致动传感模块的制作方法

本案关于一种致动传感模块，尤指一种组配于薄型可携式装置应用进行气体监测的致动传感模块。

背景技术：

现代人对于生活周遭的气体品质的要求愈来愈重视，例如一氧化碳、二氧化碳、挥发性有机物(volatileorganiccompound，voc)、pm2.5、一氧化氮、一氧化硫等等气体，环境中这些气体暴露会影响人体健康，严重的甚至危害到生命。因此环境气体品质好坏纷纷引起各国重视，为目前急需要去重视的课题。

如何确认气体品质的好坏，利用一种气体传感器来监测周围环境气体是可行的，若又能即时提供监测信息，警示处在环境中的人，能够即时预防或逃离，避免遭受环境中的气体暴露造成人体健康影响及伤害，利用气体传感器来监测周围环境可说是非常好的应用。

目前的气体传感器感测监测气体是依据环境气流而导送到气体传感器表面做反应监测，若无致动器来导引气体，增加气体流速时，气体移动至气体传感器的时间过长，感测效率不彰；然而若加设致动器组成一致动传感模块，又会因为致动器作动时，因其高速及持续的振动，因而产生热能，这热能将会不断的传递至气体传感器周边，如此热能进而导致气体传感器周遭的待测气体与致动传感模块感测的外围气体有所差异，影响气体传感器的监测结果。此外，当致动传感模块应用于一装置(如可携式电子装置)上结合后，装置内电子元件(如电路板、处理器等)运作后，导致产生装置内一些气体污染、热源等干扰物质，这些干扰物质导入致动传感模块内与待测气体混合皆会影响到气体传感器的监测品质，无法测量到致动传感模块的外围待测气体振郑特性与成份，造成测量结果产生误差。

有鉴于此，要如何提升感测效率的同时，又要达到致动传感模块真正监测到所需待测气体，降低其他外在因素对于气体传感器所造成的影响，实为目前迫切需要解决的问题。

技术实现要素：

本案的主要目的是提供一种致动传感模块，可组配于薄型可携式装置应用进行气体监测，致动传感模块包含一主体、一致动器及一气体传感器，致动器的设置不仅加快气体导送到气体传感器的表面进行监测，提升气体传感器感测效率，且主体具备有单向开口监测腔室，以提供一单向气体导入导出的监测，共振片再透过致动器致动导送气体，达到致动传感模块真正导入薄型可携式装置外气体进行监测，这致动传感模块内所需监测气体特性等同于薄型可携式装置外的气体特性。

本案的一广义实施态样为一种致动传感模块，包含：一主体，内部由一隔板区隔出一第一隔室及一第二隔室，以及设有一进气口，连通该第一隔室，设有一出气口，连通该第二隔室，而该隔板具有一连通口，以连通该第一隔室及该第二隔室，使该主体的内部由该进气口、该第一隔室、该连通口、该第二隔室及该出气口构成一气体通道；一致动器，封闭设置于该第二隔室及该隔板之间，以致动导送气体，由该进气口快速导入该第一隔室，并透过该连通口连通而导送于该第二隔室中，再由该出气口排出，构成该气体通道的单一方向气体快速导送；以及一气体传感器，设置于该第一隔室中，并与该致动器保持相互隔离，并对流通于表面的气体进行监测。

【附图说明】

图1为本案的致动传感模块的剖面示意图。

图2为本案的致动传感模块应用于薄型可携式装置一实施例外观示意图。

图3为图2的致动传感模块应用于薄型可携式装置一实施例的剖面示意图。

图4a为本案致动传感模块的致动器的分解示意图。

图4b为本案致动传感模块的致动器其另一角度的分解示意图。

图5a为本案致动传感模块的致动器的剖面示意图。

图5b至图5d为本案致动传感模块的致动器的作动示意图。

图6为本案的致动传感模块应用于薄型可携式装置的另一实施例的示意图。

图7a为图6中阀的剖面示意图。

图7b为图7a所示的阀作动示意图。

【符号说明】

10a：通气入口

10b：通气出口

1：主体

11a：第一本体

11b：第二本体

11c：隔板

11d：第一隔室

11e：第二隔室

11f：进气口

11g：出气口11h：流通口

11i：第一连接穿孔

11j：第二连接穿孔

2：致动器

21：进气板

21a：进气孔

21b：汇流排孔

21c：汇流腔室

22：共振片

22a：中空孔

22b：可动部

22c：固定部

23：压电致动器

23a：悬浮板

231a：第一表面

232a：第二表面

23b：外框

231b：组配表面

232b：下表面

23c：支架

23d：压电元件

23e：间隙

23f：凸部

231f：凸部表面

24：绝缘片

25：导电片

26：腔室空间

3：气体传感器

4：阀

5：电性软板

g：腔室间距

【具体实施方式】

体现本案特征与优点的一些典型实施例将在后段的说明中详细叙述。应理解的是本案能够在不同的态样上具有各种的变化，其皆不脱离本案的范围，且其中的说明及图示在本质上当作说明之用，而非用以限制本案。

