(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ユーザの呼気アルコール濃度（ＢｒＡＣ）を測定する方法であって、
前記方法は、
前記ユーザの呼気サンプルを取得する工程と、
前記呼気サンプルの瞬間圧力を測定する工程と、
前記呼気サンプルの呼気時間を記録する工程と、
前記呼気サンプルを燃料電池センサ（６）に導入する工程と、
前記燃料電池センサ（６）の出力信号（ＦＣｏｕｔ）に基づいて前記呼気アルコール濃度（ＢｒＡＣ）を計算する工程と、
前記測定された圧力に基づいて前記呼気サンプルの容量（Ｖｂ）を計算する工程と、
を含むユーザの呼気アルコール濃度（ＢｒＡＣ）を測定する方法において、
前記測定された瞬間圧力及び前記燃料電池出力信号（ＦＣｏｕｔ）を経時的に積分することによって、前記呼気サンプルの容量（Ｖｂ）にかかわらず、前記呼気サンプルの容量（Ｖｂ）及び前記呼気アルコール濃度（ＢｒＡＣ）を継続的に更新する工程と、
前記呼気サンプルの容量（Ｖｂ）及び前記記録された呼気時間に基づいて、前記呼気サンプルの流速（Ｑ）を計算する工程と、
前記ユーザは呼気を停止した場合、最終の呼気アルコール濃度（ＢｒＡＣ）を計算する前に、記憶された校正容量（Ｖｃａｌ）を利用して、容量補償燃料電池出力信号を得るように前記燃料電池出力信号（ＦＣｏｕｔ）を補償する工程と、
前記算出された流速（Ｑ）に対応する、記憶された流速調整係数（Ｑｆ）を用いて流速補償燃料電池出力信号（ＦＣＱｃｏｍｐ）を得るように前記容量補償燃料電池出力信号（ＦＣＶｃｏｍｐ）を補償する工程と、
を含むことを特徴とするユーザの呼気アルコール濃度（ＢｒＡＣ）を測定する方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、更に、温度（Ｔ）を測定する工程と、前記測定した温度に対応する、記憶された温度調整係数（Ｔｆ）を用いて前記補償された燃料電池出力信号を補償する工程とを含むことを特徴とするユーザの呼気アルコール濃度（ＢｒＡＣ）を測定する方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の方法において、所定の持続時間で測定を行わない場合、更に、サンプルの所定の容量及び濃度の測定を行うことによって校正を実行する工程と、少なくとも一回校正工程を重複する工程と、前記校正容量（Ｖｃａｌ）として前記燃料電池出力信号の平均値（ＦＣｏｕｔ）を記憶する工程とを含むことを特徴とするユーザの呼気アルコール濃度（ＢｒＡＣ）を測定する方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法において、更に、前記呼気アルコール濃度（ＢｒＡＣ）に基づいて、血中アルコール濃度（ＢＡＣ）を決定する工程を含むことを特徴とするユーザの呼気アルコール濃度（ＢｒＡＣ）を測定する方法。
【請求項５】
請求項４に記載の方法において、更に前記血中アルコール濃度（ＢＡＣ）の結果を表示する工程を含むことを特徴とするユーザの呼気アルコール濃度（ＢｒＡＣ）を測定する方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法において、更に、前記容量補償は以下の公式
【数６】
0005873216.tif 000007
を用いて実行されることを特徴とするユーザの呼気アルコール濃度（ＢｒＡＣ）を測定する方法。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法において、更に、前記算出された呼気アルコール濃度（ＢｒＡＣ）は所定閾値を越える場合、車両の起動を抑制することを含むことを特徴とするユーザの呼気アルコール濃度（ＢｒＡＣ）を測定する方法。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法において、前記圧力は、圧力式の圧力センサ（５）の手段によって測定されることを含むことを特徴とするユーザの呼気アルコール濃度（ＢｒＡＣ）を測定する方法。
