[发明专利]测量呼气酒精浓度的方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种测量使用者呼气酒精浓度的方法，如权利要求1的前序部分所定义的。该方法包括接收使用者呼气样本的气流，以及使用压力传感器测量其流量。与此同时，呼气样本的气流被引导至燃料电池传感器。该燃料电池传感器的输出信号被用来确定呼气样本中存在的酒精的体积，从而确定呼气酒精浓度。

另一方面，本发明还涉及测量使用者呼气酒精浓度的装置，如权利要求7的前序部分所定义的。该装置包括用来接收使用者呼气样本的取样部件、用来测量呼气样本流量的部件、燃料电池传感器以及微控制器。该微控制器适用于计算呼气样本中存在的酒精的体积，从而基于燃料电池传感器的输出信号，得到呼气酒精浓度。

背景技术

一般来说，主要有两种技术方案用于测量呼气酒精浓度，从而确定人的血液酒精浓度。在第一种方法中，使用了红外光谱法，使人的呼气样本受到红外线辐射。呼气样本中的分子吸收特定频率的红外线，该特定频率称为共振频率，为分子的特性。例如，乙醇分子的红外吸收会产生一个特定的红外光谱，该特定的红外光谱可以被用来确定呼气样本中存在的乙醇的量，从而确定呼气酒精浓度。尽管该方法可以达到很高的测量精度，但是结合红外光谱法的传感器价格昂贵，因而限制了其在大批生产的装置中的应用。

第二种常用的技术方案基于燃料电池传感器，该燃料电池传感器通过电化学反应将以酒精（乙醇）形式存在的燃料转化为电流。燃料电池传感器的测量精度略低于红外光谱传感器，但其价格却便宜得多。然而，燃料电池传感器需要呼气样本具有一个可检测的特定体积，以正确地测定呼气酒精浓度。

传统的以燃料电池为基础的分析系统通过机械采样系统来运转，该机械采样系统将预设的特定体积的呼气气流引入燃料电池以供分析。上述机械装置可以包括电机、电磁阀、活塞气缸器件、与泵或波纹管系统相连接的隔板机构或按钮。美国专利US 6,167,746公开了一种装置，包括电子控制阀以确保必需体积的呼气气流通过燃料电池。美国专利US 2005/0241871公开了一种节制联锁装置，包括互相独立运转的压力换能器和电磁阀，以将变化的呼气气流提供给燃料电池。该装置还包括微处理器，该微处理器指令电池阀在一段确定的时间内维持开放状态，以提供预设的呼气样本的体积，并且基于压力读数计算出一个算法校正因子，以提供压力补偿后的酒精浓度结果。

现有技术中描述的方法涉及到先进的控制电路以及复杂或庞大的机械构件，这些都给系统带来了额外的成本，并且限制了在不降低测量精度的情况下减小系统尺寸的可能性。

因此，需要一种改进的方法，能够以高精度测量呼气酒精浓度，并且允许以低成本制造结构紧凑的测量装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种改进的方法，能够以高精度测量呼气酒精浓度，该方法允许以低成本制造结构紧凑的测量装置。

根据本发明，提供了一种测量呼气酒精浓度的方法。该方法包括以下特定的技术手段，如独立权利要求1的特征部分所定义的。基于测量得到的气流流量，计算呼气样本的体积。在呼气样本被呼出的整个过程中，呼气样本体积以及呼气样本中存在的酒精体积被持续更新，通过对测量得到的瞬时的气流流量以及燃料电池输出信号随时间进行积分。当使用者停止吹气时，执行流量补偿，使用已储存的校准体积对燃料电池输出信号进行补偿，以获得对燃料电池输出信号补偿后的最终值。

不管呼气样本的体积大小，通过对燃料电池输出信号进行补偿，本发明的方法和装置的测量精度得到了保证。由于该方法不再需要提供一个预设的呼气样本体积，在现有技术中使用的机械采样系统就变得不再必要了，因而相应的测量装置可以做得更加紧凑，不含或者仅含更少的移动部件。从而装置的尺寸和成本可以得到极大的降低。

在优选的实施方式中，根据本发明的方法进一步包括基于呼气酒精浓度来确定血液酒精浓度，以及显示得到的血液酒精浓度。

在优选的实施方式中，根据本发明的方法进一步包括使用以下公式执行补偿：

FCcomp=FCout·VcalVb.]]>