利用移動(dòng)設(shè)備的濃度測(cè)量的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及利用移動(dòng)設(shè)備的濃度測(cè)量。根據(jù)本發(fā)明的便攜式電子設(shè)備包括：化學(xué)傳感器，其對(duì)化學(xué)分析物的濃度敏感；以及至少兩個(gè)輔助傳感器，其對(duì)不同于化學(xué)分析物的濃度的參數(shù)敏感。該便攜式電子設(shè)備包括控制設(shè)備，該控制設(shè)備在測(cè)量周期之上分布的多個(gè)時(shí)間點(diǎn)處，接收來(lái)自化學(xué)傳感器和來(lái)自輔助傳感器的信號(hào)，并且將這些信號(hào)的時(shí)間依賴性相關(guān)聯(lián)，以獲得第一化學(xué)傳感器的校正的讀數(shù)。該便攜式電子設(shè)備可以用于呼氣分析。
【專利說明】利用移動(dòng)設(shè)備的濃度測(cè)量

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種包括至少一種化學(xué)傳感器的便攜式電子設(shè)備，以及操作便攜式電子設(shè)備的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]便攜式電子設(shè)備如移動(dòng)電話或平板電腦通常配備有多個(gè)傳感器，如麥克風(fēng)、觸摸屏、一個(gè)或多個(gè)陀螺儀、一個(gè)或多個(gè)加速度傳感器、磁場(chǎng)傳感器、接近傳感器和一個(gè)或多個(gè)攝像機(jī)。US2012/0231841公開了一種配備有濕度傳感器的移動(dòng)電話。W02012/097460A1提議提供具有溫度傳感器和濕度傳感器的移動(dòng)電話。
[0003]將對(duì)一種或多種化學(xué)分析物敏感的傳感器集成到便攜式電子設(shè)備中也是可能的。對(duì)一種或多種化學(xué)分析物敏感的傳感器將在下文被稱為“化學(xué)傳感器”。
[0004]US8280436公開了一種在移動(dòng)電話中的呼吸分析傳感器，以確定電話的用戶的血液酒精水平的計(jì)量。
[0005]US5376555公開了一種用于確定由受試者呼出到紅外線感測(cè)設(shè)備的呼氣樣本中的肺泡酒精的濃度的方法。通過以下來(lái)檢測(cè)口腔酒精:利用傳感設(shè)備監(jiān)視酒精和二氧化碳，隨著時(shí)間的推移而集成標(biāo)準(zhǔn)化的酒精含量和二氧化碳含量之間的差，以及將集成的差與閾值進(jìn)行比較。酒精信號(hào)和二氧化碳信號(hào)在DE19941586、US5971937和US3830630中也相關(guān)。酒精信號(hào)與二氧化碳、濕度或溫度信號(hào)的相關(guān)性在US2010/0063409中公開。
[0006]然而，與現(xiàn)有技術(shù)中使用的光學(xué)傳感器相比，這些公開沒有適當(dāng)?shù)乜紤]到使傳感器小型化，特別地，適合于在便攜式電子設(shè)備如移動(dòng)電話中使用的小型化的化學(xué)傳感器通常具有較低的準(zhǔn)確性和專一性。因此，需要對(duì)包括化學(xué)傳感器的便攜式電子設(shè)備進(jìn)行改進(jìn)。由于用戶可以基于呼氣分析的結(jié)果做出重要決定，所以當(dāng)便攜式電子設(shè)備用于呼氣分析時(shí)這尤其重要。例如，用戶可以基于呼氣分析的結(jié)果決定是否要駕駛汽車，這取決于由呼氣分析確定的表觀血液酒精含量。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]根據(jù)第一方面，本發(fā)明提供了一種便攜式電子設(shè)備，包括:
[0008]第一化學(xué)傳感器，其對(duì)至少一個(gè)第一化學(xué)分析物的濃度敏感；
[0009]第一輔助傳感器，其對(duì)與第一化學(xué)分析物的濃度不同的至少一個(gè)第一參數(shù)敏感；
[0010]至少一個(gè)第二輔助傳感器，其對(duì)與第一化學(xué)分析物的濃度不同并且與第一參數(shù)不同的至少一個(gè)第二參數(shù)敏感；以及
[0011]控制設(shè)備。
[0012]控制設(shè)備被配置成執(zhí)行以下任務(wù):
[0013]在測(cè)量周期之上分布的多個(gè)時(shí)間點(diǎn)處，接收第一化學(xué)傳感器的信號(hào)；
[0014]在測(cè)量周期之上分布的多個(gè)時(shí)間點(diǎn)處，接收第一輔助傳感器的信號(hào)；
[0015]在測(cè)量周期之上分布的多個(gè)時(shí)間點(diǎn)處，接收第二輔助傳感器的信號(hào)；以及
[0016]將第一化學(xué)傳感器的信號(hào)的時(shí)間依賴性、第一輔助傳感器的信號(hào)的時(shí)間依賴性和第二輔助傳感器的信號(hào)的時(shí)間依賴性相關(guān)聯(lián)，以獲得第一化學(xué)傳感器的校正的讀數(shù)。
[0017]換句話說，化學(xué)傳感器以及至少兩個(gè)輔助傳感器的瞬態(tài)(時(shí)間依賴的)行為被考慮，以改善利用化學(xué)傳感器進(jìn)行的測(cè)量。當(dāng)然，可以應(yīng)用多于兩個(gè)的輔助傳感器，例如三個(gè)、四個(gè)、五個(gè)、六個(gè)或更多個(gè)輔助傳感器，并且它們的信號(hào)的時(shí)間依賴性可以與第一化學(xué)傳感器的信號(hào)的時(shí)間依賴性相關(guān)聯(lián)，以獲得第一化學(xué)傳感器的校正的讀數(shù)。
[0018]如果第一化學(xué)傳感器是具有加熱膜的半導(dǎo)體傳感器，特別地，是具有在其上布置有至少一種金屬氧化物(MOX)層的加熱膜的半導(dǎo)體傳感器，且該MOX層的導(dǎo)電性改變至少一種化學(xué)分析物的存在，本發(fā)明是尤其有用的。這樣的傳感器將在下文中稱為MOX傳感器。這樣的傳感器通常具有有限的特異性(亦即它們可以具有對(duì)與第一化學(xué)分析物不同的各種分析物的交叉敏感性)，并且可以具有取決于環(huán)境參數(shù)如濕度、溫度或質(zhì)量流量對(duì)第一化學(xué)分析物的響應(yīng)。金屬氧化物可以是如氧化錫、氧化鎢、氧化鎵、氧化銦或氧化鋅。第一傳感器可以包括集成在傳感器內(nèi)的熱源。如例如在W02012/100362中所描述的傳感器可以被制造。第一化學(xué)傳感器可以在芯片如CMOS芯片上實(shí)施。在相同的芯片上,可以實(shí)施至少一個(gè)模-數(shù)轉(zhuǎn)換器，以將模擬傳感器信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字傳感器信號(hào)。其它數(shù)字電路可以在相同芯片上實(shí)施，如至少一個(gè)微處理器，其用于對(duì)數(shù)字化的信號(hào)進(jìn)行至少一個(gè)預(yù)處理操作如基線校正、縮放、集成、采樣等。其它可能的測(cè)量原理是化學(xué)機(jī)械原理，其中，基于吸收的質(zhì)量變化被轉(zhuǎn)換成例如表面聲波或轉(zhuǎn)換成懸臂共振。
