光束从光源射向空气样品，以致于如果在光束路径中存在任何颗粒，一部分光将被散射。在空气样品的相对另一侧安排一个光束阻挡装置，以阻挡除在对应于预定过敏原颗粒尺寸范围的预定角度范围内散射的光以外的所有光。由光学检测器对透过阻挡装置的光进行检测，如果检测光量超过预定水平，产生一报警输出信号。可以采用该信号启动过滤或空调装置。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
相关申请的交叉参考本申请是1996年12月20日提交的未定申请No.08/771,641的部分继续申请，该专利申请又是1996年7月11日提交的已许可申请No.08/679,706的部分继续申请。
技术介绍
本专利技术涉及监测空气传播的过敏原颗粒以及如果过敏原颗粒的检测量高于预定水平的话提供报警或操作过滤系统的系统和方法。许多人备受在空气中传播的诸如灰尘、花粉等颗粒的过敏原之苦，这些过敏原颗粒存在于人们所呼吸的环境空气中。许多人对其过敏的多数微粒通常在5至50微米范围。过敏性体质的人呼吸到存在于空气中的这些颗粒会引起诸如哮喘、咳嗽、打喷嚏以及皮疹和过敏性反应等症状。环境空气中存在高水平的过敏性颗粒的知识或警告对这类人是有帮助的，使他们能够采取药物治疗、离开该区域、在严重症状发作前开启过敏原去除过滤器。在授予Hamburger的美国专利5,001,463中，描述了一种过敏原颗粒检测装置，其中将空气吹入安装过敏原颗粒传感器的通道中，捕获过敏原大小的颗粒。传感器的输出信号依赖于被捕获的颗粒量，如果信号超过预定水平，触发报警。专利技术概要本专利技术的目的是提供一种新的和改进的过敏原检测系统和方法。根据本专利技术的一个方面，提供一种过敏原颗粒检测系统，该系统包括通过环境空气样品照射光束的光源、位于光路中空气样品相对另一侧上的阻挡除在对应于预定过敏原颗粒尺寸范围(0.5至500微米)的预定角度范围内散射的部分光以外的所有光透过的光束阻挡装置、位于光源前的将光束会聚在光束阻挡装置上的会聚透镜、接收透过光束阻挡装置的光的检测器、以及与检测器连接的的控制电路，如果检测器输出高于预定水平则产生报警输出信号。可以采用报警输出信号来启动听得见或看得到的报警装置，或者打开含有HEPA或过敏原颗粒过滤器的过滤和排风系统。一旦检测到的过敏原颗粒已经返回到安全水平时可以关闭过滤系统。装置可以是比较小的，并可以方便地设计成安装在墙壁上。光束阻挡装置最好包括中心位于光轴上的光阻挡材料圆盘，具有阻挡所有未散射光和以小于预定最小角度的角度散射的光(被大于最大过敏原颗粒尺寸的颗粒散射的光)的预定直径；以及光阻挡材料圆环，具有对应于预定最大散射角的内直径，以致于以大于最大散射角的角度散射的光被阻挡。安排会聚透镜将光束会聚在中心光束阻挡圆盘上。在本专利技术的较佳实施例中，光束是发光二极管(LED)，通过把LED的输出光束会聚在光束阻挡圆盘上，可避免需要对光束进行准直。因为LED具有比其它激光器更大的漫辐射区，更难以进行准则，需要复杂的光学装置。会聚透镜和光束阻挡器安排允许采用廉价的LED作为光源，无需安排任何复杂的准直器。光束阻挡器圆盘的直径足以阻挡来自LED的所有的未散射光。换句话说，其直径略大于会聚透镜的会聚光点直径。如果未出现过敏原尺寸大小的颗粒，所有的光将被光束阻挡器所阻挡。在较佳实施例中，安排阻挡组件的直径阻挡除被5微米至50微米尺寸范围内的颗粒散射的光以外的所有光，当然另一方面也可以采用0.5至500微米的尺寸范围。在本专利技术的另一个实施例中，可以提供包括第一光束阻挡装置和第二光束阻挡装置的两部分光束阻挡组件，第一光束阻挡装置为至少阻挡透过空气样品的未散射部分光的具有预定直径的光阻挡材料圆盘，第二光束阻挡装置为在预定角度范围内让光透过的至少一个针孔。较佳地，第一装置中阻挡圆盘的尺寸可阻挡未散射光和在预定范围内以小于最小角度的角度散射的光。第二装置最好有一个中心在光轴上的具有直径的孔径，以致于以所述范围内大于最大角度的角度散射的光被阻挡。较佳地，产生报警输出信号的控制电路包括对一定时间周期内检测到的过敏原颗粒的个数进行计数的脉冲计数器。，如果在所选时间周期内的计数次数高于预定触发值，安排脉冲发生器触发报警指示器。较佳地，触发电平是可以调节的，所以用户可以选择灵敏度水平。