SE439690B - Elektrisk gastestanordning - Google Patents

Description

'7901830-5 k) En elektrisk gastestanordning innefattar en elektronisk detektor, som lämnar en informationssignal med en amplitudnivâ, vilken är en funktion av alkoholinnehållet i den testade andedräkten. kn signalbehandlingskrets överför informationssignalen till en ut- signalåtergivningsenhet för åstadkommande av en indikering av- seende informationssignalamplituden. Informationssignalen utsät- tes för fel om den testade andedräkten lämnar ett icke önskat ke- miskt ämne, t ex ett aceton- eller ett ketonämne, till den elek- troniska detektorn. l enlighet med uppfinningen innefattar testanordningen en detektor- anordning, som avger en toppar uppvisande informationssignal i beroende av innehållet i provet och benägen att pâverkas av före- komsten av en speciell, kemisk substans i provet, en andra anordning och en elektrisk krets, som är elektriskt ansluten till detekteringf- anordningen och anordnad att bestämma huruvida informationssignalen är sådan att den indikerar förekomst av nämnda kemiska substans och att avge en styrsignal för att i enlighet därmed styra den andra an- ordninqen.

Uppfinningen kommer nu att beskrivas närmare nedan under hänvis- ning till de bifogade ritningarna, varvid samma hänvisningsbeteck- ningar användes för att identifiera likadana komponenter i de olika figurerna.

Figur 1 visar ett blockschema för en elektrisk gastestanordning, vilken utnyttjar en elektronisk detektor och är modifierad för att omfatta principerna enligt uppfinningen.

Figur 2 visar ett schema, delvis i blockform som åskådliggör krets- detaljer avseende uppfinningen.

Figur 3 visar ett diagram, som är användbart för förståelsen av driften i samband med uppfinningen.

I figur 1 visas en anordning, som är avsedd att mottaga ett ande- dräktprov, vilket överföres via en andedräktingångsledning till en elektronisk detektor 12, som ger en mellansignal till en sig- nalbehandlingskrets 30, vilken i sin tur ger en informationssignal.

Denna informationssignal är generellt sett en analogsignal, i vil- ken amplituden är en funktion av andedräktalkoholínnehället hos 3 7901830-5 den person, som lämnar andedräktprovet. Nämnda amplitud kan sa- lunda relateras till procentsatsen alkohol i blodet hos nämnda person. Den analoga informationssignalen skulle kunna Jtergivas direkt på en utgångsåtergivningsenhet 50, varvid enheten är en konventionell mätare eller utgöres av en återgivningsenhet av den typ, som släpper fram fel, varvid "fel"-indikeringen åter- gives, då informationssignalens amplitud överstiger ett förin- ställt referensvärde. Vid anordningen enligt figur 1 sändes in- formationssignalen till en analog/digital-omvandlare 40, som ger en digitalt inkodad signal till ledningen 48 för överföring till en digital âtergivningsenhet 50. En dylik anordning neskrivet i US-4 132 109 med titeln "Improved breath testing system" inlämnad den 22 juli 1977 i USA och har samma uppfinnare som föreliggande uppfinning. En del av arrangemanget enligt den tidigare uppfinning- en visas i figur 1 och närmare i detalj i figur 2 för att fackman- nen på området skall kunna tillverka och använda uppfinningen med ett minimum av experiment. l figur 2 visas signalbehandlingskretsen sàsom en enda operations- förstärkare 30, ehuru det torde vara uppenbart från den ovan an- givna skriften att steget 30 enbart är utgångssteget. Signalbehand- lingsarrangemanget enligt den ovan angivna skriften innefattar de ytterligare stegen 18, 22, 24 och 27, som återges i den nämnda Skriftens signalfigur. För att realisera uppfinningen är det en- dast erforderligt att förstå att en analog informationssignal åstad- kommes, såsom visas i figur 2, och att en del av denna signal (be- roende på potentiometerns 31 inställning) omvandlas till digital- form för reglering av de upplysningar, som angives på utgångsåter- givningsenheten 50.

