性，此時位移件63與保持件61維持不同極性，使位移件63朝保持件61靠近，構成閥6開啟(如第8B圖所示)。反之，若位移件63為一帶負極之磁性材料，當閥6須受控關閉時，處理器控制保持件61形成一負極之磁性，此時位移件63與保持件61維持相同極性，使位移件63朝密封件62靠近，構成閥6之關閉(如第8A圖所示)。

請參閱第9圖至第11圖，本案微粒監測模組之第二實施例之結構與作動方式大致上與第一實施例相同，不同處僅在於致動器3'之結構及作動方式，以下將就本案第二實施例之致動器3'之結構及作動方式作一說明。

請參閱第12A圖、第12B圖以及第13A圖，本案第二實施例之致動器3'為一氣體泵浦，包括一進氣板31'、一共振片32'、一壓電致動器33'、一第一絕緣片34'、一導電片35'以及一第二絕緣片36'。進氣板31'、共振片32'、壓電致動器33'、第一絕緣片34'、導電片35'以及第二絕緣片 36'是依序堆疊組合。

於第二實施例中，進氣板31'具有至少一進氣孔31a'、至少一匯流排槽31b'以及一匯流腔室31c'。匯流排槽31b'是對應進氣孔31a'而設置。進氣孔31a'供導入氣體，匯流排槽31b'引導自進氣孔31a'導入之氣體流至匯流腔室31c'。共振片32'具有一中空孔32a'、一可動部32b'以及一固定部32c'。中空孔32a'對應於進氣板31'之匯流腔室31c'而設置。可動部32b'圍繞中空孔32a'而設置，固定部32c'設置在可動部32b'的外圍。共振片32'與壓電致動器33'共同形成一腔室空間37'於其之間。因此，當壓電致動器33'被驅動時，氣體會由進氣板31'的進氣孔31a'導入，再經匯流排槽31b'匯集至匯流腔室31c'。接著，氣體再通過共振片32'的中空孔32a'，使得壓電致動器33'與共振片32'的可動部32b'產生共振以傳輸氣體。

請續參閱第12A圖、第12B圖以及第13A圖，壓電致動器33'包括一懸浮板33a'、一外框33b'、至少一支架33c'以及一壓電元件33d'。在本實施例中，懸浮板33a'具有一正方形形態，並可彎曲振動，但不以此為限。懸浮板33a'具有一凸部33f'。於第二實施例中，懸浮板33a'之所以採用正方形形態設計，乃由於相較於圓形的形態，正方形懸浮板33a'之結構明顯具有省電之優勢。在共振頻率下操作之電容性負載，其消耗功率會隨共振頻率之上升而增加，因正方形懸浮板33a'之共振頻率較圓形懸浮板低，故所消耗的功率亦會較低。然而，於其他實施例中，懸浮板33a'的形態可依實際需求而變化。外框33b'環繞設置於懸浮板33a'之外側。支架33c'連接於懸浮板33a'以及外框33b'之間，以提供彈性支撐懸浮板33a'的支撐力。壓電元件33d'具有一邊長，其小於或等於懸浮板33a'之一邊長。且壓電元件33d'貼附於懸浮板33a'之一表面上，用以施加驅動電壓以驅動懸浮板33a'彎曲振動。懸浮板33a'、外框33b' 與支架33c'之間形成至少一間隙33e'，用以供氣體通過。凸部33f'凸設於懸浮板33a'之另一表面上。於第二實施例中，懸浮板33a'與凸部33f'為利用一蝕刻製程製出的一體成型結構，但不以此為限。

請參閱第13A圖，於第二實施例中，腔室空間37'可利用在共振片32'及壓電致動器33'之外框33b'之間所產生的間隙填充一材質，例如導電膠，但不以此為限，使得共振片32'與懸浮板33a'之間可維持一定的深度，進而可導引氣體更迅速地流動。此外，因懸浮板33a'與共振片32'保持適當距離，使彼此的接觸干涉減少，噪音的產生也可被降低。於其他實施例中，可藉由增加壓電致動器33'的外框33b'的高度來減少填充在共振片32'及壓電致動器33'之外框33b'之間的間隙之中的導電膠厚度。如此，在仍可使得懸浮板33a'與共振片32'保持適當距離的情況下，致動器3'的整體組裝不會因熱壓溫度及冷卻溫度而影響導電膠之填充厚度，避免導電膠因熱脹冷縮因素影響到腔室空間37'在組裝完成後的實際大小。

