用于机动车辆的蒸气和微粒传感器系统

技术领域

本发明整体上涉及一种车辆检测系统，并且更具体地，涉及一种被配置为对乘客舱进行消毒的光组件。

背景技术

车辆中的乘客舱尤其是共享车辆或按需类型的乘客舱可随着时间的推移累积由使用、本地环境和各种来源产生的污染物。一些污染物可能会产生气味和/或烟雾，这可能是不利的。另外，在一些情况下，位于车辆中的污染物可能以细菌、烟气和/或有毒烟雾的形式呈现健康风险。因此，检测和识别或减轻车辆中污染物累积的方法或系统可能是有益的。

发明内容

根据本公开的一个方面，公开了一种用于车辆的空气质量系统。该系统包括化学检测设备，该化学检测设备包括多个纳米纤维化学传感器，所述多个纳米纤维化学传感器用于感测车辆的舱中的多种空气中物质。所述多个纳米纤维化学传感器被配置为响应于所述多种空气中物质的存在的变化来调节特征性电信号。该化学检测设备还包括耦合到纳米纤维化学传感器的处理器，其中处理器被配置为监测来自纳米纤维化学传感器的特征性电信号，并且响应于特征性电信号的变化而生成检测信号。处理器与控制器通信，该控制器被配置为响应于检测到空气中物质中的一种或多种空气中物质而控制至少一个车辆系统。

根据本公开的另一方面，公开了一种用于控制车辆的空气质量系统的方法。该方法包括经由多个纳米纤维化学传感器感测车辆的舱中的多种空气中物质。该方法还包括监测来自纳米纤维化学传感器的特征性电信号，并且响应于该特征性电信号的变化而生成检测信号。该方法还包括响应于空气中物质中的一种或多种空气中物质的检测而将该检测信号传送到至少一个车辆系统。

根据本公开的又一方面，公开了一种用于车辆的空气质量系统。该系统包括化学检测设备，该化学检测设备包括多个纳米纤维化学传感器，所述多个纳米纤维化学传感器用于感测车辆的舱中的多种空气中物质。所述多个纳米纤维化学传感器被配置为响应于所述多种空气中物质的存在的变化来调节特征性电信号。处理器耦合到纳米纤维化学传感器，其中处理器被配置为监测来自纳米纤维化学传感器的特征性电信号，并且响应于特征性电信号的变化而生成检测信号。处理器与控制器通信，控制器被配置为访问用户配置文件，该用户配置文件包括识别与用户配置文件相关联的用户定义的物质的信息。用户定义的物质对应于所述多种空气中物质的过敏原。响应于激活用户配置文件和检测到用户定义的物质超过用户定义的检测水平，控制器被配置为激活警报装置，该警报装置被配置为传送用户定义的物质的检测。

在研究了下面的说明书、权利要求和附图之后，所属领域的技术人员将理解和了解本公开的这些和其他方面、目标和特征。还将理解，本文公开的每个示例的特征可以结合其他示例的特征使用或作为后者的替代。

附图说明

以下是对附图中的图式的描述。附图不一定按比例绘制，并且为了清楚起见，附图的某些特征和某些视图可能以放大的比例或示意性的方式示出。

在附图中，

图1是根据本公开的一些方面的包括化学检测传感器的车辆的乘客舱的驾驶舱视图；

图2是化学检测器的电路图；

图3是以局部截面示出的化学检测装置的侧视图；并且

图4是包括根据本公开的化学检测传感器的车辆系统的框图。

具体实施方式

出于本文中描述的目的，术语“上”、“下”、“右”、“左”、“后”、“前”、“竖直”、“水平”和其派生词均应与如图1中所定向的装置有关。然而，应理解，装置可采用各替代定向和步骤顺序，除非明确地指定为相反情况。还应理解，附图中所示且在下文说明书中描述的具体装置和过程仅仅是所附权利要求书中限定的本发明概念的示例性实施方案。因此，除非权利要求书另外明确陈述，否则与本文中公开的实施方案有关的具体尺寸和其他物理特性不应被视为限制性的。

