气体侦测装置及应用其的气体侦测方法与流程

本发明涉及一种气体侦测装置及应用其的气体侦测方法，且特别是涉及一种具有强制排气元件的气体侦测装置及应用其的气体侦测方法。

背景技术：

传统的气体侦测装置包括吹管及流量侦测器。使用者对着吹管送入气体，此气体通过流量侦测器侦测气体流量。然而，传统气体侦测装置只能测流量，使气体侦测器的应用范围受到限制。

因此，如何扩大气体侦测装置的应用范围是本技术领域业者努力的目标之一。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种气体侦测装置及应用其的气体侦测方法，可侦测待测气体的组成。

根据本发明一实施例，提出一种气体侦测装置。气体侦测装置包括一壳体、一气体侦测器、一第一阀门、一第二阀门及一强制排气元件。壳体具有一空腔、一入口及一出口。气体侦测器设于空腔内。第一阀门选择性地关闭或开启入口。第二阀门选择性地关闭或开启出口。强制排气元件设于出口。

根据本发明另一实施例，提出一种气体侦测方法。气体侦测方法包括以下步骤。提供一气体侦测装置，其中气体侦测装置包括一壳体、一气体侦测器、一第一阀门、一第二阀门及一强制排气元件，其中壳体具有一空腔、一入口及一出口，气体侦测器设于空腔内，第一阀门选择性地开启或关闭入口，第二阀门选择性地开启或关闭出口，以及强制排气元件设于出口；强制排气元件将一待测气体吸进气体侦测装置的空腔内；控制第一阀门关闭入口；控制第二阀门关闭出口；以及，气体侦测器侦测待测气体。

为了对本发明的上述及其他方面有更佳的了解，下文特举优选实施例， 并配合所附的附图，作详细说明如下：

附图说明

图1为本发明一实施例的气体侦测装置的剖视图；

图2为本发明一实施例的气体侦测方法的流程图；

图3为图1的气体侦测器的第二接脚的信号输出图；

图4为图1的气体侦测装置与集气元件连通的示意图；

图5为本发明实施例的气体侦测器侦测气体的示意图；

图6为本发明实施例的强制排气元件强制排气的示意图；

图7为本发明另一实施例的气体侦测装置的剖视图。

符号说明

10：集气元件

10a：开口

20：气管

30：固定元件

100：气体侦测装置

110：壳体

110a：入口

110b：出口

110c：空腔

120：气体侦测器

121：第一接脚

122：第二接脚

130：第一阀门

140：第二阀门

150：强制排气元件

160：加热器

170：过滤元件

180：控制器

190：指示器

G1：待测气体

L1：下限值

L2：上限值

S：信号

S110至S195：步骤

X：稳定值

t1、t2、t3、t4：时间点

T1：预设时间区间

具体实施方式

图1绘示依照本发明一实施例的气体侦测装置100的剖视图。气体侦测装置100包括壳体110、至少一气体侦测器120、第一阀门130、第二阀门140、强制排气元件150、加热器160、过滤元件170、控制器180及指示器190。

壳体110具有空腔110c、入口110a及出口110b。

气体侦测器120设于空腔110c内，用以侦测一待测气体G1的成分。本实施例中，气体侦测器120的数量是多个，其分别侦测待测气体的数种特定成分。控制器180可分析此些特定成分判断受测者是否具有特定的疾病，如慢性阻塞性肺病(COPD)、流行性感冒、酒精浓度、癌症等。

气体侦测器120包括数根接脚(pin)，如第一接脚121及第二接脚122。第一接脚121为加热接脚，用以提高气体侦测器120的温度，以形成氧的负离子，以产生吸附作用，致使内部半导体中的电子密度减少而使得电阻值升高；详细来说，当吸附还原性气体，如天然气、一氧化碳等，可将还原性气体取代吸附的氧气，进而造成半导体的电子密度增加，使电阻值上升。以上为半导体气体侦测器的原理。此外，第一接脚121可升温至一预设温度(如摄氏300度)。第二接脚122为信号接脚，用以输出一信号S(绘示于图3)给控制器180。信号S可随温度而变；当信号S达到一稳定值时，此稳定值可做为气体侦测信号的参考基准。

此外，壳体110具有绝热性或低热传导率，可减少空腔110c与壳体110的外表面之间的热传导。另一实施例中，壳体110可以由热传导率高的材质制成，在此设计下，气体侦测装置100还包括一包覆层(未绘示)，其热传导率低于壳体110的热传导率，同样可减少空腔110c与壳体110的外表面之 间的热传导。

第一阀门130设于入口110a。第一阀门130可依据抽气、气体侦测、排气等不同时机，选择性地关闭或开启入口110a。此外，第二阀门140设于出口110b；相似地，第二阀门140可依据抽气、气体侦测、排气等不同时机，选择性地关闭或开启出口110b。