本案提供一种致动传感模块，请同时参阅图1至图3，致动传感模块包含一主体1、一致动器2、一气体传感器3，主体1包含有一第一本体11a、一第二本体11b及一隔板11c，第一本体11a与第二本体11b相互对接，而隔板11c设置于第一本体11a与第二本体11b之间结合形成主体1，使主体1的第一本体11a与第二本体11b的内部空间借由隔板11c定义出一第一隔室11d与第二隔室11e，又本体11a具有一进气口11f及一出气口11g，而进气口11f设置于第一本体11a、隔板11c之间连通第一隔室11d，出气口11g设置于第二本体11b、隔板11c之间连通第二隔室11e，此外，隔板11c具有一连通口11h，以连通第一隔室11d与第二隔室11e，使得主体1的内部由进气口11f、第一隔室11d、连通口11h、第二隔室11e、出气口11g构成一单向导送导出气体的气体通道如图1箭头所指方向的路径。

致动器2封闭设置于第二本体11b与隔板11c之间，于本实施例中，致动器2位于第二隔室11e，其一端固设于第二主体11b，另一端固设于隔板11c，已封闭第一隔室11e，透过致动器2的致动导送气体的运作，得以使第二隔室11e内形成负压，让气体由进气口11f导入气体至第一隔室11d中，再通过连通口11h进入第二隔室11e中，再透过致动器2的致动导送气体的运作，推送第二隔室11e内导入气体由出气口11g排出，构成气体通道的单一方向气体导送。

气体传感器3设置于第一隔室11d中，并且与致动器2保持相互隔离，气体传感器3将对于流通于其表面的气体进行监测。上述的隔板11c让气体传感器3与致动器2保持相互隔离，因此当致动器2的致动导送气体的运作时，因其高速及持续的振动会产生热源，隔板11c就能抑制这些热源去影响气体传感器3的监测。

上述的气体传感器3可包含一氧气传感器、一一氧化碳传感器、一二氧化碳传感器、一温度传感器、一臭氧传感器及一挥发性有机物传感器的至少其中之一或其组合而成的群组；或，上述的气体传感器可为监测细菌、病毒及微生物的至少其中之一或其任意组合而成的群组的气体传感器。

请继续参阅图1，致动传感模块的第一本体11a具有一第一连接穿孔11i，以供一电性软板5穿伸入连接气体传感器3，并连接后封胶封闭第一连接穿孔11i，避免气体导入第一隔室11d，而第二本体11b具有一第二连接穿孔11j，以供电性软板5穿伸入连接致动器2，并连接后封胶封闭第二连接穿孔11j，避免气体导入第二隔室11e。借此，致动传感模块构成为一单向开口监测腔室，且能单一方向气体导送监测。

再请参阅图2及图3所示，上述致动传感模可应用组配于一薄型可携装置10内，薄型可携装置10具有一通气入口10a及一通气出口10b，而致动传感模块配于薄型可携装置10内，其进气口11f对应到通气入口10a，出气口11g对应到通气出口10b，如此薄型可携装置10外气体可被导入薄型可携装置10进行监测，透过致动器2的致动运作导送薄型可携装置10外气体，得以使第二隔室11e内形成负压，让气体由进气口11f导入至第一隔室11d中，再通过连通口11h进入第二隔室11e中，再透过致动器2的致动推送第二隔室11e内导入气体由出气口11g排出，构成一单向气体导送监测，本案致动传感模块不仅能隔绝其他干扰因素(内部致动器热源、薄型可携装置10内所产生一些气体污染、热源等干扰物质)对于气体传感器3所造成的影响，再透过致动器2的设置，以提供一单向气体导入导出，且加快气体导送到气体传感器3的表面进行监测，提升气体传感器3感测效率，并能达到致动传感模块真正导入薄型可携装置10外气体进行监测，这致动传感模块内所需监测气体特性等同于薄型可携装置10外的气体特性。

气体了解上述的致动传感模块的特点说明，以下就致动器的结构及作动方式作一说明:

