DE2800638A1

DE2800638A1 - Messgeraet zur bestimmung des alkoholgehaltes in dem atem einer versuchsperson

Info

Publication number: DE2800638A1
Application number: DE19782800638
Authority: DE
Inventors: Cornelis Christiaan Stuitje
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1977-01-20
Filing date: 1978-01-07
Publication date: 1978-07-27
Also published as: NL7700549A; JPS5393098A; US4161875A; CH612083A5; ATA4278A; FR2378279A1; AT360962B; SE7800057L; FR2378279B3; CA1079088A; GB1581401A

Description

Messgerät zur Bestimmung des Alkoholgehaltes in dem Atem einer Versuchsperson

Die Erfindung betrifft ein Messgerät zur Bestimmung des Alkoholgehaltes in dem Atem einer Versuchsperson, insbesondere um festzustellen, ob die Versuchsperson dazu imstande ist, einen Kraftwagen zu lenken.

Es ist bekannt, diesen Alkoholgehalt mittels eines Blasrohres zu bestimmen, das bestimmte Kristalle enthält, deren Farbe sich ändert, wenn der Alkoholgehalt der eingeblasenen Atemluft einen vorbestimmten Grenzwert überschreitet. Dieses Blasrohr hat jedoch den Nachteil, daß die Messung ziemlich ungenau ist.

Es sind weiterhin elektronische Gasanzeigegeräte bekannt, die einen Gasdetektor enthalten, dessen elektrischer Widerstand sich ändert, wenn der Gasdetektor einem Gas ausgesetzt wird. Der Gasdetektor kann ein Körper aus halbleitendem Material, insbesondere aus einem Metalloxid

-6-

809830/0670

28Q0638

des N-Typs, wie z.B. Zinnoxid, Zinkoxid oder Ferrisesquioxid sein, in den Körper sind zwei voneinander entfernte Elektroden aufgenommen, von denen eine als Heizfaden zur Erhitzung des Körpers dient. Der Widerstand des Detektors, der im kalten Zustand niedrig ist, wird durch die Erhitzung erheblich gesteigert. Wird der heisse Detektor einem Gas ausgesetzt, so nimmt der Widerstand je nach der Konzentration des Gases wieder ab. Der Gasdetektor kann u.a. für Wasserstoff, Kohlenmonoxid, Methan, Propan oder Alkoholdampf empfindlich sein.

Die bekannten Gasanzexgegerate sind dazu bestimmt, in einem offenen Raum verhältnismässig grosse Gaskonzentrationen zu messen. Bei einer solchen Messung haben kleine Widerstandsänderungen keinen Einfluss. Eine Widerstandsänderung dieser Art kann z.B. durch eine Luftströmung am Detektor entstehen, die eine geringfügige Abkühlung des Körpers herbeiführt, so daß der Widerstand etwas abnimmt.

Wird ein solches Gerät dazu verwendet, den Alkoholgehalt in dem Atem einer Versuchsperson zu bestimmen, indem diese Person auf den Detektor atmet, so wird der Detektor durch die Atemströmung abgekühlt, so daß der Widerstand nicht nur durch den eventuellen Alkoholgehalt, sondern auch durch die Abkühlung herabgesetzt wird. Bei den Prozentsätzen, die im betrachteten Fall gemessen werden müssen

809830/0670

-7-

(0,5 bis 0,8 Promille) hat dieser Effekt einen großen Einfluss, so daß eine zuverlässige Messung mit den bekannten Geräten nicht möglich ist.

Die Erfindung hat den Zweck, ein Messgerät zu schaffen, das eine genaue Messung des Alkoholgehaltes ermöglicht.

Gemäß der Erfindung ist das Messgerät dadurch gekennzeichnet, daß in einer luftdicht abgeschlossenen Kammer, die einen Lufteintrittskanal zum Einblasen der Atemluft, und einen Luftaustrittskanal mit einem Rückschlagventil aufweist, ein Gasdetektor angeordnet ist, dessen elektrischer Widerstand von dem Alkoholdampf beeinflusst wird, und dass die Lage des Gasdetektors in der Kammer, der Verlauf des Lufteintrittskanales und die Lage dessen Ausmündung in die Kammer derart gewählt sind, daß die eingeblasene Luft nicht unmittelbar auf den Gasdetektor auftritt.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel dargestellt ist, näher erläutert.