[0019]兩個(gè)或更多個(gè)傳感器可以集成在單個(gè)元件中，形成兩個(gè)或更多個(gè)傳感器元件(“單元”)，其對(duì)選定的分析物或參數(shù)具有不同的敏感性。在本發(fā)明的上下文中，每個(gè)這樣的傳感器單元將被認(rèn)為表示單獨(dú)的傳感器。傳感器單元可以以一維或二維陣列布置。所有或選定的傳感器單元可以提供呈現(xiàn)對(duì)分析物敏感的材料敏感層，其中各個(gè)傳感器單元對(duì)該分析物是敏感的。例如，傳感器陣列的每個(gè)單元可以具體主要對(duì)不同的分析物敏感，并且因此可以使便攜式電子設(shè)備來(lái)檢測(cè)這樣的分析物的存在、不存在或濃度。在此上下文中，“主要”應(yīng)指?jìng)鞲衅鲉卧獙?duì)受試分析物比其它分析物更為敏感。然而，這樣的傳感器陣列的傳感器單元不僅可以呈現(xiàn)對(duì)其主要分析物敏感，還可以呈現(xiàn)對(duì)主要分析物以外的分析物交叉敏感。在這種情況下，優(yōu)選的是，不同的傳感器單元具有用于各種分析物的不同的敏感性特征，其中傳感器單元對(duì)這些分析物敏感以便能夠分離這些分析物的作用。
[0020]第一化學(xué)傳感器對(duì)其敏感的化學(xué)分析物可以包括化學(xué)元素和化合物。特別地，第一化學(xué)傳感器可以對(duì)以下中的一種或多種敏感:醇類如乙醇、酮類如丙酮、醛類如甲醛、一氧化碳、臭氧、氨、甲烷、苯和苯衍生物如二甲苯、硫醇類，特別地，烷基硫醇如甲硫醇(甲硫醇)、氮氧化物(NOx)。分析物通常存在于流體介質(zhì)中，特別地是在氣體中，更特別地是在空氣中。
[0021]在廣義上，第一化學(xué)傳感器對(duì)其敏感的化學(xué)分析物可以是空氣中的水蒸氣，并且在這個(gè)意義上，術(shù)語(yǔ)“化學(xué)傳感器”包括濕度傳感器。然而，在下文中，術(shù)語(yǔ)“化學(xué)傳感器”通常被理解為除濕度傳感器之外，并且在更狹窄的意義上，化學(xué)傳感器將被理解成對(duì)除水以外的至少一種化學(xué)分析物敏感的傳感器?？諝獾臐穸认鄳?yīng)地理解成結(jié)合溫度、壓力等表示環(huán)境參數(shù)。
[0022]第一和第二輔助傳感器可以是任一類型的傳感器，包括但不限于:麥克風(fēng)、光傳感器(其可以對(duì)色彩敏感，提供基本上僅用于一個(gè)特定波長(zhǎng)范圍的信號(hào)，或者提供用于在不同波長(zhǎng)區(qū)域中的光的多個(gè)信號(hào)，以便在不同色彩之間進(jìn)行區(qū)分)、圖像傳感器尤其是攝像機(jī)、慣性傳感器(加速度傳感器)、陀螺儀(轉(zhuǎn)速傳感器)、磁力計(jì)、位置傳感器尤其是GPS模塊、接近傳感器、觸摸屏、操縱桿、壓力傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器、流量傳感器、導(dǎo)熱率傳感器、特定加熱傳感器、氣體濃度傳感器、氣體粘度傳感器、或?qū)瘜W(xué)分析物具有不同敏感性的非第一傳感器的其它化學(xué)傳感器。在與第一化學(xué)傳感器相同的芯片上對(duì)第一和/或第二輔助傳感器的集成是可能的，特別地，如果第一和/或第二輔助傳感器是以下類型之一:壓力傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器、流量傳感器、導(dǎo)熱率傳感器、特定加熱傳感器、氣體濃度傳感器、氣體粘度傳感器或其它化學(xué)傳感器。
[0023]在優(yōu)選實(shí)施方式中，輔助傳感器中的至少一個(gè)是第二化學(xué)傳感器，其對(duì)與第一化學(xué)分析物不同的至少一個(gè)第二化學(xué)分析物的濃度敏感。第一化學(xué)傳感器和第一輔助傳感器中的每個(gè)可以是具有加熱膜的半導(dǎo)體傳感器。優(yōu)選地，第一化學(xué)傳感器和第一和第二輔助傳感器(以及可能的其它輔助傳感器)中的每個(gè)是具有加熱膜的半導(dǎo)體傳感器。在這些情況下，在單個(gè)半導(dǎo)體芯片上，將第一化學(xué)傳感器和第一和/或第二輔助傳感器集成是尤其有用的。
[0024]如果第一化學(xué)傳感器具有對(duì)第二化學(xué)分析物的交叉敏感性，則控制設(shè)備可以被配置成將第一化學(xué)傳感器和第一和/或第二輔助傳感器的信號(hào)的時(shí)間依賴性相關(guān)聯(lián)，以校正所述交叉敏感性。如果第一化學(xué)傳感器取決于第二化學(xué)分析物的濃度提供輸出信號(hào)，則對(duì)第二化學(xué)分析物的交叉敏感性存在。例如，如果第一化學(xué)傳感器主要對(duì)乙醇敏感，但具有對(duì)烷硫基(硫醇)的交叉敏感性，則第一輔助傳感器可以被選擇成主要對(duì)烷基硫醇的濃度敏感的傳感器(在下文中被稱為“烷基硫醇傳感器”)。從烷基硫醇傳感器的時(shí)間依賴的信號(hào)，測(cè)量烷基硫醇在測(cè)量周期期間的何時(shí)、是否以及在何種程度上存在是可能的?；谶@些測(cè)量，控制單元可以例如確定測(cè)量周期期間的子周期，在此期間，烷基硫醇的濃度是小的，并且僅在此時(shí)間周期期間第一化學(xué)傳感器的信號(hào)用于測(cè)量乙醇濃度。在其它實(shí)施方式中，控制單元可以使用第一和/或第二輔助傳感器的時(shí)間依賴的信號(hào)來(lái)定量地校正針對(duì)其它化學(xué)分析物的作用的第一化學(xué)傳感器的信號(hào)，其中該第一化學(xué)傳感器具有對(duì)其它化學(xué)分析物的交叉敏感性。
[0025]在更通常的術(shù)語(yǔ)中，第一輔助傳感器可以被用于確定測(cè)量周期的子周期，并且在此期間而非在其它子周期期間，第一化學(xué)傳感器的信號(hào)更可能是“無(wú)效的”，亦即可能表示所關(guān)注的參數(shù)。下面提供了在呼氣分析的情況下的示例，其中所關(guān)注的參數(shù)是在肺泡氣或上呼吸道氣的一個(gè)中的分析物的濃度。
[0026]然后，第二輔助傳感器可以用于額外地限制子周期，在此期間，第一化學(xué)傳感器的信號(hào)可能表示所關(guān)注的參數(shù)，或者用于其它的校正目的，包括定量的校正。例如控制設(shè)備可以被配置成將第一和第二輔助傳感器的信號(hào)的時(shí)間依賴性相關(guān)聯(lián)，以確定測(cè)量周期的子周期，在此期間，第一化學(xué)傳感器的信號(hào)可能表示所關(guān)注的參數(shù)。
[0027]在其它的實(shí)施方式中，第二輔助傳感器的時(shí)間依賴的信號(hào)可以用于針對(duì)環(huán)境參數(shù)的第一化學(xué)傳感器的信號(hào)的已知依賴性的校正，其中第二輔助傳感器對(duì)該環(huán)境參數(shù)是敏感的。例如如果第二輔助傳感器是濕度、溫度或壓力傳感器，則這個(gè)傳感器的時(shí)間依賴的信號(hào)可以用于第一化學(xué)傳感器的信號(hào)的已知濕度、溫度或的壓力依賴性的校正。
[0028]重要的應(yīng)用是呼氣分析。在呼氣分析中，取決于用戶的生理狀況和/或先前行為，針對(duì)存在于用戶的呼氣中的一種或多種分析物的濃度，用戶的呼氣被分析?？梢赃M(jìn)行呼氣分析，例如用于確定呼氣酒精含量為血液中酒精含量的計(jì)量；用于確定呼氣丙酮含量為生理活動(dòng)如“脂肪燃燒”的指標(biāo)；或者用于識(shí)別不需要的呼氣異味(“口腔異味”)。為此，第一化學(xué)傳感器可以對(duì)如乙醇、酮如丙酮或硫醇如烷基硫醇，尤其是甲硫醇的濃度敏感。在呼氣分析測(cè)量中，重要的是在上呼吸道氣(“口信號(hào)”)和深肺部空氣(肺泡氣，“肺信號(hào)”)之間進(jìn)行區(qū)分。例如，當(dāng)測(cè)量乙醇濃度時(shí)，僅肺信號(hào)表示用戶的血液酒精含量，而口信號(hào)可以被僅在最近攝入的酒精強(qiáng)烈影響。另一方面，當(dāng)用戶的呼氣異味是所關(guān)注的異味(“ 口腔異味”)，口信號(hào)可以是決定性的。上呼吸道氣和肺泡氣可以基于第一和/或第二輔助傳感器的信號(hào)進(jìn)行區(qū)分。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，由于肺泡氣二氧化碳濃度通常大于上呼吸道氣二氧化碳濃度，所以第一輔助傳感器對(duì)二氧化碳的濃度敏感。特別地，第一輔助傳感器可以是具有加熱膜的半導(dǎo)體傳感器，該傳感器被配置成熱導(dǎo)性傳感器?？諝獾膶?dǎo)熱率與空氣的二氧化碳含量密切相關(guān)。通過監(jiān)測(cè)第一輔助傳感器的瞬態(tài)信號(hào)，可以實(shí)現(xiàn)上呼吸道氣和肺泡氣之間的區(qū)分。