【請求項９】
呼気アルコール濃度を決定する装置であって、
前記ユーザの呼気サンプルを取得する手段（２）と、
前記呼気サンプルの瞬間圧力を測定する手段（５）と、
前記呼気サンプルの呼気時間を記録する手段と、
燃料電池センサ（６）と、
マイクロコントローラー（７）であって、前記燃料電池センサの出力信号（ＦＣｏｕｔ）に基づいて前記呼気アルコール濃度（ＢｒＡＣ）を計算し、また、前記測定された圧力に基づいて前記呼気サンプルの容量（Ｖｂ）を計算するように適用する前記マイクロコントローラー（７）と、を含む前記呼気アルコール濃度を決定する装置において、
前記マイクロコントローラー（７）は、更に、
前記呼気サンプルの容量（Ｖｂ）に関わらず、前記測定された瞬間圧力及び前記燃料電池出力信号（ＦＣｏｕｔ）を経時的に積分することによって前記呼気サンプルの容量（Ｖｂ）及び前記呼気アルコール濃度（ＢｒＡＣ）を継続的に更新し、
前記マイクロコントローラー（７）は、更に、前記呼気サンプルの容量（Ｖｂ）及び前記記録された呼気時間に基づいて、前記呼気サンプルの流速（Ｑ）を計算し、
記憶された校正容量（Ｖｃａｌ）を用いて容量補償燃料電池出力信号（ＦＣＶｃｏｍｐ）を得るために、前記燃料電池出力信号（ＦＣｏｕｔ）に対して容量補償を実行し、
前記算出された流速（Ｑ）に対応する、記憶された流速調整係数（Ｑｆ）を用いて流速補償燃料電池出力信号（ＦＣＱｃｏｍｐ）を得るように前記容量補償燃料電池出力信号（ＦＣＶｃｏｍｐ）に対して、流速補償を実行するように更に適用されることを特徴とする呼気アルコール濃度を決定する装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の装置において、更に、温度（Ｔ）を測定する手段を含み、前記マイクロコントローラー（７）は前記測定した温度（Ｔ）に対応する、記憶された温度調整係数（Ｔｆ）を用いて前記補償された燃料電池出力信号を補償するように更に適用されることを特徴とする呼気アルコール濃度を決定する装置。
【請求項１１】
請求項９または請求項１０に記載の装置において、前記装置は所定の持続時間で測定を行わない場合、サンプルの所定の容量及び濃度の測定を少なくとも二回行うことによって校正を実行するように適用され、また、前記マイクロコントローラー（７）は更に、前記校正容量（Ｖｃａｌ）として前記燃料電池出力信号の平均値（ＦＣｏｕｔ）を記憶するように更に適用されることを特徴とする呼気アルコール濃度を決定する装置。
【請求項１２】
請求項９〜１１のいずれか１項に記載の装置において、マイクロコントローラー（７）は更に、前記呼気アルコール濃度（ＢｒＡＣ）に基づいて、血中アルコール濃度（ＢＡＣ）を決定するように適用されることを特徴とする呼気アルコール濃度を決定する装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の装置において、更に前記血中アルコール濃度（ＢＡＣ）の結果を表示する表示装置を含むことを特徴とする呼気アルコール濃度を決定する装置。
【請求項１４】
請求項９〜１３のいずれか１項に記載の装置において、更に、前記容量補償は以下の公式
【数７】
0005873216.tif 000008
を用いて実行されることを特徴とする呼気アルコール濃度を決定する装置。
【請求項１５】
請求項９〜１４のいずれか１項に記載の装置において、前記圧力を測定する手段を含み、前記圧力を測定する手段は、圧力式の圧力センサ（５）を含むことを特徴とする呼気アルコール濃度を決定する装置。
【請求項１６】
請求項９〜１５のいずれか１項に記載の装置を含む呼気アルコールインタロック装置。
【請求項１７】
請求項１６に記載の呼気アルコールインタロック装置を含む車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