Fig. 1 zeigt einen Querschnitt der Kammer, in der bei einem Messgerät gemäß der Erfindung der Gasdetektor angeordnet ist.

Fig. 2 zeigt das elektrische Schaltbild eines Mess-

8Q9830/Ö670

gerätes gemäß der Erfindung.

Beim Gerät nach Fig. 1 ist in einer zylindrischen Kammer 1 ein Gasdetektor 2 vorgesehen, der an einer der Endwände der Kammer befestigt ist. Die Kammer 1 hat einen Lufteintrittskanal 3 zum Einblasen der Atemluft, der schräg zur Längsachse der Kammer 1 verläuft, derart, daß die Luftströmung nicht unmittelbar auf den Detektor auftreffen kann. In der Nähe der dem Detektor 2 gegenüberliegenden Endwand der Kammer ist ausserdem ein Luftaustrittskanal 4 vorgesehen, so daß die Luft vom Detektor 2 wegfliesst. Die Kammer 1 wird demzufolge zwar mit der eingeblasenen Luft gesättigt, aber die Luftströmung gelangt nicht unmittelbar zum Detektor, so dass der Detektor nur auf den eventuell auftretenden Alkoholdampf anspricht. Die eingeblasene Luft wird durch den Austrittskanal 4 wieder nach aussen abgeführt. Der Kanal 4 ist mit einem Rückschlagventil 5 versehen, damit keine Luft durch den Kanal 4 in die Kammer 1 fliessen kann.

Der Lufteintrittskanal 3 ist mit einem Einlassventil 6 versehen, das in der Ruhelage den Zugang zur Kammer 1 abschliesst. Die eingeblasene Luft wird dann über einen Hilfsauslass 7 wieder nach aussen abgeführt. Wird der Einlassventil in die Arbeitslage gebracht, so

809830/0670

—y—

wird der Hilfsauslass 7 gleichzeitig abgeschlossen; die eingeblasene Luft fliesst dann in die Kammer 1. Weiterhin ist der Eintrittskanal 3 mit einer Abzweigung 8 versehen, an die ein Druckschalter 9 angeschlossen ist. Die Abzweigung 8 ist in solcher Weise mit dem Eintrittskanal 3 verbunden, daß der Druckschalter 9 sowohl in der Ruhelage als auch in der Arbeitslage des Ventils 6 betätigt wird, falls Luft eingeblasen wird. Der Druckschalter 9 betätigt dann eine Signallampe 10, mittels welcher man kontrollieren kann, ob die Versuchsperson ununterbrochen bläst.

Die Kammer 1 hat noch einen zweiten Eintrittskanal 11, der als Spülkanal dient, und an den ein Balgen 12 angeschlossen ist, in den ein Rückschlagventil 13, ein Luftfilter 14 und ein Einlassventil 15 eingebaut sind. Mittels des Balgens 12 kann die Kammer 1 nach Ablauf einer Messung mit reiner Luft ausgespült werden. Die Spülung kann erwünschtenfalls auch mittels eines motorisch angetriebenen, an den Kanal 11 angeschlossenen Ventilators erfolgen.

Weiterhin ist die Kammer 1 noch mit einer Erhitzungsspirale versehen, damit die Temperatur gut konstant bleibt. Durch die Erhitzung wird gleichzeitig erreicht, daß im wesentlichen nur Alkoholdampf gemessen wird, und

8Q9830/0670

-10-

280Ü638

daß andere Atemgase nur einen geringen Einfluss haben.

