具备气味传感器的扩散装置的制作方法

本案是分案申请，其母案为于2009年8月20日申请的申请号为200980141660.9的题为“具备气味传感器的扩散装置”的专利申请。

本发明涉及一种普通扩散装置，更特别是，涉及一种包括气味传感器的扩散装置。

背景技术：

扩散装置或分配器用来散发挥发性物质，如香水、除臭剂、杀虫剂、驱虫剂等。许多此类装置是被动扩散装置，只有环境空气流通才散发挥发性物质。其他装置是主动扩散装置，可包括加热元件，该加热元件用于加热挥发性物质以促进其汽化。其他主动扩散装置采用风扇生成气流，来引导挥发性物质从扩散装置里出来进入周围的环境。还有一些扩散利用超声波换能器来分解液体挥发性物质，使其从装置喷出液滴。

各种扩散装置的情况，已发展到需要控制要分配到环境中的挥发性物质的量。例如，被动装置只会以不受控制的方式散发挥发性物质，甚至在无法体验挥发性物质的好处的时期也一样，例如即使房间是空房间或者房间里已经具有足够水平的香水，但香水仍会被散发。上述的一些扩散装置已经通过使用气味传感器来感知气味，如硫或香烟烟雾把这一问题当作了议题，其中，控制扩散装置来作为对检测到的此类气味的反应散发挥发性物质。但是，典型的具有气味传感器的扩散装置非常复杂，因为这种传感器被设计为感知大范围的包括很多气味的化学物质，如硫化氢、甲硫醇、二甲硫化物、氨、二氧化氮、一氧化碳等。这种气味传感器的复杂性会影响大小、成本和扩散装置的实施等。此外，许多已知的此类扩散装置不采用防止不慎放在分配装置里的不适当的挥发性物质扩散的机械。不适当的挥发性物质的使用，可能会对扩散装置有害，因为其可能与盛放物质的储液槽不兼容，或者由于不正确的挥发性物质被散发到空域中而造成用户的不满。因此，需要一种改善了现有技术的采用气味传感器的扩散装置。

技术实现要素：

技术方案

根据一个实施例，一种以挥发性物质来处理空域的设备，包括：检测模块，其检测挥发性物质中特定成分的存在；和控制模块，其控制挥发性物质分配器只在挥发性物质包含所述特定成分的情况下分配挥发性物质。

根据另一实施例，一种以挥发性物质来处理空域的设备，包括：检测模块，其检测空域中挥发性物质的特定成分的量；和控制模块，其控制挥发性物质分配器，以在检测出的特定成分的量降低至特定水平以下时作出分配挥发性物质的反应。

根据又一实施例，一种以挥发性物质来处理空域的方法，包括以下步骤：提供盛有具备特定成分的挥发性物质的储液槽；检测空域中特定成分的量。所述方法进一步包括以下步骤：在检测出的特定成分的量低于特定水平时，作出从储液槽向空域中分配挥发性物质的反应。

本发明的其他方面和优点，将通过下面的详细描述来表现。

附图说明

图1是扩散装置的第一实施例的立体图；

图2是图1的扩散装置的沿线2-2获得的剖面图；

图3是图2的扩散装置的超声波致动器的立体图；

图4是图2的扩散装置的气味传感器；

图5是示出由图1的扩散装置执行的操作前顺序的程序的流程图；

图6是示出可由图1的扩散装置执行的正常操作顺序的程序的流程图；

图7是示出可由图1的扩散装置执行的不同的操作程序的流程图；和

图8是示出第一、第二扩散装置和第一、第二传感器结合的系统的框图。

具体实施方式

图1和2描述了一种包括外壳22的扩散装置20。所述外壳22具有顶部24，顶部24上具有26凹陷低部26置于其中。孔28在凹陷低部26中延伸穿过顶部24。孔28大小适当，允许通过其雾化液体之类的流体排放。

参照图2，扩散装置20包括置于外壳22内的支持机箱30。机箱30支持印刷电路板(pcb)32和扩散装置20的控制电路。印刷电路板32对可移动选择开关34敏感，可移动选择开关34用来选择装置散发雾化液体的操作模式和/或速率。发光二极管(led)36耦合到印刷电路板32上，用于提供扩散装置20的操作状态的指示。气味传感器38也耦合到印刷电路板32上，其操作将在下文进行更加详细地描述。在本实施例中，气味传感器38置入凹陷低部26。在另一实施例中，气味传感器38可置于扩散装置20的任何地方，甚至也可以与扩散装置20分离。

