[发明专利]交互式醉度计

说明书

技术领域

本发明涉及对呼气中酒精浓度的测定，并提出有关测量准确度、响应时间以及一方面的测量对象或操作者与另一方面的测量装置之间的交互的主要方面。

背景技术

文献中描述过用于醉度计(alcometry)的多种方法和设备，即测定呼气中的酒精浓度。这些方法和设备中的一些已经给予广泛使用，既用做测量仪器，又用做控制设备。酒精自锁是后者的一个示例，防止车辆驾驶员在不具备安全的呼吸样本-即酒精浓度不超过现行浓度限制的情况下发动车辆。

在醉度计中，主要有两种测量原理，使用酒精的物理性质和化学性质。后一类主要基于由催化剂作为媒介促成的燃烧。可通过测量例如在燃料电池或半导体传感器中产生的燃烧能量来确定酒精浓度。这种类型的传感器在设计和例如电子电路的外设的简化方面是有利的。另外，半导体传感器具有小物理尺寸且可以低成本制造。

催化剂的特征和实际燃烧温度决定了催化传感器的选择。由于其它有机物质也以类似方式燃烧，因此难以获得绝对的特异性。另一难题与催化剂的长期性质有关。受到某些物质的影响使得重复校准成为必要，并构成对操纵的危险性。这种物质，例如包含硫磺的气体，在呼气和如空气污染物中都很普遍。催化传感器不幸被可靠性问题所困扰，该问题尚未以令人满意的方式得到解决。这些性质被警察用于对醉酒驾驶的证据目的。不过，测量低浓度在精度方面有要求，而市场上基于红外(IR)的证据仪器价格昂贵。

红外(IR)光谱表现物理测量方法，该方法不被上述问题所困扰。该方法使用当受到红外光照射时气相酒精产生的特定“指纹”。吸收谱是由于分子内原子键所特有的分子共振振动(resonant molecularvibration)。由此可推导出吸收谱的特定性质，和对于其它物质的其相关的高度选择性，及对于操纵的安全性。另外，基于IR仪器的使用需要专门知识。

醉度计(alcometer)的性能经常记录为关于一定测量范围内的准确度。对于证据仪器，经常需要的准确度为±5％，而对于筛选和类似目的，±20％的准确度被认为足够。用于消费者市场的醉度计具有较低的准确度。在这些仪器和筛选仪器当中，由于催化剂的不良受控条件引起的系统误差是主要的。对基于IR的仪器，可通过校准程序来使系统误差最小化。剩余误差(remaining error)具有由于来自载有一个或多个传感器信号的信息中的随机噪声的特征。可将误差和噪声水平表达为统计要素(entity)，例如在特定带宽上随机变化的均方值。

醉度计的一个重要方面涉及与例如对车辆驾驶的建议或法定的浓度限制有关的酒精测定。在瑞典，0.02％血液酒精浓度是现行的作为针对车辆驾驶员的上限，相应于在呼气样本中大约0.1mg/L。在欧盟的大多数地区中，相应的限制分别为0.05％mg/L和0.25mg/L。

测量时参考一定浓度限制，错误的肯定和否定输出的比率是性能的相关值。高准确度，即小误差，导致小概率的错误输出，反之亦然。另一方面，为此目的，准确度只关注接近于该浓度的区间，而不关注该区间之外。

在警察控制和路障处，正在越来越多地执行清醒测试。瑞典警察部门每年对车辆驾驶员执行接近于两百万次清醒测试，由此捉住大约15000个醉酒驾驶员。因此在超过99％的测试机会中发现否定输出。看起来在每单位时间执行的测试数量和喝醉驾驶员的百分比以及每单位时间酒精相关事故的数量之间存在关联。在某些国家，醉酒驾驶员的百分比高于瑞典，但在许多国家对清醒的车辆驾驶存在增长性支持。酒精自锁的使用也已经成功，不仅用于在确信醉酒驾驶之后有条件吊销驾驶员的执照，而且用于运输服务的质量保证。

在可以促使对人员进行清醒测试时，存在许多行车安全领域范围之外的形势和情况。专业实践需要精确、良好的判断，对一定个体的依赖性是清醒测试的有益前提。另外，在不同类型事件中，可能存在清醒测试的原因，例如在道路控制站(passage control station)处。

不幸地是，酒精测定的许多应用领域已被现有技术和工程解决方案的实际限制和经济限制所阻碍。除了上述之外，存在与实际采样技术相关的实际问题。技术解决方案的状态出于卫生原因需要可更换和一次性的吹口。每次测量时更换吹口既浪费时间又增加成本。在寒冷天气下一次测试耗用的总时间可能是数分钟，这在例如道路控制处或在车载酒精自锁情况下是无法接受的。

总之，可以得出的结论是现有醉度计技术的状态受多个问题困扰，触及的中心问题与准确度、时间耗用、方便性、可靠性和成本有关。

发明内容