УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ГАЗА, СПОСОБ ОПОВЕЩЕНИЯ И ПРОГРАММА Российский патент 2016 года по МПК G01N27/00 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к устройству для измерения концентрации газа, способу оповещения и программе.

Уровень техники

Устройство для измерения концентрации газа оснащено датчиком, передающим на выход, в качестве результата химической реакции, электрический сигнал, соответствующий концентрации газа, являющегося целью измерений. Например, датчик алкоголя, входящий в состав устройства для измерения концентрации алкоголя, передает на выход, в качестве результата химической реакции, электрический сигнал, соответствующий концентрации алкоголя. Датчики алкоголя теряют свою активность при отравлении, вследствие чего точность определения алкоголя снижается. В опубликованной заявке на выдачу патента Японии № JP 2010-223902 A предложен способ измерения степени деградации датчика алкоголя.

Раскрытие изобретения

Если в среде, где хранится устройство для измерения концентрации газа, присутствует в высокой концентрации вещество, являющееся отравляющим веществом для датчика газа (например, в случае датчика алкоголя такими отравляющими веществами могут быть летучие органические соединения, соединения кремния и другие подобные соединения), отравление датчика газа может прогрессировать даже тогда, когда устройство для измерения концентрации газа не используется. Поэтому здесь можно рассматривать меры для улучшения воздухонепроницаемости корпуса, в котором находится датчик газа, для предотвращения отравления, которое может произойти из-за состава окружающей среды. Иными словами, улучшая воздухонепроницаемость корпуса и изолируя датчик газа от наружного воздуха в период, когда этот датчик не используется, можно предотвратить отравление датчика газа под воздействием отравляющего вещества, присутствующего снаружи корпуса.

Однако в ситуации, когда воздухонепроницаемость корпуса улучшена и датчик газа изолирован от окружающего воздуха, но отравляющее вещество, содержащееся в анализируемом газе (например, в случае датчика алкоголя это могут быть соединения серы, присутствующие в выдыхаемом воздухе), оседает на датчик газа, это отравляющее вещество становится заключенным внутри корпуса, так что есть возможность еще большего прогрессирования деградации датчика газа.

Целью одного из аспектов настоящего изобретения является создание устройства для измерения концентрации газа, способа оповещения и программы, позволяющих решить отмеченные выше проблемы.

Первый аспект представляет собой устройство для измерения концентрации газа, содержащее: измерительную секцию, конфигурированную для измерения концентрации газа на основе выходного сигнала от датчика газа; таймерную секцию, конфигурированную для измерения промежутка времени, истекшего с момента, когда измерительная секция произвела измерение концентрации газа; и секцию оповещения, конфигурированную для выдачи оповещения в случае, если датчик газа оказывается изолирован от наружного воздуха, когда измеренное истекшее время меньше заданного промежутка времени вентиляции (время вентиляции, период вентиляции).

Далее, второй аспект представляет собой способ оповещения, содержащий: измерение концентрации газа на основе выходного сигнала от датчика газа; измерение промежутка времени, истекшего с момента, когда была измерена концентрация газа; и выдачу оповещения в случае, если датчик газа оказывается изолирован от наружного воздуха, когда измеренное истекшее время меньше заданного промежутка времени вентиляции.

Кроме того, третий аспект представляет собой программу, в соответствии с которой компьютер выполняет функции: измерительной секции, осуществляющей измерения концентрации газа на основе выходного сигнала от датчика газа; таймерной секции, измеряющей промежуток времени, истекшего с момента, когда измерительная секция произвела измерение концентрации газа; и секции оповещения, выдающей оповещение в случае, если датчик газа оказывается изолирован от наружного воздуха, когда измеренное таймерной секцией истекшее время меньше заданного промежутка времени вентиляции.

В соответствии по меньшей мере с одним из аспектов, указанных выше, можно предотвратить деградацию датчика газа из-за того, что отравляющее вещество попало внутрь корпуса.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1 представляет чертеж внешнего вида устройства для измерения концентрации алкоголя согласно по меньшей мере одному из вариантов.

Фиг. 2 представляет упрощенную блок-схему, показывающую конфигурацию устройства для измерения концентрации алкоголя согласно первому варианту.

Фиг. 3 представляет логическую схему, показывающую работу устройства для измерения концентрации алкоголя согласно первому варианту.

Фиг. 4 содержит чертеж, показывающий примеры изображений, представляемых на дисплее устройства для измерения концентрации алкоголя согласно первому варианту.

Фиг. 5 представляет упрощенную блок-схему, показывающую конфигурацию устройства для измерения концентрации алкоголя согласно второму варианту.

Фиг. 6 представляет упрощенную блок-схему, показывающую конфигурацию устройства для измерения концентрации алкоголя согласно третьему варианту.

Фиг. 7 представляет логическую схему, показывающую работу устройства для измерения концентрации алкоголя согласно третьему варианту.

Фиг. 8 представляет упрощенную блок-схему, показывающую конфигурацию компьютера согласно по меньшей мере одному из вариантов.

Краткий перечень цифровых позиционных обозначений

1 устройство для измерения концентрации алкоголя

10 корпус

11 зацепляющая деталь

12 вентиляционные отверстия

13 дисплей

14 громкоговоритель

15 датчик открыто/закрыто

16 датчик дыхания

17 полупроводниковый датчик алкоголя

18 модуль управления

20 крышка

181 секция для получения выходных данных датчиков

182 таймерная секция

183 измерительная секция

184 секция оповещения

900 компьютер

901 центральный процессор CPU

902 главное запоминающее устройство

903 вспомогательное запоминающее устройство

904 интерфейс

Осуществление изобретения

Первый вариант

Ниже один из вариантов будет рассмотрен подробно со ссылками на прилагаемые чертежи.

Фиг. 1 представляет чертеж внешнего вида устройства 1 для измерения концентрации алкоголя согласно по меньшей мере одному из вариантов. Устройство для измерения концентрации алкоголя согласно рассматриваемому варианту представляет собой один из примеров устройства для измерения концентрации газа. В одном из примеров рассматриваемое устройство 1 для измерения концентрации алкоголя является портативным устройством (портативный датчик газа, портативный датчик алкоголя). Например, устройство 1 для измерения концентрации алкоголя имеет размеры ручного устройства и конфигурировано таким образом, чтобы его мог переносить или перемещать один человек.

