DE2906864A1

DE2906864A1 - Verfahren zur bestimmung des alkoholgehaltes in der atemluft

Info

Publication number: DE2906864A1
Application number: DE19792906864
Authority: DE
Inventors: Eric Dr Hecker; Ulrich Dr Heim
Original assignee: Draegerwerk AG and Co KGaA
Current assignee: Draegerwerk AG and Co KGaA
Priority date: 1979-02-22
Filing date: 1979-02-22
Publication date: 1980-09-04
Also published as: CA1137224A; US4316380A; NL7908255A; AU528665B2; SE8000463L; FR2449434A2; FR2449434B2; GB2044448A; GB2044448B; AU5577680A; JPS55146041A; CH644696A5

Description

2906S64

D r ä q e r w e r k Aktiengesellschaft Moislinqer Allee 53-55, 2400 L übe c k

Verfahren zur Bestimmung des Alkoholgehaltes in der

Atemluft

Zusatz zu Patent (DE-AS 26 10 578)

Das Hauptpatent (DE-AS 26 10 578) betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur Bestimmung des Alkoholgehaltes in der Atemluft mit einem Alkoholmeßgerät in der Ausatemluft, das den festgestellten Wert der Alkoholkonzentration weitergibt, wenn die auf die Höhe des Alkohol-Sinais S(t) bezogene zeitliche Änderung von S(t) unter einem vorgegebenen Schwellwert

^W * "STET * dt

liegt, dabei die Strömungsgeschwindigkeit ν der Ausatemluft über einem vorgegebenen Schwellwert liegt und diese Bedingung für eine vorgegebene Zeit t ununterbrochen eingehalten hat.

030036/0144

Verfahren und Anordnungen zur Messung des Alkoholgehaltes in der Atemluft erfassen dann die wirkliche Alkoholkonzentration, wenn der Teil der ausgeatmeten Luft auf seinen Alkoholwert untersucht wird, der sich in der Lunge in den Alveolen mit der Alkoholkonzentration des Blutes ins Gleichgewicht setzen konnte. Daher ist die Pendelluft aus dem Hund- und Rachenraum und die Mischluft von der Alveolarluft meßtechnisch zu trennen.

Nach dem Hauptpatent (DE-AS 26 10 578) erfolgt die

Erfassung des Alveolarluftanteils durch Überwachung des zeitlichen Anstieges -yr der Alkoholkonzentration. Dieser zeitliche Anstieg wird mit dem der Ausatmluft aus dem Mund- und Rachenraum folgenden Alveolarluftanteil immer geringer, bis er nach Erreichen des Konzentrationsplateaus ganz aufhört. Wenn der Anstieg, bezogen auf die momentane Konzentration, den vorgegebenen Schwellwert W unterschreitet, befindet sich im Alkoholmeßgerät nur noch Alveolarluft. Die Anstiegsüberwachung würde bei zu Prüfenden, die willig sind, genügen, um mit Sicherheit eine Alkoholkonzentration nahe dem Wert in der Alveolarluft zu ermitteln. In der Praxis ist jedoch mit Sicherheit eine Bereitwilligkeit nicht immer zu erreichen. Deshalb werden zusammen mit der Anstiegsüberwachung zwei weitere Bedingungen erfüllt, ehe ein Meßwert angezeigt wird. Die von einem Strömungsmesser ermittelte Strömungsgeschwindigkeit ν muß über einem vorgegebenen Wert ν . liegen und muß außerdem seit einer vorgegebenen Zeit erfüllt gewesen sein.

Zur Messung dient ein Meßgerät mit einer kurzen Ansprechzeit. ."■'".

Ό 300 36/0144

_ 5 - Α;5«νν(

Aufgabe der Erfindung ist eine Weiterbildung des Verfahrens und der Anordnung mit dem Ziel, eine flexiblere Anpassung der Meßanordnung an den zu Prüfenden zu ermöglichen.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt gemäß dem Kennzeichen des Anspruches 1. ;'.

Weitere Merkmale der Erfindung die Anordnung zur Durchführung des Verfahrens umfassend ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die wesentlichen Vorteile, die sich aus der Weiterbildung des

Hauptpatentes (DE-AS 26 IQ 578) ergeben, liegen in dem

Verzicht auf die Vorgabe eines Zeitintervalles.