强制排气元件150设于出口110b，以将待测气体G1抽进空腔110c内，或将待测气体G1排出壳体110外。一实施例中，强制排气元件150例如是风扇(fan)。此外，虽然本实施例的强制排气元件150比第二阀门140远离空腔110c，然而本发明实施例不受此限，另一实施例的强制排气元件150可比第二阀门140更靠近空腔110c。

加热器160设于空腔110c内，用以提高空腔110c的温度，以缩短气体侦测器120的第一接脚121升温至预设温度的时间。进一步地说，由于加热器160与第一接脚121同时加热，因此可减少空腔110c与气体侦测器120之间的温差，进而可减少第一接脚121的温度升高至预设温度的时间。另一实施例中，也可省略加热器160。

本实施例中，过滤元件170设于入口110a。过滤元件170例如是生物过滤薄膜。待测气体G1在进入空腔110c前会先经过过滤元件170，以滤除待测气体G1的细菌、病毒或其它可能影响侦测准确度的颗粒。此外，虽然本实施例的过滤元件170比第一阀门130更靠近空腔110c，然而本发明实施例不受此限，另一实施例的第一阀门130可比过滤元件170更靠近空腔110c。

控制器180用以依据气体侦测器120的信号S控制加热器160与强制排气元件150至少一者运作，且可控制第一阀门130及/或第二阀门140开启或关闭。

图2绘示依照本发明一实施例的气体侦测方法的流程图。

在步骤S110中，提供如图1所示的气体侦测装置100。

在步骤S120中，控制器180可控制第一阀门130关闭入口110a，如图1所示。

在步骤S130中，控制器180可控制第二阀门140关闭出口110b，如图1所示。

在步骤S140中，控制器180控制加热器160加热空腔110c且控制气体侦测器120的第一接脚121升温。由于加热器160同时加热空腔110c，因此 可减少空腔110c与气体侦测器120之间的温差，进而缩短气体侦测器120加热至预设温度的所需时间。如此一来，可缩短气体侦测的准备时间。

在步骤S150中，如图3所示，其绘示图1的气体侦测装置100的第二接脚122的信号输出图。控制器180判断气体侦测器120的第二接脚122的输出信号S(如电压或电流信号)是否低于一下限值L1；若是，进入步骤S155；若否，进入步骤S160。以进入步骤S155举例来说，当时间点t1时，信号S低于下限值L1，表示气体侦测器120的温度不足以让信号S达到一稳定值X的容许范围内(如L1至L2范围内)，则控制器180控制加热器160升高空腔110c温度(步骤S155)，然后回到步骤S150，继续判断信号S是否低于下限值L1。

以进入步骤S160举例来说，当输出信号S不低于下限值L1，控制器180进一步判断信号S是否高于上限值L2；若是，则进入步骤S165；若否，进入步骤S170。以进入步骤S165举例来说，当时间点t2(如图3所示)时，信号S高于上限值L2，表示气体侦测器120的温度过高，致使信号S超过稳定值X的容许范围，则控制器180控制强制排气元件150运转，以降低空腔110c温度，然后回到步骤S160，继续判断信号S是否高于上限值L2。

以进入步骤S170举例来说，当信号S未高于上限值L2，控制器180进一步判断信号S位于上限值L2与下限值L1的时间是否超过一预设时间区T1(如图3所示)；若是，进入步骤S180；若否，回到步骤S150。例如，如图3所示，在时间点t3至t4的预设时间区间T1内，信号S稳定地位于上限值L2与下限值L1之间，表示信号S已趋于稳定，此时的信号S可做为气体侦测信号的参考基准。

在步骤S180中，当信号S趋于稳定时，表示气体侦测的准备已完成(即，可以开始进行气体侦测)，控制器180据以控制指示器190发出指示信号。一实施例中，指示信号可以是色光、声音或其它具有指示功能的信号。

在步骤S185中，如图1所示，提供一集气元件10、气管20及固定元件30。集气元件10用以收集一待测气体G1。气管20连接于集气元件10的开口10a。固定元件30可紧密地固定气管20与集气元件10，避免待测气体G1通过气管20与集气元件10的连接处外逸。

一实施例中，集气元件10例如是气囊。气管20例如是硬质管件，因此可推动气体侦测装置100的第一阀门130，以开启入口110a，使集气元件10 的内部与入口110a相通。以材质来说，气管20可由塑胶、金属或其它合适材料制成，而固定元件30例如是扣环、橡皮筋或其它合适种类的固定器。

图4绘示图1的气体侦测装置100与集气元件10连通的示意图。使用者可通过气管20呼出待测气体G1进入集气元件10内部，然后再将气管20连接于气体侦测装置100，使集气元件10的内部与气体侦测装置100连通。由于气管20具有足够硬度或强度，因此可轻易推动第一阀门130，使第一阀门130开启入口110a。

