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KR102598705B1 - Breathalyzer based on sensor fusion and a breathalyzer measurement method using the breathalyzer - Google Patents

Breathalyzer based on sensor fusion and a breathalyzer measurement method using the breathalyzer Download PDF

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KR102598705B1
KR102598705B1 KR1020230010118A KR20230010118A KR102598705B1 KR 102598705 B1 KR102598705 B1 KR 102598705B1 KR 1020230010118 A KR1020230010118 A KR 1020230010118A KR 20230010118 A KR20230010118 A KR 20230010118A KR 102598705 B1 KR102598705 B1 KR 102598705B1
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KR
South Korea
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alcohol
sensor
alcohol sensor
unit
breathalyzer
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Application number
KR1020230010118A
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Korean (ko)
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유도준
이준노
정종진
최광현
Original Assignee
(주)센텍코리아
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Abstract

The present invention relates to a breathalyzer based on sensor fusion and a blood alcohol measurement method using the breathalyzer. The breathalyzer based on sensor fusion is configured to: be provided with a semiconductor-type alcohol sensor and an electrochemical alcohol sensor together; measure a driver's blood alcohol through the semiconductor-type alcohol sensor at a relatively lower temperature and measure the driver's blood alcohol through the electrochemical alcohol sensor at a relatively higher temperature based on the temperature in a vehicle; and thus fundamentally prevent driving under the influence by controlling the vehicle not to be started when the driver's blood alcohol is identified. The breathalyzer based on sensor fusion according to the present invention is installed in a vehicle and includes a temperature sensor unit, a first alcohol sensor unit, a second alcohol sensor unit, and a control unit. The temperature sensor unit measures the temperature in a vehicle. The control unit controls the first or second alcohol sensor unit to be selectively operated based on the temperature measured by the temperature sensor unit.

Description

센서융합 기반의 음주측정장치 및 그 음주측정장치를 이용한 음주측정방법{BREATHALYZER BASED ON SENSOR FUSION AND A BREATHALYZER MEASUREMENT METHOD USING THE BREATHALYZER} Sensor fusion based breathalyzer and breathalyzer test method using the breathalyzer {BREATHALYZER BASED ON SENSOR FUSION AND A BREATHALYZER MEASUREMENT METHOD USING THE BREATHALYZER}

본 발명은 센서융합 기반의 음주측정장치 및 그 음주측정장치를 이용한 음주측정방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 반도체식 알코올센서 및 전기화학식 알코올센서가 함께 구비되며, 차량 내 온도에 기초하여 비교적 저온에서는 반도체식 알코올센서를 통해 운전자의 음주여부를 측정하고, 비교적 고온에서는 전기화학식 알코올센서를 통해 운전자의 음주여부를 측정하며, 나아가 운전자의 음주가 확인되면 차량의 시동이 걸리지 않도록 제어하여 음주운전을 원천적으로 방지하는 것이 가능한 센서융합 기반의 음주측정장치 및 그 음주측정장치를 이용한 음주측정방법에 관한 것이다.The present invention relates to a sensor fusion-based breathalyzer and a breathalyzer method using the breathalyzer. More specifically, it is equipped with a semiconductor alcohol sensor and an electrochemical alcohol sensor, and has a relatively low temperature based on the temperature inside the vehicle. At relatively high temperatures, it measures whether the driver is drinking through a semiconductor alcohol sensor, and at relatively high temperatures, it measures whether the driver is drinking through an electrochemical alcohol sensor. Furthermore, when the driver's drinking is confirmed, the vehicle is controlled to not start, preventing drunk driving. It relates to a sensor fusion-based breathalyzer that can be prevented at its source and a breathalyzer test method using the breathalyzer.

경찰청, 도로교통공단 통계자료에 의하면 우리나라의 2020년 한해 전체 교통사고 건수는 209,654 건이고 이중 음주운전 사고발생은 17,247 건으로 집계된 것을 알 수 있으며 이는 전체 교통사고 중 음주 운전사고가 8.2% 에 해당되는 것을 알 수 있다.According to statistical data from the National Police Agency and the Road Traffic Authority, the total number of traffic accidents in Korea in 2020 was 209,654, of which 17,247 were drunk driving accidents, which means that drunk driving accidents account for 8.2% of all traffic accidents. You can see that

이러한 음주운전으로 인한 사상자의 숫자는 처벌의 강화와 경찰의 지속적인 단속에도 불구하고 줄어들고 있지 않는 상황이다. 2016년부터 2020년까지 적발 비율은 꾸준히 발생하고 있는 추세이며, 음주운전의 경우 재 적발 되는 경우가 많기 때문에 재발 방지 대책 또한 중요한 사항이다. 한편 이는 경찰의 음주운전 단속에 의해 적발된 건수로, 실제로 음주운전 단속에 적발되지 않은 음주 운전자를 합친다면 그 수는 더 많을 것으로 추정된다.The number of casualties caused by drunk driving is not decreasing despite the strengthening of punishment and continuous police crackdowns. From 2016 to 2020, the detection rate has been steadily increasing, and since drunk driving cases are often re-detected, measures to prevent recurrence are also important. Meanwhile, this is the number of cases detected by police drunk driving crackdowns, and it is estimated that the number will be higher if you include drunk drivers who were not actually caught in drunk driving crackdowns.

이는 비단 우리나라에서만 발생하는 문제가 아니라 미국, 일본, 유럽 등 모든 나라에서 음주운전으로 인한 교통사고 사상자의 발생이 심각한 수준이며, 각종 교통사고의 30%가 직간접적으로 음주운전으로 인한 것으로 분석되고 있다. 이로 인하여 선진국에서는 음주운전을 원천적으로 방지할 수 있는 법적 의무화를 포함한 여러 가지 방안을 연구, 시행 중에 있다. 예를 들어, 미국 뉴멕시코 주에서는 2005년에 음주운전 위반 초범자까지 음주운전 방지장치를 의무화하는 법안을 제정했고 이후 음주운전사고로 인한 사망자가 35% 감소하였다. This is not a problem that occurs only in Korea, but in all countries including the United States, Japan, and Europe, the number of traffic accident casualties due to drunk driving is at a serious level, and it is analyzed that 30% of all traffic accidents are directly or indirectly caused by drunk driving. . For this reason, developed countries are researching and implementing various measures, including legal mandates, to fundamentally prevent drunk driving. For example, the U.S. state of New Mexico enacted a law in 2005 mandating drunk driving prevention devices for even first-time drunk driving offenders, and since then, deaths due to drunk driving accidents have decreased by 35%.

이러한 음주운전 방지장치의 음주운전예방 효과로 인하여 미국의 기타 여러 주, 유럽, 호주 등지에서 이 장치의 장착을 법제화 하는 등 구체적 사용 움직임이 일어나고 있는 추세이며, 미국에서는 52개 주 중 48개 주에서 강제적 장착 프로그램을 진행하고 있다. 이 프로그램은 음주운전에 적발된 운전자에게 음주운전 방지장치를 강제로 장착하도록 하는 법적인 장치로 각 주마다 음주운전 정도에 따라 차별적으로 부착시키고 있으나 이중 11개 주는 음주운전 초범 위반자 모두에게 의무 부착시키는 보다 강력한 법률을 시행하고 있으며 미 하원에서는 모든 주에서 시행하도록 하는 법령이 계류 중에 있다. 한편 프랑스와 스웨덴에서는 스쿨버스와 트럭차량에 음주운전 방지장치 장착의무를 이미 시행중에 있으며 향후 전 차종에 장착을 의무화 할 것으로 예정되어 있다. 스웨덴의 볼보자동차는 자사의 화물차에 음주운전 방지장치를 장착하여 시판 중에 있으며 승용차에는 옵션으로 판매하고 있다. 이외에 전 세계적으로 도요타, 현대자동차 등 대부분의 자동차 메이커에서는 BIID에 대한 검토 및 개발이 진행 중에 있다.Due to the effectiveness of these drunk driving prevention devices in preventing drunk driving, there is a trend toward specific use of these devices, such as legislating the installation of these devices in many other states in the United States, Europe, and Australia, and in the United States, 48 out of 52 states are using them. A mandatory installation program is in progress. This program is a legal mechanism that forces drivers caught for drunk driving to wear anti-drinking devices, and each state imposes them differently depending on the level of drunk driving. However, 11 of these states require all first-time drunk driving offenders to wear drunk driving prevention devices. Strong laws are in place, and a bill is pending in the U.S. House of Representatives that would require all states to implement them. Meanwhile, France and Sweden are already enforcing the mandatory installation of drunk driving prevention devices on school buses and trucks, and are planning to make it mandatory for all vehicle types in the future. Sweden's Volvo Cars is equipped with a drunk driving prevention device on its trucks and sells it as an option on its passenger cars. In addition, most automobile manufacturers around the world, such as Toyota and Hyundai Motors, are reviewing and developing BIID.

유럽은 EU 개정 법안에 모든 차량에 대하여 음주 측정 후 혈중 알코올 농도가 기준치 이상일 경우 시동이 걸리지 않는 기능을 제공하는 음주운전 방지장치를 의무적으로 부착할 것을 의결하였다.Europe has decided to make it mandatory for all vehicles to have a drunk driving prevention device that prevents the engine from starting if the blood alcohol concentration is above the standard after a breathalyzer test.

또한, 우리나의 경우 2021년 4월 21일 국가권익위원회에서는 음주운전으로 면허정지나 취소 처분을 받은 뒤 다시 운전하고자 할 경우 '알코올 감지 호흡 측정기(시동 잠금 장치)'를 차량에 설치하고, 음주치료를 이수하는 방안을 마련해 경찰청에 권고하고 있으며, 이에 따라 경찰청도 필요성을 인정하여 관계 기관과 협의를 거쳐 추진하고 있다. 또한 우리나라에서는 그동안 이 장치에 대한 인식이 부족했으나 2009년10월 발의된 '도로교통법 일부 개정 법률안'을 기점으로 적극적인 논의가 확산되어 왔으며 현재 제20대 대선 주요 후보들도 선거 공약으로 음주운전에 대한 처벌 강화 및 음주운전 예방을 위한 음주운전 방지장치를 공약으로 내세우고 있는 실정이다.In addition, in the case of Woorina, on April 21, 2021, the National Human Rights Commission of Korea required that if a person wants to drive again after having their license suspended or revoked for drunk driving, an 'alcohol detection breathalyzer (ignition interlock device)' is installed in the vehicle and alcohol treatment is required. A plan to complete the course is being prepared and recommended to the National Police Agency. Accordingly, the National Police Agency has recognized the need and is pursuing it after consultation with related organizations. In addition, in Korea, awareness of this device has been lacking, but active discussions have spread starting with the 'Road Traffic Act Partial Amendment Act' proposed in October 2009, and major candidates for the 20th presidential election have also announced punishment for drunk driving as an election pledge. In order to strengthen and prevent drunk driving, a device to prevent drunk driving is being promoted as a pledge.

한편, 음주 운전으로 인한 사고가 급증함에 따라 이를 방지하기 위해 음주 단속이 많이 이루어지고 있다. 이러한 음주 단속을 위해서 사용되는 음주 측정기는 일반적으로 반도체식 알코올센서를 이용한 것과 전기화학식 알코올센서를 이용한 것이 있다. 반도체식 알코올센서는 빠른응답속도, 낮은 가격 및 소형의 장점과, 높은소모전력, 기계적내구성 및 낮은 선택성의 단점을 가진다. 반면, 전기화학식 알코올센서는 높은 선택성, 소모전력 없음 및 정밀한 측정이 가능하다는 장점을 가지고 있으나 저온에서 히팅이 필요하다는 점과 비싼 가격의 단점을 가진다.Meanwhile, as the number of accidents caused by drunk driving increases rapidly, many drunken driving crackdowns are being carried out to prevent them. Breathalyzers used for such drinking control generally include those using semiconductor alcohol sensors and those using electrochemical alcohol sensors. Semiconductor alcohol sensors have the advantages of fast response speed, low price, and small size, but the disadvantages of high power consumption, mechanical durability, and low selectivity. On the other hand, electrochemical alcohol sensors have the advantages of high selectivity, no power consumption, and precise measurement, but have the disadvantages of requiring heating at low temperatures and being expensive.

한편, 현재 음주운전 방지장치에 사용되는 알코올 센서는 모두 전기화학식 센서에 의한 것이다. 전기화학식 센서는 상온 이상에서 측정준비시간이 5초 이내로 매우 빠르고 반도체식에 비해 정확도가 우수하고 선택성이 좋지만 저온에서는 신호가 매우 약해서 대부분 별도의 히터를 장착하여 사용한다.Meanwhile, all alcohol sensors currently used in drunk driving prevention devices are electrochemical sensors. Electrochemical sensors have a very fast measurement preparation time of less than 5 seconds above room temperature, and have superior accuracy and selectivity compared to semiconductor sensors, but the signal is very weak at low temperatures, so they are mostly used with a separate heater.

음주시동 방지장치의 성능에 관한 유럽규격에서는 -40도에서도 동작해야 하는데 이 온도에서 센서 동작이 가능한 온도로 올리려면 히터 가동 시간이 수분 소요되는 문제점이 있으며, 세계 최고의 음주운전 방지장치 제품인 독일 드래거사 제품도 측정준비시간이 120초로 여전히 긴 실정이다.The European standard for the performance of drunk driving prevention devices requires that they operate at -40 degrees, but there is a problem in that it takes several minutes of heater operation time to raise the temperature to a temperature that allows sensor operation at this temperature, and the German company Drager, the world's best drunk driving prevention device, The product also has a measurement preparation time of 120 seconds, which is still long.

혹한기에 차량 안에서 측정자가 음주측정을 위해서 수분을 대기한다는 것은 매우 불편한 상황으로 음주운전 방지장치의 대중화를 저해하는 가장 큰 요인이라 할 수 있다. 실제로 고객들의 음주운전 방지장치의 첫 번째 요구사항은 유럽인증 취득여부와 함께 가능한 짧은 측정준비시간이다.It is an extremely inconvenient situation for test takers to wait for moisture in a vehicle in the cold weather to take a breathalyzer test, and this can be said to be the biggest factor hindering the popularization of drunk driving prevention devices. In fact, the first requirement of customers' drunk driving prevention devices is whether they have obtained European certification and the shortest possible measurement preparation time.

따라서 위와 같은 기존 음주운전 방지장치의 단점을 해결하기 위하여, -40℃에서도 초기 안정화 시간이 빠르고 (30초 이내) 정확도가 우수한 반도체식 알코올 센서 개발, 0도 이상에서는 별도의 히터 없이도 동작이 가능해서 빠르고 (측정준비시간 5초 이내) 정확한 측정이 가능한 전기화학식 알코올 센서 개발 및 차량 내 온도에 따라 위 두 가지 센서를 혼용하여 최적의 알고리즘으로 구동하는 음주운전방지 장치의 개발되어야할 필요성이 대두되고 있다.Therefore, in order to solve the above-mentioned shortcomings of existing drunk driving prevention devices, we developed a semiconductor alcohol sensor with a fast initial stabilization time (within 30 seconds) and excellent accuracy even at -40°C, and can operate without a separate heater above 0°C. There is an emerging need to develop an electrochemical alcohol sensor capable of fast and accurate measurement (within 5 seconds of measurement preparation time) and to develop a drunk driving prevention device that operates with an optimal algorithm by using the above two sensors in combination depending on the temperature inside the vehicle. .

대한민국 등록특허공보 제10-0549119호 (2006년02월02일 공고, '반도체식 음주 측정기')Republic of Korea Patent Publication No. 10-0549119 (announced on February 2, 2006, ‘Semiconductor type breathalyzer’) 대한민국 공개특허공보 제10-2014-0024993호 (2014년03월04일 공개, '전기화학식 가스 센서')Republic of Korea Patent Publication No. 10-2014-0024993 (published on March 4, 2014, ‘Electrochemical gas sensor’) 대한민국 공개특허공보 제10-2017-0130223호 (2017년11월28일 공개, '차량제어장치 및 그 동작 방법')Republic of Korea Patent Publication No. 10-2017-0130223 (published on November 28, 2017, ‘Vehicle control device and method of operation’) 대한민국 등록특허공보 제10-0816249호 (2008년03월24일 공고, '음주시동 방지장치')Republic of Korea Patent Publication No. 10-0816249 (Public notice dated March 24, 2008, ‘Device for preventing drunk driving’)

상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 차량 내 온도에 따라 반도체식 알코올센서 및 전기화학식 알코올센서를 택일적으로 동작하도록 제어할 수 있는 센서융합 기반의 음주측정장치 및 그 음주측정장치를 이용한 음주측정방법을 제공하는 것이다.The purpose of the present invention to solve the above-mentioned problems is a sensor fusion-based breathalyzer that can control the semiconductor alcohol sensor and the electrochemical alcohol sensor to operate alternatively according to the temperature inside the vehicle, and the breathalyzer using the breathalyzer. It provides a method of measuring alcohol intake.