Предлагаемое устройство 1 для измерения концентрации алкоголя имеет кожух (главный корпус) 10 и крышку (крышка, щиток, колпачок) 20.

На фиг. 1(A) показано состояние, когда крышка 20 устройства 1 для измерения концентрации алкоголя закрыта. На фиг. 1(B) показано состояние, когда крышка 20 устройства 1 для измерения концентрации алкоголя открыта.

Корпус 10 имеет по существу форму прямоугольного параллелепипеда, внутри которого находится полупроводниковый датчик 17 алкоголя.

На одном из концов корпуса 10 в продольном направления выполнен элемент 11 зацепления, который входит в зацепление с крышкой 20. Наружный периметр элемента 11 зацепления меньше наружного периметра корпуса 10 и входит в зацепление с внутренним периметром крышки 20. В элементе 11 зацепления выполнены вентиляционные отверстия 12, через которые наружный воздух попадает внутрь корпуса 10.

Крышка 20 имеет коробчатую форму (форму типа колпачка) с отверстием на одном конце. Эта крышка 20 входит в зацепление с элементом 11 зацепления и конфигурирована таким образом, что она может скользить между положением, в котором она закрывает элемент 11 зацепления целиком, и положением, в котором вентиляционные отверстия 12 в элементе 11 зацепления остаются открыты. Другими словами, крышка 20 конфигурирована таким образом, чтобы она могла быть сдвинута, скользя, относительно части корпуса 10. Крышка 20 выполнена таким образом, что полупроводниковый датчик 17 алкоголя изолирован от наружного воздуха, когда крышка 20 находится в закрытом положении, и открыт для контакта с наружным воздухом, когда крышка 20 находится в закрытом положении. В одном из примеров конструкция и установка крышки 20 таковы, чтобы не допустить ее отделения от корпуса 10. Корпус 10 конфигурирован таким образом, чтобы не допустить отделения крышки 20. Внутренний объем корпуса 10 изолирован от окружающего воздуха, когда крышка 20 закрывает весь элемент 11 зацепления, иными словами посредством закрывания крышки 20. Полупроводниковый датчик 17 алкоголя открыт для контакта с наружным воздухом, когда крышка 20 находится в открытом положении. Для предотвращения отравления полупроводникового датчика 17 алкоголя под воздействием окружающей среды, конструкция корпуса 10 выбрана так, чтобы степень воздухонепроницаемости внутреннего объема корпуса становилась высокой, когда крышка 20 входит в зацепление с указанным элементом 11 зацепления. Степень воздухонепроницаемости корпуса может быть повышена с использованием уплотнительного материала, такого как резина. Однако это также может стать причиной деградации полупроводникового датчика 17 алкоголя. В альтернативном варианте степень воздухонепроницаемости можно повысить, если использовать металлическую рамку в качестве каркаса корпуса и при этом не допустить образования неплотности между крышкой 20 и корпусом 10.

Корпус 10 оснащен дисплеем 13. Этот дисплей 13 конфигурирован на основе жидкокристаллического дисплея (LCD) или аналогичного дисплея. Дисплей 13 показывает, можно ли начать измерение концентрации алкоголя, измеренную величину концентрации алкоголя, сигнал оповещения, предлагающий открыть полупроводниковый датчик 17 алкоголя для воздействия наружного воздуха и другую подобную информацию. Более того, корпус 10 оснащен громкоговорителем 14. Этот громкоговоритель 14 воспроизводит сигнал оповещения, предлагающий открыть полупроводниковый датчик 17 алкоголя для воздействия наружного воздуха и другую подобную информацию.

Фиг. 2 представляет упрощенную блок-схему, показывающую конфигурацию устройства 1 для измерения концентрации алкоголя согласно первому варианту.

Устройство 1 для измерения концентрации алкоголя содержит датчик 15 открыто/закрыто, полупроводниковый датчик 17 алкоголя и модуль 18 управления, расположенные внутри корпуса 10.

Датчик 15 открыто/закрыто определяет открывание и закрывание крышки 20 и передает на выход электрический сигнал, указывающий, открыта крышка 20 или закрыта. Датчик 15 открыто/закрыто может быть реализован, например, в виде выключателя, расположенного на конце элемента 11 зацепления, так что выключатель оказывается нажат крышкой 20, когда эта крышка 20 закрыта, и освобожден, когда крышка 20 открыта. В одном из примеров, датчик 15 открыто/закрыто конфигурирован для определения, находится ли крышка 20 в закрытом положении или нет.

Полупроводниковый датчик 17 алкоголя преобразует концентрацию алкоголя в выдыхаемом воздухе, поступающем через вентиляционные отверстия 12, в электрический сигнал и передает этот сигнал в модуль 18 управления. Конкретнее, полупроводниковый датчик 17 алкоголя содержит полупроводниковый элемент (например, пленку оксида олова), сопротивление которого изменяется в соответствии с количеством кислорода в окружающей среде, и нагреватель для подогрева полупроводникового элемента. Когда происходит адсорбция алкоголя на поверхности полупроводника, количество кислорода относительно уменьшается из-за химической реакции, протекающей между кислородом и газообразным алкоголем. Более того, нагреватель способствует реакции между кислородом и газообразным алкоголем посредством подогрева полупроводникового элемента. Следовательно, чем выше содержание алкоголя в выдыхаемом воздухе, тем в большей степени уменьшается сопротивление полупроводника. С другой стороны, если происходит отравление полупроводникового датчика 17 алкоголя в результате взаимодействия с отравляющим веществом, присутствующим в наружном воздухе или в выдыхаемом воздухе, чувствительность полупроводника к алкоголю снижается. Иными словами, происходит деградация полупроводникового датчика 17 алкоголя. В рассматриваемом варианте полупроводниковый датчик 17 алкоголя является примером датчика газа (датчика биологического газа).

Модуль 18 управления содержит секцию 181 для получения выходных данных датчиков, таймерную секцию 182, измерительную секцию 183 и секцию 184 оповещения.

Секция 181 для получения выходных данных датчиков принимает электрические сигналы от датчика 15 открыто/закрыто и полупроводникового датчика 17 алкоголя и получает выходные данные датчиков на основе этих электрических сигналов.

