專利名稱：確定揮發(fā)性組分血液濃度的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及確定受試人體或動(dòng)物體內(nèi)的揮發(fā)性血液組分的血液濃度 水平的方法，同時(shí)涉及實(shí)施該方法的設(shè)備。
背景技術(shù)：
與受酒精或其他藥物影響的交通工具駕駛員有關(guān)的交通傷害是所有 現(xiàn)代社會(huì)的一個(gè)主要問題。許多的人員傷亡或嚴(yán)重?fù)p傷，伴隨著高比例 的人間悲劇及巨額經(jīng)濟(jì)損失都可以歸因于該問題。應(yīng)該從所有方面去尋 找預(yù)防措施，嘗試各種可能的方法。但是重要的是，從人類行為、可靠 性及經(jīng)濟(jì)性的角度考慮方法應(yīng)該具有現(xiàn)實(shí)性。有關(guān)藥物和交通工具駕駛的立法在國(guó)家之間存在差別，但是通常反 映了在所有現(xiàn)代社會(huì)中存在的問題嚴(yán)重性。在瑞典和許多其他國(guó)家，如果酒精的血液濃度超過(guò)0.02% (精確的數(shù)字隨國(guó)家不同而可以有差別)， 則禁止駕駛交通工具。鑒別合法駕駛和非法駕駛的特定濃度值，需要不 僅具有可重復(fù)性而且從司法保障的所有可能方面在法律上都沒有異議的 測(cè)量方法。在瑞典，對(duì)醉酒駕駛與供述相矛盾之人的定罪必須進(jìn)行直接 的血液樣本采集。因此認(rèn)為通過(guò)呼吸采樣或通過(guò)皮膚的測(cè)量方法是可靠 性較低的。出于篩選的目的或其他大類L模的應(yīng)用，由于成本、操作問題以及為 避免感染，直接血液采樣是不實(shí)用的。由于可靠性的原因，經(jīng)皮的方法 在大規(guī)模應(yīng)用上不大可能會(huì)成功。另一方面，相信對(duì)于研發(fā)有益的大規(guī) 模方法而言，呼吸采樣是具有潛力的。能夠測(cè)量受試對(duì)象呼出氣體的酒精濃度的各種類型的傳感器已經(jīng)是 公知的。肺毛細(xì)血管和肺泡之間的氣體交換通常是高效的，因此確保了 所測(cè)量氣體的濃度和血液濃度之間適當(dāng)?shù)南嚓P(guān)性?？梢杂脙煞N明顯不同類型的裝置進(jìn)行空氣中酒精或其他揮發(fā)化合物 濃度的測(cè)量。在被歸類于分散性裝置的一種類型中，氣體樣本的各種組 分根據(jù)在每一種組分之間所顯示出顯著的、可重現(xiàn)的差異的這種特性而 進(jìn)行分散。質(zhì)譜分析就是這樣的一種方法，其依賴于每一種組分的分子 量顯示出這種差異的事實(shí)。另一種方法是色譜法，其中，分散特性是每 一組分對(duì)移動(dòng)的氣體載體及靜止的固相或液相表面的相對(duì)親和性。分散 方法具有普遍有效性和精確性的共同優(yōu)點(diǎn)，但是它們相對(duì)復(fù)雜，因而所 需費(fèi)用也高。在組分已知的應(yīng)用中，重點(diǎn)是確定它們的相對(duì)濃度，分散 方法纟皮i人為是遠(yuǎn)遠(yuǎn)合纟各的。非分散裝置通常是基于檢測(cè)或測(cè)量對(duì)象特有的 一些特性。這樣的特 性可以有定性或定量的特點(diǎn)。后者意味著其他物質(zhì)也可以有這樣的特性， 但是在數(shù)量上有差異，因此能夠鑒別出所要物質(zhì)和其他物質(zhì)。定性的特 性意味著可以進(jìn)行檢測(cè)而不論數(shù)量如何。從基本的方面來(lái)看，由于錯(cuò)誤 檢測(cè)的風(fēng)險(xiǎn)被發(fā)現(xiàn)減少了，所以定性方法是有利的。但是在實(shí)踐中，定 量原則可以帶來(lái)不同的壓倒性的優(yōu)勢(shì)。通常，最后的選擇將依賴具體應(yīng) 用的實(shí)際需要，并且必須使方法與這樣的需要相適應(yīng)。通常使用依據(jù)酒精相對(duì)于空氣中常規(guī)組分而具有的可燃性的原理的 裝置進(jìn)行酒精檢測(cè)。燃燒過(guò)程通常在高溫中自動(dòng)發(fā)生，并且在適中溫度 中存在某些催化劑時(shí)發(fā)生。通過(guò)測(cè)量燃燒所產(chǎn)生的熱量，或氧的消耗量 來(lái)記錄酒精的存在和濃度。這種用途的傳感器可以通過(guò)在氣體和固體元 素之間的交互作用來(lái)發(fā)揮作用，或者該傳感器具有液體的界面。所產(chǎn)生 的熱能量，或者所消耗的氧量可以直接用于定量測(cè)定。上述所有裝置的共同之處在于直接采樣是必須的。如果樣本由于種 種原因而被稀釋，所述裝置將記錄極低數(shù)量級(jí)的錯(cuò)誤值。偶然和故意都 可以導(dǎo)致稀釋的發(fā)生。在樣本處理的任何部分中都可能發(fā)生泄漏，并且 在某種情況下難以避免和檢測(cè)。樣本處理的蓄意操縱風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)該從酒精檢 測(cè)的法律角度來(lái)考慮。在特定揮發(fā)組分的血液濃度和其在受試對(duì)象呼出氣體中的濃度之間 存在著緊密的相關(guān)性。這種相關(guān)性依賴于在肺內(nèi)的肺泡/毛細(xì)血管界面中產(chǎn)生的溶解氣體和游離氣體的有效的平衡。溶解氣體和游離氣體之間的 關(guān)系是特別針對(duì)某一特定組分而言的，并且是溫度依賴的。乙醇，在37。C顯示15.5 kPa的蒸汽壓，溶解于水。在平衡時(shí)，在酒于空氣/血液界面是有效的。平衡過(guò)程的效率依賴于大的界面面積，其對(duì) 于受試對(duì)象的所需肺功能而言也是關(guān)鍵的。使呼出氣體濃度與在血液中 的濃度相關(guān)聯(lián)的假設(shè)條件的干擾，以及由此的限制因而與健康或患病的 肺功能也緊密相關(guān)。在罹患肺疾病的受試對(duì)象中應(yīng)該非常謹(jǐn)慎地基于所 測(cè)量的呼出氣體中的濃度下結(jié)論。還存在著涉及確定受試對(duì)象呼出氣流的酒精含量的其他問題。當(dāng)使 用常規(guī)的之前建議的呼吸檢測(cè)儀器時(shí)，指導(dǎo)受試對(duì)象將氣體呼入與酒精 傳感器相連的吹口。為了獲得充分的精確度，呼出的體積和流量必須超 過(guò)一定的限度以避免稀釋。對(duì)于患有肺部疾病，例如哮喘的人，可能難 以或者甚至不可能達(dá)到該限度?？紤]到衛(wèi)生的因素，吹口考慮為個(gè)人性 的。不同受試對(duì)象之間的吹口替換明顯地增加了每次測(cè)量的成本和時(shí)間 消耗。提供無(wú)接觸的以及只需要幾秒鐘就可以完成的方法被認(rèn)為是有優(yōu)勢(shì)的。