상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 센서융합 기반의 음주측정장치는 차량 내 설치되며, 온도센서부, 제1 알코올센서부, 제2 알코올센서부 및 제어부를 포함하고, 상기 온도센서부는 차량 내 온도를 측정하며, 상기 제어부는 상기 온도센서부에 의해 측정된 온도를 기초로 상기 제1 알코올센서부 또는 상기 제2 알코올센서부가 택일적으로 동작하도록 제어한다.In order to achieve the above-described object, the sensor fusion-based breathalyzer device according to an embodiment of the present invention is installed in a vehicle and includes a temperature sensor unit, a first alcohol sensor unit, a second alcohol sensor unit, and a control unit, The temperature sensor unit measures the temperature inside the vehicle, and the control unit controls the first alcohol sensor unit or the second alcohol sensor unit to operate alternatively based on the temperature measured by the temperature sensor unit.

상기 제어부는, 상기 온도센서부에 의해 측정된 온도가 0℃ 이상인 경우, 상기 제1 알코올센서부가 동작하도록 제어하고, 상기 제어부는, 상기 온도센서부에 의해 측정된 온도가 0℃ 미만인 경우, 상기 제2 알코올센서부가 동작하도록 제어한다.The control unit controls the first alcohol sensor unit to operate when the temperature measured by the temperature sensor unit is 0°C or higher, and the control unit controls the operation of the first alcohol sensor unit when the temperature measured by the temperature sensor unit is less than 0°C. Controls the second alcohol sensor unit to operate.

상기 제어부는, 상기 온도센서부에 의해 측정된 온도가 0℃ 미만인 경우, 1차적으로 상기 제2 알코올센서부가 동작하도록 하되, 상기 제2 알코올센서부에 의해 알코올이 감지되면 2차적으로 상기 제1 알코올센서부를 동작하도록 제어한다.The control unit primarily causes the second alcohol sensor unit to operate when the temperature measured by the temperature sensor unit is less than 0°C, and secondarily operates the first alcohol sensor unit when alcohol is detected by the second alcohol sensor unit. Controls the operation of the alcohol sensor unit.

상기 제1 알코올센서부는 전기화학식 알코올센서를 포함하고, 상기 제2 알코올센서부는 반도체식 알코올센서를 포함한다.The first alcohol sensor unit includes an electrochemical alcohol sensor, and the second alcohol sensor unit includes a semiconductor alcohol sensor.

상기 제어부는 차량의 문열림이 감지되면 상기 제1 알코올센서부 및 상기 제2 알코올센서부 중 적어도 하나가 워밍업(warming-up)하도록 제어한다.The control unit controls at least one of the first alcohol sensor unit and the second alcohol sensor unit to warm up when the vehicle door is detected.

상기 제어부는, 상기 제1 알코올센서부 또는 상기 제2 알코올센서부가 알코올을 감지한 경우, 시동 잠금 장치가 동작하도록 제어한다.The control unit controls the ignition lock device to operate when the first alcohol sensor unit or the second alcohol sensor unit detects alcohol.

상기 반도체식 알코올센서는 세라믹 기판을 포함한다.The semiconductor alcohol sensor includes a ceramic substrate.

상기 반도체식 알코올센서는 CMMS(Ceramic Micro-Machined Structure) 구조체를 포함한다.The semiconductor alcohol sensor includes a Ceramic Micro-Machined Structure (CMMS) structure.

상기 전기화학식 알코올센서는 산성의 액체 전해질과 다공성 전해질 담체를 포함한다.The electrochemical alcohol sensor includes an acidic liquid electrolyte and a porous electrolyte carrier.

상기 전기화학식 알코올센서는 고 비표면적 다공성 백금 또는 귀금속 합금으로 구성된 전극을 포함한다.The electrochemical alcohol sensor includes an electrode made of high specific surface area porous platinum or a precious metal alloy.

상기 제어부는, 상기 전기화학식 알코올센서로부터 감지된 신호를 2채널 증폭기술을 이용하여 처리한다.The control unit processes the signal detected from the electrochemical alcohol sensor using two-channel amplification technology.

상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 센서융합 기반의 음주측정장치를 이용한 음주측정방법은, 온도센서부가 차량 내 온도를 측정하는 제1 단계 및 제어부가 상기 측정된 온도를 기초로 제1 알코올센서부 또는 제2 알코올센서부가 택일적으로 동작하도록 제어하는 제2 단계를 포함한다.In order to achieve the above-described object, the alcohol alcohol measurement method using a sensor fusion-based breathalyzer device according to an embodiment of the present invention includes a first step in which the temperature sensor measures the temperature in the vehicle and the control unit measures the measured temperature. It includes a second step of controlling the first alcohol sensor unit or the second alcohol sensor unit to operate alternatively.

본 발명인 센서융합 기반의 음주측정장치 및 그 음주측정장치를 이용한 음주측정방법에 따르면, 차량 내 온도에 따라 반도체식 알코올센서 및 전기화학식 알코올센서를 택일적으로 동작하도록 제어할 수 있어 음주측정장치 내 알코올센서의 측정준비시간을 단축시킬 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, a sensor fusion-based breathalyzer device and a breathalyzer method using the breathalyzer device, the semiconductor alcohol sensor and the electrochemical alcohol sensor can be controlled to operate alternatively according to the temperature inside the vehicle. It has the effect of shortening the measurement preparation time of the alcohol sensor.

본 발명인 센서융합 기반의 음주측정장치 및 그 음주측정장치를 이용한 음주측정방법에 따르면, 운전자의 음주가 확인되면 차량의 시동이 걸리지 않도록 제어하여 음주운전을 원천적으로 방지하는 것이 가능한 효과가 있다.According to the present invention, a sensor fusion-based breathalyzer device and a breathalyzer method using the breathalyzer device, it is possible to fundamentally prevent drunk driving by controlling the vehicle to not start when the driver's drinking is confirmed.

도 1은 본 발명에 따른 센서융합 기반의 음주측정장치의 일실시예를 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 센서융합 기반의 음주측정장치 내 각 구성을 보여주는 블록도이다.
도 3 및 도 4는 일반적인 반도체식 알코올센서를 보여주는 도면이다.
도 5a는 본 발명에 따른 CMMS 구조체를 포함하는 반도체식 알코올센서의 구조에 대한 바람직한 실시 예를 도시한 사시도이다.
도 5b는 본 발명에 따른 CMMS 구조체를 포함하는 반도체식 알코올센서의 구조에 대한 또 다른 실시 예를 도시한 사시도이다.
도 5c는 본 발명에 따른 CMMS 구조체를 포함하는 반도체식 알코올센서의 구조에 대한 또 다른 실시 예를 도시한 평면도이다.
도 5d는 본 발명에 따른 CMMS 구조체를 포함하는 반도체식 알코올센서의 구조에 대한 또 다른 실시 예를 도시한 평면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 CMMS 구조체를 포함하는 반도체식 알코올센서의 측면 구조를 개략적으로 도시한 측 단면도이다.
도 7은 본 발명에 따른 CMMS 구조체를 포함하는 반도체식 알코올센서의 사용상태에 대한 실시 예를 도시한 사용상태도(세라믹 베이스 설치구조)이다.
도 8은 본 발명에 따른 CMMS 구조체를 포함하는 반도체식 알코올센서의 사용상태에 대한 또 다른 실시 예를 도시한 사용상태도(세라믹 베이스 제거 구조)이다.
도 9 는 본 발명에 따른 CMMS 구조체를 포함하는 반도체식 알코올센서의 전체적인 구성 대한 다른 실시 예를 도시한 평면도(병렬구조)이다.
도 10 은 본 발명에 따른 CMMS 구조체를 포함하는 반도체식 알코올센서의 전체적인 구성 대한 또 다른 실시 예를 도시한 측면도(적층구조)이다.
도 11a는 본 발명에 의한 세라믹 기판 상부(감지막)의 전극부를 도시한 평면도이다.
도 11b는 본 발명에 의한 세라믹 기판 하부(히터부)의 전극부를 도시한 저면도이다.
도 12는 본 발명에 따른 전기화학식 알코올센서의 일실시예를 나타내는 도면이다.
도 13은 도 12에 도시된 감지셀을 나타내는 도면이다.
도 14는 본 발명에 따른 저온용 전기화학식 알코올센서를 포함하는 음주측정장치를 개략적으로 도시한 개념도이다.
도 15는 일반 모드에서의 감지부의 출력신호를 나타낸 도면이다.
도 16은 도 14에 도시된 제어기의 블록도이다.
도 17은 저농도 모드에서의 감지부의 출력신호를 나타낸 도면이다.
도 18은 본 발명에 따른 센서융합 기반의 음주측정장치를 이용한 음주측정방법의 흐름을 보여주는 흐름도이다.
Figure 1 is a diagram showing an example of a sensor fusion-based breathalyzer measuring device according to the present invention.
Figure 2 is a block diagram showing each configuration in the sensor fusion-based breathalyzer device according to the present invention.
Figures 3 and 4 are diagrams showing a general semiconductor alcohol sensor.
Figure 5a is a perspective view showing a preferred embodiment of the structure of a semiconductor alcohol sensor including a CMMS structure according to the present invention.
Figure 5b is a perspective view showing another example of the structure of a semiconductor alcohol sensor including a CMMS structure according to the present invention.
Figure 5c is a plan view showing another example of the structure of a semiconductor alcohol sensor including a CMMS structure according to the present invention.
Figure 5d is a plan view showing another example of the structure of a semiconductor alcohol sensor including a CMMS structure according to the present invention.
Figure 6 is a side cross-sectional view schematically showing the side structure of a semiconductor alcohol sensor including a CMMS structure according to the present invention.
Figure 7 is a usage state diagram (ceramic base installation structure) showing an example of the usage state of the semiconductor alcohol sensor including the CMMS structure according to the present invention.
Figure 8 is a usage state diagram (ceramic base removal structure) showing another embodiment of the usage state of the semiconductor alcohol sensor including the CMMS structure according to the present invention.
Figure 9 is a plan view (parallel structure) showing another embodiment of the overall configuration of a semiconductor alcohol sensor including a CMMS structure according to the present invention.
Figure 10 is a side view (laminated structure) showing another embodiment of the overall configuration of a semiconductor alcohol sensor including a CMMS structure according to the present invention.
Figure 11a is a plan view showing the electrode portion on the upper part (sensing film) of a ceramic substrate according to the present invention.
Figure 11b is a bottom view showing the electrode part of the lower part (heater part) of the ceramic substrate according to the present invention.
Figure 12 is a diagram showing one embodiment of an electrochemical alcohol sensor according to the present invention.
FIG. 13 is a diagram showing the sensing cell shown in FIG. 12.
Figure 14 is a conceptual diagram schematically showing a breathalyzer measuring device including a low-temperature electrochemical alcohol sensor according to the present invention.
Figure 15 is a diagram showing the output signal of the detector in normal mode.
FIG. 16 is a block diagram of the controller shown in FIG. 14.
Figure 17 is a diagram showing the output signal of the detection unit in low concentration mode.
Figure 18 is a flowchart showing the flow of a breathalyzer test method using a sensor fusion-based breathalyzer device according to the present invention.

이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다.Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described in detail through illustrative drawings. When adding reference signs to components in each drawing, it should be noted that the same components are given the same reference numerals as much as possible even if they are shown in different drawings.

그리고 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Also, in describing embodiments of the present invention, if detailed descriptions of related known configurations or functions are judged to impede understanding of the embodiments of the present invention, the detailed descriptions will be omitted.

또한, 본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다.Additionally, when describing the components of an embodiment of the present invention, terms such as first, second, A, B, (a), and (b) may be used. These terms are only used to distinguish the component from other components, and the nature, sequence, or order of the component is not limited by the term.

본 명세서에서 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 “포함한다” 및/또는 “포함하는” 은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.In this specification, singular forms also include plural forms unless specifically stated in the phrase. As used in the specification, “comprises” and/or “including” does not exclude the presence or addition of one or more other components in addition to the mentioned components.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명하고자 한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the attached drawings.

도 1은 본 발명에 따른 센서융합 기반의 음주측정장치(1000)의 일실시예를 보여주는 도면이고, 도 2는 본 발명에 따른 센서융합 기반의 음주측정장치(1000) 내 각 구성을 보여주는 블록도이다.Figure 1 is a diagram showing an embodiment of a sensor fusion-based breathalyzer device 1000 according to the present invention, and Figure 2 is a block diagram showing each configuration within the sensor fusion-based breathalyzer device 1000 according to the present invention. am.

본 발명에 따른 센서융합 기반의 음주측정장치(1000)(이하, ‘음주측정장치(1000)’라 함)는, 차량 내 설치된다. 운전자는 차량의 시동을 걸기 전 음주측정을 수행한다. 음주측정장치(1000)는, 운전자의 음주가 확인되는 경우 차량의 시동을 걸 수 없도록 차량 내 설치된 시동 잠금 장치를 동작시킨다. 시동 잠금 장치에 관해서는 후술하도록 한다.The sensor fusion-based breathalyzer device 1000 (hereinafter referred to as the ‘breathability test device 1000’) according to the present invention is installed in a vehicle. Drivers take a breathalyzer test before starting the vehicle. The breathalyzer 1000 operates the ignition lock device installed in the vehicle so that the vehicle cannot be started when it is confirmed that the driver is drinking. The ignition lock device will be described later.

본 발명에 따른 음주측정장치(1000)는, 도 1 및 도 2를 참조하면, 온도센서부(500), 제1 알코올센서부(200, 300), 제2 알코올센서부(9, 100) 및 제어부(400, 360(도 14 및 도 16))를 포함한다. 또한 본 발명에 따른 음주측정장치(1000)는, 음주측정을 위한 공지된 구성들을 더 포함할 수 있으며, 예를 들어, 운전자의 호기 가스를 채취하기 위한 호기 유입구(211, 320(도 12 및 도 14)), 호기 배출구(212, 324(도 12 및 도 14))등을 더 포함할 수 있다. 또한 공지된 음주측정장치(1000)에 포함된 각 구성들이 더 포함될 수도 있다.Referring to FIGS. 1 and 2, the breathalyzer device 1000 according to the present invention includes a temperature sensor unit 500, a first alcohol sensor unit (200, 300), a second alcohol sensor unit (9, 100), and It includes control units 400 and 360 (FIGS. 14 and 16). In addition, the breathalyzer device 1000 according to the present invention may further include known components for breathalyzer measurement, for example, exhalation inlets 211 and 320 (FIGS. 12 and 320) for collecting the driver's exhaled gas. 14)), exhalation outlets 212 and 324 (FIGS. 12 and 14), etc. may be further included. Additionally, each component included in the known breathalyzer device 1000 may be further included.

온도센서부(500)는, 차량 내 온도를 측정한다. 또는 온도센서부(500)는 제1 알코올센서부(200, 300) 및 제2 알코올센서부(9, 100)의 온도를 측정할 수도 있다. 온도센서부(500)는 측정한 온도를 제어부(400)로 송신한다.The temperature sensor unit 500 measures the temperature inside the vehicle. Alternatively, the temperature sensor unit 500 may measure the temperatures of the first alcohol sensor units 200 and 300 and the second alcohol sensor units 9 and 100. The temperature sensor unit 500 transmits the measured temperature to the control unit 400.

제1 알코올센서부(200, 300) 및 제2 알코올센서부(9, 100)는 각각 유입된 호기 가스의 알코올 농도에 따른 알코올 감지 신호를 생성하는 감지부(1, 20, 220, 350), 감지부(1, 20, 220, 350)를 가열하는 히터부(1b, 30), 알코올 감지 신호를 디지털 신호로 변환하고 알코올 감지 신호로부터 알코올 농도를 산출하는 혈중 알코올 농도 연산부(365) 및 산출된 알코올 농도를 디스플레이하는 표시부(370) 등을 더 포함할 수 있다.The first alcohol sensor unit (200, 300) and the second alcohol sensor unit (9, 100) each include a detection unit (1, 20, 220, 350) that generates an alcohol detection signal according to the alcohol concentration of the inhaled exhaled gas. A heater unit (1b, 30) that heats the detection units (1, 20, 220, 350), a blood alcohol concentration calculation unit (365) that converts the alcohol detection signal into a digital signal and calculates the alcohol concentration from the alcohol detection signal, and the calculated It may further include a display unit 370 that displays the alcohol concentration.

제1 알코올센서부(200, 300) 및 제2 알코올센서부(9, 100)는 알코올 감지 신호를 측정하기 위한 최적의 온도가 서로 다른 알코올센서를 포함할 수 있다. 상세하게는 제1 알코올센서부(200, 300)는 전기화학식 알코올센서(200, 300)를 포함하고, 제2 알코올센서부(9, 100)는 반도체식 알코올센서(9, 100)를 포함할 수 있다.The first alcohol sensor units 200 and 300 and the second alcohol sensor units 9 and 100 may include alcohol sensors having different optimal temperatures for measuring an alcohol detection signal. In detail, the first alcohol sensor unit (200, 300) includes an electrochemical alcohol sensor (200, 300), and the second alcohol sensor unit (9, 100) includes a semiconductor alcohol sensor (9, 100). You can.