Таймерная секция 182 измеряет соответственно: промежуток времени, истекший с момента, когда была открыта крышка 20, промежуток времени, истекший с момента, когда началось поступление выдыхаемого воздуха на полупроводниковый датчик 17 алкоголя (момента, когда человек подул выдыхаемым воздухом/направил его на полупроводниковый датчик 17 алкоголя), и промежуток времени, истекший с момента, когда измерительная секция 183 завершила измерение концентрации алкоголя.

Измерительная секция 183 осуществляет измерение концентрации алкоголя в выдыхаемом воздухе на основе выходных данных полупроводникового датчика 17 алкоголя. Другими словами, измерительная секция 183 конфигурирована для измерения концентрации газа на основе выходного сигнала от полупроводникового датчика 17 алкоголя. Этот полупроводниковый датчик 17 алкоголя конфигурирован для передачи на выход электрического сигнала, соответствующего концентрации газа, являющегося целью измерений.

Секция 184 оповещения представляет на дисплее 13 и дополнительно воспроизводит через громкоговоритель 14 сообщения о том, можно ли начинать измерение концентрации алкоголя, сообщения об измеренной концентрации алкоголя и сообщение, предлагающее открыть полупроводниковый датчик 17 алкоголя для контакта с наружным воздухом. Другими словами, секция 184 оповещения конфигурирована для выдачи сообщений.

Далее будет описана работа устройства 1 для измерения концентрации алкоголя согласно рассматриваемому варианту.

Фиг. 3 представляет логическую схему, показывающую работу устройства 1 для измерения концентрации алкоголя согласно первому варианту.

Фиг. 4 содержит чертеж, показывающий примеры изображений, представляемых на дисплее 13 устройства 1 для измерения концентрации алкоголя согласно первому варианту.

Когда субъект тестирования освобождает крышку 20, сдвинув ее в направлении отделения этой крышки 20 от корпуса 10, датчик 15 открыто/закрыто обнаруживает факт освобождения крышки 20 и передает на выход электрический сигнал, указывающий факт освобождения этой крышки 20. В результате происходит включение питания устройства 1 для измерения концентрации алкоголя.

Когда секция 181 для получения выходных данных датчиков принимает от датчика 15 открыто/закрыто электрический сигнал, указывающий освобождение крышки 20, таймерная секция 182 начинает измерение промежутка времени, истекшего с момента, когда была открыта крышка (этап S101). Далее, полупроводниковый датчик 17 алкоголя включает нагреватель и начинает процесс подогрева полупроводника (этап S102). Процесс подогрева способствует реакции между кислородом и газообразным алкоголем в среде, окружающей полупроводник, а также является процессом, выполняемым для удаления загрязнений, осевших на поверхность полупроводника.

Далее измерительная секция 183 определяет, сравнялось ли истекшее время с заданным временем термообработки (например, 10 с) (этап S103). Если истекшее время, измеренное таймерной секцией 182, не достигло заданного времени термообработки, (этап S103: «НЕТ» (NO)), процесс возвращается к этапу S103 и повторяет операцию определения, сравнялось ли истекшее время с заданным временем термообработки. Устройство 1 для измерения концентрации алкоголя принимает поступление выдыхаемого воздуха после того, как истекшее время, измеренное таймерной секцией 182, достигнет заданного времени термообработки. Иными словами, даже если выдыхаемый воздух поступит прежде, чем завершится заданный промежуток времени термообработки, измерительная секция 183 все равно не будет выполнять измерение концентрации алкоголя. Более того, пока истекшее время, измеряемое таймерной секцией 182, не достигнет заданного времени термообработки, секция 184 оповещения представляет на дисплее 13, как показано на фиг. 4(A), время, оставшееся до момента, когда истекшее время достигнет времени термообработки.

С другой стороны, если измерительная секция 183 определит, что истекшее время, измеряемое таймерной секцией 182, достигло заданного времени термообработки (этап S103: «ДА» (YES)), секция 181 для получения выходных данных датчиков выделяет выходные данные датчика из выходного электрического сигнала полупроводникового датчика 17 алкоголя (этап S104). Измерительная секция 183 определяет, является ли изменение величины выходных данных полупроводникового датчика 17 алкоголя, выделенных секцией 181 для получения выходных данных датчиков, равным или превосходящим заданный порог (этап S105). Если выдыхаемый воздух попал к полупроводниковому датчику 17 алкоголя, происходит изменение концентрации кислорода в среде, окружающей полупроводниковый элемент в этом полупроводниковом датчике 17 алкоголя. Вследствие этого, в рассматриваемом варианте поступление выдыхаемого воздуха определяют по факту изменения величины выходных данных полупроводникового датчика 17 алкоголя.

Если измерительная секция 183 определит, что величина выходных данных полупроводникового датчика 17 алкоголя не изменилась (этап S105: «НЕТ»), процесс возвращается к этапу S104 и ожидает появления выдыхаемого воздуха. Пока не обнаружено появление выдыхаемого воздуха, секция 184 оповещения предлагает субъекту тестирования направить выдыхаемый воздух в устройство, представляя на дисплее 13 слово «СТАРТ» ("START"), как показано на фиг. 4(B).

Если измерительная секция 183 обнаружит изменение величины выходных данных полупроводникового датчика 17 алкоголя, выделенных секцией 181 для получения выходных данных датчиков (этап S105: «ДА»), эта измерительная секция 183 сохраняет в своем внутреннем запоминающем устройстве величину выходных данных датчика, выделенных секцией 181 для получения выходных данных датчиков на этапе S104, непосредственно перед тем, как произошло изменение величины данных датчика (этап S106). После этого таймерная секция 182 начинает измерение времени, истекшего от момента, когда поступил выдыхаемый воздух (этап S107). Затем, секция 181 для получения выходных данных датчиков выделяет величину выходных данных полупроводникового датчика 17 алкоголя из выходного электрического сигнала этого полупроводникового датчика 17 алкоголя (этап S108). Далее, измерительная секция 183 определяет, достигло ли истекшее время, измеренное таймерной секцией 182, от момента, когда поступил выдыхаемый воздух, заданного времени измерений (этап S109). Если измерительная секция определит, что истекшее время не достигло времени измерений (этап S109: «НЕТ»), процесс возвращается к этапу S108 для продолжения получения выходных данных датчика.

