KR20230042469A - 테스트 시스템 - Google Patents
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Abstract
알코올 호흡 분석기의 테스트 시스템으로서, 이 시스템은 알코올 호흡 기체 생성 장치, 테스트 챔버, 레퍼런스 측정 장치, 제어 및 등록 유닛, 및 분배 유닛을 포함한다. 또한, 본 발명은 알코올 호흡 분석기의 테스트 방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 기체 혼합물에서의 물질의 감지 및 정량화를 위한 시스템뿐만 아니라 기체 혼합물을 생성하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 알코올 호흡 분석기 유닛의 성능을 테스트하는 방법에 관한 것이다.
음주 운전은 미국에서만 매년 수천 명의 목숨을 앗아가는 세계적인 문제이며 유럽에서도 비슷한 숫자가 기록되고 있다. 오늘날 대부분의 국가에서는 운전 중 허용되는 호흡 내 알코올 함량에 대한 제한이 있다. 이 제한을 적용하려면 알코올 호흡 분석기가 중요한 도구이다. 현재 최신 알코올 호흡 분석기는 마우스피스가 받는 강제 호기를 필요로 한다. 근래에 마우스피스나 강제 호기를 필요로 하지 않는 새로운 유형의 알코올 호흡 분석기가 개발되고 있다. 이러한 알코올 호흡 분석기는 보다 사용자 친화적이므로 일반 대중이 수용할 가능성이 더 높다. 마우스피스가 없는 이러한 장치 또는 시스템의 문제점 중 하나는 호기로부터의 이용 가능한 기체 양이 훨씬 적다는 것이다. 따라서, 분석기의 감지 한계가 현재의 장치보다 낮아야 하며 신뢰할 수 있어야 한다. 또한, 알코올 호흡 분석기는 다양한 환경 조건에서 호흡 알코올 함량을 감지할 수 있어야 한다. 따라서, 테스트 시스템이 또한 상이한 온도 및 상이한 상대 습도와 같은 상이한 조건에서 알코올 호흡 분석기를 테스트할 수 있어야 한다.
US 2018/0252699는 호흡 알코올 테스터를 교정하기 위한 도량형 벤치를 개시하고, 도량형 벤치는 인간에 의해 나타나는 변동과 동등하게 에탄올 농도, C02 농도, 유량, 압력 및 온도 측면에서 변동하는 기체 샘플을 테스터에게 전달하는 것을 수반하는 방법을 수행하도록 구성된다.
US 2011/0107813은 유입구 통로를 가열하기 위한 가열 축열체를 포함하는 에틸알코올을 포함하는 증기를 갖는 호흡 테스트 분석기를 개시한다.
J. Ljungblad "High performance breath alcohol analysis" Malardalen University Press Dissertation No. 240 2017에는 마우스피스 없이 작동하도록 설계된 알코올 호흡 분석기가 개시되어 있다. 실험은, 충분한 시간 및 분석기 분해능이 주어지면, 수동 알코올 감지 시스템이 실현 가능함을 나타낸다.
인간 호기를 모방하는 기체 혼합물을 생성하는 시스템 및 방법의 개선이 필요하며, 여기서 기체 혼합물은 제어된 알코올 양을 포함할 수 있다. 이 시스템을 사용하여 알코올 호흡 분석기의 성능을 테스트할 수 있다. 이 분야에서의 또 다른 요구는 다양한 환경 조건에서 알코올 호흡 분석기를 테스트할 수 있는 시스템이다.
본 발명의 목적은 인간 호기를 모방하는 기체 생성을 위한 개선된 시스템 및 방법을 얻는 것이며, 여기서 시스템은 알코올 호흡 분석기의 성능을 테스트하는데 사용될 수 있다. 이는 청구항 1의 시스템 및 청구항 13의 방법에 의해 달성된다.
제1 양태에서, 적어도 하나의 알코올 호흡 분석기의 테스트 시스템이 있고,
이 테스트 시스템은,
적어도 하나의 액체 칼럼을 포함하는 알코올 호흡 기체 생성 장치 ― 상기 기체 생성 장치는 상기 기체 생성 장치의 하부에 배치된 기체 유입구 및 상기 기체 생성 장치의 상부에 배치된 기체 배출구를 포함하고, 기체가 상기 기체 유입구에서 상기 기체 생성 장치로 들어가고 상기 기체 배출구에서 상기 기체 생성 장치를 빠져나오고, 상기 액체 칼럼 내의 액체가 수분을 포함함 ―;
상기 알코올 호흡 기체 생성 장치와 유체 연통하는 테스트 챔버 ― 상기 테스트 챔버는 적어도 하나의 알코올 호흡 분석기를 수용하도록 배치됨 ―;
상기 알코올 호흡 기체 생성 장치와 유체 연통하는 레퍼런스 측정 장치;
상기 알코올 호흡 분석기 시스템의 부품을 제어하고 테스트 결과를 등록하도록 배치된 제어 및 등록 유닛;
상기 기체 생성 장치와 유체 연통하는 분배 유닛을 포함한다.
상기 분배 유닛은, 상기 기체 생성 장치로부터 3개의 기체 유로 중 하나로 기체를 분배하도록 배치되고, 상기 3개의 기체 유로는, 상기 기체 생성 장치로부터 상기 테스트 챔버로 기체를 분배하도록 배치된 제1 기체 유로, 상기 기체 생성 장치로부터 상기 레퍼런스 측정 장치로 기체를 분배하도록 배치된 제2 기체 유로, 및 상기 기체 생성 장치(101)로부터 주변 공기에의 개구로 기체를 분배하도록 배치된 제3 기체 유로이다.
일 실시형태에서, 상기 시스템은 상기 3개의 기체 유로인 상기 제1 기체 유로, 상기 제2 기체 유로, 및 상기 제3 기체 유로 사이에서 기체 흐름을 시프트시키도록 배치된 밸브 수단을 포함한다.
일 실시형태에서, 상기 제3 기체 유로는 상기 기체 생성 장치로부터 배출구로 기체를 분배하도록 배치된다.
일 실시형태에서, 상기 테스트 시스템은, 상기 기체 생성 장치에서의 유입구에 배치되고 상기 기체 생성 장치로의 기체 흐름을 조절하도록 배치된 제1 밸브; 상기 기체 생성 장치와 상기 분배 유닛 사이에 배치되고 상기 기체 생성 장치로부터 상기 분배 유닛으로의 기체 흐름을 조절하도록 배치된 제2 밸브; 및 상기 분배 유닛에 배치된 제3 밸브, 제4 밸브, 및 제5 밸브를 포함한다. 상기 제3 밸브는 제1 기체관으로의 기체 흐름을 조절하도록 배치되고, 상기 제4 밸브는 제3 기체관으로의 기체 흐름을 조절하도록 배치되고, 상기 제5 밸브는 제2 기체관으로의 기체 흐름을 조절하도록 배치된다. 상기 제1 밸브, 상기 제2 밸브, 및 상기 제3 밸브는 상기 제1 기체 유로 내의 기체 흐름을 제어하도록 배치된다. 상기 제1 밸브, 상기 제2 밸브, 및 상기 제5 밸브는 상기 제2 기체 유로 내의 기체 흐름을 제어하도록 배치된다. 상기 제1 밸브, 상기 제2 밸브, 및 상기 제4 밸브는 제3 기체 유로 내의 기체 흐름을 조절하도록 배치된다.
일 실시형태에서, 상기 밸브의 내경은 0.5-2㎝이다.
일 실시형태에서, 상기 테스트 시스템은 상기 시스템을 가열하도록 배치된 적어도 제1 히터 및 제2 히터를 포함해서, 상기 기체 생성 장치에서보다 상기 분배 유닛에서 온도가 높다.
일 실시형태에서, 상기 기체 생성 장치는 3000-7000㎤의 체적을 갖는다.
일 실시형태에서, 상기 액체 칼럼은 2000-3000㎖의 체적을 갖는다.
일 실시형태에서, 상기 기체 생성 장치는 데드 스페이스를 더 포함하고, 상기 데드 스페이스의 체적은 0.1-3.5L이다.
일 실시형태에서, 상기 테스트 시스템은 상기 테스트 챔버에 배치된 알코올 호흡 분석기를 변경하기 위한 장치를 더 포함한다.
일 실시형태에서, 상기 알코올 호흡 분석기를 변경하기 위한 장치는 리볼버 메커니즘(revolver mechanism)을 포함한다.
일 실시형태에서, 상기 테스트 시스템은 2개 또는 3개의 기체 생성 장치와 같이 하나보다 많은 기체 생성 장치를 포함한다.
