KR102030278B1 - 저농도용 음주측정기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 음주측정기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 혈중 알코올 농도가 낮은 경우에도 정확한 혈중 알코올 농도 측정이 가능한 음주측정기에 관한 것이다. 본 발명은 날숨이 흐르는 날숨 통로와, 상기 날숨 통로와 연통되는 시료가스챔버와, 상기 시료가스챔버의 내부에 배치되는 감지부와, 상기 시료가스챔버의 하류 측에 연결되는 흡입 펌프와 상기 흡입 펌프에 제어 신호를 송신하는 제어기를 포함하는 음주측정기로서, 상기 제어기는, 측정단계에서 상기 흡입 펌프가 일 회 가동되는 일반 모드에 대응하는 제1 제어 신호 또는 측정단계에서 상기 흡입 펌프가 연속적으로 복수 회 가동되는 저농도 모드에 대응하는 제2 제어 신호를 생성하는 제어 신호 생성부와, 상시 제1 제어 신호 또는 상기 제2 제어 신호를 상기 흡입 펌프에 송신하는 제어 신호 송신부를 포함하는 것을 특징으로 하는 저농도용 음주측정기를 제공한다. 본 발명에 따른 음주측정기는 날숨에 포함된 알코올의 농도가 낮을 경우에 흡입 펌프를 연속적으로 복수 회 가동하여 감지부와 반응할 수 있는 시료가스의 양을 증가시킴으로써, 날숨에 포함된 알코올의 농도가 낮을 경우에도 정확한 혈중 알코올 농도를 측정할 수 있다는 장점이 있다.

Description

저농도용 음주측정기{Breath alcohol analyzer for low range concentration}

본 발명은 음주측정기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 혈중 알코올 농도가 낮은 경우에도 정확한 혈중 알코올 농도 측정이 가능한 음주측정기에 관한 것이다.

음주측정기는 들숨의 공기와 섞여서 날숨과 함께 배출되는 알코올의 농도를 측정한다. 날숨과 함께 배출되는 알코올은 혈액 속에 들어있던 알코올의 농도에 비례하므로 날숨에 포함된 알코올의 농도를 측정하면 혈중 알코올 농도(Blood alcohol concentration, BAC)를 계산할 수 있다.

최근에는 음주단속 기준이 강화되면서, 혈중 알코올 농도가 낮은 경우에도 단속의 대상이 되고 있다. 따라서 날숨에 포함된 알코올의 농도가 낮더라도 정확한 측정이 필요한 음주측정기가 요구된다.

종래의 저농도의 혈중 알코올 농도의 측정방법으로 음주측정기의 알코올센서의 전기신호에 따라서 혈중 알코올 농도의 변환식을 변경하는 방법이 개시되어 있다.

예를 들어, 공개특허 특1998-081942에는 혈중 알코올 농도가 낮은 경우 및 높은 경우를 대상으로 실험데이터를 얻고, 이를 근거로 음주측정기에서 측정된 데이터의 범위에 따라서 별도의 혈중 알코올 농도 변환식을 사용하는 반도체센서형 음주측정기가 개시되어 있다.

그러나 공개특허 특1998-081942의 음주측정기는 날숨에 포함된 알코올의 농도가 낮을 경우 알코올센서에서 발생하는 전기신호가 너무 작아서 정확도가 떨어진다는 문제점이 있다. 즉, 음주측정기의 알코올센서의 전기신호의 데이터의 범위에 따라서 별도의 혈중 알코올 농도 변환식을 사용하는 것은 저농도에서의 알코올센서의 전기신호 값이 비교적 정확한 경우에만 의미가 있다는 문제가 있다.