С другой стороны, если измерительная секция 183 определит, что истекшее время достигло времени измерений (этап S109: «ДА»), эта измерительная секция 183 сохраняет в своем внутреннем запоминающем устройстве величину выходных данных датчика, выделенную секцией 181 для получения выходных данных датчиков на этапе S108 непосредственно перед тем, как было достигнуто заданное время измерений (этап S110). Затем измерительная секция 183 вычисляет концентрацию алкоголя, присутствующего в выдыхаемом воздухе, на основе разности между величиной данных датчика, записанной на этапе S106 перед поступлением выдыхаемого воздуха, и величиной данных датчика, записанной на этапе S110 непосредственно перед тем, как было достигнуто заданное время измерений (этап S111).

Когда измерительная секция 183 измерила концентрацию алкоголя, секция 184 оповещения представляет эту концентрацию алкоголя на дисплее 13, как показано на фиг. 4(C) (этап S112). После этого таймерная секция начинает измерение истекшего времени от момента, когда измерительная секция 183 завершила измерение концентрации алкоголя (этап S113). Секция 184 оповещения определяет, достигло ли измеренное истекшее время величины заданного промежутка времени вентиляции (этап S114).

Если секция 184 оповещения определила, что истекшее время, измеренное таймерной секцией 182, еще не достигло заданного времени вентиляции (период вентиляции) (этап S114: «НЕТ»), секция 181 для получения выходных данных датчиков выделяет выходные данные датчика из электрического выходного сигнала датчика 15 открыто/закрыто (этап S115). Секция 184 оповещения определяет, указывают ли выходные данные датчика, выделенные секцией 181 для получения выходных данных датчиков, на факт освобождения крышки 20 (этап S116). Если секция 184 оповещения определит, что выходные данные датчика 15 открыто/закрыто представляют освобождение крышки 20 (этап S116: «ДА»), процесс возвращается к этапу S114, чтобы продолжить определение, достигло ли истекшее время заданного времени вентиляции. В этот момент секция 184 оповещения известит субъекта тестирования, что не следует закрывать крышку 20, поскольку продолжается вентиляция внутреннего пространства корпуса 10, путем представления слова «ОЧИСТКА» ("CLEAN") на дисплее 13, как показано на фиг. 4(D), пока истекшее время не достигнет времени вентиляции.

С другой стороны, если секция 184 оповещения определит, что истекшее время не достигло заданного времени вентиляции, а выходные данные датчика 15 открыто/закрыто указывают, что крышка 20 была закрыта (этап S116: «НЕТ»), секция 184 оповещения выдаст извещение, предлагающее открыть полупроводниковый датчик 17 алкоголя для воздействия наружного воздуха, путем прокрутки на дисплее 13 слова «ОТКРОЙТЕ» ("OPEN"), как показано на фиг. 4(E) и 4(F), и, кроме того, воспроизведет сигнал тревоги через громкоговоритель 14 (этап S117). В этот момент таймерная секция 182 прекращает измерение истекшего времени, начатое на этапе S113.

После этого таймерная секция 182 начинает измерение истекшего времени от момента, когда крышка 20 была закрыта (этап S118). Тогда секция 181 для получения выходных данных датчиков выделяет выходные данные датчика из выходного электрического сигнала датчика 15 открыто/закрыто (этап S119). Эта секция 184 оповещения определяет, указывают ли выходные данные датчика, выделенные секцией 181 для получения выходных данных датчиков, факт освобождения крышки 20 (этап S120). Если секция 184 оповещения определит, что выходные данные датчика 15 открыто/закрыто указывают, что крышка 20 была закрыта (этап S120: «НЕТ»), эта секция 184 оповещения проверяет, достигло ли истекшее время, измеренное таймерной секцией 182, заданного времени прекращения оповещения (этап S121). Если истекшее время не достигло заданного времени прекращения оповещения (этап S121: «НЕТ»), процесс возвращается к этапу S119, а секция 184 оповещения непрерывно выдает сообщение, предлагающее открыть полупроводников датчик 17 алкоголя для воздействия наружного воздуха. С другой стороны, если истекшее время достигло заданного времени прекращения оповещения (этап S121: «ДА»), передача сообщения прекращается с целью уменьшить потребление энергии дисплеем 13 и громкоговорителем 14, и при этом происходит выключение питания устройства 1 для измерения концентрации алкоголя. Вследствие этого, даже если субъект тестирования игнорирует оповещение и оставляет крышку 20 закрытой, становится возможным предотвратить полное израсходование запаса энергии источника питания прежде следующего использования устройства.

С другой стороны, на этапе S120, если секция 184 оповещения определит, что выходные данные датчика 15 открыто/закрыто указывают, что крышка 20 была освобождена (этап S120: «ДА»), секция 184 оповещения прекращает передачу сообщения, предлагающего открыть полупроводниковый датчик 17 алкоголя для воздействия наружного воздуха. После этого таймерная секция 182 заново запускает измерение истекшего промежутка времени, начатое ранее на этапе S113 (этап S122).

Затем процесс возвращается к этапу S114 и продолжает определение, достигло ли истекшее время заданного времени вентиляции. На этапе S122 сбрасывают отсчет истекшего времени и устанавливают его на 0 секунд. Например, таймерная секция 182 конфигурирована для определения, достигло ли время, истекшее с момента начала подачи оповещения, заданного времени прекращения оповещения.

С другой стороны, на этапе S114, если секция 184 оповещения определит, что истекшее время, измеренное таймерной секцией 182, достигло времени вентиляции (этап S114: «ДА»), происходит выключение питания устройства 1 для измерения концентрации алкоголя и процесс завершается. Вследствие этого, даже если крышка 20 остается закрытой до следующего момента, когда произойдет включение устройства 1 для измерения концентрации алкоголя, секция 184 оповещения не будет выдавать сообщение, предлагающее открыть полупроводниковый датчик 17 алкоголя для воздействия окружающего воздуха.

Таким образом, согласно рассматриваемому варианту, если полупроводниковый датчик 17 алкоголя оказался изолирован от наружного воздуха, когда время, истекшее от момента, в который была измерена концентрация алкоголя, меньше заданного времени вентиляции, измерительная секция передает сообщение, предлагающее открыть полупроводниковый датчик 17 алкоголя для воздействия наружного воздуха.

Вследствие этого, можно предотвратить деградацию полупроводникового датчика 17 алкоголя из-за отравляющего вещества, находящегося во внутреннем пространстве корпуса 10.

