МОБИЛЬНОЕ РАДИОУСТРОЙСТВО С ИЗМЕРИТЕЛЕМ КОЛИЧЕСТВА АЛКОГОЛЯ В ВЫДЫХАЕМОМ ВОЗДУХЕ

Настоящая полезная модель относится к области исследования и анализа газообразных биологических материалов, в частности продуктов дыхания, и преимущественно может быть использована для обнаружения и количественной оценки алкоголя в организме человека на основании определения концентрации паров этилового спирта в выдыхаемом воздухе.
Во многих устройствах, используемых для исследования и анализа, составной частью является мобильное радиоустройство. К таким устройствам можно отнести, например, устройства по полезным моделям RU №109625 Н04М 1/22 и RU №118076 G01T 1/18, G01T 7/08. В качестве мобильного радиоустройства, как правило, используется мобильный телефон, обладающий возможностью записи в него определенной программы, необходимой для реализации требований исследования и анализа.
Подобные устройства совместно с мобильным радиоустройством используют определенный измерительный блок, подключаемый к мобильному радиоустройству. Измерительный блок включает в свой состав датчики, контролирующие исследуемое явление, а мобильное радиоустройство используется для наглядного представления, например, показывает количественную оценку параметров исследуемого явления.
Общим недостатком устройств подобного типа является необходимость механического соединения мобильного радиоустройства с измерительным блоком. Такое механическое соединение (как непосредственное, так и через кабели) неудобно для контролируемого лица.
К устройствам подобного типа относится и устройство по полезной модели RU №119889 G01N 33/98, G01N 33/497, которое является наиболее близким по технической сущности к заявляемому. Это устройство, с помощью которого можно оценивать количество алкоголя в организме контролируемого лица при проверке выдыхаемого им воздуха на концентрацию паров этилового спирта. В данном устройстве необходимость механического соединения мобильного радиоустройства с измерительным является наиболее существенным минусом, потому что осуществлять это соединение должно потенциально нетрезвое контролируемое лицо, которому сложно осуществить требуемое соединение. При этом с ростом концентрации алкоголя в организме возрастает и сложность необходимого соединения.
Предлагаемое техническое решение направлено на упрощение процедуры проведения измерений концентрации этилового спирта в выдыхаемом воздухе у контролируемого лица за счет бесконтактной связи по радиоканалу измерительного блока с мобильным радиоустройством.
Предметом настоящей полезной модели является мобильное радиоустройство с измерителем концентрации алкоголя в выдыхаемом воздухе, содержащее измерительный блок и мобильное радиоустройство, в корпусе которого размещен первый блок питания, выполненный с возможностью подачи питающих напряжений ко всем электронным узлам и блокам, расположенным в корпусе мобильного радиоустройства, первый процессор, соответствующие входы и выходы которого соединены с аудиоблоком, с радиоблоком и с первым блоком памяти, а также блок индикации, вход которого подключен к соответствующему выходу первого процессора, и клавиатура, подключенная к соответствующему входу первого процессора, а в состав измерительного блока входит датчик этанола, вырабатывающий сигнал измерительной информации о концентрации этилового спирта в выдыхаемом воздухе, и второй блок питания, выполненный с возможностью подачи питающих напряжений ко всем электронным узлам и блокам, расположенным в корпусе измерительного блока, при этом в состав измерительного блока введена цилиндрическая трубка, выполненная с возможностью выдыхания в нее воздуха с измеряемой концентрацией алкоголя, имеющая в своей средней части сужение и расположенный вне трубки воздушный канал, концы которого размещены непосредственно перед и после сужения трубки, а также второй процессор, второй блок памяти, датчик расхода воздуха, усилитель, первый и второй аналого-цифровые преобразователи, приемопередатчик и преобразователь ток-напряжение, вход которого соединен с выходом расположенного внутри воздушного канала датчика этанола, а выход подключен ко входу второго аналого-цифрового преобразователя, выход которого соединен с первым входом второго процессора, соответствующие входы и выходы которого подключены к выходам и входам второго блока памяти и приемопередатчика, выполненного с возможностью передачи радиосигналов на мобильное радиоустройство, а выход датчика расхода воздуха через усилитель и второй аналого-цифровой преобразователь подключен ко второму входу второго процессора.