請參閱第13B圖，於其他實施例中，懸浮板33a'可以採以沖壓方式成形，使懸浮板33a'向外延伸一距離，向外延伸距離可由支架33c'成形於懸浮板33a'與外框33b'之間所調整，使在懸浮板33a'上的凸部33f'的表面與外框33b'的表面兩者形成非共平面。利用於外框33b'的組配表面上塗佈少量填充材質，例如：導電膠，以熱壓方式使壓電致動器33'貼合於共振片32'的固定部32c'，進而使得壓電致動器33'得以與共振片32'組配結合，如此直接透過將上述壓電致動器33'之懸浮板33a'採以沖壓成形構成一腔室空間37'的結構改良，所需的腔室空間37'得以透過調整壓電致動器33'之懸浮板33a'沖壓成形距離來完成，有效地簡化了調整腔室空間37'的結構設計，同時也達成簡化製程，縮短製程時間等優點。

請回到第12A圖及第12B圖，於第二實施例中，第一絕緣片34'、導電片35'及第二絕緣片36'皆為框型的薄型片體，但不以此為限。進氣板31'、共振片32'、壓電致動器33'、第一絕緣片34'、導電片35'以及第二絕緣片36'皆可透過微機電的面型微加工技術製程，使致動器3'的體積縮小，以構成一微機電系統之致動器3'。

接著，請參閱第13C圖，在壓電致動器33'作動流程中，壓電致動器33'的壓電元件33d'被施加驅動電壓後產生形變，帶動懸浮板33a'向遠離進氣板31'的方向位移，此時腔室空間37'的容積提升，於腔室空間37'內形成了負壓，便汲取匯流腔室31c'內的氣體進入腔室空間37'內。同時，共振片32'產生共振同步向遠離進氣板31'的方向位移，連帶增加了匯流腔室31c'的容積。且因匯流腔室31c'內的氣體進入腔室空間37'的關係，造成匯流腔室31c'內同樣為負壓狀態，進而通過進氣孔31a'以及匯流排槽31b'來吸取氣體進入匯流腔室31c'內。

再來，如第13D圖所示，壓電元件33d'帶動懸浮板33a'朝向進氣板31'位移，壓縮腔室空間37'，同樣的，共振片32'被懸浮板33a'致動，產生共振而朝向進氣板31'位移，迫使同步推擠腔室空間37'內的氣體通過間隙33e'進一步傳輸，以達到傳輸氣體的效果。

最後，如第13E圖所示，當懸浮板33a'被帶動回復到未被壓電元件33d'帶動的狀態時，共振片32'也同時被帶動而向遠離進氣板31'的方向位移，此時的共振片32'將壓縮腔室空間37'內的氣體向間隙33e'移動，並且提升匯流腔室31c'內的容積，讓氣體能夠持續地通過進氣孔31a'以及匯流排槽31b'來匯聚於匯流腔室31c'內。透過不斷地重複上述第13C圖至第13E圖所示之致動器3'作動步驟，使致動器3'能夠連續使氣體高速流動，達到致動器3'傳輸與輸出氣體的操作。

接著，請回到參閱第12A圖及第12B圖，導電片35'之外緣凸伸一導電接腳351'，以及從內緣凸伸一彎曲狀電極352'，電極352'電性連接壓電致動器33'的壓電元件33d'。導電片35'的導電接腳351'向外接通外部電流，藉以驅動壓電致動器33'的壓電元件33d'。此外，第一絕緣片34'以及第二絕緣片36'的設置，可避免短路的發生。

綜上所述，本案所提供之微粒監測模組，於複數個儲氣腔室內設置加熱元件，使得由導氣本體導入監測本體內的空氣保持溼度於10~40%，再由致動器將維持在10~40%溼度的氣體由進氣隔室導入監測通道內，來檢測懸浮微粒的粒徑及濃度。透過維持監測標準溼度來提升懸浮微粒的監測效率，進而提升檢測懸浮微粒的效果。此外，本案所提供之微粒監測模組可組配於薄型可攜式裝置進行懸浮微粒監測，配合現代人隨身攜帶可攜裝置的習慣，來達到隨時隨地檢測懸浮微粒的功效，極具產業利用性及進步性。

本案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。

1:主體

11:導氣本體

111:儲氣腔室

1111:進氣口

1112:熱氣排放口

1113:出氣口

1114:加熱元件

1116:溫濕度感測器

112:通氣通道

12:監測本體

121:承載隔板

121a:外露部分

122:進氣隔室

123:出氣隔室

124:排氣孔

125:連通口

126:連接孔

127:連接器

2:微粒監測基座

21:監測通道

22:承置槽

23:雷射發射器

24:光束通道

3:致動器

4:傳感器

5:電路軟板

Claims (16)