제2 양태에서, 시스템을 사용해서 적어도 하나의 알코올 호흡 분석기의 성능을 테스트하는 방법이 있고,
상기 시스템은,
알코올 호흡 기체 생성 장치; 상기 알코올 호흡 기체 생성 장치와 유체 연통하는 테스트 챔버 ― 상기 테스트 챔버는 적어도 하나의 알코올 호흡 분석기를 수용하도록 배치됨 ―; 상기 알코올 호흡 기체 생성 장치와 유체 연통하는 레퍼런스 측정 장치; 상기 알코올 호흡 분석기 시스템의 부품을 제어하도록 배치된 제어 및 등록 유닛; 및 상기 기체 생성 장치와 유체 연통하는 분배 유닛으로서, 상기 기체 생성 장치로부터 3개의 기체 유로 중 하나로 기체를 분배하도록 배치된 상기 분배 유닛을 포함하고 ― 상기 3개의 기체 유로는, 상기 기체 생성 장치로부터 상기 테스트 챔버로 기체를 분배하도록 배치된 제1 기체 유로, 상기 기체 생성 장치로부터 상기 레퍼런스 측정 장치로 기체를 분배하도록 배치된 제2 기체 유로, 및 상기 기체 생성 장치로부터 배출구로 기체를 분배하도록 배치된 제3 기체 유로임 ―,
상기 테스트하는 방법은,
- 온도, 상대 습도, 알코올 농도에 대한 시스템에의 입력 값을 수신하는 단계;
- 상기 시스템을 먼저 상기 제2 기체 유로를 통해 플러싱하고, 이어서 상기 제1 기체 유로를 통해 플러싱하는 단계;
- 상기 레퍼런스 유닛이 상기 기체 생성 장치에 의해 생성된 기체의 알코올, 수분, 및 CO2 농도를 측정하는 단계; 및
- 상기 테스트 챔버에 배치된 적어도 하나의 알코올 호흡 분석기 유닛이 알코올, 수분 및 CO2 농도를 측정하는 단계를 포함한다.
방법의 일 실시형태에서, 상기 시스템은 상기 기체 생성 장치의 유입구에 배치된 제1 밸브, 상기 기체 생성 장치와 상기 분배 유닛 사이에 배치된 제2 밸브, 상기 분배 유닛에 배치된 제3 밸브, 제4 밸브, 및 제5 밸브를 더 포함한다. 상기 밸브는 상기 시스템에서 기체 흐름을 제어하도록 배치되고,
상기 방법은,
- 상기 제1 밸브를 개방하여 상기 제1 기체 유로, 상기 제2 기체 유로, 또는 상기 제3 기체 유로인 3개의 기체 유로 중 하나의 종료점에 기체를 제공하는 단계 ― 순서대로 최외측 하류 밸브에서 시작하여 상기 제1 공통 밸브로 끝나는 상류 방향으로 상기 제1 기체 유로, 상기 제2 기체 유로, 또는 상기 제3 기체 유로 중 하나의 복수의 밸브를 연속적으로 개방함 ―; 및
- 상기 제1 기체 유로, 상기 제2 기체 유로, 또는 상기 제3 기체 유로 중 하나의 밸브를 폐쇄함으로써 종료점에의 기체의 공급을 종료하는 단계 ― 상기 제1 공통 밸브에서 시작하여 종료점에 가장 가까운 밸브, 즉 상기 제1 기체 유로에 대한 제3 밸브, 상기 제2 기체 유로에 대한 제5 밸브, 및 상기 제3 기체 유로에 대한 제4 밸브로 끝나는 하류 방향으로 상기 기체 유로의 복수의 밸브를 연속적으로 폐쇄함 ― 를 포함한다.
방법의 일 실시형태에서, 상기 제3 밸브, 상기 제4 밸브, 및 상기 제5 밸브 중 하나가 먼저 개방된다. 상기 제3 밸브, 상기 제4 밸브, 또는 상기 제5 밸브 중 하나의 개방 후에, 상기 제2 밸브가 개방되고; 상기 제2 밸브의 개방 후에 상기 제1 밸브가 개방된다.
방법의 일 실시형태에서, 이것은, 하위 단계로서,
- 상기 제4 밸브, 이어서 상기 제2 밸브, 마지막으로 상기 제1 밸브를 개방함으로써 상기 제2 기체 유로를 플러싱하는 단계 ― 사전 결정된 기간 후에 상기 제1 밸브가 먼저 폐쇄되고, 이어서 상기 제2 밸브가 폐쇄되고, 마지막으로 상기 제4 밸브가 폐쇄됨 ―;
- 상기 제3 밸브, 이어서 상기 제2 밸브, 마지막으로 상기 제1 밸브를 개방함으로써 상기 제1 기체 유로를 통해 플러싱하는 단계 ― 사전 결정된 기간 후에 상기 제1 밸브가 먼저 폐쇄되고, 이어서 상기 제2 밸브가 폐쇄되고, 마지막으로 상기 제3 밸브가 폐쇄됨 ― ;
- 상기 제5 밸브, 이어서 상기 제2 밸브, 마지막으로 상기 제1 밸브를 개방하는 단계 ― 사전 결정된 기간 후에 상기 제1 밸브가 먼저 폐쇄되고, 이어서 상기 제2 밸브가 폐쇄되고, 마지막으로 상기 제5 밸브가 폐쇄됨 ― ; 및
- 상기 제3 밸브, 이어서 상기 제2 밸브, 마지막으로 상기 제1 밸브를 개방하는 단계 ― 사전 결정된 기간 후에 상기 제1 밸브가 먼저 폐쇄되고, 이어서 상기 제2 밸브가 폐쇄되고, 마지막으로 상기 제3 밸브가 폐쇄됨 ― 를 포함한다.
방법의 일 실시형태에서, 테스트 챔버에 배치된 적어도 하나의 알코올 호흡 분석기 유닛으로 알코올, 수분 및 CO2 농도를 측정하는 단계는 적어도 한 번 반복된다. 일 실시형태에서, 단계는 10회 반복된다.
도 1a는 본 발명에 따른 일 실시형태의 개략도.
도 1b는 본 발명에 따른 기체 유로 차트의 개략도.
도 2는 본 발명에 따른 일 실시형태의 개략도.
도 3은 본 발명에 따른 일 실시형태의 개략도.
도 4는 본 발명에 따른 방법의 개략도.
도 5는 본 발명에 따른 방법의 개략도.
도 6a 및 도 6b는 본 발명에 따른 방법의 개략도.
도 1b는 본 발명에 따른 기체 유로 차트의 개략도.
도 2는 본 발명에 따른 일 실시형태의 개략도.
도 3은 본 발명에 따른 일 실시형태의 개략도.
도 4는 본 발명에 따른 방법의 개략도.
도 5는 본 발명에 따른 방법의 개략도.
도 6a 및 도 6b는 본 발명에 따른 방법의 개략도.
"톱", "톱에", "바텀", "상부", "하부", "아래", "위" 등과 같은 용어는 단지 설명된 시스템의 정상 작동 동안 및/또는 도면에 도시된 본 발명의 실시형태의 기하학적 구조를 참조해서 사용되며, 그 구성 요소는 어떠한 방식으로도 본 발명을 제한하지 않는다.
알코올 호흡 분석기의 목적은 인간으로부터의 호흡에서 알코올 농도를 측정(또는 테스트)하는 것이다. 이러한 테스트로부터의 출력(결과)은, 예를 들면 호흡의 알코올 농도에 따라 사람이 자동차를 운전할 수 있는지의 여부를 결정하는데 사용될 수 있다. 이러한 작업을 위해, 알코올 호흡 분석기는 신뢰할 수 있어야 하며 호흡의 정확한 알코올 농도를 측정해야 한다. 따라서, 알코올 호흡 분석기의 성능, 즉 이러한 측정에 대한 오차 마진이 테스트 시스템에서 테스트된다. 개별 알코올 호흡 분석기의 성능을 테스트하도록 테스트 시스템을 배치할 수 있다.
본 발명의 일 양태에서, 알코올 호흡 분석기 유닛(111)을 테스트하기 위한 시스템(100)이 있다. 이러한 시스템은 도 1a에 개략적으로 도시되어 있다. 시스템(100)은 알코올 호흡 기체 생성 장치(101), 분배 유닛(102), 테스트 챔버(103), 레퍼런스 측정 장치(104), 및 제어 및 등록 유닛(105)을 포함한다. 알코올 호흡 기체 생성 장치(101)는 알코올을 포함하는 기체 혼합물 또는 알코올이 없는 기체 혼합물을 생성하도록 배치된다. 기체 생성 절차는 아래에 더 상세하게 설명되어 있다. 기체 혼합물은, 알코올 증기를 포함하는 인간 호기에 대응하도록, 예를 들면 공기, 이산화탄소(CO2), 수분, 및 알코올 증기의 혼합물일 수 있다. 알코올 호흡 기체 생성 장치(101)는 알코올 호흡 기체 생성 장치(101)의 하류에 배치된 분배 유닛(102)과 유체 연통한다. 분배 유닛(102)은, 제1 기체 흐름관(107), 제2 기체 흐름관(108), 및 제3 기체 흐름관(109)을 통해 시스템(100)의 더 하류로 알코올 호흡 기체 생성 장치(101)에 의해 생성된 기체를 분배하도록 배치된다. 제1 기체 흐름관(107)은 분배 유닛(102)으로부터 테스트 챔버(103)로 기체를 분배하도록 배치되고, 제2 기체 흐름관(108)은 분배 유닛(102)으로부터 레퍼런스 측정 장치(104)로 기체를 분배하도록 배치되고, 제3 기체 흐름관(109)은 분배 유닛(102)으로부터 폐기물 배출구(110)로 기체를 분배하도록 배치된다. 시스템(100)은 도 1b의 기체 유로 차트에 개략적으로 도시된 3개의 기능적 기체 유로를 제공한다. 제1 기체 유로(121)는, 기능적으로, 기체 생성기에서 생성된 기체를 분배 유닛을 통해 알코올 호흡 분석기 유닛에 제공한다. 제2 기체 유로(122)는, 기능적으로, 기체 생성기에서 생성된 기체를 분배 유닛을 통해 레퍼런스 측정 장치에 제공한다. 제3 기체 유로(123)는, 기능적으로, 분배 유닛을 통해 주변 공기에 대한 개구를 제공함으로써 시스템을 플러싱하는 수단을 제공한다.