전술한 바와 같이, 전기화학식 알코올센서(200, 300)는 상온에서 정밀한 측정이 가능하나 저온, 특히 0℃ 미만에서는 히팅을 위한 준비시간이 오래걸리는 단점이 있다. 반면에 반도체식 알코올센서(9, 100)는, 전기화학식 알코올센서(200, 300)에 비해 그 측정이 정밀하지는 않으나 0℃ 미만에서도 히팅을 위한 준비시간이 그리 오래걸리지 않는다.As described above, the electrochemical alcohol sensor (200, 300) is capable of precise measurement at room temperature, but has the disadvantage of requiring a long preparation time for heating at low temperatures, especially below 0°C. On the other hand, the semiconductor alcohol sensor (9, 100) does not measure as precisely as the electrochemical alcohol sensor (200, 300), but the preparation time for heating does not take that long even at temperatures below 0°C.

따라서 제어부(400)는 온도센서부(500)로부터 수신한 온도에 기초하여 일반적인 온도에서는 제1 알코올센서부(200, 300)를 통해 음주측정을 수행하고, 비교적 저온인 특수한 상황에서는 제2 알코올센서부(9, 100)를 통해 음주측정을 수행한다. 즉 제어부(400)는 온도센서부(500)에 의해 측정된 온도를 기초로 제1 알코올센서부(200, 300) 또는 제2 알코올센서부(9, 100)가 택일적으로 동작하도록 제어한다.Therefore, based on the temperature received from the temperature sensor unit 500, the control unit 400 performs a breathalyzer test through the first alcohol sensor units 200 and 300 at normal temperatures, and uses the second alcohol sensor in special situations where the temperature is relatively low. A breathalyzer test is performed through units 9 and 100. That is, the control unit 400 controls the first alcohol sensor units 200, 300 or the second alcohol sensor units 9, 100 to operate alternatively based on the temperature measured by the temperature sensor unit 500.

예를 들어, 제어부(400)는, 온도센서부(500)에 의해 측정된 온도가 0℃ 이상 내지 85℃ 미만인 경우, 제1 알코올센서부(200, 300)가 동작하도록 제어하고, 온도센서부(500)에 의해 측정된 온도가 0℃ 미만 내지 -40℃ 이상인 경우에는 제2 알코올센서부(9, 100)가 동작하도록 제어하여 각 알코올 센서의 측정준비시간을 단축시킨다.For example, the control unit 400 controls the first alcohol sensor units 200 and 300 to operate when the temperature measured by the temperature sensor unit 500 is 0°C or more and less than 85°C, and the temperature sensor unit 500 controls the first alcohol sensor units 200 and 300 to operate. When the temperature measured by 500 is less than 0°C or more than -40°C, the second alcohol sensor units 9 and 100 are controlled to operate to shorten the measurement preparation time of each alcohol sensor.

또한, 제어부(400)는, 온도센서부(500)에 의해 측정된 온도가 0℃ 미만 내지 -40℃ 이상이어서 제2 알코올센서부(9, 100)를 통해 음주측정을 수행하였을 때, 만일 제2 알코올센서부(9, 100)를 통한 음주측정에서 알코올이 감지되는 경우, 제1 알코올센서부(200, 300)를 통해 음주측정을 수행하도록 각 알코올 센서(9, 100, 200, 300)들을 제어할 수 있다. 즉 제어부(400)는, 0℃ 미만의 저온에서 1차적으로 측정준비시간이 비교적 짧은 제2 알코올센서부(9, 100)를 통해 1차적으로 음주측정을 수행하며, 그 음주측정 시 알코올이 감지된 경우, 제2 알코올센서부(9, 100)보다 더 정확히 알코올을 감지할 수 있는 제1 알코올센서부(200, 300)를 통해 한번 더 2차적으로 음주측정을 수행한다. In addition, the control unit 400 performs a breathalyzer test through the second alcohol sensor units 9 and 100 because the temperature measured by the temperature sensor unit 500 is between less than 0°C and more than -40°C. 2 When alcohol is detected in a breathalyzer test through the alcohol sensor unit (9, 100), each alcohol sensor (9, 100, 200, 300) is used to perform a breathalyzer test through the first alcohol sensor part (200, 300). You can control it. That is, the control unit 400 primarily performs a breathalyzer test at a low temperature below 0°C through the second alcohol sensor units 9 and 100, which have a relatively short measurement preparation time, and alcohol is detected during the breathalyzer test. In this case, a second alcohol test is performed once again through the first alcohol sensor unit (200, 300), which can detect alcohol more accurately than the second alcohol sensor unit (9, 100).

이때 제어부(400)는 제2 알코올센서부(9, 100)를 통한 1차 음주측정 시 제1 알코올센서부(200, 300)의 히터부(1b, 30)를 가동하여 제1 알코올센서부(200, 300)를 히팅한다. 따라서 비교적 측정준비시간이 긴 제1 알코올센서부(200, 300)가 히팅되는 동안 제2 알코올센서부(9, 100)를 통해 먼저 1차 음주측정을 수행함에 따라 제1 알코올센서부(200, 300)의 측정준비시간동안 운전자의 대기시간을 줄일 수 있는 효과를 발휘할 수 있다.At this time, the control unit 400 operates the heater units (1b, 30) of the first alcohol sensor units (200, 300) during the first alcohol test through the second alcohol sensor units (9, 100) to Heat 200, 300). Therefore, while the first alcohol sensor unit 200, 300, which has a relatively long measurement preparation time, is heated, the first alcohol sensor unit 200, 300) can have the effect of reducing the driver's waiting time during the measurement preparation time.

제어부(400)는, 차량의 자기진단유닛(On-board diagnostics, OBD)과 LIN(Local Interconnect Network) 통신 또는 CAN(Controller Area Network) 통신으로 연결되어 차량의 문열림측정값을 수신할 수 있다. 제어부(400)는 수신한 문열림측정값을 기초로 차량의 문열림을 감지한다. 이때의 문열림은 원격지에서의 조작에 의한 문열림을 포함한다. 제어부(400)는 차량의 문열림이 감지되면 제1 알코올센서부(200, 300) 및 제2 알코올센서부(9, 100) 중 적어도 하나를 워밍업(warming-up)하도록 제어하며, 이때의 워밍업은 각 센서부의 히터부(1b, 30)의 가동을 수반한다. 예를 들어, 제어부(400)는, 차량의 문열림이 감지되면, 온도센서부(500)를 동작하여 차량 내 온도, 제1 알코올센서부(200, 300) 또는 제2 알코올센서부(9, 100)의 온도를 측정하도록 제어한다. 제어부(400)는 온도센서부(500)의 동작에 따라 측정된 온도에 기초하여 제1 알코올센서부(200, 300) 또는 제2 알코올센서부(9, 100)를 워밍업한다. 이후, 제어부(400)는 전술한 바와 같이 측정된 온도에 기초하여 제1 알코올센서부(200, 300) 또는 제2 알코올센서부(9, 100)를 통해 음주측정을 수행한다.The control unit 400 is connected to the vehicle's self-diagnosis unit (On-board diagnostics, OBD) through LIN (Local Interconnect Network) communication or CAN (Controller Area Network) communication to receive the vehicle's door opening measurement value. The control unit 400 detects the door opening of the vehicle based on the received door opening measurement value. At this time, door opening includes door opening by manipulation from a remote location. The control unit 400 controls at least one of the first alcohol sensor units 200 and 300 and the second alcohol sensor units 9 and 100 to warm up when the vehicle door is detected, and at this time, the warm-up involves the operation of the heater units 1b and 30 of each sensor unit. For example, when the door of the vehicle is detected, the control unit 400 operates the temperature sensor unit 500 to detect the temperature inside the vehicle, the first alcohol sensor unit 200, 300, or the second alcohol sensor unit 9, 100) is controlled to measure the temperature. The control unit 400 warms up the first alcohol sensor unit 200, 300 or the second alcohol sensor unit 9, 100 based on the temperature measured according to the operation of the temperature sensor unit 500. Thereafter, the control unit 400 performs a breathalyzer test through the first alcohol sensor unit (200, 300) or the second alcohol sensor unit (9, 100) based on the temperature measured as described above.

한편, 제어부(400)는 제1 알코올센서부(200, 300) 또는 제2 알코올센서부(9, 100)를 통해 수행된 음주측정에서 알코올이 감지된 경우, 시동키의 회전을 방지하는 시동 잠금 장치(미도시)를 동작시킨다. Meanwhile, when alcohol is detected in a breathalyzer test performed through the first alcohol sensor unit (200, 300) or the second alcohol sensor unit (9, 100), the control unit 400 provides an ignition lock function that prevents the rotation of the ignition key. Operate the device (not shown).

일 예로서 시동 잠금 장치는, 등록 특허 제10-0816249호에 개시된 바와 같이, 차량의 키 모듈에 일체로 장착되며 키 삽입구에 끼워진 키의 회전에 따라 일체로 회전하고 일측에는 걸림 턱을 형성한 회전판(미도시)과, 제어부(400)의 알코올감지 신호에 따라서 이동하는 로드를 구비하는 잠금 수단을 포함한다. 잠금 수단의 로드는 제어부(400)의 알코올감지 신호에 따라서 회전판의 걸림 턱으로부터 전진 또는 후진하여 회전판에 끼워진 키의 회전을 허용하거나 불허하는 잠금 수단(미도시)을 포함한다. As an example, the ignition lock device, as disclosed in Registered Patent No. 10-0816249, is integrally mounted on the key module of the vehicle and rotates integrally with the rotation of the key inserted into the key insertion hole, and has a rotating plate forming a locking jaw on one side. (not shown) and a locking means including a rod that moves according to the alcohol detection signal from the control unit 400. The rod of the locking means includes a locking means (not shown) that moves forward or backward from the locking jaw of the rotating plate to allow or disallow rotation of the key inserted in the rotating plate according to the alcohol detection signal from the control unit 400.

운전자가 차량의 시동을 걸기 위해서는 제1 알코올센서부(200, 300) 또는 제2 알코올센서부(9, 100)를 통해 음주측정을 수행하고, 시동 잠금 장치의 잠금상태를 해제하여야 한다. In order for the driver to start the vehicle, he or she must perform a breathalyzer test through the first alcohol sensor unit (200, 300) or the second alcohol sensor unit (9, 100) and unlock the ignition lock device.

시동 잠금 장치는 차량이 정지된 상태, 즉 차량의 시동이 걸리지 않은 상태에서는 잠금 수단의 로드가 전진한 상태로 유지된다. 따라서 이와 같은 상태에서는 사용자가 회전판의 키 구멍을 통하여 키 모듈의 키 삽입구로 키를 끼우고 회전시켜 시동을 걸고자 하여도, 키의 회전과 함께 회전하는 회전판은 그 걸림 턱이 잠금 수단의 로드에 걸려서 더 이상 회전하지 못하고, 따라서 차량의 시동이 걸리지 않게 된다.The ignition lock device maintains the rod of the locking device in a forward state when the vehicle is stopped, that is, when the vehicle is not started. Therefore, in this state, even if the user tries to start the engine by inserting the key into the key insertion hole of the key module through the key hole of the rotating plate and rotating it, the rotating plate that rotates with the rotation of the key has its locking jaw hit by the rod of the locking means. It gets stuck and can no longer rotate, so the vehicle won't start.

차량의 운전자가 차량의 시동을 걸기 위해서는 잠금 수단의 로드를 후진시켜야 한다. 운전자가 차량을 운전하기 위하여 음주측정장치(1000)의 호기 유입구(211, 320)에 날숨을 불어 넣으면 제1 알코올센서부(200, 300) 또는 제2 알코올센서부(9, 100)는 날숨의 알코올 농도를 측정하며, 이를 설정 기준치와 비교하고, 이를 표시부(370)에 표시함과 동시에, 측정된 날숨의 알코올 농도가 설정 기준치보다 낮은 경우, 즉 운전자가 음주를 하지 않아서 운전을 하여도 좋은 상태에서는 전기적 신호를 잠금 수단 측으로 제공하고, 이때의 전기적 신호는 로드를 후진시킨다. 만일 운전자가 음주를 하여 설정 기준치의 알코올 농도보다 높은 알코올 농도를 검출한 경우라면, 아무런 신호도 제공하지 않아서 잠금 수단의 로드는 잠김 상태(전진 상태)를 유지함에 따라 차량의 시동은 걸리지 않는다.In order for the driver of the vehicle to start the vehicle, the rod of the locking means must be reversed. When the driver blows exhaled breath into the exhalation inlet (211, 320) of the breathalyzer 1000 to drive the vehicle, the first alcohol sensor unit (200, 300) or the second alcohol sensor unit (9, 100) detects the exhaled breath. The alcohol concentration is measured, compared with the set standard value, and displayed on the display unit 370. At the same time, if the alcohol concentration of the measured exhaled breath is lower than the set standard value, that is, the driver is not drinking, so it is okay to drive. An electrical signal is provided to the locking means, and the electrical signal at this time retracts the rod. If the driver has been drinking and the alcohol concentration is detected to be higher than the set standard, no signal is provided and the rod of the locking means remains locked (forward state) and the vehicle does not start.

한편, 시동 잠금 장치는, 전술한 물리적 시동키의 회전을 방지하는 것으로 한정되는 것은 아니고 디지털 키의 입력신호를 차단하도록 구성될 수도 있다.Meanwhile, the ignition lock device is not limited to preventing rotation of the physical ignition key described above, and may be configured to block the input signal of the digital key.

도 3 및 도 4는 일반적인 반도체식 알코올센서(9)를 보여주는 도면이다.Figures 3 and 4 are diagrams showing a general semiconductor alcohol sensor (9).

전술한 바와 같이 제2 알코올센서부(9, 100)는 반도체식 알코올센서(9, 100)를 포함한다.As described above, the second alcohol sensor unit (9, 100) includes a semiconductor alcohol sensor (9, 100).

일반적으로 반도체식 알코올센서(9, 100)는, 유입된 사람의 호기 가스가 감지부(1, 20)에 흡착되면, 알코올 분자가 감지부(1, 20) 표면에서 산화되고, 이와 같은 산화 반응에 의해 감지부(1, 20)의 전기 전도도가 증가되며, 그 신호 변화폭을 기초로 특정한 BAC(Blood Alcohol Concentration) 변환식에 따라 BAC값으로 변환되는 메카니즘을 통해 혈중 알코올 농도를 측정한다. Generally, in the semiconductor alcohol sensor (9, 100), when the inhaled exhaled gas of a person is adsorbed on the detection unit (1, 20), alcohol molecules are oxidized on the surface of the detection unit (1, 20), and this oxidation reaction occurs. The electrical conductivity of the sensing units 1 and 20 is increased, and the blood alcohol concentration is measured through a mechanism that converts the signal change range into a BAC value according to a specific BAC (Blood Alcohol Concentration) conversion formula.

이때 일반적인 반도체식 알코올센서(9)는 도 3 및 도 4를 참조하면, 감지부인 센서칩(1)과, 이 센서칩(1)을 유지하기 위한 것으로 스템(2)이 구비되어 있으며, 스템(2)은 절연체인 스템지지체(2a)와, 스템지지체(2a)를 수직으로 관통하여 센서칩(1)의 전극패드(1a)와 스템헤드(3a)가 와이어(4)로 본딩되어 전기적으로 연결되는 복수개의 스템핀(3)으로 구성된다.At this time, referring to FIGS. 3 and 4, the general semiconductor alcohol sensor 9 is provided with a sensor chip 1, which is a sensing part, and a stem 2 to maintain the sensor chip 1, and the stem ( 2) is electrically connected to the stem support (2a), which is an insulator, and the electrode pad (1a) of the sensor chip (1) and the stem head (3a) are bonded with a wire (4) through the stem support (2a) vertically. It consists of a plurality of stampins (3).