[0029]然后，第二輔助傳感器優(yōu)選對(duì)以下環(huán)境參數(shù)中的至少一個(gè)敏感:濕度、溫度、質(zhì)量流量、噪聲、便攜式電子設(shè)備的移動(dòng)和便攜式電子設(shè)備的用戶的接近。所有這些參數(shù)都有助于確定便攜式電子設(shè)備是否以及在測(cè)量周期的什么部分期間已被正確地處理，亦即是否以及在什么時(shí)間期間用戶已經(jīng)向設(shè)備呼出足夠的強(qiáng)度(如通過濕度、溫度、質(zhì)量流量和/或呼氣噪聲來(lái)測(cè)量)；是否以及在什么時(shí)間期間用戶已經(jīng)保持設(shè)備處于靜止?fàn)顟B(tài)(如通過慣性傳感器和/或陀螺儀來(lái)測(cè)量)；以及是否以及在什么時(shí)間期間用戶已經(jīng)保持設(shè)備足夠接近他/她的臉部(如通過接近傳感器來(lái)確定)。
[0030]例如，如果第一化學(xué)傳感器是主要對(duì)乙醇敏感的傳感器，如果第一輔助傳感器是對(duì)二氧化碳濃度敏感的傳感器，并且如果第二輔助傳感器是濕度(或溫度、壓力、質(zhì)量流量等)傳感器，則第一和第二輔助傳感器可以被用于確定測(cè)量周期的子周期，在此期間，二氧化碳和濕度(或溫度、壓力、質(zhì)量流量等)足夠高，以指示該設(shè)備可能正在接收肺泡氣。
[0031]第二輔助傳感器可以額外用于對(duì)第一化學(xué)傳感器的信號(hào)的已知濕度(或溫度、壓力、質(zhì)量流量等)依賴性的校正。更通常地，控制設(shè)備可以被配置成應(yīng)用第二輔助傳感器的信號(hào)的時(shí)間依賴性來(lái)校正第一化學(xué)傳感器和/或第一輔助傳感器對(duì)參數(shù)的交叉敏感性，其中第二輔助傳感器對(duì)該參數(shù)敏感。
[0032]現(xiàn)將更詳細(xì)地討論針對(duì)第二輔助傳感器的不同可能類型的示例。
[0033](a)例如，如果第二輔助傳感器是濕度傳感器，則控制設(shè)備可以被配置成確定由濕度傳感器測(cè)量的濕度是否以及在測(cè)量周期期間的什么時(shí)間指示用戶以期望的方式呼出肺泡氣，并且配置成可以校正降低的濕度值。在呼出肺泡氣中的相對(duì)濕度正常接近100%。特別地，控制設(shè)備可以被配置成檢測(cè)作為時(shí)間的函數(shù)的濕度值。例如如果濕度值指示針對(duì)一定的時(shí)間周期相對(duì)濕度上升到高于一定閾值的值(如在80% -95%的范圍內(nèi))，則這將指示控制設(shè)備該用戶正在正確地處理便攜式電子設(shè)備，特別地，該用戶正在以所要求的強(qiáng)度和所需的時(shí)間周期以正確的方向呼氣。如果檢測(cè)到濕度沒有上升，或者如果檢測(cè)到上升但不足夠強(qiáng)(如，如果沒有在一定時(shí)間周期內(nèi)達(dá)到閾值)，或者如果上升太慢，則這將指示用戶正在不正確地處理便攜式電子設(shè)備，亦即用戶正在沒有以所要求的方式呼出空氣，并且因此，第一傳感器可能不提供有意義的結(jié)果。更復(fù)雜的標(biāo)準(zhǔn)可以從作為時(shí)間的函數(shù)的濕度值來(lái)獲得。這樣的標(biāo)準(zhǔn)可以包括數(shù)值積分和/或差分以及其它數(shù)值過程。
[0034](b)同樣地，如果第二輔助傳感器是溫度傳感器，則控制設(shè)備可以被配置成確定由溫度傳感器測(cè)量的溫度瞬態(tài)是否以及在什么時(shí)間指示用戶在以預(yù)定的方式呼出空氣。呼出的空氣的溫度正常接近37°C。與對(duì)濕度傳感器類似的考慮也適用于溫度傳感器。特別地，控制設(shè)備可以被配置成監(jiān)測(cè)作為時(shí)間的函數(shù)的溫度值。例如如果溫度值指示在一定的時(shí)間周期內(nèi)溫度上升到高于一定閾值的值(如在33-35°C的范圍內(nèi))，則這將指示控制設(shè)備該用戶正在正確地處理便攜式電子設(shè)備。如果檢測(cè)到溫度沒有上升，或者如果檢測(cè)到上升但不足夠強(qiáng)(如如果沒有在一定的時(shí)間周期內(nèi)達(dá)到閾值)，或者如果上升太慢，則這將指示用戶正在不正確地處理便攜式電子設(shè)備。
[0035](C)同樣地，如果第二輔助傳感器是流量傳感器，則控制設(shè)備可以被配置成確定由流量傳感器測(cè)量的流率是否以及在什么時(shí)間指示用戶以預(yù)定的方式呼出空氣。再次，與對(duì)濕度或溫度傳感器類似的考慮也適用于流量傳感器。特別地，控制設(shè)備可以被配置成檢測(cè)作為時(shí)間的函數(shù)的流率值。例如如果流率針對(duì)一定的時(shí)間周期保持高于一定的閾值，則這將指示控制設(shè)備該用戶正在正確地處理便攜式電子設(shè)備。如果檢測(cè)到?jīng)]有空氣流量，或者如果檢測(cè)到空氣流量不足夠強(qiáng)(例如如果沒有達(dá)到閾值)，則這將指示用戶正在不正確地處理便攜式電子設(shè)備。
[0036](d)如果第二輔助傳感器是麥克風(fēng)，則控制設(shè)備可以被配置成確定由麥克風(fēng)所記錄的聲音信號(hào)是否指示用戶以預(yù)定的方式呼出空氣。空氣的呼出通過麥克風(fēng)將導(dǎo)致可以區(qū)別于其它噪聲模式的特定噪聲模式。精確的噪聲模式將取決于幾個(gè)因素，包括在移動(dòng)設(shè)備的殼體中麥克風(fēng)的類型和位置、通向麥克風(fēng)的通道的幾何形狀、呼出空氣相對(duì)麥克風(fēng)表面的流動(dòng)方向等。如果在一定的時(shí)間周期期間檢測(cè)到特征噪聲模式，則這將指示控制設(shè)備該用戶正在該時(shí)間周期期間正確地處理便攜式電子設(shè)備。如果沒有檢測(cè)到這樣的噪聲模式，或者如果檢測(cè)到噪聲模式但在閾值以下，則這將指示用戶正在不正確地處理便攜式電子設(shè)備。
[0037](e)如果第二輔助傳感器是接近傳感器，則控制設(shè)備可以被配置成確定由接近傳感器測(cè)量的距離數(shù)據(jù)是否指示用戶在距用戶的面部預(yù)定的距離范圍內(nèi)持握便攜式電子設(shè)備。
[0038](f)如果第二傳感器是慣性傳感器或陀螺儀，則控制設(shè)備可以被配置成確定測(cè)量的便攜式電子設(shè)備的加速度和/或方位是否指示用戶以預(yù)定方式持握便攜式電子設(shè)備。例如如果慣性傳感器和/或陀螺儀指示移動(dòng)設(shè)備的快速線性和/或旋轉(zhuǎn)移動(dòng)，或者如果加速度傳感器指示傳感器點(diǎn)在不期望的方向上(如便攜式電子設(shè)備被定向?yàn)槠鋫鞲衅髅娉?，則這將指示用戶正在不正確地處理便攜式電子設(shè)備。