기체 생성 장치(101), 분배 유닛(102), 및 제1 기체 흐름관(107)은 기체 생성 장치(101)로부터 테스트 챔버(103)로 이어지는 제1 기체 유로(121)를 형성한다. 기체 생성 장치(101), 분배 유닛(102), 및 제2 기체 흐름관(108)은 기체 생성 장치(101)로부터 레퍼런스 측정 장치(104)로 이어지는 제2 기체 유로(122)를 형성한다. 기체 생성 장치(101), 분배 유닛(102), 및 제3 기체 흐름관(109)은 기체 생성 장치(101)로부터 폐기물 배출구(110)로 이어지는 제3 기체 유로(123)를 형성한다. 제3 기체 유로(123)는, 도 1a에 도시된 바와 같이, 분배 배출구(102)로부터 별도의 배출구(110)에서 끝날 수 있다. 또는, 다른 실시형태로서, 테스트 챔버(103)에 주변 공기에 대한 개구(개구(103'))가 제공되거나, 레퍼런스 기기와 관련해서, 레퍼런스 밸브(104')가 주변 공기에 대한 개구를 제공할 수 있다. 폐기물 배출구(110), 테스트 챔버(103), 및 레퍼런스 측정 장치(104)는 모두 분배 유닛(102)의 하류에 배치된다. 따라서, 알코올 호흡 기체 생성 장치(101)는, 시스템(100)의 사용 중에, 테스트 챔버(103), 레퍼런스 측정 장치(104), 및 폐기물 배출구(110)와 유체 연통하는 분배 유닛(102)과 유체 연통한다. 이러한 방식으로, 기체 생성 장치(101)에 의해 생성된 기체는 기체 분배 유닛(102)에 도달하고, 여기서 3개의 흐름관(즉, 제1 기체 흐름관(107), 제2 기체 흐름관(108), 또는 제3 기체 흐름관(109)) 중 하나로 분배된다. 제1 기체 흐름관(107)에 들어가는 기체는 기체 분배 유닛(102)으로부터 테스트 챔버(103)로 이동하고, 제2 기체 흐름관(108)에 들어가는 기체는 기체 분배 유닛(102)로부터 레퍼런스 측정 장치(104)로 이동하고, 제3 기체 흐름관(109)에 들어가는 기체는 기체 분배 유닛(102)으로부터 폐기물 배출구(110)로 이동한다.
테스트 시스템(100)을 사용하는 동안, 적어도 하나의 알코올 호흡 분석기 유닛(111)이 테스트 챔버(103)에 배치된다. 테스트 시스템(100)은 적어도 하나의 알코올 호흡 분석기 유닛(111)이 노출되는 기체 혼합물을 제공하도록 배치된다. 알코올 호흡 기체 생성 장치(101)는 테스트 시스템(100)의 사용 중에 상기 기체 혼합물을 생성하도록 배치된다. 기체 혼합물은 공기, 이산화탄소, 수분 및/또는 알코올의 임의의 혼합물일 수 있다. 다른 실시형태에서, 혼합물 내의 알코올은 예를 들면 메탄올 또는 아세톤과 같은 다른 물질로 교환될 수 있다. 이러한 실시형태에서, 적어도 하나의 알코올 호흡 분석기 유닛(111)은 기체 혼합물에 제공되는 물질을 측정하도록 구성된 분석기 유닛으로 교환될 수 있다. 또한, 레퍼런스 측정 장치는 기체 혼합물에서 제공되는 물질을 측정하도록 구성된 레퍼런스 측정 장치일 수 있다.
기체 혼합물이 알코올을 포함하는 경우, 알코올의 농도가 기지(旣知)의 것이고, 기체 혼합물은 기지의 농도의 이산화탄소 및/또는 수분을 더 가질 수 있다.
시스템(100)은, 기체 혼합물 및/또는 시스템(100)의 다른 컴포넌트 또는 부품을 가열하거나 사전 결정된 온도를 유지하도록 배치된 제1 히터(116a) 및 제2 히터(116b)와 같은 하나 이상의 히터를 포함할 수 있다. 기체 혼합물을 제어된 온도로 유지하는 것은, 기체의 조성을 바꾸지 않기 위해 중요할 수 있고, 즉 기체의 온도가 변하면 기체 혼합물의 조성도 변할 수 있다. 예를 들면 시스템(100)의 기체 온도가 기체의 노점(dew point) 온도보다 높은 것이 중요할 수 있다. 시스템(100)을 사용하는 동안, 적어도 하나의 알코올 호흡 분석기 유닛(111)이 기체 혼합물에 노출되도록 배치된다. 이러한 노출은 적어도 하나의 알코올 호흡 분석기 유닛(111)의 성능을 테스트하는데 사용될 수 있다. 적어도 하나의 알코올 호흡 분석기 유닛(111)이 알코올이 없는 기체 혼합물에 노출되도록 배치되면, 적어도 하나의 알코올 호흡 분석기 유닛(111)은 제로 수준의 알코올 함량에서 테스트될 수 있다. 적어도 하나의 알코올 호흡 분석기 유닛(111)은, 그 성능을 테스트하기 위해, 알코올 함량, 즉 알코올 농도, 및/또는 기지의 알코올 농도를 갖는 기체의 이산화탄소 함량을 측정하도록 배치된다. 적어도 하나의 알코올 호흡 분석기 유닛(111)은 온도를 측정 및 제어하기 위한 장치를 포함할 수 있다.
기체 흐름관(107; 108; 109)은 시스템(100)을 통해 기체를 분배하도록 배치된다. 기체 흐름관(107; 108; 109)은 예를 들면 스테인리스 재료 또는 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)과 같은 폴리머로 제작될 수 있다. 출구(112)는 제2 기체 흐름관(107)으로부터의 기체가 테스트 챔버(103)에 들어갈 수 있게 배치된다. 출구(112)에서, 기체 흐름관(107)의 내부 단면은 1-4㎝ 또는 1/2"이며, 벌린 입의 크기를 모방할 수 있다. 또한, 출구(112)와 알코올 호흡 분석기 유닛(111) 사이에는 기체 구름 공간(113)이 존재한다. 기체 구름 공간(113)은, 출구(112)와 알코올 호흡 분석기 유닛(111) 사이에 물건이 위치되어 출구(112)로부터 알코올 호흡 분석기 유닛(111)으로의 기체 흐름을 방해하지 않도록, 비어 있게 배치될 수 있다. 이러한 방식으로, 기체 흐름은 사람의 호기를 모방할 수 있다. 기체 구름 공간(113)은 특정 거리, 예를 들면 0-30㎝를 갖는 테스트 챔버(103) 내의 특정 체적이어서, 출구(112)와 알코올 호흡 분석기 유닛(111) 사이의 거리는 예를 들면 0-30㎝이다.
밸브(114a-114e)는 시스템(100)을 사용하는 동안 시스템(100) 내의 기체 흐름을 조절하도록 배치된다. 제1 밸브(114a)는 알코올 호흡 기체 생성 장치(101)에의 유입구(115)에 배치된다. 제2 밸브(114b)는 기체 생성 장치(101)와 분배 유닛(102) 사이에 배치된다. 분배 유닛(102)은 3개의 추가 밸브인 제3 밸브(114c), 제4 밸브(114d), 및 제5 밸브(114e)를 더 포함하고, 이들은 제1 기체 흐름관(107), 제2 기체 흐름관(108), 및 제3 기체 흐름관(109)에 각각 배치된다. 밸브(114a-114e)는 시스템(100)이 시스템(100)의 모든 부분에서 동일하거나 본질적으로 동일한 내부 압력을 가질 수 있도록 배치될 수 있다. 이것은, 예를 들면 0.5-2cm, 또는 1/4"의 내경을 갖는 밸브(114a-114e)에 의해 달성될 수 있다. 또한, 이것은 시스템(100) 내부의 공압식 밸브를 사용해서 달성될 수 있고, 이에 따라 밸브(114a-114e)는 공압식이다.