따라서 센서칩(1)의 신호 입출력은 전극패드(1a)와 와이어(4)로 본딩된 스템헤드(3a)를 통해 최종적으로 스템핀(3)과 연결된 회로에 의하여 실행되며, 감지부인 센서칩(1)은 가스를 감지하여 전기신호를 발생하는 영역으로써 반도체식 알코올센서(9)의 특성상 수백도 이상의 온도를 유지해야 하기 때문에 저면에 히터부(1b)가 구비되어 있고, 히터부(1b)에 의한 고온을 효율적으로 유지하기 위하여 감지부의 열이 외부로 유출되지 않도록 통상적으로 센서칩(1)은 와이어(4)에 의해서만 지탱된 상태로 소정높이 떠 있게 된다. 즉 일반적인 반도체식 알코올센서(9)는 감지소재가 300~400℃의 고온에서 동작하기 때문에 이를 위한 히터부가 장착되어 있으며 히터부에서 발생하는 열이 외부로 새어나가지 않도록 하기 위하여 얇은 와이어(4)로 센서칩(1)을 공중에 부유시키는 형태로 이루어진다. 따라서 일반적인 반도체식 알코올센서(9)는 진동 등의 기계적 충격에 의하여 와이어(4)가 단선되는 본질적인 취약점을 가지고 있으며, 특히 이러한 단점은 특히 음주측정장치가 차량 내 설치되는 경우 가장 큰 취약점이 될 수밖에 없다.Therefore, the signal input and output of the sensor chip (1) is performed by a circuit ultimately connected to the stem pin (3) through the electrode pad (1a) and the stem head (3a) bonded with the wire (4), and the sensor chip (detecting part) 1) is an area that detects gas and generates an electric signal. Due to the nature of the semiconductor alcohol sensor 9, it must maintain a temperature of several hundred degrees or more, so a heater part 1b is provided on the bottom, and the heater part 1b is provided with a heater part 1b. In order to efficiently maintain the high temperature caused by the sensor chip (1), the sensor chip (1) is usually floating at a predetermined height while being supported only by the wire (4) so that the heat of the sensing unit does not leak to the outside. That is, since the sensing material of the general semiconductor alcohol sensor (9) operates at a high temperature of 300 to 400°C, it is equipped with a heater unit for this purpose, and is used with a thin wire (4) to prevent the heat generated from the heater unit from leaking to the outside. It is made in the form of floating the sensor chip (1) in the air. Therefore, the general semiconductor alcohol sensor (9) has an inherent vulnerability in that the wire (4) is disconnected due to mechanical shock such as vibration, and this disadvantage is bound to become the biggest vulnerability, especially when the breathalyzer is installed in the vehicle. does not exist.

따라서 본 명세서에서는 와이어를 사용하지 않는 CMMS(Ceramic Micro-Machined Structure) 구조체를 포함하는 반도체식 알코올센서(100)를 통해 기계적 강도가 우수한 반도체식 알코올센서(100)를 통해 이 문제를 근본적으로 해결하고자 한다.Therefore, in this specification, we aim to fundamentally solve this problem through a semiconductor alcohol sensor 100 with excellent mechanical strength through a semiconductor alcohol sensor 100 containing a CMMS (Ceramic Micro-Machined Structure) structure that does not use wires. do.

CMMS 구조체를 포함하는 반도체식 알코올센서(100)는 와이어를 사용하지 않고 기판 자체를 바로 패키지에 접착(전기전도성 접착제)하기 때문에 기계적 강도가 매우 우수하다.The semiconductor alcohol sensor 100 including a CMMS structure has excellent mechanical strength because the substrate itself is directly attached to the package (electrically conductive adhesive) without using wires.

본 발명에 의한 CMMS 구조체를 포함하는 반도체식 알코올센서(100)는 세라믹 기판에 펀칭 후 스크린 인쇄를 통하여 세라믹 기판의 상하면에 감지부인 알코올센서 감지막과 히터부를 실장하게 되는 것으로 자동화를 통한 대량 생산이 가능하며 기기 내에 장착하기 위한 본딩 와이어 작업이 필요치 않아 작업효율이 뛰어나고 불량률이 거의 발생하지 않는 특징이 있다.The semiconductor alcohol sensor 100 including the CMMS structure according to the present invention is punched on a ceramic substrate and then mounted on the upper and lower surfaces of the ceramic substrate through screen printing, so that mass production through automation is possible. It is possible and does not require bonding wire work to be installed in the device, so it has excellent work efficiency and almost no defects.

도 5a는 본 발명에 따른 CMMS 구조체를 포함하는 반도체식 알코올센서(100)의 구조에 대한 바람직한 실시 예를 도시한 사시도이고, 도 5b는 본 발명에 따른 CMMS 구조체를 포함하는 반도체식 알코올센서(100)의 구조에 대한 또 다른 실시 예를 도시한 사시도이고, 도 5c는 본 발명에 따른 CMMS 구조체를 포함하는 반도체식 알코올센서(100)의 구조에 대한 또 다른 실시 예를 도시한 평면도이고, 도 5d는 본 발명에 따른 CMMS 구조체를 포함하는 반도체식 알코올센서(100)의 구조에 대한 또 다른 실시 예를 도시한 평면도이다.Figure 5a is a perspective view showing a preferred embodiment of the structure of a semiconductor alcohol sensor 100 including a CMMS structure according to the present invention, and Figure 5b is a semiconductor alcohol sensor 100 including a CMMS structure according to the present invention. ) is a perspective view showing another example of the structure, and Figure 5c is a plan view showing another example of the structure of the semiconductor alcohol sensor 100 including the CMMS structure according to the present invention, and Figure 5d is a plan view showing another example of the structure of the semiconductor alcohol sensor 100 including the CMMS structure according to the present invention.

도 5a 내지 도 5d는 본 발명에 따른 CMMS 구조체를 포함하는 반도체식 알코올센서(100)의 구조에 대한 다양한 실시 예를 도시한 도면으로써, 본 발명은 기존 본딩 와이어 방식에서 히터부에 의해 전달되는 고열을 효율적으로 유지하기 위하여 열이 외부로 유출되지 않도록 칩으로 이루어진 히터부와 감지부를 와이어에 의해서만 지탱(도 3 및 도 4 참조)하였던 것을 와이어를 생략하고 별도의 세라믹 기판(10)에 실장시키기 위한 구조를 제공하고 있는 것이다.Figures 5A to 5D are diagrams showing various embodiments of the structure of the semiconductor alcohol sensor 100 including the CMMS structure according to the present invention. The present invention is a method of reducing the high heat transmitted by the heater unit in the existing bonding wire method. In order to efficiently maintain the heater unit and the sensing unit made of chips to prevent heat from leaking out, the heater unit and the sensing unit, which were supported only by wires (see FIGS. 3 and 4), were replaced with wires that were omitted and mounted on a separate ceramic substrate 10. It provides structure.

이를 위하여 본 발명에 따른 CMMS 구조체를 포함하는 반도체식 알코올센서(100)는 절연성을 가지는 세라믹 기판(10)의 중심부를 레이저 가공이나 펀칭기에 의해 관통되는 천공홀(40)이 마련되며 상기 천공홀(40)은 절곡(도 5a, 도 5b)되거나, 감지부(20)의 역할을 수행하는 센서 감지막(20)이나 히터부(30)의 형상을 고려하여 라운드(도 5c, 도 5d)지는 형태로 마련되며, 관통되는 시작점과 끝점이 서로 연결되지 않아 세라믹 기판(10)의 천공홀(40) 내측면(12)이 파절되지 않는 구조를 가지게 되는 것이다.For this purpose, the semiconductor alcohol sensor 100 including the CMMS structure according to the present invention is provided with a drilling hole 40 that penetrates the center of the insulating ceramic substrate 10 by laser processing or a punching machine, and the drilling hole ( 40) is bent (FIGS. 5A, 5B) or rounded (FIGS. 5C, 5D) considering the shape of the sensor detection film 20 or heater unit 30 that serves as the sensing unit 20. It is provided with a structure in which the inner surface 12 of the drilled hole 40 of the ceramic substrate 10 is not fractured because the starting and ending points of the penetrating holes are not connected to each other.

또한, 하나의 천공홀(40)의 관통되지 않은 시작점과 끝점 사이의 외측면(11)으로 천공되지 않은 부분으로 히터부(30)로부터의 열손실이 발생하는 것을 방지하기 위하여 또 다른 천공홀(41)이 마련되며, 이와 같이 마련되는 천공홀(41)은 도 5c에서와 같이 기존 천공홀(40)을 감싸는 구조를 취할 수 있으며, 또는 도 5d와 같이 서로 일부 중첩되어 대칭되는 구조를 가질 수 있는 것으로 이는 전극(50)의 형성을 위해 다양하게 고려될 수 있는 것이다.In addition, in order to prevent heat loss from the heater unit 30 to the non-perforated portion of the outer surface 11 between the starting and ending points of one drilled hole 40, another drilled hole ( 41) is provided, and the drilling holes 41 thus provided may have a structure that surrounds the existing drilling holes 40 as shown in FIG. 5C, or may have a structure that partially overlaps and is symmetrical as shown in FIG. 5D. As such, this can be considered in various ways for forming the electrode 50.

이와 같은 천공홀(40, 41)은 히터부(30)와 센서 감지막(20)이 세라믹 기판(10)과의 인접면을 최소화시켜 열전도율을 낮추면서, 와이어에 비해 견고하고 집적화가 용이한 구조를 가지게 되는 특징이 있는 것이다.Such drilled holes (40, 41) have a structure that reduces thermal conductivity by minimizing the adjacent surface of the heater unit (30) and the sensor sensing film (20) with the ceramic substrate (10), and is more robust and easier to integrate than a wire. It has the characteristic of having .

도 6은 본 발명에 따른 CMMS 구조체를 포함하는 반도체식 알코올센서(100)의 측면 구조를 개략적으로 도시한 측 단면도이고, 도 7은 본 발명에 따른 CMMS 구조체를 포함하는 반도체식 알코올센서(100)의 사용상태에 대한 실시 예를 도시한 사용상태도(세라믹 베이스 설치구조)이고, 도 8은 본 발명에 따른 CMMS 구조체를 포함하는 반도체식 알코올센서(100)의 사용상태에 대한 또 다른 실시 예를 도시한 사용상태도(세라믹 베이스 제거 구조)이다.Figure 6 is a side cross-sectional view schematically showing the side structure of the semiconductor alcohol sensor 100 including the CMMS structure according to the present invention, and Figure 7 is a side cross-sectional view of the semiconductor alcohol sensor 100 including the CMMS structure according to the present invention. It is a state of use diagram (ceramic base installation structure) showing an example of the state of use, and Figure 8 shows another example of the state of use of the semiconductor alcohol sensor 100 including the CMMS structure according to the present invention. The diagram shows the state of use (ceramic base removal structure).

도 6 내지 도 8은 본 발명에 따른 CMMS 구조체를 포함하는 반도체식 알코올센서(100)의 측면 구조와 사용상태에 대한 실시 예를 도시한 도면으로써, 도면에서와 같이 본 발명은 세라믹 기판(10)이 일체형으로 구비되는 CMMS 구조체를 포함하는 반도체식 알코올센서(100)를 요구하는 장치에 장착 가능하며, 저면에 위치한 히터부(30)로부터 발생하는 고열에 의한 기기 내 이상을 고려하여 장착될 장치의 상부에 세라믹 기판이 위치하도록 별도의 확장 핀(70)에 의해 지지되는 구조를 가지는 구성이 배가 되는 것을 특징의 하나로 하고 있는 것이다.6 to 8 are diagrams showing an embodiment of the side structure and usage state of the semiconductor alcohol sensor 100 including the CMMS structure according to the present invention. As shown in the drawings, the present invention includes a ceramic substrate 10. It can be mounted on a device that requires a semiconductor alcohol sensor (100) including a CMMS structure provided in an integrated manner, and the device to be mounted can be installed in consideration of abnormalities within the device due to high heat generated from the heater unit (30) located on the bottom. One of the features is that the structure is doubled and has a structure supported by a separate expansion pin 70 so that the ceramic substrate is located at the top.

따라서 본 발명에 따른 CMMS 구조체를 포함하는 반도체식 알코올센서(100)는 일 실시예로서, 내마모성과 내열성, 내식성, 전기절연성, 정밀가공성이 뛰어난 재질로 이루어지는 세라믹 기판(10)과, 상기 세라믹 기판(10)의 중심부를 레이저 가공이나 펀칭기에 의해 관통되는 천공홀(40)과, 상기 천공홀(40)에 의해 마련되는 세라믹 기판(10)의 외측면(11) 및 내측면(12)과, 상기 내측면(12)의 상부에 실장되는 센서 감지막(20)과, 상기 내측면(12)의 하부에 실장되는 히터부(30)와, 세라믹 기판(10) 외측면(11)에 형성되어 전기적 신호가 전달되는 전극홀(60)과, 상기 전극홀(60)과 연착되어 세라믹 기판(10) 상ㆍ하부의 내측면(12)으로 연장 형성되는 전극(50)과, 상기 전극홀(60)에 장착되어, 전극(50)으로 전력을 공급하고 전기적 신호가 전달되는 확장핀(70)으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.Therefore, the semiconductor alcohol sensor 100 including the CMMS structure according to the present invention, as an embodiment, includes a ceramic substrate 10 made of a material excellent in wear resistance, heat resistance, corrosion resistance, electrical insulation, and precision processing, and the ceramic substrate ( A drilled hole 40 penetrating the center of 10) by laser processing or a punching machine, the outer surface 11 and the inner surface 12 of the ceramic substrate 10 provided by the drilling hole 40, and the A sensor detection film 20 mounted on the upper part of the inner surface 12, a heater unit 30 mounted on the lower part of the inner surface 12, and an outer surface 11 of the ceramic substrate 10 are formed to electrically An electrode hole 60 through which a signal is transmitted, an electrode 50 joined to the electrode hole 60 and extending to the inner surface 12 of the upper and lower portions of the ceramic substrate 10, and the electrode hole 60 It is equipped with an expansion pin 70 that supplies power to the electrode 50 and transmits an electrical signal.

이와 같은 확장 핀(70)은 히터부(30)의 특성과 기기의 구조에 따라 길이가 다양하게 고려될 수 있으며, 일정 길이 이상으로 연장되는 경우 세라믹 기판(10)의 유동과 견고성 보강을 위하여 확장 핀(70)의 중간에 별도의 지지 베이스(80)가 마련되는 것(도 7)을 특징으로 한다.Such extension pins 70 can be considered to have various lengths depending on the characteristics of the heater unit 30 and the structure of the device, and when extended beyond a certain length, they are expanded to reinforce the flow and rigidity of the ceramic substrate 10. It is characterized in that a separate support base 80 is provided in the middle of the pin 70 (FIG. 7).

이와 같은 지지 베이스(80)는 세라믹 소재가 이용될 수 있으며, 경우에 따라 확장 핀(70)만으로도 세라믹 기판(10)에 견고함이 유지되는 경우 상기 지지 베이스(80)는 생략할 수 있다(도 8).Such a support base 80 may be made of a ceramic material, and in some cases, if the rigidity of the ceramic substrate 10 is maintained only with the expansion pins 70, the support base 80 may be omitted (Figure 8).

본 발명에 의한 세라믹 기판(10)의 재질은 내마모성과 내열성, 내식성, 전기절연성, 정밀가공성 등이 뛰어난 알루미나 또는 세라믹 재질이 이용된다.The material of the ceramic substrate 10 according to the present invention is alumina or ceramic material, which has excellent wear resistance, heat resistance, corrosion resistance, electrical insulation, and precision machinability.

도 9는 본 발명에 따른 CMMS 구조체를 포함하는 반도체식 알코올센서(100)의 전체적인 구성 대한 다른 실시 예를 도시한 평면도(병렬구조)이고, 도 10은 본 발명에 따른 CMMS 구조체를 포함하는 반도체식 알코올센서(100)의 전체적인 구성 대한 또 다른 실시 예를 도시한 측면도(적층구조)이다.Figure 9 is a plan view (parallel structure) showing another embodiment of the overall configuration of the semiconductor alcohol sensor 100 including the CMMS structure according to the present invention, and Figure 10 is a semiconductor type alcohol sensor 100 including the CMMS structure according to the present invention. This is a side view (laminated structure) showing another example of the overall configuration of the alcohol sensor 100.

도 9 및 도 10은 본 발명에 따른 CMMS 구조체를 포함하는 반도체식 알코올센서(100)의 병렬구조와 적층구조를 도시한 도면으로써, 도면에서와 같이 본 발명은 반도체식 알코올센서(100)를 와이어에 의한 본딩 구조가 아닌 천공홀(41)에 의한 세라믹 기판(10) 일체형으로 마련하여 세라믹 기판 내에 복수의 센서 감지막(20)과, 복수의 히터부(30)가 마련(도 9)될 수 있는 특징이 있으며, 경우에 따라 이를 집적화하여 적층 배열하는 것이 가능하다.9 and 10 are diagrams showing the parallel structure and the stacked structure of the semiconductor alcohol sensor 100 including the CMMS structure according to the present invention. As shown in the drawings, the present invention is a semiconductor alcohol sensor 100 using a wire. A plurality of sensor detection films 20 and a plurality of heater units 30 can be provided within the ceramic substrate by providing an integrated ceramic substrate 10 with a perforated hole 41 rather than a bonding structure (FIG. 9). It has certain characteristics, and in some cases, it is possible to integrate them and arrange them in a stacked manner.

이를 위하여 확장 핀(70)의 길이가 연장되고 전극홀(60)의 타공수가 추가될 수 있음을 물론이며, 연장된 확장핀(70)에 세라믹 기판(10)이 적층되어 집적화할 수 있는 특징이 있고, 이와 같은 적층형태의 반도체식 알코올센서(9, 100)는 알코올 감지의 정확도를 높일 수 있으며, 알코올 외에도 다양한 종류의 가스를 검출하기 위한 센서 감지막의 다양한 종류가 실장될 수 있어 그 효용성이 뛰어난 특징이 있다.To this end, the length of the expansion pin 70 can be extended and the number of perforations of the electrode hole 60 can be added. In addition, the ceramic substrate 10 can be stacked on the extended expansion pin 70 for integration. This stacked semiconductor alcohol sensor (9, 100) can increase the accuracy of alcohol detection, and can be equipped with various types of sensor detection films to detect various types of gases in addition to alcohol, making it highly effective. There is a characteristic.

