JP2018523137A - 一体化した呼吸アルコールセンサシステム - Google Patents
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Abstract
Description
[0001] 本願は、同時係属すると共に共通して譲渡された2015年6月5日に提出された米国仮特許出願第62/171,566号の利益を主張し、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
[0002] 本発明は、米国運輸省道路交通安全局(National Highway Traffic Safety Administration)によって授与された契約番号DTNH22−08−H−00188のもと、政府の支援によってなされている。政府は本発明に一定の権利を有する。
各検出経路と信号通信しているロジック部は、呼気中の揮発性物質の濃度を測定する。第1および第2の信号経路の要素を構成するエミッタおよび検出器は、熱的に離隔され、全体として呼吸センサは実質的に単一の動作温度に維持される。呼吸センサの熱平衡は、呼吸センサをまたがってハウジングケースとチューブセルとの間のギャップ内に空気流を循環させるファン、ポンプ、又は他の装置によってさらに保証され得る。
Claims (48)
- 呼吸サンプルのための空気流を受け入れるように構成された空気入口と、
前記空気流が送られる前記空気入口に接続された検出キャビティであって、
前記空気流中の基準気体の存在に基づいて第1信号を生成するように構成された第1の電磁検出経路と、
前記空気流中の揮発性物質の存在に基づいて第2信号を生成するように構成された第2の電磁検出経路と、
を有する検出キャビティと、
前記第1の検出経路および前記第2の検出経路と信号通信し、前記第1信号および前記第2信号に基づいて前記空気流における前記揮発性物質の濃度を測定するように構成されたロジック部と、
を備える呼吸検査システム。 - 前記第1の電磁検出経路は、前記第2の電磁検出経路から熱的に離隔されている、請求項1に記載の呼吸検査システム。
- 前記第1の電磁検出経路は、第1の電磁エミッタと第1の電磁検出器とを備え、
前記第2の電磁検出経路は、第2の電磁エミッタと第2の電磁検出器とを備え、
前記第1の電磁エミッタと前記第2の電磁エミッタとは、赤外光を生成し、
前記第1の電磁検出器と前記第2の電磁検出器とは、赤外線検出器である、
請求項2に記載の呼吸検査システム。 - 前記第1の電磁エミッタ、前記第1の電磁検出器、前記第2の電磁エミッタ、及び前記第2の電磁検出器のそれぞれは、熱的に離隔されている、請求項3に記載の呼吸検査システム。
- 前記第1の電磁検出器は、前記基準ガスの赤外線吸収周波数を選別し、
前記第2の電磁検出器は、前記揮発性物質の赤外線吸収周波数を選別する、
請求項3に記載の呼吸検査システム。 - 前記ロジック部は、更に、前記検出キャビティの外側の温度とは異なる所定の動作温度に前記システムを維持するように構成されている、請求項4に記載の呼吸検査システム。
- 前記システムは、約−40℃以上85℃以下の範囲である周囲温度を有する環境で動作し、
前記所定の動作温度は、周囲温度よりも高い、
請求項6に記載の呼吸検査システム。 - 前記所定の動作温度は、45℃よりも高い、請求項7に記載の呼吸検査システム。
- 前記第2の検出経路は、赤外光の有効経路長さが前記検出キャビティの任意の長さ寸法よりも長くなるように構成された第1のミラー及び第2のミラーをさらに有している、請求項4に記載の呼吸検査システム。
- 前記第1信号および前記第2信号のそれぞれは、前記第1の電磁検出器および前記第2電磁検出器によって実質的に同時に生成される、請求項9に記載の呼吸検査システム。
- 前記第1のミラー及び前記第2のミラーのそれぞれは、前記第1のミラー及び前記第2のミラーの反射面の裏に成形された複数の加熱素子を有しており、
前記複数の加熱素子は、前記第1のミラー及び前記第2のミラーの温度勾配が最小になるように、前記第1のミラー及び第2のミラーにわたって分布される、
請求項10に記載の呼吸検査システム。 - 前記第1のミラー及び前記第2のミラーの前記複数の加熱素子は、前記ロジック部と信号通信し、前記第1のミラー及び前記第2のミラーのそれぞれの反射面に結露が生じないように調整される、請求項11に記載の呼吸検査システム。
