DE19732025A1 - Prüfröhrchen zur Feststellung des Alkoholgehaltes der Atemluft - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Prüfröhrchen zur Feststellung des Alkoholgehalts der Atem­ luft einer Versuchsperson, welches zwei Reagenzschichten enthält, von denen die eine durch Verfärbung (auf einer der Alkoholmenge annähernd proportionalen Länge) die Alkoholmenge und die andere auf prinzipiell die gleiche Weise die in der durchgebla­ senen Atemluftmenge enthaltene Menge Wasserdampf bzw. Kohlendioxid anzeigt. Da der Wasserdampf- bzw., wenn auch in eingeschränkter Weise, Kohlendioxidgehalt der Atemluft des Menschen einigermaßen konstant ist, ist die Länge der durch Wasser bzw. Kohlendioxid verfärbten Schicht ein Maß für die durch das Röhrchen geblasene Luft­ menge, so daß der Alkoholgehalt der Atemluft aus den Längen der beiden Schichten, im einfachsten Falle durch Bildung des Quotienten aus den Längen der beiden verfärbten Schichten, abgeleitet werden kann.

Das hauptsächliche, wenn auch nicht ausschließliche Anwendungsgebiet der Erfindung ist die Selbstkontrolle des Kraftfahrers auf seine Fahrtüchtigkeit.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Prüfröhrchen zur Feststellung des Alkoholgehalts der Atemluft sind seit langem bekannt bzw. in Gebrauch (DE 37 09 296, DE 43 03 860, DE 43 03 861, DE 43 45 151, DE 44 15 866, DBP 9 32 750, DE 9 38 882, DE 10 37 726, DBP 9 32 750, DBP 9 38 882, DBP 10 37 726, DBP 12 87 823, DBP 15 98 795, DDR-Patent 55 839, DDR-Patent 57 219 u. a.). Bei allen bekannten Lösungen aber wird die - durch einen hinter das Röhrchen geschalteten und aufzublasenden Meßbeutel oder durch eine vorgegebene Länge einer sich durch Wasserdampf bzw. Kohlendioxid (als Maß der durch das Röhrchen geblase­ nen Atemluftmenge) verfärbenden Schicht - durch das Prüfröhrchen zu blasende Atemluftmenge festgelegt. (In der Regel ist diese vorgegebene Länge der verfärbten Schicht identisch mit der Gesamtlänge der die Atemluftmenge anzeigenden Schicht.) Die bekannten Verfahren haben folgende Nachteile:

Bei Verwendung eines Meßbeutels zur Bestimmung der Atemluftmenge stört der für dessen Herstellung notwendige Aufwand sowie die begrenzte Reproduzierbar­ keit des Beutelvolumens, der Elastizität der zur Herstellung des Beutels verwendeten Folie und des Drucks, mit dem der Beutel mit Atemluft gefüllt wird. Besonders nach­ teilig und einer Miniaturisierung der Meßanordnung hinderlich ist der große Platzbedarf des Beutels (auch in zusammengefaltetem Zustande).

Bei Festlegung der durch das Röhrchen zu blasenden Atemluftmenge mittels ei­ ner sich durch Wasserdampf bzw. Kohlendioxid verfärbenden Schicht entsteht das schwierige Problem, deren Länge während des Durchblasens der Atemluft visuell zu kontrollieren. Bei miniaturisierten Meßanordnungen fällt dieser Nachteil besonders ins Gewicht, weil sich die betreffende Schicht dann nicht im Blickfeld des Probanden be­ findet. Dem kann auch nicht dadurch begegnet werden, daß das Durchblasen zum Zwecke der Kontrolle der sich verfärbenden Schicht hin und wieder unterbrochen wird, weil dann Außenluft in das Prüfröhrchen gerät. Weitere Nachteile dieser Variante be­ stehen darin, daß hohe Ansprüche an die Aufmerksamkeit des Probanden während des Durchblasens seiner Atemluft gestellt werden und daß das Prüfröhrchen beim Verfehlen der vorgeschriebenen Atemluftmenge unbrauchbar wird.