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種改進(jìn)的評(píng)價(jià)受試人體或動(dòng)物體內(nèi)的揮發(fā)性 血液組分的血液濃度水平的方法，以及實(shí)施所述方法的i殳備。因此，本發(fā)明的第一個(gè)方面提供了一種評(píng)價(jià)受試人體或動(dòng)物體內(nèi)的 揮發(fā)性血液組分的血液濃度水平的方法，該方法包括如下步驟將傳感 器裝置放置于受試對(duì)象的呼出的氣流內(nèi)，設(shè)定傳感器裝置檢測(cè)所述組分 的存在并提供代表所述組分在空氣中的濃度的第一輸出信號(hào)，并且檢測(cè) 二氧化碳的存在并提供代表二氧化碳在空氣中的濃度的第二輸出信號(hào)； 以及基本同時(shí)地使用傳感器從受試對(duì)象采集呼出氣體樣本以提供呼出氣 體的所述第一信號(hào)和所述第二信號(hào)；特征在于通過(guò)將采樣步驟所獲得的所述第一和第二信號(hào)輸入設(shè)定的算法進(jìn)行計(jì)算，所述算法被設(shè)計(jì)用于比 較第一信號(hào)隨時(shí)間的變化和第二信號(hào)隨時(shí)間的變化，根據(jù)比較結(jié)果，使 所述第二信號(hào)代表所述呼出氣流稀釋度。有利地，所述組分為酒精。優(yōu)選地，所述組分為乙醇。設(shè)定所述算法以便于使所述第二信號(hào)代表所計(jì)算的或所估計(jì)的受試 對(duì)象的血液體積值，因此，使所述第一信號(hào)代表所述組分的血液濃度水 平。有利地，根據(jù)所述第二信號(hào)，結(jié)合受試對(duì)象的肺泡二氧化碳濃度的 估計(jì)或間接測(cè)定來(lái)計(jì)算所述血液體積值。優(yōu)選地，設(shè)定所述算法以計(jì)算所述第一信號(hào)和所述第二信號(hào)的比例， 所述比例代表所述組分的血液濃度水平。所述方法適當(dāng)?shù)匕▽⑺霰壤艘源硎茉噷?duì)象肺泡二氧化碳濃 度的因子的步驟。有利地，所述方法包括根據(jù)一個(gè)或多個(gè)受試對(duì)象特異性的參數(shù)估計(jì) 所述因子的步驟，所述參數(shù)選自包括年齡、性別、體重、個(gè)人指數(shù)和健 康指數(shù)的組。優(yōu)選地，所述方法包括測(cè)量受試對(duì)象心率以計(jì)算所述健康指數(shù)的步驟。便利地，以不受受試對(duì)象控制的重復(fù)率重復(fù)采樣和輸入的步驟。 有利地，所述傳感器裝置包括組分-傳感器和二氧化碳-傳感器，設(shè)定傳感器裝置以使兩個(gè)傳感器在所述呼出氣流中在基本相同的位置采集氣體樣本。優(yōu)選地，所述放置步驟包括指導(dǎo)受試對(duì)象從最大的預(yù)先設(shè)定范圍對(duì) 著傳感器裝置呼氣。便利地，所述范圍大約為0.5米。有利地，通過(guò)可視和/或可聽信號(hào)的方式給予所述指導(dǎo)。 優(yōu)選地，所述方法進(jìn)一步包括在放置步驟之前進(jìn)行的初始化步驟， 初始化步驟包括采集環(huán)境空氣樣本，并使用所述傳感器裝置以提供代表位于傳感器位置的環(huán)境空氣的組分濃度和二氧化碳濃度的第一和第二信 號(hào)。便利地，所述方法進(jìn)一步包括校正步驟，其中，之后從相關(guān)的所述 呼出氣體的第 一和第二信號(hào)各自減去代表環(huán)境空氣的所述第 一和第二信 號(hào)。有利地，有關(guān)所述呼出氣體的所述第二信號(hào)為在所述采樣過(guò)程中抬， 測(cè)的二氧化碳濃度的峰值。優(yōu)選地，有關(guān)所述呼出氣體的所述第二信號(hào)為在所述采樣過(guò)程中枱， 測(cè)的二氧化碳濃度的積分值或平均值。便利地，有關(guān)所述呼出氣體的所述第 一信號(hào)為在所述采樣過(guò)程中檢 測(cè)的組分濃度的峰值。有利地，受試對(duì)象是機(jī)動(dòng)交通工具駕駛員，該方法在交通工具內(nèi)進(jìn)行。優(yōu)選地，在至少一個(gè)呼吸循環(huán)的時(shí)間段內(nèi)比較第一和第二信號(hào)隨時(shí) 間的變異。便利地，在第二信號(hào)超過(guò)第一閾值時(shí)確定一個(gè)呼吸的循環(huán)開始，在 第二信號(hào)低于第二閾值時(shí)結(jié)束。有利地，如果第一和第二信號(hào)不含有尖峰或在時(shí)間或頻域內(nèi)具有特 性的其他信號(hào)干擾，確定第二信號(hào)作為呼出氣流稀釋度的代表，所述頻 域落在由受試對(duì)象所呼出空氣的預(yù)期范圍之外，高于預(yù)先設(shè)定的數(shù)量級(jí)。優(yōu)選地，如果第二信號(hào)超出了預(yù)先設(shè)定的閾值，確定第二信號(hào)代表 呼出氣流稀釋度。便利地，如果第一和第二信號(hào)在其各自的最大值附近基本上是平臺(tái) 狀的，則確定第二信號(hào)代表呼出氣流稀釋度。有利地，采集第一和第二信號(hào)的頻率等于或大于約4Hz。 本發(fā)明的另 一 個(gè)方面提供了設(shè)計(jì)用于實(shí)施前述權(quán)利要求方法的設(shè) 備，所述設(shè)備包括在受試對(duì)象呼出氣流中可放置的傳感器裝置，傳感器 裝置被設(shè)定為檢測(cè)所述組分的存在，并提供代表空氣中所述組分濃度的 第 一輸出信號(hào)，以及檢測(cè)二氧化碳的存在并提供代表空氣中二氧化碳濃度的第二輸出信號(hào)；攜帶所述算法的存儲(chǔ)器被設(shè)計(jì)為根據(jù)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)
器內(nèi)的算法處理所述信號(hào)的處理器。
優(yōu)選地，所述設(shè)備在機(jī)動(dòng)交通工具中提供。
便利地，所述傳感器裝置包括安置于所述機(jī)動(dòng)交通工具中位于交通 工具駕駛員座位前方位置的至少一個(gè)傳感器元件。
有利地，所述處理器與交通工具中點(diǎn)火電路中的開關(guān)有效連接，如 果算法的結(jié)果低于所述組分的預(yù)定血液濃度值，則處理器被設(shè)定為關(guān)閉開關(guān)。
現(xiàn)在通過(guò)實(shí)施例，參照附圖，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方案進(jìn)行描述，從而 可以更容易理解本發(fā)明，并可以認(rèn)識(shí)到其進(jìn)一步的特征。


圖l是說(shuō)明實(shí)施本發(fā)明方法的各個(gè)步驟的示意流程圖2顯示了作為在本發(fā)明方法中使用的信號(hào)的與時(shí)間對(duì)應(yīng)的多條曲