- 前記第1の電磁検出器は、一体型の増幅器と、一体型のヒータと、干渉フィルタと、収集フードとを備え、前記収集フードは、前記第1の電磁エミッタからの入射電磁放射が前記第1の電磁検出器に向けて集束されるように、実質的に反射すると共に湾曲して焦点を合わせる、請求項12に記載の呼吸検査システム。
- 前記検出キャビティを取り囲む遮蔽ハウジングをさらに備え、前記遮蔽ハウジングは、前記検出キャビティの外部と前記遮蔽ハウジングとの間にギャップが存在するように配置され、前記空気流が前記検出キャビティから前記ギャップへと循環する、請求項13に記載の呼気検査システム。
- 前記第2の電磁検出経路は、前記第1の検出経路に対して実質的に垂直である、請求項1に記載の呼吸検査システム。
- 前記第2の電磁検出経路は、前記第1の検出経路と実質的に同一線上にある、請求項1に記載の呼吸検査システム。
- 呼吸サンプルのための空気流を受け入れるように構成された空気入口と、
前記空気流が送られる前記空気入口に接続された検出キャビティであって、前記検出キャビティの寸法によって画定された検出経路を有し、前記空気流中の揮発性物質の存在に基づいて第1信号を生成するように構成されている検出キャビティと、
前記検出キャビティを取り囲む遮蔽ハウジングであって、前記検出キャビティの外部と前記遮蔽ハウジングとの間にギャップが存在するように配置された遮蔽ハウジングと、
前記空気流が前記ギャップを通って循環するようになっている空気循環器と、
前記検出経路と信号通信し、前記第1信号に基づいて前記空気流の前記揮発性物質の濃度を測定するロジック部と、
を備える呼吸検査システム。 - 前記空気循環器は、前記検出キャビティ及び前記ギャップを通って前記空気流を循環させるファンである、請求項17に記載の呼吸検査システム。
- 前記空気循環器は、前記ロジック部と信号通信し、前記ロジック部は、前記空気流の速度を調整するように構成されている、請求項18に記載の呼吸検査システム。
- 前記空気入口が、前記空気流を所定の動作温度に調整するように構成された予熱器をさらに備え、前記ギャップの温度が前記所定の動作温度である、請求項19に記載の呼吸検査システム。
- 前記所定の動作温度は、前記遮蔽ハウジングの外側の温度と異なる、請求項20に記載の呼吸検査システム。
- 前記システムは、約−40℃以上85℃以下の範囲である周囲温度を有する環境で動作し、
前記所定の動作温度は、周囲温度よりも高い、
請求項21に記載の呼吸検査システム。 - 前記所定の動作温度は、45℃よりも高い、請求項22に記載の呼吸検査システム。
- 前記検出経路は、電磁経路であり、第1の電磁エミッタと第1の電磁検出器とを備えている、請求項21に記載の呼吸検査システム。
- 前記電磁経路は、第1のミラー及び第2のミラーを更に備え、赤外光の有効経路長さが前記検出キャビティの任意の長さ寸法よりも長くなるように構成されている、請求項24に記載の呼吸検査システム。
- 前記検出キャビティは、第2信号を生成する第2の電磁信号経路を更に備え、前記ロジック部は、さらに、第1信号および第2信号に基づいて前記揮発性物質の濃度を測定するように構成されている、請求項25に記載の呼吸検査システム。
- 前記第1信号および前記第2信号は、実質的に同時に生成される、請求項26に記載の呼吸検査システム。
- バックプレーン面と、
前記バックプレーン面に接続された第1のミラーと、
前記バックプレーン面に接続された第2のミラーであって、前記第2のミラーと前記バックプレーン面との接続が、前記第1のミラーを前記第2のミラーと光学的に整列させる、第2のミラーと、
前記第1のミラー及び前記第2のミラーに接続され、揮発性物質の濃度を測定するための検出キャビティを画定するチューブセルと、
前記チューブセルにおける第1方向を横切って配向された第1の光路と、
を備え、
前記第1の光路、前記第1のミラー、及び前記第2のミラーは前記バックプレーン面と電気的に接続している、
呼吸検査装置。 - 前記バックプレーン面は、前記光路および前記検出キャビティが実質的に熱平衡に維持されるように分布された複数の温度制御回路を有する、請求項28に記載の呼吸検査装置。
- 前記第1のミラーと前記第2のミラーとのそれぞれは、前記第1のミラーと前記第2のミラーとの反射面の裏に成形された複数の加熱要素を有し、前記バックプレーン面は、前記複数の加熱要素と電気的に通信する、請求項28に記載の呼吸検査装置。