In dem Falle nämlich, daß die Steigungsbedingung vor Ablauf des Zeitintervalles erfüllt ist, muß der zu Prüfende bis zum Ablauf des Zeitintervalles weiterblasen. Das kann bei Vorgabe eines an einen mittleren zu Prüfenden angepaßten Zeitintervalles t - und nur dann hat die Vorgabe von t überhaupt einen Sinn - dazu führen, daß ein Teil der zu Prüfenden mehr· als notwendig belastet wird. Unter Umständen kann er die Bedingung des Gerätes gar nicht erfüllen.

Das Verfahren nach der Erfindung paßt sich dem zu Prüfenden an. Auch zu Prüfende mit einem unterdurchschnittlichen Lungenvolumen können durch dieses Verfahren erfaßt werden.

Durch das Fehlen einer Zeitbedingung paßt das Gerät sich praktisch dem breiten Spektrum der zu Prüfenden an. Es besteht nicht die Gefahr, daß zu Prüfende mit kleinem Lungenvolumen durch zu langes Blasenmüssen überfordert werden. Der Test ist abgeschlossen, wenn die auf die Höhe des Alkohol-Signals bezogene zeitliche Änderung unter den vorgegebenen Schwellwert fällt.

030036/0144

23Q6864

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigen

Fig. 1 das Alkohol-Signal S(t) gegenüber der Zeit t,

Pig. 2 eine Anordnung zur Messung des Alkoholgehaltes in der Atemluft.

In der Fig. 1 wurden der zeitliche Anstieg der Alkoholkonzentration in der Ausatemluft mit dem Alkohol-Signal S(t) als Ordinate und der Zeit t als Abszisse aufgetragen. Die Kurve zeigt zwei charakteristische Zeitabschnitte A und B. Im Abschnitt A mit der Meßzeitphase t_o - t^ wird ein stetiger Anstieg der Alkoholkonzentration deutlich. Die Pendelluft ist mehr und mehr mit Alveolarluft aus der Lunge vermischt.

Der Abschnitt B mit der Meßzeitphase t.. - tp zeigt praktisch keinen Anstieg der Alkoholkonzentration mehr, die Kurve bewegt sich auf einem Plateau. Es wird nur noch Alveolarluft ausgeatmet.

Der Abschnitt B wird durch die Anordnung nach der Erfindung, wie sie in der Fig. 2 dargestellt ist, deutlich erkannt. In der Ausatemphase beginnt er, wenn der Wert

_G _ 1. . dS

^b " sTET dt

der Anstiegsüberwachung unter den Schwellwert W gelangt. Es findet dann praktisch kein Anstieg des Alkoholwertes mehr statt. In diesem Abschnitt B mißt das Meßgerät 1 dann die sich mit dem Blut im Gleichgewicht befindende

030036/014.4

2906804

Alkoholkonzentration in der Atemluft, Das Heßgerät 1 entspricht dem Stand der Technik.

Das Meßgerät 1 zur Messung von Alkohol ist in den Ausatemluftstrom 14 eingeschaltet. Das Rückschlagventil 3 verhindert eine Umkehrung des in Richtung 15 fließenden Ausatem-· luftstromes 14. Dem Meßgerät 1 ist der Strömungsmesser 2 nachgeschaltet, in dem die Strömungsgeschwindigkeit ν gemessen wird. Das Und-Gatter 4 gibt eine Steuerspannung an das lineare Gatter 5, mit dem dann die Weitergabe des Alkohol-Signals S(t) vom Meßgerät 1 über das lineare Gatter 5 an die Anzeigeeinheit 9 erfolgt. Die Anzeigeeinheit 9 kann ein Schreiber, Drucker oder den letzten Meßwert, also den maximalen Meßwert, speichernde Anzeige sein*

Voraussetzung für die Steuerspannung aus dem Urid-Gatter 4 ist die Erfüllung der zwei Bedingungen a. und b.

a. Es muß die Größe

_r _1 . dS

■ ^{G =} JTtT dt ' .

wobei G in der Recheneinheit 11, die an den Ausgang des Meßgerätes 1 angeschlossen ist, festgestellt wird, unter den Schwellwert W abgefallen sein. Der Schwellwert W wird vom Schwellwertgeber 10 eingegeben und im 1, Schwellwertkompara tor 6 mit G verglichen. Bei G % W geht ein Steuersignal zum Und-Gatter 4.