Второй вариант

Фиг. 5 представляет упрощенную блок-схему, показывающую конфигурацию устройства 2 для измерения концентрации алкоголя согласно второму варианту.

В устройстве 2 для измерения концентрации алкоголя согласно второму варианту 2 в дополнение к конфигурации первого варианта модуль 18 управления дополнительно содержит секцию 285 определения времени вентиляции. Компонентам второго варианта, таким же, как соответствующие компоненты первого варианта, присвоены точно такие же позиционные обозначения, как в первом варианте.

Секция 285 определения времени вентиляции определяет на основе концентрации алкоголя, измеренной посредством измерительной секции 183, время вентиляции, в течение которого следует вентилировать внутреннее пространство корпуса 10. Например, секция 285 определения времени вентиляции задает время вентиляции в соответствии с таблицей, ассоциирующей концентрацию и время вентиляции. В этой таблице время вентиляции представляет монотонную, неубывающую функцию измеренной концентрации алкоголя. Таким образом, чем выше вероятность того, что выдыхаемый воздух содержит отравляющее вещество, тем более продолжительное выбирают время вентиляции.

Третий вариант

Фиг. 6 представляет схематичную блок-схему, показывающую конфигурацию устройства 3 для измерения концентрации алкоголя согласно третьему варианту.

Это устройство 3 для измерения концентрации алкоголя согласно третьему варианту содержит датчик 37 алкоголя на основе топливного элемента и дополнительно содержит датчик 16 дыхания. Компонентам третьего варианта, таким же, как соответствующие компоненты первого варианта, присвоены точно такие же позиционные обозначения, как в первом варианте.

Датчик 16 дыхания определяет факт поступления выдыхаемого воздуха через вентиляционные отверстия 12 и передает на выход электрический сигнал, указывающий, поступил или нет выдыхаемый воздух. Этот датчик 16 дыхания может, например, быть реализован в виде датчика давления, преобразующего величину давления внутри корпуса 10 в электрический сигнал, или датчик потока, преобразующий скорость потока газа через вентиляционные отверстия 12 в электрический сигнал.

Датчик 37 алкоголя на основе топливного элемента содержит полимерную мембрану, проницаемую для ионов водорода, и платиновый катализатор. Платиновый катализатор отделяет ионы водорода от алкоголя, присутствующего в выдыхаемом воздухе, а датчик 37 алкоголя на основе топливного элемента генерирует электроэнергию в результате реакции ионов водорода с кислородом воздуха через полимерную мембрану. Следовательно, чем выше концентрация алкоголя в выдыхаемом воздухе, тем большее количество ионов водорода отделяет платиновый катализатор, и, таким образом, тем больше электроэнергии генерирует датчик 37 алкоголя на основе топливного элемента.

С другой стороны, если датчик 37 алкоголя на основе топливного элемента открыт для воздействия наружного воздуха или выдыхаемого воздуха в течение продолжительного времени, активность платинового катализатора постепенно снижается. Вследствие этого скорость реакции кислорода и водорода в таком датчике 37 алкоголя на основе топливного элемента снижается. Иными словами, происходит деградация полупроводникового датчика 17 алкоголя. В рассматриваемом примере полупроводниковый датчик 17 алкоголя представляет собой пример датчика газа.

Далее будет рассмотрена работа устройства 3 для измерения концентрации алкоголя согласно третьему варианту.

Фиг. 7 представляет логическую схему, показывающую работу устройства 3 для измерения концентрации алкоголя согласно третьему варианту.

Когда секция 181 для получения выходных данных датчиков принимает от датчика 15 открыто/закрыто электрический сигнал, указывающий освобождение крышки 20, таймерная секция 182 начинает измерять время, истекшее с момента, когда крышка 20 была открыта (этап S201). Измерительная секция 183 определяет, достигло ли истекшее время, измеренное таймерной секцией 182, заданного времени восстановления (например, 10 с) (этап S202). Это время восстановления представляет собой время для удаления алкоголя, осевшего на датчик 37 алкоголя на основе топливного элемента в ходе предыдущего измерения, с этого датчика 37 алкоголя на основе топливного элемента. Если истекшее время, измеренное таймерной секцией 182, не достигло времени восстановления (этап S202: «НЕТ»), процесс возвращается к этапу S202 и повторяет определение, сравнялось ли истекшее время со временем восстановления. Устройство 3 для измерения концентрации алкоголя воспринимает поступление выдыхаемого воздуха после того, как истекшее время, измеренное таймерной секцией 182, достигнет заданного времени восстановления. Иными словами, даже если выдыхаемый воздух поступит прежде, чем пройдет время восстановления, измерительная секция 183 не будет измерять концентрацию алкоголя. Более того, до того, как истекшее время, измеренное таймерной секцией 182, достигнет заданного времени восстановления, секция 184 оповещения представляет на дисплее 13, как показано на фиг. 4(A), время, остающееся до момента, как истекшее время достигнет времени восстановления.

С другой стороны, если таймерная секция 182 определит, что истекшее время, измеренное таймерной секцией 182, достигло заданного времени восстановления (этап S202: «ДА»), секция 181 для получения выходных данных датчиков выделит выходные данные датчика из выходного электрического сигнала от датчика 16 дыхания (этап S203). Измерительная секция 183 в этом случае определит, указывают ли выходные данные датчика 16 дыхания, выделенные секцией 181 для получения выходных данных датчиков, факт поступления выдыхаемого воздуха (поступил выдыхаемый воздух или нет) (этап S204). Если измерительная секция 183 определит, что выходные данные датчика 16 дыхания указывают, что выдыхаемый воздух не поступил (этап S204: «НЕТ»), процесс возвращается к этапу S203 и ожидает поступления выдыхаемого воздуха. До тех пор, пока не будет обнаружено поступление выдыхаемого воздуха, секция 184 оповещения будет предлагать субъекту тестирования направить выдыхаемый воздух в устройство путем представления на дисплее 13 слова "START", как показано на фиг. 4(B).

