[发明专利]用于测量微粒物质的装置和方法

说明书

提供了一种用于测量微粒物质的装置，该装置包括：图像获取设备，被配置为使引入到图像获取设备的空气中所包括的微粒物质粒子带电，并且基于无透镜成像来获取带电的微粒物质粒子的图像；光谱获取设备，被配置为获取带电的微粒物质粒子的拉曼光谱；以及处理器，被配置为基于所获取的图像来确定微粒物质粒子的大小和微粒物质粒子的浓度，并且基于所获取的拉曼光谱来确定微粒物质粒子的成分。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2019年8月5日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2019-0094822的优先权，其全部公开内容通过引用并入本文。

技术领域

本公开的示例实施例涉及用于测量微粒物质的技术。

背景技术

微粒物质可以包括悬浮在空气中的非常小的粒子和液滴，这些粒子和液滴是如此小以至于眼睛看不到，包括直径为10μm或更小的粒子。这样的微粒物质可能是由于化石燃料(例如，煤、石油等)的燃烧、或汽车、工厂等的废气而排出。

近来，微粒物质已经成为对人类健康和环境两者的严重威胁。长时间暴露于微粒物质可能导致免疫水平显著下降，从而引起各种健康问题，包括诸如感冒、哮喘、支气管炎等的呼吸系统疾病以及心血管疾病、皮肤疾病、眼疾等。特别地，直径为2.5μm或更小的细微粒物质易于深深地渗透到人体内的肺和支气管中，并且粘附在肺和支气管上，这可能引起各种疾病。

因此，需要开发便于用户容易地测量环境空气质量的技术。

发明内容

一个或多个示例实施例提供了一种用于同时测量微粒物质粒子的大小、浓度和成分的装置和方法。

根据示例实施例的一个方面，提供了一种用于测量微粒物质的装置，所述装置包括：图像获取设备，被配置为使引入到所述图像获取设备的空气中所包括的微粒物质粒子带电，并且基于无透镜成像来获取带电的微粒物质粒子的图像；光谱获取设备，被配置为获取所述带电的微粒物质粒子的拉曼光谱；以及处理器，被配置为基于所获取的图像来确定所述微粒物质粒子的大小和所述微粒物质粒子的浓度，并且基于所获取的拉曼光谱来确定所述微粒物质粒子的成分。

所述图像获取设备可以包括：微粒物质吸附设备，被配置为使所述微粒物质粒子带电并吸附带电的微粒物质粒子；光源，被配置为向吸附的微粒物质粒子发射光；以及图像生成设备，被配置为通过接收已穿过所述吸附的微粒物质粒子的光、从所述吸附的微粒物质粒子反射的光、或从所述吸附的微粒物质粒子散射的光来生成所述微粒物质粒子的图像。

所述微粒物质吸附设备可以包括：第一电极，被施加正极性或负极性中的一个并且被配置为使所述微粒物质粒子带电；以及第二电极，被施加正极性和负极性中的另一个并且被配置为吸附带电的微粒物质粒子。

所述第二电极可以具有板形状。

所述第二电极可以由以下项之一形成：氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)、SnO₂、氧化锌(ZnO)、石墨烯、银纳米线、导电聚合物(例如，PEDOT：PSS)和碳纳米管。

所述图像生成设备可以包括电荷耦合器件(CCD)和互补金属氧化物半导体(CMOS)中的至少一种。

所述光谱获取设备可以包括：波导，所述带电的微粒物质粒子被引入到所述波导中；光源，被配置为向引入到所述波导中的所述带电的微粒物质粒子发射光；以及光谱生成设备，被配置为通过接收引入到所述波导中的所述带电的微粒物质粒子的拉曼散射光来生成所述带电的微粒物质粒子的拉曼光谱。

所述波导可以被配置为将所述带电的微粒物质粒子排放到所述用于测量微粒物质的装置的外部。

所述光源可以被设置为靠近所述波导的入口，并且所述光谱生成设备被设置为靠近所述波导的出口。