クレーム１の前提部分によって定義されるように、本発明はユーザの呼気アルコール濃度を測定する方法に関する。前記方法はユーザからの呼気サンプルを取得する工程と、呼気サンプルの圧力を測定する工程とを含む。同時に、呼気サンプルは燃料電池センサに導入される。燃料電池センサの出力信号は呼気サンプル中に含まれるアルコールの容量を決定し、従って、呼気アルコール濃度を決定するように用いられる。
【０００２】
本発明の第二の態様では、本発明はクレーム１０の前提部分によって定義されるように、ユーザの呼気アルコール濃度を測定する装置にも関する。前記装置はユーザからの呼気サンプルを取得するサンプリング手段と、呼気サンプルの圧力を測定する手段と、燃料電池センサと、マイクロコントローラーとを含む。前記マイクロコントローラーは燃料電池センサの出力信号に基づいて、呼気サンプル中に含まれるアルコールの容量を計算し、従って、呼気アルコール濃度を計算するように適用される。本発明の第三の態様では、本発明は呼気アルコールインタロック装置にも関する。前記呼気アルコールインタロック装置はユーザの呼気アルコール濃度を測定する装置を含む。本発明の第四の態様では、本発明は呼気アルコールインタロック装置を含む車両に関する。
【背景技術】
【０００３】
一般的には、呼気アルコール濃度を測定し、被験者の血中アルコール濃度を決定するために、採用された技術が二つある。第一の方法では、赤外線分光法が使用される。それによって、被験者からの呼気サンプルは赤外線に晒される。呼気サンプル内の分子は分子の特徴である固有周波数、即ち共振周波数を吸収する。例えば、エタノール分子による吸収は呼気サンプル中に含まれるエタノールの量を決定し、従って、呼気アルコール濃度を決定するように用いられる固有の赤外線スペクトルを生成する。この方法は高い測定精度を提供したとしても、赤外線分光器を含むセンサは高価で、大量生産装置における応用を制限する。
【０００４】
第二の慣用技術は電気化学反応でアルコールの形状の燃料（エタノール）を電流に転換させる燃料電池センサに基づくものである。燃料電池センサは赤外線分光センサと較べて、より若干低い精度を有するが、より安価である。しかし、呼気アルコール濃度を正確に決定するため、燃料電池センサは呼気サンプルが決定できる容量を有することを要求する。
【０００５】
分析システムに基づく伝統的な燃料電池は機械式サンプリングシステムによって作動する。これは分析のために、予め特定された呼気の容量を燃料電池に引き入れる。機械式の手段はモーター、電磁弁、ピストン−シリンダー装置、絞り機構またはポンプまたはベローシステムに接続される押しボタンを含む。特許文献１は、電子制御弁を含む装置を開示している。前記電子制御弁は燃料電池を通過する必要な呼気容量を確保する。特許文献２は飲酒インタロック装置を開示している。前記飲酒インタロック装置は圧力変換器及び電磁弁を含み、圧力変換器及び電磁弁は互いに独立的に作動し、燃料電池に可変な流量を提供する。マイクロ処理装置は電磁弁を指示し、有限な持続時間で開状態を維持し、所定の呼気サンプル容量を供給する。またはマイクロ処理装置は圧力の読み値に基づいてアルゴリズム補正率を計算し、圧力調節アルコール測定結果を提供する。
【０００６】
従来技術に記載された方法は先進的な制御回路及び複雑または大型の機械部品を含む。これらは精度を妥協することなく、システムに余分な費用をもたらし、システムのサイズを低減する能力を制限する。
【０００７】
出願人の名義による特許文献３は呼気アルコール濃度を測定する方法及びその装置を開示している。これは従来技術に関連する、多数の課題を克服できる。しかし、この装置の吸込み口の設計は流速及び最終な読み値の間には非線形関係があることを示した。換言すれば、流速の変化は類似または同一のアルコール濃度に対して、呼気アルコール濃度の異なる測定を与える。
【０００８】