[0039](g)如果第二傳感器是圖像傳感器(尤其是攝像機(jī))，則控制設(shè)備可以被配置成確定由圖像傳感器所記錄的圖像數(shù)據(jù)是否指示用戶正在以預(yù)定的方式持握便攜式電子設(shè)備。特別地，控制設(shè)備可以被配置成執(zhí)行模式識(shí)別算法，以確定圖像傳感器是否以及什么時(shí)候在記錄人臉。這樣的面部識(shí)別算法是本領(lǐng)域公知的。如果沒有人臉被記錄，則這將指示用戶正在不正確地處理便攜式電子設(shè)備。
[0040]在一個(gè)應(yīng)用中，設(shè)備可以被配置成執(zhí)行針對(duì)呼氣酒精確定的呼氣分析。在這種情況下，第一化學(xué)傳感器可以是主要對(duì)乙醇敏感，而第一輔助傳感器可以是對(duì)二氧化碳的濃度敏感。然后，控制設(shè)備可以被配置成將第一化學(xué)傳感器和第一輔助傳感器的信號(hào)的時(shí)間依賴性相關(guān)聯(lián)，以確定所述測(cè)量周期的子周期，在此期間，第一化學(xué)傳感器的信號(hào)表示肺泡氣。
[0041]在一個(gè)具體的示例中，第一化學(xué)傳感器可以主要是對(duì)乙醇敏感，并且可以具有對(duì)酮如丙酮和/或硫醇如烷基硫醇尤其是甲硫醇的交叉敏感性，第一輔助傳感器可以是對(duì)二氧化碳的濃度敏感，而第二輔助傳感器可以是對(duì)酮和/或硫醇敏感。然后，第一輔助傳感器的信號(hào)的時(shí)間依賴性可以用于確定所述測(cè)量周期的子期間，在此期間，第一化學(xué)傳感器的信號(hào)表示肺泡氣，如上所述，同時(shí)可以應(yīng)用第二輔助傳感器的信號(hào)的時(shí)間的依賴性，以對(duì)第一化學(xué)傳感器對(duì)酮和/或硫醇的交叉敏感性校正。
[0042]在另一個(gè)應(yīng)用中，便攜式電子設(shè)備可以被配置成執(zhí)行呼氣分析，以便確定用戶呼氣的異味(“口腔異味”)。然后，第一化學(xué)傳感器可以是對(duì)硫醇的濃度敏感，而第一輔助傳感器可以是對(duì)二氧化碳的濃度敏感。然后，控制設(shè)備可以被配置成將第一化學(xué)傳感器和第一輔助傳感器的信號(hào)的時(shí)間依賴性相關(guān)聯(lián)，以確定所述測(cè)量周期的子周期，在此期間，第一化學(xué)傳感器的信號(hào)表示上呼吸道的呼氣?？梢詰?yīng)用第二輔助傳感器的信號(hào)的時(shí)間依賴性，如以對(duì)第一化學(xué)傳感器對(duì)其它分析物如包括乙醇的醇類和包括丙酮的酮類的交叉敏感性校正。
[0043]本發(fā)明的便攜式電子設(shè)備可以是下列中任一種:移動(dòng)電話，尤其是智能電話、掌上電腦、電子閱讀器、平板電腦、游戲控制器、指示設(shè)備、照片或視頻攝像機(jī)、數(shù)字音樂播放器、電子手表、頭戴式耳機(jī)或計(jì)算機(jī)外圍設(shè)備。這個(gè)列項(xiàng)被理解成非限制性的。這樣的便攜式電子設(shè)備可以主要地被設(shè)計(jì)用于在IT領(lǐng)域中的計(jì)算和/或電信和/或其它任務(wù)，并且可以通過提供化學(xué)信息的功能得到增強(qiáng)。便攜式電子設(shè)備通常包括獨(dú)立的能量源如電池，以使便攜式電子設(shè)備能夠運(yùn)作而不將便攜式電子設(shè)備連接到電力網(wǎng)絡(luò)。
[0044]本發(fā)明的控制設(shè)備可以包括至少一個(gè)微處理器，并且可以被配置成運(yùn)行計(jì)算機(jī)程序元件(其可以是如應(yīng)用程序、操作系統(tǒng)或?qū)Ｓ谩盎瘜W(xué)引擎”的一部分)。計(jì)算機(jī)程序元件可以被存儲(chǔ)在便攜式電子設(shè)備的存儲(chǔ)器中。控制設(shè)備可以包括在相同芯片上實(shí)施成第一化學(xué)傳感器的微處理器，和/或其可以包括便攜式電子設(shè)備的一個(gè)或多個(gè)其它微處理器?？刂圃O(shè)備不需要在單一的硬件中實(shí)施；相反地，不同的任務(wù)可以通過屬于控制設(shè)備的不同的硬件兀件來(lái)執(zhí)7TT。
[0045]控制設(shè)備可以被配置成與遠(yuǎn)程服務(wù)器進(jìn)行通信。為此，便攜式電子設(shè)備可以包括用于通過數(shù)字通信信道與遠(yuǎn)程服務(wù)器(或“云”)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的通信模塊。該通信模塊可以是用于通過無(wú)線通信信道進(jìn)行通信的無(wú)線通信模塊。通常，便攜式電子設(shè)備將包括多個(gè)這樣的通信模塊。這樣的模塊可以包括用于將便攜式電子設(shè)備連接到無(wú)線語(yǔ)音通信網(wǎng)絡(luò)的至少一個(gè)模塊，如GPRS模塊、UMTS模塊或LTE模塊，或者其可以包括W1-Fi模塊、藍(lán)牙模塊、近場(chǎng)通信模塊等，或允許進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，特別地，經(jīng)由數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)(包括互聯(lián)網(wǎng))的數(shù)據(jù)交換的任何其它模塊。無(wú)線通信模塊可以包括天線。然后，控制設(shè)備可以被配置成將傳感器數(shù)據(jù)經(jīng)由無(wú)線通信模塊發(fā)送到遠(yuǎn)程服務(wù)器，并且作為響應(yīng)接收基于發(fā)送傳感器數(shù)據(jù)的結(jié)果數(shù)據(jù)。傳感器數(shù)據(jù)可以包括來(lái)自第一化學(xué)傳感器、來(lái)自第一輔助傳感器和/或來(lái)自第二輔助傳感器的數(shù)據(jù)。換句話說，用于確定第一化學(xué)傳感器的校正的讀數(shù)的算法的所有或部分可以在遠(yuǎn)程服務(wù)器上執(zhí)行(“云計(jì)算”)。然而，所有算法完全都在便攜式電子設(shè)備本地執(zhí)行也是可能的。
[0046]結(jié)果(如第一化學(xué)傳感器的校正的讀數(shù)或由其衍生的任意數(shù)據(jù))可以通過輸出設(shè)備輸出，其可以是如顯不器、揚(yáng)聲器、振動(dòng)器、閃存、投影儀、LED或激光。可以應(yīng)用多于一個(gè)輸出設(shè)備。
[0047]在另一個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種利用便攜式電子設(shè)備對(duì)流體樣本進(jìn)行分析的方法，便攜式電子設(shè)備包括:第一化學(xué)傳感器，其對(duì)至少一個(gè)第一化學(xué)分析物的濃度敏感;第一輔助傳感器，其對(duì)與第一化學(xué)分析物的濃度不同的至少一個(gè)第一參數(shù)敏感，；以及至少一個(gè)第二輔助傳感器，其對(duì)與第一化學(xué)分析物的濃度不同并且與第一參數(shù)不同的至少一個(gè)第二參數(shù)敏感。該方法包括:
[0048]在測(cè)量周期之上分布的多個(gè)時(shí)間點(diǎn)處，接收第一化學(xué)傳感器的信號(hào)；
[0049]在所述測(cè)量周期之上分布的多個(gè)時(shí)間點(diǎn)處，接收第一輔助傳感器的信號(hào)；
[0050]在所述測(cè)量周期之上分布的多個(gè)時(shí)間點(diǎn)處，接收第二輔助傳感器的信號(hào)；以及
[0051]將化學(xué)傳感器的信號(hào)的時(shí)間依賴性、第一輔助傳感器的信號(hào)的時(shí)間依賴性以及第二輔助傳感器的信號(hào)的時(shí)間依賴性相關(guān)聯(lián)，以獲得第一化學(xué)傳感器的校正的讀數(shù)。