用于装入电池42的电池座40也连接到机箱30。在本实施例中，电池座40适合装单节1.5伏的aa电池来为扩散装置20供电。但是，如果需要，单节电池可被更换为任何数量的电池或其他能源。

机箱30进一步包括开口44，所述开口44适合接收可更换流体储液槽46。流体储液槽46包括液体形式的挥发性物质48，所述挥发性物质48可以是被有用地散发到空域或周围环境中的香味、消毒剂、清洁剂、空气净化剂、香熏气味、防腐剂、气味消除器、空气清新剂、除臭剂、杀虫剂、昆虫剂、昆虫引诱剂或任何其他挥发性物质。在本实施例中，流体储液槽46具有颈52的一般圆柱体50。组合插头和芯子支架54贴在颈52上。组合插头和芯子支架54夹持芯子56，芯子56置于储液槽46内并接触挥发性物质48。芯子56的上端58延伸出颈52，芯子的下端60置于46储液槽中，并朝向其底部表面62。芯子56通过毛细作用从储液槽46内部向芯子58上端传递挥发性物质。流体储液槽46可插入机箱30并通过任何已知方法获得，例如，螺纹拧合、扣合式结合、过盈结合(interferencefit)、穿刺连接等，这都是显而易见的普通技术。

参照图2和图3，扩散装置20包括超声波致动器，如压电致动器70。压电致动器70具有压电元件72和孔板74，例如，本实施例得压电致动器的70可包括helf等人的美国专利第6896193号中描述的任何压电致动器，在这里引用并入其全部，或者可包括威斯康星州的拉辛的s.c.johnsonandson公司出售的牌flamelesscandle的压电致动器。另外，其他已知的致动器同样也可用于其他实施例。压电致动器70被安装在扩散装置20的主体22中，在开口44之上并且对准延伸穿过开口44的流体储液槽46的芯子56。参照图3，它示出，一般圆柱形的孔板74，是孔板的外周部分接触压电元件72的形状。孔板74包括直径相等的穿透的孔或洞(由于图纸比例而没有示出)。

压电元件通过导线76连接至印刷电路板32。导线76向压电元件72的两侧提供由印刷电路板32产生的交流电压。当交流电压被应用到元件72上时，压电元件72的尺寸交替增加并减小，从而导致孔板74由于元件72与孔板74的接触而上下震动。孔板74与芯子56提供的挥发性物质48流体连通，其中，孔板74的震动促使挥发性物质48被吸地通过孔板74的孔或洞。随后，挥发性物质48以气溶胶颗粒的的形式向上排放，通过外壳22的孔28进入空域的周围环境。印刷电路板32适合以上述方式对压电元件72进行通电任何长的时间来散发任何量的挥发性物质。例如，印刷电路板32可对压电元件72短时间内通电来散发相对少量的挥发性物质，如500毫秒，或者通电较长时间来散发较大量，如10秒，这是显而易见的本领域普通技术之一。

在一些实施例中，印刷电路板32包括微控制器和/或应用程序特定集成电路。在一个实施例中，印刷电路板32类似于上面提到的牌的flamelesscandle。在另一实施例中，印刷电路板32类似于blandino等人的美国申请系列第11/464419号或第11/639904号中描述的印刷电路板，这两种印刷电路板整体都在此处引用并入。

参照图4，其示出了简单气味传感器38的一个例子，它是化学传感器，包括第一电线80和第二电线82，其各自被导电聚合物84分开。气味传感器38的阻抗根据特定化学成分的出现而变化。在本实施例中，特定化学成分的存在通过应用穿过第一电线80和第二电线82的恒定电压差和分析所生成的电流来感应。此外，样品中化学成分的浓度或量通过分析阻抗变化幅度来检测。在一个实施例中，气味传感器38相似或等同于在lewis的美国专利第6093308号公开的传感器，在这里引用并入其整体。在本实施例中，气味传感器38被设置为针对特定化学品，即通过改变导电聚合物84的组成被制作地对特定化学成分更灵敏或与之反应。改变导电聚合物层的组成来调整该设置是本领域技术人员已知技术，例如lewis的美国专利号6093308描述了此类制造过程。调好的气味传感器38用来检测装置20排放的挥发性物质48中的特定化学成分的存在和量。特定化学成分可以是挥发性物质48中的中性或活性成分。在优选的实施例中，特定化学成分是挥发性物质48的中性载体或溶剂。此外，中性载体或溶剂，可被相似地放置在其他挥发性物质之中，由此多种不同香味可被包括在同一中性成分中。在另一实施例中，包括挥发性物质48的特定化学成分与其他成分的比例是众所周知的。同时还倾向于成分的比例可以在不同的挥发性物质之间不同，是显而易见的技术。还有另一实施例，特定化学成分均匀分布在挥发性物质48中，由此挥发性物质48的浓度的准确测定可以在其被消耗的整个寿命中获得。