Если измерительная секция 183 определила, что выходные данные датчика 16 дыхания, выделенные секцией 181 для получения выходных данных датчиков, указывают, что выдыхаемый воздух поступил (этап S204: «ДА»), секция 181 для получения выходных данных датчиков выделяет выходные данные датчика 37 алкоголя на основе топливного элемента из выходного электрического сигнала этого датчика 37 алкоголя на основе топливного элемента (этап S205). Измерительная секция 183 определяет, превосходят ли выходные данные датчика 37 алкоголя на основе топливного элемента, выделенные секцией 181 для получения выходных данных датчиков, пиковую величину выходных данных датчика, полученных после момента времени, когда на этапе S204 был обнаружен факт поступления выдыхаемого воздуха (этап S206). Если измерительная секция 183 определит, что выделенные выходные данные датчика больше указанной пиковой величины (этап S206: «ДА»), измерительная секция 183 обновляет пиковую величину (этап S207). С другой стороны, если измерительная секция 183 определит, что выделенные выходные данные датчика меньше или равны этой пиковой величине (этап S206: «НЕТ»), измерительная секция 183 не обновляет пиковую величину. После этого измерительная секция вычисляет интегрированную величину выходных данных датчика 37 алкоголя на основе топливного элемента (этап S208).

Далее, измерительная секция 183 определяет, действительно ли выходные данные датчика 37 алкоголя на основе топливного элемента меньше или равны 20% пиковой величины (этап S209). Если измерительная секция 183 определит, что выходные данные датчика 37 алкоголя на основе топливного элемента больше 20% пиковой величины (этап S209: «НЕТ»), эта измерительная секция 183 определяет, действительно ли пиковая величина, измеренная в течение заданного промежутка времени (например, 1 с) от начала получения выходных датчика 37 алкоголя на основе топливного элемента, меньше или равна заданному порогу (этап S210).

Если измерительная секция 183 определит, что выходные данные датчика 37 алкоголя на основе топливного элемента больше 20% пиковой величины и что пиковая величина больше порога (этап S210: «НЕТ»), процесс возвращается к этапу S205 для получения выходных данных датчика 37 алкоголя на основе топливного элемента. С другой стороны, если измерительная секция определит, что значение полученного сигнала больше 20% пиковой величины и что пиковая величина меньше или равна порогу (этап S210: «ДА»), эта измерительная секция 183 признает, что выдыхаемый воздух не содержит алкоголя (этап S211). Иными словами, измерительная секция 183 определяет, что концентрация алкоголя в выдыхаемом воздухе равна 0%.

С другой стороны, если измерительная секция 183 определит на этапе S209, что выходные данные датчика 37 алкоголя на основе топливного элемента меньше или равны 20% пиковой величины (этап S209: YES), эта измерительная секция 183 измеряет концентрацию алкоголя, содержащегося в выдыхаемом воздухе, на основе пиковой величины и интегрированной величины выходных данных датчика (этап S212).

Когда измерительная секция 183 измерила концентрацию алкоголя на этапе S211 или этапе S212, секция 184 оповещения представляет измеренную величину концентрации алкоголя на дисплее 13, как показано на фиг. 4(C) (этап S213). После этого таймерная секция 182 начинает измерять истекшее время от момента, когда измерительная секция 183 завершила измерение концентрации алкоголя (этап S214). Секция 184 оповещения определяет, достигло ли истекшее время, измеренное таймерной секцией 182, заданного времени вентиляции (этап S215).

Если секция 184 оповещения определит, что истекшее время, измеренное таймерной секцией 182, не достигло промежутка времени вентиляции (этап S215: «НЕТ»), секция 181 для получения выходных данных датчиков выделяет выходные данные датчика из выходного электронного сигнала датчика 15 открыто/закрыто (этап S216). Секция 184 оповещения определяет, указывают ли выходные данные датчика, выделенные секцией 181 для получения выходных данных датчиков, факт освобождения крышки 20 (этап S217). Если секция 184 оповещения определит, что выходные данные датчика 15 открыто/закрыто указывают факт освобождение крышки 20 (этап S217: «ДА»), процесс возвращается к этапу S215 для продолжения определения, сравнялось ли истекшее время со временем вентиляции. В это время секция 184 оповещения сообщает субъекту тестирования, что крышку 20 закрывать не следует, поскольку необходима вентиляция внутреннего пространства (воздуха внутри) корпуса 10, представляя на дисплее 13 слово "CLEAN", как показано на фиг. 4(D), до тех пор, пока истекшее время не достигнет времени вентиляции.

С другой стороны, если секция 184 оповещения определит, что истекшее время не достигло времени вентиляции и что выходные данные датчика 15 открыто/закрыто указывают, что крышка 20 была закрыта (этап S217: «НЕТ»), секция 184 оповещения выдает сообщение, предлагающее открыть датчик 37 алкоголя на основе топливного элемента для воздействия наружного воздуха посредством «прокрутки» на дисплее 13 слова "OPEN", как показано на фиг. 4(E) и 4(F), и также воспроизводит сигнал тревоги через громкоговоритель 14 (этап S218). В этот момент таймерная секция 182 останавливает измерение истекшего времени, начатое на этапе S214.

Далее, таймерная секция 182 начинает измерение времени, истекшего с момента, когда крышка 20 была закрыта (этап S219). Тогда секция 181 для получения выходных данных датчиков выделяет данные датчика из выходного электрического сигнала датчика 15 открыто/закрыто (этап S220). Секция 184 оповещения определяет, указывают ли выходные датчика, выделенные секцией 181 для получения выходных данных датчиков, что крышка 20 освобождена (этап S221). Если секция 184 оповещения определит, что выходные данные датчика 15 открыто/закрыто указывают, что крышка 20 закрыта (этап S221: «НЕТ»), эта секция 184 оповещения определяет, достигло ли истекшее время, измеренной таймерной секцией 182, заданного времени прекращения оповещения (этап S222). Если истекшее время не достигло времени прекращения оповещения (этап S222: «НЕТ»), процесс возвращается к этапу S220, а секция 184 оповещения непрерывно выдает сообщение, предлагающее открыть датчик 37 алкоголя на основе топливного элемента для воздействия наружного воздуха. С другой стороны, если истекшее время достигло времени прекращения оповещения (этап S222: «ДА»), оповещение останавливается, чтобы снизить потребление энергии дисплеем 13 и громкоговорителем 14, и происходит выключение питания устройства 3 для измерения концентрации алкоголя. Вследствие этого, даже если субъект тестирования игнорирует оповещение и оставляет крышку 20 закрытой, становится возможным предотвратить полное израсходование энергии источника питания прежде следующего использования.