Bekannte Varianten der Miniaturisierung der Prüfröhrchen durch Änderung sei­ ner Geometrie, etwa durch Substitution der Zylinderform durch eine spiralige Form, er­ heischen einen erhöhten Fertigungsaufwand, erschweren die Längenablesung und er­ kaufen die Verringerung der Länge der Meßanordnung mit einer Vergrößerung ihrer Breite. Außerdem ist das erfindungsgemäße Prinzip auch auf diese Varianten mit Vor­ teil anwendbar.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Diese Nachteile werden durch das erfindungsgemäße Verfahren bzw. durch die erfin­ dungsgemäßen Meßanordnungen beseitigt bzw. gemindert. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und ein entsprechendes Prüfröhrchen zur Feststellung des Alkoholgehalts der Atemluft einer Versuchsperson zu schaffen, das hinreichend ge­ nau arbeitet und so klein ist, daß es der Benutzer, insbesondere der Kraftfahrer, gegebe­ nenfalls gemeinsam mit den Fahrzeugschlüsseln, stets bei sich führen kann. Die erfin­ dungsgemaßen Prüfröhrchen enthalten zwei Reagenzschichten, von denen die eine durch Verfärbung (auf einer dem Alkoholgehalt annähernd proportionalen Länge) und die andere auf prinzipiell die gleiche Weise die in der durchgeblasenen Atemluftmenge enthaltene Menge Wasserdampf bzw. Kohlendioxid anzeigt. Da der Wasserdampf- bzw., wenn auch in eingeschränkter Weise, Kohlendioxidgehalt der Atemluft des Menschen einigermaßen konstant ist, ist die Länge der durch Wasser bzw. Kohlendioxid verfärb­ ten Schicht ein Maß für die durch das Röhrchen geblasene Luftmenge, so daß der Alko­ holgehalt der Atemluft aus den Längen der beiden verfärbten Schichten, im einfachsten Falle, wie im Anspruch 2 dargelegt, durch Bildung des Quotienten aus den beiden Län­ gen, abgeleitet werden kann. Der entscheidende Unterschied des erfindungsgemäßen Vorgehens im Vergleich mit bekannten Prüfröhrchen zur Bestimmung des Alkoholge­ halts der Atemluft besteht darin, daß die Notwendigkeit, eine ganz bestimmte Atem­ luftmenge durch das Röhrchen zu blasen, entfällt. Der Atemluftmenge ist vielmehr le­ diglich eine (durch die gewünschte Meßgenauigkeit gegebene) untere und eine (durch die Längen der beiden sich verfärbenden Schichten determinierte) obere Grenze gesetzt. Auf diese Weise entfällt die Notwendigkeit, daß der Benutzer die Länge der sich durch Wasserdampf bzw. Kohlendioxid verfärbenden Schicht während des Durchblasens sei­ ner Atemluft kontrollieren und deshalb in seinem Blickfeld haben muß.

Der Schluß von den Längen der sich verfärbenden Schichten auf den Alkoholgehalt des Blutes des Probanden kann, wie im Anspruch 3 dargelegt, auch durch ein beigefügtes Nomogramm erleichtert werden, aus dem gegebenenfalls zugleich eine Angabe darüber abgelesen werden kann, nach welcher Zeitspanne der Proband seine Fahrtüchtigkeit voraussichtlich zurückerlangt haben wird.

Die Anwendung eines Nomogramms empfiehlt sich insbesondere dann, wenn im Inter­ esse einer hohen Genauigkeit der Bestimmung des Alkoholgehalts die (im allgemeinen geringe) Abhängigkeit des Quotienten aus den Längen der sich verfärbenden Schichten von der durchgeblasenen Atemluftmenge berücksichtigt werden soll. In diesem Falle ist eine empirische Eichung gemäß Anspruch 4 erforderlich.