공개특허 특1998-081942 공개특허 특2003-0096147

본 발명은 상술한 문제점을 개선하기 위한 것으로서, 혈중 알코올 농도가 낮아서, 날숨에 포함된 알코올의 농도가 낮을 경우에도 정확한 혈중 알코올 농도의 측정이 가능한 음주측정기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 날숨이 흐르는 날숨 통로와, 상기 날숨 통로와 연통되는 시료가스챔버와, 상기 시료가스챔버의 내부에 배치되는 감지부와, 상기 시료가스챔버의 하류 측에 연결되는 흡입 펌프와 상기 흡입 펌프에 제어 신호를 송신하는 제어기를 포함하는 음주측정기로서, 상기 제어기는,

측정단계에서 상기 흡입 펌프가 일 회 가동되는 일반 모드에 대응하는 제1 제어 신호 또는 측정단계에서 상기 흡입 펌프가 연속적으로 복수 회 가동되는 저농도 모드에 대응하는 제2 제어 신호를 생성하는 제어 신호 생성부와,

상시 제1 제어 신호 또는 상기 제2 제어 신호를 상기 흡입 펌프에 송신하는 제어 신호 송신부를 포함하는 것을 특징으로 하는 저농도용 음주측정기를 제공한다.

이러한 특징적인 구성에 의해서, 본 발명은 날숨에 포함된 알코올의 농도가 낮을 경우에도 정확한 혈중 알코올 농도를 측정할 수 있다는 장점이 있다.

또한, 상기 제어기는, 일반 모드에서 고농도 표준 가스를 사용하여 획득한 상기 감지부의 출력신호인 제1 기준 값과, 저농도 모드에서 저농도 표준 가스를 사용하여 획득한 상기 감지부의 출력신호인 제2 기준 값이 저장된 메모리와,

상기 일반 모드에서는 상기 제1 기준 값에 근거하여 혈중 알코올 농도를 연산하고, 상기 저농도 모드에서는 상기 제2 기준 값에 근거하여 혈중 알코올 농도를 연산하는 혈중 알코올 농도 연산부를 포함하는 것을 특징으로 하는 저농도용 음주측정기를 제공한다.

또한, 상기 제1 기준 값과 제2 기준 값은 상기 감지부에서 출력된 전류 값을 시간에 따라서 적분한 값인 것을 특징으로 하는 저농도용 음주측정기를 제공한다.

또한, 상기 제2 제어 신호는 상기 측정단계 전에 상기 시료가스챔버의 잔존하는 알코올 가스가 제거되도록 상기 흡입 펌프를 적어도 일 회 가동하고, 상기 측정단계에서는 상기 흡입 펌프를 연속적으로 복수 회 가동하는 제어 신호인 것을 특징으로 하는 저농도용 음주측정기를 제공한다.

본 발명에 따른 음주측정기는 날숨에 포함된 알코올의 농도가 낮을 경우에 흡입 펌프를 연속적으로 복수 회 가동하여 감지부와 반응할 수 있는 시료가스의 양을 증가시킴으로써, 날숨에 포함된 알코올의 농도가 낮을 경우에도 정확한 혈중 알코올 농도를 측정할 수 있다는 장점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 음주측정기를 개략적으로 도시한 개념도이다.
도 2는 일반 모드에서의 감지부의 출력신호를 나타낸 도면이다.
도 3은 저농도 모드에서의 감지부의 출력신호를 나타낸 도면이다.
도 4는 도 1에 도시된 제어기의 블록도이다.

이하, 본 발명에 따른 음주측정기의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들에 의거하여 상세하게 설명한다. 다음에 소개되는 실시예는 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고 도면들에서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

도 1은 본 발명에 따른 음주측정기를 개략적으로 도시한 개념도이다. 도 1을 참고하면, 본 발명에 따른 음주측정기는 날숨 통로(2), 날숨 통로(2)와 연통된 시료가스챔버(3), 시료가스챔버(3)와 연결된 흡입 펌프(4)을 포함한다.

날숨 통로(2)는 양단이 개방되어 있는 실린더 형태이다. 날숨 통로(2) 일단의 유입구(23)에는 불대(1)가 결합할 수 있다. 불대(1)를 통해서 날숨 통로(2)로 유입된 날숨은 날숨 통로(2) 타단의 배출구(24) 통해서 외부로 배출된다.