如本文中所使用，当用于两个或多于两个项目的列表中时，术语“和/或”意指所列项目中的任一个自身可以单独使用，或所列项目中的两个或多于两个的任何组合可被使用。举例来说，如果组合物被描述为含有组分A、B和/或C，那么所述组合物可含有：仅A；仅B；仅C；A和B的组合；A和C的组合；B和C的组合；或A、B和C的组合。

在此文档中，例如，第一和第二、顶部和底部等关系术语仅用于区分一个实体或动作与另一个实体或动作，而不必需要或意指此类实体或动作之间的任何实际此类关系或次序。术语“包括(comprises、comprising)”或其任何其他变化形式意图涵盖非排他性的包含物，使得包括一系列要素的过程、方法、物品或设备并不仅仅包含那些要素，而是可以包含并未明确列出的或并非此类过程、方法、物品或设备固有的其他要素。以“包括...”引出的要素如无更多的限制则不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或设备中存在另外的相同的要素。

现在参考图1至图4，附图标记10通常表示空气质量检测系统。检测系统10可包括化学检测装置12，该化学检测装置可被设计成识别车辆15的乘客舱14中的各种化学物质的类型和/或浓度。在一些示例中，检测装置12可被结合到后视镜或后视显示器16中。尽管参考后视显示器16进行了论述，但检测装置可位于车辆15的各个部分中，其中的一些在图1中示出。

后视显示器16可安装到车辆15的车辆头部17。如图所示，乘客舱14另外包括控制区18，该控制区包括驾驶员或乘客在使用或驾驶车辆15时可以与其交互和触摸的许多控制件。在一些方面，检测系统10可与附加的车辆系统和装置通信，该车辆系统和装置可以被配置为基于乘客舱14中的空气中物质的检测和识别来控制各种通风和/或车辆操作能力。

在各种实施方案中，化学检测装置12可对应于各种感知装置。例如，化学检测装置12可以由各种装置实施，包括但不限于电化学传感器、电流型气体传感器、一氧化碳传感器、催化珠传感器、导热传感器、金属氧化物传感器(MOS)、红外(IR)传感器、光离子化检测器(PID)等。此类传感器可在应用中变化，并且因此可实施为各种组合以实现对可存在于乘客舱中的各种化学物质和污染物的识别和检测。尽管本文中论述了具体示例，但在不脱离本公开的精神的情况下，化学检测装置12可由类似传感器或开发感知技术实施。

现在参考图2，示出了与至少一个纳米纤维化学传感器20通信的检测装置12的示例。纳米纤维化学传感器20可以被配置为感测可存在于乘客舱14内的环境空气中的各种化学物质和化合物。在一些实施方案中，至少一个纳米纤维化学传感器20可包括多个纳米纤维化学传感器20a-20p。在操作中，一个或多个纳米纤维化学传感器20中的每个纳米纤维化学传感器可与处理器30通信，该处理器可被配置为监测在各种空气中物质的存在下纳米纤维传感器20中的每个纳米纤维传感器的电特性的变化。基于从至少一个纳米纤维化学传感器20接收的信号的组合，处理器30可以被配置为识别乘客舱14中的一种或多种污染物的存在。

传感器20中使用的纳米纤维可以用特定官能团合成，该官能团可以与空气中物质/蒸气/颗粒相互作用。纳米纤维沉积在叉指式电极上以形成电极-纳米纤维阵列。纳米纤维与空气中物质的相互作用改变了纳米纤维化学传感器的测量的电特性。由于这些空气中物质的相互作用，这些纳米纤维化学传感器中的每个纳米纤维化学传感器的测量电流或有效电阻增加或减少。

这些传感器20中的每个传感器的具有不同官能团的纳米纤维对相同的空气中物质具有不同响应。通过使用阵列32中的多个纳米纤维化学传感器20，处理器30可以为多种空气中物质中的每种空气中物质建立识别响应特征。因此，基于从阵列32传送的电信号，处理器30可被配置为检测车辆15和/或乘客舱14中可能存在的各种状况。传感器20的纳米纤维可具有抗微粒积垢的成比例大的3维表面区域。在各种实施方案中，处理器30可被配置为识别乘客舱14中的各种污染物。响应于由检测装置12识别的特定污染物或污染物家族，系统10可被配置为通过输出各种通知和/或控制各种车辆系统来进行响应。