b. Die im Strömungsmesser 2 gemessene Strömungsgeschwindigkeit ν muß größer als die vom Schwellwertgeber 12 eingegebene Mindestströmungsgeschwindigkeit ν ', sein und seit dem ersten Überschreiten von ν , größer gewesen sein. In diesem Fall gibt ein 2. Schwellwertkomparator 7 über einen 1. Flip-Flop 8 ein Steuersignal an das Und-Gatter 4. Die

030036/0144

Flip-Flops 8 und 17 reagieren auf die abfallende Flanke von logischen Signalen oder Pulsen. 'Wenn also bei der Strömungsgeschwindigkeit v> ν . am Ausgang des Schwellwertkomparators 7 ein positives·Signal (Puls) anliegt, dann reagiert der Flip-Flop 8 zunächst nicht. Daher liegt an seinem invertierten Ausgang eine positive Spannung an. Bei gleichzeiticier Erfüllung der Bedingung a. schaltet das Und-Gatter 4.

Wenn aber v<v . wird, nachdem v^ ν . bereits erfüllt min ' mm

war, dann schaltet der Flip-Flop 8 und am invertierten, dem Und-Gatter 4 anliegenden Ausgang erscheint der logigische Pegel Null. Dieser veranlaßt auch den Flip-Flop 17, zu schalten und rückwirkend den Flip-Flop 8 zu blockieren; er reagiert von nun an nicht mehr., sooft er auch noch unter und über ν . gehen rnaq. Dieser Zustand wird durch mr.η ^ -

die Anzeige In-op 18 angezeigt.

Es muß ein neuer Test gestartet werde", vor dessen Beginn man durch Drücken der Reset-Taste 16 die Flip-Flops 3 und 17 wieder in ihre Ausgangsstellung bringt. 3ei dieser Schaltuno wird das Und-Gatter 4 auch bei Testende, wenn der zu Prüfende nach Erfüllung der Bedingungen aufhört zu blasen, blockiert, so daß dann wegen des linearen Gatters 5 kein Signal mehr an der Anzeigeeinheit 9 anliegt. Deshalb ist zweckmäßig, sie als Schreiber, Drucker oder der. letzten Meßwert oder den maximalen Meßwert speichernde Anzeige vorzusehen.

Mit den Bedingungen a. und b. ist sichergestellt, daß völlig eindeutig nur Alkonol-Signale S(t) aus der Alveolarluft der Anzeigeeinheit 9 zugeleitet werden können.

03003 6/0144

Die Kontrollanzeiqe 13 ist zwischen dem Schwellwertkomparator 7 und dem Und-Gatter 4 angeschlossen. Sie leuchtet rot auf, wenn die Strömungsgeschwindigkeit v< ν . ist und

qrün, wenn νi ν . wird. ·

^ mm

030036/014 4

Claims

29Q6864

Patentansprüche

l.j Verfahren zur Bestimmung des Alkoholgehaltes in der ^ Atemluft, insbesondere nach Patent .....(DE-AS 26 10 578), dadurch gekennzeichnet, daß ein Alkoholmeßgerät in der Ausatemluft den festgestellten Wert der Alkoholkonzentration weitergibt, wenn die auf die Höhe des Alkohol-Signals S(t) bezogene zeitliche Änderung von SCt) unter einem vorgegebenen 1. Schwellwert

W 2 _1 . dS
^w ~ STtT dt

liegt und dabei die Strömungsgeschwindigkeit ν seit Überschreiten eines vorgegebenen 2. Schwellwertes ν . bis

l^min dS zum Unterschreiten des 1. Schwellwertes durch * BT stets größer ν . gewesen ist.
2. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einem Meßgerät und einem Strömungsmesser im Atemluftstrom, dessen Umkehrung durch ein Rückschlagventil verhindert wird, sowie einer Anzeigeeinheit, gekennzeichnet durch ein Und-Gatter (4), das bei gleicher Ansteuerung durch einen 1. Schwellwertkomparator (6) und einen 2. Schwellwertkomparator (7) und einen 1. Flip-Flop (8) ein lineares Gatter (5) ansteuert, welches zur Weitergabe des Meßwertes des Meßgerätes (1) an die Anzei-* geeinheit (9) dient.
3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der invertierte Ausgang des 1. Flip-Flop "(S), dem Eingang eines 2. Flip-Flop (17) anliegt» dessen invertierter Ausgang mit dem 1. Flip-Flop (8) verbunden ist.

0 30 0 3 6/0144
4. Anordnung nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Flip-Flops (8, 17) mit einer gemeinsamen Reset^Taste (16) verbunden sind.

030036/01.44 - 3 -