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"Vorrichtung zur Alkoholgehaltsbestimmung" Die Erfindung betrifft
eine Vorrichtung zur Alkohol gehaltsbestimmung und insbesondere eine Vorrichtung,
die in der Lage ist, leicht den Alkoholgehalt in der Auatmungsluft von Fahrzeuglenkern
zu bestimmen, die alkoholische Getränke zu sich genommen haben.
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Die Bestimmung des Restalkoholgehaltes im Blut von Fahrern, die alkoholische
Getränke zu sich genommen haben, ist unerläßlich, um betrunkene Pahrer stri-kt zur
Disziplin zu bringen. Trinkt der Mensch ein solches Getränk, so wird der Alkohol
im allgemeinen im Blut absorbiert, was dann zum betrunkenen Zustand führt. s ist
zwar höchst wünschenawert, die Konzentration von Alkohol im Blut zu definieren,
vorgenommen wird dies aber nach einet komplivierten Bestimmungsvorgang und verschiedene
Probleme treten gegebenenfalls bei der Blutentnahme auf. Im übrigen ist dieses Verfahren
praktisch unbrauchbar, wenn eine schnelle Bestimmung auf der Straße vorgenommen
werden soll.
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Die genannte Prüfung wurde bisher durchgeführt indem man die Fahrer
ihren Atem in einen Ballon blasen ließ und dann auch die Anwesenheit von Alkohol
hierin untersuchte hierbei wurde indirekt die Konzentration von Alkohol im Blut
bestimmt Das übliche Verfahren zum Messen des Alkoholgehaltes im menschlichen Atem
besteht darin, den in einem Ballon aufgenommenen Atem vorgeschriebenen Ohemikalien
auszusetzen und die Farbänderung dieser Chemikalien, die aus der Reaktion mit Alkohol
gegebenenfalls herrUhren, zu beobachten. Da die Kontrolle. über betrunkene Fahrer
im allgemeinen bei Nacht durchgefUhrt wird1 fiihrt die Bestimmung des Alkoholgehaltes
leicht zu variierenden Ergebnissen aufgrund der individuell unterschiedlichen physikalischen
und geistigen Fähigkeiten. der Beobachter, wodurch es schwierig wird, eine genaue
Bestimmung durchzuführen, wobei oft auch Tragen über das Bestimmungsergebnis auftauchen.
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Erfindungsgemäß soll nun also eine Vorrichtung geschaffen werden9
die in der Lage ist, den Alkoholgehalt aus dem Atem von Fahrern genau durch einfache
Mittel zu bestimmen.
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Auch soll eine Vorrichtung vorgeschlagen werden, die in der Lage
ist, leicht und schnell diesen Alkoholgehalt, selbst an dunklen Orten bei Nacht
zu bestimmen.
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Erfindungsgemäß ist eine Vorrichtung zur Bestimmung des Alkoholgehaltes
mit einem Alkoholadsorbergefäß vorgesehen, das mit Heizeinrichtungen ausgestattet
ist; im übrigen zeichnet sich die Erfindung aus durch: ein Wasserstoffgesfilter;
Einrichtung zum Erwärmen dieses Filters; ein Leitrohr, um zu diesem Filter das Wasserstoffgas
zu fuhren, das aus dem Alkohol zersetzt wurde, welcher thermisch aus dem Alkoholadsorbierungemittel
verdampft wurde; und ein Vakuumgefäß welches eine Einrichtung zur Bestimmung der
Mengen an das Filter durchsetzendem Wasserstoff enthält.
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Die Erfindung soll nun näher mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen
beschrieben werden denen Fig. 1 ein Schnitt durch eine Einrichtung zum Leiten von
Atem in einen Ballon zu einem Alkoholadsorbermittel eigt; Fig. 2 ist ol schematischer
Schnitt durch eine Alkoholgehaltbestimmungsvorriohtung nach einer Ausführungsform
der Erfindung; Fig. 3 ist ein Schnitt durch die Vorrichtung der Fig. 2 mit eingeführtem
Alkoholadsorbermittel; und die Fig. 4 bis 6 zeigen Schnitte durch andere Ausführungs
formen der Erfindung.
