[发明专利]光学颗粒传感器和感测方法

说明书

本发明提供了光学颗粒传感器和感测方法，该光学颗粒传感器使用不同的第一和第二波长的光源。第一光源被用于检测光散射，并且还被用于确定颗粒何时到达目标位置区域。响应于颗粒被确定为到达目标位置区域，第二光源被操作以提供光脉冲，并且由同一检测器检测响应于光脉冲而从颗粒发射的光。

技术领域

本发明涉及光学颗粒传感器和感测方法。

背景技术

颗粒传感器例如被用于测量空气中的污染水平。

基于对在颗粒处散射的光的测量，可得低成本系统，该颗粒与空气流一起通过传感器中的检测体积。例如，该空气流由风扇或加热器驱动。每个颗粒由连续光源照射，并且创建光脉冲，该光脉冲具有由颗粒通过检测体积的通过时间所确定的持续时间。

这些脉冲在电子系统中被放大、过滤和计数。除了指示颗粒浓度水平之外，这样的检测器还可被用于驱动空气净化器设备的操作。

颗粒物型的空气污染与源自呼吸和心脏疾病的增加的发病率和死亡率、以及与过敏反应相关联。对人类健康的确切影响取决于存在的颗粒类型。

因此，除了提供浓度水平之外，还需要标识存在哪种类型的颗粒。

使用如上面所概述的现有技术，通过光学手段，可以单独地对大于约0.5μm的细颗粒进行计数。在大多数情况下，廉价且高效的具有红色或近红外波长的LED或激光器被使用。以这种方式操作的花粉检测器是商业上可得的。

花粉检测器通常可以检测一种类型的花粉，并区别于灰尘的存在，但它不能辨别更多的花粉类型或真菌孢子。

为了标识存在哪种类型的颗粒(灰尘或哪种类型的花粉或真菌孢子)，可以用多种光源照射颗粒，诸如可见(400nm至760nm)、红外(760nm至3000nm)和UV波长(200nm至400nm)。UV照射可以产生荧光，而可见和IR照射产生散射。这些不同效应之间的比率可被用于标识颗粒的类型。这例如被公开在文章Classification of pollen species usingautofluorescence image analysis,J Biosci Bioeng.2009Jan；107(1):90-4或VitalAutofluorescence:Application to the Study of Plant Living Cells,International Journal of Spectroscopy,Volume 2012(2012),Article ID 124672中。

这些方法目前需要昂贵的专业设备。

要克服的问题之一是光学检测器的窄波长灵敏度。这使得难以将检测器用于其他波长。例如，针对远程控制而设计的廉价的批量生产的光电检测器在大约970nm处具有最大效率。图1示出了针对该类型的光电检测器的作为波长的函数的光敏度。如果该检测器用于检测在大约365nm的UVA波长处的颗粒散射、或在大约340nm处的荧光，则检测器的灵敏度降低至低于0.1。

因此，需要一种光学颗粒传感器，其能够在多个波长处执行测量(并因此允许颗粒标识以及尺寸测量)，但其可以使用低成本的批量生产的电组件来制作。

US 2004/0057050公开了一种用于基于光散射来检测颗粒尺寸的、并且用于检测荧光的系统。第一和第二光源被使用以及共同传感器。US 2016/0209318公开了一种细胞计数系统，其具有沿着流动流路径的多个激光器。检测器被用于检测侧向散射的光或荧光。

发明内容

本发明由权利要求限定。

根据本发明的一个方面的示例，提供了一种光学颗粒传感器，其包括：

光学装置，至少包括不同的第一波长和第二波长的第一光源和第二光源；