Speciellt är enligt uppfinningen en anomalidetektorkrets 70 anord- nad, såsom visas vid den övre delen av figur 2. Denna detektor- krets innefattar en annan operationsförstärkare 71, som är anslu- ten nära intill sin ingångsdel, samt en andra operationsförstär- kare 72, som är ansluten såsom en jämförelseanordning för åstad- kommande av en utgångssignal eller en återställningssignal för överföring via en diod och via en ledning 74 för att åstadkomma en återställning eller någon annan modifikation av àtergivningnn i enheten 50. 7901830-5 Närmare bestämt sändes informationssignalen från kretsen 30 via de båda ledningarna 75 och 76 till detektorkretsen. Signalen i ledningen 75 överföres via ett seriemotstånd 77 till operations- förstärkarens 71 plusingångsklämma och motståndet 78 är anslutet mellan denna ingångsklämma och jord. Operationsförstärkarens 71 utgångssida är via en annan diod 80 kopplad till en gemensam an- slutningspunkt 81 och ett âterkopplingsmotstånd 82 är inkopplat mellan denna gemensamma punkt och operationsförstärkarcns 71 mi- nusingångsanslutning. Den parallellkopplade kombinationen pä kondensatorn 83 och motståndet 84 är inkopplad mellan den gemen- samma anslutningen 81 och jord. Jämförelseanordningens 72 minus- ingångsanslutning är via motståndet 85 kopplad till den gemensam- ma anslutningen 81 och anordningens plusingångsanslutning är via ledningen 76 kopplad för att alltid mottaga momentanvärdet av den av signalbehandlingskretsen åstadkomma analoginformationssigna]en.

Den gemensamma anslutningen 81 är även via en diod 86 samt ett mot- stånd 87 kopplad till en punkt med ensriktad matningspotential, representerad medelst det positiva tecknet. Exempelvis kan detta utgöras av en krets för påtryckning av den nödvändiga driftpotcn- tialen på detektorkretsen 70, när hela andedräktprovsystemet är aktiverat, har rengjorts och stabliliserats och anses vara färdigt för drift. Denna drift och speciellt driften och fördelarna med anomalidetektorkretsen 70 kommer nuatt beskrivas.

I figur 3 visas informationssignalen i form av kurva 90. Såsom framgår ger arrangemanget ett första toppvärde 91 i analogsigna- len 90, då andedräktprovanordningen först aktiveras och uppvärmes, och detta toppvärde minskar hastigt till ett lågt, stabilt värde.

Detta benämnes “konditionering" av detektorn inom detta omrâde.

Då något icke önskvärt kemiskt ämne, t ex aceton eller keton, förekommer i den utandade luften hos den person, som testas, of- ter samplingsperiodens start så ökar informationssignalamplituden hastigt och när ett toppvärde 92, som snabbt minskar och har nått en nivå 93 vid slutet av samplingstiden, såsom framgår av ritningen.

Trots att det inte förekommer någon betydande mängd alkohol i den luft, som utandas kan sålunda amplituden hos informationssignalen "lura" andedräkttestapparaten för åstadkommande av en felaktig alkoholinnehållsindikering.

En vanlig reaktion med avseende på etanol (ibland helt enkelt _, v _ ___ _ , ___, ,.______._.í._..._-flfff mm .Mffv- _._.f_..V_-. e, 7901830-5 kallat "alkohol" i denna beskrivning) visas såsom 100. Uppfir~ ningen är baserad på den iakttagelsen, att aeetonprov "har top- par eller ändrar tecknat med avseende på sin lutning eller íšrs- ta derivata tidigare än etanol för denna typ av detektor. Detta förhållande användes för att hindra en "felaktig" acetonsignal eller liknande signal från att utläsas såsom etanol. Tidsförhäl- landet med avseende på dessa reaktioner kommer att variera något beroende på den använda detektorn, storleken hos öppningar samt läget men uppenbarligen kommer sekvensen av reaktionernas före- komst alltid att överensstämma med vad som angivits.

Enligt uppfinningen sändes den informationssignal, som uppträder vid stegets 30 utgångssida, via ledningen 75 och motståndet 77 till den positiva ingângsanslutningen hos driftförstärkare 71.