在各种实施方案中，检测装置12可被配置为识别存在于乘客舱中和/或接近车辆15的各种化学物质。装置12可检测的化学物质和化合物可基于处理器30响应于化学物质的存在而接收的电子签名来训练或编程。可识别和/或检测的化学物质的示例可包括但不限于苯甲醛、己烷、丙酮、乙醇、柴油、硝基苯和甲醛。可检测的爆炸物和化学剂的一些示例可包括硝基甲烷、DNT(二硝基甲苯)、TNT(三硝基甲苯)、ANFO(硝酸铵燃料油)、硝酸铵、PETN(可检测标签剂)、RDX(可检测标签剂)、TATP(三过氧化三丙酮)、H2O2(过氧化氢)、TEP(磷酸三乙酯)、DMMP(甲基膦酸二甲酯)、2-氯乙基乙基硫醚、三光气、水杨酸甲酯。可以由检测装置12检测的有毒化学物质的一些示例可包括但不限于氯气、氨、过氧化氢、二氧化硫、盐酸、TEP(磷酸三乙酯)、磷化氢、氰化氢、砷化氢、甲醛。在一些示例中，检测装置还可被配置为检测在消费类食品和/或商品中常见的一种或多种化学物质，包括但不限于三氯苯甲醚、三聚氰胺、三甲胺、柠檬烯、蒎烯、乙酸芳樟酯、薄荷醇、薄荷酮和芳樟醇。装置12可另外被配置为检测各种胺，包括但不限于N-甲基苯乙胺、苯乙胺、甲胺、苯胺、三乙胺和二乙胺。因此，基于由装置12检测到的每种化学物质的检测，车辆的控制器或控制系统可以提供对应的响应，这可以减轻气味、去激活车辆系统、输出警告和/或提供各种有益的系统响应。

现在参考图3，检测装置12的化学传感器20a-20p可以任何方式布置，并且可以设置在壳体40的具有多个通气孔45的内腔42中。通气孔45可提供环境空气和/或强制空气以流入内腔42中。在此配置中，存在于乘客舱14中的空气的更新样本可流动通过化学传感器20a-20p，从而提供对存在于空气中的化学微粒的一致更新监测。在各种实施方式中，通气孔45可足够大和/或足够多，以允许环境空气不受限制地流入内腔42中。处理器30可以经由连接33与车辆15的各种系统和/或控制器通信。在各种实施方式中，连接33可对应于有线连接和/或无线连接。尽管在图3中将处理器30以及纳米纤维化学传感器20a-20p示出为安装在共用电路板48上，但是它们也可以安装在单独的电路板上。

参考图4，示出了包括检测装置12的系统10的框图。系统10可包括结合检测装置12的控制器50。在图4中，系统10的控制器50被示出为经由连接33与检测装置12通信。控制器50还可以经由车辆15的通信总线54与控制模块52通信。通信总线54可以被配置为将信号递送到控制器50，从而识别车辆15的各种状态。例如，控制器50可以被配置为经由通信总线54控制各种车辆功能。例如，控制器可以控制或传送输入，该输入被配置为启动对点火状态、门或窗控制状态(例如，打开/关闭配置)、照明装置的激活、听觉警报(例如，喇叭操作)、危险指示等的控制。这种控制信号可以从控制器50经由通信总线54或任何形式的通信(例如，有线、无线)提交以控制车辆15的各种系统。

控制器50可以包括具有一个或多个电路的处理器56，所述一个或多个电路被配置为控制系统10的各种操作。处理器56可与存储器58通信，存储器被配置为存储指令以控制检测装置12的操作。例如，控制器50可以被配置为存储一个或多个控制响应，所述一个或多个控制响应被配置为响应于由检测装置12检测到一种或多种化学物质而控制车辆的各种系统。

在一些实施方案中，控制器50还可包括一个或多个通信电路62，所述一个或多个通信电路被配置为经由通信网络64进行通信。因此，系统10可以经由通信网络64与远程服务器66和/或移动装置68通信。通信网络64可以包括一个或多个无线或有线网络接口或通信协议。如本文所述，无线通信协议可以根据通信标准工作，该通信标准包括但不限于电气和电子工程师协会(IEEE)802.11(例如，WiFi