적어도 하나의 알코올 호흡 분석기 유닛(111)은 테스트 시스템(100)을 사용하는 동안 테스트 챔버(103) 내에 위치되도록 배치된다. 다른 실시형태에서, 테스트 챔버(103)는 테스트 시스템(100)을 사용하는 동안 2개 이상, 3개 이상, 또는 4개 이상의 알코올 호흡 분석기 유닛(111)과 같은 하나보다 많은 알코올 호흡 분석기 유닛(111)을 유지할 수 있다. 일 실시형태에서, 테스트 챔버(103)는 도 2에 개략적으로 도시된 알코올 호흡 분석기를 변경하기 위한 장치(200)를 포함한다. 장치(200)는 리볼버 메커니즘을 포함할 수 있다. 테스트 챔버(103)가 알코올 호흡 분석기를 변경하기 위한 장치(200)를 포함하는 실시형태에서, 테스트 챔버는, 알코올 호흡 분석기를 변경하기 위한 장치(200)가 시스템(100)에 의해 테스트되는 알코올 호흡 분석기 유닛(111)을 변경하게 배치되도록, 순차적으로 테스트될 수 있는 복수의 알코올 호흡 분석기 유닛(111)을 유지할 수 있다. 알코올 호흡 분석기를 변경하기 위한 장치(200)는, 테스트되는 알코올 호흡 분석기 유닛(111)을 변경하기 위해 회전될 수 있도록, 축(201)을 포함할 수 있다. 테스트하는 동안 알코올 호흡 분석기(111)는 기체 출구(112) 앞에 위치된다. 알코올 호흡 분석기를 변경하기 위한 장치(200)는, 모든 알코올 호흡 분석기(111)에 대한 테스트 시퀀스 동안 알코올 호흡 분석기(111)와 기체 출구(112) 사이의 거리가 동일하고 일정하게 유지되도록 위치될 수 있다. 따라서, 알코올 호흡 분석기를 변경하기 위한 장치(200)는 알코올 호흡 분석기 유닛(111)을 사전 결정된 기간 동안 기체 출구(112)로부터 사전 결정된 거리에 유지하도록 배치될 수 있고, 그 동안 알코올 호흡 분석기 유닛(111)은 기체 혼합물에 노출되도록 배치될 수 있다.
일 실시형태에서, 테스트 챔버(103)는 기후 챔버이므로, 테스트 챔버(103)는 테스트 챔버(103) 내부의 온도 및/또는 상대 습도(RH)를 변경 및/또는 제어하도록 배치될 수 있다. 테스트 챔버(103)가 기후 챔버인 실시형태에서, 적어도 하나의 알코올 호흡 분석기 유닛(111)은, 주위 온도 및 습도의 다양한 환경 조건과 같은 상이한 상대 습도 및/또는 온도에서 테스트되도록 배치될 수 있다. 일 실시형태에서, 테스트 챔버(103)는 -40℃ 내지 +120℃의 온도, 및/또는 10% 내지 95%의 상대 습도(RH)를 제공하도록 배치된다. 테스트 챔버(103)는 주변 공기를 향하는 하나의 개구(103')를 포함한다. 그러한 개구(103')는, 출구(112)에서 테스트 챔버(103)에 들어가는 기체가 테스트 챔버(103) 내부에 머물러 백그라운드 레벨을 형성하는 대신 개구(103')에서 테스트 챔버(103)를 나가는 것을 가능하게 할 수 있다. 개구(103')는, 예를 들면 테스트 챔버(103) 벽의 개구, 필터, 개방 가능한 도어, 밸브 등에 의해 실현될 수 있다. 개구(103')는 또한, 예를 들면 제어 및 등록 유닛(105)에 의해 제어될 수 있다.
폐기물 배출구(110)는 분배 유닛(102) 및 알코올 호흡 기체 생성 장치(101)의 하류에 배치된다. 따라서, 분배 유닛(102)은 폐기물 배출구(110)에서 시스템(100)을 빠져나갈 수 있는 기체로 플러싱될 수 있다. 폐기물 배출구(110)는 주변 공기에 개방될 수 있다. 이러한 방식으로, 시스템(100)은 테스트 시퀀스 사이에서 기체로 플러싱될 수 있다. 기체가 배출구(110)에서 시스템(100)을 빠져나가도록 제3 기체 유로(123)를 통해 시스템(100)을 플러싱하면 플러싱 동안 백그라운드 레벨이 테스트 챔버(103)에 형성되는 것을 방지할 수 있다.
시스템(100)은, 인간 호흡을 모방하는 조성을 갖는 기체를 생성하기 위해 및/또는 시스템(100) 내부의 기체 응축을 피하기 위해 가열되도록 배치될 수 있다. 시스템(100)을 가열하기 위해, 그것은 히터(제1 및 제2 히터(116a, 116b))를 포함할 수 있다. 일 실시형태에서, 제1 히터(116a)는 알코올 호흡 기체 생성 장치(101)에 배치되고, 제2 히터(116b)는 분배 유닛(102)에 배치된다. 또한, 기체 흐름관(107; 108; 109)은 가열될 수 있고, 기체 흐름관(107; 108; 109)의 온도가 기체 흐름관(107; 108; 109)의 온도가 시스템(100)에서 상류보다 하류에서 낮도록 부분적으로 가열될 수 있어, 이러한 방식으로 기체 흐름관(106; 107; 108; 109) 내부의 기체 응축을 피할 수 있다. 시스템(100)의 부품의 온도는 시스템(100)의 하류보다 상류가 더 높을 수 있다. 기체 흐름관(107; 108; 109)의 온도는 시간이 지남에 따라 안정적일 수 있다. 기체 흐름관(107; 108; 109)의 온도가 안정되면 기체의 조성이 변동되지 않게 할 수 있다. 일 실시형태에서, 기체 분배 유닛(102)은 시스템(100)을 사용하는 동안 30-40℃의 온도로 가열되도록 배치되며, 예를 들면 기체 생성 장치(101)의 온도는 34℃일 수 있고, 분배 유닛(102)의 온도는 36℃일 수 있고, 기체 흐름관(107; 108; 109)의 온도는 38℃일 수 있다.
시스템(100)의 알코올 호흡 기체 생성 장치(101)는 수분, 공기, 이산화탄소 및 알코올을 포함하는 기체 혼합물을 생성하도록 배치된다. 또한, 알코올 없는 기체 조성물을 생성할 수 있다. 알코올 기체 생성 장치(101)는 도 3에 개략적으로 도시되어 있다. 알코올 기체 생성 장치(101)는 제1 밸브(114a)가 배치되는 기체 유입구(115)(제1 밸브(114a)는 알코올 호흡 기체 생성 장치(101)의 하부에 위치됨), 및 제2 밸브(114b)가 배치되는 알코올 호흡 기체 생성 장치(101)의 상부에 배치된 기체 배출구(118)를 포함한다. 기체는 제1 밸브(114a)에서 알코올 호흡 기체 생성 장치(101)에 들어가고, 기체 배출구(118)에서 알코올 호흡 기체 생성 장치(101)를 빠져나가기 전에 액체 칼럼(119)을 통과해 데드 스페이스(120)로 가도록 배치된다. 데드 스페이스(120)의 기체는, 유입구(115)에서 기체 생성 장치(101)에 들어가는 기체와 다른 조성을 가질 수 있다. 데드 스페이스(120)의 기체 조성은 액체 칼럼(119)의 조성에 따를 수 있다. 액체 칼럼(119)은 액체를 포함하도록 배치되고, 액체는 수분 또는 수분과 알코올의 혼합물일 수 있다. 시스템(100)을 사용하는 동안, 기체는 액체 칼럼(119)을 통과하여, 알코올을 포함하는 기체 혼합물이 데드 스페이스(120)에 생성되도록 배치되며, 데드 스페이스(120)에 생성되는 기체 혼합물은 알코올을 포함하지 않는 기체 혼합물일 수도 있다. 기체 혼합물의 알코올 농도는 액체 칼럼(119)의 알코올 농도와 관련되어 있으므로, 액체 칼럼(119)의 알코올 농도를 변경함으로써 기체 혼합물의 알코올 농도를 변경할 수 있다. 일 실시형태에서, 액체 칼럼(119)은 알코올 없는 수분을 포함하도록 배치된다. 이러한 실시형태에서, 기체가 액체 칼럼(119)을 통과할 때, 데드 스페이스(120)에 생성되는 기체 혼합물은 알코올을 포함하지 않는다. 액체 칼럼(119)의 액체는 CO2로 포화되도록 배치될 수 있다. 시스템(100)의 사용 동안, 기체는 제1 밸브(114a)에서 알코올 호흡 기체 생성 장치(101)에 들어가도록 배치되며, 기체는 공기, CO2, N2, 또는 그 임의의 혼합물의 형태일 수 있다. 기체 생성 장치(101)는 제1 밸브(114a)에서 기체 유입관(301)을 통해 기체 탱크(300)에 연결될 수 있다. 액체 칼럼(119)의 체적 및 높이뿐만 아니라 데드 스페이스(120)의 체적도 기체 생성에 영향을 미칠 수 있다. 테스트 시스템(100) 및/또는 알코올 기체 생성 장치(101)의 사용 동안, 기체는 액체 칼럼(119)을 통해 버블링되도록 배치된다. 액체 칼럼(119)을 통한 기체 버블링은 다음을 유발할 수 있다:
- 액체 칼럼(119)의 액체는, 예를 들면 CO2로 포화된 기체로 포화되거나 CO2의 일정한 정상 상태 농도에 도달하고;
- 데드 스페이스(120)에서 수증기 및 가능한 알코올, 공기 및 이산화탄소의 평형 농도가 도달될 수 있다.
시스템(100)을 사용하는 동안, 데드 스페이스의 기체는 시스템(100)의 하류로 더 이동하여, 배출구(110), 테스트 챔버(103), 또는 레퍼런스 측정 장치(104)에 도달하도록 배치된다. 일 실시형태에서, 데드 스페이스(120)의 체적은 0.1-3.5L이다. 큰 체적의 데드 스페이스(120)는 알코올 기체 생성 장치(101)에 형성된 에어로졸이 데드 스페이스(120)에서 낙하하여, 시스템(100)에서 기체와 함께 더 이상 이동하지 않게 할 수 있다. 기체 혼합물에 에어로졸이 없으면, 더 안정적인 기체 조성을 가능하게 할 수 있으며, 즉 기체 성분의 농도가 변하지 않다.