请参阅图4a至图5a，上述的致动器2为一气体泵，包含有依序堆叠的一进气板21、一共振片22、一压电致动器23、一绝缘片24、一导电片25；进气板21具有至少一进气孔21a、至少一汇流排孔21b及一汇流腔室21c，上述的进气孔21a与汇流排孔21b其数量相同，于本实施例中，进气孔21a与汇流排孔21b以数量4个作举例说明，并不以此为限；4个进气孔21a分别贯通4个汇流排孔21b，且4个汇流排孔21b汇流到汇流腔室21c。

上述的共振片22，可透过贴合方式组接于进气板21上，且共振片22上具有一中空孔22a、一可动部22b及一固定部22c，中空孔22a位于共振片22的中心处，并与进气板21的汇流腔室21c对应，而设置于中空孔22a的周围且与汇流腔室21c相对的区域为可动部22b，而设置于共振片22的外周缘部分而贴固于进气板21上则为固定部22c。

上述的压电致动器23，包含有一悬浮板23a、一外框23b、至少一支架23c、一压电元件23d、至少一间隙23e及一凸部23f；其中，悬浮板23a为一正方型悬浮板，具有第一表面231a及相对第一表面231a的一第二表面232a，外框23b环绕设置于悬浮板23a的周缘，且外框23b具有一组配表面231b及一下表面232b，并透过至少一支架23c连接于悬浮板23a与外框23b之间，以提供弹性支撑悬浮板23a的支撑力，其中，间隙23e为悬浮板23a、外框23b与支架23c之间的空隙，用以供气体通过。

此外，悬浮板23a的第一表面231a具有凸部23f，凸部23f于本实施例中是将凸部23f的周缘且邻接于支架23c的连接处透过蚀刻制程，使其下凹，来使悬浮板23a的凸部23f高于第一表面231a来形成阶梯状结构。

又如图5a所示，本实施例的悬浮板23a采以冲压成形，使其向下凹陷，其下陷距离可由至少一支架23c成形于悬浮板23a与外框23b之间所调整，使在悬浮板23a上的凸部23f的凸部表面231f与外框23b的组配表面231b两者形成非共平面，亦即凸部23f的凸部表面231f将低于外框23b的组配表面231b，且悬浮板23a的第二表面232a低于外框23b的下表面232b，又压电元件23d贴附于悬浮板23a的第二表面232a，与凸部23f相对设置，压电元件23d被施加驱动电压后，由于压电效应而产生形变，进而带动悬浮板23a弯曲振动；利用于外框23b的组配表面231b上涂布少量粘合剂，以热压方式使压电致动器23贴合于共振片22的固定部22c，进而使得压电致动器23得以与共振片22组配结合。

此外，绝缘片24及导电片25皆为框型的薄型片体，依序堆叠于压电致动器23下。于本实施例中，绝缘片24贴附于压电致动器23之外框23b的下表面232b。

请继续参阅图5a，致动器2的进气板21、共振片22、压电致动器23、绝缘片24、导电片25依序堆叠结合后，其中悬浮板23a的第一表面231a与共振片22之间形成一腔室间距g，腔室间距g将会影响致动器2的传输效果，故维持一固定的腔室间距g对于致动器2提供稳定的传输效率是十分重要。本案的致动器2是对悬浮板23a使用冲压方式，使其向下凹陷，让悬浮板23a的第一表面231a与外框23b的组配表面231b两者为非共平面，亦即悬浮板23a的第一表面231a将低于外框23b的组配表面231b，且悬浮板23a的第二表面232a低于外框23b的下表面232b，使得压电致动器23的悬浮板23a凹陷形成一空间得与共振片22构成一可调整的腔室间距g，直接透过将上述压电致动器23的悬浮板23a采以成形凹陷构成一腔室空间26的结构改良，如此一来，所需的腔室间距g得以透过调整压电致动器23的悬浮板23a成形凹陷距离来完成，有效地简化了调整腔室间距g的结构设计，同时也达成简化制程，缩短制程时间等优点。