系统10还可与麦克风70a和/或扬声器70b中的一者或多者通信。在此类实施方案中，系统10可被配置为响应于经由检测装置12检测到一种或多种化学物质而将一个或多个警告、指令和/或附加信息传送到用户。另外，系统10可以被配置为响应于由检测装置12识别的潜在危险化学物质的检测，从车辆启动紧急通信(例如，电话通信)。在一些方面，控制器50还可与显示屏72通信，该显示屏可以设置在车辆的各个部分中，以用于显示图像和图形，这可以提供控制以显示与检测装置12检测到一种或多种化学物质相关的指令和/或警告。

现在参考图1和图4，参考本文提供的示例讨论了系统的各种示例性操作。如本文一般讨论的，系统10可以提供车辆15的乘客舱14内的空气质量监测。可在乘客舱14中检测到的污染物可以大体上分类为与乘客舒适度相关考虑有关的污染物(例如，气味、香水等)和与潜在危险化学物质有关的污染物。在操作中，系统的控制器50可以被配置为控制系统10的响应，以减轻、控制、忽略和/或抵消可由检测装置12检测到的各种化学物质的影响。在各种示例中，控制器50可被配置为基于由检测装置12检测到的化学物质的特定类型、化学物质家族和/或一般类别(危险对比非危险)来控制系统10进行响应。以此方式，控制器50可被配置为提供特定和/或可配置响应以解决与特定化学物质和/或化学物质类别的检测有关的问题。

装置12可检测到的常见化学物质和对应气味可以有很大的不同。例如，装置12可以被配置为识别各种气味，包括但不限于香水、粪便、鱼、臭鼬、宠物气味、腐烂的生物物质、甲烷、硫化氢、身体气味(身体相关的细菌气味)、烟气、酒精、体液、呕吐物等。这些气味中的一些气味可涉及舒适度问题，而其他气味可能给车辆15的一个或多个乘客带来健康问题。因此，检测装置可另外将车辆中检测到的化学物质的浓度传送到控制器50。根据期望配置，控制器50可以多种方式响应于所报告水平的化学物质的存在的指示。

另外，检测装置12可被配置为检测和识别通常被认为是危险的多种化学物质，这些化学物质可以产生明显的气味或可以不产生明显的气味。此类化学物质或此类化学物质的来源的示例可以是过敏原，包括但不限于花生、大豆、香水、烟熏味等。化学物质或此类化学物质的来源的另外的示例可包括但不限于炸药、火药、促进剂、二氧化碳、一氧化碳、挥发性有机化合物(VOC)、毒品(例如，甲基苯丙胺、酒精)、烟熏味、烟气、废气等。响应于此类化学物质的检测，系统10可以不同方式作出响应，特别是与相对于车辆操作或乘客健康可能没有危险的化学物质的检测相比。

如本文所述，系统10可在无源配置中操作，其中控制器50被配置为经由车辆15中的一个或多个警报(例如，经由控制区18中的指示器)和/或到远程服务器66和/或移动装置68的通信来报告化学物质的识别。在此类实施方案中，系统可将化学物质的存在传动到车辆15的用户或管理员，使得可以采取适当的纠正动作。例如，可以从控制器50向移动装置68传送通知，指示存在与特定化学物质或化学物质家族相关的气味，车辆15的用户应该调查该气味以限制气味或用于维护目的。因此，响应于可由检测装置12检测到的任何化学检测，可以从系统10的控制器50向远程服务器66和/或移动装置68传送指示。

响应于该检测，当从检测装置12向控制器50报告化学物质时，控制器可以多种方式作出响应。例如，响应于检测到第一化学物质，控制器50可以控制车辆暖通空调(HVAC)或通风系统80以激活有源过滤器或空气净化器，该有源过滤器或空气净化器可以与空气循环路径或空气供应端口连接。可以利用的空气净化器可包括活性UV-C空气过滤器、离子化器和其他类型的过滤器。另外，响应于第二化学物质，控制器50可被配置为激活通风系统80的新鲜空气通风，使得新鲜空气被吸入客舱内。以此方式，系统10可以稀释乘客舱14中的第二化学物质的浓度，以减轻与该化学物质的存在有关的任何不适。在一些实施方案中，响应于第三化学物质，控制器50可以被配置为控制窗控制器82以打开乘客舱14以通风。