일 실시형태에서, 시스템(100)에서의 기체 흐름은 2L/s, 또는 20L/min, 또는 약 0.5L/s일 수 있다. 기체 흐름 레벨은 액체 칼럼(119)의 체적, 액체 칼럼(119)의 높이, 데드 스페이스(120)의 체적 등에 따를 수 있다. 일 실시형태에서, 액체(119)의 체적은 2000-3000㎖이고, 액체 칼럼(119)의 높이는 200-400mm이다. 시스템(100)의 기체 흐름은 입력 흐름으로서 측정될 수 있다.
일 실시형태에서, 액체 칼럼(119) 내의 액체는 수분과 알코올의 혼합물이 되도록 배치되고, 혼합물은 34℃로 가열되고, 공기 또는 이산화탄소(CO2)가 풍부한 공기로 버블링되도록 배치된다. 기체 생성 장치(101)는 데드 스페이스(120)에서 알코올, 수분, 및 CO2를 포함하는 기체 혼합물을 생성시키도록 배치될 수 있다.
일 실시형태에서, 알코올 호흡 기체 생성 장치(101)는 2개의 액체 칼럼 또는 3개 이상의 액체 칼럼과 같은 하나보다 많은 액체 칼럼(119)을 포함한다. 각각의 액체 칼럼(119)은 그 자신의 유입구(115), 배출구(118), 히터(116) 및 데드 체적(120)을 가질 수 있다. 하나보다 많은 액체 칼럼(119)이, 테스트 시스템(100)이 액체 칼럼(119) 내의 액체를 변화시키지 않고 상이한 농도를 갖는 기체 혼합물을 생성하도록 배치될 수 있게 한다. 따라서, 각각의 액체 칼럼(119)은, 예를 들면 상이한 알코올 농도를 갖는 상이한 액체 조성물을 포함하도록 배치되어서, 각각의 액체 칼럼(119) 위의 데드 체적(120)에 형성되는 기체는 상이한 조성을 가질 수 있다.
기체 유입구(115)에서 액체 칼럼(119)에 들어가는 기체는 작은 기포 형태, 즉 직경 0.3-6.5mm가 되도록 분산되게 배치될 수 있다. 작은 기포는, 기체가 데드 체적(120)에 도달하기 전에 상이한 농도가 평형에 도달할 수 있도록, 액체 칼럼(119) 내의 액체와 기체의 보다 균일한 혼합을 용이하게 할 수 있다.
레퍼런스 측정 장치(104)는 분배 유닛(102) 및 기체 생성 장치(101)의 하류에 배치된다. 레퍼런스 측정 장치(104)는 기체 생성 장치(101)에 의해 생성되는 기체의 조성을 측정하도록 배치된다. 테스트 시퀀스 또는 테스트 방법 동안 레퍼런스 측정 장치(104)는 기체의 조성을 확인하도록 배치될 수 있다. 레퍼런스 측정 장치(104)는 IR 감지에 의거한 레퍼런스 기구일 수 있다. 레퍼런스 측정 장치(104)는 주변 공기에 개방될 수 있는 레퍼런스 밸브(104')를 포함할 수 있다. 레퍼런스 밸브(104')는, 레퍼런스 측정 장치(104)가 테스트 시스템(100)을 사용하는 동안 자체 플러싱하도록 배치될 수 있게 할 수 있다. 레퍼런스 측정 장치(104)에 의한 측정은 알코올 호흡 분석기 유닛(111)로부터의 측정값과 비교하기 위해 사용될 수 있다. 테스트 시퀀스 또는 테스트 방법 동안, 레퍼런스 측정 장치(104)와 알코올 호흡 분석기 유닛(111)은 본질적으로 동일한 조성을 갖는 기체에 노출되도록 배치된다. 레퍼런스 측정 장치(104)와 알코올 호흡 분석기 유닛(111) 모두는 기체 내의 알코올 농도를 측정하고, 결과들을, 예를 들면 알코올 호흡 분석기 유닛(111)의 성능을 결정하기 위해 비교할 수 있다. 예를 들면, 레퍼런스 측정 장치(104)는 스칸디나비아 국가들에서 정해진 증거 도구에 대한 요건을 만족시키는 도구일 수 있다. 이것은, 검증 가능한 상업적으로 이용 가능한 도구일 수 있다. 레퍼런스 측정 장치(104)는 IR 감지에 의거할 수 있고 비어 램버트의 법칙(Beer Lambert's law)에 따라 작동할 수 있으며, 이러한 경우에 레퍼런스 측정 장치(104)를 검증하기 위해 각각의 필터 파장에서의 상대 감쇠가 캘리브레이션 당시와 동일한지 검증하는 것만이 필요하다. 이러한 레퍼런스 측정 장치(104)는 증거적 호흡 분석기, 예를 들면 스웨덴 웁살라 소재의 나노펄스 AB(Nanopuls AB)의 Evidenzer일 수 있으며, 이는 표준 호흡 분석기의 측정 정확도 및 정밀도를 능가하는 것이 기록되어 있다. 레퍼런스 측정 장치(104)의 정확도 및 정밀도는 중량 측정 방법론에 의해 반복적으로 검증될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 테스트 시스템(100)은 테스트 데이터를 수집하도록 구성된 제어 및 등록 유닛(105)을 통해 제어된다. 제어 및 등록 유닛(105)은 전형적으로 프로세서(500), 프로그램 시퀀스 및 수집된 데이터를 저장하기 위한 적어도 하나의 스토리지 유닛(510), 및 예를 들면 다목적 컴퓨터와의 통신을 위한 I/O 유닛을 포함한다. 제어 및 등록 유닛(105)은 제1 밸브(114a)에는 제1 기능 신호 경로(501)를 통해, 제2 밸브(114b)에는 제2 기능 경로(502)를 통해, 제3 밸브(114c), 제4 밸브(114d), 및 제5 밸브(114e)를 포함하는 분배 유닛(102)에는 제3 기능 신호 경로(503)를 통해, 레퍼런스 측정 장치(104)에는 제4 기능 신호 경로(504)를 통해, 테스트 챔버(103)에는 제5 기능 신호 경로(505)를 통해, 및 적어도 하나의 알코올 호흡 분석기 유닛(111)에는 제6 기능 신호 경로(506)를 통해 기능적으로 연결된다. 당업자에 의해 실현되는 바와 같이, 제어 및 등록 유닛(105)의 하드웨어 및 테스트 시스템(100)의 다른 유닛에 대한 연결은 다수의 방식으로, 예를 들면 연결이 직접 유선으로, 버스 시스템을 통해 또는 무선으로 실현될 수 있다. 마찬가지로, 제어 및 등록 유닛(105)의 아키텍처는 변할 수 있고 설명된 유닛들은 기능 유닛으로서 간주되어야 한다. 본 발명에 따른 테스트 시스템에 적합한 적절한 다목적 제어 및 등록 유닛은 예를 들면 상업적으로 이용 가능하다.
본 발명에 따른 테스트 시스템(100)은 0.5㎍/L 미만 또는 0.1㎍/L 미만의 변동을 갖는 알코올 농도를 갖는 기체를 사용해서 적어도 하나의 알코올 호흡 분석기 유닛(111)이 테스트될 수 있게 할 수 있다. 신뢰할 수 있는 테스트 시스템을 위해서는, 기체 조성물의 농도, 예를 들면 기체의 알코올 농도가 큰 변동을 나타내지 않는 것이 중요하다. 본 발명에 따른 테스트 시스템(100) 또는 기체 생성 장치(101)는 알코올 농도가 0-5mg/L 또는 0-2.5mg/L인 기체 조성물을 생성할 수 있다.
시스템(100)의 밸브(114a-114e)는 시스템(100)을 통한 기체의 흐름을 조절하기 위해 자동화될 수 있다. 제어 및 등록 유닛(105)은 이러한 밸브(114a-114e)의 조절을 제공하도록 구성될 수 있다.