Gemäß der Fig. 2 ist der Heizfaden des Detektors 2 an eine Zenerdiode 18 angeschlossen, um eine richtige, für Änderungen der Speisespannung nur wenig empfindliche Betriebsspannung zu erhalten. An die Messelektrode des Detektors 2 ist über einen Widerstand die Basis eines Transistors 16 angeschlossen. Der Kollektor des Transistors 16 ist mit der Basis eines Transistors verbunden, dessen Emitter an eine Klemme 20 angeschlossen ist. Die Klemme 20 ist über einen einstellbaren Widerstand 19 mit der Messelektrode des Detektors 2 verbunden. In dieser Weise wird erreicht, daß die Klemme 20 bei abnehmendem Detektorwiderstand eine höhere Spannung erhält. Mittels des einstellbaren Widerstandes 19 kann die Änderung der Spannung der Klemme 20 bei einer gegebenen Änderung des Detektorwiderstandes eingestellt werden.

An die Klemme 20 ist über einen Widerstand die Basis eines Transistors 21 angeschlossen. Der Emitter des Transistors 21 ist mit drei Operationsverstärkern 22, 23 und 24 gekoppelt. Die invertierenden Eingäge dieser Verstärker sind unterschiedlich an die einstellbaren Bezugsspannungen Vr,, Vr₂ und Vr₃ angeschlossen. Die nicht-invertierenden Eingänge sind je über einen Wider-

-11-

Ö09830/0670

stand mit dem Emitter des Transistors 21 verbunden. Der Ausgang jedes Verstärkers ist über einen Widerstand an den nicht-invertierenden Eingang angeschlossen, so daß eine geringe positive Rückkopplung auftritt, die ein schnelleres Umschalten ermöglicht. Die Bezugsspannungen sind derart eingestellt, daß die Ausgänge der drei Verstärker eine niedrige Spannung führen, wenn der Widerstand des Detektors hoch ist.

Der Ausgang des Verstärkers 22 ist über einen Spannungsteiler an die Basis eines Transistors 25 angeschlossen, dessen Kollektor über eine Diode 26 einen Transistor 27 steuert. Ist die Ausgangsspannung des Verstärkers 22 niedrig, so ist der Transistor 27 gesperrt, so daß eine Leuchtdiode 28 gezündet ist. Die Diode gibt an, daß die Schaltung für die Messung betriebsfertig ist. Die Diode 28 wird bei einem Alkoholgehalt gelöscht, der mittels der Spannung VR, einstellbar ist. Bleibt die Diode 28 leitend, so hat die Versuchsperson keinen Alkohol genossen.

Der Ausgang des Verstärkers 23 ist über eine Zenerdiode 29 mit der Steuerelektrode eines Thyristors verbunden. Wenn der Alkoholgehalt einen mittels der Spannung Vr „ einstellbaren Grenzwert (z.B. 0,5 Promille)

-12-

809830/0670

28U0638

überschreitet, wird der Verstärker 23 umgekippt, so daß der Thyristor 30 und die Leuchtdiode 31 gezündet werden.

Der Ausgang des Verstärkers 24 steuert in gleicher Weise über eine Zenerdiode 32 den Thyristor 33. Wenn der Verstärker bei dem mittels der Spannung Vr., eingestellten Grenzwert (z.B. 0,8 Promille) umkippt, wird eine Leuchtdiode 34 gezündet, wobei gleichzeitig ein Transistor 35 leitend wird, so daß die Leuchtdiode gelöscht wird.

Sobald eine der Dioden 31 und 34 gezündet wird, wird der Transistor 27 jeweils über eine der Dioden 36 und 37 leitend gemacht, so daß die Leuchtdiode 28 gelöscht wird.

Die Anzeige des Alkoholgehaltes kann, statt in der oben beschriebenen Weise mit Leuchtdioden, auch mit anderen Mitteln stattfinden, z.B. mittels eines in Prozenten geeichten Drehspuleninstrumentes.

Wenn die Messung und die nachfolgende Spülung der Kammer stattgefunden haben, kann man mittels eines Rückstellknopfes ein Relais erregen, das mit Ruhekontakten 38 und 39 versehen ist, so daß die gezündete Leuchtdiode

809830/0670

oder 34 gelöscht wird. Bei der Freigabe des Rückstellknopfes wird das Relais aberregt, so daß die Kontakte 38 und 39 sich wieder schliessen. Die Dioden 31 und 34 bleiben ;pdoch gelöscht, weil die Ausgangsspannungen der Verstärker 23 und 24 niedrig sind. Die Diode 28 wird wieder gezündet und gibt an, daß eine neue Messung durchgeführt werden kann.

