KR102330982B1

KR102330982B1 - 날숨 온도 측정 기능을 구비한 음주측정기

Info

Publication number: KR102330982B1
Application number: KR1020200004807A
Authority: KR
Inventors: 유도준; 이준노
Original assignee: (주)센텍코리아
Priority date: 2020-01-14
Filing date: 2020-01-14
Publication date: 2021-11-26
Also published as: KR20210091857A

Abstract

본 발명은 음주측정기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 날숨의 온도를 고려하여 정확하게 혈중 알코올 농도를 측정할 수 있는 음주측정기에 관한 것이다. 본 발명은 날숨이 흐르는 날숨 통로와, 상기 날숨 통로에 흐르는 날숨에 포함된 알코올의 농도에 따른 전기신호를 생성하는 알코올 센서를 포함하는 음주측정기로서, 상기 날숨 통로는, 상기 날숨 통로의 일단부에서 타단부까지 연장된 관통구멍을 규정하는 측벽과; 상기 날숨 통로의 중심부에서 상기 측벽으로부터 내측으로 연장되어 상기 관통구멍을 좁히는 차단벽을 구비하며, 상기 날숨 통로의 날숨이 유입되는 일단부와, 상기 차단벽 사이에 설치되며, 상기 날숨 통로로 유입된 날숨의 일부가 통과하는 온도센서 설치관과; 상기 온도센서 설치관의 내부에 배치되어 상기 온도센서 설치관을 통과하는 날숨의 온도에 따른 전기신호를 생성하는 온도센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 음주측정기를 제공한다. 본 발명에 따른 음주측정기는 날숨의 온도를 고려하여 정확하게 혈중 알코올 농도를 측정할 수 있다는 장점이 있다.

Description

날숨 온도 측정 기능을 구비한 음주측정기{Breath alcohol analyzer with exhalation temperature measurement function}

본 발명은 음주측정기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 날숨의 온도를 고려하여 좀 더 정확하게 혈중 알코올 농도를 측정할 수 있는 음주측정기에 관한 것이다.

음주측정기는 들숨의 공기와 섞여서 날숨과 함께 배출되는 알코올의 농도를 측정한다. 날숨과 함께 배출되는 알코올은 혈액 속에 들어있던 알코올의 농도에 비례하므로 날숨에 포함된 알코올의 농도를 측정하면 혈중 알코올 농도(Blood alcohol concentration, BAC)를 계산할 수 있다.

종래의 음주측정기는 알코올 농도를 측정하기 위한 수단으로 반도체식 가스센서, 전기화학식 가스센서, 광학식 가스센서 등을 사용하였다.

반도체식 가스센서는 SnO₂, In₂O₃, ZnO 등의 세라믹 반도체 표면에 가스가 접촉되었을 때 세라믹 반도체의 전기전도도가 변화하는 것을 이용하는 것으로서, 수명이 길고 응답속도가 빠른 반면 상대적으로 정확도가 떨어진다.

전기화학식 가스센서는 반응 전극과 대응 전극에서 발생하는 산화·환원 반응에 의해 반응 전극과 대응 전극 사이에 전류가 흐르는 것을 이용하는 것으로서, 정확도가 높으나 수명이 짧고 응답속도가 느리다.

광학식 가스센서는 알코올 분자가 적외선 영역의 파장의 광을 흡수하는 것을 이용하여, 시료가스를 통과한 적외선의 강도 변화에 따른 전기신호를 시료가스에 포함되어 있는 알코올의 농도로 환산한다. 광학식 가스센서는 성능이 우수하지만, 부피가 크기 때문에 휴대가 어렵다는 문제가 있다.

도 1은 종래의 음주측정기의 일례를 개략적으로 나타낸 개념도이다. 도 1에 도시된 음주측정기는 알코올 센서로 전기화학식 가스센서를 사용한다. 도 1을 참고하면, 이러한 음주측정기는 날숨 통로(2), 날숨 통로(2)와 연통된 시료가스챔버(3), 시료가스챔버(3)와 연결된 흡입 펌프(4)을 포함한다.

날숨 통로(2)는 양단이 개방되어 있는 실린더 형태이다. 날숨 통로(2) 일단의 유입구(23)에는 불대(1)가 결합할 수 있다. 불대(1)를 통해서 날숨 통로(2)로 유입된 날숨은 날숨 통로(2) 타단의 배출구(24) 통해서 외부로 배출된다.