转到图5，其示出了用来控制扩散装置20的由印刷电路板32执行的顺序或操作前程序的一个实施例，其以重启/启动块100为开始。块100的开始，通过打开装置20即启动装置20开始，或通过当装置20被通电时插入和/或更换流体储液槽46到外壳22中，也就是重新启动装置20开始。在一个实施例中，装置20包括另一个传感器(未示出)，其检测流体储液槽46的插入和/或去除。在块100之后，控制将传递到块102，第二气味传感器103(见图2和3)被激活，来分析挥发性物质48的样品，所述第二气味传感器是一种化学传感器，将在下面进行描述。接下来，决定模块104决定第二气味传感器103是否检测到了特定化学成分。如果没有检测到特定化学成分，那么控制被传递给块106，印刷电路板32将发出错误信号而不开始扩散装置20的正常操作。块106所发出的错误信号，可包括视觉或听觉信号，如闪烁的led或蜂鸣声，或本领域普通技术显而易见的任何其他信号或指示。如果在块104中检测到了特定化学成分那么，印刷电路板32将进入正常操作模式或块108所描述的顺序，所述块108所描述的顺序可包括挥发性物质48根据定时器/或传感器扩散的反应周期，将在下文详细介绍。

本实施例的操作前程序特点是，在某种程度上通过锁和钥匙启动顺序进行，以确保不恰当的流体储液槽46没有被插入外壳22。第二气味传感器103适合检测邻近压电致动器70的特定化学成分的浓度。在本实施例中，第二气味传感器103贴近孔板74放置在压电致动器70上，由此传感器103与通过芯子56提供到孔盘74上的挥发性物质48流体连通。所述气味传感器103，分析挥发性物质48来检测特定化学成分的存在，并向印刷电路板32发送信号，其只在检测到了特定化学成分的情况下向压电致动器70通电。如上所述，当第二气味传感器103检测到不兼容的挥发性物质48时，块106处的错误条件会被触发。当挥发性物质48中没有发现特定化学成分和/或特定化学成分浓度太低时，表示发现不兼容的挥发性物质48，这表明流体储液槽46是空的。

在锁和钥匙机械的另一实施例中，第一气味传感器38用来在操作前状态下检测挥发性物质48中的特定化学成分。在本实施例中，在开始操作中印刷电路板32向压电致动器70通电来散发挥发性物质48(未示出)，且第一气味传感器38对散发的挥发性物质48分析特定化学成分。如果检测到了该化学成分，那么印刷电路板32将扩散装置20的控制传递至块108来开始正常操作模式。但是，如果没有检测到特定化学成分，那么印刷电路板32会将控制传递至块106并发出错误信号并且不开始扩散装置20的正常操作。在这个实施例中，第一气味传感器38执行与第二气味传感器103类似的功能，它可以从扩散装置20中省略或与第一气味传感器38结合保留使用。

扩散装置20的正常操作模式编程的实施例，如图6所示。该正常操作模式的部分特点在于，在空域或环境中的水平或浓度低于预定水平时排放挥发性物质48。特别是，在正常操作模式下，在块110气味传感器38被定期激活来检测空域或环境中少量样品的特定化学成分的量，例如房子里的一个房间中的。此后，印刷电路板32估测房间中的挥发性物质48的对应水平或浓度。特定化学成分的量与挥发性材料物质48的浓度之间的对应，可以通过已知方法来决定，如在测试设施进行定量和/或定性分析。一个例子，通过向房间内散发已知量的挥发性物质48并使用一个或多个气味传感器38来分析感知到的在整个房间里取样的挥发性物质和特定化学成分的量，来进行定量分析。另一个例子，通过向房间内散发已知量的挥发性物质48并在有人在房间时使用一个或多个气味传感器38来分析房间里感应到的特定化学成分的量来表示用户感知到的房间内挥发性物质48的水平，来进行定性分析。此外，可以收集其他数据和/或执行测试来获得更精确的特定化学成分和挥发性物质48的浓度之间的对应，这对技术人员来说是容易理解的，例如测量温度和湿度、使用不同的房间大小、生成房间内的气流等。