С другой стороны, на этапе S221, если секция 184 оповещения определила, что выходные данные датчика 15 открыто/закрыто указывают, что крышка 20 была освобождена (этап S221: «ДА»), секция 184 оповещения прекращает передачу сообщения, предлагающего открыть датчик 37 алкоголя на основе топливного элемента для воздействия наружного воздуха. После этого таймерная секция 182 начинает заново измерять истекшее время, измерение которого первый раз началось на этапе S214 (этап S223). Затем процесс возвращается к этапу S215 и продолжает определять, сравнялось ли истекшее время со временем вентиляции. На этапе S223 «сбрасывают» продолжительность истекшего времени и присваивают ей значение 0 с. Например, таймерная секция 182 конфигурирована для определения, сравнялось ли истекшее время оповещения с заданным временем прекращения оповещения.

С другой стороны, на этапе S215, если секция 184 оповещения определила, что истекшее время, измеренное таймерной секцией 182, достигло времени вентиляции (этап S215: «ДА»), питание устройства 3 для измерения концентрации алкоголя выключается и процесс завершается. Таким образом, даже если крышка 20 останется закрытой до следующего момента включения питания устройства 3 для измерения концентрации алкоголя, секция 184 оповещения не выдает сообщения, предлагающего открыть датчик 37 алкоголя на основе топливного элемента для воздействия наружного воздуха.

Выше были рассмотрены подробно несколько вариантов со ссылками на чертежи. Однако конкретные конфигурации никоим образом не ограничиваются рассмотренными здесь вариантами, так что возможны различные изменения устройства.

Например, в описанном выше варианте рассмотрен случай, когда питание устройства выключают, чтобы снизить расход энергии, если после сообщения, предлагающего открыть датчик газа для воздействия наружного воздуха, истекло время прекращения оповещения, а крышка 20 так и не была освобождена. Однако возможные варианты никоим образом этим не ограничиваются. Например, в другом варианте секция 184 оповещения может продолжать показывать это сообщение независимо от того, сколько времени истекло с момента, когда это сообщение, предлагающее открыть датчик газа для воздействия наружного воздуха, было выдано первый раз. Следовательно становится возможным более настойчиво предлагать субъекту тестирования открыть датчик газа для воздействия наружного воздуха. Более того, если вследствие такого подхода оставшегося в источнике питания запаса электроэнергии может не хватить для включения устройства следующий раз, этот факт позволит субъекту тестирования понять, что необходимо оставлять крышку 20 освобожденной на период времени, эквивалентный времени вентиляции. Более того, например, в другом варианте секция 184 оповещения может выдавать сообщения, предлагающие открыть датчик газа для воздействия наружного воздуха, через заданные интервалы.

Кроме того, в рассмотренном выше варианте описан случай, когда устройство для измерения концентрации газа реализовано в виде устройств 1, 2 и 3 для измерения концентрации алкоголя. Однако возможные варианты никоим образом этим не ограничиваются. Например, функции устройства для измерения концентрации газа согласно настоящему изобретению могут быть применены в других устройствах для измерения концентрации газа. К примерам таких других устройств для измерения концентрации газа относятся устройство для измерения количества «сожженного» телесного жира, которое определяет масштабы «сжигания» телесного жира путем измерения концентрации ацетона в выдыхаемом воздухе (концентрации в выдыхаемом воздухе газа, являющегося индикатором количества сожженного телесного жира), и устройство для определения запаха изо рта, которое измеряет концентрацию газов, вызывающих запах изо рта, таких как метилмеркаптан. Датчик газа (датчик биологического газа) в составе устройства для измерения концентрации газа (устройства для измерения концентрации биологического газа) может быть конфигурирован для обнаружения в выдыхаемом воздухе по меньшей мере одного из газов - алкоголя, газа, являющегося маркером сжигания телесного жира, и/или газа, вызывающего запах изо рта.

На фиг. 8 представлена упрощенная блок-схема, показывающая конфигурацию компьютера 900 согласно по меньшей мере одному из вариантов.

Компьютер 900 содержит центральный процессор CPU 901, главное запоминающее устройство 902, вспомогательное запоминающее устройство 903 и интерфейс 904.

Модули 18 и 28 управления, рассмотренные выше, оснащены таким компьютером 900. Команды для выполнения процессорных операций, описанных выше, хранятся в форме программы во вспомогательном запоминающем устройстве 903. Процессор CPU 901 считывает программу из вспомогательного запоминающего устройства 903 и передает эту программу в главное запоминающее устройство 902, после чего происходит выполнение описанных выше процессов согласно указанной программе.

По меньшей мере в одном из вариантов вспомогательное запоминающее устройство 903 представляет собой, например, энергонезависимый носитель записи. К примерам подобных энергонезависимых носителей относятся магнитный диск, магнитооптический диск, компакт-диск CD-ROM, диск DVD-ROM и полупроводниковое запоминающее устройство, присоединенные через интерфейс 904. Более того, если программа передана компьютеру 900 по линии связи, тогда компьютер 900, принявший передачу, может направить программу в главное запоминающее устройство 902 и выполнить рассмотренные выше процессы.

Кроме того, программа может обеспечивать реализацию части перечисленных выше функций.

Далее, программа может реализовать рассмотренные выше функции посредством сочетания с другой программой, ранее сохраненной во вспомогательном запоминающем устройстве 903, в виде так называемого разностного файла (разностной программы).

В одном из вариантов устройство для измерения концентрации газа содержит: измерительную секцию, конфигурированную для измерения концентрации газа на основе датчика газа, конфигурированного для передачи на выход электрического сигнала в соответствии с концентрацией газа, являющегося целью измерения; таймерную секцию, конфигурированную для измерения времени, истекшего с момента, когда измерительная секция произвела измерение концентрации газа; и секцию оповещения, конфигурированную, чтобы, если датчик газа оказался изолирован от наружного воздуха, когда истекшее время, измеренное таймерной секцией, меньше заданного времени вентиляции (периода вентиляции), выдать сообщение, предлагающее открыть датчик газа для воздействия наружного воздуха.

В рассматриваемом варианте таймерная секция может быть конфигурирована для остановки измерения, если датчик газа оказался изолирован от наружного воздуха, когда истекшее время меньше времени вентиляции, и заново начинает измерения после того, как датчик газа будет открыт для воздействия наружного воздуха.