적어도 하나의 알코올 호흡 분석기 유닛(111)은, 시스템(100)에 의해 성능에 대해, 예를 들면 알코올 호흡 분석기 유닛(111)이 알코올, CO2, 및 기체 혼합물에서의 가능한 다른 기체의 농도를 얼마나 정확하게 측정할 수 있는 지에 대해 테스트될 수 있다. 그러한 테스트는 시스템(100) 및/또는 기체 생성 장치(101)에 의해 생성되는 기체에 대해 적어도 하나의 알코올 호흡 분석기 유닛(111)을 노출시킴으로써 수행된다. 적어도 하나의 알코올 호흡 분석기 유닛(111)은 도 4에 나타난 테스트 방법으로 기체에 노출된다. 테스트 방법(400) 동안 적어도 하나의 알코올 호흡 분석기 유닛(111)이 테스트 챔버(103)에 배치된다. 테스트 방법(400)을 개시하기 전에, 시스템(100)의 모든 밸브(114a-114e)가 폐쇄된다. 테스트 방법(400)은 다음 단계들을 포함한다:
401: 시스템(100)에 온도, 상대 습도, 알코올 농도에 대한 값을 입력;
402: 시스템(100)을 플러싱 ― 단계 402는, 하위 단계로서,
402a: 제3 기체 유로(123)를 통해 시스템을 플러싱(이 단계는 분배 유닛(102)이 단계 401에서 입력된 알코올 농도를 포함하는 것을 보장할 수 있다. 단계 402a를 수행하기 위해, 제4 밸브(114d)가 먼저 개방되고, 이어서 제2 밸브(114b)가 개방되고, 마지막으로 제1 밸브(114a)가 개방된다. 일단 제1 밸브(114a)가 개방되면, 기체가 시스템(100)에서 제3 기체 유로(123)를 통해 이송되고 배출구(110)에서 시스템을 빠져나간다. 사전 결정된 기간 후에, 개방되어 있는 제1 밸브(114a), 제2 밸브(114b), 및 제4 밸브(114d)는 역순으로 다시 폐쇄되고, 즉 제1 밸브(114a)가 먼저 폐쇄되고, 이어서 제2 밸브(114b)가 폐쇄되고, 마지막으로 제4 밸브(114d)가 폐쇄된다. 단계 402의 밸브(114b; 114d; 114a)의 개폐 순서는 도 5에 개략적으로 도시되어 있다.); 및
402b: 제1 기체 유로(121)를 통해 시스템(100)을 플러싱(이 단계는 제1 기체 흐름관(107)이 단계 401에서 입력된 알코올 농도를 포함하는 것을 보장할 수 있다. 단계 402b에서, 제3 밸브(114c)가 먼저 개방되고, 이어서 제2 밸브(114b)가 개방되고, 마지막으로 제1 밸브(114a)가 개방된다. 일단 제1 밸브(114a)가 개방되면, 기체가 시스템(100)에서 제1 기체 유로(121)를 통해 이송되고 주변 공기에 대한 개구(103')를 갖는 테스트 챔버(103)에 들어간다. 사전 결정된 시간 후에, 개방되어 있는 제1 밸브(114a), 제2 밸브(114b), 및 제3 밸브(114c)는 역순으로 다시 폐쇄되고, 즉 제1 밸브(114a)가 먼저 폐쇄되고, 이어서 제2 밸브(114b)가 폐쇄되고, 마지막으로 제3 밸브(114c)가 폐쇄된다. 단계 402의 밸브(114c; 114b; 114a)의 개폐 순서는 도 5에 개략적으로 도시되어 있다.)를 포함함 ―;
403: 레퍼런스 유닛(104)으로 알코올 농도 및 가능한 CO2 및 수분 농도를 측정(레퍼런스 유닛(104)으로 기체의 알코올 및 CO2 농도를 측정하기 위해, 레퍼런스 유닛(104)은 제2 기체 유로(122)를 통해 기체에 노출된다. 측정을 가능하게 하도록, 제5 밸브(114e)가 개방되고, 이어서 제2 밸브(114b)가 개방되고, 마지막으로 제1 밸브(114a)가 개방된다. 일단 제1 밸브(114a)가 개방되면, 기체가 시스템(100)에서 제2 기체 유로(122)를 통해 이송되고, 레퍼런스 유닛(104)은 예를 들면 2-4초의 사전 결정된 기간 동안 기체에 노출된다. 노출 후, 개방되어 있는 제5 밸브(114e), 제2 밸브(114b), 및 제1 밸브(114a)는 역순으로 다시 폐쇄되고, 즉 제1 밸브(114a)가 먼저 폐쇄되고, 이어서 제2 밸브(114b)가 폐쇄되고, 마지막으로 제5 밸브(114e)가 폐쇄된다. 단계 403은 1회 또는 복수회 반복될 수 있어서, 레퍼런스 유닛(104)은 반복 횟수로 기체에 노출될 수 있다. 단계 403의 밸브(114e; 114b; 114a)의 개폐 순서는 도 6a에 개략적으로 도시되어 있다.);
404: 테스트 챔버(103)에 배치된 적어도 하나의 알코올 호흡 분석기 유닛(111)으로 알코올 및 가능한 CO2 농도를 측정(적어도 하나의 알코올 호흡 분석기 유닛(111)으로 기체의 알코올 및 CO2 농도를 측정하기 위해, 적어도 하나의 알코올 호흡 분석기 유닛(111)은 제1 기체 유로(121)를 통해 기체에 노출된다. 측정을 가능하게 하기 위해, 제3 밸브(114c)가 개방되고, 이어서 제2 밸브(114b)가 개방되고, 마지막으로 제1 밸브(114a)가 개방된다. 일단 제1 밸브(114a)가 개방되면, 기체가 시스템(100)에서 제1 기체 유로(121)를 통해 이송되고, 적어도 하나의 알코올 호흡 분석기 유닛(111)은 예를 들면 2-4초의 사전 결정된 기간 동안 기체에 노출된다. 노출 후에, 개방되어 있는 제3 밸브(114c), 제2 밸브(114b), 및 제1 밸브(114a)는 역순으로 다시 폐쇄되고, 즉 제1 밸브(114a)가 먼저 폐쇄되고, 이어서 제2 밸브(114b)가 폐쇄되고, 마지막으로 제3 밸브(114c)가 폐쇄된다. 단계 404는 적어도 하나의 알코올 호흡 분석기 유닛(111)이 반복 횟수로 기체에 노출되도록, 1회 또는 복수회, 예를 들면 10회 반복될 수 있다. 단계 403의 밸브(114c; 114b; 114a)의 개폐 순서는 도 6b에 개략적으로 도시되어 있다).
405: 레퍼런스 유닛(104)으로 알코올 농도를 측정(단계 405는 단계 403의 반복이다. 따라서, 제5 밸브(114e)가 개방되고, 이어서 제2 밸브(114b)가 개방되고, 마지막으로 제1 밸브(114a)가 개방된다. 일단 제1 밸브(114a)가 개방되면, 기체는 시스템(100)에서 제3 기체 유로(123)를 통해 이송되고, 레퍼런스 유닛(104)은 예를 들면 2-4초의 사전 결정된 기간 동안 기체에 노출된다. 노출 후, 개방되어 있는 제5 밸브(114e), 제2 밸브(114b), 및 제1 밸브(114a)는 역순으로 다시 폐쇄되고, 즉 제1 밸브(114a)가 먼저 폐쇄되고, 이어서 제2 밸브(114b)가 폐쇄되고, 마지막으로 제5 밸브(114e)가 폐쇄된다. 단계 405는, 레퍼런스 유닛(104)이 반복 횟수로 기체에 노출되도록, 1회 또는 복수회, 예를 들면 10회 반복될 수 있다. 단계 403의 밸브(114e; 114b; 114a)의 개폐 순서는 도 6a에 개략적으로 도시되어 있다).
방법은, 시스템(100)에 값을 입력하는 단계 401, 시스템(100)을 플러싱하는 단계 402, 레퍼런스 측정 장치(104)로 측정하는 단계 403, 및 알코올 호흡 분석기 유닛(111)으로 측정하는 단계 404를 포함할 수 있다. 이러한 경우, 레퍼런스 유닛(104)으로 알코올 농도를 측정하는 단계는 적어도 하나의 알코올 호흡 분석기 유닛(111)으로 알코올 농도를 측정하는 단계 404 이전 또는 이후에 수행될 수 있다.
레퍼런스 유닛(104)은 주변 공기에 개방될 수 있는 레퍼런스 밸브(104')를 포함할 수 있다. 그러한 경우에, 레퍼런스 유닛(104)은 테스트 방법(400) 중간에서 또는 도중에 자체적으로 플러싱될 수 있다.
하나보다 많은 알코올 호흡 분석기 유닛(111)이 테스트되는 경우에, 이에 따라 테스트 챔버(103)가 하나보다 많은 알코올 호흡 분석기 유닛을 포함하는 경우에, 테스트 방법(400)은 단계 405 후에 추가 단계 406을 포함할 수 있으며, 여기서 알코올 호흡 분석기 유닛(111)이 변경된다. 이러한 변경은 알코올 호흡 분석기 유닛(200)을 변경하기 위한 장치에 의해 수행될 수 있다. 테스트 방법(400)이 단계 406을 포함할 경우, 단계 406에 단계 403, 404, 및 405가 이어진다.
테스트 방법(400)은 테스트 조건, 즉 테스트 챔버(103)의 상대 습도 및/또는 온도, 및/또는 알코올 농도가 변경될 수 있는 단계 407을 포함할 수 있다. 조건의 어느 것이 변경되면, 단계 407에 이어서 단계 401이 뒤따르므로, 테스트 방법(400)이 다시 개시된다.
시스템(100)을 플러싱하는 단계 402는 이전 기체 농도로 시스템(100)에 잔류물이 남지 않는 것을 보장할 수 있다.