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Im einzelnen zeigt Lage 1, wie eine vorgeschriebene Menge Atem eines
Fahrers, der in einem Ballon gegeben wurde, zu einem Alkoholadsorbermittel geleitet
wird. Ein (Spielzeug)-Ballon 2, in den der Atem eines Fahrers geblasen wird, ist
mit einem Ende einer abgedichteten Adeorberröhre 3 verbunden; deren anderes Ende
ist mit einer Pumpe 4 verbunden ist.
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Wird der Handgriff 5 der Pumpe 4 in Richtung der Pfeile 6 gezogen
so tritt der Atem im Spielballon 2 durch ein Ad sorbermittel 7, welches zwischen
Prop@en 8, beispielsweise aus Glaswolle, in den Zylinder der Pumpe 4 einer bracht
ist. Es ist möglich, Graduierungen an der Pumpe vorzusehen, um eine vorgeschriebene
Atemmenge anzusaugen oder den Zylinder 8 so auszulegen, daß er das richtige Volumen
hat und immer einp festgelegte Menge Atem, in dem der handgriff 5 voll gezogen wird,
angesaugt wird.
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Das Adsorbermittel kann geeigneter Weise aus Silicagel, aktiviertem
Kohlenstoff, einem Molekularsieb oder aktiviertem Aluminiumdioxyd bzw. aktivierter
Tonerde bestehen, die in der Lage ist, Alkohol zu adsorbieren. Wird der Atem durch
das Adsorbermittel in der obengenannten Weise geleitet, so werden hierin enthaltener
Alkohol und Feuchtigkeit durch das Adsorbermittel 7 eingefangen. Das Einschmelzrohr
bzw.
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die abgedichtete Röhre 3, wo der Alkohol. auf diese Weise adsorbiert
wurde, wird, wie in Fig. 3 dargestellt, in eine den Alkoholgehalt bestimmende Einrichtung
10 eingebracht. Diese Einrichtung umfaßt, wie in Fig. 2 dargestellt ein Ionisationsvakuummeßgerät
11; ein röhrenförmiges Wasserstoffgasfilter 12 steht in Verbindung mit diesem Vakuummeßgerät
11; ein zylindrisches Schutzrohr 13 umschließt das Filter 12; eine Heizeinrichtung
14 ist auf der Außenumfangsfläche des Schutzrohres 13 angeordnet.
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Das Material des Wasserstoffgasfiltere 12 kann aus gegen
Wasserstoff
bei Erwärmung permeablen Metallen bestehen, wie z.B. Palladium, Palladiumlegierungen
beispielsweise Goldpalladium, Zirkonium, Zirkoniumlegierungen, Nickel oder Nickellegierungen.
Da das Wasserstoffgasfilter 12 aus solchen Metallen aufgebaut ist, wirkt es auch
als Katalysator zur Dehydrierung des Alkohols bei Erwärmung auf geeignete Temperaturen
2.B. 200 bis 600 °C, vorzugsweise 400 bit 500 oC im F@lle von Pd oder 500 bis 600
oC im Falle von Zr, Ni oder Ti. Der obere Teil 15 des Vakuummeßgerätes II kann beispielsweise
aus Kovar beatehen, das eine ausreichende Affinität zu Glas oder Palladium aufweist,
um eine enge Bindung hiermit einzugehen um/eine voll abgedichtete Konstruktion zu
liefern. Innen wird das Vakuummeßgerät 11 normalerweise auf einem Vakuum von 10-4
mm Eg max. gehalten.
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Wird der Alkoholgehalt im Atem des Fahrers bestimmt, so wird ein
an ein Ende des Adsorbermitteldichtungsrohres 3 befestigtes Rohr 3a in die Alkoholgehaltsbestimmungseinrichtung
10 eingeführt und umgibt so das Wasserstoffgasfilter 12.
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Das andere Ende dieses Adsorberabdichtungsrohres 3 ist mit einem Stopfen
16, beispielsweise aus Siliconkautschuk ausgestattet. Unter diesen Bedingungen wird
die Heizeinrichtung 14 mit elektrischem Strom versorgt, um das Adsorbermittel und
daß Wasserstoffgaefilter 12 zu erwärmen.
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Dies. Erträrlung sorgt dafür, daß die am Adsorbermittel 7 haftende
Feuchtigkeit unter Alkohol verdampfen und über di. Innenwandungen des abgedichteten
Rohres 3 verteilt werden. Bei weiterer Erwärmung auf geeignete Temperaturen wird
der Alkoholanteil allein thermisch zersetzt und gibt das Wasserstoffgas frei. In
diesem Palle läuft die Dehydrierungsreaktion des Alkohols wie nachstehend gezeigt
ab.
