气体感测单元、气体检测系统及气体检测方法
【技术领域】
[0001] 本发明是关于气体感测单元、气体检测系统及气体检测方法，特别是关于一种包 括透明基板、配向膜及胆固醇液晶膜的气体检测单元；一种包括所述气体感测单元、检测 室、检测分析单元、及资料处理单元的气体检测系统；以及一种使用彼等的气体检测方法。
【背景技术】
[0002] -般而言，在工业上、实验室及医疗场所中所使用的有机气体大多数皆具有高挥 发性、有害性及污染性，当人员长时间暴露在所述环境中的情况，则有机气体就容易经由呼 吸道、表皮甚至经口而进入人体中，以致对于人体产生意想不到的危害，严重时除了可能致 癌以外，甚至会造成人体器官和神经系统衰竭。再者，由于多数的有机气体皆具有易燃性， 空气中易形成高爆炸性混合物，除了会危害人体及环境以外，并且会影响生态。因此，考量 人体健康及环境安全因素，监测环境中所存在的有机气体是非常重要的。
[0003] 在检测环境中有机气体的测定方法中，多半是将气体样品送至分析实验室，以化 学或气体色光谱进行测试及检验，从而确定有机气体的成分及浓度。由于从运送样品到得 到检测结果存在着时间延迟，即使基于气相色光谱仪和红外光谱法、电化学的检测方法具 有一定的精准度和灵敏度，至目前为止，尚无法得到高信赖度的即时检测结果。
[0004] 从而，各界都盼望发展出一种低成本、能够快速检测并兼具高灵敏度、精准度和可 靠度高的气体感测单元、气体检测系统与气体检测方法。
【发明内容】
[0005] 有鉴于此，本发明人等针对上述课题加以深入研究，发现通过使用配置有一透明 基板、配置于所述透明基板上的一配向膜、及配置于所述配向膜上的一胆固醇液晶膜的气 体检测单元、使用一种至少含有前述气体单元的气体检测系统及其气体检测方法，即可以 达成低成本、能够快速检测并兼具高灵敏度、精准度和可靠度高的目标，至少完成本发明。
[0006] 也就是，根据本发明的第一观点，可以提供一气体感测单元，包括：一透明基板； 一配向膜，其配置于所述透明基板之上；及一胆固醇液晶膜，其配置于所述配向膜之上，并 能够为待测气体所渗入。在前述气体检测单元中，所述胆固醇液晶膜也能够与待测气体发 生作用。
[0007] 再就是，根据本发明的其他一观点，可以提供一种气体检测系统，包括：一气体检 测单元，其配置有一透明基板、配置于所述透明基板上的一配向膜、及配置于所述配向膜上 的一胆固醇液晶膜；一检测室，其可容置待测气体及具有至少可放置所述气体检测单的空 间；一检测分析单元，其至少包括一光谱分析器，其用以侦测待测气体渗入所述胆固醇液晶 膜过程中的经时光谱变化；及一资料处理单元，其能够依据所述经时光谱变化而得到螺距 开始变化时间、螺距增大特定倍数的时间、胆固醇液晶膜的失效时间中的至少一者；并据以 判断与鉴别所述待测气体的特性。
[0008] 其中，可根据所述经时光谱变化而进一步依据下式计算而得到所述胆固醇液晶膜 的螺距变化量；
[0009] p(t)/p(0)=入 L(t)/入 L(0)
[0010] 其中，p表示胆固醇液晶膜的螺距；AJt)表示在时间t时的光谱频带左侧波长； 入J0)表示初始的左侧波长。
[0011] 其中，至少能够鉴别含有选自于由丙酮、丁酮、环己酮、二甲苯、正庚烷及其组合构 成群组中的至少一者的待测气体。
[0012] 更进一步地，根据本发明的另外观点，可以提供一种气体检测方法，包括：提供一 待测气体于一检测室，所述检测室配置有一透明基板、一配置于所述透明基板上的配向膜、 及一配置于所述配向膜上的胆固醇液晶膜，并可容置待测气体；侦测所述待测气体渗入所 述胆固醇液晶膜过程中的经时光谱变化曲线图；依据所述经时光谱变化曲线图，通过运算 而得到螺距开始变化时间、螺距增大特定倍数的时间、胆固醇液晶膜的失效时间中的至少 一者；及依据所述螺距开始变化时间、螺距增大特定倍数的时间、及/或胆固醇液晶膜的失 效时间，来判断及鉴别所述待测气体的特性。
[0013] 其中，可根据所述经时光谱变化而进一步依据下式计算而得到所述胆固醇液晶膜 的螺距变化量；
[0014] p(t)/p(0)=入 L(t)/入 L(O)