Технический результат полезной модели выражается в упрощении проведения измерений концентрации этилового спирта в выдыхаемом воздухе у контролируемого лица. Это упрощение осуществляется за счет бесконтактной связи по радиоканалу Bluetooth мобильного радиоустройства с измерительным блоком.
Задачей настоящей полезной модели является создание мобильного радиоустройства с измерителем концентрации алкоголя в выдыхаемом воздухе, обеспечивающего проверку выдыхаемого контролируемым лицом воздуха на концентрацию паров этилового спирта и позволяющего проводить оперативную передачу результатов измерения.
Суть предлагаемого технического решения поясняется на фиг. 1, где представлена обобщенная структурная схема заявляемой полезной модели.
На фиг. 1 использованы следующие обозначения: 1 - первый блок питания, 2 - первый блок памяти, 3 - первый процессор, 4 - второй блок питания, 5 - датчик расхода воздуха, 6 - усилитель, 7 - первый аналого-цифровой преобразователь, 8 - второй процессор, 9 - второй блок памяти, 10 - датчик этанола, 11 - преобразователь ток-напряжение, 12 - второй аналого-цифровой преобразователь, 13 - приемопередатчик, 14 - радиоблок, 15 - блок индикации, 16 - аудиоблок, 17 - клавиатура.
Рассматриваемое мобильное радиоустройство с измерителем концентрации алкоголя в выдыхаемом воздухе (фиг. 1), содержит мобильное радиоустройство и измерительный блок.
В корпусе мобильного радиоустройства размещен первый блок 1 питания, выполненный с возможностью подачи питающих напряжений ко всем электронным узлам и блокам, расположенным в корпусе мобильного радиоустройства. В состав мобильного радиоустройства входит также первый процессор 3, соответствующие входы и выходы которого соединены с аудиоблоком 16, с радиоблоком 14 и с первым блоком 2 памяти, а также блок 15 индикации, вход которого подключен к соответствующему выходу первого процессора 3, и клавиатура 17, подключенная к соответствующему входу первого процессора 3.
В корпусе измерительного блока размещен второй блок 4 питания, выполненный с возможностью подачи питающих напряжений ко всем электронным узлам и блокам, расположенным в корпусе измерительного блока. В состав измерительного блока входят также датчик 10 этанола, подключенный к преобразователю 11 ток-напряжение, выход которого через второй аналого-цифровой преобразователь 12 подключен к соответствующему входу второго процессора 8. Датчик 5 расхода воздуха через усилитель 6 и первый аналого-цифровой преобразователь 7 соединен с соответствующим входом второго процессора 8. Соответствующие входы и выходы второго процессора 8 соединены с выходами и входами второго блока 9 памяти и приемопередатчика 13, выполненного с возможностью передачи радиосигналов на мобильное радиоустройство.
Мобильное радиоустройство (с входящими в его состав первым блоком 1 питания, первым блоком 2 памяти, первым процессором 3, радиоблоком 14, блоком 15 индикации, аудиоблоком 16 и клавиатурой 17) представляет собой обычный мобильный телефон. Первый блок 2 памяти в составе этого мобильного телефона должен позволять введение дополнительных программ работы. Кроме того, мобильное радиоустройство может быть выполнено с возможностью перехода на дополнительные программы работы и возвращения к выполнению стандартных программ путем идентификации специальных командных сигналов.
В дальнейшем, контролируемым лицом будет называться тот человек, в распоряжении которого находится мобильное радиоустройство с измерителем концентрации алкоголя в выдыхаемом воздухе. Контролируемое лицо использует это мобильное радиоустройство для измерения концентрации алкоголя в собственном выдыхаемом воздухе. Результаты измерения по радиоканалу могут передаваться на приемную сторону так называемому заинтересованному лицу. Это второй участник измерения.
В состав измерительного блока входит цилиндрическая трубка, предназначенная для выдыхания воздуха контролируемым лицом. Эта цилиндрическая трубка имеет сужение в средней части и встроенный воздушный канал, внутри которого расположен датчик 10 этанола, воздушный канал расположен вне трубки. Его начало расположено непосредственно перед сужением трубки, а конец - сразу же после сужения.