線；
圖3是示意根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案的設(shè)備的組件的示意模塊圖； 件。； 、、 、 。具體實(shí)施例方式
本發(fā)明方法基于測(cè)量來(lái)自受試對(duì)象口中的，在環(huán)境空氣中得到稀釋 的呼出氣流中的酒精和二氧化碳濃度。照此，該方法能夠使用傳感器配 置，所述傳感器配置可以放置于距離受試對(duì)象的口和鼻一定距離，優(yōu)選 距離受試對(duì)象的口和鼻遠(yuǎn)至半米的位置。在該距離，從受試對(duì)象呼出的 氣流可以被環(huán)境空氣稀釋十倍。
根據(jù)本發(fā)明，在從受試對(duì)象例如人呼出的氣流中于彼此非常接近的
位置上同時(shí)測(cè)量二氧化碳和酒精的濃度，Ce^。2和CextEt。H。假定兩股氣體 相對(duì)于相應(yīng)肺泡濃度的稀釋度相等，并且部分由與肺泡體積V^相關(guān)的 死體積Vds組成，部分來(lái)自于呼出的氣體從受試對(duì)象的鼻和/或口進(jìn)入傳感器配置的部位所產(chǎn)生的瞬時(shí)稀釋。死體積Vds表示沒有參與實(shí)際氣體交 換的受試對(duì)象的氣道體積。對(duì)于成人來(lái)說(shuō)，死體積大約為代表了潮氣量
(即，每次呼吸中的換氣量)的30%的150ml,并主要由上氣道組成。 在呼出的氣流中測(cè)量的二氧化^暖的濃度和酒精的濃度因而可以由以
下方程定義，其中C^c。2和CaWEt。H各自表示肺泡二氧化碳濃度和肺泡酒
精濃度
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通過(guò)獲得(1)和(2)之間的比例，稀釋因素就不存在了，因此可 以通過(guò)下列簡(jiǎn)單的表達(dá)式確定肺泡酒精濃度
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因此可以通過(guò)基于外部測(cè)量的代表C由Et。H和Cawe。2的信號(hào)的比例， 并結(jié)合估計(jì)或間接測(cè)量的代表受試對(duì)象的肺泡C02濃度的值的算法(3 ) 來(lái)確定酒精的肺泡或血液濃度。事實(shí)上，所結(jié)合的外部/肺泡C02測(cè)量和 /或估計(jì)值提供了呼出氣流稀釋度的表示法，使酒精信號(hào)與特定的稀釋相 關(guān)聯(lián)因而表示血液濃度。所述表示法通過(guò)對(duì)應(yīng)于外部的二氧化碳Cextc。2 的信號(hào)和肺泡二氧化碳濃度Calvc。2的估計(jì)值或間接測(cè)定值而實(shí)現(xiàn)?？蛇x擇 地，外部的C02測(cè)量可以被認(rèn)為表示一定的血液體積，能使酒精信號(hào)與 該體積相關(guān)聯(lián)，并且以絕對(duì)值測(cè)定。
在只有代表CextEt。H和Cexte。2的信號(hào)的離散值是有用的應(yīng)用中，也可 以使用算法(3)(例如確定酒精濃度的某一閾值是否被超過(guò)，而不需要提供所檢測(cè)濃度的精確瞬時(shí)值)。在這種情況下，可以在C02信號(hào)超過(guò)某 一預(yù)設(shè)值的瞬間進(jìn)行酒精信號(hào)的讀取。
稀釋因子D和因子V^/(Vds+VaW)的時(shí)間和位置依賴性將需要一定的 注意事項(xiàng)，下文將進(jìn)行更詳細(xì)的介紹。根據(jù)本發(fā)明方法的另一個(gè)必須條 件是所檢測(cè)的受試對(duì)象的外部測(cè)量，以及肺泡(和動(dòng)脈)C02的估計(jì)或間 接測(cè)量可以獲得足夠的準(zhǔn)確度。
通過(guò)使用目前可以獲得的基于紅外或電聲學(xué)技術(shù)的C02傳感器，發(fā) 現(xiàn)可以實(shí)現(xiàn)小于2%的C蚱。2總測(cè)量誤差，正常肺泡濃度的十倍稀釋度。 有關(guān)CextEt。H的測(cè)量精確度的催化反應(yīng)酒精傳感器基本上可以得出相同的 結(jié)論，盡管它們的精確度和可靠性仍然是一些爭(zhēng)論的話題。
生理學(xué)文獻(xiàn)清楚地顯示，對(duì)C^e。2的可變性已進(jìn)行了廣泛的研究。通 常知道，在靜息狀態(tài)下肺泡氣體的組成非常穩(wěn)定。這主要是因?yàn)榇竽X的
呼吸中樞對(duì)動(dòng)脈血的二氧化碳水平的小變化是敏感的。(P.C. Johnson: The Dynamics of Respiratory Structures, in E. E. Selkurt (Ed.) Physiology, 第2 版，Little, Brown &Co, Boston, USA, 1966,第449-450頁(yè))。另 一個(gè)穩(wěn)定因 素是血液體積中的二氧化碳的主要部分是以碳酸氫鹽離子的形式攜帶 的，因此只有小部分經(jīng)肺是可以交換的。
據(jù)報(bào)道，在正常情況下控制換氣的最重要因子是動(dòng)脈血的Pco2。該 控制的敏感性是非常顯著的。在有休息和運(yùn)動(dòng)周期的日常活動(dòng)期間，動(dòng) 脈Pco2可以保持在其大約5 kPa的正常值的7% (J. B. West: Respiratory Physiology國(guó)the essentials."第3版，Williams&Wilkins, Baltimore, USA, 1985,第122頁(yè))。應(yīng)當(dāng)注意的是，表示為分壓并以kPa為單位的C02濃 度大約等于表示為體積百分比的C02濃度，因?yàn)檎４髿鈮捍蠹s為100 kPa。
在104個(gè)受試人群的肺泡C02濃度的研究中，發(fā)現(xiàn)年齡和性別表現(xiàn) 出弱的但是有意義的差別。女性的平均值是4.8kPa,而男性為4.9kPa。 小于30歲的年齡組表現(xiàn)為5.0kPa的平均值，同時(shí)大于60歲的年齡組具 有4.6 kPa的平均值。也發(fā)現(xiàn)了與個(gè)性指數(shù)有關(guān)的差異(A. Dhokalia, D. J. Parsons, D. E. Anderson: "Resting end-tidal C02 association with age, gender,and personality", Psychosomatic Medicine 60 (1998) 33-37 )。
已知受試者的肺泡C02濃度隨物理負(fù)荷的增加而稍微增加直至達(dá)到
最大值。在較高負(fù)荷，肺泡C02濃度下降。據(jù)報(bào)道最大值大約比靜息期