날숨 통로(2)에는 날숨 통로(2)에 유입된 날숨의 일부를 시료가스챔버(3)에 공급하기 위한 채취구멍(21)이 형성되어 있다. 날숨 통로(2)에 유입된 날숨의 대부분은 배출구(24)를 통해서 바로 외부로 배출되고, 일부가 채취구멍(21)을 통해서 시료가스챔버(3)에 공급된다. 날숨 통로(2)를 흐르는 날숨 중에서 채취구멍(21)을 통해서 공급된 날숨을 시료가스라고 한다.

시료가스챔버(3)는 시료가스유입관(31)을 통해서 날숨 통로(2)의 채취구멍(21)과 연결된다. 시료가스챔버(3)의 내부에는 감지부(5)가 설치된다. 감지부(5)는 시료가스의 알코올 농도에 따라서 변화하는 전류 값을 출력한다. 감지부(5)로는 전기화학식 반응셀을 사용할 수 있다.

전기화학식 반응셀은 감지 전극과 대향 전극 및 감지 전극과 대향 전극 사이에 게재된 전해질을 포함한다. 감지 전극에 흡착되어 이온으로 분해된 알코올은 전해질을 통과한 후 대향 전극으로 이동한다. 이때 발생한 전류 값은 도 2에 도시된 바와 같이, 시간에 따라서 변화한다. 이 전류 값의 변화 그래프를 시간에 따라서 적분하면 감지 전극에 흡착되어 분해된 알코올의 양에 비례하는 검출신호 값을 얻을 수 있고 이를 이용해 혈중 알코올 농도를 알 수 있다. 적분 값은 감지 전극에 흡착된 알코올의 양에 비례하고, 흡착된 알코올의 양은 시료가스 내의 알코올 농도에 비례하며, 시료가스 내의 알코올 농도는 혈중 알코올 농도에 비례한다.

흡입 펌프(4)는 사용자가 불대(1)를 통해서 불어넣은 시료가스 중에서 정량을 시료가스챔버(3)에 유입시키고, 다시 시료가스챔버(3)로부터 배출시키는 역할을 한다. 흡입 펌프(4)는 연결관(34)를 통해서 시료가스챔버(3)와 연결된다.

흡입 펌프(4)는 밀폐된 구조이므로, 흡입 펌프(4)가 작동하지 않으면, 시료가스챔버(3)의 내부로 가스가 거의 유입되지 않는다.

흡입 펌프(4)는 사용자가 날숨을 불기 시작한 후 일정한 시간이 지난 시점에 순간적으로 동작하여 정량의 시료가스를 시료가스챔버(3)에 유입시킨 후 바로 시료가스유입관(31)을 통해서 시료가스챔버(3)로부터 배출시킨다. 사용자가 날숨을 불기 시작했는지는 예를 들어, 날숨 통로(2)에 설치된 마이크로폰(미도시)이나 압력센서(미도시)를 이용하여 확인할 수 있다.

흡입 펌프(4)로는 솔레노이드 펌프를 사용할 수 있다. 솔레노이드 펌프는 유도코일이 감겨있는 보빈(미도시)이 설치된 하우징(41)과 하우징(41)의 중공에 상하 이동할 수 있도록 설치된 플런저(42)를 포함한다. 플런저(42)는 신축될 수 있는 주름부(43)와 연결된다.

유도코일에 전원이 순간적으로 인가되면 플런저(42)가 일정한 거리를 후퇴한 후 하우징(41) 내의 리턴 스프링(미도시)에 의해서 바로 복귀한다. 플런저(42)가 후퇴하는 과정에서 주름부(43)가 팽창하면서 시료가스가 시료가스챔버(2)로 유입되고, 플런저(42)가 복귀하는 과정에서 주름부(43)가 수축하면서 시료가스챔버(32) 내의 시료가스가 시료가스유입관(31)을 통해서 배출된다. 플런저(42)의 이동거리를 제한함으로써 정량의 시료가스가 채취되고, 정량의 시료가스가 배출되도록 할 수 있다. 시료가스가 시료가스챔버(3)에 유입되고 배출되는 과정에서 시료가스챔버(3)에 배치된 감지부(5)의 전기화학식 반응셀에 시료가스가 흡착된다.