- 前記第1のミラーおよび前記第2のミラーは、相補的な歯とノッチとによって前記バックプレーン面に接続され、前記相補的な歯とノッチとは、前記バックプレーン面と前記第1のミラーとの間の電気的接続を提供する、請求項30に記載の呼吸検査装置。
- 前記第1のミラーの前記複数の加熱要素の第1の組の加熱要素は、前記バックプレーン面に対して、前記第1のミラーの前記複数の加熱要素の第2の組の加熱要素とは別に電気的に通信しており、当該別の電気的な通信は、別の歯とノッチとによって達成されている、請求項31に記載の呼吸検査装置。
- 前記第1の光路は、第1の電磁検出器と第1の電磁エミッタとを備え、前記第1の電磁検出器と前記第1の電磁エミッタとは前記第1のミラーに光学的に組み込まれている、請求項28に記載の呼吸検査システム。
- 前記第1の電磁検出器と前記第2の電磁検出器とのそれぞれは加熱要素を備え、前記加熱要素は、前記バックプレーン面によって制御される、請求項33に記載の呼吸検査システム。
- 前記チューブセルにおける第2方向を横切って配向される第2の光路を更に備えている、請求項33に記載の呼吸検査装置。
- 前記第1の電磁検出器は、一体型の増幅器と、一体型のヒータと、干渉フィルタと、収集フードとを備え、前記収集フードは、前記第1の電磁エミッタからの入射電磁放射が前記第1の電磁検出器に向けて集束されるように、実質的に反射すると共に湾曲している、請求項33に記載の呼吸検査システム。
- 前記バックプレーン面は、外部処理ユニットと信号通信しており、前記検出キャビティ内の前記揮発性物質の前記濃度の測定結果を前記外部処理ユニットに送るように構成されている、請求項28に記載の呼吸検査装置。
- 呼吸サンプルのための空気流を空気入口で受け入れるステップと、
呼吸サンプルのための空気流を前記空気入口に接続された検出キャビティに送るステップと、
前記空気流中の基準ガスの存在に基づいて第1の電磁検出経路において第1信号を生成するステップと、
前記空気流中の揮発性物質の存在に基づいて第2の電磁検出経路において第2信号を生成するステップと、
前記第1信号および前記第2信号に基づいて前記空気流中の前記揮発性物質の濃度を示す第3信号を生成するステップと、
前記第1の電磁検出経路と前記第2の電磁検出経路との熱平衡を維持するステップと、
を含む呼吸を検査するための方法。 - 前記第1の電磁検出経路を前記第2の電磁検出経路から熱的に離隔するステップをさらに含む、請求項38に記載の方法。
- 前記熱平衡を維持するステップは、前記第1の電磁検出経路および前記第2の電磁検出経路を、前記検出キャビティの外側の温度とは実質的に異なる温度で維持することを含む、請求項38に記載の方法。
- 前記第2の電磁検出経路は、前記第1の検出経路に対して実質的に垂直である、請求項38に記載の呼吸検査システム。
- 前記第2の電磁検出経路は、前記第1の検出経路と実質的に同一線上にある、請求項38に記載の呼吸検査システム。
- 呼吸サンプルのための空気流を空気入口で受け入れるステップと、
呼吸サンプルのための空気流を前記入口に接続された検出キャビティに送るステップと、
前記検出キャビティの寸法によって画定された検出経路において、前記空気流中の揮発性物質の存在に基づいて第1信号を生成するステップと、
前記検出キャビティとシールドハウジングとの間にギャップが存在するように、前記検出キャビティをシールドするステップと、
前記ギャップを通して前記空気流を循環させるステップと、
前記第1信号に基づいて前記空気流中の前記揮発性物質の濃度を測定するステップと、
を含む呼吸を検査するための方法。 - ファンによって前記ギャップを通して前記空気流を循環させるステップを更に含む、請求項43に記載の呼吸を検査するための方法。
- 前記空気流を循環させるステップは、前記空気流の速度を調整するステップを含む、請求項44に記載の呼吸を検査するための方法。
- 前記空気流を受け入れるステップは、前記遮蔽ハウジングの外側の温度とは異なる所定の動作温度に前記空気流を予熱することをさらに含む、請求項45に記載の呼吸を検査するための方法。
- 第2信号を生成するステップを更に含み、前記揮発性物質の濃度を測定するステップは、前記第1信号および前記第2信号に基づく、請求項43に記載の呼吸を検査するための方法。
- 前記第1信号を生成するステップと、前記第2信号を生成するステップとは、実質的に同時に行われる、請求項47に記載の呼吸を検査するための方法。
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