1. 一種微粒監測模組，包含：一主體，由一導氣本體及一監測本體相互組合而成，其中該導氣本體具有：複數個儲氣腔室，其中每一該儲氣腔室分別設有一進氣口、一熱氣排放口、一出氣口以及一加熱元件，該加熱元件對該儲氣腔室內之氣體加熱除濕，並使該儲氣腔室內部因加熱所形成之水蒸氣體由該熱氣排放口排出，而除濕後之氣體透過該出氣口被導出；複數個通氣通道，其中每兩相鄰之該儲氣腔室之間透過一相對應之該通氣通道彼此連通，使每一該儲氣腔室內之氣體在除溼後透過一相對應之該通氣通道被導引至一相鄰之該儲氣腔室，藉以再次進行除濕作業；以及複數個溫濕度感測器，分別設置於每一該儲氣腔室內，用以監測每一該儲氣腔室內之氣體之濕度，藉以分別調整該加熱元件之加熱時間及加熱功率；該監測本體內部由一承載隔板區隔出一進氣隔室及一出氣隔室，且該監測本體設有一排氣孔，該排氣孔連通該出氣隔室以及該主體外部，該承載隔板設有一連通口，該連通口供以連通該進氣隔室及該出氣隔室；一微粒監測基座，設置於該進氣隔室內，並具有一監測通道，該監測通道之一端具有一承置槽，該承置槽與該監測通道連通；一致動器，設置於該微粒監測基座內，以控制氣體由該進氣隔室導入該監測通道，再經由該連通口導至該出氣隔室中，最後由該排氣孔排出，藉以構成該監測本體之單一方向氣體導送；以及 一傳感器，設置於該承載隔板上，並位於該微粒監測基座之該監測通道中，用以監測該監測通道內之氣體的微粒濃度；藉此，當濕度40%以上的外部氣體導入該導氣本體後，經串接之每一該儲氣腔室加熱除濕，使氣體之濕度達到10~40%，接著再導入該監測本體內，經由該致動器導送至該監測通道中，並以該傳感器對該監測通道內之氣體監測出準確之微粒濃度。
2. 如申請專利範圍第1項所述之微粒監測模組，其中氣體之溼度保持在20%-30%為最佳。
3. 如申請專利範圍第1項所述之微粒監測模組，其中該導氣本體包括複數個閥，設置於每一該儲氣腔室之該進氣口、該熱氣排放口、該出氣口中，用以控制進行加熱除濕之每一該儲氣腔室之啟閉，並以該溫濕度感測器監測之結果，控制該閥之啟閉狀態。
4. 如申請專利範圍第3項所述之微粒監測模組，其中該儲氣腔室在進行加熱除濕時，控制該閥開啟該進氣口、該出氣口及該熱氣排放口，使濕度40%以上之外部氣體導入該導氣本體內，並通過彼此串聯之每一該儲氣腔室以進行多次加熱除濕，每一該儲氣腔室內因加熱除濕所形成之水蒸氣體得由該熱氣排放口排出，而除濕後濕度達到10~40%之氣體接著被導入該監測本體內。
5. 如申請專利範圍第3項所述之微粒監測模組，其中，其中之一該儲氣腔室在進行加熱除濕時，該閥開啟該進氣口以及該熱氣排放口而關閉該出氣口，其他每一該儲氣腔室控制該閥開啟該進氣口以及該出氣口而關閉該熱氣排放口，使濕度40%以上之外部氣體導入進行加熱除濕之該儲氣腔室內，由該加熱元件加熱除濕，待該溫濕度感測器監測進行加熱除濕之該儲氣腔室內之氣體濕度達到一需求值後，再開啟已完成加熱及除濕之該儲氣腔室之該出氣口，導出濕度達到10~40%之氣體通過其他每一 該儲氣腔室後進入該監測本體內，以構成單一腔室加熱除濕之操作。
6. 如申請專利範圍第3項所述之微粒監測模組，其中，其中之一該儲氣腔室在進行加熱除濕時，控制該閥開啟該進氣口以及該熱氣排放口而關閉該出氣口，使濕度40%以上之外部氣體導入該儲氣腔室內，由該加熱元件加熱除濕，待該溫濕度感測器監測該儲氣腔室內之氣體濕度達一需求值後，再開啟該出氣口，復將除濕後之氣體導入下一串聯之每一該儲氣腔室內進行加熱除濕，此時下一串聯之每一該儲氣腔室之該閥控制開啟該進氣口以及該熱氣排放口而關閉該出氣口，使除濕後氣體再次進行加熱除濕，同樣待該溫濕度感測器監測該儲氣腔室內之氣體濕度達一需求值後，再開啟該出氣口，復將二次除濕後之氣體再導入其他串聯之每一該儲氣腔室繼續進行多次分批加熱除濕，最後導出濕度達10~40%之需求氣體進入該監測本體內，以構成多腔室多次分批加熱除濕之操作。