날숨 통로(2)에는 날숨 통로(2)에 유입된 날숨의 일부를 시료가스챔버(3)에 공급하기 위한 채취구멍(21)이 형성되어 있다. 날숨 통로(2)에 유입된 날숨의 대부분은 배출구(24)를 통해서 바로 외부로 배출되고, 일부가 채취구멍(21)을 통해서 시료가스챔버(3)에 공급된다. 날숨 통로(2)를 흐르는 날숨 중에서 채취구멍(21)을 통해서 공급된 날숨을 시료가스라고 한다.

시료가스챔버(3)는 날숨 통로(2)의 채취구멍(21)과 연결된다. 시료가스챔버(3)의 내부에는 전기화학식 가스센서(5)가 설치된다. 전기화학식 가스센서(5)는 시료가스의 알코올 농도에 따라서 변화하는 전류 값을 출력한다.

흡입 펌프(4)는 시료가스챔버(3)에 일정한 양의 시료가스를 유입시키기 위한 것이다. 흡입 펌프(4)로는 솔레노이드 펌프를 사용할 수 있다. 흡입 펌프(4)가 작동하면, 날숨 통로(2)에 흐르는 날숨 중에서 정량의 시료가스가 시료가스챔버(3)로 유입된 후 외부로 배출된다. 시료가스가 시료가스챔버(3)에 유입되고, 유출되는 과정에서 시료가스챔버(3) 내에 배치된 전기화학식 가스센서(5)에 시료가스가 흡착된다.

전기화학식 가스센서(5)는 흡착된 시료가스 중의 알코올성분을 감지하여 전기신호를 발생시킨다. 신호처리부(6)는 전기화학식 가스센서(5)로부터 전기신호를 수신하여 혈중알코올농도를 계산하는 기능을 한다. 신호처리부(6)에서 계산된 결과는 표시부(7)에 표시된다.

반도체식 가스센서를 사용하는 음주측정기는 시료가스챔버 내에 반도체식 가스센서가 배치되며, 흡입 펌프가 필요하지 않다는 점에서 도 1에 도시된 음주측정기와 차이가 있다.

광학식 가스센서를 사용하는 음주측정기는 시료가스챔버의 위치에 광학식 가스센서가 배치되며, 흡입 펌프로 다이어프램 펌프를 사용한다는 점에서 도 1에 도시된 음주측정기와 차이가 있다.

그런데 날숨에 포함된 알코올은 폐에서 혈액 안에 포함된 알코올이 증발하면서 날숨에 포함되는 것이므로, 피측정자의 폐의 온도가 알코올 센서의 교정에 사용된 표준 온도와 다르다면, 상술한 종래의 음주측정기들 중에서 어떠한 방식의 음주측정기를 사용하더라도 혈중 알코올 농도 분석 결과에는 오차가 생길 수 있다.

일반적으로 건강한 사람의 날숨의 온도는 34℃이며, 음주측정기도 날숨의 온도가 34℃인 것을 기준으로 교정이 되어 있다. 그리고 날숨의 온도가 1℃ 올라가면, 알코올 농도는 6~7% 증가하는 것으로 알려져 있다. 따라서 열이 있는 사람의 경우에는 날숨에 포함된 알코올 농도가 증가하고, 그 결과 혈중알코올농도가 실제 보다 더 높게 측정될 수 있다는 문제가 있다.

이러한 문제를 해결하기 위해서 미국공개특허 US2011/0060236A1에는 IR 센서를 이용하여 숨을 내쉬는 시간에 따른 에탄올과 물의 IR 흡수 정도를 측정하여 날숨의 온도를 측정하는 방법이 개시되어 있다.

미국공개특허 US2011/0060236A1

본 발명은 날숨 온도의 변화, 즉, 체온의 변화에 따른 혈중알코올농도 측정값의 오차를 보상할 수 있는 음주측정기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 상술한 목적을 달성하기 위해서, 음주측정기에 공통적으로 구비되는 날숨 통로에 날숨의 온도를 측정할 수 있는 구조를 적용하였다.

좀 더 구체적으로, 본 발명은 날숨이 흐르는 날숨 통로와, 상기 날숨 통로에 흐르는 날숨에 포함된 알코올의 농도에 따른 전기신호를 생성하는 알코올 센서를 포함하는 음주측정기로서,

상기 날숨 통로는, 상기 날숨 통로의 일단부에서 타단부까지 연장된 관통구멍을 규정하는 측벽과; 상기 날숨 통로의 중심부에서 상기 측벽으로부터 내측으로 연장되어 상기 관통구멍을 좁히는 차단벽을 구비하며,

상기 날숨 통로의 날숨이 유입되는 일단부와, 상기 차단벽 사이의 상기 측벽에 설치되며, 상기 날숨 통로로 유입된 날숨의 일부가 통과하는 온도센서 설치관과; 상기 온도센서 설치관의 내부에 배치되어 상기 온도센서 설치관을 통과하는 날숨의 온도에 따른 전기신호를 생성하는 온도센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 음주측정기를 제공한다.