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Der so entwickelte Wasserstoff tritt in das auf 300°C durch die Heizeinrichtung
14 erwärmte Filter in das Ionisationsvakuummeßgerät 11 ein. Andere Gase außer Wasserstoff,
die aus der Zersetzung des Alkohole herrühren, werden durch einen leeren Baum 17
ausgetrisben, der zwischen dem unteren Ende des Adsorberdichtungsrohres 3 und dem
oberen Teil 15 des Vakuummeßgerätes 11 vorge sehen ist.
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Das Einführen des das Filter 12 durchsetzenden Wasserstoffs in das
Vakuummeßgerät 11 laßt den Grad an Vakuum hierin abnehmen. Der verminderte Vakuumgrad
wird bestimmt, indem der duroh eine Anodenplatte 18 fließende Ionenstrom unter Verwendung
eines Ampermeters 19 abgelesen wird. Die Be zugszeichen 20 und 21 bezeichnen eine
Kathode bzw. ein Gitter. Da die Mengen an aus Alkohol versetztem Wasserstoff proportion
den des ursprunglichen Alkohols sind, kann die Bestimmung der Wasserstoffmengen
leicht zur Ermittlung des Alkoholgehaltes im Atem des Fahrers herangezogen werden.
Ist die Bestimmung abgeschlossen, so wird das Wasserstoffgas nach außen durch die
Pumpwirkung des Ionisationsvakuummeßgerätes 11 selbst ausgetragen, wodurch der ursprüngliche
Vakuumgrad schnell wieder hergestellt wird.
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Fig. 4 zeigt eine andere Ausfuhrungsform der Erfindung.
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Verwendet wird ein Gabelrohr 22 mit eines Nebenrohr 23, das beispielsweise
aus wärmebeständigen Glas hergestellt ist, wobei dieses Nebenrohr 23 im wesentlichen
quer zum Hauptkörper des Gabelrohres 22 vorragt. Ii Jebenrohr 23 wird die abgedichtete
Adsorberröhre 3 aufgenommen. Diese Röhre 3 wird durch eine Heizeinrichtung 24 erwärmt,
die am Außenum@ang der Nebenröhre a3 angebracht ist, um den am Adsorbermittel haft
enden Alkohol in der abgedichteten
Hiihrc zu verdampfen, Die anderen
konstruktiven Bauteile sin.d lio gleichen wie die nach Fig. 2. Wird diese Nebenröhre
23 durch die Heizeinrichtung 24 erwärmt, sowird die am Adsorbermittel 7 haftende
Feuchtigkeits- und Alkoholmenge verdampft und über das Innere des Nebenrohres 23
verteilt. Da/das außere Ende des Nebenrohres 23 mit einem Stopfen 25 abgedichtet
ist, werden die Feuchtigkeits- und Alkoholdämpfe gegen das Wasserstoffgasfilter
12 geleitet. Wie bei der Ausführungsform nach Fig. 2 zersetzt sich der verdampfte
Alkohol nach weiterer Erwärmung unter Freigabe von Wasserstoff, der seinerseits
durch das Filter 12 zu der Einrichtung zur Alkoholgchaltsbestimmung 10 gele@tet
ist, wo die Mengen an Wasserstoff gemessen werden.
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Fig. 5 seigt eine andere Ausführungsform , wo das Ionisationsvakuummeßgerät
11 der Fig. 2 durch eine Ionenpumpe 26 ersetzt ist. Bei dieser Ausführungsform wird
die Tatsache ausgenutzt, daß der an den Elektroden 27 und 28 vorbeistreichende Ionenstrom
proportional zu den aus dem Wasserstoffgasfilert eingeführten Wasserstoffmengen
zunimmt, so daß die Mengen dieses Wasserstoffs durch ein Amperemeter 29 bestimmt
werden.
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Die anderen konstruktiven Komponenten der Fig. 5 sind die gleichen
wie die der Fig. 2.