图5b至图5d为图5a所示的致动器2的作动示意图，请先参阅图5b，压电致动器23的压电元件23d被施加驱动电压后产生形变带动悬浮板23a向下位移，此时腔室空间26的容积提升，于腔室空间26内形成了负压，便汲取汇流腔室21c内的气体进入腔室空间26内，同时共振片22受到共振原理的影响被同步向下位移，连带增加了汇流腔室21c的容积，且因汇流腔室21c内的气体进入腔室空间26的关系，造成汇流腔室21c内同样为负压状态，进而通过汇流排孔21b、进气口21a来吸取气体进入汇流腔室21c内；请再参阅图5c，压电元件23d带动悬浮板23c向上位移，压缩腔室空间26，迫使腔室空间26内的气体通过间隙23e向下传输，来达到传输气体的效果，同一时间，共振片22同样因悬浮板23a向上位移产生共振而向上位移，抑制进气口21a的气体再往汇流腔室21c内移动；最后请参阅图5d，当悬浮板23c再向下带动时，共振片22也同时因共振带动而向下位移，此时的共振片22将压缩腔室空间26内的气体向间隙23e移动，并且提升汇流腔室21c内的容积，让气体能够持续地通过进气口21a、汇流排孔21b来汇聚于汇流腔室21c内，透过不断地重复上述步骤，使致动器2能够连续将气体自进气口21a进入，再由间隙23e向下传输，达成传输气体至气体传感器3的功效，以加快导送气体流动至气体传感器3的表面感测，提升气体传感器3感测效率。

上述致动器2为一气体泵，当然本案的致动器3也可透过微机电制程的方式所制出的微机电系统气体泵，其中，进气板21、共振片22、压电致动器23、绝缘片24、导电片25皆可透过面型微加工技术制成，以缩小致动器2的体积。

又请参阅图6，致动传感模块的另一实施例，致动传感模块可更进一步包含有至少一阀4，于本实施例中，阀4的数量为2个，分别设置于进气口11f及出气口11g，且利用阀4开启/关闭进气口11f及出气口11g，特别是检测挥发性有机物时，由于挥发性有机物的沸点较低，容易受外在环境因素影响，所以在检测挥发性有机物时，利用阀4关闭进气口11f与出气口11g，再经由第一本体11a、第二本体11b隔离外在因素对于致动传感模块内部的影响，且隔板11c也能阻隔致动器2所产生热源对于气体传感器3的干扰，使得气体传感器3不受到环境因素的影响，真正检测致动传感模块内部中气体所具有的挥发性有机物的含量。

上述的阀4实施结构，可请参阅图7a及图7b来说明，阀4为包含一保持件41、一密封件42以及一位移件43。位移件43设置于保持件41及密封件42之间并于两者间位移，保持件41上分别具有多个通孔411，而位移件43对应保持件41上通孔411位置也设通孔431，保持件41的通孔411及位移件43的通孔431，其位置为大致相互对准，以及密封件42上设有多个通孔421，且密封件42的通孔421与保持件41的通孔411的位置形成错位而不对准。阀4的保持件41、密封件42以及位移件43透过电性软板5连接一处理器(未图示)来控制，以控制位移件43朝保持件41靠近，构成阀4的开启。

上述的阀4的位移件43可为一带电荷的材料，保持件41为一两极性的导电材料，保持件41电性连接电性软板5的处理器，用以控制保持件41的极性(正电极性或负电极性)。若位移件43为一带负电荷的材料，当阀4须受控开启时，控制保持件41形成一正电极，此时位移件43与保持件41维持不同极性，如此会使位移件43朝保持件41靠近，构成阀4的开启(如图7b所示)。反之，若位移件43为一带负电荷的材料，当阀4须受控关闭时，控制保持件41形成一负电极，此时位移件43与保持件41维持相同极性，使位移件43朝密封件42靠近，构成阀4的关闭(如图7a所示)。

上述的阀4的位移件43也可为一带磁性的材料，而保持件41为一可受控变换极性的磁性材料。保持件41电性连接电性软板5的处理器，用以控制保持件41的极性(正极或负极)。若位移件43为一带负极的磁性材料，当阀4须受控开启时，保持件41形成一正极的磁性，此时控制位移件43与保持件41维持不同极性，使位移件43朝保持件41靠近，构成阀4开启(如图7b所示)。反之，若位移件43为一带负极的磁性材料，当阀4须受控关闭时，控制保持件41形成一负极的磁性，此时控制位移件43与保持件41维持相同极性，使位移件43朝密封件42靠近，构成阀4的关闭(如图7a所示)。

综上所述，本案所提供的致动传感模块，可组配于薄型可携式装置应用进行气体监测，致动传感模块包含一主体、一致动器及一气体传感器，致动器的设置不仅加快气体导送到气体传感器的表面进行监测，提升气体传感器感测效率，且主体具备有单向开口监测腔室，以提供一单向气体导入导出的监测，共振片再透过致动器致动导送气体，达到致动传感模块真正导入薄型可携式装置外气体进行监测，这致动传感模块内所需监测气体特性等同于薄型可携式装置外的气体特性，极具产业利用性及进步性。