従って、呼気アルコール濃度を高精度で測定する、改良された方法を提供する必要がある。この方法によりコンパクトな測定装置が低費用にて生産される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】米国特許第６，１６７，７４６号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２００５／０２４１８７１号明細書
【特許文献３】国際特許出願第ＰＣＴ／ＳＥ２０１０／０５１４２１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は呼気アルコール濃度を高精度で測定する、改良された方法を提供することにある。この方法はコンパクトな測定装置を低費用で生産できる。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明では、呼気アルコール濃度を決定する方法が提供される。前記方法は独立請求項１の特徴部分によって定義されるように、以下の具体的な測定を含む。測定された圧力から、呼気サンプルの容量は呼気サンプルの呼気時間にわたって圧力を積分することによって計算される。呼気サンプルの呼気の間中、呼気サンプルの容量及び呼気サンプル中に含まれるアルコールの容量は測定された瞬間圧力及び燃料電池出力信号を経時的に積分することによって継続的に更新される。ユーザが呼気を停止した場合、容量補償は実行される。そこでは、燃料電池出力信号は記憶された校正容量を利用して容量補償燃料電池出力信号を得るように補償される。
【００１２】
燃料電池出力信号を補償する容量によって、呼気サンプルの容量に関わらず、方法及び装置の測定精度が確保される。この方法は所定の呼気サンプルの容量が不要なため、従来技術に使用されるような機械式サンプリングシステムは必要ではなくなり、かつ前記測定装置はより少ない移動部品から構成され、または移動部品を備えない。従って、装置の寸法及びコストは大幅に低減される。
【００１３】
更なる実施形態において、本発明に係る方法は、呼気サンプルの容量及び記録された呼気時間に基づいて、呼気サンプルの流速を計算する工程と、算出された流速に相当する、記憶された流速調整係数を用いて、容量補償燃料電池出力信号を補償し、流速補償燃料電池出力信号を得る工程とを含む。これは燃料電池出力信号を影響する流速における変化を考慮するために、調整される測定を許容する。従って、これは呼気アルコール濃度の精密な測定を維持する。
【００１４】
有利な実施形態において、本発明に係る方法は、温度を測定する工程と、記憶された温度調整係数を用いて、燃料電池出力信号を補償する工程とを含む。記憶された温度調整係数は測定された温度に対応する。これは燃料電池出力信号を影響する温度における変化を考慮するために、調整される測定を許容する。従って、これは呼気アルコール濃度の精密な測定を維持する。
【００１５】
好適的な実施形態において、本発明に係る方法は、所定の持続時間で測定を行わない場合、サンプルの所定の容量及び濃度の測定を行うことによって校正を実行する工程と、少なくとも一回校正工程を重複する工程と、校正容量として燃料電池出力信号の平均値を記憶する工程とを含む。これは燃料電池の第１回目の正しくない高精度の読み値を計算するために、調整される測定を許容する。従って、これは呼気アルコール濃度の精密な測定を維持する。
【００１６】
好適的な実施形態において、本発明に係る方法は更に、呼気アルコール濃度に基づいて、血中アルコール濃度を決定することと、血中アルコール濃度の結果を表示することとを含む。
【００１７】
好適的な実施形態において、本発明に係る方法は、公式を使用して補償を実行する。
【００１８】
【数１】
0005873216.tif 000002
更なる好適な実施形態において、本発明に係る方法は、算出された呼気アルコール濃度は所定閾値を越える場合、車両の起動を抑制することを含む。
【００１９】
更なる好適な実施形態において、本発明に係る方法は、圧力式の圧力センサ、望ましくは、ベンチュリ計量器またはオリフィス板と、圧力センサとの組合せの手段によって圧力を測定することを含む。圧力式の圧力センサはより少ない移動部品から構成される、または移動部品を備えないコンパクトな部品を提供し、本発明の方法を実行する装置における有効な使用空間を確保する利点を有する。