高12%( M. Folke "Measurements of respiratory carbon dioxide", Department of Computer Science and Electronics, Malardalen University Doctoral Thesis No. 15,2005,p. V2)。
已發(fā)現(xiàn)，如果受試對(duì)象過(guò)度換氣，C^。2將暫時(shí)下降，并且當(dāng)受試者 屏住呼吸時(shí)，在較小的范圍內(nèi)，也可以有相反的情況。通過(guò)在幾分鐘的 時(shí)間間隔中進(jìn)行重復(fù)測(cè)定可使這種變化最小化，優(yōu)選地是，不受受試對(duì) 象的控制，采用兩次或多次測(cè)量的平均值。
對(duì)周圍環(huán)境因素，例如溫度、濕度和大氣壓的生理反應(yīng)可以主要通 過(guò)監(jiān)測(cè)其變化而進(jìn)行考慮，并且在算法中將它們的效應(yīng)作為校正因素。
因而考慮或者不考慮年齡、性別和身體的工作負(fù)荷，可以估計(jì)受試 對(duì)象的肺泡和動(dòng)脈C02濃度。可以通過(guò)測(cè)量受試對(duì)象的心率間接進(jìn)行身 體的工作負(fù)荷的測(cè)量。從所引用的文獻(xiàn)可以了解，根據(jù)是否對(duì)年齡、性
別和工作負(fù)荷進(jìn)行補(bǔ)償，估計(jì)的剩余誤差是大約±2%到±10%的數(shù)值。
對(duì)總精確度的要求可以根據(jù)不同的應(yīng)用發(fā)生相當(dāng)大的變化。如果測(cè) 定的濃度是法律程序的一部分，最高的精確度需要當(dāng)然是有說(shuō)服力的。 在篩選應(yīng)用中，要求可以更為放松一些。
根據(jù)推理，清楚地顯示所描述的方法不僅可適用于確定酒精濃度， 也可以用于受試對(duì)象血液循環(huán)內(nèi)的任何揮發(fā)性組分。
通過(guò)圖1的流程圖描述了根據(jù)本發(fā)明方法的一個(gè)實(shí)施方案。圖1說(shuō) 明了在機(jī)動(dòng)交通工具中提供的設(shè)備的功能和幾乎完全自動(dòng)化的程序，當(dāng) 駕駛員呼出氣體的酒精濃度超出一定的閾值時(shí)，其具有報(bào)警的用途。通 過(guò)開啟交通工具的點(diǎn)火鎖1啟動(dòng)該裝置，其通常由駕駛員手動(dòng)操作?？?選擇地，可通過(guò)駕駛員存在檢測(cè)器，例如在駕駛員座墊中所提供的重量 傳感器自動(dòng)進(jìn)行該啟動(dòng)。
在初始啟動(dòng)之后進(jìn)行程序2,包括一初始化步驟，在該步驟中，傳感 器區(qū)域中的環(huán)境空氣被采樣，以及測(cè)量來(lái)自傳感器元件的輸出信號(hào)，與在設(shè)備位置處測(cè)量的二氧化碳(C02)濃度和酒精(乙醇，EtOH)濃度相對(duì)應(yīng) 的輸出。新鮮空氣中的C02濃度大約為0.04kPa,并且由于污染可以升高 0.03-0.05 kPa。空氣中的酒精或其他可燃?xì)怏w的濃度通常低于百萬(wàn)分之一 (卯m)。兩種氣體的背景濃度都接近于零的事實(shí)在本發(fā)明中應(yīng)用于自動(dòng)彌補(bǔ) 校正傳感器信號(hào)。從初始化步驟所獲得的信號(hào)將與背景濃度對(duì)應(yīng)，并儲(chǔ) 存在存儲(chǔ)器中，并從所有的隨后信號(hào)減去，所述隨后信號(hào)之后被指示為 信號(hào)水平。該程序因此將使源自傳感器元件的最后的偏移誤差最小化。在可以只占時(shí)1秒或幾秒鐘的初始化之后，駕駛員被指示在傳感器 方向呼氣幾秒鐘。傳感器裝置的位置使得駕駛員呼氣只要在10-50 cm的 距離就可以。在轎車內(nèi)，適合的位置是位于方向盤或擋風(fēng)玻璃的頂部區(qū) 域?？梢酝ㄟ^(guò)例如光發(fā)射二極管的可見指示或聲音信號(hào)或兩者來(lái)提供讓 駕駛員對(duì)著傳感器呼吸的指示。依據(jù)交通工具座搶內(nèi)的呼出氣體在環(huán)境空氣中的稀釋度，通常從駕 駛員呼出的呼氣將導(dǎo)致C02濃度的迅速升高到大約0.5-5 kPa。之后依據(jù) 交通工具位置的瞬時(shí)氣流、擴(kuò)散等以一速率緩慢地回到背景水平。稀釋 度也將依賴于這些因素，以及駕駛員的位置，駕駛員使呼出氣體撞擊所 述設(shè)備的能力，等等。根據(jù)測(cè)量，計(jì)算在一定時(shí)間的峰值，或積分的或 平均的C02濃度以用于算法(3 )中Cextc。2的輸入使用。大量的標(biāo)準(zhǔn)可以用于對(duì)"準(zhǔn)許的"呼氣(即，適合于精確計(jì)算的酒精濃度的呼氣)發(fā)出信號(hào)，最簡(jiǎn)單的一種就是Cextc。2的信號(hào)閾值。另一個(gè)簡(jiǎn)單的標(biāo)準(zhǔn)是有一個(gè)定義的最大濃度或平臺(tái)。其他標(biāo)準(zhǔn)可以涉及到事件 的計(jì)時(shí)，以及各種類型的干擾的不存在，例如，與可能存在于交通工具 內(nèi)的電磁干擾相關(guān)的尖銳的信號(hào)"峰"。或多或少?gòu)?fù)雜的圖形識(shí)別的技術(shù) 可以用于該項(xiàng)用途。還要進(jìn)行對(duì)應(yīng)于呼出氣體中的酒精濃度的信號(hào)的同時(shí)記錄。與酒精 濃度匹配的峰值表示在駕駛員呼出氣體中存在酒精。計(jì)算峰值或時(shí)間積 分值。使用具有肺泡C02濃度估計(jì)值或間接測(cè)定值的算法(3),可以計(jì) 算血液酒精濃度。所述設(shè)備也可以配備有其他的信號(hào)輸入7，例如為了確定駕駛員生理活動(dòng)水平的產(chǎn)生于心電圖(ECG)信號(hào)的駕駛員心率。圖1的流程圖也包括了邏輯步驟3，將信號(hào)模式分為三個(gè)基本輸出。 如果根據(jù)C02峰值水平、持續(xù)時(shí)間等，呼出的氣體被"準(zhǔn)許"，測(cè)定的 血液酒精濃度沒有超過(guò)規(guī)定值，那么該設(shè)備將顯示一個(gè)"OK，，信號(hào)4。另一方面，如果C02信號(hào)和測(cè)定的血液酒精濃度都超過(guò)了一定的閾值，該設(shè)備將顯示一時(shí)間的信號(hào)。在圖的起始點(diǎn)ll,通過(guò)警報(bào)5接通該 設(shè)備，或者甚至可以起動(dòng)失效裝置，使交通工具的點(diǎn)火電路失效以阻止 駕駛員操縱交通工具。根據(jù)本發(fā)明方法的必要條件是C02和酒精的傳感器元件被放置成使 得方程(1)和(2)的稀釋因素被認(rèn)為是相等的。