제어 및 등록 유닛(105)은 테스트 방법(400)을 제어하도록 구성되어, 제어 및 등록 유닛(105)은 밸브가 개방되거나 폐쇄될 때를 제어하기 위해 시스템의 밸브(114a-114e)에 신호를 전송하도록 구성된다. 알코올 농도, 온도, 및 상대 습도를 입력하는 단계 401은, 이러한 데이터를 사용하여 테스트 방법(400) 동안 시스템(100)의 밸브(114a-114e)의 개폐를 제어하도록 구성될 수 있는 제어 및 등록 유닛(105)에 이러한 데이터를 입력함으로써 수행될 수 있다. 제어 및 등록 유닛(105)은 또한, 이러한 입력 데이터를 사용하여 테스트 챔버(103)의 상대 습도 및/또는 온도뿐만 아니라 시스템(100)의 온도, 예를 들어 제1 히터(116a) 및 제2 히터(116b)의 온도를 제어하도록 구성될 수 있다.
테스트 방법(400)의 모든 단계에서, 제1 밸브(114a)가 개방되면, 기체가 기체 탱크(300)로부터 시스템(100)으로 들어간다. 기체는 수분 및 알코올, 또는 제로 레벨이 테스트되는 경우에는 수분만을 포함하는 액체 칼럼(119)으로 들어간다. 액체 칼럼(119) 내의 알코올 농도는 수동으로 조절되거나 다른 적절한 수단을 사용해서 조절될 수 있다. 기체가 액체 칼럼(119)에 들어갈 때, 그것은 액체와 혼합되고, 수분, 공기, 이산화탄소, 및 가능한 알코올을 포함하는 기체가 데드 스페이스(120)에 생성된다. 생성된 기체는 알코올 및/또는 이산화탄소의 제어된 농도를 가질 수 있다. 기체 탱크(300)는 시스템(100)의 내부 압력보다 높은 내부 압력을 가질 수 있으므로, 시스템(100)의 밸브(114a-114e)가 개폐되는 방법에서, 제1 밸브(114a)가 바람직하게는 마지막에 개방되고 먼저 폐쇄되어야 해서, 다른 밸브, 즉 제2 밸브(114b), 제3 밸브(114c), 제4밸브(114d), 및 제5밸브(114e)가 폐쇄될 때 제1 밸브(114a)가 개방되지 않는다.
일 실시형태에서, 테스트 방법(400)은 다음 단계를 포함할 수 있다:
410: 공통 시작점, 즉 제1 밸브(114a)로부터 각각의 종료점, 즉 제1 기체 유로(121)에 대한 테스트 챔버(103), 제2 기체 유로(122)에 대한 배출구(110), 및 제3 기체 유로(123)에 대한 레퍼런스 측정 유닛(104)까지의 제1 기체 유로(121), 제2 기체 유로(122), 및 제3 기체 유로(123)를 정의(각각의 기체 유로(121; 122; 123)는 복수의 밸브가 설치되고, 제1 밸브(114a)는 모든 기체 유로(121; 122; 123)에 공통이다);
411: 3개의 기체 유로(121; 122; 123) 중 하나의 종료점에 기체를 제공하도록 제1 밸브(114a)를 개방(순서대로 최외측 하류 밸브에서 시작하여 제1 공통 밸브(114a)로 끝나는 상류 방향으로 제1 기체 유로(121), 제2 기체 유로(122), 또는 제3 기체 유로(123) 중 하나의 복수의 밸브를 연속적으로 개방); 및
412: 기체 유로(121; 122; 123)의 밸브를 폐쇄함으로써 종료점에의 기체의 공급을 종료(제1 공통 밸브(114a)에서 시작하여 종료점에 가장 가까운 밸브, 즉 제1 기체 유로(121)에 대한 제3 밸브(114c), 제2 기체 유로(122)에 대한 제5 밸브(114e), 및 제3 기체 유로에 대한 제4 밸브(114d)로 끝나는 하류 방향의 기체 유로(121; 122; 123)의 복수의 밸브를 연속적으로 폐쇄).
전술한 바와 같이, 제어 및 등록 유닛(105)은 시스템(100)을 제어하고 알코올 농도 측정으로부터의 결과를 등록하도록 배치된다. 제어 및 등록 유닛(105)은 전원 켜짐 시간, 시동 시간, CO2 농도, 알코올 농도, 온도, 전압, 전류 등과 같은 데이터를 기록할 수 있다. 제어 및 등록 유닛(105)은 기체 생성 장치(101), 분배 유닛(102), 및 테스트 챔버(103)의 온도를 제어하도록 배치될 수 있다. 제어 및 등록 유닛(105)은 또한, 데이터를 저장하고, 탱크(300) 내의 온도, 상대 습도, 농도 수준, 알코올 호흡 분석기 유닛(111) 및 레퍼런스 유닛(104)으로부터의 측정 데이터 등을 포함하는 보고서를 생성하도록 배치될 수 있다. 제어 및 등록 유닛(105)은 또한 시스템(100) 내부의 밸브(114a-114e)를 제어하도록 배치될 수 있다. 테스트 방법(400), 예를 들면 상기 단계 402, 403, 404 및 405에서 설명된 바와 같이, 밸브(114a-114e)는 바깥 쪽에서부터 안쪽으로 열리도록 제어될 수 있고, 즉 시스템(100)의 최하류의 제3 밸브(114c), 제5 밸브(114e), 및 제4 밸브(114d) 가 먼저 개방되고, 이어서 분배 유닛(102)과 기체 생성 장치(101) 사이의 제2 밸브(114b)가 개방되고, 마지막으로 기체 생성 장치(101)에 배치된 제1 밸브(114a)가 개방된다. 이러한 밸브(114a-114e)의 개방 순서는 시스템(100)이 주변 대기와 동일하거나 거의 동일한 압력을 갖게 할 수 있다. 또한, 밸브(114a-114e)는 제어 및 등록 유닛(105)에 의해 제어되어서, 밸브가 폐쇄될 때 역순으로 안쪽에서부터 바깥 쪽으로 폐쇄되고, 이에 따라 기체 생성 장치(101)에 배치된 제1 밸브(114a)가 먼저 폐쇄되고, 이어서 제2 밸브(114b)가 폐쇄되고, 그 후 제3 밸브(114c), 제4 밸브(114d), 및 제5 밸브(114e) 중 어느 하나 또는 모두가 폐쇄될 수 있다.
달리 명시적으로 언급되지 않는 한 모든 양태 및 실시형태는 서로 조합될 수 있다.
Claims (18)
- 적어도 하나의 알코올 호흡 분석기(111)의 테스트 시스템(100)으로서,
적어도 하나의 액체 칼럼(119)을 포함하는 알코올 호흡 기체 생성 장치(101) ― 상기 기체 생성 장치(101)는 상기 기체 생성 장치(101)의 하부에 배치된 기체 유입구(115) 및 상기 기체 생성 장치(101)의 상부에 배치된 기체 배출구(118)를 포함하고, 기체가 상기 기체 유입구(115)에서 상기 기체 생성 장치(101)로 들어가고 상기 기체 배출구(118)에서 상기 기체 생성 장치(101)를 빠져나오고, 상기 액체 칼럼(119) 내의 액체가 수분을 포함함 ―;
상기 알코올 호흡 기체 생성 장치(101)와 유체 연통하는 테스트 챔버(103) ― 상기 테스트 챔버(103)는 적어도 하나의 알코올 호흡 분석기(111)를 수용하도록 배치됨 ―;
상기 알코올 호흡 기체 생성 장치(101)와 유체 연통하는 레퍼런스 측정 장치(104); 및
상기 알코올 호흡 분석기 시스템(100)의 부품을 제어하고 테스트 결과를 등록하도록 배치된 제어 및 등록 유닛(105)을 포함하고,
상기 시스템(100)은,
상기 기체 생성 장치(101)와 유체 연통하는 분배 유닛(102)으로서, 상기 기체 생성 장치(101)로부터 3개의 기체 유로 중 하나로 기체를 분배하도록 배치된 상기 분배 유닛(102)을 더 포함하고, 상기 3개의 기체 유로는, 상기 기체 생성 장치(101)로부터 상기 테스트 챔버(103)로 기체를 분배하도록 배치된 제1 기체 유로(121), 상기 기체 생성 장치(101)로부터 상기 레퍼런스 측정 장치(104)로 기체를 분배하도록 배치된 제2 기체 유로(122), 및 상기 기체 생성 장치(101)로부터 주변 공기에의 개구로 기체를 분배하도록 배치된 제3 기체 유로(123)인 것을 특징으로 하는 테스트 시스템(100). - 제1항에 있어서,
상기 시스템은 상기 3개의 기체 유로인 상기 제1 기체 유로(121), 상기 제2 기체 유로(122), 및 상기 제3 기체 유로(123) 사이에서 기체 흐름을 시프트시키도록 배치된 밸브 수단을 더 포함하는 테스트 시스템(100). - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제3 기체 유로(123)는 상기 기체 생성 장치(101)로부터 배출구(110)로 기체를 분배하도록 배치되는 테스트 시스템(100). - 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 테스트 시스템은, 상기 기체 생성 장치(101)에서의 유입구(115)에 배치되고 상기 기체 생성 장치(101)로의 기체 흐름을 조절하도록 배치된 제1 밸브(114a); 상기 기체 생성 장치(101)와 상기 분배 유닛(102) 사이에 배치되고 상기 기체 생성 장치(101)로부터 상기 분배 유닛(102)으로의 기체 흐름을 조절하도록 배치된 제2 밸브(114b); 및 상기 분배 유닛(102)에 배치된 제3 밸브(114c), 제4 밸브(114d), 및 제5 밸브(114e)를 포함하고,