또한, 상기 날숨 통로의 차단벽과 타단부 사이의 상기 측벽에 상기 날숨 통로에 유입된 날숨의 일부를 상기 알코올 센서 측에 공급하기 위한 채취구멍이 형성된 것을 특징으로 하는 음주측정기를 제공한다.

또한, 상기 온도센서 설치관의 출구의 지름은 입구의 지름에 비해서 크지 않은 것을 특징으로 하는 음주측정기를 제공한다.

본 발명에 따른 음주측정기는 날숨의 온도를 고려하여 더욱 정확하게 혈중 알코올 농도를 측정할 수 있다는 장점이 있다.

도 1은 종래의 음주측정기의 일례를 개략적으로 나타낸 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 음주측정기를 나타낸 개념도이다.

이하, 본 발명에 따른 음주측정기의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들에 의거하여 상세하게 설명한다. 다음에 소개되는 실시예는 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고 도면들에서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 음주측정기를 나타낸 개념도이다. 도 2를 참고하면, 본 발명에 따른 음주측정기는 날숨 통로(10)와, 날숨 통로(10)에 흐르는 날숨에 포함된 알코올의 농도에 따른 전기신호를 생성하는 알코올 센서(20)와, 온도센서 설치관(30)과, 온도센서(40)를 포함한다.

날숨 통로(10)는 양단이 개방되어 있는 실린더 형태이다.

날숨 통로(10)는 날숨 통로(10)의 일단부(16)에서 타단부(17)까지 연장된 관통구멍(15)을 규정하는 측벽(11)과, 날숨 통로(10)의 중심부에서 측벽(11)으로부터 내측으로 연장되어 관통구멍(15)을 좁히는 차단벽(12)을 구비한다.

날숨 통로(10) 일단부(16)에는 불대(1)가 결합할 수 있다. 불대(1)를 통해서 날숨 통로(10)로 유입된 날숨의 대부분은 날숨 통로(10) 타단부(17) 통해서 외부로 배출된다.

날숨 통로(10)에는 날숨 통로(10)에 유입된 날숨의 일부를 알코올 센서(20)측에 공급하기 위한 채취구멍(19)이 형성되어 있다. 채취구멍(19)은 차단벽(12)과 날숨 통로(10)의 타단부(17) 사이의 측벽(11)에 형성된다. 날숨 통로(10)에 유입된 날숨의 대부분은 타단부(17)를 통해서 바로 외부로 배출고, 일부가 채취구멍(19)을 통해서 알코올 센서(20) 측에 공급된다. 날숨 통로(10)를 흐르는 날숨 중에서 채취구멍(19)을 통해서 공급된 날숨을 시료가스라고 한다.

알코올 센서(20)로는 반도체식 가스센서, 전기화학식 가스센서, 광학식 가스센서 등을 사용할 수 있다. 반도체식 가스센서나 전기화학식 가스센서의 경우에는 날숨 통로(10)의 채취구멍(19)과 연통되어, 시료가스가 유입되는 시료가스챔버의 내부에 알코올 센서(20)가 배치될 수 있다. 광학식 가스센서인 경우에는 광학식 가스센서의 광도파로에 시료가스가 유입되도록 날숨 통로(10)의 채취구멍(19)과 광학식 가스센서의 광도파로가 연통될 수 있다.

온도센서 설치관(30)은 날숨 통로(10)의 날숨이 유입되는 일단부(16)와, 차단벽(12) 사이의 측벽(11)에 설치된다. 온도센서 설치관(30)의 입구(31)는 날숨 통로(10)의 내부에 배치된다. 온도센서 설치관(30)의 출구(32)의 지름은 입구(31)의 지름에 비해서 작은 것이 바람직하다.

온도센서 설치관(30)에는 날숨 통로(10)로 유입된 날숨의 일부가 유입된다. 피측정자가 날숨 통로(10)에 날숨을 불어 넣으면, 차단벽(12)에 의해서 날숨 통로(10)의 일단부(16)와 차단벽(12) 사이에 압력이 높아지고, 날숨의 일부가 온도센서 설치관(30)을 통과하여 흐른다.