도 11a는 본 발명에 의한 세라믹 기판 상부(감지막)의 전극부를 도시한 평면도이고, 도 11b는 본 발명에 의한 세라믹 기판 하부(히터부)의 전극부를 도시한 저면도이다.Figure 11a is a plan view showing the electrode part of the upper part (sensing film) of a ceramic substrate according to the present invention, and Figure 11b is a bottom view showing the electrode part of the lower part of the ceramic substrate (heater part) according to the present invention.

도 11a 및 도 11b는 본 발명에 의한 세라믹 기판 상하부의 전극부를 도시한 평면 및 저면도로써, 도면에서와 같이 본 발명에 의한 세라믹 기판(10)은 세라믹 기판 펀칭 후 감지막 전극(Au 등)(51) 및 히터부 전극(Au 등)(52)을 스크린 인쇄한 후, 히터부(30)와 센서 감지막(20)을 인쇄하는 공정을 거쳐 이루어진다.11A and 11B are plan and bottom views showing the upper and lower electrode portions of the ceramic substrate according to the present invention. As shown in the drawing, the ceramic substrate 10 according to the present invention is formed by punching the ceramic substrate and then forming a sensing film electrode (Au, etc.) 51) and the heater unit electrode (Au, etc.) 52 are screen printed, and then the heater unit 30 and the sensor detection film 20 are printed.

상기의 공정에서 전극(50)과 히터부(30) 및 센서 감지막(20)의 실장에 이용되는 스크린 인쇄 기술은 통상의 설계 방법으로 행하여지나 이는 스크린 인쇄방식 이외에도 증착 등 전극형성을 위한 다양한 방법이 고려될 수 있다.In the above process, the screen printing technology used to mount the electrode 50, the heater unit 30, and the sensor sensing film 20 is performed using a normal design method, but in addition to the screen printing method, various methods for forming electrodes such as deposition are used. This can be considered.

히터부(30)는 백금(Pt)이나 이산화루테늄(RuO2)이 이용될 수 있는 것으로 센서 감지막(20)과 함께 반죽(paste, 페이스트) 형태로 이루어져 세라믹 기판(10)의 상부(센서 감지막)와 하부(히터부)에 각각 스크린 인쇄되어 센서 감지막(20)과 세라믹 기판(10) 사이, 그리고 세라믹 기판(10)과 히터부(30) 사이에는 전극(50)이 각각 배치되어 세라믹 기판(10) 위의 전극(50)을 통하여 공급되는 전력이 센서 감지막(20)과 히터부(30)에 공급되어 CMMS 구조체를 포함하는 반도체식 알코올센서(100)의 동작을 가능케 한다.The heater unit 30 can be made of platinum (Pt) or ruthenium dioxide (RuO2) and is made in the form of a paste together with the sensor detection film 20. The upper part (sensor detection film) of the ceramic substrate 10 ) and the lower part (heater part) are screen-printed, respectively, and electrodes 50 are disposed between the sensor detection film 20 and the ceramic substrate 10, and between the ceramic substrate 10 and the heater part 30, respectively, to form a ceramic substrate. (10) Power supplied through the above electrode 50 is supplied to the sensor detection film 20 and the heater unit 30 to enable the operation of the semiconductor alcohol sensor 100 including a CMMS structure.

전술한 바와 같이 제1 알코올센서부(200, 300)는 전기화학식 알코올센서(200)를 포함한다. As described above, the first alcohol sensor units 200 and 300 include an electrochemical alcohol sensor 200.

일반적으로 전기화학식 알코올센서(200)는, 반응 전극(221)과 대응 전극(222)에서 발생하는 산화·환원 반응에 의해 반응 전극(221)과 대응 전극(222) 사이에 전류가 흐르는 것을 이용하는 것으로서, 상세하게는, 알코올의 산화·환원 반응이 일어나는 반응 전극(221)과 대응 전극(222), 다공성 전해질 담체(223)에 담지된 상태로 반응 전극(221)과 대응 전극(222) 및 반응 전극(221)과 대응 전극(222) 사이에 게재된 액체 전해질에 결합하는 리드 선(230)을 포함한다. 이하에서는 도 12 및 도 13을 참조하여, 본 발명에 따른 전기화학식 알코올센서(200)에 대해 상세히 설명한다. In general, the electrochemical alcohol sensor 200 utilizes the current flowing between the reaction electrode 221 and the corresponding electrode 222 due to the oxidation/reduction reaction occurring in the reaction electrode 221 and the corresponding electrode 222. , In detail, the reaction electrode 221 and the corresponding electrode 222 in which the oxidation/reduction reaction of alcohol occurs, the reaction electrode 221 and the corresponding electrode 222 and the reaction electrode in a state supported on a porous electrolyte carrier 223. It includes a lead wire 230 coupled to the liquid electrolyte placed between 221 and the corresponding electrode 222. Hereinafter, with reference to FIGS. 12 and 13, the electrochemical alcohol sensor 200 according to the present invention will be described in detail.

도 12는 본 발명에 따른 전기화학식 알코올센서(200)의 일실시예를 나타내는 도면이다.Figure 12 is a diagram showing one embodiment of the electrochemical alcohol sensor 200 according to the present invention.

도 12를 참조하면, 본 발명에 따른 전기화학식 알코올센서(200)의 일실시예는 시료가스챔버(210)와 시료가스챔버(210)의 내부에 배치되며 알코올을 측정하는 감지부의 역할을 하는 감지셀(220) 및 감지셀(220)에 결합하는 리드 선(230)을 포함한다.Referring to FIG. 12, one embodiment of the electrochemical alcohol sensor 200 according to the present invention is disposed inside the sample gas chamber 210 and the sample gas chamber 210 and serves as a detection unit for measuring alcohol. It includes a lead wire 230 coupled to the cell 220 and the sensing cell 220.

시료가스챔버(210)는 감지셀(220)을 수용하며, 시료가스가 유동하는 공간을 형성한다. 한편, 이때의 시료가스는 운전자의 호기 가스를 포함한다.The sample gas chamber 210 accommodates the detection cell 220 and forms a space through which sample gas flows. Meanwhile, the sample gas at this time includes the driver's exhaled gas.

시료가스챔버(210)의 양쪽 측면 하단에는 각각 시료가스가 유입되기 위한 호기 유입구(211)와 호기 유출구(212)가 형성된다. 호기 유출구(212)는 흡입 펌프(240)와 연결되어 있다. 흡입 펌프(240)가 작동하면, 정량의 시료가스가 호기 유입구(211)를 통해서 시료가스챔버(210)의 내부로 유입된다. 흡입 펌프(240)는 솔레노이드 액추에이터(241)와 솔레노이드 액추에이터(241)의 플런저와 연결되어 수축 및 팽창할 수 있는 주름부(242)를 포함한다. 솔레노이드 액추에이터(241)에 전원이 순간적으로 인가되면, 솔레노이드 액추에이터(241)의 플런저가 후퇴하면서 정량의 시료가스가 시료가스챔버(210) 내로 유입되고, 솔레노이드 액추에이터(241)의 리턴 스프링에 의해서 플런저가 전진하면서 시료가스챔버(210) 내의 시료가스가 호기 유입구(211)를 통해서 외부로 배출된다. 이 과정에서 감지셀(220)의 반응 전극(221)에 흡착된 알코올의 농도를 측정함으로써 시료가스 내의 알코올 농도를 측정한다. 감지셀(220)은 시료가스챔버(210)의 내부 공간의 상단에 배치된다.An exhalation inlet 211 and an exhalation outlet 212 for introducing sample gas are formed at the bottom of both sides of the sample gas chamber 210, respectively. The exhalation outlet 212 is connected to the suction pump 240. When the suction pump 240 operates, a fixed amount of sample gas flows into the sample gas chamber 210 through the exhalation inlet 211. The suction pump 240 includes a solenoid actuator 241 and a wrinkle portion 242 that is connected to the plunger of the solenoid actuator 241 and can be contracted and expanded. When power is momentarily applied to the solenoid actuator 241, the plunger of the solenoid actuator 241 retracts and a fixed amount of sample gas flows into the sample gas chamber 210, and the plunger is moved by the return spring of the solenoid actuator 241. As it moves forward, the sample gas in the sample gas chamber 210 is discharged to the outside through the exhalation inlet 211. In this process, the alcohol concentration in the sample gas is measured by measuring the concentration of alcohol adsorbed on the reaction electrode 221 of the sensing cell 220. The detection cell 220 is disposed at the top of the internal space of the sample gas chamber 210.

도 13은 도 12에 도시된 감지셀(220)을 나타내는 도면이다.FIG. 13 is a diagram showing the sensing cell 220 shown in FIG. 12.

도 13을 참조하면, 감지셀(220)은 반응 전극(221)과 대응 전극(222), 액체 전해질이 담지된 다공성 전해질 담체(223) 및 소수성 전도성 막들(224, 225)을 포함한다.Referring to FIG. 13, the sensing cell 220 includes a reaction electrode 221 and a corresponding electrode 222, a porous electrolyte carrier 223 containing a liquid electrolyte, and hydrophobic conductive membranes 224 and 225.

반응 전극(221) 및 대응 전극(222)은 고(高) 비표면적(比表面積) 다공성 백금 및 귀금속 합금으로 이루어진 전극을 포함한다. 상세하게는, 반응 전극(221)은 시료가스 내에 포함되어 있는 알코올의 산화 반응이 일어나는 전극으로서, 다공성 백금 블랙(platinum black)으로 이루어질 수 있다. 백금 블랙(platinum black)은 알코올의 산화 반응이 활발하게 일어나도록 하는 촉매 역할과 전극으로서의 역할을 한다. 반응 전극(221)은 알루미나 등과 같은 세라믹 재질의 다공성 디스크 지지체에 백금 블랙이 코팅된 형태일 수도 있다. 대응 전극(222)은 알코올의 환원반응이 일어나는 전극으로서, 반응 전극(221)과 마찬가지로 다공성 백금 블랙(platinum black)으로 이루어질 수 있다.The reaction electrode 221 and the corresponding electrode 222 include electrodes made of high specific surface area porous platinum and noble metal alloy. In detail, the reaction electrode 221 is an electrode where an oxidation reaction of alcohol contained in the sample gas occurs, and may be made of porous platinum black. Platinum black acts as a catalyst and electrode to actively promote the oxidation reaction of alcohol. The reaction electrode 221 may be a porous disk support made of ceramic material such as alumina coated with platinum black. The counter electrode 222 is an electrode where a reduction reaction of alcohol occurs, and, like the reaction electrode 221, may be made of porous platinum black.

반응 전극(221)은 시료가스가 유동하는 호기 유입구(211)와 호기 유출구(212) 사이의 공간에 배치되며, 대응 전극(222)은 시료가스챔버(210)의 상부 내벽 근처에 배치된다.The reaction electrode 221 is disposed in the space between the exhalation inlet 211 and the exhalation outlet 212 through which the sample gas flows, and the corresponding electrode 222 is disposed near the upper inner wall of the sample gas chamber 210.

다공성 전해질 담체(223)에는 액체 전해질이 담지된다. 다공성 전해질 담체(223)에 담지되는 액체 전해질은 산성의 액체 전해질을 포함한다. 예를 들어, 액체 전해질로는 무기산이 사용될 수 있으며, 예를 들어, 황산, 염산, 질산 등이 사용될 수 있다.A liquid electrolyte is supported on the porous electrolyte carrier 223. The liquid electrolyte supported on the porous electrolyte carrier 223 includes an acidic liquid electrolyte. For example, an inorganic acid may be used as the liquid electrolyte, such as sulfuric acid, hydrochloric acid, nitric acid, etc.

소수성 전도성 막들(224, 225)은 액체 전해질이 반응 전극(221)을 통해서 외부로 흐르는 것을 방지하는 역할과 반응 전극(221)과 리드 선(230)을 전기적으로 연결하는 역할 및 시료가스 내의 침과 같은 수분에 의해서 감지셀(220)이 오염되는 것을 방지하는 역할을 한다. 소수성 전도성 막들(224, 225)은 시료가스가 통과할 수 있도록 다공성 구조로 이루어진다. 또한 소수성 전도성 막들(224, 225)은 액체 전해질과 수분의 이동을 차단할 수 있도록 소수성을 띄며, 액체 전해질에 의해서 부식되지 않도록 내산화성이 있다.The hydrophobic conductive membranes 224 and 225 serve to prevent the liquid electrolyte from flowing outward through the reaction electrode 221, electrically connect the reaction electrode 221 and the lead wire 230, and prevent the liquid electrolyte from flowing outward through the reaction electrode 221. It serves to prevent the detection cell 220 from being contaminated by moisture. The hydrophobic conductive membranes 224 and 225 have a porous structure to allow sample gas to pass through. Additionally, the hydrophobic conductive membranes 224 and 225 are hydrophobic to block the movement of liquid electrolyte and moisture, and have oxidation resistance to prevent corrosion by the liquid electrolyte.

소수성 전도성 막들(224, 225)은 소수성 코팅층이 형성된 탄소지(Carbon paper) 또는 탄소천(Carbon cloth) 등일 수 있으며, 기체에 대한 투과성이 높은 탄소천인 것이 바람직하다. 소수성 코팅층은 불소 수지 층인 것이 바람직하다. 불소 수지는 표면에너지가 낮아 발수성이 탁월하며, 용융점이 높아 열 안정성이 뛰어나다. 또한, 화학적으로도 안정하다. 코팅층은 불소 수지 용액에 탄소지 또는 탄소천을 담금 후 건조하고, 질소분위기에서 380℃정도의 온도로 열처리하는 방법으로 형성할 수 있다. 또한, 플라스마를 이용하여 코팅층을 형성할 수도 있다.The hydrophobic conductive films 224 and 225 may be carbon paper or carbon cloth with a hydrophobic coating layer, and are preferably carbon cloth with high gas permeability. The hydrophobic coating layer is preferably a fluororesin layer. Fluorine resin has excellent water repellency due to its low surface energy, and has excellent thermal stability due to its high melting point. Additionally, it is chemically stable. The coating layer can be formed by dipping carbon paper or carbon cloth in a fluororesin solution, drying it, and heat treating it at a temperature of about 380°C in a nitrogen atmosphere. Additionally, a coating layer can be formed using plasma.

소수성 전도성 막들(224, 225)은, 도 13에 도시된 바와 같이, 반응 전극(221)의 아래, 대응 전극(222)의 위 및 시료가스챔버(210) 내벽 사이에 각각 배치된다.As shown in FIG. 13, the hydrophobic conductive films 224 and 225 are respectively disposed below the reaction electrode 221, above the counter electrode 222, and between the inner wall of the sample gas chamber 210.

소수성 전도성 막들(224, 225)에는 알코올 농도 측정을 위한 외부회로(231)와 연결되는 리드 선(230)이 연결된다. 리드 선(230)으로는 구리선, 알루미늄선, 강선, 은선이나, 백금이나 금이 도금된 구리선, 알루미늄선, 강선, 은선 등을 사용할 수 있다. 종래에는 액체 전해질에 의해서 적셔져 있는 반응 전극(221)과 대응 전극(222)에 직접리드 선이 연결되므로, 리드 선으로 액체 전해질에 의해서 쉽게 부식되지 않는 백금 선을 사용하였으나, 본 발명의 경우에는 건조한 상태의 소수성 전도성 막들(24, 25)에 리드 선(230)이 연결되므로, 리드 선(230)으로 일반적인 도선을 사용할 수 있다.A lead wire 230 connected to an external circuit 231 for measuring alcohol concentration is connected to the hydrophobic conductive films 224 and 225. The lead wire 230 may be a copper wire, an aluminum wire, a steel wire, a silver wire, or a copper wire plated with platinum or gold, an aluminum wire, a steel wire, or a silver wire. Conventionally, since the lead wire is directly connected to the reaction electrode 221 and the corresponding electrode 222, which are wetted by the liquid electrolyte, a platinum wire that is not easily corroded by the liquid electrolyte was used as the lead wire, but in the case of the present invention, Since the lead wire 230 is connected to the hydrophobic conductive films 24 and 25 in a dry state, a general conductive wire can be used as the lead wire 230.