這可通過(guò)使傳感器元 件基本一致的放置或者通過(guò)在C02和酒精傳感器與一個(gè)共用的采樣點(diǎn)進(jìn) 行連接來(lái)實(shí)現(xiàn)。這樣的連接可以采用相應(yīng)的管道，與配置在管道內(nèi)用于 氣體轉(zhuǎn)運(yùn)的主動(dòng)或被動(dòng)裝置結(jié)合。在初始化后一定時(shí)間之后，如果來(lái)自C02傳感器和酒精傳感器的信 號(hào)都沒有超過(guò)一定的閾值，該設(shè)備將發(fā)出不確定的狀況6的信號(hào)，指示 受試對(duì)象對(duì)著傳感器元件重復(fù)呼氣。該設(shè)備因而通過(guò)計(jì)數(shù)器8回到初始 和測(cè)量期，所述計(jì)數(shù)器顯示不成功的嘗試的次數(shù)N或時(shí)間經(jīng)過(guò)。如果超 過(guò)一定數(shù)目的嘗試Nfl-5或者時(shí)間，則獨(dú)立的警報(bào)指示被激活。本發(fā)明方法當(dāng)然也可以在測(cè)量裝置中使用，而不是簡(jiǎn)單的警報(bào)裝置。 在測(cè)試設(shè)備中，根據(jù)用途和該裝置的特定應(yīng)用，邏輯步驟3既可以簡(jiǎn)化 或完全省略。也可以將該裝置與其他類型設(shè)備結(jié)合，或?qū)⑵溆米鞔笮拖?統(tǒng)的內(nèi)置功能。圖2顯示了用于圖1的流程圖中測(cè)定血液酒精濃度的信號(hào)的典型的 時(shí)間矢量圖。在圖2的示圖中，C02濃度信號(hào)，酒精濃度信號(hào)，以及警報(bào) 信號(hào)的時(shí)間演變顯示為轉(zhuǎn)動(dòng)點(diǎn)火鑰匙的函數(shù)，如前面對(duì)于圖l所描述的。 C02和酒精濃度相當(dāng)迅速地獲得對(duì)應(yīng)于交通工具艙內(nèi)的環(huán)境空氣的背景 水平的穩(wěn)定值。在點(diǎn)12，通過(guò)從實(shí)際信號(hào)輸出中減去背景水平進(jìn)行偏差 校正，籍此所得信號(hào)歸零，所述歸零各自通過(guò)在C02和酒精信號(hào)中的曲 線段15和16顯示。曲線段17指示來(lái)自駕駛員的單次呼氣的C02信號(hào)輸出。信號(hào)迅速地從零升至大約2kPa的最大值，與肺泡濃度相比，顯示2-2.5倍的稀釋度。 在達(dá)到最大水平后，信號(hào)下降并在約5秒后大約歸到零。曲線段18表示來(lái)自酒精傳感器元件的相應(yīng)輸出，并且提供了清晰的 證據(jù)顯示在駕駛員的呼出氣體中存在酒精。通過(guò)將曲線段17和18匹配 進(jìn)行來(lái)自酒精傳感器元件的信號(hào)的時(shí)間變化和來(lái)自C02傳感器元件的信 號(hào)的時(shí)間變化之間的對(duì)比，為了建立重合，這種匹配可以是或多或少?gòu)?fù) 雜的圖形識(shí)別技術(shù)的主題。這樣的圖形識(shí)別技術(shù)包括大量的符號(hào)，其被 用于兩種信號(hào)的比較。符號(hào)的例子可以是數(shù)字、出現(xiàn)時(shí)間和峰值或峰谷 的量級(jí)。還可以確定的是，如果第一和第二信號(hào)不包括任何尖峰，或者 不包括帶有信號(hào)特征的其他信號(hào)干擾和落在受試對(duì)象呼出氣體所預(yù)期的 頻域范圍之外的高出預(yù)定量級(jí)的時(shí)間或頻域，那么第二信號(hào)代表呼出氣 體的稀釋度。另外，或可選擇地，第二信號(hào)可能需要超出預(yù)定的閾值， 或者第一和第二信號(hào)的檢測(cè)值可能需要是在它們各自最大值的附近是平 臺(tái)形狀的。采樣頻率可能也需要大于4Hz,以便使第二信號(hào)代表呼出氣 體稀釋度。優(yōu)選地，至少在一個(gè)呼吸周期中比較第一和第二信號(hào)的變化，當(dāng)?shù)?二信號(hào)超出第一閾值時(shí)，可以認(rèn)為一個(gè)呼吸周期開始，當(dāng)?shù)诙盘?hào)低于 第二閾值時(shí)結(jié)束。如果曲線18的酒精峰值領(lǐng)先于曲線17中的C02的峰值，則高度表 示在受試對(duì)象的上氣道中存在酒精，由于簡(jiǎn)單的事實(shí)是，初始呼吸階段從上氣道開始，在C02曲線上看不到，因?yàn)镃02不能在上氣道積聚，則必定起源于受試對(duì)象的肺。在上氣道存在酒精的測(cè)定可能不完全代表血 液濃度，所以可以聽到或看到一個(gè)警報(bào)?？梢酝扑]在用水沖洗完口腔后 幾分鐘重復(fù)測(cè)量。在進(jìn)行曲線段17和18的信號(hào)分析以及進(jìn)行基于算法(3 )的計(jì)算之 后，根據(jù)涉及到圖1的描述可以進(jìn)行邏輯判斷，在該情況下，在17和18 的峰值出現(xiàn)后很快產(chǎn)生陽(yáng)性的警報(bào)信號(hào)20。根據(jù)在給定的應(yīng)用中需要的精確度，算法(3)可以包括或不包括校正因素以補(bǔ)償已知的對(duì)受試對(duì)象生理活動(dòng)水平的依賴性，例如通過(guò)對(duì)受 試者心率的監(jiān)測(cè)。其他的校正因素可以包括環(huán)境因素的依賴，例如如上 文討^論的溫度、濕度和大氣壓。將C02信號(hào)與閾值19比較。如果信號(hào)未達(dá)到該值，不能作出酒精濃 度的精確估計(jì)，將指示受試對(duì)象對(duì)著傳感器元件重復(fù)呼氣。如果呼出氣 體所允許的稀釋的最大值為因子10,則閾值將是0.5 kPa。應(yīng)當(dāng)注意的是，通過(guò)針對(duì)此目的制造的設(shè)備，在根據(jù)本發(fā)明方法中 所包括的所有步驟優(yōu)選為完全自動(dòng)化操作。在下文的描述中，將對(duì)這種 設(shè)備的各種元件進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明。圖3顯示代表對(duì)根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的一個(gè)實(shí)施方式的示意模塊圖。 根據(jù)已經(jīng)指出的，該設(shè)備包括各自用于檢測(cè)C02和酒精的傳感器元件21 和22。將進(jìn)一步結(jié)合圖4對(duì)在傳感器器元件不同類型之間的選擇范圍做 描述。在圖3的模塊圖中，元件21和22提供對(duì)應(yīng)于各自信號(hào)變量的模 擬輸出電壓。通過(guò)模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器23將信號(hào)轉(zhuǎn)變成數(shù)字格式，所述轉(zhuǎn)換 器23與將微處理器25和存儲(chǔ)裝置26和外圍單元24連接在一起的數(shù)據(jù) 連接總線27直接聯(lián)通。