[0052]本文中結(jié)合本發(fā)明的便攜式電子設(shè)備所討論的所有考慮同樣適用于本發(fā)明的方法。
[0053]特別地，如果第一化學(xué)傳感器具有對(duì)第二化學(xué)分析物的交叉敏感性，則該方法可以包括:
[0054]將第一化學(xué)傳感器和第一和/或第二輔助傳感器的信號(hào)的時(shí)間依賴性相關(guān)聯(lián)，以對(duì)所述交叉敏感性校正。
[0055]在一些實(shí)施方式中，該方法可以包括:
[0056]將第一化學(xué)傳感器和第一和第二輔助傳感器的信號(hào)的時(shí)間依賴性相關(guān)聯(lián)，以確定所述測(cè)量周期的子期間，在此期間，第一化學(xué)傳感器的信號(hào)表示代表所關(guān)注的參數(shù)的信號(hào)。
[0057]在一些實(shí)施方式中，可以應(yīng)用第二輔助傳感器的信號(hào)的時(shí)間依賴性，以對(duì)第一化學(xué)傳感器和/或第一輔助傳感器對(duì)環(huán)境參數(shù)的交叉敏感性校正，其中第二輔助傳感器對(duì)該環(huán)境參數(shù)敏感。
[0058]該方法可以用于呼氣分析。在這種情況下，第一化學(xué)傳感器可以對(duì)乙醇、酮或硫醇的濃度敏感，第一輔助傳感器可以對(duì)二氧化碳的濃度敏感，而第二輔助傳感器可以對(duì)下列參數(shù)中的至少一個(gè)敏感:濕度、溫度、質(zhì)量流量、噪聲、便攜式電子設(shè)備的移動(dòng)，以及便攜式電子設(shè)備的用戶的接近。
[0059]該方法可以完全是計(jì)算機(jī)實(shí)施的。如上所述，本發(fā)明的方法的步驟可以由便攜式電子設(shè)備的控制設(shè)備執(zhí)行，并且控制設(shè)備可以包括微處理器。如上所述，該方法可以包括將傳感器數(shù)據(jù)經(jīng)由無(wú)線通信模塊發(fā)送到遠(yuǎn)程服務(wù)器，并且作為響應(yīng)，基于該發(fā)送到遠(yuǎn)程服務(wù)器的傳感器數(shù)據(jù)，經(jīng)由無(wú)線通信模塊接收來(lái)自所述遠(yuǎn)程服務(wù)器的結(jié)果數(shù)據(jù)。
[0060]在又一個(gè)方面中，本發(fā)明提供一種計(jì)算機(jī)程序元件，其包括計(jì)算機(jī)程序代碼，當(dāng)該計(jì)算機(jī)程序代碼在便攜式電子設(shè)備的控制設(shè)備中執(zhí)行時(shí)，執(zhí)行本發(fā)明的方法。該計(jì)算機(jī)程序元件可以以包括源代碼或目標(biāo)代碼的任何合適的形式提供。特別地，其可以被存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上或嵌入在數(shù)據(jù)流中。該數(shù)據(jù)流可以是通過網(wǎng)絡(luò)如Internet可訪問的。[0061 ] 本文中結(jié)合本發(fā)明的便攜式電子設(shè)備和方法所討論的所有考慮同樣適用于本發(fā)明的計(jì)算機(jī)程序元件。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0062]下面，參照附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，所述附圖是為了說明本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式的目的，而非為了限制本發(fā)明的目的。在附圖中，
[0063]圖1是便攜式電子設(shè)備的透視圖；
[0064]圖2是示出便攜式電子設(shè)備中的各種部件的高度示意性視圖；
[0065]圖3是示出操作便攜式電子設(shè)備的方法的流程圖；
[0066]圖4是示意性示出在示例性呼氣分析測(cè)量中不同傳感器的讀數(shù)的視圖；
[0067]圖5是示出在二氧化碳濃度c (CO2)和導(dǎo)熱率k之間的關(guān)聯(lián)性的視圖；以及
[0068]圖6是示出在人的幾個(gè)呼氣循環(huán)期間隨著時(shí)間的推移而由導(dǎo)熱率測(cè)量確定的二氧化碳濃度的測(cè)量變化(以任意度量，不考慮偏移量)的視圖。

【具體實(shí)施方式】
[0069]圖1示出移動(dòng)電話形式的便攜式電子設(shè)備I。移動(dòng)電話的殼體10包括具有觸摸屏顯示器101、開關(guān)按鈕102和用于第一揚(yáng)聲器的開口 103的前側(cè)。在殼體10的下側(cè)壁區(qū)域提供其它開口 104、105和106。在這些開口的后面，設(shè)置有組件如麥克風(fēng)、其它揚(yáng)聲器和連接件。此外，在這些開口的任一個(gè)的后面，可以布置有傳感器如濕度傳感器、溫度傳感器和用于檢測(cè)至少一種化學(xué)分析物的一個(gè)或多個(gè)傳感器(亦即一個(gè)或多個(gè)化學(xué)傳感器)。
[0070]在圖2中，示意性地示出可以存在于便攜式電子設(shè)備中的各個(gè)部件?？刂圃O(shè)備201 (其通常包括微處理器和存儲(chǔ)器)與如以下所述的多個(gè)輸入/輸出設(shè)備和其它模塊進(jìn)行交互?？梢源嬖诶缫韵碌妮斎朐O(shè)備:
[0071]?麥克風(fēng) 211;
[0072].前置攝像頭212 ;
[0073].后置攝像頭213 ；
[0074].三個(gè)正交慣性傳感器(線性加速度傳感器)214 ;
[0075].三個(gè)正交陀螺儀(旋轉(zhuǎn)傳感器)215;
[0076].磁力計(jì) 216 ;
[0077].GPS 模塊 217;
[0078].接近傳感器218 ；
[0079].光強(qiáng)度傳感器219 ；
[0080].壓力傳感器220 ；
[0081]?溫度傳感器221;
[0082].濕度傳感器222 ；
[0083].流量傳感器223 ；
[0084].用于測(cè)量周圍氣體的熱導(dǎo)率的傳感器224 ;這樣的傳感器可以用于測(cè)量氣體中的CO2含量；
[0085].用于測(cè)量周圍氣體的比熱的傳感器225 ;以及
[0086].一個(gè)或多個(gè)化學(xué)傳感器226，其每一個(gè)對(duì)除水以外的至少一種化學(xué)分析物敏感。
[0087]可以存在如下的輸出設(shè)備:
[0088].針對(duì)電話的前置揚(yáng)聲器231 ；
[0089].用于免提操作的至少一個(gè)底部揚(yáng)聲器232 ；
[0090].振動(dòng)器 233 ；
[0091]?閃光燈 234;
[0092].狀態(tài) LED235 ；
[0093]?播放器 236。
[0094]此外，可以存在觸摸屏顯示器230形式的組合輸入/輸出設(shè)備。
[0095]此外，便攜式電子設(shè)備可以包括用于通過無(wú)線數(shù)據(jù)連接件251與遠(yuǎn)程服務(wù)器250進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的一個(gè)或多個(gè)無(wú)線通信模塊，如GPRS模塊240、UMTS模塊241、WLAN模塊242以及藍(lán)牙模塊243。當(dāng)然，可以提供多個(gè)這樣的模塊。
[0096]在控制設(shè)備201的存儲(chǔ)器中，應(yīng)用程序(app)和/或操作系統(tǒng)和/或?qū)Ｓ贸绦?“化學(xué)引擎”)的例程可以被存儲(chǔ)以用于進(jìn)行利用化學(xué)傳感器226的測(cè)量。