Die Ermittlung der Längen der verfärbten Schichten erfolgt entweder durch visuelle Ablesung an Skalen oder mittels elektrooptischer Empfänger (mit anschließender elek­ tronischer Signalverarbeitung). Bei visueller Ablesung kann die Ableitung des Alkohol­ gehalts der Atemluft aus den Längen der beiden sich verfärbenden Schichten gemäß Anspruch 5 durch Kombination des Prüfröhrchens mit einem Rechenschieber erleich­ tert werden, in dem das Prüfröhrchen arretiert wird. Da im vorliegenden Falle nur zwei gleiche logarithmische Skalen gleicher Kalibrierung auf Stab und Schieber benötigt werden, um den Quotienten aus den beiden Längen zu berechnen, ist genügend Platz vorhanden für die Anbringung weiterer, gegebenenfalls auf empirischem Wege zu er­ mittelnder Skalen auf der anderen Seite des Stabs, die direkt den Alkoholgehalt der Atemluft bzw. des Blutes des Probanden abzulesen gestatten. Wie im Anspruch 6 gege­ ben, kann die Genauigkeit der Ablesung durch Montage einer Lupe, insbesondere einer Zylinderlupe, auf dem Läufer des Rechenschiebers erhöht werden.

Das die Alkoholmenge anzeigende Reagenz kann ein beliebiger, sich infolge einer chemischen Reaktion mit Alkohol verfärbender Stoff, z. B. Chromschwefelsäure, sein. Das Reagenz kann auf einem Trägerstoff, etwa auf einer körnigen Substanz, wie Silica­ gel, angeordnet sein.

Das die Wasser- bzw. Kohlendioxidmenge anzeigende Reagenz kann ein beliebiger, sich infolge einer Wechselwirkung mit Wasser bzw. Kohlendioxid verfärbender Stoff, z. B. Kobalt(II)-nitrat, sein, der ebenfalls auf einem Träger haftet.

Die Längen der verfärbten Schichten können sowohl auf visuellem als auch auf opto­ elektronischem Wege ermittelt werden.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist in Anspruch 7 gegeben. Die Lagerfähigkeit der Röhrchen kann nämlich verbessert werden, indem die beiden, die Alkohol- und die Wasser- bzw. Kohlendioxidmenge anzeigenden Schichten durch eine dünne, beim Einblasen von Atemluft platzende Membran oder durch eine Berstscheibe voneinander getrennt werden. (Auf diese Weise wird verhindert, daß während der Lage­ rung ein Wasserdampfaustausch zwischen den beiden Indikatorschichten stattfindet.) Das Eindringen des Dorns in die Berstscheibe vor Ingebrauchnahme läßt sich dadurch bewerkstelligen, daß das Röhrchen aus zwei Teilen bestehend gefertigt wird, die durch einen flexiblen Schlauch miteinander verbunden werden.

Ausführungsbeispiele Beispiel 1

Fig. 1 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Prüfröhrchens (1) aus Glas oder durchsichtigem Kunststoff, das auf beiden Seiten luft­ dicht mit Kunststoff- bzw. Gummikappen (2) abgeschlossen ist. Vor Ingebrauchnahme werden diese Kappen mit den Kanülen (3) (für den Eintritt der Atemluft) und (4) (für den Austritt der Atemluft) durchstochen. Die Kanüle (3) kann über einen Schlauch mit einem Mundstück für das Einblasen der Atemluft verbunden werden, die Kanüle (4) mit einem Rückschlagventil versehen werden, das ein Zurücksaugen von Luft verhin­ dert. Die auf Alkohol reagierende Schicht (5) aus Chromschwefelsäure auf Silicagel als Träger ist der auf Wasser reagierenden Schicht (6) aus Kobalt(II)-nitrat auf Silicagel als Träger (in Strömungsrichtung der Atemluft) vorgeschaltet. Die Schichten werden durch der Innenwand des Röhrchens unter Spannung anliegende Siebe (7), (8) und (9) in ihrer Lage gehalten.

Nach Durchblasen einer Atemluftmenge, die eine Verfärbung der beiden Schichten auf oder gewünschten Meßgenauigkeit entsprechenden Längen gewährleistet, werden diese Längen auf einer Skala abgelesen und auf den Alkoholgehalt der Atemluft bzw. des Blutes umgerechnet.

Dabei ist es vorteilhaft, diese Umrechnung mittels eines Rechenschiebers mit einer in Alkoholgehalten kalibrierten Skala oder mit Hilfe eines durch empirische Eichung ge­ wonnenen Nomogramms auszuführen.