【００２０】
独立クレーム１０によって定義されるように、本発明では、呼気アルコール濃度を決定する装置が提供される。前記装置は、独立クレーム１の特徴部分によって定義されるように、下記の具体的な特徴を含む。圧力測定に基づいて、マイクロコントローラーは呼気サンプルの呼気時間にわたって圧力を積分することによって呼気サンプルの容量を計算するように適用される。マイクロコントローラーは測定された瞬間圧力及び燃料電池出力信号を経時的に積分することによって呼気サンプルの容量及び呼気アルコール濃度を継続的に更新するように更に適用される。マイクロコントローラーは、ユーザが呼気を停止した場合、容量補償燃料電池出力信号を得るために、燃料電池出力信号において容量補償を実行するように構成される。
【００２１】
本発明に係る好適な実施形態は上記に記載された方法に対応する技術特徴を含む。
好適的な実施形態において、呼気アルコールインタロック装置は本発明に係る呼気アルコール濃度を決定する装置及びインタロック装置を備える車両を含む。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図１は燃料電池出力信号を経時的に示すグラフ表示。
【図２】図２は本発明に係る方法を例示するフローチャート。
【図３】図３は本発明に係る装置を示す概要図。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明は本発明の実施例に関する以下の詳細な説明及び添付の図面を参照して更に説明する。本発明は以下の図面及び説明に示された実施形態に限定するものではなく、添付の請求項によって定められた範囲内における均等特徴の何れかの組合せを含むように変更することができると理解される。
【００２４】
呼気サンプルはＢｒｅａｔｈａｌｙｓｅｒ（登録商標）（Ｄｒaｇｅｒ所有の商標）の名で知られる呼気アルコール測定装置の燃料電池を通過する場合、呼気サンプル中に含まれるアルコール（エタノール）の全ては電気化学反応において酸化される。これによって測定可能な電流が生じる。図１は出力電圧対時間のグラフにおける燃料電池からの代表的な出力応答を示す。曲線下の領域は電圧を経時的に積分することによって算出される。これは呼気中のアルコール濃度に直接に比例するＦＣ値を与える。
【００２５】
呼気アルコール濃度（ＢｒＡＣ）の精密な測定を行うため、酒気検知器は所定のアルコール濃度及び容量のサンプルを使って校正される。次に、被験者に対してアルコール呼気テストを実行する場合、酒気検知器は所定のサンプル容量を要求する。このサンプル容量は校正用のサンプル容量に対応する。要求された容量が提供された場合、酒気検知器はテストサンプルの燃料電池出力信号（電圧）の曲線下の領域と校正ルーチンから記憶された値とを比較し、テストされた呼気アルコール濃度用の読み値を与える。
【００２６】
特定のサンプル容量の要求は周知の酒気検知器において重大な不便を示す。まず、被験者は肺活量を低減した場合、また他の理由で所定の呼気サンプルの容量を提供できない場合、有効な呼気テストは実行されない。次に、所定の選定されたサンプル容量を測定して獲得し、これを燃料電池（例えば、圧力センサ、バルブ、ポンプなど）に供給する、酒気検知器に必要なサンプリング機構はかなり高くて大きい。これは装置の寸法を最小化し、生産費用を低減する可能性を拘束する。
【００２７】
燃料電池出力信号領域を測定する場合と類似な方法において、呼気サンプルの容量は呼気サンプルの体積流量率の曲線下の領域を計算することによって決定される。これは呼気サンプルの圧力対時間に直接比例する。従って、同様な結果は圧力の曲線下の領域を計算することによって得られる。これはより簡単な方法で測定することができる。圧力は例えば、機械式、圧力式、光学式、温度式または電磁気式などの適切な圧力センサを用いて容易に測定される。本発明の好適的な実施形態において、圧力式の圧力センサはベンチュリ計量器、オリフィス板または圧力センサとの組合せの同等物などとして使用される。当然、これは流速を直接に測定する本発明の範囲内におけるものである。