[0097]便攜式電子設(shè)備可以用于各種類型的測(cè)量，包括呼氣分析。圖3示意性地示出針對(duì)用于呼氣分析目的典型的測(cè)量的流程圖。
[0098]在第一步驟301中，初始化便攜式電子設(shè)備。為此，測(cè)量所需的參數(shù)如各種傳感器的操作參數(shù)從遠(yuǎn)程服務(wù)器(從“云”)下載，或者從便攜式電子設(shè)備的存儲(chǔ)器讀取。然后，化學(xué)傳感器226和需要加熱的其它傳感器被加熱至它們的操作溫度。當(dāng)傳感器準(zhǔn)備開始測(cè)量時(shí)，控制設(shè)備201可以使顯示器230或揚(yáng)聲器232將相應(yīng)的消息輸出給用戶，以指示用戶開始測(cè)量。
[0099]在第二步驟302中，執(zhí)行測(cè)量操作。為此，多個(gè)傳感器被操作以從這些傳感器獲得讀數(shù)。被操作的傳感器包括至少一個(gè)化學(xué)傳感器，其對(duì)用戶的呼氣中的關(guān)注的特定物質(zhì)如乙醇、丙酮或硫醇敏感。為了簡(jiǎn)便，所選擇的(一個(gè)或多個(gè))傳感器將在下文中統(tǒng)稱為“主要化學(xué)傳感器”。被操作的傳感器還包括對(duì)其它參量敏感的至少兩個(gè)其它傳感器，例如流量傳感器、濕度傳感器、溫度傳感器、CO2傳感器、熱容量傳感器、作為噪聲水平傳感器操作的麥克風(fēng)、慣性傳感器、對(duì)與所選擇的單元不同的物質(zhì)敏感的其他化學(xué)傳感器等。這些傳感器將在下文中被稱為“輔助傳感器”。在不同的時(shí)間點(diǎn)，針對(duì)主要化學(xué)傳感器和輔助傳感器獲取多個(gè)讀數(shù)，以便對(duì)所有傳感器信號(hào)的時(shí)間依賴性進(jìn)行采樣。所有傳感器讀數(shù)由控制設(shè)備記錄。
[0100]在第三步驟303中，由控制設(shè)備對(duì)獲得的傳感器讀數(shù)進(jìn)行分析。分析可以使用存儲(chǔ)在便攜式電子設(shè)備中的算法完全在控制設(shè)備內(nèi)發(fā)生，或者控制設(shè)備可以利用無(wú)線通信模塊240-243中的至少一個(gè)的輔助，將原始或預(yù)處理的傳感器數(shù)據(jù)發(fā)送到遠(yuǎn)程服務(wù)器250 (發(fā)送到“云”)。遠(yuǎn)程服務(wù)器250可以執(zhí)行分析的至少一部分，并且將表示分析的結(jié)果的結(jié)果數(shù)據(jù)發(fā)送回便攜式電子設(shè)備I。然后，便攜式電子設(shè)備可以通過無(wú)線通信模塊240-243中的一個(gè)接收這些數(shù)據(jù)。在第四步驟304中，分析的結(jié)果被輸出(如顯示)給用戶，和/或它們被提供給另一應(yīng)用，其接收這些結(jié)果作為輸入變量。
[0101]該分析不僅在一個(gè)特定時(shí)間點(diǎn)上涉及主要化學(xué)傳感器的讀數(shù)與輔助傳感器的讀數(shù)的相關(guān)性，該分析還進(jìn)一步考慮到這些讀數(shù)的時(shí)間依賴性。考慮到時(shí)間依賴性進(jìn)一步提高了測(cè)量結(jié)果的可靠性和正確性。
[0102]結(jié)合圖4給出假設(shè)示例。這個(gè)圖示出了六個(gè)視圖，示意性地示出了在假設(shè)的呼氣事件期間對(duì)乙醇敏感的第一化學(xué)傳感器的信號(hào)(任意單位的表觀乙醇濃度C(EtOH)，曲線401)、主要對(duì)甲硫醇敏感的第二化學(xué)傳感器的信號(hào)(甲硫醇；任意單位的甲硫醇濃度c (Merc.)，曲線402)、二氧化碳傳感器的信號(hào)(任意單位的二氧化碳濃度c (C02)，曲線403)、溫度傳感器的信號(hào)(任意單位的表觀溫度T，曲線404)、濕度傳感器的信號(hào)(任意單位的表觀相對(duì)濕度RH，曲線405)，以及流量傳感器的信號(hào)(任意單位的質(zhì)量流率Q，曲線406)。以規(guī)則間隔對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行采樣(在曲線401指示了一些示例性的采樣點(diǎn))。
[0103]在t(l時(shí)間點(diǎn)呼氣開始。從用戶的口和肺呼出的暖濕氣體到達(dá)各個(gè)傳感器的表面。最初，這個(gè)氣體將主要源自用戶的口(上呼吸道氣體)；只是后來(lái)氣體主要源自肺(肺泡氣體)。傳感器對(duì)這種刺激將具有不同的響應(yīng)時(shí)間。在本示例中，質(zhì)量流量傳感器呈現(xiàn)最快的響應(yīng)(曲線406)，并且質(zhì)量流量信號(hào)在h之后開始短暫上升，并且在h時(shí)刻達(dá)到平穩(wěn)。溫度傳感器(曲線404)和濕度傳感器(曲線405)呈現(xiàn)較慢的響應(yīng)，因此，僅分別在較晚的t3和t4時(shí)刻達(dá)到平穩(wěn)。二氧化碳傳感器(曲線403)和甲硫醇傳感器(曲線402)的信號(hào)不僅通過它們的響應(yīng)函數(shù)來(lái)調(diào)整，而且還通過在來(lái)自用戶的口的上呼吸道氣體(“口信號(hào)”)和來(lái)自用戶的肺的肺泡氣體(“肺信號(hào)”)之間二氧化碳濃度和甲硫醇濃度的變化的事實(shí)來(lái)調(diào)整。相比源自用戶口的氣體，源自用戶肺的氣體通常具有更高的二氧化碳濃度。這導(dǎo)致了二氧化碳傳感器對(duì)用戶的呼氣響應(yīng)延遲，在t7時(shí)間，二氧化碳信號(hào)超過例如lvol-%的初始閾值，并且僅在t5時(shí)間達(dá)到平穩(wěn)。另一方面，由于在口腔中硫醇的生產(chǎn)菌的存在，相比源自肺的氣體，源自用戶口的氣體通常具有較高的硫醇含量(“口腔異味”)。因此，硫醇信號(hào)完全在二氧化碳信號(hào)的平穩(wěn)之前，已經(jīng)在t6時(shí)刻可以具有峰值。乙醇傳感器的信號(hào)(曲線401)被來(lái)自口和來(lái)自肺的氣體影響(盡管在不同的程度上)。正常地，肺信號(hào)比口信號(hào)強(qiáng)非常多，然而，如果在測(cè)量不久之前用戶已經(jīng)飲用酒精飲料，則口信號(hào)可能更強(qiáng)。
[0104]僅肺信號(hào)表示用戶的血液酒精含量。因此，期望在口信號(hào)和肺信號(hào)之間進(jìn)行區(qū)分。這可以通過將多個(gè)傳感器的時(shí)間依賴性關(guān)聯(lián)來(lái)實(shí)現(xiàn)。在本示例中，二氧化碳信號(hào)(曲線403)、硫醇信號(hào)(曲線402)和流量信號(hào)(曲線406)可以用來(lái)確定在此期間乙醇信號(hào)最好地表示肺信號(hào)的時(shí)間周期。例如，處理算法可以確定如果以下標(biāo)準(zhǔn)漸增地達(dá)成，則僅存在肺信號(hào):(a)質(zhì)量流量信號(hào)高于一定的閾值，并且已經(jīng)達(dá)到平穩(wěn)；(b) 二氧化碳信號(hào)高于一定的閾值，并且已經(jīng)達(dá)到平穩(wěn)；(c)硫醇信號(hào)已經(jīng)超過峰值，并且再次下降，或者在整個(gè)呼氣事件期間，硫醇信號(hào)保持低于一定的閾值；以及(d)乙醇信號(hào)已經(jīng)達(dá)到平穩(wěn)。在本示例中，這些標(biāo)準(zhǔn)在從t5(其中CO2信號(hào)已經(jīng)達(dá)到平穩(wěn)期的時(shí)間)持續(xù)到t2(當(dāng)質(zhì)量流量信號(hào)開始下降時(shí)的時(shí)間)的時(shí)間間隔AtA期間達(dá)成。這個(gè)時(shí)間間隔可以被視為針對(duì)肺信號(hào)的存在的最佳估計(jì)，并且乙醇傳感器的讀數(shù)僅在這個(gè)時(shí)間周期被進(jìn)一步處理。