Beispiel 2

Fig. 2 zeigt in einem zweiten Ausführungsbeispiel, wie das Prüfröhrchen mit einem log­ arithmischen Rechenschieber zur Bestimmung des Alkoholgehalts der Atemluft bzw. des Blutes eines Probanden verbunden werden kann. Der Rechenschieber trägt auf der einen Seite des Stabkörpers (10) und auf der dieser Seite zugewandten Seite der Zunge (11) je eine logarithmische Skala (12) bzw. (13) gleicher Kalibrierung. Auf der anderen Seite des Stabkörpers ist eine Skala (14) angebracht, die den Alkoholgehalt der Atem­ luft bzw. des Bluts des Probanden direkt abzulesen gestattet. Dem Läufer (15) des Re­ chenschiebers ist zur Erhöhung der Ablesegenauigkeit eine Zylinderlupe aufmontiert. Das Prüfröhrchen (16) ist etwas kürzer als die Zunge des Rechenschiebers und mit einer gesonderten linearen Skala ausgestattet. Es wird in definierter Position auf der Zunge montiert; hierzu ist die Zunge mit einer Längsrinne ausgestattet, in die das Röhrchen samt seiner Verschlußkappen (2) so hineinpaßt, daß es die Zunge um etwas mehr als die Hälfte seines Durchmessers überragt. Auf diese Weise wird gewährleistet, daß die Kanülen (3) und (4) freiliegen und daß der Kanüle (3) ein Schlauch aufgesteckt werden kann, durch den die Atemluft eingeblasen wird. Aus Gründen der Platzersparnis und im Interesse einer hohen Ablesegenauigkeit ist der Läufer über dem Röhrchen gewölbt. Nach Durchblasen einer gewissen Menge Atemluft werden die Längen der beiden ver­ färbten Schichten auf der Skala des Röhrchens abgelesen. Die Länge der durch Alkohol verfärbten Schicht wird sodann mittels des Läufers auf der Skala (12) und die Länge der durch Wasserdampf verfärbten Schicht durch Herausziehen der Zunge unter dem Mit­ telstrich des Läufers nach rechts auf der Skala (13) eingestellt. In dieser Stellung weist der Anfang der Skala (13) auf der Skala (14) auf den gesuchten Alkoholgehalt.

Claims (7)

1. Verfahren zur Bestimmung des Alkoholgehaltes in der Atemluft mit Hilfe von Prüf­ röhrchen, die sowohl die Alkoholmenge als auch die Menge des in der - das Prüfröhrchen passierenden - Atemluft enthaltenen Wasserdampfs oder Kohlendioxids als Maß für die Atemluftmenge längenkolorimetrisch zu messen gestatten, dadurch ge­ kennzeichnet, daß eine in gewissen, durch die Anforderungen an die Meßgenauigkeit (nach unten hin) und die Längen der sich verfärbenden Schichten (nach oben hin) gege­ benen Grenzen beliebige Atemluftmenge durch das Prüfröhrchen (1) geblasen wird und der Alkoholgehalt durch einen Vergleich der Längen der durch den Alkohol einerseits und den Wasserdampf oder das Kohlendioxid andererseits verfärbten Schichten ermit­ telt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Quotient aus der Länge der durch den Alkohol verfärbten Schicht und der Länge der durch den Wasserdampf oder das Kohlendioxid verfärbten Schicht als Maß für den Alkoholgehalt der Atemluft benutzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schluß von den Längen der verfärbten Schichten auf den Alkoholgehalt des Blutes durch ein Nomogramm er­ leichtert wird, dem gegebenenfalls auch Angaben darüber entnommen werden können, nach welcher Zeitspanne der Proband seine Fahrtüchtigkeit voraussichtlich zurücker­ langt haben wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zusammenhang zwi­ schen dem Alkoholgehalt des Blutes des Probanden und den Längen der verfärbten Schichten durch empirische Eichung ermittelt wird.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Quotient aus den Längen der beiden verfärbten Schichten mit Hilfe eines Rechenschiebers ermittelt wird, in dem das Prüfröhrchen (16) arretiert wird.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablesungen auf den Skalen des Prüfröhrchens (16) und des Rechenschiebers durch eine auf dessen Läufer (15) montierte Lupe erleichtert werden.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden sich verfär­ benden Schichten (5) und (6) durch eine gasundurchlässige Membran oder eine Berst­ scheibe voneinander getrennt sind.