호기 유입구(211)를 통해서 유입된 시료가스는 반응 전극(221) 아래의 소수성 전도성 막(224)을 통과한다. 이때, 시료가스 내의 침과 같은 수분은 소수성 전도성 막(224)에 의해서 차단된다. 시료가스의 알코올 성분은 반응 전극(221)에 흡착된 후 산화된다. 산화반응에 의해서 발생한 이온은 전해액을 통과한 후 대응 전극(222)에서의 환원반응에 사용된다. 산화·환원반응에 의해서 발생한 전자는 반응 전극(221) 및 대응 전극(222)에 연결된 소수성 전도성 막들(224, 225)에 연결된 리드 선(230)을 통해서 외부 회로(231)로 흐르고 알코올 농도에 대응하는 전기신호를 발생시킨다.The sample gas introduced through the exhalation inlet 211 passes through the hydrophobic conductive membrane 224 below the reaction electrode 221. At this time, moisture such as saliva in the sample gas is blocked by the hydrophobic conductive membrane 224. The alcohol component of the sample gas is adsorbed to the reaction electrode 221 and then oxidized. Ions generated by the oxidation reaction pass through the electrolyte solution and are then used in the reduction reaction at the corresponding electrode 222. Electrons generated by the oxidation/reduction reaction flow to the external circuit 231 through the lead wire 230 connected to the hydrophobic conductive films 224 and 225 connected to the reaction electrode 221 and the corresponding electrode 222 and correspond to the alcohol concentration. generates an electrical signal.

전술한 일반적인 전기화학식 알코올센서(200)는 연료전지의 원리를 사용하며 알코올의 반응 부산물인 proton의 전도에 의하여 알코올의 농도에 따라 전류의 양이 증가하는 원리를 사용한 것이다. 기본적으로 전기화학식 알코올센서(200)는, 반도체식 알코올센서(9, 100)와는 달리, 상온동작하며 선택성과 정확도가 우수하여 현재 기존 음주운전 방지장치에는 모두 전기화학식 알코올센서(200)를 사용한다. 그러나 저온의 경우에는 proton의 전기전도도가 급격히 떨어지면서 감도역시 크게 저하되는데 이러한 문제점 해결을 위하여 센서 외부를 감싼 히터로 센서의 온도를 높여 사용하고 있다. 그러나 전기화학식 알코올센서(200)는 그 크기가 크고 외부 케이스가 플라스틱이기 때문에 센서 히팅시간을 위한 측정준비 시간이 수 분 이상 소요되는 문제점을 가지고 있다.The general electrochemical alcohol sensor 200 described above uses the principle of a fuel cell and uses the principle that the amount of current increases according to the concentration of alcohol by conduction of protons, which are reaction by-products of alcohol. Basically, the electrochemical alcohol sensor (200), unlike the semiconductor alcohol sensor (9, 100), operates at room temperature and has excellent selectivity and accuracy, so the electrochemical alcohol sensor (200) is currently used in all existing drunk driving prevention devices. . However, in the case of low temperatures, the electrical conductivity of protons drops rapidly and the sensitivity also decreases significantly. To solve this problem, a heater wrapped around the outside of the sensor is used to increase the temperature of the sensor. However, because the electrochemical alcohol sensor 200 is large in size and has an external case made of plastic, it has the problem that it takes several minutes or more to prepare for measurement for the sensor heating time.

따라서 본 명세서에서는 이러한 저온에서의 단점을 해결하기 위하여 저온에서도 히팅 없이 최대한 높은 신호를 출력하는 것이 가능한 저온용 전기화학식 알코올센서(300)를 개시한다.Therefore, in order to solve these shortcomings at low temperatures, this specification discloses a low-temperature electrochemical alcohol sensor 300 that can output the highest signal possible without heating even at low temperatures.

한편, 전기화학식 알코올센서(200, 300)의 원리상 아무리 알코올센서를 최적화 하더라도 저온에서는 완벽한 정확도 구현이 불가능하며, 이를 해결하기 위하여 2채널 증폭회로사용으로 0℃에서 낮은 센서 반응신호로도 정확한 혈중알코올농도 측정이 가능한 저온용 전기화학식 알코올센서(300)를 개시하고자 한다. 이하에서 설명할 저온용(저농도용) 전기화학식 알코올센서(300)의 경우, 제어부(360)는 제1 알코올센서부(200, 300), 더 상세하게는 전기화학식 알코올센서(200, 300)로부터 감지된 신호를 2채널 증폭기술을 이용하여 처리한다.Meanwhile, based on the principle of the electrochemical alcohol sensor (200, 300), no matter how optimized the alcohol sensor is, it is impossible to achieve perfect accuracy at low temperatures. To solve this, a 2-channel amplification circuit is used to accurately measure blood pressure even with a low sensor response signal at 0℃. We would like to disclose a low-temperature electrochemical alcohol sensor (300) capable of measuring alcohol concentration. In the case of the low-temperature (low-concentration) electrochemical alcohol sensor 300 to be described below, the control unit 360 operates from the first alcohol sensor units 200 and 300, and more specifically, from the electrochemical alcohol sensors 200 and 300. The detected signal is processed using two-channel amplification technology.

도 14는 본 발명에 따른 2채널 증폭기술을 통한 저온용 전기화학식 알코올센서(300)를 포함하는 음주측정장치를 개략적으로 도시한 개념도이다. 한편, 도 14에서는 일반적인 음주측정장치에 포함되는 공지된 구성들, 예를 들어, 불대(310), 호기 유입구(320), 시료가스챔버(330) 등도 함께 도시하였으며, 공지된 구성들은 각 실시예에 따라 충분히 가감될 수 있다. 이는 전술한 반도체식 알코올센서(9, 100)의 경우에도 마찬가지이며, 반도체식 알코올센서(9, 100)와 전기화학식 알코올센서(200, 300)가 함께 구비되어 동작하는 경우에도 마찬가지이다.Figure 14 is a conceptual diagram schematically showing a breathalyzer measuring device including a low-temperature electrochemical alcohol sensor 300 using a two-channel amplification technology according to the present invention. Meanwhile, in Figure 14, known components included in a general breathalyzer device, such as a fire bowl 310, an exhalation inlet 320, and a sample gas chamber 330, are also shown, and the known components are shown in each embodiment. Depending on the amount, it can be sufficiently added or subtracted. This is the same in the case of the semiconductor-type alcohol sensor (9, 100) described above, and also in the case where the semiconductor-type alcohol sensor (9, 100) and the electrochemical alcohol sensor (200, 300) are provided and operated together.

도 14를 참고하면, 본 발명에 따른 저온용 전기화학식 알코올센서(300)를 포함하는 음주측정장치(1000)는 호기 유입구(320), 호기 유입구(320)와 연통된 시료가스챔버(330), 시료가스챔버(330)와 연결된 흡입 펌프(340)을 포함한다.Referring to FIG. 14, the breathalyzer 1000 including the low-temperature electrochemical alcohol sensor 300 according to the present invention includes an exhalation inlet 320, a sample gas chamber 330 in communication with the exhalation inlet 320, and It includes a suction pump 340 connected to the sample gas chamber 330.

호기 유입구(320)는 양단이 개방되어 있는 실린더 형태이다. 호기 유입구(320) 일단의 호기 유입구(320)에는 불대(310)가 결합할 수 있다. 불대(310)를 통해서 호기 유입구(320)로 유입된 날숨은 호기 유입구(320) 타단의 호기 배출구(324) 통해서 외부로 배출된다.The exhalation inlet 320 is in the form of a cylinder with both ends open. Exhalation inlet 320 A fire belt 310 may be coupled to one end of the exhalation inlet 320. The exhaled breath that flows into the exhalation inlet 320 through the fire belt 310 is discharged to the outside through the exhalation outlet 324 at the other end of the exhalation inlet 320.

호기 유입구(320)에는 호기 유입구(320)에 유입된 날숨의 일부를 시료가스챔버(330)에 공급하기 위한 채취구멍(321)이 형성되어 있다. 호기 유입구(320)에 유입된 날숨의 대부분은 호기 배출구(324)를 통해서 바로 외부로 배출되고, 일부가 채취구멍(321)을 통해서 시료가스챔버(330)에 공급된다. 호기 유입구(320)를 흐르는 날숨 중에서 채취구멍(321)을 통해서 공급된 날숨을 시료가스라고 한다.A sampling hole 321 is formed in the exhalation inlet 320 to supply a portion of the exhaled breath flowing into the exhalation inlet 320 to the sample gas chamber 330. Most of the exhaled breath flowing into the exhalation inlet 320 is discharged directly to the outside through the exhalation outlet 324, and a portion is supplied to the sample gas chamber 330 through the sampling hole 321. Among the exhaled breath flowing through the exhalation inlet 320, the exhaled breath supplied through the collection hole 321 is called sample gas.

시료가스챔버(330)는 시료가스유입관(331)을 통해서 호기 유입구(320)의 채취구멍(321)과 연결된다. 시료가스챔버(330)의 내부에는 감지부(350)가 설치된다. 감지부(350)는 시료가스의 알코올 농도에 따라서 변화하는 전류 값을 출력한다. 감지부(350)로는 전술한 바와 같은 전기화학식 알코올센서가 사용된다.The sample gas chamber 330 is connected to the sampling hole 321 of the exhalation inlet 320 through the sample gas inlet pipe 331. A detection unit 350 is installed inside the sample gas chamber 330. The detection unit 350 outputs a current value that changes depending on the alcohol concentration of the sample gas. As the detection unit 350, an electrochemical alcohol sensor as described above is used.

도 15는 일반 모드에서의 감지부의 출력신호를 나타낸 도면이다.Figure 15 is a diagram showing the output signal of the detector in normal mode.

전기화학식 알코올센서(200, 300)는, 전술한 바와 같이, 반응 전극(221), 대응 전극(222), 반응 전극(221)과 대응 전극(222) 사이에 게재된 전해질 및 다공성 전해질 담지체(223)를 포함한다. 반응 전극(221)에 흡착되어 이온으로 분해된 알코올은 전해질을 통과한 후 대응 전극(222)으로 이동한다. 이때 발생한 전류 값은 도 15에 도시된 바와 같이, 시간에 따라서 변화한다. 이 전류 값의 변화 그래프를 시간에 따라서 적분하면 반응 전극(221)에 흡착되어 분해된 알코올의 양에 비례하는 검출신호 값을 얻을 수 있고 이를 이용해 혈중 알코올 농도를 알 수 있다. 적분 값은 반응 전극(221)에 흡착된 알코올의 양에 비례하고, 흡착된 알코올의 양은 시료가스 내의 알코올 농도에 비례하며, 시료가스 내의 알코올 농도는 혈중 알코올 농도에 비례한다.As described above, the electrochemical alcohol sensor (200, 300) includes a reaction electrode 221, a corresponding electrode 222, an electrolyte disposed between the reaction electrode 221 and the corresponding electrode 222, and a porous electrolyte carrier ( 223). The alcohol adsorbed on the reaction electrode 221 and decomposed into ions passes through the electrolyte and then moves to the corresponding electrode 222. The current value generated at this time changes with time, as shown in FIG. 15. By integrating the change graph of this current value over time, a detection signal value proportional to the amount of alcohol adsorbed and decomposed on the reaction electrode 221 can be obtained, and the blood alcohol concentration can be determined using this. The integral value is proportional to the amount of alcohol adsorbed on the reaction electrode 221, the amount of adsorbed alcohol is proportional to the alcohol concentration in the sample gas, and the alcohol concentration in the sample gas is proportional to the blood alcohol concentration.

흡입 펌프(340)는 사용자가 불대(310)를 통해서 불어넣은 시료가스 중에서 정량을 시료가스챔버(330)에 유입시키고, 다시 시료가스챔버(330)로부터 배출시키는 역할을 한다. 흡입 펌프(340)는 연결관(333)을 통해서 시료가스챔버(330)와 연결된다.The suction pump 340 serves to introduce a fixed amount of the sample gas blown in by the user through the fire bowl 310 into the sample gas chamber 330 and discharge it from the sample gas chamber 330 again. The suction pump 340 is connected to the sample gas chamber 330 through a connection pipe 333.

흡입 펌프(340)는 밀폐된 구조이므로, 흡입 펌프(340)가 작동하지 않으면, 시료가스챔버(330)의 내부로 가스가 거의 유입되지 않는다.Since the suction pump 340 has a sealed structure, if the suction pump 340 is not operating, almost no gas flows into the sample gas chamber 330.

흡입 펌프(340)는 사용자가 날숨을 불기 시작한 후 일정한 시간이 지난 시점에 순간적으로 동작하여 정량의 시료가스를 시료가스챔버(330)에 유입시킨 후 바로 시료가스유입관(331)을 통해서 시료가스챔버(330)로부터 배출시킨다.The suction pump 340 operates momentarily at a certain time after the user begins to exhale, flows a fixed amount of sample gas into the sample gas chamber 330, and then immediately releases the sample gas through the sample gas inlet pipe 331. It is discharged from chamber 330.

사용자가 날숨을 불기 시작했는지는 예를 들어, 호기 유입구(320)에 설치된 마이크로폰(미도시)이나 압력센서(미도시)를 이용하여 확인할 수 있다.Whether the user has started to exhale can be confirmed using, for example, a microphone (not shown) or a pressure sensor (not shown) installed at the exhalation inlet 320.

흡입 펌프(340)로는 솔레노이드 펌프를 사용할 수 있다. 솔레노이드 펌프는 유도코일이 감겨있는 보빈(미도시)이 설치된 하우징(341)과 하우징(341)의 중공에 상하 이동할 수 있도록 설치된 플런저(342)를 포함한다. 플런저(342)는 신축될 수 있는 주름부(343)와 연결된다.A solenoid pump can be used as the suction pump 340. The solenoid pump includes a housing 341 in which a bobbin (not shown) around which an induction coil is wound is installed, and a plunger 342 installed to move up and down in the hollow of the housing 341. The plunger 342 is connected to the stretchable pleated portion 343.

유도코일에 전원이 순간적으로 인가되면 플런저(342)가 일정한 거리를 후퇴한 후 하우징(341) 내의 리턴 스프링(미도시)에 의해서 바로 복귀한다. 플런저(342)가 후퇴하는 과정에서 주름부(343)가 팽창하면서 시료가스가 시료가스챔버(330)로 유입되고, 플런저(342)가 복귀하는 과정에서 주름부(343)가 수축하면서 시료가스챔버(330) 내의 시료가스가 시료가스유입관(331)을 통해서 배출된다. 플런저(342)의 이동거리를 제한함으로써 정량의 시료가스가 채취되고, 정량의 시료가스가 배출되도록 할 수 있다. 시료가스가 시료가스챔버(330)에 유입되고 배출되는 과정에서 시료가스챔버(330)에 배치된 감지부(350)에 시료가스가 흡착된다.When power is momentarily applied to the induction coil, the plunger 342 retreats a certain distance and then immediately returns by a return spring (not shown) in the housing 341. In the process of the plunger 342 retreating, the wrinkles 343 expand and sample gas flows into the sample gas chamber 330, and in the process of the plunger 342 returning, the wrinkles 343 contract and the sample gas chamber 330 expands. The sample gas within (330) is discharged through the sample gas inlet pipe (331). By limiting the moving distance of the plunger 342, a fixed amount of sample gas can be collected and a fixed amount of sample gas can be discharged. As the sample gas flows into and out of the sample gas chamber 330, the sample gas is adsorbed to the detection unit 350 disposed in the sample gas chamber 330.

제어부(360)는 흡입펌프(340)를 작동시키기 위한 제어 신호를 흡입펌프(340)에 전달한다. 또한, 제어부(360)는 감지부(350)로부터 수신한 전기신호 값에 따라서 혈중 알코올 농도 값을 연산한다.The control unit 360 transmits a control signal to operate the suction pump 340 to the suction pump 340. Additionally, the control unit 360 calculates the blood alcohol concentration value according to the electrical signal value received from the detection unit 350.

도 16에 도시된 바와 같이, 제어부(360)는 모드 설정 신호 수신부(361), 제어 신호 생성부(362), 제어 신호 송신부(363), 메모리부(364) 및 혈중 알코올 농도 연산부(365)를 포함한다.As shown in FIG. 16, the control unit 360 includes a mode setting signal receiving unit 361, a control signal generating unit 362, a control signal transmitting unit 363, a memory unit 364, and a blood alcohol concentration calculating unit 365. Includes.

모드 설정 신호 수신부(361)는 모드 설정 신호를 수신하는 역할을 한다. 사용자는 음주측정장치(1000)와 연결된 스마트 기기에 설치된 애플리케이션이나, 음주측정장치(1000)에 설정 버튼 등을 통해서 일반 모드와 저농도 모드 중 하나를 선택할 수 있다. 일반 모드는 혈중 알코올 농도가 비교적 높은 경우에 사용되는 모드이며, 저농도 모드는 혈중 알코올 농도가 낮은 경우에 사용되는 모드이다.The mode setting signal receiving unit 361 serves to receive the mode setting signal. The user can select between normal mode and low concentration mode through an application installed on a smart device connected to the breathalyzer 1000 or a settings button on the breathalyzer 1000. The normal mode is a mode used when the blood alcohol concentration is relatively high, and the low concentration mode is a mode used when the blood alcohol concentration is low.

제어 신호 생성부(362)는 모드 설정 신호 수신부(361)에서 수신한 모드 신호에 따라서 일반 모드에 대응하는 제1 제어 신호 또는 저농도 모드에 대응하는 제2 제어 신호를 생성하는 역할을 한다.The control signal generator 362 serves to generate a first control signal corresponding to the normal mode or a second control signal corresponding to the low concentration mode according to the mode signal received from the mode setting signal receiver 361.