Основные составные части измерительного блока являются стандартными, широко известными, описанными в технической литературе компонентами.
Датчик 5 расхода воздуха может быть выполнен в виде микрофона с широкой полосой фиксации входных аудиосигналов.
Приемопередатчик 13 является стандартным радиблоком с радиоканалом Bluetooth.
Такие блоки, как усилитель 6, первый 7 и второй 12 аналого-цифровые преобразователи, преобразователь 11 ток-напряжение, являются стандартными электронными узлами, широко описанными в технической литературе и доступными на коммерческом рынке.
Датчик 10 этанола представляет собой блок, преобразующий концентрацию алкоголя в выдыхаемом контролируемым лицом воздухе в токовые сигналы. Подобные датчики описаны в ряде патентных материалов, например, в патенте US №6123828, G01N 27/404.
Аналогичные датчику 10 этанола блоки доступны на коммерческом рынке в свободной продаже. Примером может служить полупроводниковый алкогольный датчик MQ303A http://www.seeedstodio.com/depot/alcohol-sensor-mq303a-p-549.html.
Таким образом, все функциональные узлы и элементы рассматриваемого устройства широко известны и доступны на коммерческом рынке или могут быть легко изготовлены. Поэтому возможность практической реализации рассматриваемого мобильного радиоустройства с измерителем количества алкоголя в выдыхаемом воздухе не вызывает сомнений.
Предлагаемое мобильное радиоустройство с измерителем количества алкоголя в выдыхаемом воздухе (фиг. 1) работает следующим образом.
Перед началом проверки выдыхаемого контролируемым лицом воздуха на концентрацию паров этилового спирта мобильное радиоустройство выполняет функции обычного мобильного телефона. Первый блок 1 питания при этом включен, и требуемое питание поступает на все узлы, расположенные внутри корпуса мобильного радиоустройства.
Перед началом работы по проверке выдыхаемого контролируемым лицом воздуха на концентрацию паров этилового спирта в мобильное радиоустройство должна была введена подпрограмма этой проверки и определен условный сигнал, по которому мобильное радиоустройство должно временно переходить на эту подпрограмму. К моменту начала проверки подпрограмма и вид условного сигнала должны быть записаны в первый блок 2 памяти. Таким образом, первый блок 2 памяти подключает к первому процессору 3 код условного сигнала, который должен сравниваться со входным сигналом, определяя момент перехода на подпрограмму.
Перед началом проверки в измерительном блоке должен быть включен второй блок 4 питания, и напряжения питания должны поступать на все узлы, входящие в состав измерительного блока. Проверка начинается с того, что контролируемое лицо набирает в легкие воздух и выдыхает его в специальную трубку, входящую в состав измерительного блока. Направление выдыхаемого воздуха показано на фиг. 1 в виде стрелки. В своей средней части трубка сужается и перед местом сужения создается избыточное давление, а непосредственно за местом сужения давление воздуха падает. В трубку встроен воздушный канал, начинающийся непосредственно перед сужением трубки и заканчивающийся сразу же после сужения. Из-за разницы давления перед сужением и после него в воздушный канал поступает воздушный поток, формируемый из выдыхаемого контролируемым лицом воздуха. Этот поток содержит пары этилового спирта, концентрация которых полностью соответствует концентрации паров этилового спирта в дыхании контролируемого лица.
При прохождении воздуха по воздушному каналу включается датчик 5 расхода воздуха. Выходной сигнал датчика 5 расхода воздуха усиливается первым усилителем 6, дискретизируется в первом аналого-цифровом преобразователе 7 и поступает во второй процессор 8. Второй процессор 8 анализирует сигнал с выхода первого аналого-цифрового преобразователя 7 и сравнивает его с эталонным сигналом, хранящимся во втором блоке 9 памяти. При совпадении этих сигналов второй процессор 8 начинает процедуру измерения концентрации этилового спирта в дыхании контролируемого лица.
Например, если датчиком 5 расхода воздуха является микрофон, то второй процессор 8 сравнивает сигналы с выхода первого аналого-цифрового преобразователя 7 с зафиксированным во втором блоке 9 памяти характерным широкополосным шумом, генерируемым при воздействии воздушного потока в турбулентном пограничном слое у стенок воздушного канала. При этом второй процессор 8 определяет интенсивность воздушного потока в воздушном канале.