В рассматриваемом варианте таймерная секция может быть конфигурирована для остановки измерения, когда датчик газа оказывается изолирован от наружного воздуха в период, пока измеренное истекшее время меньше заданного времени вентиляции, и сброса результата измерения истекшего времени.

В рассматриваемом варианте устройство для измерения концентрации газа может дополнительно содержать: секцию определения времени вентиляции, конфигурированную для определения времени вентиляции на основе концентрации газа, измеренной посредством измерительной секции.

В другом варианте способ оповещения содержит: измерение концентрации газа с применением датчика газа, конфигурированного для передачи на выход электрического сигнала, соответствующего концентрации газа, являющегося целью измерений; измерения времени, истекшего с момента, когда была измерена концентрация газа; и в случае, если датчик газа оказался изолирован от наружного воздуха, когда истекшее время меньше заданного времени вентиляции, выдачу сообщения, предлагающего открыть датчик для воздействия наружного воздуха.

Еще в одном варианте предложена программа, при выполнении которой компьютер выполняет функции: измерительной секции, измеряющей концентрацию газа с использованием датчика газа, передающего на выход электрический сигнал в соответствии с концентрацией газа, являющегося целью измерения; таймерной секции, измеряющей время, истекшее с момента, когда измерительная секция произвела измерение концентрации газа; и секции оповещения, которая, если датчик газа оказался изолирован от наружного воздуха, когда истекшее время, измеренное таймерной секцией, меньше заданного времени вентиляции, выдает сообщение, предлагающее открыть датчик газа для воздействия наружного воздуха.

Использование: для измерения концентрации газа. Сущность изобретения заключается в том, что устройство измерения концентрации газа содержит: измерительную секцию, выполненную с возможностью измерения концентрации газа на основе выходного сигнала датчика газа; таймерную секцию, выполненную с возможностью измерения времени, истекшего с момента измерения концентрации газа измерительной секцией; и секцию оповещения, выполненную с возможностью выдачи оповещения, в случае, когда датчик газа оказывается изолирован от наружного воздуха, когда измеренное истекшее время меньше заданного времени вентиляции. Технический результат: обеспечение возможности исключения деградации датчика газа отравляющим веществом. 3 н. и 12 з.п. ф-лы. 8 ил.

1. Устройство измерения концентрации газа, содержащее:
измерительную секцию, выполненную с возможностью измерения концентрации газа на основе выходного сигнала от датчика газа;
таймерную секцию, выполненную с возможностью измерения времени, истекшего с момента измерения концентрации газа измерительной секции; и
секцию оповещения, выполненную с возможностью выдачи оповещения в случае, когда датчик газа оказывается изолирован от наружного воздуха, когда измеренное истекшее время меньше заданного времени вентиляции.

2. Устройство измерения концентрации газа по п. 1, в котором таймерная секция выполнена с возможностью прекращения измерения истекшего времени, когда датчик газа оказывается изолирован от наружного воздуха, когда измеренное истекшее время меньше заданного времени вентиляции, и возобновления измерения истекшего времени, когда датчик газа открыт для наружного воздуха.

3. Устройство измерения концентрации газа по п. 1, в котором таймерная секция выполнена с возможностью определения, сравнялось ли истекшее время оповещения с заданным временем прекращения оповещения.

4. Устройство для измерения концентрации газа по п. 1, дополнительно содержащее:
секцию определения времени вентиляции, выполненную с возможностью определения заданного времени вентиляции на основе концентрации газа, измеренной посредством измерительной секции.

5. Устройство измерения концентрации газа по любому из пп. 1-4, дополнительно содержащее:
главный корпус; и
элемент, выполненный так, что датчик газа изолирован от наружного воздуха, когда элемент находится в положении закрытия, и датчик газа открыт для наружного воздуха, когда датчик газа находится в положении открытия.

6. Устройство измерения концентрации газа по п. 5, в котором
элемент выполнен с возможностью сдвига относительно части главного корпуса, и
элемент выполнен с возможностью недопущения его отсоединения от главного корпуса.

7. Устройство измерения концентрации газа по п. 5, в котором
элемент выполнен с возможностью сдвига относительно части главного корпуса,
при этом главный корпус снабжен металлическим каркасом.

8. Устройство измерения концентрации газа по п. 5, дополнительно содержащее:
датчик «открыто/закрыто», выполненный с возможностью определения, находится ли элемент в положении закрытия или нет.

9. Устройство измерения концентрации газа по п. 1, в котором датчик газа выполнен с возможностью измерения концентрации алкоголя в выдыхаемом воздухе.

10. Устройство измерения концентрации газа по п. 1, в котором датчик газа выполнен с возможностью измерения концентрации в выдыхаемом воздухе газа, указывающего количество сжигаемого телесного жира, и/или газа, вызывающего запах изо рта.

11. Способ оповещения, содержащий этапы, на которых:
измеряют концентрацию газа на основе выходного сигнала от датчика газа;
измеряют время, истекшее с момента измерения концентрации газа, и
выдают оповещение в случае, когда датчик газа оказывается изолирован от наружного воздуха, когда измеренное истекшее время меньше заданного времени вентиляции.

12. Способ оповещения по п. 11, дополнительно содержащий этапы, на которых:
в случае, когда датчик газа оказывается изолирован от наружного воздуха, когда измеренное истекшее время меньше заданного времени вентиляции, прекращают измерение истекшего времени; и
возобновляют измерение истекшего времени, когда датчик газа открыт для наружного воздуха.

13. Способ оповещения по п. 11 или 12, дополнительно содержащий этап, на котором:
определяют, сравнялось ли истекшее время оповещения с заданным временем прекращения оповещения.

14. Способ оповещения по п. 11 или 12, дополнительно содержащий этап, на котором:
определяют время вентиляции на основе измеренной концентрации газа.

15. Носитель записи с записанной на нем программой, вызывающей выполнение компьютером функции:
измерительной секции, выполненной с возможностью измерения концентрации газа на основе выходного сигнала от датчика газа;
таймерной секции, выполненной с возможностью измерения времени, истекшего с момента измерения концентрации газа измерительной секцией; и
секции оповещения, выполненной с возможностью выдачи оповещения в случае, когда датчик газа оказывается изолирован от наружного воздуха, когда измеренное истекшее время меньше заданного времени вентиляции.