【００２８】
試験室試験は呼気容量Ｖｂの変数が何れかの特定アルコール濃度に対して、以下のように、燃料電池出力信号ＦＣｏｕｔと線形に関連していることを証明した。
【００２９】
【数２】
0005873216.tif 000003
所定の容量及びアルコール濃度のサンプルを用いて校正される場合、燃料電池出力信号の結果とする、測定かつ記憶された校正容量Ｖｃａｌを用いて、燃料電池出力信号ＦＣｏｕｔの容量補償を実行し、定数ｋ＝ＦＣｏｕｔ／Ｖｂの式を上記の対応公式に代入することによって、燃料電池出力信号ＦＣｃｏｍｐの補償値が以下のように得られる。
【００３０】
【数３】
0005873216.tif 000004
従って、被験者の呼気アルコール濃度を精密に測定する新たなかつ進歩な方法が得られる。この方法は呼気の可変な容量を処理することができる。これによって、サンプリング機構の必要性を除去することができる。換言すれば、本発明の方法及び装置は呼気サンプルの容量に依存しない。その理由は、呼気アルコール濃度の測定のため、容量または流速の閾値を越えることが要求されていないからである。
【００３１】
呼気アルコール濃度を測定する場合、直面する別の問題は、燃料電池出力信号が呼気サンプルの流速に依存して変更することにある。この問題は、測定に用いられる装置の吸い込み口または吸込管の設計に起因するものである。この設計によって、流速及び燃料電池出力信号の間の非線形関係を生み出す。
【００３２】
呼気サンプルの流速は呼気サンプルの呼気時間で呼気サンプルの容量を分割して計算される。呼気時間は例えば、ユーザに全部の呼気サンプルを提供する全部の時間のようなものである。従って、本発明に係る方法において、呼気時間は流速の計算中に使用されるように記録される。
【００３３】
呼気時間を変更しながら、所定の容量及びアルコール濃度のサンプルを用いて幅広い範囲の異なる流速のテストデータを得ることによって、流速の機能としての燃料電池出力信号は二次元の多項式に対応することが発見される。従って、これによって、何れかの所定流速Ｑ用の燃料電池出力信号を補償する流速に使用される流速調整係数Ｑｆを演繹することは可能である。その結果として、燃料電池出力信号を影響する流速が変化したとしても、呼気アルコール濃度の精密な測定は維持されるだろう。
【００３４】
従って、第１工程では、呼気サンプルの流速は上記に説明されているように計算される。次に、流速補償は燃料電池出力信号に算出された流速に対応する流速調整係数をかけて算出された流速Ｑで割ることで実行され、流速補償燃料電池出力信号を得る。
【００３５】
【数４】
0005873216.tif 000005
呼気アルコール濃度の測定精度を影響する更なる問題は該装置が例えば、測定を行わない一定時間で放置される場合、再度校正を行ったとしても、第一回目の高精度な測定を正しく与えないことにある。このような第一回目の高精度な測定の誤測定を抑制するため、少なくとも二回の校正を実行することが提案される。所定の容量およびアルコール濃度の少なくとも二つサンプルを測定した後、燃料電池出力信号の平均値は校正容量として記憶され、将来の容量補償に使用される。そして、呼気アルコール濃度の次の測定は所望の精度を維持する。
【００３６】
燃料電池の出力信号は温度に伴い変化することは周知である。温度の減少に伴い、燃料電池出力信号が減少する。これは温度補償を燃料電池出力信号に応用することによって相殺される。
【００３７】