일반 모드에서는 측정단계에서 흡입 펌프(340)가 일 회 가동되며, 저농도 모드에서는 측정단계에서 흡입 펌프(340)가 연속적으로 복수 회 가동된다. 저농도 모드에서는 흡입 펌프(340)의 솔레노이드 액추에이터에 전원이 짧은 간격으로 복수 회 인가되어, 흡입 펌프(340)가 연속적으로 복수 회 가동된다. 이러한 방법으로 시료가스챔버(330)의 내부로 많은 양의 시료 가스를 유입시키면, 감지부(350)에 흡착되는 알코올의 양이 증가하여 혈중 알코올 농도가 낮을 경우에도 혈중 알코올 농도를 더욱 정확하게 측정할 수 있다는 장점이 있다.In the normal mode, the suction pump 340 is operated once during the measurement step, and in the low concentration mode, the suction pump 340 is continuously operated multiple times during the measurement step. In the low concentration mode, power is applied to the solenoid actuator of the suction pump 340 multiple times at short intervals, and the suction pump 340 is continuously operated multiple times. When a large amount of sample gas is introduced into the sample gas chamber 330 in this way, the amount of alcohol adsorbed on the detection unit 350 increases, allowing more accurate measurement of blood alcohol concentration even when the blood alcohol concentration is low. There is an advantage in that it can be done.

또한, 저농도 모드에서는 측정단계 전에, 예를 들어, 감지부(350)를 측정에 적합한 온도까지 예열하는 예열단계에서 흡입 펌프(340)를 가동하여 시료가스챔버(330) 내에 잔존할 수 있는 알코올을 제거한다.In addition, in the low concentration mode, before the measurement step, for example, in the preheating step of preheating the detection unit 350 to a temperature suitable for measurement, the suction pump 340 is operated to remove alcohol that may remain in the sample gas chamber 330. Remove.

제어 신호 송신부(363)는 제어 신호 생성부(362)에서 생성된 제1 제어 신호 또는 제2 제어 신호를 흡입 펌프(340)에 송신하는 역할을 한다.The control signal transmitting unit 363 serves to transmit the first control signal or the second control signal generated by the control signal generating unit 362 to the suction pump 340.

메모리부(364)에는 고농도 표준 가스를 사용하여 획득한 감지부(350)의 출력신호인 제1 기준 값과, 저농도 표준 가스를 사용하여 획득한 감지부(350)의 출력신호의 제2 기준 값이 저장된다. 정확한 측정을 위해서, 저농도 모드와 일반 모드에서 서로 다른 기준 값을 사용한다.The memory unit 364 contains a first reference value of the output signal of the detection unit 350 obtained using a high-concentration standard gas, and a second reference value of the output signal of the detection unit 350 obtained using a low-concentration standard gas. This is saved. For accurate measurement, different reference values are used in low concentration mode and normal mode.

제1 기준 값은 정해진 혈중 알코올 농도에 대응하는 고농도의 표준 가스를 시료가스로 사용하여 일반 모드에서 측정함으로써 얻을 수 있다. 즉, 고농도의 표준 가스 분위기에서 흡입 펌프(340)를 일 회 가동한 후 감지부(350)에서 출력되는 전류 값(도 15 참조)을 시간에 따라서 적분한 값이 제1 기준 값이 된다.The first reference value can be obtained by measuring in normal mode using a high-concentration standard gas corresponding to a set blood alcohol concentration as a sample gas. That is, a value obtained by integrating the current value output from the detection unit 350 (see FIG. 15) over time after operating the suction pump 340 once in a high-concentration standard gas atmosphere becomes the first reference value.

도 17은 저농도 모드에서의 감지부의 출력신호를 나타낸 도면이다.Figure 17 is a diagram showing the output signal of the detection unit in low concentration mode.

제2 기준 값은 저농도의 표준 가스를 시료가스로 사용하여 저농도 모드에서 측정함으로써 얻을 수 있다. 즉, 저농도의 표준 가스 분위기에서 흡입 펌프(340)를 복수 회, 예를 들어, 3회 가동한 후 감지부(350)에서 출력되는 전류값(도 17 참조)을 시간에 따라서 적분한 값이 제2 기준 값이 된다. 도 17에 도시된 바와 같이, 흡입 펌프(340)를 가동할 때 마다 전류 값이 상승한다.The second reference value can be obtained by measuring in low concentration mode using a low concentration standard gas as a sample gas. That is, the current value output from the detection unit 350 (see FIG. 17) after operating the suction pump 340 multiple times, for example, 3 times in a low concentration standard gas atmosphere, is the value integrated over time. 2 becomes the standard value. As shown in FIG. 17, the current value increases each time the suction pump 340 is operated.

예를 들어, 제2 기준 값은 0.005BAC%에 대응하는 표준 가스를 이용하여 설정하고, 제1 기준 값은 0.050BAC%에 대응하는 표준 가스를 이용하여 측정할 수 있다. 0.005BAC%에 대응하는 표준 가스는 0.005BAC%와 동일한 효과를 내는 알코올 용액에 의해서 발생하는 가스일 수 있다.For example, the second reference value can be set using a standard gas corresponding to 0.005BAC%, and the first reference value can be measured using a standard gas corresponding to 0.050BAC%. The standard gas corresponding to 0.005BAC% may be a gas generated by an alcohol solution that has the same effect as 0.005BAC%.

혈중 알코올 농도 연산부(365)는 감지부(350)로부터 수신한 전류 값을 시간에 따라서 적분한 값을 모드에 따라서 메모리부(364)에 저장된 제1 기준 값 또는 제2 기준 값과 비교하여 혈중 알코올 농도를 연산한다.The blood alcohol concentration calculation unit 365 compares the time-integrated current value received from the detection unit 350 with the first or second reference value stored in the memory unit 364 depending on the mode to determine the blood alcohol level. Calculate concentration.

일반 모드에서는 제1 기준 값에 근거하여 혈중 알코올 농도를 연산하고, 저농도 모드에서는 제2 기준 값에 근거하여 혈중 알코올 농도를 연산한다.In normal mode, the blood alcohol concentration is calculated based on the first reference value, and in low concentration mode, the blood alcohol concentration is calculated based on the second reference value.

예를 들어, 0.050BAC%에 대응하는 표준 가스를 이용하여 획득된 제1 기준 값이 a 이고, 일반 모드에서 측정된 적분 값이 0.5a 일 경우, 혈중 알코올 농도는 0.5×0.050BAC%인 0.025BAC%로 계산될 수 있다. 같은 방법으로, 0.005BAC%에 대응하는 표준 가스를 이용하여 획득된 제2 기준 값이 b 이고, 저농도 모드에서 측정된 적분 값이 0.5b 일 경우, 혈중 알코올 농도는 0.5×0.005BAC%인 0.0025BAC%로 계산될 수 있다.For example, if the first reference value obtained using a standard gas corresponding to 0.050BAC% is a and the integral value measured in normal mode is 0.5a, the blood alcohol concentration is 0.025BAC, which is 0.5 × 0.050BAC%. It can be calculated as a percentage. In the same way, if the second reference value obtained using the standard gas corresponding to 0.005BAC% is b and the integrated value measured in low concentration mode is 0.5b, the blood alcohol concentration is 0.0025BAC, which is 0.5 × 0.005BAC%. It can be calculated as a percentage.

혈중 알코올 농도 연산부(365)에서 연산된 혈중 알코올 농도 값은 표시부(370)에 표시된다.The blood alcohol concentration value calculated by the blood alcohol concentration calculation unit 365 is displayed on the display unit 370.

도 18은 본 발명에 따른 센서융합 기반의 음주측정장치를 이용한 음주측정방법의 흐름을 보여주는 흐름도이다.Figure 18 is a flowchart showing the flow of a breathalyzer test method using a sensor fusion-based breathalyzer device according to the present invention.

본 발명에 따른 센서융합 기반의 음주측정장치를 이용한 음주측정방법을, 도 18을 참조하여 설명하면 다음과 같다. A method of measuring alcohol intake using a sensor fusion-based breathalyzer device according to the present invention will be described with reference to FIG. 18 as follows.

본 발명에 따른 센서융합 기반의 음주측정장치를 이용한 음주측정방법은, 온도센서부(500)가 차량 내 온도를 측정하는 단계(S200) 및 제어부(360, 400)가 온도센서부(500)에 의해 측정된 온도를 기초로 제1 알코올센서부(200, 300) 또는 제2 알코올센서부(9, 100)가 택일적으로 동작하도록 제어하는 단계(S300)를 포함한다.The breathalyzer test method using a sensor fusion-based breathalyzer device according to the present invention includes the temperature sensor unit 500 measuring the temperature inside the vehicle (S200) and the control units 360 and 400 measuring the temperature sensor unit 500. It includes a step (S300) of controlling the first alcohol sensor units 200, 300 or the second alcohol sensor units 9, 100 to operate alternatively based on the temperature measured.

더 상세히는 단계(S200) 이전에, 차량의 자기진단유닛(On-board diagnostics, OBD)과 LIN(Local Interconnect Network) 통신 또는 CAN(Controller Area Network) 통신으로 연결된 제어부(360, 400)가 자기진단유닛으로부터 차량의 문열림측정값을 수신하여 차량의 문열림을 감지하고, 제어부(360, 400)가 차량의 문열림을 감지한 경우, 제1 알코올센서부(200, 300) 및 제2 알코올센서부(9, 100) 중 적어도 하나를 워밍업(warming-up)하도록 제어하는 단계(S100)를 더 포함한다. 따라서 제1 알코올센서부(200, 300) 및 제2 알코올센서부(9, 100)의 준비시간을 단축시킬 수 있다.More specifically, before step S200, the control units 360 and 400 connected to the vehicle's self-diagnosis unit (On-board diagnostics, OBD) and LIN (Local Interconnect Network) communication or CAN (Controller Area Network) communication perform self-diagnosis. The vehicle's door opening is detected by receiving the vehicle's door opening measurement value from the unit, and when the control unit (360, 400) detects the vehicle's door opening, the first alcohol sensor unit (200, 300) and the second alcohol sensor It further includes controlling at least one of the units 9 and 100 to warm up (S100). Therefore, the preparation time for the first alcohol sensor units (200, 300) and the second alcohol sensor units (9, 100) can be shortened.

단계(S200)에서 온도센서부(500)가 차량 내 온도를 측정할 때, 전술한 바와 같이, 차량 내 온도뿐만 아니라 제1 알코올센서부(200, 300) 및/또는 제2 알코올센서부(9, 100)의 온도, 더 상세히는 각 알코올센서(9, 100, 200, 300)의 감지부(1, 20, 220, 350)의 온도를 측정할 수도 있다.When the temperature sensor unit 500 measures the temperature inside the vehicle in step S200, as described above, not only the temperature inside the vehicle but also the first alcohol sensor unit 200, 300 and/or the second alcohol sensor unit 9 , 100), and more specifically, the temperature of the sensing units (1, 20, 220, 350) of each alcohol sensor (9, 100, 200, 300) can be measured.

단계(S300)에서 제어부(360, 400)는 온도센서부(500)에 의해 측정된 온도를 기초로 제1 알코올센서부(200, 300) 또는 제2 알코올센서부(9, 100)가 택일적으로 동작하도록 제어하며, 이때 단계(S300)은, 일 실시예로서, 차량 내 측정된 온도가 0℃ 이상인 경우, 제어부(360, 400)는 제1 알코올센서부(200, 300)가 동작하도록 제어하고, 차량 내 측정된 온도가 0℃ 미만인 경우, 제어부(360, 400)는 제2 알코올센서부(9, 100)가 동작하도록 제어할 수 있다.In step S300, the control unit 360 or 400 selects the first alcohol sensor unit 200 or 300 or the second alcohol sensor unit 9 or 100 based on the temperature measured by the temperature sensor unit 500. In this case, in step S300, as an example, when the measured temperature in the vehicle is 0°C or higher, the control units 360 and 400 control the first alcohol sensor units 200 and 300 to operate. And, when the measured temperature in the vehicle is less than 0°C, the control units 360 and 400 may control the second alcohol sensor units 9 and 100 to operate.

단계(S400)에서 제1 알코올센서부(200, 300) 및/또는 제2 알코올센서부(9, 100)에서 알코올이 감지된 경우, 제어부(360, 400)는 전술한 바와 같이 시동 잠금 장치를 동작시켜 차량의 시동이 걸리지 않도록 제어할 수 있다. 즉 제어부(360, 400)는 음주측정 후 제1 알코올센서부(200, 300) 및/또는 제2 알코올센서부(9, 100)로부터 알코올이 감지되지 않은 경우에만 키 박스, 키 모듈 등이 동작하여 차량의 시동이 걸리도록 제어할 수 있다.If alcohol is detected in the first alcohol sensor unit (200, 300) and/or the second alcohol sensor unit (9, 100) in step S400, the control unit (360, 400) turns on the ignition lock device as described above. By operating it, you can control it so that the vehicle does not start. That is, the control unit (360, 400) operates the key box, key module, etc. only when alcohol is not detected from the first alcohol sensor unit (200, 300) and/or the second alcohol sensor unit (9, 100) after the breathalyzer test. This allows you to control the vehicle to start.

본 발명에 따른 스마트 기기는 키보드, 마우스, 터치패드, 터치 스크린 등의 입력수단과, 디스플레이 화면을 구비한 데스크탑 PC, 노트북 PC, 태블릿 PC, 스마트폰 등의 단말기로서, 이에 한정되는 것은 아니고, 통신망을 통해 서버에 접속할 수 있으며, 검색 정보 및 선택 정보의 입력과, 검색된 결과 정보를 디스플레이할 수 있는 애플리케이션 프로그램의 설치가 가능한 디지털 정보의 처리가 가능한 구성이면 모두 포함될 수 있다. 본 발명에 따른 스마트 기기는 서버에 통신망을 통해 접속하여 정보를 송수신하는 구성요소로서, 예를 들면 스마트폰(smartphone), 태블릿 PC(tablet personalcomputer), 이동 전화기(mobile phone), 영상 전화기, 데스크탑 PC(desktoppersonal computer), 랩탑 PC(laptop personal computer), 넷북 컴퓨터(netbook computer), PDA(personal digital assistant), PMP(portable multimedia player), 웨어러블 장치(wearable device)(예: 스마트 안경, 머리 착용형 장치(head-mounted-device(HMD) 등), 무인단말기(kiosk) 또는 스마트 와치(smart watch)) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The smart device according to the present invention is a terminal such as a desktop PC, laptop PC, tablet PC, or smartphone equipped with an input means such as a keyboard, mouse, touchpad, or touch screen, and a display screen, but is not limited thereto, and is a communication network device. Any configuration that can process digital information can be included, allowing access to the server through, inputting search information and selection information, and installing an application program that can display search result information. The smart device according to the present invention is a component that connects to a server through a communication network to transmit and receive information, for example, a smartphone, tablet personal computer, mobile phone, video phone, and desktop PC. (desktoppersonal computer), laptop PC (laptop personal computer), netbook computer, personal digital assistant (PDA), portable multimedia player (PMP), wearable device (e.g. smart glasses, head-worn device) It may include at least one of (head-mounted-device (HMD), etc.), unmanned terminal (kiosk), or smart watch).

본 발명에 따른 스마트 기기와 서버는 각각이 구비한 통신부 및 통신망을 통해 통신할 수 있다. 통신망은 단말들 및 서버들과 같은 각각의 노드 상호간에 정보 교환이 가능한 연결구조를 의미하는 것으로, 이러한 통신망의 일 예에는, 3GPP(3rd Generation Partnership Project) 네트워크, LTE(Long Term Evolution) 네트워크, 5G 네트워크, WIMAX(World Interoperability for Microwave Access) 네트워크, 인터넷(Internet), LAN(Local Area Network), Wireless LAN(Wireless Local Area Network), WAN(Wide Area Network), PAN(Personal Area Network), wifi 네트워크, 블루투스(Bluetooth) 네트워크, 위성 방송 네트워크, 아날로그 방송 네트워크, DMB(Digital Multimedia Broadcasting) 네트워크 등이 포함되나 이에 한정되지는 않는다. 스마트 기기와 서버가 각각 구비한 통신부는, 전술한 통신망을 통한 유무선 데이터 통신을 수행할 수 있도록 상기 통신망을 위해 구비된 전자 부품을 포함할 수 있다. A smart device and a server according to the present invention can communicate through a communication unit and communication network provided by each. A communication network refers to a connection structure that allows information exchange between nodes such as terminals and servers. Examples of such communication networks include the 3rd Generation Partnership Project (3GPP) network, Long Term Evolution (LTE) network, and 5G. Network, WIMAX (World Interoperability for Microwave Access) network, Internet, LAN (Local Area Network), Wireless LAN (Wireless Local Area Network), WAN (Wide Area Network), PAN (Personal Area Network), wifi network, It includes, but is not limited to, a Bluetooth network, satellite broadcasting network, analog broadcasting network, and DMB (Digital Multimedia Broadcasting) network. The communication unit provided by each smart device and the server may include electronic components provided for the communication network so as to perform wired and wireless data communication through the above-described communication network.