В воздушном канале измерительного блока размещен специальный датчик 10 этанола. Это электрохимический датчик, выходной ток которого прямо пропорционален концентрации этилового спирта в воздушном канале. Преобразователь 11 ток-напряжение преобразует токовый сигнал датчика 10 этанола в напряжение, которое поступает на второй аналого-цифровой преобразователь 12, преобразуясь при этом в дискретный сигнал. Этот сигнал подается на второй процессор 8.
Второй процессор 8 определяет по этому сигналу текущее значение концентрации паров этилового спирта в воздушном канале, с учетом поправки, учитывающей интенсивность воздушного потока, информация о которой поступает во второй процессор 8 первого аналого-цифрового преобразователя 7. Текущие значения концентрации паров этилового спирта через установленные интервалы времени фиксируются во втором блоке 9 памяти.
Измерение концентрации паров этилового спирта заканчивается в тот момент, когда контролируемое лицо прекращает выдыхание воздуха в трубку. Этот момент фиксирует датчик 5 расхода воздуха. Сформированный датчиком 5 расхода воздуха сигнал, свидетельствующий об окончании измерения, через усилитель 6 и первый аналого-цифровой преобразователь 7 передается во второй процессор 8. На этом второй процессор 8 заканчивает процесс измерения концентрации паров этилового спирта в дыхании контролируемого лица. Анализируя текущие значения концентрации паров этилового спирта, зафиксированные во втором блоке 9 памяти, второй процессор 8 рассчитывает концентрацию паров этилового спирта в дыхании контролируемого лица, учитывающую всю продолжительность измерения.
Рассчитанное значение концентрации паров этилового спирта в дыхании контролируемого лица передается из второго процессора 8 в приемопередатчик 13, а из него по радиоканалу Bluetooth в мобильное радиоустройство в сопровождении служебной информации в виде кода условного сигнала, который был ранее записан в первый блок 2 памяти.
В мобильном радиоустройстве сигнал, переданный из измерительного блока по радиоканалу Bluetooth, принимается радиоблоком 14 и передается в первый процессор 3. В первом процессоре 3 выходной сигнал радиоблока 14 сравнивается с сигналом первого блока 2 памяти. Код условного сигнала, передаваемый в первый процессор 3 в составе выходного сигнала радиоблока 14, должен совпасть с кодом условного сигнала, поступающим в первый процессор 3 из первого блока 2 памяти. При этом совпадении первый процессор 3 переводит мобильное радиоустройство в режим работы по подпрограмме проверки выдыхаемого контролируемым лицом воздуха на концентрацию паров этилового спирта.
В этом режиме первый процессор 3 анализирует поступивший на него сигнал, выделяет из него код измеренной величины концентрации этилового спирта и определяет ее цифровое значение, а также включает блок 15 индикации и аудиоблок 16.
Блок 15 индикации отражает цифровое значение измеренной величины концентрации этилового спирта в дыхании контролируемого лица. При этом аудиоблок 16 может дополнительно формировать звуковой сигнал предупреждения контролируемого лица. Например, "ГОСПОЖА ПЕТРОВА. КОНЦЕНТРАЦИЯ ЭТАНОЛА ДЛЯ ВАС НЕВЕЛИКА, ПРОДОЛЖАЙТЕ ОТДЫХАТЬ".
Необходимо учитывать возможность того, что контролируемое лицо может пропустить момент формирования на блоке 15 индикации измеренной величины концентрации этилового спирта. В этом случае, воспользовавшись клавиатурой 17, контролируемое лицо может потребовать повторного показа результатов измерения.
Цифровое значение концентрации этилового спирта может быть, при необходимости, передано и какому-либо отдаленному заинтересованному лицу. Для этого первый процессор 3 активирует радиоблок 14, и через радиоблок 14 отдаленному заинтересованному лицу передается необходимая информация.
Таким образом, благодаря введенным узлам и связям, решена задача полезной модели: осуществлено создание мобильного устройства на базе мобильного радиоустройства в виде мобильного телефона и измерительного блока, связь между которыми является бесконтактной, производится по радиоканалу Bluetooth и не требует никаких механических соединений между блоками.