微處理器25包括運(yùn)算邏輯單元、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器和數(shù)字控制環(huán)路， 根據(jù)儲(chǔ)存在用于永久信息儲(chǔ)存和取回的存儲(chǔ)器26中的程序可以進(jìn)行相對(duì) 復(fù)雜的順序操作。微處理器25也包括具有精確控制的頻率的時(shí)鐘振蕩器， 可以進(jìn)行事件的精確計(jì)時(shí)。通過(guò)開關(guān)28進(jìn)行內(nèi)部或外部電源29的連4妄， 所述開關(guān)28可以等同于機(jī)動(dòng)交通工具的點(diǎn)火電路或如上所述的駕駛員存 在檢測(cè)器，或者與之連接。外圍單元24可以是文字?jǐn)?shù)字或圖象信號(hào)顯示，并且也可以配置成發(fā) 射可聽的警報(bào)信號(hào)。結(jié)合圖1和圖2所描述的各種步驟和操作被包含在存儲(chǔ)器26中儲(chǔ)存 的順序程序中，并且由開通開關(guān)28而執(zhí)行。所述程序?qū)⒖刂莆⑻幚砥饕?進(jìn)行所有的順序操作，包括執(zhí)行算法(3)。其也將操作外圍單元24的驅(qū) 動(dòng)程序，并與其他單元或子系統(tǒng)聯(lián)通。單元24的警報(bào)輸出可以反饋到開 關(guān)28 (位于點(diǎn)火電路中)，在出現(xiàn)警才艮信號(hào)的情況下使交通工具失效。為了將校正因素整合到上文已經(jīng)討論過(guò)的算法(3 )，根據(jù)本發(fā)明的 設(shè)備也可以包括其他輸入元件或傳感器。這樣的輸入元件也可以包括脈 沖傳感器或心電圖(ECG)裝置以能夠記錄受試對(duì)象的心率，心率與受試者 的生理活動(dòng)水平緊密相關(guān)。其他輸入元件可以是測(cè)量環(huán)境溫度、濕度和 大氣壓的傳感器，使算法(3)由于這些變量的影響而得到校正。圖3的大多數(shù)元件由已經(jīng)大量生產(chǎn)的組件制成。因而它們的成本4艮 低，并且通過(guò)整合可以進(jìn)一步降低。代替應(yīng)用通用的微處理器，可以使 用專門的現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA),或者設(shè)計(jì)一個(gè)或幾個(gè)專用集成電路 (ASICs)，由此可以進(jìn)一步降低組件的數(shù)目以及成本。對(duì)傳感器元件21和22的要求部分是一般的，部分是特定應(yīng)用的， 因而可以要求特定的分辨率。元件需要具有足夠的分辨率、線性度、應(yīng) 答時(shí)間、穩(wěn)定性和對(duì)其他影響例如溫度、濕度、壓力和流動(dòng)性的抵抗力。對(duì)防止錯(cuò)誤輸入的要求通?？梢酝ㄟ^(guò)將附加的感應(yīng)元件f 1入到所述 變量而得到解決。針對(duì)溫度、濕度、壓力和流動(dòng)性的低成本感應(yīng)元件可 通過(guò)商業(yè)獲得。標(biāo)準(zhǔn)的補(bǔ)償技術(shù)是在氣體感應(yīng)元件和補(bǔ)償元件的輸出信 號(hào)之間的簡(jiǎn)單的差異配置。這樣的配置通常是可行的，盡管其增加了系 統(tǒng)的費(fèi)用和復(fù)雜度。在圖4a)-f)中，示出了六個(gè)可選擇的氣體感應(yīng)元件。它們都顯示出了 與本發(fā)明相關(guān)的各種特性。在首先的兩個(gè)實(shí)施例4a)和b)中，測(cè)量氣體的 內(nèi)在物理特性，而其余的實(shí)施例依賴催化反應(yīng)。應(yīng)該觀察的是，催化反 應(yīng)裝置將只有助于酒精^r測(cè)，因?yàn)镃02是不可燃的。圖4 a)顯示光學(xué)氣體感應(yīng)元件，其基本功能是測(cè)量圓柱外殼34內(nèi)的 光學(xué)透射中的變化，所述圓柱外殼34能夠滲透空氣和其他氣體。感應(yīng)元 件包括光源31,檢測(cè)器32和限定波長(zhǎng)區(qū)域的光學(xué)通帶濾波器33,氣體 彼此之間的所述波長(zhǎng)區(qū)域不同，但是通常都位于紅外光譜的范圍內(nèi)。C02 和酒精各自具有位于4.3和3.5pm的部分分離的吸收帶。因此，基本上可 以使用通用光源31和外殼34,但是C02和酒精具有獨(dú)立的檢測(cè)器32和 濾波器33。光源通常是由小的鴒絲構(gòu)建的黑體輻射器，并且檢測(cè)器通常 是基于塞貝克效應(yīng)的熱電堆，或者熱電裝置。在低氣體濃度時(shí)，為獲得高分辨率，在光源31和檢測(cè)器32之間的 光路需要具有幾百毫米數(shù)量級(jí)的長(zhǎng)度，其在小的外殼內(nèi)使用多次反射仍 然可以獲得上述長(zhǎng)度。但是這與需要短的應(yīng)答時(shí)間相沖突。紅外技術(shù)狀 態(tài)的其他復(fù)雜性因素是其需要波長(zhǎng)帶的微調(diào)，并補(bǔ)償老化效應(yīng)。圖4 b)顯示了電-聲氣體感應(yīng)元件，其包括兩-末端聲源35和由可透 性外殼與聲學(xué)反應(yīng)壁36構(gòu)建的聲學(xué)共鳴器。聲源35通常為壓電裝置， 其尺寸適宜于自膜振動(dòng)變?yōu)榭諝鈧鞑サ穆晫W(xué)波的有效聲學(xué)耦合。兩-末端 裝置將表現(xiàn)出根據(jù)氣體平均分子量確定的共振頻率。重氣體，例如C02 和酒精的存在，將導(dǎo)致降低的共振頻率。這種安排具有簡(jiǎn)單性并同時(shí)獲 得高分辨率和快速應(yīng)答的可能性的優(yōu)點(diǎn)。但是，在該應(yīng)用中，對(duì)酒精的 應(yīng)答將完全被對(duì)C02的應(yīng)答所掩蓋。圖4 c)中所顯示的感應(yīng)元件可以被認(rèn)為是許多可能類型的催化反應(yīng) 氣體感應(yīng)裝置所通用的。加熱元件38因而包括在大多數(shù)催化裝置中，因 為在通常溫度下酒精不會(huì)自發(fā)燃燒。加熱元件38通常是兩-末端電阻裝置 元件。還被包括的有催化材料39，它可以是氧化錫、鉑或其他貴金屬。 這樣的無(wú)機(jī)催化材料對(duì)特定反應(yīng)沒有特殊性，但是一般促進(jìn)燃燒過(guò)程。 原則上，也可以利用有機(jī)催化劑，例如酶，其可以是高度選擇性的，并 且其也可以在比無(wú)機(jī)催化劑更低的溫度下進(jìn)行操作。另一方面，酶需要 水環(huán)境，因而與通常的交通工具要求很不匹配。根據(jù)圖4 c)的元件的信號(hào)讀取是基于電阻的溫度依賴性。