在由印刷电路板32决定房间里的挥发性物质48的对应水平或浓度时，决定块112决定检测到的水平或浓度是否低于特定水平。如上所述，特定化学成分的量可用于决定环境如房间中的挥发性物质48的水平或浓度。如果检测到的量高于特定水平，那么控制回路返回块110且气味传感器38继续监控空域中特定化学成分的量。如果检测到的量和空域中挥发性物质48的对应水平低于特定水平，那么控制将传递至块114且挥发性物质48被配发。在挥发性物质48被配发之后，控制回路返回块110且气味传感器38继续对空域分析挥发性物质48的水平或浓度。

在另一个实施例中，在块114之后，在控制被传递回开始正常操作模块的块108之前，控制传递回图5的块104，来检测特定化学成分的临界量。在此实施例中，如果特定化学成分的浓度态度，那么将如上所述发出错误或警告的信号来表示流体储液槽46是空的且应该被新流体储液槽更换。在这种方式下，修改图6的编程以避免流体储液槽46已耗尽枯竭时回路重复执行块110、112、114。

图7示出了可由印刷电路板32实施的用来控制扩散装置20的操作的另一个程序，其以重设/启动块120为开始。所述重设/启动块120类似于图5的块100。此后，控制将传递到决定块122，它决定是否要执行测试模式。如果要执行测试模式，那么在块124执行测试模式。在一个实施例中，测试模式在制造设施的时完成，以在消费者使用扩散装置20前确保扩散装置20正常操作。例如，测试模式可包括对气味传感器38、103的测试来确保在一定体积的空域中检测到的挥发性物质48的特定化学成分的量对应挥发性物质48的实际水平或浓度。也可以执行其他测试，这对本领域普通技术人员来说是显而易见的。如果不执行测试模式，控制将被传递到块126且挥发性物质48被分配入空域中。此后，控制将被传递到块128，激活气味传感器38。

在本实施例中，块128激活气味传感器38来分析在块126中分配了挥发性物质48的空域。确定块130确定空域中是否检测到了特定化学成分，由此可确定挥发性物质48是否包含特定化学成分。如果没有检测到特定化学成分，那么控制被传递至包括块132、134、136的错误回路。所述错误回路在控制确定挥发性物质48不包括特定化学成分之前，分析空域的一个或多个样品。更特别是，块132增加错误计数，该错误计数对应已经被分析的样本的数目。之后控制被传递至块134，在该块中确定错误技术(分析的样品数)是否已达到样品的最大数目，例如4个。如果错误计数已经达到最大值，那么控制被传递至错误块136。在一个实施例中，错误块136阻止进一步喷洒挥发性物质48，直到印刷电路板被重设(块120)并且进一步闪烁led来向用户提供可视的错误提示。如果错误计数还没有达到最大值，则控制被传递回块126，挥发性物质48的另一样品被分配。

再次参照块130，如果在空域检测到特定化学成分，那么控制被传递到块138，在此块中，检测空域中的特定成分的量。在检测量之后，控制被传递给确定块140，且空域中的特定成分的量被与特定水平或范围比较。在本实施例中，特定水平或范围可以由用户进行调整，例如，通过使用选择开关34。如果量超过了特定水平或范围，那么控制回路返回块138，且气味传感器38继续分析空域。如果量低于特定水平或范围则控制被传递至块142并分配挥发性物质48。在块142之后，控制被传递回块138。

在另一实施例中，在控制被传递到块140之前，块138首先检测特定化学成分的临界量以确定量是否低于特定水平。如果化学成量低于临界量，则控制将被传递到块136并发出错误信号。否则，控制被传递到决定140块。在这种方式下，图7的程序确定到流体储液槽是空的时发出错误信号，而不会重复执行块138、140和142。

图8示出了系统160，其包括类似于图1的扩散装置20的扩散装置162a和162b，但是此处的扩散装置各自与传感器164a和164b连通，并且远离扩散装置162或与其分开。扩散装置162a、162b与传感器164a、164b通过通信线路166连通，其中通信线路166可以是有线或无线连接。控制器168与扩散装置162a、162b通过类似的有线或无线通信线路170连通。在本实施例中，扩散装置162a、162b各自通过包括第一和第二传感器174、176的建筑物172和hvac系统178来分布。特别是，扩散装置162a被放置于远离传感器164a的第一房间174，例如，扩散装置162a和传感器164a可被放置在房间174的相对侧。此外，扩散装置162b可被放在hvac系统178中，且传感器164b被放置在远离扩散装置162b的第二房间176。分别操作传感器164a、164b来对第一和第二房间174、176中的空域分析扩散装置162a、162b散发的挥发性物质中的特定化学成分或气味。如上所述，特定化学成分的检测可用来估测空域中挥发性物质的水平。在本实施例中，控制器168分别控制扩散装置162a、162b响应来自远程传感器164、164b的表示第一和第二房间174、176中挥发性物质的水平低的信号来散发挥发性物质。图8中描述的实施例可进行各种修改，这对本领域的技术人员来说是显而易见的，例如可提供具有扩散装置和/或传感器的额外房间，多个传感器可与一个或多个扩散装置连通，多个扩散装置可与一个或多个传感器连通等。

