[发明专利]便携式光学颗粒传感器装置和相应的颗粒测量方法

说明书

本发明提供一种便携式光学颗粒传感器装置和相应的颗粒测量方法。所述便携式光学颗粒传感器装置配备有光学颗粒浓度捕获设备(10)和事件捕获设备(50；50’；50”)，所述光学颗粒浓度捕获设备(10)被设置为在受事件控制的测量模式下确定预定颗粒的瞬时颗粒浓度的测量值，所述事件捕获设备(50；50’；50”)用于捕获与所述光学颗粒传感器装置(10)的环境相关的至少一个预定本地事件，并且用于响应于所述至少一个预定本地事件的捕获来激活所述受事件控制的测量模式。

技术领域

本发明涉及一种便携式光学颗粒传感器装置和相应的颗粒测量方法。

虽然可应用于任何期望的光学颗粒传感器装置，但是关于集成在移动装置中的光学颗粒传感器装置描述了本发明及其所基于的问题。

背景技术

许多区域，特别是人口密集的区域，受到由气载粉尘或气载颗粒引起的显著污染。这种颗粒污染至少部分地由人类引起，特别是主要由工业、道路交通或空中交通、船运交通和铁路运输以及私人家庭燃烧碳化合物引起。由于各个气载粉尘产生对象的地理分布，可以观察到本地颗粒污染的巨大差异。这适用于室外和封闭空间内。

已知气载粉尘取决于量和组成会导致不利的健康影响，在这种情况下，气载粉尘的可吸入部分是主要原因。个体健康风险基本上取决于个体暴露于哪种类型的颗粒污染的程度和时间长度。因此，需要量化本地和各自当前的颗粒污染。

使用美国颗粒物(PM)“国家空气质量”标准对PM_x级分的气载粉尘进行分类，该分类考虑了粉尘颗粒的尺寸或直径x，并因此考虑了这些粉尘颗粒进入气道和进入个人身体的穿透深度。在这种情况下，特别是在粗粉尘PM₁₀、细粉尘PM_2.5、以及超细粉尘PM₁之间进行了区分，粗粉尘PM₁₀包括直径高达10μm的颗粒，细粉尘PM_2.5具有直径高达2.5μm的颗粒，并且超细粉尘PM₁具有直径高达1μm的颗粒。

经常使用该PM标准来量化气载粉尘或颗粒污染。为此目的，对于上述几种PM_x中的至少一种，将会给出在一段时间内捕获的每单位体积的粉尘颗粒质量。

这里所讨论的颗粒污染的量化是基于捕获体积内的粉尘颗粒的数量。因此，以PM分类和粉尘颗粒的尺寸和质量分布的已知模型为基础，可以确定以每体积的粉尘颗粒质量为单位的颗粒污染的非常好的估计值。然而，变量“每体积的颗粒数量”也使得可以使用其他方法来量化颗粒污染。

PM2.5细粉尘尤其是全球最严重的健康威胁之一。PM2.5细粉尘颗粒可深入肺部并可在肺部造成严重的健康损害。WHO(世界卫生组织)估计，每年有数百万人过早死亡是由细粉尘造成的。WHO建议PM2.5细粉尘的限值为10μg/m³，不得超过该限值。近年来，对与细粉尘相关的健康风险的观察在全球范围内大大增加。同时，可以通过互联网获取全球许多地方的PM2.5污染值。然而，可用的PM2.5污染值仅涉及各个室外测量站的附近。

然而，许多人在一天中经常改变他们的行踪，并且因此在一天的过程中暴露于可变的PM2.5污染值，这些可变的PM2.5污染值通常不同于可公开获得的污染值。这尤其适用于在封闭空间内的行踪。因此，迄今为止，人们不可能在较长的时间内，例如在一天24小时内，获得可靠的PM2.5污染数值。

近年来颗粒传感器的逐步小型化为将这样的颗粒传感器集成在移动设备(例如智能电话等)中开辟了新的可能性。结果，现在基本上可以确定针对持续携带这种颗粒传感器的人的平均PM2.5污染值。

DE 10 2015 207 289 A1公开了一种具有集成光电二极管的VCSEL激光二极管的光学颗粒传感器装置。VCSEL激光二极管(VCSEL＝垂直腔面发射激光器)是其中垂直于半导体芯片的平面发射光的发光二极管。自混合干涉技术使得已知的光学颗粒传感器装置能够获得与颗粒的存在有关的信息，特别是颗粒计数和颗粒速度。