Bei einer Messung muss die Versuchsperson während ungefähr 15 Sekunden blasen. Während der ersten 5 Sekunden wird die eingeblasene Luft über den Hilfsauslass 7 nach aussen abgeführt, damit Atemgase aus dem Mund eliminiert werden und für die Messung nur Luft aus den unteren Teilen der Lungen verwendet wird. Es wird dadurch eine bessere Übereinstimmung mit dem Alkoholgehalt des Blutes erreicht. Nach Ablauf der oben erwähnten 5 Sekunden wird ein Auslöseknopf eingedrückt, so daß das Einlassventil 6 umgelegt und der Hilfsauslass 7 geschlossen wird, und die Atemluft der Kammer 1 zugeführt wird. Anhand der Signallampe 10 wird kontrolliert, ob die Versuchsperson ununterbrochen bläst. Damit wird verhindert, daß die Versuchsperson während des Blasens unbemerkt reine Luft einatmet und dadurch die Messung beeinflusst.

Beim Eindrücken des Auslöseknopfes wird gleichzeitig eine Zeituhr betätigt, die nach 10 Sekunden eine Signallampe zündet, um anzugeben, daß die Messzeit verstrichen

809830/0670

-14-

ist. Nach Freigabe des Auslöseknopfes wird nun mittels der Leuchtdioden 28, 31 und 34, die z.B. unterschiedlich grünes, gelbes und rotes Licht emittieren, der Alkoholgehalt festgestellt. Es können sich dabei drei Fälle ergeben, nämlich:

1) Die grüne Diode 28 ist gezündet, was bedeutet, daß die Versuchsperson überhaupt keinen Alkohol, bzw. nur eine kleine Menge genossen hat.

2) Die gelbe Diode 31 ist gezündet, was bedeutet, daß der Atem der Versuchsperson einen Alkoholgehalt von 0,5 - 0,8 Promille hat.

3) Die rote Diode 34 ist gezündet, was bedeutet, daß der Atem der Versuchsperson einen Alkoholgehalt von mehr als 0,8 Promille hat.

Nachdem die Kammer mittels des Balgens 12 ausgespült worden ist, wird der Rückstellknopf eingedrückt. Nach einer kurzen Wartezeit (z.B. von zwei Minuten), in der die Kammer und der Detektor wieder die richtige Temperatur erreichen, ist das Gerät wieder betriebsfähig.

Es kann noch eine Schaltanordnung vorgesehen werden, die mittels einer Signallampe angibt, ob die Speisespannung vorübergehend unterbrochen wurde. In einem solchen

809830/0670 __l5

Fall wird das Gerät erst nach einiger Zeit (z.B. nach einer Minute) für die Messung freigegeben, damit das Ergebnis nicht durch eine Teraperatursenkung des Detektors und der Kammer gefälscht wird.

Die Erfindung beschränkt sich nicht auf das oben beschriebene Ausführungsbeispiel, das im Rahmen der Erfindung noch in verschiedenen Weisen geändert werden kann.

Man kann z.B. einen elektronischen Steuerkreis vorsehen, der von einem durch das Einblasen der Atemluft betätigten Schalter ausgelöst wird und der die oben beschriebenen Bedienungshandlungen automatisch durchführt und Messfehler durch geeignete Sicherungen verhindert.

Der Vorteil der Erfindung besteht darin, daß mit einfachen Mitteln eine sehr genaue Messung des Alkoholgehaltes in dem Atem einer Versuchsperson erzielt wird. Die grosse Genauigkeit ist darauf zurückzuführen, daß die eingeblasene Atemluft nicht direkt auf den Gasdetektor auftrifft, so daß eine Kühlung des Gasdetektors durch den Luftstrom verhindert wird. Die Widerstandsänderung des Gasdetektors ist demzufolge ausschliesslich vom Alkoholgehalt abhängig.