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Fi&!. 6 zeigt noch eine andere Ausführungsform, bi der eine Einrichtung
zu der Bestimmung der durch das Wasserstoffgasfilter tretenden Wasserstoffmengen
besteht aus einer Diode 30, die eine Anode 31 eine Kathode 32 und ein Glasgefäß
33 umfaßt, Die Aufeinanderfolge der Schritte zur Bestimmung des Alkoholgehalts mittels
der Vorrichtung der Fig. 6 jclnd die gleichen wie die der Fig. 2. Wenn Wasserstoff
@@ die Diode 30 durch das Filter 12 eintri@t, nimmt der un der Kathode 32 und der
Anode 31
vorbei streichende Strom allmählich mit zunehmenden Wasserstoffmengen
ab. Diese Stromabnahme wird durch ein Amperemeter 34 abgelesen0 Wenn die Ablesung
am Amperemeter vorher mit den Ablesungen bezüglich der Mengen des zuströmenden Wasserstoffs
zusammengefaßt wurde und die Atmungsvolumina, die durch ein Adsorbermittel gleitet
werden sollen und die Erwärmungstemperatur festgelegt wurde wird es möglich, genau
den Alkoholgehalt aus dem Atem des Fahrers zu bestimmen. Nach der Bestimmung wird
der Wasserstoff, deren Mengen bestimmt wurden1 nach außen durch das Filter 12 ausgetrieben,
wodurch es möglich wlutdee den ursprünglichen Vakuumgrad dieser Diode 30 schnell
wieder, bereit für die folgende Verwendung, herzustellen.
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Die Verwendung der Diode hat den weiteren Vorteil, daß die Anordnung
einer Alkoholgehaltsbestimmungsvorrichtung weiter vereinfacht wird, ebenso deren
Arbeitsweise, verglichen mit dem Fall, wo ein Ionisationsvakuummeßgerät oder eine
Ionanpumpe verwendet wurden.
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Bei sämtlichen der genannten Vorrichtungen ist es leicht, b3stiumte
Werte mittels Digita3- oder Analogsystem anzugeben oder diese Werte in einer Auf
zeichnungsvorrichtung aufzuzeichnen.
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Tatsächliche Versuche unter Verwendung der genannten Bestimmungsvorrichtung
nach der Erfindung zeigen, daß der Alkoholgehalt in der Größenordnung von 0,1 mg
pro Liter Atem gemessen werden kann, wodurch' die Leistung bekannter Vorrichtungen
verbessert wird, bei denen es nur möglich war, bis zu 0,25 mg Alkohol pro Liter
Atem zu messen.
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Das bekannte Verfahren zum bestimmen des Alkoholgehaltes aus der
Änderung in der Farbe von Chemikalien, die in eine
Meßvorrichtung
gegeben wurden, beruhten schließlich auf der Beurteilung mit dem nackten Auge vom
Menschen. Nach der Wahrscheinlichkeit mußten also variierende Werte der Bestimmung
aufgrund der unterschiedlichen Physikalischen und geistigen Zustände der Beobachter
eintreten. Im Gegensatz dazu macht es die Bestimmungsvorrichtung nach der Erfindung
möglich, den Alkoholgehalt im Atem von Fahrern, die alkoholische Getränke genossen
haben, direkt durch ein Digital- oder Analogsystem anzuzeigen und hierdurch das
Aftreten variierender Bestimmungswerte aufgrund der individuell unterschiedlichen
physikalischen und geistigen Bedingungen der Beobachter zu eliminieren und eine
vorwiegend verläßliche Bestimmung zu ermöglichen.
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Die genannten Ausführungsformen bezogen sich auf den Ball, wo das
Wasserstof-filter eine Teströhrengestall hatte. Die erfindung ist jedoch auf diese
Bauart eines Filters nicht beschränkt, ermöglicht vielmehr die Verwendung auch anderer
Pilter wie beispielsweise von Spiral- oder Blattenfiltern. Die vorstehenden Ausführungsformen
offenbaren die Verwendung eines Metalles Pd. Zr. Ni oder Ti für ein Wasserstoffgasfilter
und nutzen so ihre katalytische Wirkung zur Dehydrierung. Es ist jedoch auch möglich,
Kupfermaschen bzw. ein Kupfersieb aus Katalysator zur Dehydrierung des Alkohole
zu verwenden, in dem es beispielsweise zwischen das abgedichtete Adsorberrohr 3
und das Wasserstoffgasfilter 12 zwischengeschaltet wird.
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Patentansprüche