7. 如申請專利範圍第1項所述之微粒監測模組，其中該傳感器為PM2.5傳感器。
8. 如申請專利範圍第1項所述之微粒監測模組，其中該致動器為一微機電系統氣體泵浦。
9. 如申請專利範圍第1項所述之微粒監測模組，其中該致動器為一氣體泵浦，其包含：一噴氣孔片，包含複數個連接件、一懸浮片及一中空孔洞，該懸浮片可彎曲振動，該複數個連接件鄰接於該懸浮片周緣，而該中空孔洞形成於該懸浮片的中心位置，該複數個連接件彈性支撐該懸浮片，並且透過設置該複數個連接件使得該致動器設置於該微粒監測基座之該承置槽中，一氣流腔室形成於該噴氣孔片與該承置槽之間，且至少一空隙形成於該複數個連接件及該懸浮片之間；一腔體框架，承載疊置於該懸浮片上； 一致動體，承載疊置於該腔體框架上，用以接受電壓而產生往復式地彎曲振動；一絕緣框架，承載疊置於該致動體上；以及一導電框架，承載疊設置於該絕緣框架上；其中，該致動體、該腔體框架及該懸浮片之間形成一共振腔室，透過驅動該致動體以帶動該噴氣孔片產生共振，使該噴氣孔片之該懸浮片產生往復式地振動位移，藉以驅動該氣體通過該至少一空隙進入該氣流腔室，再進入該監測通道，實現該氣體之傳輸。
10. 如申請專利範圍第9項所述之微粒監測模組，其中該致動體包含：一壓電載板，承載疊置於該腔體框架上；一調整共振板，承載疊置於該壓電載板上；以及一壓電板，承載疊置於該調整共振板上，用以接受電壓而驅動該壓電載板及該調整共振板產生往復式地彎曲振動。
11. 如申請專利範圍第10項所述之微粒監測模組，其中該調整共振板之厚度大於該壓電載板之厚度。
12. 如申請專利範圍第1項所述之微粒監測模組，其中該致動器為一氣體泵浦，其包含：一進氣板，具有至少一進氣孔、對應該進氣孔位置之至少一匯流排槽以及一匯流腔室，該進氣孔用以導入氣體，該匯流排槽用以引導自該進氣孔導入之氣體至該匯流腔室；一共振片，具有對應該匯流腔室位置的一中空孔，以及圍繞該中空孔周圍的一可動部；以及一壓電致動器，與該共振片在位置上相對應設置，使該進氣板、該共振片以及該壓電致動器依序堆疊設置，該共振片與該壓電致動器之間形成一腔室空間，用以使該壓電致動器受驅動時，使氣體由該進氣板之 該進氣孔導入，經該匯流排槽匯集至該匯流腔室，再通過該共振片之該中空孔，使得該壓電致動器與該共振片之該可動部產生共振以傳輸氣體。
13. 如申請專利範圍第12項所述之微粒監測模組，其中該壓電致動器包含：一懸浮板，具有一正方形形態，並且可彎曲振動；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；以及一壓電元件，具有一邊長，該邊長係小於或等於該懸浮板之一邊長，且該壓電元件貼附於該懸浮板之一表面上，用以施加電壓以驅動該懸浮板彎曲振動。
14. 如申請專利範圍第12項所述之微粒監測模組，其中該致動器還包括一第一絕緣片、一導電片以及一第二絕緣片，其中該進氣板、該共振片、該壓電致動器、該第一絕緣片、該導電片及該第二絕緣片係依序堆疊設置。
15. 如申請專利範圍第1項所述之微粒監測模組，其中該承載隔板為一電路板。
16. 如申請專利範圍第15項所述之微粒監測模組，其中該微粒監測基座及該傳感器與該承載隔板電性連接，該微粒監測基座包括一雷射發射器，該雷射發射器與該承載隔板電性連接，並設有一光束通道，該光束通道與該監測通道相連通，供該雷射發射器發射之光束照射至該監測通道中，使得該監測通道內之氣體所包含之懸浮粒被光束照射後產生投射光點，由該傳感器感測。

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