[0015] 其中，p表示胆固醇液晶膜的螺距，表示在时间t时的光谱频带左侧波长； 入J0)表示初始的左侧波长。
[0016] 其中，至少能够鉴别含有选自于由丙酮、丁酮、环己酮、二甲苯、正庚烷及其组合构 成群组中的至少一者的待测气体。
【附图说明】
[0017] 图1是显示依据本发明的气体检测系统的一实施例的方块图。
[0018] 图2是显示依据本发明的气体检测系统的一实施例的示意图。
[0019] 图3是显示气体感测器的一实施例的剖面图。
[0020] 图4是显示依据本发明的气体检测方法的一实施例的流程图。
[0021] 图5是显示依据本发明的胆固醇液晶薄膜检测丙酮气体所得到的经时光谱变化 曲线图。
[0022] 图6是显示依据本发明的胆固醇液晶薄膜检测丁酮气体所得到的经时光谱变化 曲线图。
[0023] 图7是显示依据本发明的胆固醇液晶薄膜检测环己酮气体所得到的经时光谱变 化曲线图。
[0024] 图8是显示依据本发明的胆固醇液晶薄膜检测二甲苯气体所得到的经时光谱变 化曲线图。
[0025] 图9是显示依据本发明的胆固醇液晶薄膜检测正庚烷气体所得到的经时光谱变 化曲线图。
[0026] 图10是显示依据本发明的胆固醇液晶薄膜检测正丁醇气体所得到的经时光谱变 化曲线图。
[0027] 符号说明：
[0028] TS待测气体
[0029] LK讯号连结
[0030] SllO步骤
[0031]S120 步骤
[0032]S130 步骤
[0033]S140 步骤
[0034] P 胆固醇液晶膜
[0035] 1 气体检测系统
[0036] 10 检测室
[0037] 20 检测分析单元
[0038] 30 资料处理单元
[0039] 40 气体感测单元
[0040] 50 光源
[0041] 210 光谱分析器
[0042] 211 探针
[0043] 310 处理器
[0044] 320 记忆体
[0045] 330 气体特性资料库
[0046] 410 玻璃基板
[0047] 420 配向膜
[0048]Al关于丙酮气体初始的光谱变化曲线
[0049]A2至A10关于丙酮气体，30秒、60秒、90秒、120秒、150秒、180秒、210秒、240秒、 273秒时的光谱变化曲线
[0050]Bl关于丁酮气体初始的光谱变化曲线
[0051] B2至B13关于丁酮气体，31秒、73秒、93秒、113秒、137秒、157秒、177秒、198秒、 219秒、235秒、249秒、260秒时的光谱变化曲线
[0052]Cl关于环己酮气体初始的光谱变化曲线
[0053]C2至Cll关于环己酮气体，42秒、72秒、92秒、117秒、138秒、157秒、177秒、202 秒、231秒、246秒时的光谱变化曲线
[0054]Dl关于二甲苯气体初始的光谱变化曲线
[0055]D2至Dl1关于二甲苯气体，30秒、72秒、116秒、154秒、181秒、218秒、254秒、283 秒、307秒、332秒时的光谱变化曲线
[0056]El关于正庚烷气体初始的光谱变化曲线
[0057]E2至Ell关于正庚烷气体，231秒、321秒、415秒、495秒、576秒、657秒、737秒、 837秒、900秒、934秒时的光谱变化曲线
[0058]Fl关于正丁醇气体初始的光谱变化曲线
[0059]F2至Fll关于正丁醇气体，110秒、220秒、331秒、421秒、506秒、589秒、632秒、 674秒686秒、697秒时的光谱变化曲线
【具体实施方式】
[0060]为使本发明上述的各项观点更为明显易懂，于下文中，将通过附图、实施例更进一 步地详细说明本发明。
[0061]在本说明书中，请注意：在各图面的构成要素上附加的参照号码的际，只要是同一 构成要素，即便是显示在不同的图面上也是尽可能地附加同一个号码。
[0062]本发明的气体感测单元，包括：一透明基板；一配向膜，其配置于所述透明基板之 上；及一胆固醇液晶膜，其配置于所述配向膜之上，并能够为待测气体所渗入。在前述气体 检测单元中，所述胆固醇液晶膜也能够与待测气体发生作用。
[0063]又，使用于本发明的透明基板只要是具有透明