根据本专利技术的另一个方面，提供一种检测空气中过敏原颗粒的方法，该方法包括步骤通过环境空气样品照射光束，以致于光束被空气中的任何颗粒所散射；将光束会聚在位于空气样品相对另一侧上的其尺寸大于会聚光束尺寸的阻挡构件上；在空气样品的相对另一侧上阻挡在预定角度范围之外散射的光；仅透射预定散射角度范围内的散射光；对透射光进行检测，以及以于透射光量成正比的电平产生第一输出信号，如果第一输出信号高于预定电平，产生一报警输出信号。这一系统和方法已经区分了5至50微米范围内的过敏原大小颗粒与更大的非过敏原颗粒，从而产生室内和封闭区内过敏原颗粒水平的准确指示。较佳地，产生报警信号的电平是可以调节的。装置可以与诸如HEPA过滤器的辅助空气净化装置或过滤器的开关相连接。附图简述从以下结合附图给出的对本专利技术一些较佳实施例的详细描述将能够更好地理解本专利技术，在附图中，相似的参考标号指相似的部分，其中附图说明图1是根据本专利技术第一实施例的过敏原颗粒检测器装置的方框图。图2是说明改进的输出控制电路的方框图。图3是根据本专利技术第二实施例的过敏原颗粒检测器的方框图。图4是类似于图3的方框图，说明一种改进。较佳实施例的描述附图中的图1示出根据本专利技术的第一实施例的过敏原颗粒检测器装置。装置封装在一个合适外壳中，其形状可提供一个暴露于环境空气的通道或空气间隙10，以便对过敏原大小的颗粒的气体样品进行测试，如上述的未定申请08/771,641，这里将其内容引作参考。将来自激光二极管或LED 12的激光束通过气体样品10，照射到位于空气间隙的相对另一侧的光束阻挡装置14上。该装置14包括一透明的圆形平板玻璃15，在平板的中心有一个不透明的部分或圆盘16。部分16可以由黑漆产生或者将黑色塑料或金属插在平板的中心。在LED 12前安排一个会聚透镜18，将激光输出光束会聚在光束阻挡圆盘16上。不透明阻挡部分的实际尺寸将依赖于激光二极管12的会聚输出光束的截面形状和尺寸以及待由装置检测的颗粒尺寸范围。LED可以发射红外光(0.8-1.0微米)或可见光。在本专利技术的一个实施例中，采用在670nm波长上发射的LED。人们会产生敏感的多数过敏原颗粒的尺寸在5至50微米的范围，当然发现有少数过敏原颗粒的尺寸在0.5至5微米和50至500微米。因此，发现所有的过敏原颗粒的尺寸基本上在0.5值500微米的范围内，绝大多数在5至50微米范围。因此，装置最好是设计成对0.5至500微米尺寸范围内的颗粒进行检测，当然，另一方面也可以将其设计成对5至50微米范围内的颗粒进行检测，因为多数的过敏原在这一尺寸范围内。光线被颗粒散射的角度将取决于光的波长和颗粒的尺寸。不同尺寸的空气传播颗粒具有很大差异的光散射特性。较大的颗粒将以较小的角度使光散射。对于在0.6至1.0微米波长范围内的红光至红外光，对0.5至50微米的颗粒尺寸范围的最小散射角约为4°至5°(参见电磁散射，R.L.Rowell和R.S.Stein，p.140，Gordon和Breach 1965).如果阻挡装置位于离气体样品的距离为L的地方，中心阻挡部分的半径应当为L*tan(5°)，以便阻挡在小于5°的角度下散射的光，即被大于50微米的颗粒散射的光。因此，可以安排阻挡装置阻挡被大于50微米的颗粒所散射的所有光。透镜20位于阻挡装置14之后，以便将透过装置14的光会聚到检测器22上。检测器22的输出经放大器2本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种检测环境空气中存在过敏原颗粒的过敏原检测装置，其特征在于所述装置包括： 通过环境气体样品在光路中照射光束的光源，由此部分光束将被存在于空气中的任何颗粒所散射； 光路中的光束阻挡装置，仅透过在对应于预定过敏原颗粒尺寸范围的预定角度范围内散射的光； 位于所述光源与气体样品之间的会聚透镜，将光束会聚在光束阻挡装置上；以及 位于对被所述光束阻挡装置透射的光进行检测位置上的检测器，产生与所接收光量成正比的输出。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：罗伯特N汉伯格，王瑞波，蒋箭平，
申请(专利权)人：罗伯特N汉伯格，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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