所定の容量及びアルコール濃度のサンプルを用いて幅広い範囲の異なる温度のテストデータを得ることによって、温度の機能としての燃料電池出力信号は二次元の多項式に対応することが発見される。従って、これによって、何れかの所定温度用の燃料電池出力信号を補償する温度に使用される温度調整係数Ｔｆを演繹することは可能である。その結果として、燃料電池出力信号を影響する温度が変化したとしても、呼気アルコール濃度の精密な測定は維持されるだろう。望ましくは、テストされた温度の範囲は−１０〜＋５０°Ｃの間である。
【００３８】
従って、第１工程では、燃料電池の温度及び／または外気温は測定される。次に、温度補償は燃料電池出力信号に、測定された温度Ｔに対応する温度調整係数Ｔｆをかけて測定された温度Ｔで割ることで実行され、温度補償燃料電池出力信号を得る。
【００３９】
【数５】
0005873216.tif 000006
呼気アルコール濃度の測定精度を影響する更なる別の要素は、アルコール濃度の増加に伴い、燃料電池出力信号がだんだん減少され、または飽和状態になることである。換言すれば、燃料電池は所定のアルコール濃度に期待されるものより、より低い正しくない出力信号を与える。
【００４０】
所定の容量及び変化するアルコール濃度のサンプルを用いて幅広い範囲の異なるアルコール濃度のテストデータを得ることによって、アルコール濃度の機能としての燃料電池出力信号は０．５ｍｇ／ｌ以上のアルコール濃度の場合、非線形であることが発見される。従って、これによって、何れかの所定のアルコール濃度用の燃料電池出力信号を線形的に補償することに使用される線形調整係数を演繹することは可能である。その結果として、燃料電池出力信号を影響するアルコール濃度が変化したとしても、呼気アルコール濃度の精密な測定は維持されるだろう。望ましくは、約０．５ｍｇ／ｌ以上のアルコール濃度は線形補償しか起こさせない。
【００４１】
図２は本発明に係る方法を例示するフローチャートを示す。第１工程Ｓ２０１では、ユーザは代表的に、サンプリングチューブまたはパイプという手段を用いて、測定装置に息を吹き込み始める。サンプリングチューブまたはパイプはプラスチックまたは他の適切な材料から構成される。これは安く生産でき、代替可能であり、かつユーザに対して衛生状態を確保することができる。
【００４２】
ユーザは装置に息を吹きこみ続けるため、呼気サンプルによって加えられた圧力は測定され、測定された瞬間圧力を経時的に積分することによって呼気サンプルの容量Ｖｂを計算するように使用される。工程Ｓ２０２では、算出された呼気容量Ｖｂは圧力を経時的に積分することによって測定過程の全体にわたって継続的に更新される。
【００４３】
同時に、呼気アルコール濃度ＢｒＡＣは燃料電池出力信号ＦＣｏｕｔから算出され、更に、工程Ｓ２０２において、燃料電池出力信号ＦＣｏｕｔを経時的に積分することによって継続的に更新される。
【００４４】
工程Ｓ２０４では、ユーザは呼気を停止したか否かをチェックする。ユーザは呼気を停止した場合、工程Ｓ２０５では、上記に説明されたように、容量補償は実行される。燃料電池出力信号ＦＣｃｏｍｐの容量補償値が得られ、補償呼気アルコール濃度ＢｒＡＣｃｏｍｐを計算するように使用される。工程Ｓ２０６では、この値はユーザに表示され、及び／またはユーザの血中アルコール濃度を決定するように使用される。
【００４５】
図３は本発明に係る呼気アルコール濃度ＢｒＡＣの測定装置を示す概要図である。この測定装置はハウジング１内に含まれ、代替可能な呼気サンプルの吸込管２を含む。吸込管２はユーザまたは被験者から呼気サンプルを受け入れる。矢印は測定装置を通す呼気流量の流れ方向を示す。呼気流量は第１チャンネル３を通して導入される。第１チャンネル３は遠位端において封止される。圧力センサ５は第１チャンネル３の遠位端の近くに配置され、測定装置１を通して呼気サンプルの瞬間圧力を測定する。
【００４６】
好適的な実施形態において、圧力センサ５はベンチュリ計量器、オリフィス板または圧力センサとの組合せの同等物などの圧力式の圧力センサを含む。しかし、圧力は例えば、機械式、圧力式、光学式、温度式または電磁気式などの何れかの適切な圧力センサを用いて測定される。
【００４７】
