[发明专利]使用压力波的霉菌检测装置

说明书

霉菌传感器配置有围封的腔，在该围封的腔中定位有用营养物处理的基质。霉菌传感器包括被配置为测量围封的腔内的压力波的性质的感测系统。控制器操作感测系统并且被编程为基于腔内的压力波响应的特性来检测在腔内生长的霉菌的存在。

相关申请的交叉引用

本申请要求2018年12月31日提交的美国临时申请序列号62/787057的权益，该文献的公开内容通过引用以其整体并入到本文中。

技术领域

本申请总体上涉及用于检测环境中的霉菌的集成传感器。

背景技术

在许多环境中，霉菌能够成为严重的问题。长时间暴露于霉菌可能会导致健康问题。过度的霉菌生长可能会弄脏或降解结构的表面。此外，霉菌的存在可以指示结构中的水分问题。通常，霉菌问题可能存在一段时间而不被检测到。在一些情形中，霉菌生长很容易看到，并且能够通过视觉检查而检测到。在许多情形中，霉菌存在但是不能被观察者容易地看到。在理想情况下，期望的是，在霉菌可能会导致健康或结构问题之前检测到霉菌。

霉菌通过在空气中释放孢子而传播。当霉菌孢子落在条件适合生长的介质（medium）上时，它们可以生长。适合生长的条件包括适当水平的营养物、水和pH平衡。没有落在这种介质上的霉菌孢子可以保持无活性，并且能够被空气携带。在大多数空气中都发现了一定浓度的霉菌孢子。问题区域可能具有更高的霉菌孢子浓度。

检测霉菌的典型方法是在受影响的位置中收集表面或空气样本。颗粒物质可以被积累或放置在显微镜玻片上。专家可以通过显微镜观察玻片，以识别霉菌并确定霉菌浓度和存在的霉菌类型。这些方法通常要求采集样本并将样本发送到在霉菌检测方面具有专业知识的实验室。这种过程往往是劳动密集的并且相当昂贵。此外，接收结果可能会花费一些时间。现有方法不允许对区域连续采样。

发明内容

霉菌检测装置可以包括被配置为使用诸如声波的压力波来检测霉菌的感测装置。在一些配置中，感测装置包括集成的音频源和音频接收器。在一些配置中，感测装置包括单独的音频源和音频接收器。在一些配置中，感测装置被配置为检测从生长表面反射的声波。在一些配置中，感测装置被配置为检测传输通过生长表面的声波。感测装置可以被配置为测量在生长表面上生长的霉菌的竖直生长距离。

霉菌传感器包括限定腔的壳体和被处理以促进霉菌生长并且被暴露在腔内的基质。霉菌传感器包括扬声器，该扬声器设置在腔内并且被配置为将输入信号转换为朝向基质被引导的声波。霉菌传感器包括麦克风，该麦克风设置在腔中并且配置成生成表征从基质反射的声波的电信号。霉菌传感器包括控制器，该控制器被编程为生成输入信号以驱动扬声器、接收电信号、并基于该电信号输出指示在基质上的霉菌生长的信号。

控制器可以进一步被编程为生成输入信号，以在预定频率范围中扫掠（sweep）声波的频率，并在每个频率处测量电信号，以得出频率响应特性。控制器可以进一步被编程为根据频率响应特性的改变而改变信号。控制器可进一步被编程为通过测量输入信号的发射和与输入信号相对应的电信号的接收之间的时间偏移来估计基质上的平面外生长，并基于该平面外生长生成信号。控制器可以进一步被编程为通过将电信号的衰减与在开始霉菌检测循环之前测量的基线信号的衰减进行比较来估计霉菌生长，并基于该衰减来生成信号。扬声器可以被配置为输出在超声频率范围中的声。控制器可以进一步被编程为生成脉冲作为输入信号，并测量在发送脉冲与在麦克风处接收反射脉冲之间的时间。控制器可以进一步被编程为响应于时间的减少而引起信号指示更大量的霉菌生长。霉菌传感器可以进一步包括第二扬声器，该第二扬声器在腔内联接到壳体，并且控制器可以进一步被编程为驱动扬声器和第二扬声器以产生立体声效果。壳体可以是音频隔离的，以最小化到腔中的和离开腔的声传输。