Detta ändrar potentialen vid den gemensamma anslutningen 81 i positiv riktning, så att spänningen över kondensatorn 83 blir mera positiv. Då momentanvärdesignalen hos ledningen 76 också ökar i positiv riktning så förekommer en liten nettoskillnad i spänningarna vid ingângsanslutningarna hos jämförelseanordningen 72. Sålunda förblir utgångsspänningen från jämförelseanordningen 72 låg. Informationssignalen 90 samt den över kondensatorn 83 applicerade spänningen, angiven med streckad linje 95, visas un- der uppvärmningsperioden vid den vänstra delen av figur 3. Efter samplingsperiodens start följer kondensatorspänningen äter infor- mationssignalen under ökningen i positiv riktning men efter det att informationssignalen har toppat och börjar avtaga förblir kon- densatorspänningen hög, såsom angives av kurvans 95 del 96. Detta âstadkommes genom att RC-tidskonstanten för motstånd-kondensator- kombinationen 83, 84 göres mycket lång med avseende på samplings- periodens varaktighet. Sålunda förblir spänningen vid jämförelse- anordningens 72 minusingångsanslutning vid denna högre nivå. När informationssignalens 90 momentanvärde har minskat tillräckligt, representerat genom amplitudskillnaden 97, så kommer jämförelse- anordningens utsignal att omkoppla och bli hög, vilket medför att en återställnlngssiqnal sändes till utgångsàtergivningsenheten via ledningen 74. Naturligtvis behöver signalen på ledningen 14 inte vara en åturslällninqssiqnal. Om utgängsölvrqivninqnfnhelen »U vore en mätare med en vinkelförskjutning hos en nd] relnlerid llll dmplltnden hos informationsslgnalen så skulle exempelvis signalen på ledningen 74 kunna utnyttjas för att förskjnta nålen l en annan 7901830-5 riktning eller till ett annat läge på mätarskalan, då jämförelse- anordningen 72 kopplar om.

Fackmannen på området torde inse att uppfinningen eliminerar den felaktiga återgivningen av en hög alkoholhalt i andedräkten hos en för testning utsatt person, då den luft, som utandas, i siälva verket endast innehåller ett kemiskt ämne, t ex aceton eller ke- ton, och inte inkluderar någon avsevärd mängd alkohol. Detektor- kretsen enligt uppfinningen är enkel och billig att konstruera och den kan lätt anslutas i förekommande anordningar t ex i en anordning av det slag som förekommer i den ovan identifierad nn- sökningen. Av primär vikt är det förhållandet, att den elektriska gastestanordningen, som utnyttjar anomalidetektorkretsen, undvi- ker karakterisering av en oskyldig person såsom en person med av- sevärt blodalkoholinnehåll, när personen ifråga i själva verket endast har en viss kemisk obalans i blodet, som ger den höga ni- vån hos informationssignalen.

Endast såsom exempel och utan att för den skull begränsa uppfin- ningens breda användningsområde kan nämnas att en speciell ann- malidetektorkrets, som konstruerats och som provats med gott re- sultat kan omfatta följande komponenter och värden: operationsförstärkare 71, 72 TL082 dioder 73, 80, 86 IN914 R77, R82, R65 1 k 2 R78, R87 100 " R84 10 MS? C83 10 UF I de efterföljande kraven avser uttrycket "ansluten" en likströms- förbindelse mellan tvâ komponenter, mellan vilka praktiskt taget nollmotstånd förekommer. Uttrycket "kopplad" indikerar att det fö- rekommer ett funktionssamband mellan två komponenter varvid even- tuellt andra element kan förekomma mellan komponenterna, vilka he- skrives såsom "kopplade" eller “hopkopplade".

Ehuru uppfinningen har beskrivits i form av en andedräktsprovnings- anordning, eftersom denna tillämpning är den viktigaste och för närvarande avsedda, så kan uppfinningen även användas Fír att pro- va andra biologiska gaser, t ex den gas, som härledas från ett blod- eller urinprov. 7 79Û183Û'S Här och i de efterföljande kraven avser uttrycket "Taguchi- detektororgan" den ovannämnda detektorn 12 samt organ, som fungerar på samma sätt, t ex organ av den typ som beskrives i det amerikanska patentet nr 3 695 848.

Ehuru endast en speciell utföringsform av uppfinningen har be- skrivits så torde det vara uppenbart att olika modifikationer och ändringar kan åstadkommas inom uppfinningens ram. Ändamålet med kraven är därför att täcka alla dylika modifikationer och ändringar.