제어기(6)는 흡입펌프(4)를 작동시키기 위한 제어 신호를 흡입펌프(4)에 전달하는 역할을 한다. 또한, 제어기(6)는 감지부(5)로부터 수신한 전기신호 값에 따라서 혈중 알코올 농도 값을 연산하는 역할을 한다.

도 4에 도시된 바와 같이, 제어기(6)는 모드 설정 신호 수신부(61), 제어 신호 생성부(62), 제어 신호 송신부(63), 메모리(64) 및 혈중 알코올 농도 연산부(65)를 포함한다.

모드 설정 신호 수신부(61)는 모드 설정 신호를 수신하는 역할을 한다. 사용자는 음주 측정기와 연결된 스마트 기기에 설치된 애플리케이션이나, 음주 측정기에 설정 버튼 등을 통해서 일반 모드와 저농도 모드 중 하나를 선택할 수 있다. 일반 모드는 혈중 알코올 농도가 비교적 높은 경우에 사용되는 모드이며, 저농도 모드는 혈중 알코올 농도가 낮은 경우에 사용되는 모드이다.

제어 신호 생성부(62)는 모드 설정 신호 수신부(61)에서 수신한 모드 신호에 따라서 일반 모드에 대응하는 제1 제어 신호 또는 저농도 모드에 대응하는 제2 제어 신호를 생성하는 역할을 한다.

일반 모드에서는 측정단계에서 흡입 펌프(4)가 일 회 가동되며, 저농도 모드에서는 측정단계에서 흡입 펌프(4)가 연속적으로 복수 회 가동된다. 저농도 모드에서는 흡입 펌프(4)의 솔레노이드 액추에이터에 전원이 짧은 간격으로 복수 회 인가되어, 흡입 펌프(4)가 연속적으로 복수 회 가동된다. 이러한 방법으로 시료가스챔버(3)의 내부로 많은 양의 시료 가스를 유입시키면, 감지부(5)에 흡착되는 알코올의 양이 증가하여 혈중 알코올 농도가 낮을 경우에도 혈중 알코올 농도를 더욱 정확하게 측정할 수 있다는 장점이 있다.

또한, 저농도 모드에서는 측정단계 전에, 예를 들어, 감지부(5)를 측정에 적합한 온도까지 예열하는 예열단계에서 흡입 펌프(4)를 가동하여 시료가스챔버(3) 내에 잔존할 수 있는 알코올을 제거한다.

제어 신호 송신부(63)는 제어 신호 생성부(62)에서 생성된 제1 제어 신호 또는 제2 제어 신호를 흡입 펌프(4)에 송신하는 역할을 한다.

메모리(64)에는 고농도 표준 가스를 사용하여 획득한 감지부(5)의 출력신호인 제1 기준 값과, 저농도 표준 가스를 사용하여 획득한 감지부(5)의 출력신호의 제2 기준 값이 저장된다. 정확한 측정을 위해서, 저농도 모드와 일반 모드에서 서로 다른 기준 값을 사용한다.

제1 기준 값은 정해진 혈중 알코올 농도에 대응하는 고농도의 표준 가스를 시료가스로 사용하여 일반 모드에서 측정함으로써 얻을 수 있다. 즉, 고농도의 표준 가스 분위기에서 흡입 펌프(4)를 일 회 가동한 후 감지부(5)에서 출력되는 전류 값(도 2 참조)을 시간에 따라서 적분한 값이 제1 기준 값이 된다.

제2 기준 값은 저농도의 표준 가스를 시료가스로 사용하여 저농도 모드에서 측정함으로써 얻을 수 있다. 즉, 저농도의 표준 가스 분위기에서 흡입 펌프(4)를 복수 회, 예를 들어, 3회 가동한 후 감지부(5)에서 출력되는 전류 값(도 3 참조)을 시간에 따라서 적분한 값이 제2 기준 값이 된다. 도 3에 도시된 바와 같이, 흡입 펌프(4)를 가동할 때 마다 전류 값이 상승한다.

예를 들어, 제2 기준 값은 0.005BAC%에 대응하는 표준 가스를 이용하여 설정하고, 제1 기준 값은 0.05BAC%에 대응하는 표준 가스를 이용하여 측정할 수 있다. 0.005BAC%에 대응하는 표준 가스는 0.005BAC%와 동일한 효과를 내는 알코올 용액에 의해서 발생하는 가스일 수 있다.