在存在可燃 氣體時(shí)，將產(chǎn)生額外的熱量，這將改變?cè)碾娮?，因而產(chǎn)生信號(hào)。當(dāng) 然也可以將電阻加熱元件與加熱4全測(cè)元件物理性地分離開。由催化酒精燃燒所驅(qū)動(dòng)的燃料電池是另 一種酒精感應(yīng)元件的類型， 其在圖4 d)中示意表示。固體狀態(tài)的電解質(zhì)41被用于陽(yáng)極40和陰極42 之間的離子轉(zhuǎn)運(yùn)。燃燒可在陽(yáng)極和陰極之間產(chǎn)生電流電壓特性之間的變 化，這可歸因于燃燒過(guò)程，并由此歸因于酒精的存在和濃度。在圖4 e)中描述了另一種催化反應(yīng)裝置，其利用在傳導(dǎo)聚合體45中 出現(xiàn)的電阻率變化。聚合體沉積在絕緣的基材上，測(cè)量也沉積在基材之 上的兩個(gè)電才及43和44之間的電阻。圖4 f)顯示了基于金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)的催化 反應(yīng)氣體感應(yīng)元件的第四個(gè)實(shí)施例，在其中，閘門50包括催化金屬，例 如鉑或鈀，或其他貴金屬。晶體管由具有源連接48和漏連接49的硅基 材47以及還有閘電極50構(gòu)建。通過(guò)使用具有不同閘金屬連接("電子鼻") 的數(shù)個(gè)這種元件的排列，可以獲得對(duì)特定氣體的特殊敏感性。圖4d)-f)中所顯示的所有3種配置需要加熱元件，其在圖中沒有顯 示。沒有顯示的還有需要對(duì)圖3的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器23提供信號(hào)輸出電壓 的標(biāo)準(zhǔn)前置》文大器。在圖4a)-f)中所顯示的配置可以被微型化，并且可以使用微電子機(jī)械 系統(tǒng)(MEMS)技術(shù)以非常低的成本生產(chǎn)。該技術(shù)通過(guò)顯孩i機(jī)械加工可 以批量生產(chǎn)，由此通過(guò)影印石版術(shù)，以及通過(guò)添加劑的沉積或連接的結(jié) 合，和減色蝕刻而確定相對(duì)復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。圖3的整個(gè)系統(tǒng)的物理尺寸可 以是50 x50 x20mm或更小，并且單元成本在高生產(chǎn)容量中可以非常低。當(dāng)在本說(shuō)明書和權(quán)利要求中使用時(shí)，術(shù)語(yǔ)"包括，，以及其變體意指 包括指定的特征、步驟或整數(shù)。術(shù)語(yǔ)不能被理解為對(duì)其它特征、步驟或 組分的排除。
權(quán)利要求
1.一種評(píng)價(jià)人或動(dòng)物受試對(duì)象中的揮發(fā)性血液組分的血液濃度水平的方法，所述方法包括的步驟有在受試對(duì)象的呼出氣流中放置傳感器裝置(21，22)，所述傳感器裝置(21，22)被設(shè)計(jì)成檢測(cè)所述組分的存在，并提供代表空氣中所述組分的濃度的第一輸出信號(hào)，以及檢測(cè)二氧化碳的存在并提供代表空氣中二氧化碳的濃度的第二輸出信號(hào)；使用所述傳感器裝置(21，22)從受試對(duì)象采集呼出氣流樣本以基本同時(shí)地提供相關(guān)呼出氣體的所述第一信號(hào)和所述第二信號(hào)；特征在于通過(guò)將采樣步驟所獲得的所述第一和第二信號(hào)輸入到算法中的步驟，所述算法被設(shè)計(jì)成比較第一信號(hào)隨時(shí)間的變化和第二信號(hào)隨時(shí)間的變化，并且根據(jù)比較結(jié)果使所述第二信號(hào)代表所述呼出氣流的稀釋度。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述組分為酒精。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述組分為乙醇。
4. 根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，所述算法被設(shè) 計(jì)成使所述第二信號(hào)代表受試對(duì)象血液容量的計(jì)算或估計(jì)值，因此使所 述第 一信號(hào)代表所述組分的血液濃度水平。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，由所述第二信號(hào)結(jié)合 受試對(duì)象肺泡二氧化碳濃度的估計(jì)或間接測(cè)定來(lái)計(jì)算所述血液容量值。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，所 述算法被設(shè)計(jì)成計(jì)算所述第一信號(hào)對(duì)所述第二信號(hào)的比例，所述比例代 表所述組分的血液濃度。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其包括將所述比例乘以代表受試對(duì) 象肺泡二氧化碳濃度的因子的步驟。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其包括根據(jù)選自包括年齡、性別、 體重、個(gè)性指數(shù)和健康指數(shù)的組中的一個(gè)或多個(gè)受試對(duì)象特異參數(shù)估計(jì) 所述因子的步驟。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其包括測(cè)量受試對(duì)象心率以計(jì)算所 述健康指數(shù)的步驟。
10. 根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，以不受受試對(duì)象控制的重復(fù)率重復(fù)采樣和輸入步驟。
11. 根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，所述傳感器裝 置包括組分傳感器和二氧化碳傳感器，所述傳感器被設(shè)計(jì)成使兩個(gè)傳感 器以在所述呼出氣流中基本相同的位置采集氣體樣本。
12. 根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，所述放置步驟 包括指示受試對(duì)象從最大設(shè)定范圍對(duì)著傳感器裝置呼氣。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述范圍為大約0.5米。