因此，系统10可响应于检测到车辆15中的多种化学物质中的每种化学物质而提供不同的响应。尽管参考纠正动作(例如，通风、过滤等)讨论了特定化学物质(第一化学物质、第二化学物质、第三化学物质等)，但应理解，控制器50可被配置为基于系统10的期望配置单独或组合地应用各种纠正动作。例如，响应于检测到第一化学物质，控制器50可以激活通风系统80并控制窗控制器82以打开车辆15的一个或多个窗。

在一些实施方案中，系统10可被配置为响应于由检测装置12检测到化学物质而抑制或去激活车辆点火84。控制器50可另外激活报警、警报指示器或警告，其可显示在车辆15的控制区18的屏幕或指示器上。在一些实施方案中，可以由报警或警报提供指令，该指令可以指示车辆15的操作员或乘客去激活或寻求车辆15的维护。如上所述，可基于期望响应来配置车辆点火84、报警和各种装置的控制，该期望响应可针对用户、特定车辆、操作的地理区域等进行定制。因此，系统10可以各种方式配置以向各种车辆附件和/或装置提供控制指令。

在一些实施方案中，系统10的配置可基于一个或多个标准警告进行配置，所述一个或多个标准警告可涉及一般危险化学物质的检测。另外，系统10可被配置为基于用户指示为有问题的特定过敏、化学物质和/或气味提供定制警报、检测或纠正动作。例如，如果个体具有特定过敏(例如，花生、坚果、大豆等)，则系统可选择性地被配置为响应于检测到与过敏原相关的通常被识别的化学物质，在用户定义的检测水平发出警报。以此方式，系统10可以提供定制的控制，以响应于检测装置12可能检测到的任何化学物质来分配警报。

所属领域的技术人员应理解，所描述的装置和其他部件的构造可不限于任何特定材料。除非在本文中另外描述，否则本文中所公开的装置的其他示例性实施方案可由各种各样的材料形成。

出于本公开的目的，术语“耦合(coupled)”(以其所有形式：couple、coupling、coupled等)通常意味着两个(电气的或机械的)部件彼此直接或间接的接合。此类接合在本质上可为静止的或在本质上为可移动的。此类接合可使用两个(电气或机械)部件和彼此或与两个部件一体地形成为单个整体的任何额外的中间构件实现。除非另外说明，否则此类接合本质上可以是永久性的，或本质上可移除或可释放。

另外值得注意的是，如在示例性实施方案中展示的装置的元件的构造和布置仅仅是说明性的。尽管在本公开中仅详细地描述了本创新的少数实施方案，但审阅本公开的所属领域的技术人员应容易了解，在不实质上脱离所陈述主题的新颖教示和优点的情况下，许多修改是可能的(例如，各种元件的大小、尺寸、结构、形状和比例、参数值、安装布置、材料的使用、色彩、定向等的改变)。举例来说，一体地形成的元件可由多个零件构造而成，或示出为多个零件的元件可一体地形成，可颠倒或以其他方式改变介面的操作，可改变结构的长度或宽度和/或系统的构件或连接器或其他元件，可改变元件之间的调节位置的性质或数目。应注意，系统的元件和/或组件可由提供足够强度或耐久性的广泛多种材料中的任何一种构成，且可呈广泛多种色彩、纹理和组合中的任何一种。因此，所有此类修改意欲包含在本创新的范围内。可在不脱离本创新的精神的情况下在期望和其他示例性实施方案的设计、操作条件和布置方面进行其他取代、修改、改变和省略。

应理解，任何所描述的过程或所描述过程内的步骤可与公开的其他过程或步骤组合以形成属于本发明装置的范围内的结构。本文中所公开的示例性结构和过程用于说明性目的，且不应理解为限制性的。

还应理解，可在不脱离本发明的概念的情况下对前述结构作出变化和修改，且进一步应理解，此类概念旨在由所附权利要求涵盖，除非这些权利要求的措辞明确说明并非如此。

上面的描述仅被视作所示实施方案的描述。所属领域的技术人员以及制作或使用所述装置的技术人员可对所述装置作出修改。因此，应该清楚，在附图中所示的并且以上所述的实施方案仅为说明的目的，并且并非旨在限制本装置的范围，本公开的范围由根据专利法原则(包括等同物原则)解释的所附权利要求限定。