혈중 알코올 농도 연산부(65)는 감지부(5)로부터 수신한 전류 값을 시간에 따라서 적분한 값을 모드에 따라서 메모리(64)에 저장된 제1 기준 값 또는 제2 기준 값과 비교하여 혈중 알코올 농도를 연산한다.

일반 모드에서는 제1 기준 값에 근거하여 혈중 알코올 농도를 연산하고, 저농도 모드에서는 제2 기준 값에 근거하여 혈중 알코올 농도를 연산한다.

예를 들어, 0.05BAC%에 대응하는 표준 가스를 이용하여 획득된 제1 기준 값이 a 이고, 일반 모드에서 측정된 적분 값이 0.5a 일 경우, 혈중 알코올 농도는 0.5×0.05BAC%인 0.025BAC%로 계산될 수 있다. 같은 방법으로, 0.005BAC%에 대응하는 표준 가스를 이용하여 획득된 제2 기준 값이 b 이고, 저농도 모드에서 측정된 적분 값이 0.5b 일 경우, 혈중 알코올 농도는 0.5×0.005BAC%인 0.0025BAC%로 계산될 수 있다.

혈중 알코올 농도 연산부(65)에서 연산된 혈중 알코올 농도 값은 표시부(7)에 표시된다.

이상에서 설명된 실시예는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한 것에 불과하고, 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상과 특허청구범위 내에서 이 분야의 당업자에 의하여 다양한 변경, 변형 또는 치환이 가능할 것이며, 그와 같은 실시예들은 본 발명의 범위에 속하는 것으로 이해되어야 한다.

1: 불대
2: 날숨 통로
3: 시료가스챔버
31: 시료가스유입관
34: 연결관
4: 흡입 펌프
5: 감지부
6: 제어기
7: 표시부

Claims (4)

1. 날숨이 흐르는 날숨 통로와, 상기 날숨 통로와 연통되는 시료가스챔버와, 상기 시료가스챔버의 내부에 배치되는 감지부와, 상기 시료가스챔버의 하류 측에 연결되는 흡입 펌프와 상기 흡입 펌프에 제어 신호를 송신하는 제어기를 포함하는 음주측정기에 있어서,
   상기 제어기는,
   측정단계에서 상기 흡입 펌프가 일 회 가동되는 일반 모드에 대응하는 제1 제어 신호 또는 측정단계에서 상기 흡입 펌프가 연속적으로 복수 회 가동되는 저농도 모드에 대응하는 제2 제어 신호를 생성하는 제어 신호 생성부와,
   상시 제1 제어 신호 또는 상기 제2 제어 신호를 상기 흡입 펌프에 송신하는 제어 신호 송신부와,
   일반 모드에서 고농도 표준 가스를 사용하여 획득한 상기 감지부의 출력신호인 제1 기준 값과, 저농도 모드에서 저농도 표준 가스를 사용하여 획득한 상기 감지부의 출력신호의 제2 기준 값이 저장된 메모리와,
   상기 일반 모드에서는 상기 제1 기준 값에 근거하여 혈중 알코올 농도를 연산하고, 상기 저농도 모드에서는 상기 제2 기준 값에 근거하여 혈중 알코올 농도를 연산하는 혈중 알코올 농도 연산부를 포함하는 것을 특징으로 하는 저농도용 음주측정기.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1 기준 값과 제2 기준 값은 상기 감지부에서 출력된 전류 값을 시간에 따라서 적분한 값인 것을 특징으로 하는 저농도용 음주측정기.
3. 제1항에 있어서,
   상기 제2 제어 신호는 상기 측정단계 전에 상기 시료가스챔버의 잔존하는 알코올 가스가 제거되도록 상기 흡입 펌프를 적어도 일 회 가동하고, 상기 측정단계에서는 상기 흡입 펌프를 연속적으로 복수 회 가동하는 제어 신호인 것을 특징으로 하는 저농도용 음주측정기.
   
   
   
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