상기 제3 밸브(114c)는 제1 기체관(107)으로의 기체 흐름을 조절하도록 배치되고, 상기 제4 밸브(114d)는 제3 기체관(109)으로의 기체 흐름을 조절하도록 배치되고, 상기 제5 밸브(114e)는 제2 기체관(108)으로의 기체 흐름을 조절하도록 배치되고, 상기 제1 밸브(114a), 상기 제2 밸브(114b), 및 상기 제3 밸브(114c)는 상기 제1 기체 유로(121) 내의 기체 흐름을 제어하도록 배치되고, 상기 제1 밸브(114a), 상기 제2 밸브(114b), 및 상기 제5 밸브(114e)는 상기 제2 기체 유로(122) 내의 기체 흐름을 제어하도록 배치되고, 상기 제1 밸브(114a), 상기 제2 밸브(114b), 및 상기 제4 밸브(114d)는 제3 기체 유로(123) 내의 기체 흐름을 조절하도록 배치되는 테스트 시스템(100). - 제4항에 있어서,
상기 밸브(114a-114e)의 내경은 0.5-2㎝인 테스트 시스템(100). - 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 테스트 시스템(100)은 상기 시스템(100)을 가열하도록 배치된 적어도 제1 히터(116a) 및 제2 히터(116b)를 포함해서, 상기 기체 생성 장치(101)에서보다 상기 분배 유닛(102)에서 온도가 높은 테스트 시스템(100). - 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 기체 생성 장치(101)는 3000-7000㎤의 체적을 갖는 테스트 시스템(100). - 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 액체 칼럼(119)은 2000-3000㎖의 체적을 갖는 테스트 시스템(100). - 제7항 또는 제8항에 있어서,
상기 기체 생성 장치(101)는 데드 스페이스(120)를 더 포함하고, 상기 데드 스페이스(120)의 체적은 0.1-3.5L인 테스트 시스템(100). - 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 테스트 챔버(103)에 배치된 알코올 호흡 분석기를 변경하기 위한 장치(200)를 더 포함하는 테스트 시스템(100). - 제10항에 있어서,
상기 알코올 호흡 분석기를 변경하기 위한 장치(200)는 리볼버 메커니즘(revolver mechanism)을 포함하는 테스트 시스템(100). - 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
2개 또는 3개의 기체 생성 장치와 같이 하나보다 많은 기체 생성 장치(101)를 포함하는 테스트 시스템(100). - 시스템(100)을 사용해서 적어도 하나의 알코올 호흡 분석기(111)의 성능을 테스트하는 방법(400)으로서,
상기 시스템(100)은,
알코올 호흡 기체 생성 장치(101);
상기 알코올 호흡 기체 생성 장치(101)와 유체 연통하는 테스트 챔버(103) ― 상기 테스트 챔버(103)는 적어도 하나의 알코올 호흡 분석기(111)를 수용하도록 배치됨 ―;
상기 알코올 호흡 기체 생성 장치(101)와 유체 연통하는 레퍼런스 측정 장치(104);
상기 알코올 호흡 분석기 시스템(100)의 부품을 제어하도록 배치된 제어 및 등록 유닛(105); 및
상기 기체 생성 장치(101)와 유체 연통하는 분배 유닛(102)으로서, 상기 기체 생성 장치(101)로부터 3개의 기체 유로 중 하나로 기체를 분배하도록 배치된 상기 분배 유닛(102)을 포함하고 ― 상기 3개의 기체 유로는, 상기 기체 생성 장치(101)로부터 상기 테스트 챔버(103)로 기체를 분배하도록 배치된 제1 기체 유로(121), 상기 기체 생성 장치(101)로부터 상기 레퍼런스 측정 장치(104)로 기체를 분배하도록 배치된 제2 기체 유로(122), 및 상기 기체 생성 장치(101)로부터 배출구(110)로 기체를 분배하도록 배치된 제3 기체 유로(123)임 ―,
상기 테스트하는 방법(400)은,
401: 온도, 상대 습도, 알코올 농도에 대한 시스템(100)에의 입력 값을 수신하는 단계;
402: 상기 시스템(100)을 먼저 상기 제2 기체 유로(122)를 통해 플러싱하고, 이어서 상기 제1 기체 유로(121)를 통해 플러싱하는 단계;
403: 상기 레퍼런스 유닛(104)이 상기 기체 생성 장치(101)에 의해 생성된 기체의 알코올, 수분, 및 CO2 농도를 측정하는 단계; 및
404: 상기 테스트 챔버에 배치된 적어도 하나의 알코올 호흡 분석기 유닛(111)이 알코올, 수분 및 CO2 농도를 측정하는 단계를 포함하는 방법(400). - 제13항에 있어서,
상기 시스템(100)은 상기 기체 생성 장치(101)의 유입구(115)에 배치된 제1 밸브(114a), 상기 기체 생성 장치(101)와 상기 분배 유닛(102) 사이에 배치된 제2 밸브(114b), 상기 분배 유닛(102)에 배치된 제3 밸브(114c), 제4 밸브(114d), 및 제5 밸브(114e)를 더 포함하고, 상기 밸브(114a-114e)는 상기 시스템(100)에서 기체 흐름을 제어하도록 배치되고,
상기 방법은,
411: 상기 제1 밸브(114a)를 개방하여 상기 제1 기체 유로(121), 상기 제2 기체 유로(122), 또는 상기 제3 기체 유로(123)인 3개의 기체 유로(121; 122; 123) 중 하나의 종료점에 기체를 제공하는 단계 ― 순서대로 최외측 하류 밸브에서 시작하여 상기 제1 공통 밸브(114a)로 끝나는 상류 방향으로 상기 제1 기체 유로(121), 상기 제2 기체 유로(122), 또는 상기 제3 기체 유로(123) 중 하나의 복수의 밸브를 연속적으로 개방함 ―; 및
412: 상기 제1 기체 유로(121), 상기 제2 기체 유로(122), 또는 상기 제3 기체 유로(123) 중 하나의 밸브를 폐쇄함으로써 종료점에의 기체의 공급을 종료하는 단계 ― 상기 제1 공통 밸브(114a)에서 시작하여 종료점에 가장 가까운 밸브, 즉 상기 제1 기체 유로(121)에 대한 제3 밸브(114c), 상기 제2 기체 유로(122)에 대한 제5 밸브(114e), 및 상기 제3 기체 유로에 대한 제4 밸브(114d)로 끝나는 하류 방향으로 상기 기체 유로(121; 122; 123)의 복수의 밸브를 연속적으로 폐쇄함 ― 를 포함하는 방법(400). - 제13항 또는 제14항에 있어서,
상기 시스템(100)에서 밸브(114a-114e)를 개방하는 단계 ― 여기서,
상기 제3 밸브(114c), 상기 제4 밸브(114d), 및 상기 제5 밸브(114e) 중 하나가 먼저 개방되고;
상기 제3 밸브(114c), 상기 제4 밸브(114d), 또는 상기 제5 밸브(114e) 중 하나의 개방 후에, 상기 제2 밸브(114b)가 개방되고;
상기 제2 밸브(114b)의 개방 후에 상기 제1 밸브(114a)가 개방됨 ― 를 포함하는 방법(400). - 제13항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 단계 402는, 하위 단계로서,
402a: 상기 제4 밸브(114d), 이어서 상기 제2 밸브(114b), 마지막으로 상기 제1 밸브(114a)를 개방함으로써 상기 제2 기체 유로(122)를 플러싱하는 단계 ― 사전 결정된 기간 후에 상기 제1 밸브(114a)가 먼저 폐쇄되고, 이어서 상기 제2 밸브(114b)가 폐쇄되고, 마지막으로 상기 제4 밸브(114d)가 폐쇄됨 ―; 및
402b: 상기 제3 밸브(114c), 이어서 상기 제2 밸브(114b), 마지막으로 상기 제1 밸브(114a)를 개방함으로써 상기 제1 기체 유로(121)를 통해 플러싱하는 단계 ― 사전 결정된 기간 후에 상기 제1 밸브(114a)가 먼저 폐쇄되고, 이어서 상기 제2 밸브(114b)가 폐쇄되고, 마지막으로 상기 제3 밸브(114c)가 폐쇄됨 ―
를 포함하고,
상기 단계 403은 상기 제5 밸브(114e), 이어서 상기 제2 밸브(114b), 마지막으로 상기 제1 밸브(114a)를 개방하는 단계 ― 사전 결정된 기간 후에 상기 제1 밸브(114a)가 먼저 폐쇄되고, 이어서 상기 제2 밸브(114b)가 폐쇄되고, 마지막으로 상기 제5 밸브(114e)가 폐쇄됨 ― 를 포함하고;
상기 단계 404는 상기 제3 밸브(114c), 이어서 상기 제2 밸브(114b), 마지막으로 상기 제1 밸브(114a)를 개방하는 단계 ― 사전 결정된 기간 후에 상기 제1 밸브(114a)가 먼저 폐쇄되고, 이어서 상기 제2 밸브(114b)가 폐쇄되고, 마지막으로 상기 제3 밸브(114c)가 폐쇄됨 ― 를 포함하는 방법. - 제13항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 단계 404는 적어도 한 번 반복되는 방법. - 제13항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 단계 404는 10회 반복되는 방법.
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