在步骤S190中，当集气元件10与气体侦测装置100连通后，控制器180可控制强制排气元件150将集气元件10内的待测气体G1抽进空腔110c内。一实施例中，可触发一按键，以启动控制器180的控制功能。另一实施例中，当控制器180侦测(例如通过适合的感测器)集气元件10与气体侦测装置100连通，自动控制强制排气元件150将集气元件10内的待测气体G1抽进空腔110c内。

在抽气前或后，控制器180可控制第二阀门140开启；或者，控制器180也可不控制第二阀门140开启，通过控制强制排气元件150的吸力，可强制第二阀门140开启。此外，在抽气过程中，集气元件10内的待测气体G1先经过过滤元件170，以滤除待测气体G1的细菌、病毒或其它不必要的颗粒等，以提高气体侦测的准确度。另一实施例中，过滤元件170可于吹入待测气体G1于集气元件10内部后，再设置气管20内，如此仍可达到相似的过滤效果。只要在待测气体G1进入到空腔110c前先经过过滤元件170即可，本发明实施例并不限定过滤元件170的设置位置。

此外，在抽气过程中，控制器180可持续控制加热器160与/或强制排气元件150运转，以将信号S(如图3所示)控制在稳定值X的容许范围内。

在步骤S195中，如图5所示，其绘示依照本发明实施例的气体侦测器侦测气体的示意图。当大部分或足够的待测气体G1进入空腔110c后，气体侦测器120开始侦测待测气体G1的成分。在侦测前，可先分离集气元件10与气体侦测装置100；然后控制器180控制第一阀门130及第二阀门140关闭，避免待测气体G1从第一阀门130及第二阀门140外逸。另一实施例中，第一阀门130具有自动回复功能(可由弹性元件实现)，使当集气元件10与气体侦测装置100分离后，第一阀门130自动关闭；在此设计下，控制器180可不特别控制第一阀门130关闭。

另一实施例中，在侦测待测气体G1过程中，也可保留集气元件10于气体侦测装置100上(即维持如图4所示的集气元件10与气体侦测装置100的连接状态)；在此设计下，第一阀门130呈开启状态，而第二阀门140呈关闭状态。

图6绘示依照本发明实施例的强制排气元件强制排气的示意图。在气体侦测结束后，控制器180可控制第二阀门140开启，且控制强制排气元件150运转，以将空腔110c内的待测气体G1排出壳体110外。如此，可避免待测气体G1残留于空腔110c内而负面地影响下一次的气体侦测准确度。另一实施例中，控制器180可控制第一阀门130及第二阀门140同时开启，以将空腔110c内的待测气体G1排出壳体110外。

虽然上述实施例以先加热空腔110c再将待测气体G1抽进空腔110c为例说明；然另一实施例中，也可以先将待测气体G1抽进空腔110c内后，再控制加热器160及/或第二接脚112加热空腔110c。以图2的流程来说，可将步骤S185及S190于步骤S140之前执行。

另一实施例中，也可省略图2的步骤S150、S155、S160、S165及S170；在此设计下，通过步骤S180的指示信号同样可得知气体侦测的准备是否已完成。

图7绘示依照本发明另一实施例的气体侦测装置200的剖视图。气体侦测装置200包括壳体110、至少一气体侦测器120、第一阀门130、第二阀门140、强制排气元件150、加热器160、过滤元件170、控制器180、指示器190及气管20。

本实施例中，气管20可拆卸地拔插设于壳体110的入口110a；如此，当要进行气体侦测时，可直接对气体侦测装置200的气管20吹气即可。由于气管20设于壳体110上，因此可选择性省略集气元件10。此外，过滤元件170可设于气管20内，使过滤元件170与气管20共同成为一可抛弃式元件；如此一来，在气体侦测完成后，可同时抛弃使用过的过滤元件170与气管20，这样可避免残留于过滤元件170的待测气体G1负面地影响下次气体侦测的准确度。

综合上述，本发明实施例的气体侦测装置及应用其的气体侦测方法，可侦测气体特性，如气体成份。一实施例中，气体侦测装置的加热器可加热空腔，以缩短气体侦测的准备时间。另一实施例中，气体侦测装置的加热器及 /或强制排气元件可同时或交替运作，以加速气体侦测器的信号达到一稳定状态，进而提升气体侦测准确性。此外，气体侦测装置的第一阀门及/或第二阀门可依据抽气、气体侦测及/或排气等时机选择性地开启或关闭，以辅助气体侦测装置的抽气、侦测及/或排气。另一实施例中，可先将待测气体集中于集气元件，待气体侦测装置的气体侦测准备完成(如气体侦测器的信号达到一稳定值)时，再将集气元件与气体侦测装置相连接，以进行气体侦测。其它实施例中，过滤元件与气管可共同组成一可抛弃式元件，当气体侦测完成后，可抛弃此可抛弃式元件，以避免残留在过滤元件的待测气体负面地影响下次气体侦测准确度。

虽然结合以上优选实施例公开了本发明，然而其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围应当以附上的权利要求所界定的为准。