809830/0670

Leerse ite

Claims

Betreff:

Cornells Christiaan Stuitje, Johan van Oldebarneveldlaan 27, Zeist, Niederlande

Patentansprüche

Fernsprecher Lindau (0 83 82) 69 1/

Ij Messgerät zur Bestimmung des Alkoholgehaltes in dem Atem einer Versuchsperson, dadurch
gekennzeichnet , daß in einer luftdicht abgeschlossenen Kammer, die einen Lufteintrittskanal zum Einblasen der Atemluft, und einen Luftaustrittskanal mit einem Rückschlagventil aufweist, ein Gasdetektor angeordnet ist, dessen elektrischer Widerstand von dem Alkoholdampf beeinflusst wird, und daß die Lage des Gasdetektors in der Kammer, der Verlauf des Lufteintrittskanales und die Lage dessen Ausmündung in die Kammer

809830/0670

Fernschreiber: Sprechzeit: Bankkonten.

05 1374 nach Vereinbarung Bayer Veremsb.mk Lindau IfJ) Nr 120 8578 (BLZ 735 200 7 SI

H/po Bank UmJJU(E)) Hr 66/0-278 920 (BLZ 735206 42) Volkäbank Lindau iEli Nr St /.'1000 (BLZ 73590120)

-2-

Postscheckkonto München L'U5 25-809

ORiGiNAL INSPECTED

derart gewählt sind, daß die eingeblasene Luft nicht unmittelbar auf den Gasdetektor auftrifft.

2. Messgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Gasdetektor durch einen halbleitenden Körper gebildet wird, in dem zwei Elektroden angeordnet sind, von denen eine als Heizfaden zur Erhitzung des Körpers dient, wobei der Körper durch die Erhitzung aktiviert wird und dadurch die Eigenschaft erhält, daß der Widerstand zwischen den beiden Elektroden stark abnimmt, wenn der Körper dem Alkoholdampf ausgesetzt wird.

3. Messgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Gasdetektor auf einer Endwand der zylindrisch ausgebildeten Kammer angeordnet ist, und daß der Lufteintrittskanal schräg zur Längsachse der Kammer verläuft und mit dieser Achse, vom Gasdetektor aus gesehen, einen stumpfen Winkel einschliesst.

4. Messgerät nach Anspruch 3, dadurc h gekennzeichnet , daß der Luftaustrittskanal sich in der Nähe der dem Gasdetektor gegenüberliegenden Endwand der Kammer befindet.

-3-

009830/0670

5. Messgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet/ daß die Kammer mit einem Spülkanal zum Einblasen von Spülluft versehen ist.

6. Messgerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß der Spülkanal an einen Balgen angeschlossen ist, in den ein Rückschlagventil und ein Luftfilter eingebaut sind.

7. Messgerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß der Spülkanal an einen motorisch angetriebenen Ventilator -angeschlossen ist.

8. Messgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die Kammer beheizbar ist.

9. Messgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an eine Abzweigung des Lufteintrittskanales ein einstellbarer Druckschalter zur Einschaltung einer Signallampe angeschlossen ist.

10. Messgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

809830/0670

28Q0638

dadurch gekennzeichnet, daß in dem Lufteintrittskanal ein Ventil vorgesehen ist, das diesen Kanal in einer ersten Lage mit einem Hilfsaus lass und in einer zweiten Lage mit der Kammer verbindet.

31. Messgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasdetektor einen elektronischen Schaltkreis steuert, der mittels optischer Signale mehrere einstellbare Bereiche des Alkoholgehaltes anzeigt.

12. Messgerät nach einem der Ansprüche 1-10, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasdetektor einen Indikator steuert, der den Alkoholgehalt kontinuierlich anzeigt.

13. Messgerät nach einem der Ansprüche 10 - 12, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Herstellung der Verbindung zwischen dem Luftaustrittskanal und der Kammer eine elektronische Zeituhr eingeschaltet wird, die nach Ablauf der Messzeit ein Signal abgibt.

809830/0670 -⁵"