在其他的实施例中，散发挥发性物质48的模块可以在扩散装置20中进行修改或被完全改变。例如，压电致动器70可根据其他已知压电致动器修改，或者由一个或多个加热器、风扇、阀门机械和机器驱动机械替代和/或装备，用于响应一个或多个计时器、传感器和手动制动器发出的信号来分配挥发性物质48。此外，挥发性物质48，可通过流体、凝胶或固体的载体来保存，并可以被盛放在任何类型的储液槽中，例如瓶子里、由渗透膜覆盖的隔间里、气溶胶容器等。在一个替代性的实施例中，用于分配有香味的油的扩散装置可以使用任何气味传感器和/或所述的任何方法来修改，如pedrotti等人的美国专利第6862403号中公开的扩散装置，在这里引用并入其全部内容。同样，在其他实施例中，用于排放挥发性物质的扩散装置可以被修改为包括任何气味传感器和/或上面所述方法，如adams等人的美国专利第6938883号、carpenter等人的美国公开第2007/0199952号、helf等人的美国公开第2007/0237498号、beland等人的美国专利第111801554号、helf等人的美国专利应用第111893532号中公开的扩散装置，在这里引用并入其全部内容。

在另一些实施例中，扩散装置20可适于补偿用户对挥发性物质48的适应或习惯。在一个实施例中，印刷电路板32包括对压电元件72通电不同时间时间段的程序，用来改变散发的挥发性物质48的量。例如，印刷电路板32可包括用来在分配挥发性物质二十分钟之后根据挥发性物质水平较低、仍不明显的情况而分配高水平挥发性物质一个小时的程序。在另一实施例中，风扇或加热器可以改变时间段和/或强度来改变散发挥发性物质48的量或挥发性物质48的扩散速率。在进一步的实施例中，可以以不同的顺序来散发不同的挥发性物质48来补偿用户习惯。在另一个实施例，如果用户不满意，可手动激活扩散装置20来散发挥发性物质48。用来补偿用户习惯的其他散发方法和技术，根据本公开进行实施，这对普通技术人员来说是显而易见的。

此外，其他考虑的实施例具有额外的传感器，例如，光传感器或热传感器。在另一些实施例中，扩散装置可包括一系列气味或化学传感器，来检测多个特定成分和/或更精确地检测特定成分。此外，可使用包括被交替的导电和非导电材料的分隔开的电气线的其他传感器，例如lewis的美国专利第6093308号所公开的。进一步，本领域技术人员所熟知的传感器，如金属氧化物传感器、微电机传感器、表面声波传感器、石英微平衡传感器、光纤传感器、化学活性染料传感器、喷墨印刷薄膜传感器、biomimetric传感器等，均可被用在本发明说明的扩散装置中。更特别是，根据本发明适于使用的非排他性和非限制系列的传感器，包括马里兰州(maryland)汉诺威(hanover)出售的普罗米修斯气味和voc分析器(prometheusodorandvocanalyzer)、英国西约克郡(westyorkshire)的scensivetechnologieslimitedofnormanton出售的bloodhound^tmst214、日本东京的toppanprintingco.,ltd.开发的ballsaw传感器、意大利那不勒斯(naples)的technobiochipofpozzuoli的libranose、亚利桑那州(arizona)图森(tucson)的biovigilantsystems,inc.出售的ipd-1000粒子探测器。

包括上述实施例的各特征的各种组合的其他实施例在此特别纳入。

工业应用性

此处所述的扩散装置，有利利用气味传感器检测挥要被分配的发性物质中的特定化学成分。特定化学成分检测可用于识别兼容挥发性物质并相应控制扩散装置。此外，可分析环境中特定化学成分的量来提供空域中挥发性物质水平的估测并相应地控制扩散装置。此外，由于气味传感器被配置为检测特定化学成分而不是广泛围的成分，可以简化气味传感器和整个扩散装置的设计。

对于本发明领域的技术人员来说，很显然本发明是可以对前面所述内容进行许多变形的。因此，本发明的实施例的描述仅作为说明和描述目的而提出，用来使本领域技术人员理解本发明的最佳实施模式。由权利要求项定义所有修改的权利的范围。