온도센서(40)는 온도센서 설치관(30)의 내부에 설치된다. 온도센서(40)는 온도센서 설치관(20)을 통과하는 날숨의 온도에 따른 전기신호를 생성한다. 온도센서(40)로는 백금선, 백금 박막, 써미스터, 열전대 등을 사용할 수 있다. 응답속도를 빠르게 하기 위해서 코팅이 되어있지 않은 백금선이나 백금 박막을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 온도센서(40)는 가능하면 날숨 통로(10)의 입구 측 일단부(16)에 가깝게 설치되는 것이 바람직하다. 외부온도에 의해서 영향을 받는 것을 최소화하기 위함이다.

또한, 음주측정기는 알코올 센서(20)와, 온도센서(40)의 전기신호를 이용하여 혈중알코올 농도를 계산하는 신호처리부(50)와 계산된 혈중알코올농도를 표시하는 표시부(60)를 포함한다.

신호처리부(50)는 EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory)과 같은 비휘발성 메모리에 저장된 혈중알코올농도와 알코올 센서(20)의 전기신호의 관계 값 및 알코올 센서(20)의 전기신호를 이용하여, 혈중알코올농도를 계산한다. 그리고 아래의 수학식 1과 같이, 계산된 혈중알코올농도(BAC_c)에, 표준온도(예를 들어, 34℃)에서의 에탄올 포화증기압(P_s)을 현재 날숨 온도(피측정자의 체온)에서의 에탄올 포화증기압(P)으로 나눈 값을 곱하여 날숨 온도를 고려한 실제 혈중알코올농도(BAC)를 계산할 수 있다. 현재 날숨 온도는 온도센서(40)의 전기신호를 이용하여 측정된다.

표시부(60)는 혈중알코올농도를 표시하는 디스플레이와, 날숨 공급 여부, 측정 완료 여부 등을 나타내는 신호음을 출력하는 스피커를 포함할 수 있다.

또한, 도시하지 않았으나, 알코올 센서(20)로 전기화학식 가스센서가 사용된 경우에는 솔레노이드 방식의 흡입 펌프가 정량의 시료가스를 전기화학식 가스센서가 배치된 시료가스챔버에 공급하기 위해서 사용될 수 있다.

또한, 알코올 센서(20)로 광학식 가스센서가 사용된 경우에는 다이아프램 방식의 흡입 펌프가 광도파로에 시료가스가 일정하게 흐르도록 하기 위해서 사용될 수 있다.

이상에서 설명된 실시예는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한 것에 불과하고, 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상과 특허청구범위 내에서 이 분야의 당업자에 의하여 다양한 변경, 변형 또는 치환이 가능할 것이며, 그와 같은 실시예들은 본 발명의 범위에 속하는 것으로 이해되어야 한다.

10: 날숨 통로
11: 측벽
12: 차단벽
15: 관통구멍
19: 채취구멍
20: 알코올 센서
30: 온도센서 설치관
40: 온도센서

Claims

날숨이 흐르는 날숨 통로와, 상기 날숨 통로에 흐르는 날숨에 포함된 알코올의 농도에 따른 전기신호를 생성하는 알코올 센서를 포함하는 음주측정기로서,
상기 날숨 통로는,
상기 날숨 통로의 일단부에서 타단부까지 연장된 관통구멍을 규정하는 측벽과,
상기 날숨 통로의 중심부에서 상기 측벽으로부터 내측으로 연장되어 상기 관통구멍을 좁히는 차단벽을 구비하고,
상기 날숨 통로의 날숨이 유입되는 일단부와, 상기 차단벽 사이의 상기 측벽에 설치되며, 상기 날숨 통로로 유입된 날숨의 일부가 통과하는 온도센서 설치관과,
상기 온도센서 설치관의 내부에 배치되어 상기 온도센서 설치관을 통과하는 날숨의 온도에 따른 전기신호를 생성하는 온도센서를 더 포함하며,
상기 온도센서 설치관의 출구의 지름은 입구의 지름에 비해서 작은 것을 특징으로 하는 음주측정기.
제1항에 있어서,
상기 날숨 통로의 차단벽과 타단부 사이의 상기 측벽에 상기 날숨 통로에 유입된 날숨의 일부를 상기 알코올 센서 측에 공급하기 위한 채취구멍이 형성된 것을 특징으로 하는 음주측정기.
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