14. 根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的方法，其特征在于，通過(guò)可^L和/ 或可聽信號(hào)發(fā)出所述指示。
15. 根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的方法，其進(jìn)一步包括在放置步驟之 前的初始化步驟，所述初試化步驟包括采集環(huán)境空氣樣本并使用所述傳 感器裝置(21,22)以提供代表位于傳感器裝置(21,22)的位置的環(huán)境空氣中 組分濃度和二氧化碳濃度的第 一和第二信號(hào)。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其進(jìn)一步包括一校正步驟，其中， 隨后從有關(guān)的所述呼出氣體中的第 一和第二信號(hào)分別減去代表環(huán)境空氣 的所述第一和第二信號(hào)。
17. 根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，有關(guān)的所述呼 出氣體的所述第二信號(hào)為在所述采樣步驟期間所檢測(cè)的二氧化碳濃度的 峰值。
18. 根據(jù)權(quán)利要求1-16中任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于， 有關(guān)所述呼出氣體中的所述第二信號(hào)為在所述采樣步驟期間所^r測(cè)的二 氧化碳濃度的積分值或平均值。
19. 根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，有關(guān)所述呼出 氣體中的所述第一信號(hào)為在所述采樣步驟期間所檢測(cè)的組分濃度的峰 值。
20. 根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，所述受試對(duì)象 為機(jī)動(dòng)交通工具駕駛員，所述方法在交通工具內(nèi)進(jìn)行。
21. 根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，在至少一個(gè)呼 吸周期的時(shí)間段內(nèi)比較所述第 一和第二信號(hào)隨時(shí)間的變化。
22. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于，當(dāng)?shù)诙盘?hào)超過(guò)第 一閾值時(shí)決定呼吸周期開始，當(dāng)?shù)诙盘?hào)低于第二閾值時(shí)確定呼吸周期 結(jié)束。
23. 根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，如果第一和第 二信號(hào)不含有尖峰或在時(shí)間或頻域內(nèi)具有特性的其他信號(hào)干擾，確定第 二信號(hào)作為呼出氣流稀釋度的代表，所述頻域落在由受試對(duì)象所呼出空 氣的預(yù)期范圍之外，高于預(yù)先設(shè)定的數(shù)量級(jí)。
24. 根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，如果第二信號(hào) 超出了預(yù)先設(shè)定的閾值，確定第二信號(hào)代表呼出氣流稀釋度。
25. 根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，如果第一和第 二信號(hào)在其各自的最大值附近基本上是平臺(tái)狀的，則確定第二信號(hào)代表 呼出氣流的稀釋度。
26. 根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，采集第一和第 二信號(hào)樣本的頻率等于或大于約4Hz。
27. —種設(shè)計(jì)用于實(shí)現(xiàn)任一前述權(quán)利要求所述方法的設(shè)備，所述設(shè)備 包括在受試對(duì)象呼出氣流中可放置的傳感器裝置(21 ,22),傳感器裝置 (21 ,22)被設(shè)定為檢測(cè)所述組分的存在，并提供代表空氣中所述組分濃度 的第一輸出信號(hào)，以及檢測(cè)二氧化碳的存在并提供代表空氣中二氧化碳 濃度的第二輸出信號(hào)；攜帶所述算法的存儲(chǔ)器(26):被設(shè)計(jì)為根據(jù)存儲(chǔ)在 存儲(chǔ)器(26)內(nèi)的算法處理所述信號(hào)的處理器(25)。
28. 根據(jù)權(quán)利要求27所述的設(shè)備，在機(jī)動(dòng)交通工具中提供所述設(shè)備。
29. 根據(jù)權(quán)利要求28所述的設(shè)備，其特征在于，所述傳感器裝置包 括安置于所述機(jī)動(dòng)交通工具中位于交通工具駕駛員座位前方位置的至少 一個(gè)傳感器元件(21,22)。
30. 根據(jù)權(quán)利要求28或29所述的設(shè)備，其特征在于，所述處理器與 交通工具中點(diǎn)火電路中的開關(guān)(28)有效連接，如果算法的結(jié)果低于所述組 分的預(yù)定血液濃度值，則處理器(25>^沒定為關(guān)閉開關(guān)(28)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種評(píng)價(jià)人或動(dòng)物受試對(duì)象中的揮發(fā)性血液組分(優(yōu)選酒精)的血液濃度水平的方法，所述方法包括的步驟有在受試對(duì)象的呼出氣流中放置傳感器(21，22)，所述傳感器(21，22)被設(shè)計(jì)成檢測(cè)所述組分的存在，并提供代表空氣中所述組分濃度的第一輸出信號(hào)；還檢測(cè)二氧化碳的存在并提供代表空氣中二氧化碳濃度的第二輸出信號(hào)。從受試對(duì)象采集呼出氣流樣本以基本同時(shí)地提供相關(guān)呼出氣體的第一信號(hào)和第二信號(hào)。所述方法還包括將采樣步驟所獲得的所述第一和第二信號(hào)輸入到一種算法中的步驟進(jìn)行鑒定，所述算法被設(shè)計(jì)成比較第一信號(hào)隨時(shí)間的變化和第二信號(hào)隨時(shí)間的變化，并且根據(jù)比較結(jié)果使所述第二信號(hào)代表所述呼出氣流的稀釋度。
文檔編號(hào)B60K28/06GK101292158SQ200680038558
公開日2008年10月22日 申請(qǐng)日期2006年10月17日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月21日
發(fā)明者耶特·安德松, 貝爾蒂·赫克, 霍坎·彼得松 申請(qǐng)人:奧托立夫開發(fā)公司