[发明专利]颗粒传感器

说明书

根据本发明的示例性方面，提供了一种装置。该装置包括：微机电MEMS电容器，该MEMS电容器包括两个板和位于两个板之间的间隙；气体输送器，该气体输送器被配置成使气体流过该间隙；以及读出电路，该读出电路被配置为测量MEMS电容器的电容。

技术领域

本发明涉及基于电容的颗粒检测。

背景技术

在城市地区，由于化学和颗粒污染物导致的空气质量差对健康有害。根据世界卫生组织(WHO)的数据，暴露于空气污染物导致2012年死亡700万人，占全球死亡总数的八分之一。除了空气污染物对人类呼吸系统的影响外，已经建立了暴露于空气污染与许多其他医疗状况、心血管疾病和癌症之间的紧密联系。

空气污染物对健康的负面影响多种多样，并取决于其组成和状态，例如，气态或固态。因此，监测各种空气污染物、其浓度和时空分布不仅在全球范围内很重要，而且在区域和地区内更本地化的基础上对于污染源的本地化和污染的地理范围也很重要。为了测量污染物的运输并预测污染扩散的演变，可以频繁地并且优选地在密集的空间网格上进行测量。

基于过滤器的空气污染物监测包括使用对目标颗粒具有选择性的过滤器。一旦过滤器已经暴露于横穿过滤器的空气中，就可以对过滤器中捕获的颗粒物进行评估，以估计空气中或更一般地气体中颗粒的浓度。

颗粒污染物的粒径范围很大。例如，烟雾颗粒的范围可以为0.01至1微米，粉煤灰颗粒的范围为1至100微米，花粉颗粒的范围为10至100微米，重粉尘为100至1000微米，猫过敏原的范围为0.01至3微米。因此，使用过滤器，可以使用具有不同选择性的一堆过滤器来获得对诸如空气等气体中的颗粒的粒径分布的估计。粒径分布可以包括气体中特定粒径的颗粒浓度的多个估计。

发明内容

根据一些方面，提供了独立权利要求的主题。一些实施例在从属权利要求中定义。

根据本发明的第一方面，提供了一种装置。该装置包括：微机电MEMS电容器，该MEMS电容器包括两个板和位于两个板之间的间隙；气体输送器，该气体输送器被配置成使气体流过该间隙；以及读出电路，该读出电路被配置为测量MEMS电容器的电容。

第一方面的各种实施例可以包括以下项目符号列表中的至少一个特征：

·气体输送器包括机构和热泳装置中的至少一个，其中机构用于在间隙上产生压力差，热泳装置被配置为在间隙上产生温度梯度

·读出电路被配置为检测由与气体一起流过间隙的颗粒引起的MEMS电容器的电容的变化

·MEMS电容器包括并联连接的多个间隙，每个间隙都有自己的读出电子设备

·间隙宽度可调

·可以通过在两个板上施加电压来调节间隙的宽度，以使静电力移动至少一块板

·间隙的宽度在0.05至2.00微米之间。

根据本发明的第二方面，提供了一种装置。该装置包括至少一个处理核和至少一个包括计算机程序代码的存储器。该至少一个存储器和该计算机程序代码被配置为与该至少一个处理核使该装置至少：引导气体输送器，该气体输送器被配置为使气体流过微机电MEMS电容器的板之间的间隙，以将气体输送通过该间隙；接收来自读出电路的输入，该读出电路被配置为测量MEMS电容器的电容；以及从该输入得出气体中的颗粒浓度。

第二方面的各种实施例可以包括以下项目符号列表中的至少一个特征：

·气体输送器包括机构和热泳装置中的至少一个，其中机构用于在间隙上产生压力差，热泳装置被配置为在间隙上产生温度梯度

·该装置进一步被配置为可调节间隙的宽度

·该装置被配置为通过向板上施加可调节的电压来调节间隙的宽度