[0105]應(yīng)當(dāng)指出，測(cè)量的變量f(t)是否已經(jīng)達(dá)到平穩(wěn)的標(biāo)準(zhǔn)需要進(jìn)行變量的時(shí)間依賴性的分析。例如，可以定義:如果(離散和可能時(shí)間平均的)一階時(shí)間導(dǎo)數(shù)df(t)/dt(即斜率)已為正數(shù)且正在零周圍的一定的窄帶中，并且如果(離散和可能時(shí)間平均的)二階時(shí)間導(dǎo)數(shù)d2f (t) /d2t (即曲率)已首先為正數(shù)然后過零，然后為負(fù)數(shù)，然后再次接近零，那么已經(jīng)達(dá)到平穩(wěn)。當(dāng)然，其它的定義是可能的，但所有這樣的定義都涉及變量的時(shí)間依賴性的確定。如果是要確定變量是否已達(dá)到峰值則同樣成立。
[0106]考慮更多的參數(shù)當(dāng)然是可能的。例如，其它參數(shù)可以是:由便攜式電子設(shè)備的麥克風(fēng)來(lái)確定的典型的呼吸聲的強(qiáng)度，其指示用戶已經(jīng)實(shí)際吹入便攜式電子設(shè)備；接近傳感器的輸出的量值，其指示用戶已經(jīng)將便攜式電子設(shè)備靠近身體的一部分，等等。
[0107]這樣的參數(shù)的確定不僅能夠使在口信號(hào)和肺信號(hào)之間進(jìn)行區(qū)別，還能夠檢測(cè)“欺騙”設(shè)備的意圖。例如，如果用戶使用風(fēng)扇，以創(chuàng)造質(zhì)量流量而不是吹在設(shè)備上，則將導(dǎo)致CO2信號(hào)的不同的時(shí)間依賴性。
[0108]此外，各種傳感器的讀數(shù)可以用來(lái)校正所關(guān)注的時(shí)間間隔期間的乙醇讀數(shù)。例如，在肺泡氣體中的CO2濃度是已知的典型在4vol-%和5vol-%之間、相對(duì)濕度是已知的接近100%，而溫度是已知的接近37°C。如果其它傳感器指示顯著較低的CO2濃度、顯著較低的濕度和/或顯著較低的溫度，則這可能指示由周圍的空氣對(duì)呼出氣體的稀釋，并且乙醇傳感器的讀數(shù)可以被相應(yīng)地校正。同樣地，如果乙醇傳感器的信號(hào)是已知的具有一定的濕度依賴性，則這個(gè)濕度的依賴性可以基于濕度傳感器的信號(hào)被補(bǔ)償。如果乙醇傳感器是已知的具有對(duì)甲硫醇的交叉敏度，則這可以基于硫醇傳感器的信號(hào)被補(bǔ)償。
[0109]在前面的示例中，所有的標(biāo)準(zhǔn)以二元的方式被應(yīng)用。具體地，表示肺信號(hào)的時(shí)間間隔基于多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)是否被達(dá)到以開/關(guān)的方式被確定。在更復(fù)雜的實(shí)施方式中，時(shí)間依賴的“肺信號(hào)指示符”可以根據(jù)各種測(cè)量參數(shù)的時(shí)間依賴性來(lái)計(jì)算，并且所測(cè)量的乙醇信號(hào)可以加權(quán)到取決于“肺信號(hào)指示符”的值的不同程度。
[0110]在另一方面，如果需要確定“口腔異味”，則主要關(guān)注的可以在口信號(hào)中，并且還需要再次在口信號(hào)和肺信號(hào)之間進(jìn)行區(qū)分。這可以如以上所述的相似方式結(jié)合乙醇測(cè)量來(lái)完成。例如，處理算法可以確定如果以下標(biāo)準(zhǔn)漸增地達(dá)成，則僅存在口信號(hào):(a)質(zhì)量流量信號(hào)高于一定的閾值，并且已經(jīng)達(dá)到平穩(wěn)；(b) 二氧化碳信號(hào)低于一定的閾值；以及(C)硫醇信號(hào)接近峰值。當(dāng)然，定義多個(gè)這樣的標(biāo)準(zhǔn)是可能的。在本示例中，這些標(biāo)準(zhǔn)在Wt1持續(xù)到t7的時(shí)間間隔Λ tB期間達(dá)成。這個(gè)時(shí)間間隔可以被視為針對(duì)口信號(hào)的存在的最佳估計(jì)，并且硫醇傳感器的讀數(shù)僅在這個(gè)時(shí)間周期被進(jìn)一步處理。
[0111]以類似的方式，可以執(zhí)行其它種呼吸分析的測(cè)量，如在用戶的呼吸中丙酮濃度的測(cè)量。
[0112]圖5示出了在空氣中二氧化碳的濃度C(CO2)可以通過測(cè)量導(dǎo)熱率k來(lái)確定的方式。導(dǎo)熱率k在所描述的0-20mol-%范圍內(nèi)隨著增加CO2濃度而基本上線性地減小。通過測(cè)量導(dǎo)熱率k，空氣中的CO2濃度可以精確地確定。導(dǎo)熱性傳感器以各種形式存在，包括基于半導(dǎo)體的導(dǎo)熱性傳感器。這樣的傳感器可以應(yīng)用以恒定功率被加熱的膜。然后，膜的溫度取決于周圍的氣體的導(dǎo)熱率。可選地，膜可以被加熱到恒定溫度，并且加熱功率可以被確定。這樣的傳感器的反應(yīng)時(shí)間可以遠(yuǎn)低于2秒，以使得它們適用于此處討論的測(cè)量類型。
[0113]圖6示出二氧化碳傳感器對(duì)幾個(gè)人類呼吸循環(huán)的反應(yīng)。男性^5kg，22歲)通過布置傳感器的封閉空間在正常地呼吸的同時(shí)吸入和呼出。傳感器信號(hào)被記錄為60秒。二氧化碳傳感器是基于如結(jié)合圖5所描述的導(dǎo)熱率的測(cè)量。該圖示出了可以獲得具有高的信噪比的響應(yīng)信號(hào)，導(dǎo)致具有高程度可靠性和重現(xiàn)性的測(cè)量。
【權(quán)利要求】
1.一種便攜式電子設(shè)備，包括: 第一化學(xué)傳感器，其對(duì)至少一個(gè)第一化學(xué)分析物的濃度敏感； 第一輔助傳感器，其對(duì)與所述第一化學(xué)分析物的濃度不同的至少一個(gè)第一參數(shù)敏感；至少一個(gè)第二輔助傳感器，其對(duì)與所述第一化學(xué)分析物的濃度不同并且與所述第一參數(shù)不同的至少一個(gè)第二參數(shù)敏感；以及控制設(shè)備，其配置成執(zhí)行以下步驟: 在測(cè)量周期之上分布的多個(gè)時(shí)間點(diǎn)處，接收所述第一化學(xué)傳感器的信號(hào)； 在所述測(cè)量周期之上分布的多個(gè)時(shí)間點(diǎn)處，接收所述第一輔助傳感器的信號(hào)； 在所述測(cè)量周期之上分布的多個(gè)時(shí)間點(diǎn)處，接收所述第二輔助傳感器的信號(hào)；以及將所述第一化學(xué)傳感器的信號(hào)的時(shí)間依賴性、所述第一輔助傳感器的信號(hào)的時(shí)間依賴性以及所述第二輔助傳感器的信號(hào)的時(shí)間依賴性相關(guān)聯(lián)，以獲得所述第一化學(xué)傳感器的校正的讀數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的便攜式電子設(shè)備，其中，所述第一化學(xué)傳感器是具有加熱膜的半導(dǎo)體傳感器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的便攜式電子設(shè)備，其中，所述第一輔助傳感器是第二化學(xué)傳感器，其對(duì)與所述第一化學(xué)分析物不同的至少一個(gè)第二化學(xué)分析物的濃度敏感。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的便攜式電子設(shè)備，其中，所述第一化學(xué)傳感器和所述第一輔助傳感器中的每一個(gè)是具有加熱膜的半導(dǎo)體傳感器。