呼気流量の部分はサンプリングチャンネル４を通して導入され、第１チャンネル３の近位端の近くにある燃料電池センサ６に進入する。呼気サンプル中に含まれる何れかのアルコール（エタノール）は燃料電池センサ６内に電気化学反応で燃焼する。これによって、電流が生じる。この電流は呼気サンプル内のアルコール量の尺度となり、燃料電池出力信号ＦＣｏｕｔによって示される。燃料電池出力信号ＦＣｏｕｔは通常に、燃料電池センサ６にわたって測定された電圧である。
【００４８】
圧力センサ５及び燃料電池センサ６はマイクロコントローラー７に接続される。マイクロコントローラー７は圧力及び燃料電池の電圧の測定を処理する手段を含む。本明細書では、この処理は圧力の曲線下及び燃料電池出力信号ＦＣｏｕｔ対時間の領域を含む。この領域はそれぞれに、呼気サンプルの容量Ｖｂ及び呼気アルコール濃度ＢｒＡＣに対応する。これは圧力及びそれぞれに時間に対する燃料電池出力信号ＦＣｏｕｔを積分することによって得られる。マイクロコントローラー７は呼気テストの持続期間を通して呼気サンプルの容量Ｖｂ及び燃料電池出力信号ＦＣｏｕｔを継続的に更新するように適用される。
【００４９】
上述のように、流速Ｑは呼気サンプルの容量Ｖｂを記録された呼気サンプルの呼気時間で割ることで計算される。そのため、マイクロコントローラー７は時計またはタイマー手段を含む。呼気時間は以下の状況で記録される。この状況では、圧力センサ５によって測定された圧力は所定の閾値以上であり、呼気サンプルが提供されていることを示す。
【００５０】
温度を測定するため、測定装置１は温度センサ（図示せず）を含む。温度センサは燃料電池の温度及び／または外気温を測定する。マイクロコントローラー７は測定された温度を利用して温度補償を実行する。温度補償は測定された温度に対応する記憶された温度調整係数に基づくものである。−１０°Ｃ〜＋５０°Ｃの範囲における温の調整係数はマイクロコントローラー７内に記憶される。
【００５１】
呼気サンプルが燃料電池センサ６を通過した場合、これは排気管８を通して測定装置のハウジングから外部に出る。
更に測定装置は圧力センサ５、燃料電池センサ６及び／またはマイクロコントローラー７を作動させるバッテリ９または他の適切なエネルギー源を含む。
【００５２】
本発明の好適的な実施形態において、測定装置は更に、測定された呼気アルコール濃度ＢｒＡＣ及び／または血中アルコール濃度ＢＡＣを表示する表示手段を含む。この血中アルコール濃度ＢＡＣは血液比空気の分配係数から決定される。血液比空気の分配係数は例えば、所定の容量の呼気及び血液内のアルコール量の間の関係である。ほとんどの酒気検知器は２１００：１の国際標準分配係数を利用する。国際標準分配係数は呼気中の各部分のアルコールに対して、血液中は２１００部分のアルコールを含む。
【００５３】
本発明に係るアルコール測定装置は非常にコンパクトで、節酒インタロック装置に配置される。このようなインタロック装置は本技術分野において周知であるため、ここでは詳細に説明しない。このインタロック装置はユーザの呼気の温度、湿度及び／またはアルコール濃度を測定する手段及び許容範囲内（アルコールによって酔っぱらっていないユーザに相当し）におけるこれらの測定に基づく手段を含み、このインタロック装置はインタロック装置に接続される車両または他の機械装置の起動を許容する。更に、このインタロック装置はマイクロ処理装置及び継電器を備える。このマイクロ処理装置はアルコール測定装置の結果を分析するように用いられ、この継電器は車両または機械装置のスターターに電気的に接続される。
【００５４】
本発明に係るアルコール測定装置が提供される場合、コンパクトかつ低費用の節酒インタロック装置は得られ、何れかの車両または他の機械装置の起動を制御するように用いられる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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