본 발명에 따른 메모리부는 데이터베이스 관리 시스템(이하, DBMS)을 포함할 수 있다. DBMS는 다수의 사용자들이 메모리부 내의 데이터에 접근할 수 있도록 해주는 소프트웨어 도구의 집합이다. DBMS는 IMS, CODASYL DB, DB2, ORACLE, INFORMIX, SYBASE, INGRES, MS-SQL, Objectivity, O2, Versanat, Ontos, Gemstone, Unisql, Object Store, Starburst, Postgres, Tibero, MySQL 또는 MS-access등을 포함할 수 있다. DBMS는 특정 명령어의 입력에 따라 해당하는 특정 데이터에 접근하는 것이 가능하다. The memory unit according to the present invention may include a database management system (hereinafter referred to as DBMS). DBMS is a set of software tools that allow multiple users to access data in memory. DBMS includes IMS, CODASYL DB, DB2, ORACLE, INFORMIX, SYBASE, INGRES, MS-SQL, Objectivity, O2, Versanat, Ontos, Gemstone, Unisql, Object Store, Starburst, Postgres, Tibero, MySQL or MS-access. can do. DBMS allows access to specific data depending on the input of a specific command.

본 명세서에서 제어부(360) 및 제어부(360)의 각 구성(361, 362, 363, 364, 365)은 메모리에 저장된 연속된 수행과정들을 실행하는 프로세서들일 수 있다. 또는, 프로세서에 의해 구동되고 제어되는 소프트웨어 모듈들로서 동작할 수 있다. 나아가, 프로세서는 하드웨어 장치일 수 있다.In this specification, the control unit 360 and each component 361, 362, 363, 364, and 365 of the control unit 360 may be processors that execute sequential execution processes stored in memory. Alternatively, they may operate as software modules driven and controlled by a processor. Furthermore, a processor may be a hardware device.

참고로, 본 발명의 일 실시예에 따른 센서융합 기반의 음주측정장치를 이용한 음주측정방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독가능매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독가능매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독가능매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체, 및 ROM, RAM, 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함될 수 있다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급언어코드를 포함한다. 상술한 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.For reference, the breath alcohol test method using a sensor fusion-based breath alcohol test device according to an embodiment of the present invention may be implemented in the form of program instructions that can be executed through various computer means and recorded on a computer-readable medium. The computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, etc., singly or in combination. Program instructions recorded on the medium may be those specifically designed and constructed for the present invention, or may be known and usable by those skilled in the art of computer software. Examples of computer readable media include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tapes, optical recording media such as CD-ROMs and DVDs, magneto-optical media such as floptical disks, and ROM, RAM, Hardware devices specifically configured to store and perform program instructions, such as flash memory, may be included. Examples of program instructions include not only machine code such as that created by a compiler, but also high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter, etc. The hardware devices described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the present invention, and vice versa.

본 명세서에 있어서 '부(部)'란, 하드웨어에 의해 실현되는 유닛(unit), 소프트웨어에 의해 실현되는 유닛, 양방을 이용하여 실현되는 유닛을 포함한다. 또한, 1개의 유닛이 2개 이상의 하드웨어를 이용하여 실현되어도 되고, 2개 이상의 유닛이 1개의 하드웨어에 의해 실현되어도 된다.In this specification, 'part' includes a unit realized by hardware, a unit realized by software, and a unit realized using both. Additionally, one unit may be realized using two or more pieces of hardware, and two or more units may be realized using one piece of hardware.

본 발명의 보호범위가 이상에서 명시적으로 설명한 실시예의 기재와 표현에 제한되는 것은 아니다. 또한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 자명한 변경이나 치환으로 말미암아 본 발명이 보호범위가 제한될 수도 없음을 다시 한 번 첨언한다.The scope of protection of the present invention is not limited to the description and expression of the embodiments explicitly described above. In addition, it is to be added once again that the scope of protection of the present invention may not be limited due to changes or substitutions that are obvious in the technical field to which the present invention pertains.

1 : 센서칩 1a : 전극패드 1b : 히터부
2 : 스템 2a : 스템지지체 3 : 스템핀
3a : 스템헤드 4 : 와이어
9 : 일반적인 반도체식 알코올센서
9, 100 : 제2 알코올센서부
10 : 기판 11 : 외측면 12 : 내측면
20 : 센서 감지막 30 : 히터부 40 : 천공홀
41 : 천공홀 50 : 전극 51 : 감지막 전극
52 ; 히터 전극 60 : 전극 홀 70 : 확장 핀
80 : 지지 베이스
100 : CMMS 구조체를 포함하는 반도체식 알코올센서
200, 300 : 제1 알코올센서부
210: 시료가스챔버 211: 호기 유입구 212: 호기 유출구
220: 감지셀 221: 반응 전극 222: 대응 전극
223: 다공성 전해질 담지체 224, 225: 소수성 전도성 막
230: 리드 선 240: 흡입펌프
241: 솔레노이드 액추에이터 242: 주름부
200 : 일반적인 전기화학식 알코올센서
310 : 불대 320 : 날숨 통로 330 : 시료가스챔버
331 : 시료가스유입관 333 : 연결관 340 : 흡입 펌프
342 : 플런저 343 : 주름부 350 : 감지부
360 : 제어부 361 : 모드 설정 신호 수신부
362 : 제어 신호 생성부 363 : 제어 신호 송신부
364 : 메모리부 365 : 혈중 알코올 농도 연산부
370 : 표시부
300 : 2채널 증폭기술을 이용한 전기화학식 알코올센서
360, 400 : 제어부 500 : 온도센서부
211, 320 : 호기 유입구 212, 324 : 호기 배출구
1, 20, 220, 350 : 감지부 1b, 30 : 히터부
1000 : 음주측정장치
1: Sensor chip 1a: Electrode pad 1b: Heater unit
2: Stem 2a: Stem supporter 3: Stampin
3a: Stem head 4: Wire
9: General semiconductor alcohol sensor
9, 100: 2nd alcohol sensor unit
10: substrate 11: outer side 12: inner side
20: Sensor detection film 30: Heater unit 40: Perforated hole
41: perforated hole 50: electrode 51: sensing membrane electrode
52 ; Heater electrode 60: Electrode hole 70: Extension pin
80: support base
100: Semiconductor alcohol sensor including CMMS structure
200, 300: 1st alcohol sensor unit
210: sample gas chamber 211: exhalation inlet 212: exhalation outlet
220: Sensing cell 221: Reaction electrode 222: Corresponding electrode
223: porous electrolyte carrier 224, 225: hydrophobic conductive membrane
230: Lead wire 240: Suction pump
241: solenoid actuator 242: wrinkle part
200: General electrochemical alcohol sensor
310: Buddha 320: Exhalation passage 330: Sample gas chamber
331: sample gas inlet pipe 333: connection pipe 340: suction pump
342: Plunger 343: Crease 350: Sensing part
360: Control unit 361: Mode setting signal receiving unit
362: Control signal generator 363: Control signal transmitter
364: memory unit 365: blood alcohol concentration calculation unit
370: display unit
300: Electrochemical alcohol sensor using 2-channel amplification technology
360, 400: Control unit 500: Temperature sensor unit
211, 320: exhalation inlet 212, 324: exhalation outlet
1, 20, 220, 350: Sensing part 1b, 30: Heater part
1000: Breathalyzer

Claims (12)

차량 내 설치되며, 온도센서부, 제1 알코올센서부, 제2 알코올센서부 및 제어부를 포함하는, 센서융합 기반의 음주측정장치에 있어서,
상기 온도센서부는 차량 내 온도를 측정하고,
상기 제어부는 상기 온도센서부에 의해 측정된 온도를 기초로 상기 제1 알코올센서부 또는 상기 제2 알코올센서부가 택일적으로 동작하도록 제어하되,
상기 제1 알코올센서부는 전기화학식 알코올센서를 포함하고, 상기 제2 알코올센서부는 반도체식 알코올센서를 포함하며, 상기 제1 알코올센서부 및 상기 제2 알코올센서부는 알코올 감지 신호를 측정하기 위한 최적의 온도가 서로 다르고,
상기 제어부는, 상기 온도센서부에 의해 측정된 온도가 0℃ 이상인 경우, 상기 전기화학식 알코올센서가 동작하도록 하고,
상기 제어부는, 상기 온도센서부에 의해 측정된 온도가 0℃ 미만인 경우, 상기 반도체식 알코올센서가 동작하도록 하며,
상기 제어부는, 상기 온도센서부에 의해 측정된 온도가 0℃ 미만인 경우, 1차적으로 상기 반도체식 알코올센서가 동작하도록 하되, 상기 반도체식 알코올센서에 의해 알코올이 감지되면 2차적으로 상기 전기화학식 알코올센서가 동작하도록 하고,
상기 제어부는, 상기 반도체식 알코올센서를 통한 1차 음주측정 시, 상기 전기화학식 알코올센서의 히터부를 가동하여 상기 전기화학식 알코올센서를 히팅하여, 상기 전기화학식 알코올센서가 히팅되는 동안 상기 반도체식 알코올센서를 통해 먼저 1차 음주측정을 수행함에 따라 상기 전기화학식 알코올센서의 측정준비시간동안 운전자의 대기시간을 줄일 수 있는 것을 특징으로 하는, 센서융합 기반의 음주측정장치.
In a sensor fusion-based breathalyzer measuring device installed in a vehicle and including a temperature sensor unit, a first alcohol sensor unit, a second alcohol sensor unit, and a control unit,
The temperature sensor unit measures the temperature inside the vehicle,
The control unit controls the first alcohol sensor unit or the second alcohol sensor unit to operate alternatively based on the temperature measured by the temperature sensor unit,
The first alcohol sensor unit includes an electrochemical alcohol sensor, the second alcohol sensor unit includes a semiconductor alcohol sensor, and the first alcohol sensor unit and the second alcohol sensor unit are optimal for measuring an alcohol detection signal. The temperatures are different,
The control unit causes the electrochemical alcohol sensor to operate when the temperature measured by the temperature sensor unit is 0°C or higher,
The control unit causes the semiconductor alcohol sensor to operate when the temperature measured by the temperature sensor unit is less than 0°C,
The control unit primarily operates the semiconductor alcohol sensor when the temperature measured by the temperature sensor unit is less than 0°C, and secondarily operates the electrochemical alcohol sensor when alcohol is detected by the semiconductor alcohol sensor. Make the sensor work,
The control unit, when performing the first breath alcohol measurement through the semiconductor alcohol sensor, operates the heater unit of the electrochemical alcohol sensor to heat the electrochemical alcohol sensor, and while the electrochemical alcohol sensor is being heated, the semiconductor alcohol sensor A sensor fusion-based breathalyzer measuring device, characterized in that the driver's waiting time can be reduced during the measurement preparation time of the electrochemical alcohol sensor by first performing the first breathalyzer test through.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 제어부는 차량의 문열림이 감지되면 상기 제1 알코올센서부 및 상기 제2 알코올센서부 중 적어도 하나가 워밍업(warming-up)하도록 제어하는 것을 특징으로 하는, 센서융합 기반의 음주측정장치.
In claim 1,
The control unit is a sensor fusion-based breathalyzer device characterized in that it controls at least one of the first alcohol sensor unit and the second alcohol sensor unit to warm up when an open door of the vehicle is detected.
청구항 1에 있어서,
상기 제어부는, 상기 제1 알코올센서부 또는 상기 제2 알코올센서부가 알코올을 감지한 경우 시동 잠금 장치가 동작하도록 하는, 센서융합 기반의 음주측정장치.
In claim 1,
The control unit is a sensor fusion-based breathalyzer that operates the ignition lock device when the first alcohol sensor unit or the second alcohol sensor unit detects alcohol.
청구항 1에 있어서,
상기 반도체식 알코올센서는 세라믹 기판을 포함하는 것을 특징으로 하는, 센서융합 기반의 음주측정장치.
In claim 1,
The semiconductor alcohol sensor is a sensor fusion-based breathalyzer measuring device, characterized in that it includes a ceramic substrate.
청구항 1에 있어서,
상기 반도체식 알코올센서는 CMMS(Ceramic Micro-Machined Structure) 구조체를 포함하는 것을 특징으로 하는, 센서융합 기반의 음주측정장치.
In claim 1,
The semiconductor alcohol sensor is a sensor fusion-based breathalyzer measuring device, characterized in that it includes a CMMS (Ceramic Micro-Machined Structure) structure.
청구항 1에 있어서,
상기 전기화학식 알코올센서는, 산성의 액체 전해질 및 다공성 전해질 담체를 포함하는 것을 특징으로 하는, 센서융합 기반의 음주측정장치.
In claim 1,
The electrochemical alcohol sensor is a sensor fusion-based breathalyzer measuring device, characterized in that it includes an acidic liquid electrolyte and a porous electrolyte carrier.
청구항 1에 있어서,
상기 전기화학식 알코올센서는, 고 비표면적 다공성 백금 또는 귀금속 합금으로 구성된 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는, 센서융합 기반의 음주측정장치.
In claim 1,
The electrochemical alcohol sensor is a sensor fusion-based breathalyzer measuring device, characterized in that it includes electrodes made of high specific surface area porous platinum or precious metal alloy.
청구항 1에 있어서,
상기 제어부는, 상기 전기화학식 알코올센서로부터 감지된 신호를 2채널 증폭기술을 이용하여 처리하는 것을 특징으로 하는, 센서융합 기반의 음주측정장치.
In claim 1,
The control unit is a sensor fusion-based breathalyzer measuring device, characterized in that the signal detected from the electrochemical alcohol sensor is processed using two-channel amplification technology.
온도센서부가 차량 내 온도를 측정하는 제1 단계; 및
제어부가 상기 측정된 온도를 기초로 제1 알코올센서부 또는 제2 알코올센서부가 택일적으로 동작하도록 제어하는 제2 단계를 포함하며,
상기 제2 단계에서,
상기 제1 알코올센서부는 전기화학식 알코올센서를 포함하고, 상기 제2 알코올센서부는 반도체식 알코올센서를 포함하며, 상기 제1 알코올센서부 및 상기 제2 알코올센서부는 알코올 감지 신호를 측정하기 위한 최적의 온도가 서로 다르고,
상기 제2 단계에서,
상기 제어부는, 상기 온도센서부에 의해 측정된 온도가 0℃ 이상인 경우, 상기 전기화학식 알코올센서가 동작하도록 하고,
상기 제어부는, 상기 온도센서부에 의해 측정된 온도가 0℃ 미만인 경우, 상기 반도체식 알코올센서가 동작하도록 하며,
상기 제어부는, 상기 온도센서부에 의해 측정된 온도가 0℃ 미만인 경우, 1차적으로 상기 반도체식 알코올센서가 동작하도록 하되, 상기 반도체식 알코올센서에 의해 알코올이 감지되면 2차적으로 상기 전기화학식 알코올센서가 동작하도록 하고,
상기 제어부는, 상기 반도체식 알코올센서를 통한 1차 음주측정 시, 상기 전기화학식 알코올센서의 히터부를 가동하여 상기 전기화학식 알코올센서를 히팅하여, 상기 전기화학식 알코올센서가 히팅되는 동안 상기 반도체식 알코올센서를 통해 먼저 1차 음주측정을 수행함에 따라 상기 전기화학식 알코올센서의 측정준비시간동안 운전자의 대기시간을 줄일 수 있는 것을 특징으로 하는, 센서융합 기반의 음주측정장치를 이용한 음주측정방법.
A first step in which the temperature sensor measures the temperature inside the vehicle; and
A second step in which the control unit controls the first alcohol sensor unit or the second alcohol sensor unit to operate alternatively based on the measured temperature,
In the second step,
The first alcohol sensor unit includes an electrochemical alcohol sensor, the second alcohol sensor unit includes a semiconductor alcohol sensor, and the first alcohol sensor unit and the second alcohol sensor unit are optimal for measuring an alcohol detection signal. The temperatures are different,
In the second step,
The control unit causes the electrochemical alcohol sensor to operate when the temperature measured by the temperature sensor unit is 0°C or higher,
The control unit causes the semiconductor alcohol sensor to operate when the temperature measured by the temperature sensor unit is less than 0°C,
The control unit primarily operates the semiconductor alcohol sensor when the temperature measured by the temperature sensor unit is less than 0°C, and secondarily operates the electrochemical alcohol sensor when alcohol is detected by the semiconductor alcohol sensor. Make the sensor work,
The control unit, when performing the first breath alcohol measurement through the semiconductor alcohol sensor, operates the heater unit of the electrochemical alcohol sensor to heat the electrochemical alcohol sensor, and while the electrochemical alcohol sensor is being heated, the semiconductor alcohol sensor A breathalyzer test method using a sensor fusion-based breathalyzer device, characterized in that the driver's waiting time can be reduced during the measurement preparation time of the electrochemical alcohol sensor by first performing a first breathalyzer test through.
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