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的便攜式電子設(shè)備，其中，所述第一化學(xué)傳感器具有對(duì)第二化學(xué)分析物的交叉敏感性，并且其中所述控制設(shè)備被配置成將所述第一化學(xué)傳感器的信號(hào)的時(shí)間依賴性和所述第一和/或第二輔助傳感器的信號(hào)的時(shí)間依賴性相關(guān)聯(lián)，以校正所述交叉敏感性。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的便攜式電子設(shè)備，其中，所述控制設(shè)備被配置成應(yīng)用所述第二輔助傳感器的信號(hào)的時(shí)間依賴性，以校正所述第一化學(xué)傳感器和/或所述第一輔助傳感器對(duì)環(huán)境參數(shù)的交叉敏感性，所述第二輔助傳感器對(duì)所述環(huán)境參數(shù)敏感。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的便攜式電子設(shè)備，其中，所述控制設(shè)備被配置成將所述第一化學(xué)傳感器的信號(hào)的時(shí)間依賴性和所述第一和/或第二輔助傳感器的信號(hào)的時(shí)間依賴性相關(guān)聯(lián)，以確定所述測(cè)量周期的子周期，在所述子周期期間，所述第一化學(xué)傳感器的信號(hào)表示代表所關(guān)注的參數(shù)的信號(hào)。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的便攜式電子設(shè)備，其中，所述便攜式電子設(shè)備被配置成執(zhí)行呼氣分析，其中所述第一化學(xué)傳感器對(duì)乙醇、酮或硫醇的濃度敏感，其中所述第一輔助傳感器對(duì)二氧化碳的濃度敏感，并且其中所述第二輔助傳感器對(duì)下列參數(shù)中的至少一個(gè)敏感: 濕度； 溫度; 質(zhì)量流量； 噪聲； 所述便攜式電子設(shè)備的移動(dòng)；以及 所述便攜式電子設(shè)備的用戶的接近。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的便攜式電子設(shè)備，其中，所述便攜式電子設(shè)備被配置成執(zhí)行呼氣分析以便測(cè)量乙醇在用戶的呼氣中的存在，其中所述第一化學(xué)傳感器對(duì)乙醇的濃度敏感，其中所述第一輔助傳感器對(duì)二氧化碳的濃度敏感，并且其中所述控制設(shè)備被配置成將所述第一化學(xué)傳感器的信號(hào)的時(shí)間依賴性和所述第一輔助傳感器的信號(hào)的時(shí)間依賴性相關(guān)聯(lián)，以確定所述測(cè)量周期的子周期，在所述子周期期間，所述第一化學(xué)傳感器的信號(hào)表不肺泡氣。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的便攜式電子設(shè)備，其中所述便攜式電子設(shè)備被配置成執(zhí)行呼氣分析以便確定用戶的呼氣中的呼氣異味，其中所述第一化學(xué)傳感器對(duì)硫醇的濃度敏感，其中所述第一輔助傳感器對(duì)二氧化碳的濃度敏感，并且其中所述控制設(shè)備被配置成將所述第一化學(xué)傳感器的信號(hào)的時(shí)間依賴性和所述第一輔助傳感器的信號(hào)的時(shí)間依賴性相關(guān)聯(lián)，以確定所述測(cè)量周期的子周期，在所述子周期期間，所述第一化學(xué)傳感器的信號(hào)表示上呼吸道氣。
11.一種利用便攜式電子設(shè)備分析流體樣本的方法，所述便攜式電子設(shè)備包括:第一化學(xué)傳感器，其對(duì)至少一個(gè)第一化學(xué)分析物的濃度敏感；第一輔助傳感器，其對(duì)與所述第一化學(xué)分析物的濃度不同的至少一個(gè)第一參數(shù)敏感；以及至少一個(gè)第二輔助傳感器，其對(duì)與所述第一化學(xué)分析物的濃度不同并且與所述第一參數(shù)不同的至少一個(gè)第二參數(shù)敏感，所述方法包括: 在測(cè)量周期之上分布的多個(gè)時(shí)間點(diǎn)處，接收所述第一化學(xué)傳感器的信號(hào)； 在所述測(cè)量周期之上分布的多個(gè)時(shí)間點(diǎn)處，接收所述第一輔助傳感器的信號(hào)； 在所述測(cè)量周期之上分布的多個(gè)時(shí)間點(diǎn)處，接收所述第二輔助傳感器的信號(hào)；以及 將所述第一化學(xué)傳感器的信號(hào)的時(shí)間依賴性、所述第一輔助傳感器的信號(hào)的時(shí)間依賴性以及所述第二輔助傳感器的信號(hào)的時(shí)間依賴性相關(guān)聯(lián)，以獲得所述第一化學(xué)傳感器的校正的讀數(shù)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，所述第一化學(xué)傳感器具有對(duì)第二化學(xué)分析物的交叉敏感性，并且其中所述第一化學(xué)傳感器的信號(hào)的時(shí)間依賴性和所述第一和/或第二輔助傳感器的信號(hào)的時(shí)間依賴性相關(guān)聯(lián)，以校正所述交叉敏感性。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的方法，其中，應(yīng)用所述第二輔助傳感器的信號(hào)的時(shí)間依賴性，以校正所述第一化學(xué)傳感器和/或所述第一輔助傳感器對(duì)環(huán)境參數(shù)的交叉敏感性，所述第二輔助傳感器對(duì)所述環(huán)境參數(shù)敏感。
14.根據(jù)權(quán)利要求11至13中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述第一化學(xué)傳感器的信號(hào)的時(shí)間依賴性和所述第一和第二輔助傳感器的信號(hào)的時(shí)間依賴性相關(guān)聯(lián)，以確定所述測(cè)量周期的子周期，在所述子周期期間，所述第一化學(xué)傳感器的信號(hào)表示代表所關(guān)注的參數(shù)的信號(hào)。
15.根據(jù)權(quán)利要求11至14中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述方法是用于呼氣分析的方法，其中所述第一化學(xué)傳感器對(duì)乙醇、酮或硫醇的濃度敏感，其中所述第一輔助傳感器對(duì)二氧化碳的濃度敏感，并且其中所述第二輔助傳感器對(duì)下列參數(shù)中的至少一個(gè)敏感: 濕度； 溫度; 質(zhì)量流量； 噪聲； 所述便攜式電子設(shè)備的移動(dòng)；以及 所述便攜式電子設(shè)備的用戶的接近。
16.一種包括計(jì)算機(jī)程序代碼的計(jì)算機(jī)程序元件，所述計(jì)算機(jī)程序代碼使得便攜式電子設(shè)備執(zhí)行權(quán)利要求11至15中任一項(xiàng)所述的方法。
【文檔編號(hào)】G01N33/00GK104237456SQ201410276235
【公開日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2014年6月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月21日
【發(fā)明者】盧卡斯·比爾吉, 塞繆爾·韋爾勒, 費(fèi)利克斯·邁爾 申請(qǐng)人:盛思銳股份公司