Claims (7)

1. 0 15 20 25 30 7901830-5 pätèfltklfâV l. Elektrisk gastestanordning för att i ett gasprov bestämma koncentrationen av en speciell beståndsdel. k ä n n e - t e c k n a d av att den innefattar en detektoranordning (12. 30). som avger en toppar uppvisande informationssignal (fig. 3) i beroende av innehållet i provet och benägen att på- verkas av förekomsten av en speciell. kemisk substans i pro- vet. en andra anordning (50) och en elektrisk krets (70). som är elektriskt ansluten till detekteringsanordningen (12, 30) och anordnad att bestämma huruvida informationssignalen är så- dan att den indikerar förekomst av nämnda kemiska substans och att avge en styrsignal för att i enlighet därmed styra den andra anordningen (50).

2. Testanordning enligt krav 1 för att detektera alkoholkon- centrationen i ett biologiskt gasprov, k ä n n e t e c k - n a d av att den andra anordningen innefattar en återgiv- ningsenhet (50) för att ge en indikering av informationssigna- lens amplitud. att detekteringsanordningen (12. 30) innefattar en signalbehandlingsenhet (30) för att lämna informations- signalen. och att den elektriska kretsen innefattar en detek- torkrets (70) kopplad till signalbehandlingsenheten (30) för att utröna informationssignalens maximivärde och kontinuerligt jämföra detta maximivärde med det efterföljande momentana vär- det på informationssignalen och en anordning (72) för att åstadkomma en signal för att modifiera manövreringen av åter- givningsanordningen (50). när minskningen hos informations- signalen ger en amplitudskillnad mellan informationssignalens momentana värde och maximivärde. vilken amplitudskillnad indi- kerar förekomst av nämnda kemiska substans.

3. Testanordning enligt krav 2. k ä n n e t e c k n a d av att detektorkretsen (70) innefattar en anordning (83) för att lagra informationssignalens toppvärde, och en jämförelse- anordning (72) för att kontinuerligt jämföra den lagrade topp- värdessignalen med informationssignalens momentanvàrde. kïl 10 15 20 25 30 35 7901830-5

4. Testanordning enligt något av föregående krav. k ä n - n e t e c k n a d av att den är en andningstestanordning.

5. Testanordning enligt krav 1 för att detektera etanolkon- centrationen i ett gasprov. som kan innehålla nämnda kemiska substans i form av en substans som vid gängse testanordning skulle kunna få detekteringsanordningen att avge en signal. som skulle kunna feltolkas som en signal. som indikerar eta- nol. k ä n n e t e c k n a d av att detekteringsanord~ ningen (12, 30) alstrar en informationssignal (fig. 3). vars amplítud har ett toppvärde (92) och vänder nedåt för den sist~ nämnda substansen före tidpunkten för det förväntade toppvär~ det och nedåtvändningen för etanol. vilken krets är anordnad att detektera toppvärdesbildningen och nedåtvändningen hos in» formationssignalen under en tidsperiod före tidpunkten för den förväntade toppvärdesbildningen och nedåtvändningen för etanol.

6. Testanordning enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att detekteringsanordningen (12, 30) innefattar en detektor (12) av Taguchi-typ. som reagerar på förekomst av aceton och etanol i lika koncentrationer och tillstånd för att alstra en negativ första derivata av nämnda signals amplitud för aceton före den tidpunkt när denna inträffar för etanol efter det att detektorn har exponerats för provet. och kretsen tjänar till att detektera den första inträffade negativa derivatan och att ge signal vid förekomst av aceton.

7. Testanordning enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att detektoranordningen (12. 30) innefattar en detektor (12) av Taguchi-typ. vars utsignal efter en tidsperiod med ex- ponering för ett andningsprov är anordnad att användas för att indikera alkoholkoncentrationen i andningsluften, och felaktig alkoholavläsning från testanordningen på grund av förekomst av nämnda kemiska substans i form av aceton eller annan kemisk substans. som annars kan få detektorn (12) att avge en signal. som skulle kunna feltolkas som en signal. som indikerar etanol i andningsprovet, är anordnad att förhindras. varvid kretsen innefattar en detekteringskrets (70) kopplad till detektorn 7901830-5 IO (12) för att mottaga ínformationssígnalen för att alstra styr- sígnalen. om informatíonssígnalen skulle ha ett toppvärde och vända nedåt före det att nämnda tidsperiod har löpt till ända.